全 文 ：农产品加工·学刊 2010年第 10期
近几十年来大量的药理和临床研究发现，一些天
然植物多糖具有降低胆固醇、增强免疫、抗氧化、降
血糖、抗病毒、抗凝血、抑肿瘤、抗肿瘤等多种生物
活性[1- 2]。我国是世界上最大的苹果与苹果汁生产大国，
每年生产浓缩苹果汁 100×104 t，产生苹果渣
110×104~130×104 t。苹果渣中含有大量的碳水化合
物，因此对苹果渣的综合利用是一个亟待解决的问题。
苹果渣中含有大量的多糖，根据构效理论，具有
相同或相似的结构也具有相同或相似的功能[3]，苹果
多糖中也可能具有上述的诸多生物活性。2009 年，
陕西师范大学食品工程与营养科学学院苹果浓缩汁资
深专家仇农学教授等人与陕西鼎合机械有限责任公司
合作完成冷破碎设备成功试机。这种新型的榨汁方式
将产生 2种苹果渣：①苹果皮渣，主要由苹果皮、苹
果子、果梗组成；②苹果芯渣，由榨汁后苹果果肉组
成。本研究以冷破碎苹果皮渣为原料，探讨其多糖最
佳提取工艺，以及除杂方法，为新榨汁技术在工厂化
应用后产生的果渣，提供配套的果渣再利用方案及技
术理论支持。
1 材料与方法
1.1 材料
冷破碎苹果皮渣，取自陕西鼎合机械有限责任公
司自行研发设计的冷破碎设备，于 2009年 12月试机
产出的苹果渣，在 50 ℃下烘干、粉碎后，过 60目
筛；95%乙醇、无水乙醇、石油醚、均为分析纯。
粉碎机、分样筛、722光栅分光光度计、恒温水
浴锅、电子天平、磁力搅拌器、TGL—4G型离心机、
SHZ—D型循环水式真空泵、RE—52A型旋转蒸发仪
和冷冻干燥机等。
1.2 试验方法
1.2.1 提取工艺流程[4- 5]
冷破碎苹果皮渣→脱脂→超声辅助热水浸提→浸提液离
心→上清液 55 ℃减压浓缩→3倍体积 95%乙醇，4 ℃过夜沉
超声辅助提取冷破碎苹果皮渣中
多糖的工艺优化
李锦运，*郭玉蓉
（陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西，西安 710062）
摘要：采用正交试验设计方法从冷破碎苹果皮渣中提取多糖，研究了超声提取功率、提取温度、提取时间、料液比
对多糖提取效果的影响，确定了冷破碎苹果皮渣多糖的最佳组合。结果表明，冷破碎苹果皮渣多糖最优提取条件为：
提取时间为 120 min，料液比为 1∶40，提取温度为 70 ℃，超声功率为 200 W，在此条件下可得最大提取率 9.53%。
关键词：超声提取；苹果多糖；正交试验；工艺条件
中图分类号：TS209 文献标志码：A doi：10.3969/jissn.1671- 9646(X).2010.10.009
Optimization of Ultrasonic Wave- assisted Extraction Process of Maluspumila
Polysaccharides from Apple Cold- break Peel Pomace
Li Jinyun, *Guo Yurong
(College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xian, Shaanxi 710062, China)
Abstract: Orthogonal test is used to study the effects of some main technological conditions, including ultrasonic wave ,
extraction temperature , extraction time and ratio of solvent to solid on extraction yield of Maluspumila polysaccharides from
apple cold- break peel pomace. The maximum extraction yield of 9.53% is achieved by the optimal extraction for 120 min at
70 ℃ with a ratio of solvent to solid 40∶1 when the ultrasonic wave is 200 W.
Key words: ultrasonic wave- assisted extraction; Maluspumila polysaccharides; orthogonal test; process
收稿日期：2010- 05- 20
基金项目：现代苹果产业技术体系建设专项资金资助（nycytx- 08）。
作者简介：李锦运（1987- ），男，四川人，在读硕士，研究方向：食品安全及食品功能性成分。E- mail：lijinyunfrist@sina.com。
*为通讯作者：郭玉蓉（1962- ），女，陕西人，教授，博士，博士生导师，研究方向：食品生物工程。
E- mail：guoyurong730@163.com。
第 10期(总第 223期) 农产品加工·学刊 No.10
2010年 10月 Academic Periodical of Farm Products Processing Oct.
文章编号：1671- 9646 ( 2010 ) 10- 0030- 03
2010年第 10期
析→离心→沉淀物真空冷冻干燥→粗冷破碎苹果皮渣多糖制品。
1.2.2 多糖含量计算
改良的硫酸—苯酚法[6- 7]。
1.2.3 单因素试验设计[8- 9]
设计单因素提取时间为 30，60，90，120，150，
180，210 min；提取温度为 30，40，50，60，70，
80 ℃；料液比为 1∶20， 1∶40， 1∶60， 1∶80，
1∶100，1∶120；超声功率为 100，120，140，160，
180，200 W；提取次数为 1，2，3次，研究对破碎
苹果皮渣多糖提取率的影响。
1.2.4 正交试验
根据 1.2.3 的试验结果对单因素试验进行分析，
对影响冷破碎苹果皮渣多糖提取率的主要因素进行正
交试验，确定最佳的提取条件。
1.2.5 数据处理
采用 DPS，EXCEL，SPSS等软件对试验结果进
行处理。
2 结果与分析
2.1 单因素试验结果
2.1.1 提取时间对冷破碎苹果皮渣多糖提取率的影响
提取时间对多糖提取率的影响见图 1。
由图 1可以看出，在超声功率 160 W，料液比为
1∶60，提取温度 70 ℃时，超声时间对苹果多糖提
取率有较大影响。在前 3个水平，提取速率上升较
快，90 min以后，提取率维持稳定。因此超声时间
选择为 90 min较为合理。
2.1.2 超声辅助提取温度对冷破碎苹果皮渣多糖提取
率的影响
温度对多糖提取率的影响见图 2。
由图 2可以看出，在超声功率 160 W，超声时间
60 min，料液比为 1∶60时，温度对提取率的影响一
直呈增大趋势，在 80 ℃时提取率最大。因为试验超
声设备的最高温度为 80 ℃，因此选超声温度为
70 ℃较为合理。
2.1.3 提取料液比对冷破碎苹果皮渣多糖提取率的
影响
料液比对多糖提取率的影响见图 3。
由图 3 可以看出，在超声功率 160 W，温度为
70 ℃，提取时间为 60 min时，料液比为 1∶40时多
糖提取率最高。当料液比较大时，溶剂中多糖浓度较
高，不利于皮渣中剩余多糖的溶出；当料液比较小
时，在回收多糖时会有一定的损耗。因此料液比为
1∶40较为合理。
2.1.4 提取功率对冷破碎苹果皮渣多糖提取率的影响
超声功率对多糖提取率的影响见图 4。
由图 4可以看出，在提取温度为 70 ℃，料液比
为 1∶60，提取时间为 60 min 时，在试验范围内超
声功率对多糖提取率一直呈增大趋势，当功率在
140 W以上时，提取率增加缓慢，因此提取功率为
140 W时较为合理。
2.2 正交试验结果分析
2.2.1 正交试验
在单因素试验的基础上，选定超声功率、温度、
料液比 4因素 3水平进行正交试验。
正交试验因素与水平设计见表 1，正交试验结果
见表 2。
2.2.2 极差分析
由极差分析可知，影响冷破碎苹果皮渣多糖提取
图 1 提取时间对多糖提取率的影响
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
30 60 90 120 150 180 210
提取时间 t/min
多
糖
质
量
分
数
/%
◆
◆
◆ ◆
◆ ◆ ◆
图 2 温度对多糖提取率的影响
9
8
7
6
5
30 40 50 60 70 80
提取温度 θ/℃
多
糖
质
量
分
数
/%
◆
◆
◆
◆
◆ ◆
图 3 料液比对多糖提取率的影响
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
1∶20
超声料液比 /g∶mL
多
糖
质
量
分
数
/%
◆
◆
◆
◆ ◆ ◆
1∶40 1∶60 1∶80 1∶100 1∶120
图 4 超声功率对多糖提取率的影响
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
100 120 140 160 180 200
超声功率 P/W
多
糖
质
量
分
数
/%
◆
◆
◆ ◆ ◆
◆
李锦运，等：超声辅助提取冷破碎苹果皮渣中多糖的工艺优化 ·31·
农产品加工·学刊 2010年第 10期
率的主次顺序为超声时间 >料液比 >超声温度 >超
声功率。超声辅助提取冷破碎苹果皮渣多糖最佳组合
为 A3B2C3D2，即超声功率 200 W，超声温度 70 ℃，
超声时间 120 min，料液比 1∶40。经过试验验证，
在此条件下苹果皮渣多糖提取率为 9.53%。
2.2.3 方差分析
为了深入分析上述 4因素是否对正交试验结果存
在影响，对正交试验结果进行方差分析。
正交试验方差分析见表 3。
因为超声功率的平方和最小，故选择超声功率为
误差所在的列。
由表 3可以看出，因素 C超声提取时间的差异
是显著的，其他 3个因素超声功率、温度、料液比对
提取率的影响是不显著的。这可能在 4因素 3水平试
验中水平之间的工艺参数的差距差异很小，均在最佳
提取范围附近，所以 A，B，D三个参数对正交试验
结果没有显著影响。
3 结果与讨论
通过单因素试验的对比分析和正交试验设计
L9(34)等研究方法，优化出冷破碎苹果皮渣中多糖超
声提取最佳工艺条件为：超声功率 200 W，温度为
70 ℃，超声时间 120 min，料液比为 1∶40，在此条
件下苹果皮渣多糖提取率为 9.53%。本研究为冷破碎
榨汁产生的苹果皮渣的合理开发利用奠定了新的研究
基础。
参考文献：
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研究进展 [J] . 食品与药品，2007，9（4A）：51-54.
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2005，24（3）：161-163.
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究 [J] . 食品科学，2008，29（8）：158-163.
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应面法工艺优化 [J] . 精细化工，2009，26（6）：546-
549.
李晓，李晓波，徐中平，等. 海带硫酸多糖的提取纯化
工艺研究 [J] . 科技信息，2007（8）：17-18.
翟翠云，李晓平，陶卿 . 黄芪多糖含量测定方法的探
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王钦德，杨坚. 食品实验设计与统计分析 [M] . 北京：中
国农业出版社，2005.
徐中儒. 回归分析与实验设计 [M] . 北京：中国农业出版
社，1997.
表 1 正交试验因素与水平设计
水平
A超声功率
P/W
B温度
θ/℃
C时间
t/min
D料液比
/g∶mL
1
2
3
160
180
200
60
70
80
60
90
120
1∶20
1∶40
1∶60
表 2 正交试验结果
试验号 A B C D
多糖提取率
/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
1
2
3
3
1
2
2
1
3
6.01
9.19
8.07
7.12
8.81
7.14
9.26
6.75
8.22
K1
K2
K3
23.27
23.07
24.43
22.39
24.75
23.34
19.90
24.53
26.14
23.04
25.59
21.94
k1
k2
k3
7.756 7
7.690 0
8.076 7
7.463 3
8.250 0
7.810 0
6.633 3
8.176 7
8.713 3
7.680 0
8.530 0
7.313 3
极小值 7.690 0 7.463 3 6.633 3 7.313 3
极大值 8.076 7 8.250 0 8.713 3 8.530 0
R 0.386 7 0.786 7 2.080 0 1.216 7
表 3 正交试验方差分析
因素 来源 平方和 自由度 均方 F
多糖
提取率
A
B
C
D
0.256 4
0.932 6
6.996 3
2.337 2
2
2
2
2
0.1281 8
0.4663 1
3.4981 4
1.1686 1
1.000 0
3.637 9
27.290 8
9.116 9
总和 10.522 5
F(0.05)
19.000
显著性
*
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[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
2011农业工程新技术国际学术会议 2011年 5月 27日
在中国淄博召开。会议由中国农业工程学会主办，《国际
农业与生物工程学报》 （IJABE）、国际农业与生物系统工
程学会会刊（CIGR Ejournal）、 海外华人农业、生物与食
品工程师协会（AOCABFE）、山东农业机械学会和美国科
研出版社（SRP） 合作协办，会议论文集将由美国科研出
版社出版。文章主体中文或英文均可，且都能被 ISTP/ EI
检索，但所有论文必须有英文题目、英文摘要和英文参考
文献。
提交论文邮箱：aent2011@gmail.com；icae2011@126.com
2011 农业工程新技术国际学术会议
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