全 文 ： 2012, Vol. 33, No. 12 食品科学 ※工艺技术138
水芹菜多糖的提取及其成分分析
周毅峰，唐巧玉，彭 红，吴林中
(湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000)
摘 要：通过单因素和正交试验研究水浴法提取水芹菜粗多糖工艺，并采用 3步分段(依次为 1、3、6倍体积乙醇)
醇沉分组后，利用气质联用法和原子吸收法分别测定其单糖组成和部分元素组成。结果表明：水浴法提取水芹菜
粗多糖的最佳提取工艺条件为温度 100℃、料液比 1:40(g/mL)、浸提时间 3h，此条件下水芹菜粗多糖的提取率可
达 16 .89%；水芹菜粗多糖包含D -葡萄糖、鼠李糖、艾杜糖、D -甘露糖、D -半乳糖等 5 种已糖，还包括 1-甲
基 -α-1鼠李糖苷、甲基 -β -D-阿拉伯吡喃糖苷、甲基 -α -1-塔洛糖苷、甲基葡萄糖苷、α-D-甲基 -甘露糖苷、
β-D-甲基甘露糖苷及葡萄糖醛酸等 7种已糖衍生物；水芹菜粗多糖中特征性的元素是锌和锰，对于去蛋白的多糖
溶液，1倍醇沉所得水芹菜粗多糖组分中锌含量高达 650.625μg/g，6倍醇沉所得水芹菜粗多糖组分中锰含量高
达 725.875μg/g。此外 1倍醇沉组分中多糖中硒含量 4.483μg/g。因此，水芹菜粗多糖可开发成补锌和硒的多糖
类产品。
关键词：水芹菜；多糖；提取工艺；单糖组成
Extraction and Composition Analysis of Crude Polysaccharide from Young Stems of Oenanthe javanica
ZHOU Yi-feng，TANG Qiao-yu，PENG Hong，WU Lin-zhong
(Biological Scientific and Technical College, Hubei University for Nationalities, Enshi 445000, China)
Abstract ：In this study, one-factor-at-a-time and orthogonal array design methods were employed to optimize the hot water
bath extraction of crude polysaccharide from young stems of Oenanthe javanica. Crude polysaccharide was deprotenized by Sevag
method and sequentianlly precipitated with 1,3-fold and 6-fold volumes of absolute ethanol. All precipited fractions were anlyzed
by GC-MS for monosaccharide composition and by atomic absorption spectrometry for partial element composition. The
optimal conditons for crude polysaccharide extraction conditions were determined as 100 ℃ of temperature, 1:40 of material-to-
liquid ratio (g/mL), and 3 h of extraction time. Under these conditons, the extraction yield of crude polysaccharide was 16.89%.
Crude polysaccharide from young stems of Oenanthe javanica consisted of five hexoses such as D-glucose, rhamnose, idose, D-
mannose, D-galactose and 7 hexose derivatives such as 1-methyl-α -rhamnoside, methyl-β -D-arab pyran glucoside, methyl-
α -1-tallo glucoside, methyl glucoside, α -D-methyl-mannosidase, 1-methyl-α - rham- noside and glycuronic acid. The
chactercteristic elements were Zn and Mn. The Zn and Se contents of the precipitate obtained with 1-fold vlome of absolute
ethanol were 650.625 μg/g and 4.483 μg/g, respectivley. The Mn content of the precipitate obtaiend with 6-fold volume of absolute
ethanol was 725.875 μg/g. In conclusion, crude polysaccharide from young stems of Oenanthe javanica can be developed as Zn
and Se supplements.
Key words：Oenanthe javanica；polysaccharide；extraction process；monosaccharide composition
中图分类号：TQ929.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2012)12-0138-05
收稿日期：2011-06-28
基金项目：2010年恩施州科技局项目
作者简介：周毅峰(1978 —)，男，讲师，硕士，主要从事天然产物开发与利用方向的研究。E-mail：zyftqy@163.com
水芹菜属伞形科多年生宿根草本水生植物，别名水
芹。水芹为伞形科水芹属植物水芹 Oenanthe javanica
(OJ)的全草，又名水英、野芹菜等[1]。其营养丰富，含
有多种人体内不可缺少的营养物质，部分营养物质含量
甚至超过旱芹，具有良好的食用价值[ 2 ]。同时，水芹
在临床中对高血压病、高脂血症、心脑血管疾病、乙
型肝炎患者具有防治作用[3-5]，水芹提取物可抑制肝脏脂
肪增加和保护膜的完整[6]，其总酚在体内和体外都具有
显著的抗 B型肝炎病毒的功能[7]，水芹黄酮也有抗人和
鸭 B型肝炎病毒的功能[8]。此外，水芹黄酮还具有显著
139※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 12
的抗糖病作用[9]。目前的研究主要集中对水芹菜的栽培
技术、育种、生产工艺、净化水体效果等方面，对
于水芹中有效成分的报道甚少[ 10 - 1 1]。本实验参照文献
[12-13]的方法对水芹菜中的多糖提取工艺进行研究，并
分析测定水芹菜粗多糖的单糖组成和部分元素含量，为
进一步开发利用水芹菜提供一定的依据。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂与仪器
水芹菜采集于湖北民族学院后山，取生长旺盛的水
芹菜茎端幼嫩部分，于 70℃恒温箱中干燥至质量恒定，
粉碎备用。
葡萄糖、苯酚、浓硫酸、无水乙醇、三氯甲烷、
正丁醇、咔唑、碳酸氢钠、吡啶、乙酸酐、氯仿、
十水硼酸钠、葡萄糖醛酸等均为分析纯；考马斯亮蓝
G-250、三氟乙酸(化学纯) 国药集团化学试剂有限公司。
RE-20ID旋转蒸发器 巩义市英峪予华仪器厂；
DL-6MB大容量冷冻离心机 长沙湘智离心机仪器有限公
司；Spectrumlab53紫外可见分光光度计 上海棱光技术
有限公司；6890N型气相色谱仪(gas chromatography，
GC)、5975C型质谱仪(mass spectrometer，MS) 美国
Agilent公司。
1.2 方法
1.2.1 水芹菜水溶性多糖的提取工艺流程
水芹菜粉末→水浴浸提→离心→渣进行二次浸提→
离心→合并上清液→醇沉→离心→沉淀→溶解→脱蛋白
→沉淀→干燥→粗多糖
1.2.2 水芹菜多糖提取工艺条件优化
1.2.2.1 水芹菜粗多糖提取单因素试验
称取水芹菜粉末 1g三份，在样品与蒸馏水料液比
1:40、提取时间 2h、温度 100℃条件下进行提取试验，
改变某一因素水平测定其提取率，确定其各因素最适范
围。各因素水平为：温度 5 0、6 0、7 0、8 0、9 0、
100℃； 料液比 1:10、1:20、1:30、1:40、1:50(g/mL)；
反应时间 1、2、3、4、5 h。
1.2.2.2 水芹菜粗多糖提取的正交试验
根据单因素试验选出的合适条件范围，做关于温
度、料液比和提取时间的正交试验 L9(33)，对结果进行
极差分析和方差分析，以多糖的提取率为指标，选出
最佳工艺条件。
1.2.3 粗多糖的制备
称取 20g水芹菜粉末按最佳工艺条件提取，将提
取出来的多糖溶液在旋转蒸发仪上减压浓缩至原体积的
1/3，用 Sevag法(氯仿:正丁醇＝ 1:4)去蛋白[14]。第 1步：
向去蛋白的多糖溶液中加入 1倍体积的乙醇，搅拌、静
置过夜，离心收集多糖沉淀；第 2 步：再向上清液中
加入 3倍体积的乙醇进行搅拌，同样静置过夜，得多糖
沉淀；第 3步：向上清液中加 6倍体积的乙醇同样离心
得到多糖沉淀。将各级醇沉的多糖真空干燥，分别得 1
倍醇沉、3 倍醇沉、6 倍醇沉的粗多糖。
1.2.4 各级醇沉粗多糖中多糖和葡萄糖醛酸含量的测定
多糖含量：釆用苯酚 -硫酸法[15]测定；葡萄糖醛酸
含量：采用咔唑法 [ 1 6 ]测定。
1.2.5 各级醇沉粗多糖的单糖组成
取 10mg多糖加入 3mL 4mol/L三氟乙酸(TFA)溶液，
充入氩气，用酒精喷灯封管 100℃水解 6h，减压抽干加
3mL酸性甲醇液(酸性甲醇液配制方法：体积分数0.1%酸
性(浓盐酸)甲醇)减压抽干重复 3次，然后加入 3mL甲醇
液，甲醇抽干，已充分带走三氟乙酸。将水解产物和
5mg标准糖样品中加入 1mL 0.05mol/L NaOH溶液，再加
入 5mg硼氢化钠，室温反应 8～10h，加入少量乙酸分
解过量的硼氢化钠，至无气泡产生为止，蒸干反应液。
以酸性甲醇液洗涤反应产物蒸干甲醇液，重复 3次，以
除去硼酸根，最后加入甲醇蒸干并在 105℃烘箱中除去
水分。
将以上处理好的样品称取一定量到安培管，加入
1mL吡啶、71mL乙酸酐，充入氩气，然后用酒精喷灯
封管，10 0℃加热 2h。真空抽干，加入氯仿溶解，用
蒸馏水洗涤，分 3 次萃取，取氯仿层，然后真空抽干
氯仿得到棕黄色产物。
GS-MS分析条件：色谱柱HP-5MS；进样口参数：
分流模式；初始温度 280℃；压力 8.21ps i；分流比：
5:1；分流流量：5.0mL/min；气体类型：氦气；升温
程序：初始温度 60℃，5℃/min 升温到 280℃后保持
3min。
1.2.6 各级醇沉多糖中元素的测定
称取 1倍醇沉、3倍醇沉、6倍醇沉多糖 0.2000g左
右，用 10mL混合酸(硝酸:高氯酸＝ 4:1)消化过夜，然后
120℃消化 3～5h至溶液透明无色为止，然后再加盐酸还
原(高温)，即把消化好的溶液转入 25mL容量瓶中再加
2mL浓盐酸到容量瓶最后用蒸馏水定容至刻度即得到样
品液，然后使用原子吸收分光光度法测定。
2 结果与分析
2.1 多糖提取工艺
2.1.1 温度对水芹菜粗多糖提取的影响
2012, Vol. 33, No. 12 食品科学 ※工艺技术140
差异源 平方和 自由度 均方 F值 显著水平
提取温度 84.906 2 42.453 137.478 .000
料液比 15.575 2 7.788 25.219 .000
提取时间 5.253 2 2.627 8.506 .002
误差 6.176 20 .309
总和 5578.081 27
表 2 正交试验结果方差分析
Table 2 Analysis of variance for the experimental resutls of orthogonal
array design
由图 1可知，水芹菜粗多糖的提取率随温度的上升
而增大，当温度达到 100℃时，水芹菜粗多糖提取率达
到最大值。从差异分析来看，60℃与 70℃提取水芹菜粗
多糖时，其提取率不存在显著差异，80℃与 90℃提取水
芹菜粗多糖时，其提取率也不存在显著差异，而其他
各提取温度对水芹菜粗多糖的提取率存在极显著影响。
当提取温度 100℃时，水芹菜粗多糖的提取率最高，并
极显著高于其他各组，故在该条件下，提取水芹菜粗
多糖温度选择 100℃。
2.1.2 料液比对水芹菜粗多糖提取的影响
提取时间大于 4h后，并不存在显著差异，故提取时间
为 4h 是较好的提取时间。
试验号 A温度 /℃ B料液比(g/mL) C时间 /h 提取率 /%
1 1(60) 1(1:20) 1(2) 9.55
2 1 2(1:30) 2(3) 12.71
3 1 3(1:40) 3(4) 13.00
4 2(80) 1 2 14.76
5 2 2 3 15.10
6 2 3 1 15.49
7 3(100) 1 3 15.24
8 3 2 1 15.8
9 3 3 2 16.74
K1 35.26 39.55 40.84
K2 45.35 43.61 44.21
K3 47.78 45.52 43.34
R 4.15 1.99 0.84
表 1 水芹菜多糖提取工艺优化正交试验 L9(33)设计及结果
Table 1 Orthogonal array design L9(33) and experimental results for
optimization of crude polysaccharide extraction
2.1.4 水芹菜多糖提取正交试验结果
在单因素试验的基础进行正交试验，因素水平，
及试验结果见表 1，分析见表 2。根据正交试验极差分
析和方差分析发现水芹水溶性粗多糖最佳提取工艺条件
为 A 3B 3C 2，即浸提温度 100℃、料液比 1:40、浸提时
间 3h。试验所选择的 3 个因素中，浸提温度、料液比
和浸提时间对其提取率影响都达到了极显著水平(P＜
0.01)。浸提温度、料液比、浸提时间这 3 因素对水芹
菜粗多糖提取率影响的主次顺序为浸提温度(A)＞料液比
(B)＞浸提时间(C)。验证实验结果表明，在最佳条件下
水芹菜粗多糖提取率可达 16.89%。
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
平
均
得
率
/%
温度 /℃
50 60 70 80 90 100
图 1 温度对水芹菜多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of temperature on the extraction yield of
crude polysaccharide
上标大写字母不同表示有极显著差异(α =0.01)，
小字母不同表示有显著差异(α =0.05)。下同。
9.45bB 9.94bB
12.19cC 12.16cC
14.42dD
8.25aA
由图 2可知，料液比对水芹菜粗多糖的提取率影响
较大，水芹菜粗多糖的提取率随提取溶液用量增大而增
大。当料液比在 1:40以下时，各组之间存在极显著差
异，而料液比 1:40与 1:50对水芹菜粗多糖的提取率影响
不大，不存在显著差异。故在该条件下，料液比 1 :40
为较好的提取条件。
2.1.3 时间对水芹菜粗多糖提取的影响
由图 3可知。提取时间在 4h以下，对水芹菜粗多
糖的提取率影响较大，水芹菜粗多糖的提取率随提取时
间的增加而增大，且各组之间存在极显著的差异。当
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
平
均
得
率
/%
料液比(g/mL)
1:10 1:20 1:30 1:40 1:50
图 2 料液比对水芹菜多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of material-to-liquid ratio on the extraction yield of
crude polysaccharide
7.95aA
9.77bB
11.22cC
14.24dD 14.33dD
20
18
16
14
12
10
平
均
得
率
/%
时间 /min
1 2 3 4 5
图 3 提取时间对水芹菜多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction time on the extraction yield of
crude polysaccharide
14.57aA
15.31bA
16.25cB
17.3bC 16.94dBC
141※工艺技术 食品科学 2012, Vol. 33, No. 12
2.2 各级醇沉粗多糖中多糖和葡萄糖醛酸含量
采取分级醇析的方法对其进行分组，并利用苯酚 -
硫酸法和咔唑法分别测定了各组分中多糖的实际含量和
葡萄糖醛酸含量，结果见图 4。水芹菜粗多糖的葡萄糖
醛酸也是在 1 倍体积醇沉的组分中含量最高，分别比 3
倍和 6倍体积醇沉的水芹菜粗多糖葡萄糖醛酸含量高出
2.56倍和 5.67倍。
单糖
1倍醇沉水芹菜粗多糖 3倍醇沉水芹菜粗多糖
保留时间 /min 相对含量/% 保留时间 /min 相对含量/%
1-甲基 -α -1鼠李糖苷 22.352 1.90
甲基 -β -D-阿拉伯吡喃糖苷 22.749 1.30
甲基 -α -1-塔洛糖苷 22.814 1.12
鼠李糖 27.070 2.25 27.088 2.15
艾杜糖 27.337 2.03 27.337 3.32
甲基葡萄糖苷 28.548，28.886 6.60
α -D-甲基 -甘露糖苷 28.726 10.52 28.720 12.48
β -D-甲基甘露糖苷 28.880 8.54
D-甘露糖 31.759 1.70
D-葡萄糖 31.931，32.068 25.34 31.925 10.47
D-半乳糖 32.062 10.86
表 3 两种水芹菜粗多糖中的单糖组成及其相对含量
Table 3 Monosaccharide components and their relative contents in two
polysaccharide precipitates
60
50
40
30
20
10
0
52.0603
多
糖
含
量
/%
葡
萄
糖
醛
酸
含
量
/(μ
g/
g)
多糖分组
1倍 3倍 6倍
多糖含量/%
葡萄糖醛酸含量 /(μg/g)
33.2226
37.4991
12.9777
16.6746
5.8637
图 4 水芹菜粗多糖中多糖和葡萄糖醛酸的相对含量
Fig.4 Relative contents of ploysaccharide and glycuronic acid in crude
polysaccharide sample
2.3 多糖的单糖组成
通过乙酰化衍生后，利用 GC-MS方法分析多糖含
量较高的 1倍和 3倍醇沉的水芹菜粗多糖组分，结果见
图 5、6。通过对照空白图谱，并标准品图谱对比和图
谱库检索报告，由质谱分析得出多糖中的单糖成分，并
由各单糖的峰面积积分得出各种单糖在该组分中的相对
含量，结果见表 3。其中 1 倍醇沉多糖中 D - 葡萄糖含
量最高为 25.34%，α -D-甲基 -甘露糖苷含量也比较高
为 10.52%，其次是甲基葡萄糖苷为 5.11%，甲基 -α -
L-塔洛糖苷含量最低为 1.12%。三倍醇沉多糖中α -D -
甲基 - 甘露糖苷最高为 1 2 . 4 8 %，其次是 D - 半乳糖
10.86%，D-葡萄糖 10.47%。
2.4 水芹菜粗多糖中部分元素含量分析
对所得 3 个粗多糖组分进行部分元素和含量测定，
结果见表 4。两种常量元素含量最高仅 46.163mg/g，都
果蔬类食品常用元素限量以下，因此不能用水芹菜粗多
糖来给人体补充钙和镁元素。锌和锰则是水芹菜粗多糖
中两种含量较多的特征元素。在 1倍醇沉的水芹菜粗多
糖组分中锌含量高达 650.625μg/g，在 6倍醇沉的水芹
菜粗多糖组分中锰含量高达 725.875μg/g。水芹菜粗多
糖中铜和铁两种元素含量均处理于正常水平，与蔬菜类
食品中这两种元素限量接近。在 1倍醇沉的水芹菜粗多
糖组分中硒含量也达 4.483μg/g，因此食用水芹菜粗多
糖组分也是可以给人体补硒的。
图 5 1倍醇沉水芹菜粗多糖 GC-MS图谱
Fig.5 GC-MS profile of the precipitate obtaiend with 1-fold volume of
absolute ethanol
15
13
11
9
7
5
3
1
丰
度
(×
10
5 )
时间 /min
5 10 15 20 25 30 35 40 45

元素
3步不同倍数醇沉水芹菜粗多糖
1倍 3倍 6倍
常量元素
镁/(mg/g) 4.938±0.856 29.875±0.967 15.875±0.320
钙/(mg/g) 2.975±0.741 46.163±0.971 12.475±1.002
铁/(μg/g) 37.000±2.136 34.625±1.985 45.042±2.311
锌/(μg/g) 650.625±8.325 141.351±5.236 209.250±4.898
微量元素 硒/(μg/g) 4.483±0.345 1.932±0.214 1.839±0.171
铜/(μg/g) 3.792±0.213 0.625±0.111 1.063±0.184
锰/(μg/g) 14.625±0.467 703.750±2.315 725.875±2.982
表 4 三种水芹菜粗多糖中的部分元素含量 (x－± s,n=3)
Table 4 Some element contents in three polysaccharide precipitates
(x－± s,n=3)
图 6 3倍醇沉水芹菜粗多糖 GC-MS图谱
Fig.6 GC-MS profile of the precipitate obtaiend with 3-fold volume of
absolute ethanol
9
8
7
6
5
4
3
2
1
丰
度
(×
10
5 )
时间 /min
5 10 15 20 25 30 35 40 45
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3 讨 论
3.1 水芹菜粗多糖提取工艺：温度 1 0 0℃、料液比
1:40、提取时间 3h，提取率 16.89%，如果进一步利用
超声或微波等辅助手段，其提取率仍有提高的空间。
3.2 水芹菜粗多糖1倍醇沉组分中多糖含量52.06%，为
实验中纯度最高，若适度纯化可得到较高纯度的水芹
菜多糖。其成分中除含有 25.34% D -葡萄糖，还含有
27.42%鼠李糖、艾杜糖、D-甘露糖等已糖及部分其他
甲基糖苷，此外还含有 33.22μg/g葡萄糖醛酸。因此，
其组成复杂，其功能有待深入研究。
3.3 水芹菜粗多糖中钙、镁两种常量元素含量不高，
其主要的特征性微量元素是锌和锰，其中 1倍醇沉组分
中多糖中硒含量 4.483μg/g。因此，可开发成补锌和硒
的多糖类产品，但该多糖中的锰元素是人体可能必须的
元素，其含量最高达到 725.875μg/g，其安全性能有待
进一步综合评价。
参 考 文 献 ：
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