全 文 ：Science and Technology of Food Industry 工 艺 技 术
2014年第4期
酶解-超声协同提取茄蒂多糖及
抗氧化研究
任雪峰，李 帅，刘军军，安红钢，吴冬青*
（河西学院化学化工学院，甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室，甘肃张掖 734000）
摘 要：以茄蒂为原料，研究了酶解超声协同提取茄蒂多糖条件及抗氧化能力。在pH5、50℃水浴温度下用1%纤维素
酶酶解30min，采用响应面法优化超声提取茄蒂多糖条件。通过测定对羟自由基、超氧自由基清除能力和总还原力，评
价茄蒂多糖抗氧化活性。结果表明，茄蒂多糖最佳提取条件为：料液比1∶36（g/mL），超声时间22min，超声温度68℃。在
此条件下多糖得率为5.49%。茄蒂多糖对羟自由基、超氧自由基清除能力和还原力均表现较好的效果，其清除羟自由
基、超氧自由基的IC50值分别为0.12、0.22mg/mL。茄蒂多糖抗氧化性略低于VC。
关键词：茄蒂，多糖，超声酶解协同，响应面法，抗氧化性
Enzymatic ultrasonic assisted extraction and antioxidant activity of
polysaccharides from Solanum melongena sepal
REN Xue-feng，LI Shuai，LIU Jun-jun，AN Hong-gang，WU Dong-qing*
（College of Chemistry & Chemical Engineering，Hexi University，Key Laboratory Hexi Corridor Resources Utilization
of Gansu Universities，Zhangye 734000，China）
Abstract：Using enzymatic ultrasonic assisted that investigated for extraction of polysaccharide from Solanum
melongena sepa ，and their antioxidant activity were determined. The Solanum melongena sepal were
hydrolyzed in pH5，1% cellulase，reaction temperature 50℃ for a hydrolysis duration of 30min. The extracting
condition was optimized using response surface analysis. The antioxidant properties of polysaccharide were
studied by scavenging of hydroxyl free radical，superoxide anion free radical and reducing power. Results
showed that optimal extraction conditions were determined to be 1 ∶36（g/mL），22min and 68℃. Under these
conditions，the extraction rate of polysaccharides was 5.49% . The polysaccharides had high abilities to
scavenge hydroxyl and superoxide anion free radicals and excellent reducing power. The corresponding IC50
values against hydroxyl and superoxide anion free radicals were 0.12mg/mL and 0.22mg/mL，however，had
weaker antioxidant activity than VC.
Key words：Solanum melongena sepal ；polysaccharides ； enzymatic hydrolysis ultrasonic ； response surface
methodology；antioxidantion
中图分类号：TS255.1 文献标识码：B 文 章 编 号：1002-0306（2014）04-0246-06
收稿日期：2013－07－08 * 通讯联系人
作者简介：任雪峰（1976-），男，硕士研究生，副教授，研究方向：天然
产物有效成分提取、纯化和分析。
基金项目：甘肃省高等学校研究生导师科研项目（1009-08）；甘肃省
高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室面上项目
（XZ1008）。
茄子（Solanum melongena L.）是一年生草本植
物，亚洲、中欧等地区广泛栽培的蔬菜作物[1]。茄子全
身均可入药，其中茄蒂可治风下血不止、血痔、口齿
疮、癜风等[2]。茄子是为数不多的紫色蔬菜之一，也是
餐桌上常见的家常蔬菜，人们做茄子时常将茄蒂（茄
子的宿萼）作为下脚料丢弃，茄蒂是较好的药食两用
食材。目前，有关茄蒂的研究只有安红钢[3]研究的茄
蒂黄酮提取及抗氧化性，而茄蒂多糖等活性物质的
研究鲜见报道。
从20世纪60年代开始，科学工作者逐渐发现了
多糖类化合物具有多方面的生物活性，研究表明多
糖类化合物能增强机体的免疫功能，能达到抗衰老、
抗癌以及抗肾炎等目的[4]。多糖的提取目前采用的方
法有热水浸提法[5-6]，超声波辅助提取法[7-8]，微波辅助
提取法[9-10]，超声波微波协同提取法[11]，酶解提取法[12]
等。而酶解和超声波法结合提取多糖相对较少。因
此，本实验采用酶解超声协同法提取张掖产紫黑长
茄茄蒂多糖，利用响应面法优化茄蒂多糖提取条件，
通过测定茄蒂多糖对羟自由基、超氧自由基清除能
力和总还原力检测其抗氧化能力，旨在为茄蒂多糖
开发利用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
茄子 张掖市产紫黑色长茄子，购于蔬菜市场，
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工 艺 技 术
2014年第4期
Vol . 35 , No . 04 , 2014
取下茄蒂，洗净、晾干，粉碎备用；纤维素酶（≥10U/mg）
北京冬歌生物科技有限公司；葡萄糖、无水乙醇、
95%的乙醇、浓硫酸、苯酚、邻二氮菲、双氧水、硫酸
亚铁、三氯乙酸、邻苯三酚、三羟甲基氨基甲烷、三氯
化铁等 均为分析纯；实验用水 为二次水。
WFJ2100型可见分光光度计 尤尼柯仪器有限
公司；RE-52型旋转蒸发器 上海青浦泸西仪器厂；
SHB-III型循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸
有限公司；KQ3200DE型数控超声波清洗器 昆山市
超声仪器有限公司；HH-6型数显恒温水浴锅 常州
国华电器有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 多糖提取
1.2.1.1 茄蒂多糖提取流程 茄蒂→洗净→晾干→粉
碎→酶解→超声提取→抽滤→减压浓缩→醇沉→离心分离→
溶解沉淀→脱蛋白→水层醇沉→干燥→粗多糖。
1.2.1.2 多糖含量测定 采用苯酚-硫酸法[7，13]。葡萄
糖（0.1mg/mL）作为标准品，标准曲线为：A=8.0463C+
0.01462（R2=0.9987），线性范围0.020～0.100mg/mL。
1.2.1.3 酶解[12，14] 称取1g茄蒂粉末，加入5mL质量
分数为1%的纤维素酶，再加入pH为5的柠檬酸缓冲
溶液5mL，置于恒温水浴摇床（转速160r/min、50℃）
中，酶解30min，然后进行超声提取。
1.2.1.4 单因素实验[15-16] 将酶解后的提取液按反应
条件为：超声时间30min、超声温度50℃，考察不同料
液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60（g/mL）对多糖得率的
影响；控制反应条件为：料液比1∶30、超声温度50℃，
考察不同超声时间10、20、30、40、50min对多糖得率
的影响；反应条件控制：料液比1∶30、超声时间20min，
考察不同温度40、50、60、70、80℃对多糖得率的影响。
提取液过滤，浓缩，3倍无水乙醇沉淀，静置24h，离心分
离，沉淀溶解，用Sevage法除蛋白，水层再进行醇沉分
离，无水乙醇洗涤沉淀，得粗多糖，测定并计算得率。
多糖得率（%）= 多糖质量
茄蒂粉的质量
×100
1.2.1.5 响应面法实验[15-16] 根据单因素实验结果，
设计响应面实验水平编码（见表1），利用Box-Behnken
中心组合实验设计，以料液比、超声时间、超声温度
为实验因子，茄蒂多糖得率为响应值。实验结果利
用SAS9.2软件进行多元回归分析，优化提取条件。
1.2.2 茄蒂多糖抗氧化研究
1.2.2.1 清除·OH自由基能力测定 采用邻二氮菲-
Fe2+-H2O2法[17-18]。方法有所变动。A样品：取10mL容量
瓶，依次加入2.00mL Tris-HCl缓冲液（pH=7.4）、0.80mL
1.5×10-3mol/L FeSO4、1mL一定质量浓度多糖溶液、
1.00mL 0.03% H2O2、2.00mL 5×10-3mol/L邻二氮菲，定
容；A损伤：不加多糖溶液，其他同A样品；A未损伤：不加多
糖液和H2O2，其他同A样品；A样参：分别加入2.00mL Tris-
HCl缓冲液、1mL不同质量浓度多糖溶液；A空白：不加多
糖液，其他同A样参。测定波长为510nm，对照品为VC。
清除率（%）=（A样品-A样参）-（A损伤-A空白）
A未损伤-A损伤
×100
1.2.2.2 清除O2-·自由基能力测定 采用邻苯三酚
自氧化法[18-19]。取10mL具塞试管，分别加入5.00mL，
pH8.2，0.05mol/L Tris-HCl缓冲溶液，加入1.00mL一
定浓度多糖溶液，混合后在25℃水浴中预热10min，
立即加入25℃预热的0.05mol/L邻苯三酚1.00mL，迅
速定容、摇匀，25℃下反应5min（加入邻苯三酚开始
计时）。10min后，在420min处每隔1min测定吸光度。
以等体积0.01mol/L HCl代替邻苯三酚为空白调零，
对照组以等体积二次水代替样品。对照品为VC。
清除率（%）= A0-A
A0
×100
式中，A0为对照组吸光度值，A为样品组吸光
度值。
1.2.2.3 总还原力的测定 采用普鲁士蓝法[20]。移取
3.00mL不同浓度茄蒂多糖溶液，分别加入0.2mol/L
pH6.6的磷酸盐缓冲液和1%的K3Fe（CN）6溶液各
2.50mL并混合均匀，混合液在50℃恒温水浴中反应
20min后，加入2.50mL 10%的三氯乙酸溶液，混合后
离心（3000r/min）10min。取上清液2.50mL，加入2.50mL
二次水及0.50mL 0.1%的FeCl3溶液，混匀，静止10min，
测定在700nm处的吸光度值，对照品为VC。
2 结果与分析
2.1 茄蒂多糖提取最佳条件
2.1.1 单因素实验结果
2.1.1.1 料液比对茄蒂多糖得率的影响 按1.2.1.4
方法进行实验。在超声时间30min、超声温度50℃条
件下，不同料液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60g/mL对茄
蒂多糖得率的影响见图1。
由图1看出，茄蒂多糖得率随料液比增加而先增
后降。当料液比为1∶30时，多糖得率最大（4.92%），当
水平
-1 1∶20 10 60
0 1∶30 20 70
1 1∶40 30 80
因素
X1料液比（g/mL）X2超声时间（min） X3超声温度（℃）
表1 响应面法实验的因素水平编码
Table 1 The factor and level coding of
response surface method test
图1 料液比对多糖得率的影响
Fig.1 Effect of material-liquid ratio on extraction rate
of polysaccharides
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
1∶20 1∶30 1∶40 1∶50 1∶60
多
糖
得
率
（
%）
料液比（g/mL）
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料液比超过1∶30时，多糖得率逐渐降低，原因是料液
比小于1∶30时，溶剂量少，使多糖不能完全溶出，料
液比大于1∶30时，多糖得率有所下降，这可能是溶剂
量过大，溶出的杂质较多，对测定有干扰。因此，在其
他条件不变情况下，最佳料液比为1∶30。
2.1.1.2 超声时间对茄蒂多糖得率的影响 按1.2.1.4
方法进行实验。在料液比为1∶30、超声温度50℃条件
下，不同超声时间10、20、30、40、50min对茄蒂多糖得
率的影响见图2。
由图2可知，随着超声时间的增加茄蒂多糖得率
增加，当超声时间为20min时，多糖得率达到最大值，
超声时间超过20min时，多糖得率逐渐降低，这是由
于超声时间过长，多糖物质会受到不同程度的破坏，
造成多糖得率降低。因此，在其他条件不变的情况
下，最佳超声时间为20min。
2.1.1.3 超声温度对茄蒂多糖得率的影响 按1.2.1.4
方法进行实验。在料液比为1∶30、超声时间20min条
件下，不同超声温度40、50、60、70、80℃对茄蒂多糖
得率的影响见图3。
由图3可知，随着超声温度升高茄蒂多糖得率逐
渐升高，当温度上升到70℃时多糖得率达到最高值，
温度高于70℃时，随温度的升高多糖得率降低，这是
由于温度太高，多糖受到一定程度的破坏使得得
率降低。因此，在其他条件不变的情况下，最佳超声
温度为70℃。
2.1.2 响应面实验与方差分析 酶解后的样品按表1
进行实验，实验结果见表2。
利用SAS 9.2分析软件对表2数据进行回归分析，得
拟合方程为：Y=5.617+0.2313X1+0.3713X2-0.2596X12-
0.5600X1X3-1.029X22-1.162X32，将表2实验数据进行
方差分析，结果见表3。
由表3可看出，二次多项模型表现极其显著，失
拟项不显著，误差小，线性相关系数R2为98.41%，在
置信区间95%，说明回归方程与实验拟合程度很好，
可用方程来分析和预测茄蒂多糖得率。由图4可直观
看出，各因素对茄蒂多糖得率呈现交互作用关系。由
图4a、图4b看出，随着料液比增大，多糖得率先增后
趋于平缓，从节约角度考虑，料液比应控制在合适的
范围内。由图4a、图4c看出，超声时间过短或过长，均
会使多糖得率降低，这是由于提取时间短影响多糖分
子溶出量，超声时间长杂质溶出量增多、多糖分解，
因此超声时间也需控制在合适的范围内。由图4b、
图4c看出，超声温度过低过高也会使多糖得率降低，
可能是温度低，多糖分子热动能低而影响溶出量，温
度过高多糖分解，因此超声温度需控制在合适的范
围内。由表3、图4可知，料液比、超声时间对茄蒂多糖
得率的影响较超声温度影响显著。
2.1.3 提取条件确定 利用软件进行岭脊分析，计
算得理论最佳提取条件为：料液比1∶36.15（g/mL），超
声时间21.92min，超声温度68.45℃，多糖理论得率为
5.62%。综合考虑实验操作简便，实际确定的提取条
件为：料液比1∶36（g/mL），超声时间22min，超声温度
68℃，此条件下进行3次平行实验，得茄蒂多糖平均
得率5.49%（RSD=0.45%），与理论值相对误差-2.31%。
说明确定的提取条件稳定性、重现性好，对茄蒂多糖
提取条件优化是可行的。
2.2 茄蒂多糖抗氧化能力
2.2.1 清除·OH自由基能力 按1.2.2.1实验方法测
图2 超声时间对多糖得率的影响
Fig.2 Effect of ultrasonic time on extraction rate
of polysaccharides
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
10 20 30 40 50
多
糖
得
率
（
%）
超声时间（min）
图3 超声时间对多糖得率的影响
Fig.3 Effect of ultrasonic temperature on extraction rate
of polysaccharides
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
40 50 60 70 80
多
糖
得
率
（
%）
超声温度（℃）
实验号 X1 X2 X3 Y 多糖得率（%）
1 0 0 0 5.46
2 0 0 0 5.62
3 0 0 0 5.77
4 -1 -1 0 3.91
5 0 -1 -1 2.84
6 -1 0 -1 3.29
7 -1 1 0 4.44
8 1 -1 0 4.20
9 0 -1 1 3.07
10 1 0 -1 5.03
11 0 1 -1 4.04
12 -1 0 1 4.48
13 1 1 0 4.76
14 0 1 1 3.75
15 1 0 1 3.98
表2 实验设计及结果
Table 2 Experimental design and results
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2014年第4期
Vol . 35 , No . 04 , 2014
方差来源 自由度 平方和 均方 F值 p＞F 显著性
X1 1 0.427812 0.427812 11.83819 0.0184 *
X2 1 1.102613 1.102613 30.51088 0.0027 **
X3 1 0.0008 0.0008 0.022137 0.8875
X12 1 0.248801 0.248801 6.884674 0.0469 *
X1X2 1 0.000225 0.000225 0.006226 0.9402
X1X3 1 1.2544 1.2544 34.71106 0.0020 **
X22 1 3.914001 3.914001 108.3061 0.0001 ***
X2X3 1 0.0676 0.0676 1.87059 0.2297
X33 1 4.986231 4.986231 137.9762 <.0001 ***
模型 9 11.1626 1.240289 34.32059 0.0006 ***
线性 3 1.531225 0.510408 14.12374 0.0071 **
平方 3 8.309152 2.769717 76.64209 0.0001 ***
交互 3 1.322225 0.440742 12.19596 0.0098 **
残差 5 0.180692 0.036138
失拟项 3 0.132625 0.044208 1.839459 0.3712
纯误差 2 0.048067 0.024033
总离差 14 0.048067 0.024033
决定系数 R2=98.41%
表3 回归方程方差分析结果
Table 3 The variance analysis results of regression equation
注：***表明差异极其显著（p＜0.001）；**表明差异高度显著（p＜0.01）；*表明差异显著（p＜0.05）。
定，并计算清除率，结果见图5。
由图5可知，茄蒂多糖清除羟自由基能力与多糖
质量浓度呈正相关。在测定范围内，茄蒂多糖清除·OH
能力低于VC，可能原因，一是茄蒂多糖提取物含有较
多杂质，影响反应活性，二是与多糖结构等有关。在
实验范围内茄蒂多糖最大清除率为85.43%，多糖对
·OH清除率与质量浓度关系为：Y=606.8C-23.13
（R2=0.9787），呈现良好的线性关系。茄蒂多糖、VC的
IC50值分别为0.12、0.11mg/mL，由IC50值确定，茄蒂多
糖清除羟自由基能力与VC相近。茄蒂多糖对·OH清
除能力与李晋[21]有关洋葱多糖、王迎进[22]有关壶瓶枣
多糖等研究结果相比，清除率稍强（由半清除率比
较）。说明茄蒂多糖是良好的羟自由基清除剂。
2.2.2 清除O2-·自由基能力 按1.2.2.2实验方法测
定，并计算清除率，结果见图6。
由图6看出，茄蒂多糖清除O2-·能力是随多糖质量
浓度增加而先增后平缓，多糖质量浓度达到0.30mg/mL
时，清除率为66.02%，浓度为0.35mg/mL时，清除率为
图5 多糖对·OH清除作用
Fig.5 Scavenging effect of polysaccharide on·OH radical
100
80
60
40
20
0
0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20
VC
茄蒂多糖
多
糖
得
率
（
%）
多糖质量浓度（mg/mL）
图4 两因素交互作用对多糖得率的响应面图
Fig.4 Response surface plots for the effect of
extraction parameters on polysaccharides content
5.7
Y
多
糖
得
率
（
%）
X2：超声时间 -0.9
3.9
0.9 X1：料液比-0.9
a
0.9
5.6
X3：超声温度 -0.9
3.6
0.9 X1：料液比-0.9
b
0.9
5.6
X3：超声温度 -0.9
3.2
0.9 X2：超声时间-0.9
c
0.9
Y
多
糖
得
率
（
%）
Y
多
糖
得
率
（
%）
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66.34%。与VC相比，茄蒂多糖清除O2-·能力不如VC，这
与多糖种类、反应活性有一定的关系。在实验范围
内，清除率与多糖浓度的线性关系：Y=192.6C+8.324
（R2=0.9081），呈现良好的量效关系，本研究与王迎
进 [22]壶瓶枣多糖、刘玉芬 [5]海英菜多糖研究结论一
致。由线性方程可计算出多糖、VC的IC50值分别为0.22、
0.12mg/mL，说明茄蒂有较强的清除O2-·能力。
2.2.3 多糖还原能力 按1.2.2.3实验方法测定，根据
吸光度值大小可确定还原能力强弱，吸光度越大，还
原能力越强，其抗氧化能力越强[23]。
从图7看出，茄蒂多糖具有一定的还原能力，在
浓度小于0.15mg/mL时，茄蒂多糖还原能力与VC相差
较大，随多糖质量浓度增大多糖还原力逐渐接近VC，
当样品浓度达到 0.35mg/mL时，VC吸光度值达到
0.9480，茄蒂多糖吸光度值为0.9013。从茄蒂多糖
吸光度值与质量浓度线性关系看：Y=2.428C+0.1076
（R2=0.9622），多糖还原力与其质量浓度呈现良好的
量效关系，这与清除自由基能力变化趋势一致。
3 结论与讨论
以茄蒂为原料，在pH为5的柠檬酸缓冲溶液，
50℃水浴条件下，用1%纤维素酶酶解30min，然后利
用响应面分析法优化超声提取茄蒂多糖条件，酶解超
声协同提取茄蒂多糖最佳条件：料液比1∶36（g/mL），
超声时间22min，超声温度68℃，多糖实际实验得率
5.49%，与理论值接近程度为97.7%，说明建立的模型
能很好地反映料液比、超声时间和超声温度三个因
素与多糖得率之间相关性。
实验证明茄蒂多糖具有较强清除羟自由基、超
氧自由基能力和还原能力。由茄蒂多糖清除率的IC50
值可知，多糖清除羟自由基能力（0.12mg/mL）强于清
除超氧自由基能力（0.22mg/mL），这是由于不同种类
多糖物质对所清除的自由基种类有选择性[24]。茄蒂
多糖抗氧化能力与安红钢 [3]研究的茄蒂黄酮抗氧化
性相比，茄蒂多糖抗氧化能力强于茄蒂黄酮。茄蒂多
糖是一种较好的抗氧化剂，具有进一步开发利用的
价值。
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图6 多糖对O2-·清除作用
Fig.6 Scavenging effect of polysaccharide on O2-·radical
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
VC
茄蒂多糖
清
除
率
（
%）
多糖质量浓度（mg/mL）
图7 多糖还原力
Fig.7 The reduction energy of polysaccharide
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
VC
茄蒂多糖
吸
光
度
值
多糖质量浓度（mg/mL）
（下转第255页）
250
工 艺 技 术
2014年第4期
Vol . 35 , No . 04 , 2014
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析，在香菇多糖与柠檬酸三钠质量比为1.8，pH为8.0，
温度为68.7℃条件下，R的最大预测值为12.53%。在
以上条件下做5次验证实验，铁结合率的平均值11.69%。
预测值与实际值接近，说明该回归模型所优化出的
配合工艺是合适有效的。因此，响应曲面法优化得到
的香菇多糖铁（Ⅲ）配合物的合成工艺可以用来指导
实际生产。
3 结论与讨论
实验通过响应曲面法优化出香菇多糖铁（Ⅲ）配
合物合成工艺：香菇多糖与柠檬酸三钠质量比为1.8，
pH为8.0，温度为68.7℃。实验中铁结合率预测值为
12.53%，通过验证结果（11.69%）表明，优化出的配比
工艺条件合理、有效，具有可行性。
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