全 文 ：第 23 卷第 3 期 河 南 城 建 学 院 学 报 Vol． 23 No． 3
2014 年 5 月 Journal of Henan University of Urban Construction May． 2014
* 基金项目:河南省科技攻关项目( 142102210222) 。
收稿日期:2013 － 12 － 27
第一作者简介:张虽栓( 1970 － ) ，男，河南平顶山人，河南质量工程职业学院副教授。
文章编号:1674 － 7046(2014)03 － 0045 － 05
正交分析法优化裂褶菌多糖的
微波辅助提取工艺*
张虽栓，李延垒
( 河南质量工程职业学院，河南 平顶山 467000)
摘 要: 采用响应曲面法优选和探讨微波提取裂褶菌多糖的最优工艺。在单因素试验
的基础上采用 SAS 8． 2 软件设计试验，用响应面分析优化提取时间、料液比、提
取温度、微波强度各因素及其相互作用的最佳组合。结果表明，裂褶菌多糖的
最优提取工艺条件提取时间为 20 min，料液比为 1∶ 28． 5，提取温度为 51 ℃，微
波强度为 548 W，此条件下，多糖实际提取率为 1． 765%。与其他方法比较，微
波提取方法时间短，得率高，是裂褶菌多糖提取的一种优选方法。
关键词: 响应面法; 裂褶菌多糖;微波;提取;提取率
中图分类号: TS201． 3 文献标识码:A
裂褶菌多糖(schizophyllan)是菌体经发酵培养的中性胞外多糖，研究表明，裂褶菌多糖的结构与分
子量的高低与裂褶菌菌种的选择、培养和发酵条件的有关，而多糖的分子量又直接影响了多糖的生物学
活性和开发前景，其在调节免疫功能、抗肿瘤、抗辐射等方面有显著的疗效［1 － 2］，特别是分子量在 450
kDa以上的多糖在医药领域的应用最为广泛，需求量最大［3 － 4］。目前，对裂褶菌多糖提取工艺的研究，
主要有酸提取法、热水浸提法和稀碱提取法等［5 － 8］。微波辐射辅助提取法具有选择性高、提取时间短、
提取率高等优点。本研究将微波技术用于高分子量裂褶菌多糖的提取，组合提取工艺以期达到提高提
取率、减少能耗的目的。
1 材料与方法
1． 1 材料与试剂
裂褶菌(Schizophyllum commune Fr．)种由昆明云覃科技开发有限公司提供。
1． 2 仪器与设备
普通恒温摇床，中国科学院武汉科学仪器厂;HZQ － F280全温度振荡培养箱，太仓市华美生化仪器
厂;UV －2102PC 紫外可见分光光度计，德国 Bruker 公司;2K － 82A 型真空干燥箱，上海市实验仪器总
厂;320 － S型 pH计，METTLEＲ TOLED;AEl00S电子分析天平;Galanz WD700ATL17 － 3 电脑型烧烤微
波炉(功率 700 W)。
1． 3 试验方法
1． 3． 1 培养条件
菌种采用 PDA固体培养基，将菌种接种到试管斜面培养基上，于室温静置活化 3 d，活化好的斜面
菌种接入装有 50 mL种子培养基的三角瓶中 27 ℃下培养 2 d，得到液体菌种;接着将菌种接种到固体培
养基 27 ℃下培养 7 ～ 8 d，至菌丝体充满整个培养基，结束发酵过程［9 － 10］。
1． 3． 2 纯度鉴定
凝胶柱层析:将 Sephadex G －100 装于 1． 6(cm)× 20 cm玻璃旋塞柱并平衡，SPG上样量 1 mg，用双
蒸水洗脱，每管收集 3 mL，流速 0． 5 mI /min。采用硫酸 －苯酚法［11］在 490 nm处隔管检测 OD值。
1． 3． 3 微波提取裂褶菌多糖的提取工艺流程
→ → → → → →
→
斜面种子 培养液体菌种接种 固体发酵培养 干燥 粉碎 微波提取 乙醇沉淀
→粗裂褶菌胞外多糖含量测定 粗多糖纯化(脱色、脱蛋白 →) 成品
1． 3． 4 裂褶菌多糖得率的测定
裂褶菌多糖含量的测定采用水浸 －醇沉法提取测定法，经适当稀释后用苯酚 －硫酸法测定溶液中
多糖含量。裂褶菌多糖提取率计算公式［12］:
多糖提取率(%)=所得溶液中粗糖含量(mg /ml)×多糖溶液体积(mL)×稀释倍数 ×换算因子
原材料质量(mg)
×100%
1． 4 裂褶菌多糖微波提取工艺优化
1． 4． 1 单因素试验
选取微波强度、提取温度、料液比、提取时间 4 个因素作单因素试验［13］。取一定量粉碎的裂褶菌干
体，利用微波在微波强度在 450 ～ 650 W，加入料液比(质量与体积比)1∶ 10 ～ 1∶ 35 的蒸馏水，10 ～ 60 ℃
的温度下对裂褶菌多糖进行了 5 ～ 30 min进行提取，探讨其对裂褶菌多糖提取率的影响。
1． 4． 2 响应面优化提取条件
根据单因素试验结果，确定了最佳条件后，以 Box-Benhnken中心组合实验设计原理进行试验，设计
了 4 因素 5 水平组合试验优化裂褶菌多糖的提取工艺［14］。
2 结果与分析
2． 1 微波提取裂褶菌多糖工艺的优化
2． 1． 1 微波强度对裂褶菌多糖提取率的影响
微波强度对裂褶菌多糖提取率的影响见图 1。
图 1 微波强度对裂褶菌多糖提取率的影响 图 2 提取时间对裂褶菌多糖质量分数的影响
由图 1 可以看出:在提取时问为 30 min，液料比为 1∶ 30，提取温度为 50 ℃的条件下，随着微波功率
的逐渐提高，裂褶菌多糖提取率不断增加［15］。当微波功率达到 550 W 时，达最大值，再随功率的增加，
多糖提取率变化不明显，所以选取 550 W为最佳功率。
2． 1． 2 微波提取时间对裂褶菌多糖提取率的影响
提取时间对裂褶菌多糖提取率的影响如图 2 所示。
由图 2 可知，在 10 ～ 20min裂褶菌多糖质量分数增加的最快，在 20 min 以后裂褶菌多糖的质量分
数有所增加，但趋势很慢。根据提取理论可知，提取时间延长有利于提取得率的提高，但是要考虑实际
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因素，使成本最低时相对得率最大。综合提取过程中的每个因素，从节约能源，降低成本考虑，20 min为
最佳提取。
2． 1． 3 不同料液比对裂褶菌多糖提取率的影响
不同料液比对裂褶菌多糖提取率的影响见图 3。
由图 3 可知，，多糖提取率随料液比增加而上升。经分析料液比从 1∶ 6 增加到 1∶ 30 多糖提取率显
著上升，而料液比增加到 1∶ 30 以后提取率变化增加不明显，所以 1∶ 30 为适宜提取料液比。
2． 1． 4 提取温度对裂褶菌多糖提取率的影响
提取温度对裂褶菌多糖提取率的影响见图 4。
由图 4 可知，裂褶菌多糖的提取率随着温度的升高在逐渐的提高，温度在 10 ～ 50 ℃时，裂褶菌多糖
的提取率增加最快，当温度达到 50 ℃时，裂褶菌多糖达到最大，60 ℃时，裂褶菌多糖的提取率则降低，
可能是裂褶菌多糖在高温下会发生裂解，导致它的生物活性降低。综合整个过程，从节约能源、降低成
本、缩短生产时间考虑，选择 50 ℃为最佳提取温度。
图 3 不同料液比对裂褶菌多糖提取率的影响 图 4 提取温度对裂褶菌多糖提取率的影响
2． 1． 5 裂褶菌多糖提取条件的正交试验优化
在单因素实验的基础上，采用正交实验方案进一步考察微波强度、提取温度、料液比、提取时间 4 个
因素对裂褶菌多糖提取效果的影响，每因素选取 3 水平。以裂褶菌多糖提取率为考核指标，见表 1。选
用裂褶菌菌丝进行微波提取，提取液浓缩后醇沉两次，即得裂褶多糖。在平行操作下进行正交试验，以
多糖的提取率和质量分数为评价指标对微波提取工艺条件进行优化，结果见表 2，设计 L9(34)正交表进
行试验。
表 1 裂褶菌多糖提取条件的正交试验因素及水平表
水平 /因素
A提取时
间 /min
B料液比 /
( g /mL)
C提取
温度 /℃
D微波
强度 /W
1 10 25 40 500
2 15 28 45 550
3 20 30 50 600
以质量分数为评价指标时，各因素对提取效果的影响程度依次为 A(提取时间)＞ D(微波强度)＞
C(提取温度)＞ B(料液比)，其中 A 因素对提取的影响有显著性差异，最佳工艺为 A3B2C3D2。即提取
裂褶菌多糖的最佳工艺条件是:提取时间为 20 min，料液比为 1∶ 28． 5，提取温度为 51 ℃，微波强度为
548 W。此条件下，多糖理论提取量为 1． 78%。为了检验所得结果的可靠性，为采用优化条件进行提取
试验，实际提取率为 1． 765%，与理论值相比，1%以内的相对误差，因此，正交实验优化裂褶菌多糖微波
提取工艺条件准确度高，说明此最佳模型是可靠的，具有实用价值。
74第 23 卷第 3 期 张虽栓，等:正交分析法优化裂褶菌多糖的微波辅助提取工艺
表 2 正交设计试验结果
实验号 A B C D
裂褶菌多糖的
质量分数 /%
1 1 1 1 1 1． 687
2 1 2 2 2 1． 743
3 1 3 3 3 1． 675
4 2 1 2 3 1． 642
5 2 2 3 1 1． 692
6 2 3 1 2 1． 653
7 3 1 3 2 1． 768
8 3 2 1 3 1． 704
9 3 3 2 1 1． 721
K1 5． 105 5． 097 5． 044 5． 102
K2 4． 989 5． 141 5． 106 5． 164
K3 5． 193 5． 049 5． 136 5． 021
Ｒ 2． 04 0． 92 0． 93 1． 43
4 结论
通过单因素实验，确定了裂褶菌多糖提取的最经济、最适用的范围，提取时间 20 h，料液，1∶ 30(g /
mL)，提取温度 50 ℃，微波强度 550 W。经正交实验确定了提取裂褶菌多糖的最佳工艺条件是:提取时
间为 20 min，料液比为 1∶ 28． 5，提取温度为 51 ℃，微波强度为 548 W。此条件下，多糖理论提取量为 1．
78%。为了检验所得结果的可靠性，为采用优化条件进行提取试验，实际提取率为 1． 765%。
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Optimization of microwave extraction of schizophyllan
by using response surface method
ZHANG Sui － shuan，LI Yan － lei
(Henan Quality Polytechnic，Pingdingshan 467000，China)
Abstract:Objective:To obtain optimal extraction parameters of Schizophyllan under microwave irradiation．
We investigated extraction time，ratio of solvent to raw material，extraction temperature and microwave power
on polysaccharides yield using single － factor experiment． Then we optimized extraction condition of Schizophyl-
lan by using SAS 8． 2． Ｒesults showed that obtained optimal extraction of Schizophyllan is as follows:extraction
time is 20 min，ratio of solvent to raw material is 28． 5，extraction temperature is 51℃，microwave power is
548 W． Under the optimal condition，yield of Schizophyllan is 1． 765% ． Conclusion:In contrast to other ex-
traction methods，the extraction rate of mocrowave technique is better and the time is shorter． The microwave
technique is a better method for extracting Schizophyllan．
Key words:response surface method;schizophyllan;microwave;extraction;yield
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Stability calculation and numerical analysis
on anchorage of suspension bridge with gravity concrete
HUANG Nai-qing1，LI Ya-ping1，
CHENG Li-peng2，SUN Gang1，WANG Zun-biao1
(1． Anhui Wutong Changjiang Expreessway Co．，Ltd．，Hefei 230088，China;
2． Department of Bridge Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China)
Abstract:The anchorage is the essential part of supporting the main cable to ensure the stability of the whole
structure of the main bridge． In order to ensure the safety of bridges，anchor should have enough stability and
mechanical properties． In view of the importance to anchor in suspension bridge，this paper analyze the an-
chorage stress state of each construction stage based on the North Anchorage of the Second Bridge of Chang-
shou Yangtze Ｒiver in Chongqing and through the calculation of its stability and numerical simulation by using
Abaqus3D． Examples show that the anchorage stability and compressive stress meet the requirements，but the
locals appear stress concentration and stress，which should carry out the design optimization． The calculation
and analysis of the anchor provides useful reference for reasonable design and construction for anchorage with
gravity concrete．
Key words:suspension bridge;gravity;anchorage;stability;numerical simulation
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