全 文 ：基金项目:国家自然科学基金(编号:31200269);广西自然科学基金
项目(编号:2014GXNSFBA118134);广西壮药产业化工程
院科研项目(编号:2014GXZYCYH03);桂林理工大学博士
科研启动资金项目资助
作者简介:刘玉凤，女，桂林理工大学在读硕士研究生。
通讯作者:李霞(1981 －)，女，桂林理工大学副教授，硕士生导师。
E-mail:biology754@ 163． com
收稿日期:2016 － 03 － 21
第 32 卷第 7 期
2 0 1 6 年 7 月
Vol ． 32，No． 7
Jul ． 2 0 1 6
DOI:10． 13652 / j． issn． 1003 －5788． 2016． 07． 035
肠浒苔多糖微波辅助提取工艺的优化
Optimization on microwave-assisted extraction of polysaccharides
from Enteromorpha intestinals
刘玉凤1，2
LIU Yu-feng1，2
贾淑颖1，2
JIA Shu-ying1，2
郝再彬1，2
HAO Zai-bin1，2
李艳伟3
LI Yan-wei3
李 霞1，2
LI Xia1，2
(1． 桂林理工大学广西高校食品安全与检测重点实验室，广西 桂林 541004;
2． 桂林理工大学化学与生物工程学院，广西 桂林 541004;3． 浙江大学，浙江 杭州 310012)
(1． Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Food Safety and Detection，Guilin，Guangxi 541004，China;
2． College of Chemistry and Bioengineering，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China;
3． Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang 310012，China)
摘要:以单因素试验考察了微波功率、提取时间、提取温度、
提取次数及料液比等因素对肠浒苔多糖提取量的影响，采用
Design-Expert 8． 0． 5 软件对微波辅助提取肠浒苔多糖的提取
条件进行响应面法优化。结果表明，影响肠浒苔多糖微波辅
助提取主要因素的主次顺序为:提取温度 ＞微波功率 ＞提取
次数 ＞提取时间。肠浒苔多糖微波辅助提取的最佳工艺条
件为:微波功率 500 W，提取时间 15 min，提取温度 90 ℃，提
取 2 次，料液比 130(g /mL)，粗多糖的得率为 11． 38%，该
条件下测得的多糖含量为 31． 34%。可为肠浒苔多糖提取工
艺的研究提供参考。
关键词:肠浒苔;多糖;微波辅助提取;优化
Abstract:In order to optimize the conditions of microwave assisted extrac-
tion of polysaccharides from Enteromorpha intestinals，the effect of 5 fac-
tors including microwave power，including the extraction duration，tem-
perature，times of extraction and solid / liquid ratio on the extraction yield，
which was investigated by the single factors in experiment． The extraction
conditions were further optimized by the response surface methodology with
the Design-Expert 8． 0． 5 software． The results showed that their effects
were in the order of temperature ＞ microwave power ＞ times of extraction
＞ extraction duration． The optimal extraction conditions of microwave as-
sisted extraction of polysaccharides from E． intestinals were determined as
followed:microwave power 500 W，extraction duration 15 min，tempera-
ture 90 ℃，extracting 2 times，solid / liquid ratio of 130 (g /mL)． Un-
der these optimal conditions，the experimental yield was 11． 38% with
polysaccharides content of 31． 34% ． It provides a reference in the re-
search of extraction technology of E． intestinals polysaccharides．
Keywords:Enteromorpha intestinals;polysaccharides;microwave assis-
ted extraction;optimization
浒苔俗称浒苔、海青菜、苔菜、苔条，常见的有浒苔(En-
teromorpha prolifera)、缘管浒苔(Enteromorpha linza)、扁浒苔
(Enteromorpha compressa)、条浒苔(Enteromorpha clathrata)、
肠浒苔(Enteromorpha intestinalis)等［1］。浒苔自然繁殖能力
很强，产量巨大，全藻可食用，营养价值较高。现代药理学证
明浒苔中多糖有多种生理功能，如抗菌［2］、抗肿瘤［3 － 4］、抗氧
化［5］、降血糖血脂［6］等。
微波辅助提取是在传统提取基础上发展起来的，可使细
胞内溶物的溶出增加，易被溶剂溶解［7］。该法可以缩短萃取
时间、降低能耗、减少溶剂用量、提高收率和纯度、降低生产
成本，且对热不稳定性物质有较好的提取效果，已被广泛用
于多糖［8］、蛋白［9］、精油［10］、多酚［11］、总黄酮［12］、酶［13］等天
然活性成分的提取。目前已有微波辅助提取浒苔多糖的报
道［5，14 － 15］，但均未考虑提取次数或提取温度的影响。
本研究拟考察微波功率、提取温度、提取时间、料液比以及
提取次数等因素对肠浒苔多糖提取量的影响，并采用响应面法
优化其提取工艺，旨在为肠浒苔的高值化应用提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试剂
无水乙醇:分析纯，广东汕头西陇化工有限公司;
葡萄糖:分析纯，天津市巴斯天化工有限公司;
苯酚、浓硫酸:分析纯，西陇化工股份有限公司;
考马斯亮蓝 G-250:分析纯，美国 Sigma公司;
251
牛血清白蛋白:生物试剂，上海蓝季科技发展有限公司。
1． 2 材料与仪器
肠浒苔(Enteromorpha intestinalis) :采于中国浙江;
电子天平:EL303 型，梅特勒—托利多仪器(上海)有限
公司;
旋转蒸发器:ＲE-52A型，上海亚荣生化仪器厂;
紫外可见分光光度计:UV760CＲT 型，上海傲谱分析仪
器有限公司;
离心机:DL-5-B型，上海安亭科学仪器厂;
电脑微波超声波组合合成 /萃取仪:XH-300A型，北京祥
鹄科技发展有限公司。
1． 3 方法
1． 3． 1 微波提取 取肠浒苔样品 5 g，按一定液料比加入一
定量去离子水，微波提取。提取液离心得上清液。将上清液
浓缩，加无水乙醇至醇浓度 80%，4 ℃静置 24 h，4 000 r /min
离心 15 min，取沉淀，干燥，得到浒苔粗多糖。
1． 3． 2 多糖测定 采用苯酚硫酸法。
(1)标准曲线的制备:以葡萄糖绘制多糖浓度标准曲
线。准确量取 0． 2，0． 4，0． 6，0． 8，1． 0 mL 葡萄糖溶液，分别
加到 10 mL 试管中，蒸馏水定容至 1 mL，迅速摇匀。加入
6%的苯酚溶液 0． 5 mL，迅速混匀，加入硫酸2． 5 mL，小心混
匀，静置 20 min。精确量取蒸馏水 1 mL，操作步骤同上，作为
空白对照组，用紫外—可见分光光度计，于 490 nm波长处测
定标准品与对照组的吸光度，以葡萄糖毫克数为横坐标，吸
光值为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。
(2)多糖含量测定:将样品配置成浓度为 0． 1 mg /mL的
溶液，分别取 1 mL样品溶液于试管中，苯酚硫酸法测定各收
集液多糖含量。肠浒苔中多糖含量按式(1)计算，多糖得率
按式(2)计算:
w = S0． 1 × 1 × 0． 9 × 100% ， (1)
Ｒ =
m1
m × 100% ， (2)
式中:
w———肠浒苔中多糖含量，%;
S———标准曲线上查得多糖毫克数，mg;
0． 1———待测肠浒苔多糖样品浓度，mg /mL;
1———多糖含量测定所取体积，mL;
0． 9———葡萄糖校正系数;
Ｒ———多糖得率，%;
m1———肠浒苔粗多糖提取量，g;
m———肠浒苔样品量，g。
1． 3． 3 提取工艺的单因素试验
(1)微波功率:在料液比 1 ︰ 30(g /mL) ，提取温度
70 ℃，提取时间 10 min，提取 1 次的条件下，考察微波功率
(200，400，600，800 W)对浒苔多糖提取量的影响。
(2)提取时间:在料液比 1 ︰ 30(g /mL) ，提取温度
70 ℃，微波功率 400 W，提取 1 次的条件下，考察提取时间
(5，10，15，20，25 min)对浒苔多糖提取量的影响。
(3)提取温度:在料液比 1 ︰ 30(g /mL) ，提取时间
10 min，微波功率 400 W，提取 1 次的条件下，考察提取温度
(70，80，90，100 ℃)对浒苔多糖提取量的影响。
(4)提取次数:在料液比 1 ︰ 30(g /mL) ，提取温度
70 ℃，微波功率 400 W，提取时间 10 min 的条件下，考察提
取次数(1，2，3，4 次)对浒苔多糖提取量的影响。
(5)料液比:在提取温度 70 ℃，微波功率 400 W，提取时
间 10 min，提取 1 次的条件下，考察料液比(1 ︰ 20，1 ︰ 30，1
︰ 40，1 ︰ 50，g /mL)对浒苔多糖提取量的影响。
1． 3． 4 提取工艺响应面法优化 以微波功率、提取时间、提
取温度和提取次数为自变量，多糖提取量为响应值。利用
Design-Expert 8． 0． 5 软件中的 Box-Behnken 软件优化肠浒苔
多糖的提取条件。
2 结果与分析
2． 1 标准曲线
由图 1 可知，以葡萄糖绘制的标准曲线方程为 y =
1． 47x － 0． 013 2，Ｒ2 = 0． 999 5，在多糖含量为 20 ～ 100 μg 时
具有良好的线性关系。
2． 2 单因素试验结果
单因素试验结果表明，在试验范围内料液比对浒苔多糖
提取量的影响不大，故进行响应面优化时不予考虑，并将其
固定为 1 ︰ 30(g /mL)。根据中心组合 Box-Benhnken 原理，
选择提取功率、提取时间、提取温度和提取次数 4 个影响因
素为自变量，多糖提取量为响应值，设计 4 因素 3 水平的试
验，因素水平取值见表 1。
2． 3 响应面法优化试验结果
2． 3． 1 响应面设计试验结果及分析 试验设计方案与结果
见表 2。
图 1 葡萄糖标准曲线
Figure 1 The standard curve of glucose
表 1 因素水平表
Table 1 The factor level table
水平
A微波功
率 /W
B提取时
间 /min
C提取温
度 /℃
D提取
次数
－ 1 200 10 80 1
0 400 15 90 2
1 600 20 100 3
351
提取与活性 2016 年第 7 期
表 2 Box-Behnken中心组合试验设计方案及结果
Table 2 Design and results of Box-Behnken center
combination experiment
编号 A B C D Y多糖提取量 / g
1 0 0 － 1 1 0． 533
2 0 0 － 1 － 1 0． 525
3 0 － 1 0 1 0． 556
4 0 0 1 1 0． 562
5 1 0 1 0 0． 550
6 0 0 0 0 0． 552
7 0 － 1 0 － 1 0． 501
8 － 1 0 － 1 0 0． 382
9 － 1 1 0 0 0． 424
10 1 － 1 0 0 0． 547
11 1 0 0 － 1 0． 552
12 － 1 0 0 － 1 0． 416
13 0 － 1 1 0 0． 555
14 1 0 － 1 0 0． 544
15 0 1 0 1 0． 564
16 0 1 0 － 1 0． 512
17 1 0 0 1 0． 565
18 － 1 0 1 0 0． 443
19 0 0 0 0 0． 571
20 － 1 0 0 1 0． 427
21 0 0 0 0 0． 575
22 0 1 － 1 0 0． 540
23 0 0 0 0 0． 569
24 － 1 － 1 0 0 0． 414
25 0 － 1 － 1 0 0． 533
26 0 1 1 0 0． 564
27 0 0 1 － 1 0． 549
28 0 0 0 0 0． 560
29 1 1 0 0 0． 570
对试验数据进行二次多项式回归拟合，得回归方程为:
Y = 0． 57 + 0． 069A + 5． 667 × 10 －3B + 0． 014C + 0． 013D +
3． 25 × 10 －3AB － 0． 014AC + 5 × 10 －4AD + 5 × 10 －4BC － 7． 5 ×
10 －4BD + 1． 25 × 10 －3CD － 0． 067A2 － 0． 011B2 － 0． 011C2 － 0．
014D2。 (3)
由表 3 可知，该二次方程模型高度显著，失拟不显著，说
明该方程能充分反映实际情况;回归方程模型相关系数Ｒ2 =
0． 975 2，说明模型与实际试验拟合性较好，试验误差较小，可
信度高，证明应用响应面法优化肠浒苔多糖微波提取工艺可
行;模型校正系数 Ｒ2adj = 0． 950 4，说明试验结果有 95． 04%受
到所选因素的影响，具有参考性。
由图 2 可知，相比于其他因素间的交互作用，微波功率
与提取温度的交互作用较显著，二者对提取结果的影响会随
表 3 回归方差分析
Table 3 Analysis of regression variance
来源 平方和 自由度 均方和 F值 P值
模型 0． 091 14 6． 498E － 03 39． 34 ＜ 0． 000 1
A 0． 056 1 0． 056 340． 88 ＜ 0． 000 1
B 3． 853E － 04 1 3． 853E － 04 2． 33 0． 148 9
C 2． 296E － 03 1 2． 296E － 03 13． 90 0． 002 2
D 1． 925E － 03 1 1． 925E － 03 11． 66 0． 004 2
AB 4． 225E － 05 1 4． 225E － 05 0． 26 0． 620 9
AC 7． 563E － 04 1 7． 563E － 04 4． 58 0． 050 5
AD 1． 000E － 06 1 1． 000E － 06 0． 01 0． 939 1
BC 1． 000E － 06 1 1． 000E － 06 0． 01 0． 939 1
BD 2． 25E － 06 1 2． 25E － 06 0． 01 0． 908 7
CD 6． 25E － 06 1 6． 25E － 06 0． 04 0． 848 6
A2 0． 029 1 0． 029 176． 89 ＜ 0． 000 1
B2 8． 381E － 04 1 8． 381E － 04 5． 07 0． 040 9
C2 8． 381E － 04 1 8． 381E － 04 5． 07 0． 040 9
D2 1． 203E － 03 1 1． 203E － 03 7． 28 0． 017 3
回归

2． 313E － 03 14 1． 652E － 04
失拟指数 1． 967E － 03 10 1． 967E － 04 2． 28 0． 221 8
纯误差 3． 452E － 04 4 8． 630E － 05
总和 0． 093 28
着其中一个因素的改变而有明显的变化。结合表 3 可知，各
因素对肠浒苔多糖提取量的影响次序为:微波功率 ＞提取温
度 ＞提取次数 ＞提取时间。
2． 3． 2 验证实验 利用 Design-Expert 8． 0． 5 软件计算求解，
结果表明，肠浒苔多糖微波提取的最佳条件为微波功率
496． 78 W，提取时间 16． 55 min，提取温度 93． 51 ℃，提取
2． 48 次，在此条件下肠浒苔粗多糖提取量的预测值为
0． 588 g。考虑到试验的可操作性，取微波功率 500 W，提取
温度 90 ℃，提取时间 15 min，提取 2 次，该条件下肠浒苔多
糖提取量为(0． 569 ± 0． 008)g，即得率为 11． 38%，此时测得
多糖含量为 31． 34%，且提取量偏差较小，工艺条件稳定。此
结果比 29 组的结果(0． 570 g)略低，但其功率为 600 W，提取
了 20 min，从经济成本考虑，最优工艺条件成本低，经济效益
好。而 400 W，90 ℃，15 min的条件下，提取 2 次所得多糖提
取量均值为 0． 565 g，虽略低于最优条件下提取得到的，但该
条件下所提取的多糖量波动较大，所以不予考虑。
3 结论
本研究采用微波提取肠浒苔多糖，确定了肠浒苔多糖微
波提取的最优条件，在微波功率 500 W，提取温度 90 ℃，提取
时间 15 min，提取 2 次的条件下，肠浒苔粗多糖得率为
11． 38%。这与响应面模型方程计算结果接近，说明试验条件
合理，可为浒苔多糖大规模生产提供理论依据。但提取得到
的粗多糖中含多糖为 31． 34%，还含有较多杂质，后续可通过
脱除蛋白或色谱层析等方式对其进行纯化，以提高多糖纯度，
对进行多糖的结构测定和高值化应用具有十分重要的意义。
451
第 32 卷第 7 期 刘玉凤等:肠浒苔多糖微波辅助提取工艺的优化
图 2 因素间的交互作用对肠浒苔多糖提取量影响的响应面图
Figure 2 Ｒesponse surface plots (3D)showing the effects of variables
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提取与活性 2016 年第 7 期