全 文 ：DOI：10.13629/j.cnki.53-1054.2015.03.011
响应面法优化超声辅助提取皱盖假芝脂溶性成分的研究 *
黄纪国 1，2，韩园园 1，谢意珍 1，2，潘鸿辉 1，2**
（1.广东省微生物研究所 省部共建华南应用微生物国家重点实验室 广东省菌种保藏与应用重点实验室 广东省微生物
应用新技术公共实验室，广东 广州 510070；2.广东粤微食用菌技术有限公司，广东 广州 510663）
摘要：为了优化超声辅助提取皱盖假芝脂溶性成分的工艺。在单因素的实验基础上，采用响应面法进行实验设
计，选取料液比、提取时间、提取温度、提取功率进行四因素三水平实验，最终得到超声辅助提取皱盖假芝脂
溶性成分的最佳工艺条件为：料液比 36.74 mL·g-1，提取时间 47.31 min，提取温度 90℃，提取功率 82 W。在此
条件下，提取率为 8.4891 %。因此超声辅助提取工艺简单且稳定，是可行的提取方案。
关键词：皱盖假芝；脂溶性成分；超声辅助提取；
中图分类号：S646.9 文献标志码：A 文章编号：1003-8310（2015） 03-0041-06
Optimization of Ultrasound-assisted Extraction Process for Fat-soluble Components
from Amauroderma rude by Response Surface Analysis
HUANG Ji-guo1, 2, HAN Yuan-yuan1, XIE Yi-zhen1, 2, PAN Hong-hui1,2
( 1.Guangdong Institute of Microbiology, State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern China, Guangdong Provincial
Key Laboratory of Microbial Culture Collection and Application, Guangdong Open Laboratory of Applied Microbiology,
Guangzhou 510070, China; 2.Guangdong Yuewei Edible Fungi Technology Co. Ltd, Guangzhou 510663, China)
Abstract: For optimizing the ultrasound-assisted extraction technology of fat-soluble components from Amauroderma rude, the
impact of solid-liquid ratio, extraction time, extraction temperature and extraction power on the yield of fat-soluble components
from Amauroderma rude were investigated. Through Box-Benhnken central combination design and response surface methodolo－
gy, it was indication that the optimum extraction condition as follows: solid-liquid ratio 36.74 mL·g-1, extraction time 47.31 min,
extraction temperature 90℃ and extraction power 82 W. Under such conditions, extraction yield was up to 8.4891% and it was a
feasible extraction program.
Keyword: Amauroderma rude; fat-soluble components; the ultrasound-assisted extraction
灵芝为多孔菌科真菌赤芝 [Ganoderma luicdum
（Leyss. ex Fr.） Karst.] 或紫芝（G. sinense Zhao，Xu
et Zhang） 干燥子实体[1]，具有滋补强壮、延年益寿、
补气安神等功效。目前，从灵芝中分离得到 150多
个化合物，如三萜类、甾醇类、挥发油、生物碱、
甘露醇、呋喃衍生物等 [2]。由于灵芝本身可以食用，
对人体具有低毒性，并且活性成分具有抗肿瘤、抗
氧化、抗病毒、消炎抗菌以及保肝护肝等功效，毒
副作用小，因此成为各种抗肿瘤、抗病毒等药物的
重要来源[3-9]。
*基金项目：广东省产学研省部合作专项基金项目（2012B090600050）；广东省工程技术研究开发中心建设项目（2010B080100068）。
作者简介：黄纪国 （1986-），男，硕士，研究助理，主要从事食（药） 用真菌研究及开发方面工作。E-mail: huangjiguo@126.com
**通信作者：潘鸿辉 (1979-），女，博士，副研究员，主要从事食（药） 用真菌研究及开发方面工作。E-mail: phhcys@yahoo.com
收稿日期：2015-03-10
中国食用菌 2015，34（3）：41~46
EDIBLE FUNGI OF CHINA CN53－1054/Q ISSN 1003－8310
皱盖假芝隶属于灵芝科假芝属，在我国主要分
布于华南和西南地区，其子实体因受损会分泌红色
的液体，又名血芝[10]。前期研究发现，相比其他食用
菌，皱盖假芝在抗肿瘤活性方面明显优于其他食用
菌（包括灵芝），其中抑制肿瘤细胞繁殖及诱导凋亡
的主要活性成分来自小分子化合物（脂溶性成分）[11]。
因此提高皱盖假芝脂溶性成分提取率，为后期开发
皱盖假芝提供科学依据具有重要的意义。
响应面分析法 （Response Surface Methodology，
RSM） 是一种优化反应条件和加工工艺参数的有效
方法，广泛应用于化学化工、生物工程、食品工业
等方面。它与正交试验设计法不同，具有试验周期
短，求得的回归方程精度高，能研究几种因素间交
互作用等优点，而且超声波辅助技术具有快速、高
效、安全、产率高、节能、生物活性保持率高等特
点[12-14]。本试验拟在单因素试验基础上，利用响应面
法对超声辅助提取皱盖假芝脂溶性成分进行工艺优
化。
1 材料与仪器
AS10200BDT超声波清洗器，添加奥特赛恩斯仪
器有限公司；95%乙醇（食品级），广东环凯微生物
科技技术有限公司；科恩电子天平 （ALT 160 -
4NM），德国科恩公司；旋转蒸发仪 （EYEL4 SB-
1100），日本东京理化器械（株）；电热恒温鼓风干
燥箱（DHG-P053A），上海百典仪器设备有限公司；
旋转蒸发仪 RE -3000，上海亚荣生化仪器厂；
DLSB-5/20 型低温冷却液循环泵，郑州长城科工贸
有限公司；SHB-S循环水式多用真空泵，郑州长城
科工贸有限公司。
皱盖假芝购自安徽大别山种植户，并经广东省
微生物研究所食用菌研究发展中心鉴定。
2 提取流程
称量一定量的干燥、粉碎后皱盖假芝子实体，
加入一定量的 75%食用酒精，一定的提取温度、时
间和提取功率进行成分提取，收集皱盖假芝提取液
并且过滤浓缩，干燥，即得到皱盖假芝脂溶性成分。
计算皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率（Y）公式
如下：
Y= mM ×100％
式中：m为皱盖假芝脂溶性成分的重量（g）；M为
皱盖假芝子实体的干重（g）。
3 实验
3.1 单因素试验
在其他条件相同的情况下，分别考察提取温度
（50℃、60℃、80℃、95℃），提取时间（30 min、45
min、60 min、75 min），提取功率 （50 W、70 W、
90 W、100 W），料液比（15 mL·g-1、25 mL·g-1、35
mL·g-1、45 mL·g-1） 四因素对皱盖假芝子实体脂溶性
成分提取率的影响。
3.2 响应曲面法试验设计
在单因素实验的基础上，选取四因素三个水平
进行响应面实验，并进行皱盖假芝子实体脂溶性成
分提取工艺的研究。采用 Design-Expert.8.05b（原
版） 软件设计的 Box-Benhnken设计方案，试验因素
水平编码见表 1。
以皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率为响应值
（Y），设计了四因素三水平的响应分析实验，总计
29个试验。
4 结果与讨论
4.1 单因素对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率的
影响
4.1.1 料液比对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率
的影响
料液比对脂溶性成分提取率的影响见图 1。
由图 1 可见，相同条件下的皱盖假芝子实体
（60 min、85 W、75℃），料液比越高，皱盖假芝子
实体与溶剂的接触面浓度差越大，渗透压越大，脂
溶性成分越容易浸出；当达到一定程度后，由于脂
溶性成分含量减少，提取率逐渐趋于稳定。当料液
比 35 mL·g-1时，其脂溶性成分提取率达到 6.47%。
4.1.2 提取时间对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取
率的影响
提取时间对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率
的影响见图 2。
表 1 响应面分析影响因素及水平
Tab.1 RSA experiment factors and levels
因素 代码
编码水平
-1 0 +1
料液比/(mL·g-1) X1 25∶1 37.5∶1 50∶1
提取时间/min X2 45 60 75
提取温度/℃ X3 60 75 90
提取功率/W X4 60 75 90
中国食用菌 EDIBLE FUNGI OF CHINA Vol． 34 No．342
黄纪国等：响应面法优化超声辅助提取皱盖假芝脂溶性成分的研究
图 1 料液比对提取率的影响
Fig.1 Effects of solid-liquid ratio on the extraction yield
由图 2 可见，相同条件下的皱盖假芝子实体
（35∶1、75℃、85 W），提取时间越长，超声波对子
实体的作用就越充分，脂溶性成分提取越充分；当
到达一定的时间后，达到平衡，提取率趋于稳定。
提取时间为 60 min，其脂溶性成分提取率达到
6.65%。
4.1.3 提取温度对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取
率的影响
提取温度对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率
的影响见图 3。
由图 3 可见，相同条件下的皱盖假芝子实体
（35∶1、60 min、85 W），当提取温度提高时，有利
于脂溶性成分的浸出；由于酒精沸点为 79℃，当温
度高于 80℃以后，酒精蒸发出来，溶剂的极性增加，
但整个料液比有所降低，因此提取率增加速度变缓。
当提取温度为 80℃，皱盖假芝的提取率达到
7.076%。
4.1.4 提取功率对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取
率的影响
提取功率对皱盖假芝子实体脂溶性成分提取率
的影响见图 4。
由图 4可见，相同条件下的皱盖假芝子实体（35∶
1、60 min、75℃），超声功率越大，空化和机械作用
效果越明显，脂溶性成分渗出的越多；当提取功率
超过 90 W时，反而不利于脂溶性成分的渗出。
4.2 响应面实验结果与分析
4.2.1 响应面试验方案及结果
以 X1、X2、X3、X4为自变量，皱盖假芝脂溶性
成分的提取率为响应值 Y，利用 Design-Expert.8.05b
软件，采用 Box-Benhnken 设计方案及结果见表 2。
4.2.2 响应面试验结果方差分析
利用 Design-Expert.8.05b 软件对响应值进行回
归分析，经回归拟合后，各因子与响应值的回归方
程 为 ： Y =－29.73720 ＋0.27915 ×X1 ＋0.43016 ×X2 ＋
0.29496 ×X3 ＋0.15853 ×X4 －0.000938667 ×X1 ×X2 －
0.00209333×X1×X3＋0.0000746667×X1×X4－2.45333E－
003 ×X2 ×X3 －0.000459556 ×X2 ×X4 －0.00066 ×X3 ×X4 －
0.000714347×X12-0.00144919×X22＋0.000122815×X32－
0.000488074×X42。模型方差分析见表 3。
模型中，如果模型项 p≤0.05，说明 Y与因子之
间的回归方程的关系是显著的，如果 p≤0.01，说明
Y与因子之间的回归方程的关系是极其显著的；如
果 p≤0.05的项，表示该项对 Y影响显著，p≤0.01
的项，表示该项对 Y影响极其显著，由方差分析结
果可知，该回归方程模型极其显著，其中 X1、X3、
图 2 提取时间对提取率的影响
Fig.2 Effects of extraction time on the extraction yield
图 3 提取温度对提取率的影响
Fig.3 Effects of extraction temperature on the extraction yield
图 4 提取功率对提取率的影响
Fig.4 Effects of extraction power on extraction power
第 34卷 第 3期 43
X2X3三项对脂溶性成分的提取率影响极其显著；X4、
X1X3、X22三项对脂溶性成分的提取率影响显著，其
他影响因子对响应值的影响不是简单的线性关系。
4.2.3 响应曲面及等值线分析
利用 Design-Expert.8.05b 软件对表 2 的数据进
行回归方程拟合，建立响应面及等高线，结果见图
5~图 10。
图 5反映的是料液比与提取时间对提取率的影
响。从图 5可以看出，当料液比不变时，随着提取
时间的延长，其提取率先是逐渐增加，达到一定值
之后又逐渐下降；当提取时间一定时，料液比越高，
提取越充分。
图 6反映的是料液比与提取温度对提取率的影
响。从图 6可以看出，当料液比一定，提取温度越
高，其提取率越高；当温度恒定时，料液比越大，
脂溶性成分提取率也提高。
图 7反映的是料液比与提取功率对提取率的影
响。从图 7可以看出，当料液比相同时，提取功率
越高，提取率也越高；功率相同时，料液比越高，
提取率也越高。
图 8反映的是提取时间、提取温度与提取率三
者之间的作用关系。由图 8可见，当提取温度相同
时，提取时间越长，越有利于脂溶性成分的浸出；
提取时间相同时，随着提取温度的升高，提取率逐
渐增加。
图 9反映的是提取时间与提取功率之间如何作
用于提取率的。相同的时间内，提取功率越高，其
提取率也越高；当功率相同时，时间不同，提取率
也不同，提取率是先逐渐增加，到达最大值后又慢
慢的减小。
图 10反映的是提取温度与提取功率对提取率的
影响。当提取温度相同，提取功率越高，其相应的
提取率也越高；当功率相同时，提取率随着提取温
表 2 Box-Behnken设计方案及试验结果
Tab.2 Box-behnken design of extraction technology and results
实验号
X1
/(mL·g-1)
X2
/min
X3
/℃
X4
/W
Y
/%
1 0 -1 0 +1 7.54
2 0 0 0 0 7.55
3 +1 0 +1 0 8.24
4 +1 +1 0 0 7.17
5 0 0 0 0 7.75
6 0 0 0 0 7.62
7 -1 +1 0 0 7.53
8 0 -1 +1 0 8.41
9 0 -1 0 -1 6.90
10 -1 0 -1 0 6.28
11 0 +1 0 +1 7.49
12 0 0 -1 -1 6.76
13 -1 -1 0 0 7.00
14 0 0 +1 -1 8.13
15 0 +1 0 -1 7.27
16 0 0 -1 +1 7.40
17 -1 0 +1 0 8.34
18 -1 0 0 +1 7.10
19 +1 0 0 -1 7.55
20 -1 0 0 -1 6.91
21 0 0 0 0 7.71
22 0 +1 -1 0 7.22
23 0 -1 -1 0 6.22
24 +1 -1 0 0 7.34
-1 0 0 0 0 7.70
26 0 0 +1 +1 8.18
27 +1 0 0 +1 7.80
28 +1 0 -1 0 7.74
29 0 +1 +1 0 7.20
表 3 方差分析表
Tab.3 Results of extraction regression analysis
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 Pr > F
模型 7.76 14 0.55 13.42 < 0.0001
X1 0.60 1 0.60 14.47 0.0019
X2 0.018 1 0.018 0.44 0.5192
X3 3.94 1 3.94 95.26 < 0.0001
X4 0.33 1 0.33 7.97 0.0136
X1X2 0.12 1 0.12 3.00 0.1053
X1X3 0.62 1 0.62 14.92 0.0017
X1X4 0.000784 1 0.000784 0.019 0.8924
X2X3 1.22 1 1.22 29.50 < 0.0001
X2X4 0.043 1 0.043 1.04 0.3262
X3X4 0.088 1 0.088 2.14 0.1660
X12 0.081 1 0.081 1.96 0.1837
X22 0.69 1 0.69 16.69 0.0011
X32 0.004953 1 0.004953 0.12 0.7343
X42 0.078 1 0.078 1.89 0.1904
残差 0.58 14 0.041 - -
失拟向 0.55 10 0.055 - -
纯误差 0.26 4 0.006543 8.44 0.0272
总值 8.34 28 - - -
中国食用菌 EDIBLE FUNGI OF CHINA Vol． 34 No．344
图 5 料液比与提取时间对提取率影响的等高线和响应面
Fig.5 Responsive surfaces and contours of extraction yield Y(%) with influencing factors solid-liquid ratio (X1) and extraction time (X2)
图 6 料液比与提取温度对提取率影响的等高线和响应面
Fig.6 Responsive surfaces and contours of extraction yield Y(%) with influencing factors solid-liquid ratio (X1) and extraction temperature (X3)
图 7 料液比与提取功率对提取率影响的等高线和响应面
Fig.7 Responsive surfaces and contours of extraction yield Y(%) with influencing factors solid-liquid ratio (X1) and extraction power (X4)
图 8 提取时间与提取温度对提取率影响的等高线和响应面
Fig.8 Responsive surfaces and contours of extraction yield Y(%) with influencing factors extraction time (X2) and extraction temperature (X3)
第 34卷 第 3期 黄纪国等：响应面法优化超声辅助提取皱盖假芝脂溶性成分的研究 45
度的提高而增加。
5 结论
通过 Design-Expert.8.05b 软件分析，推算出皱
盖假芝脂溶性成分的提取最佳工艺为：料液比 36.74
mL·g-1，提取时间 47.31 min，提取温度 90℃，提取
功率 82 W，在此条件下皱盖假芝脂溶性成分的提取
率为 8.49%。通过与实际情况相比较，相同工艺条
件下，实际测得提取率为 8.4891%，与理论预测值
的相对误差较小。因此最终确定超声辅助提取皱盖
假芝脂溶性成分的最佳工艺条件与推算的最佳工艺
条件相同。
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图 9 提取时间与提取功率对提取率影响的等高线和响应面
Fig.9 Responsive surfaces and contours of extraction yield Y(%) with influencing factors extraction time (X2) and extraction power (X4)
图 10 提取温度与提取功率对提取率影响的等高线和响应面
Fig.10 Responsive surfaces and contours of extraction yield Y(%) with influencing factors extraction temperature (X3) and extraction power (X4)
中国食用菌 EDIBLE FUNGI OF CHINA Vol． 34 No．346