全 文 ：第３５卷 第４期 宁夏大学学报（自然科学版） ２０１４年１２月　
Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４ Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｉｎｇｘｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｄｅｃ．２０１４　
文章编号：０２５３－２３２８（２０１４）０４－０３５８－０４
草石蚕中水苏糖的提取技术
王启为
（宁夏大学 化学化工学院，宁夏 银川　７５００２１）
摘　要：优化草石蚕中水苏糖的超声波法提取工艺．以新鲜草石蚕为原料，在单因素实验的基础上，以超声波功率、
提取温度、提取时间和料液比为因素，设计４因素３水平的正交实验，研究提取水苏糖的最佳工艺条件．结果表明，
超声波法提取水苏糖的最佳工艺条件是：功率为１６０Ｗ，温度为５０℃，时间为３０ｍｉｎ，原料与试剂的比例为１∶１．该
条件下，草石蚕中水苏糖的得率为６１．３２％．该方法提取工艺简单、结果准确，且草石蚕可以得到充分利用．
关键词：草石蚕；水苏糖；超声波提取
分类号：（中图）Ｏ６５　　　　文献标志码：Ａ
收稿日期：２０１４－０６－０９
基金项目：国家自然科学基金资助项目（２１３６５０１６）
作者简介：王启为（１９６１—），男，副教授，主要从事天然产物的提取与分离研究，（电子信箱）ｗａｎｇｑｗ＿４０１０＠１２６．ｃｏｍ．
　　草石蚕（Ｃｈｉｎｅｓｅ　ａｒｔｉｃｈｏｋｅ），又名宝塔菜、地牯
牛、甘露子、地瘤等，在我国重庆、江苏、河北等地都
有种植．草石蚕块茎为螺旋状，含约１２％～１５％以
水苏糖为主的低聚糖［１］．水苏糖（Ｓｔａｃｈｙｏｓｅ）属于棉
子糖是半乳糖苷类非还原性功能性低聚糖［２］，可被
人体吸收，使体内双歧杆菌增殖，提高免疫力；能够
显著增加血液中超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）的活性和含
量，延缓机体衰老；可以降低肠内有害酶的代谢活
性，减少肠道内的甲基酚等腐败产物，并加速其排
泄，减少有毒代谢物质的吸收；具有良好的润肠通便
效果，可以调整肠道微生态平衡和保护肠道；有利于
增加维生素的合成量，防止体内胆固醇积蓄，降低血
脂、血糖，并有助于钙、镁等微量元素的吸收［３］．水苏
糖的保健作用日益受到人们的重视，并被广泛应用
于食品、医药、饲料等领域．已有的研究表明，用草石
蚕干品进行研究的较多，而用新鲜草石蚕进行水苏
糖提取的较少．笔者以刚收获的新鲜草石蚕为提取
原料，既减省了制作草石蚕干品的脱水、烘干、磨粉、
浸泡等工序，又缩短了提取周期，降低了提取成本；
通过提取温度低、提取率高、提取时间短的超声波辅
助提取技术提取草石蚕中的水苏糖．实验利用超声
波辐射压强产生的空化、振动、乳化、扩散、击碎和搅
拌等多级效应，增大了物质分子运动频率和速度，增
加溶剂穿透力，从而加速目标成分水苏糖进入溶剂，
促进提取的进行并提高提取率．同时由于提取温度
可以控制在６０℃以下，提取水苏糖后的草石蚕依然
可以作为腌制泡菜的原料，减少了原料浪费．该提取
方法为草石蚕中水苏糖提取的工业化生产、草石蚕
的综合开发利用拓宽了途径．
１　材料与方法
１．１　材料、试剂与仪器
草石蚕（宁夏回族自治区贺兰县金贵乡）．水苏
糖标准品（美国Ｓｉｇｍａ公司）；果糖、葡萄糖、蒽酮等
均为分析纯．
７２２Ｓ分光光度计（上海天普分析仪器有限公
司）；ＫＱ３２ＯＯＤＢ数控超声波清洗仪（上海普渡生
化科技有限公司）；ＡＬＬＥＧＲＡ台式高速离心机（美
国贝克曼库尔特有限公司）；惠普高效液相色谱仪
ＨＰ１１００示差折光检测器（上海宝曼生物科技有限
公司）．
１．２　实验方法
提取草石蚕中水苏糖的工艺流程：新鲜草石
蚕→洗涤→切丝→称重→加水加热浸出→榨汁过
滤→去除杂质→脱色与浓缩．具体操作：称取一定
质量经洗净、切丝的草石蚕，加人相同质量的水，
将其置于超声波发生设备中，在一定温度和时间
下，进行超声波处理．将处理过的草石蚕丝用榨汁
机取得草石蚕浸出液，然后在草石蚕浸出液中加
第４期 王启为：草石蚕中水苏糖的提取技术
入石灰乳，调节浸出液为碱性，并通入二氧化碳气
体使其呈中性．减压过滤，除去草石蚕浸出液中的
蛋白质、果胶、有机酸等杂质［４］．经脱色处理即可
得到无色、无杂质的水苏糖提取液．然后进行水苏
糖质量含量的检测．
１．３　水苏糖的测定
１．３．１　标准曲线的制作　用 ＨＰ１１００示差折光检
测器，色谱柱为Ｉｎｅｒｔｓｉｌ－ＮＨ２（２５０ｍｍ ×４．６ｍｍ，
５μｍ），柱温为３０℃；流动相为Ｖ乙腈∶Ｖ水＝７０∶３０，
体积流量为１．０ｍＬ／ｍｉｎ，进行等梯度洗脱［５］．将水
苏糖标准品真空干燥２４ｈ，称取３３．６２ｍｇ，用５０％
甲醇 在 室 温 条 件 下 定 容 至 ２５ ｍＬ，摇 匀 即 为
１．３４ｍｇ／ｍＬ储备液．分别移取１，３，５ｍＬ储备液于
１０ｍＬ容量瓶中，用５０％ 甲醇定容．３个洗脱溶剂
梯度依次为０．１３４，０．４０２，０．６７０ｍｇ／ｍＬ，进样量为
１０μＬ．以峰面积Ａ为纵坐标，水苏糖的质量含量ρ
为横坐标，绘制标准曲线．
图１　水苏糖的标准曲线
１．３．２　水苏糖质量含量的测定　将水苏糖提取液
稀释一定倍数后，经０．４５μｍ微孔过滤膜过滤，再
用微量进样器吸取１０μＬ，注入高效液相色谱仪中，
测定峰面积．用外标法计算水苏糖的质量含量．
水苏糖的提取率ｅ＝Ｖ（提取液）×ρ（提取液中
水苏糖）／ｍ（草石蚕）×１００％ ；
水苏糖的得率ｒ＝ρ（提取液中水苏糖）／ρ（草
石蚕中水苏糖）×１００％．
２　结果与分析
２．１　单因素对水苏糖得率的影响
２．１．１　提取时间对水苏糖得率的影响　在提取温
度为６０℃、ｍ（原料）∶ｍ（溶剂）＝１∶１时，测定不同
提取时间ｔ下水苏糖得率ｒ的变化（图２）．由图２可
知，ｒ随ｔ的增加而快速提高，但是ｔ超过４０ｍｉｎ
后，ｒ提高幅度明显下降．
图２　提取时间对水苏糖得率的影响
２．１．２　 提取温度对水苏糖得率的影响 　 在
ｔ＝３０ｍｉｎ、ｍ（原料）∶ｍ（溶剂）＝１∶１时，测定不同
提取温度Ｔ 下水苏糖得率ｒ的变化（图３）．由图３
可知，ｒ随Ｔ 的升高而上升，在Ｔ＝８０℃时，ｒ＝
９１．４７％，此后随Ｔ的升高，ｒ的变化趋向平稳．
图３　提取温度对水苏糖得率的影响
２．１．３　原料与试剂配比对水苏糖得率的影响　在
ｔ＝３０ｍｉｎ、Ｔ＝６０℃，测定原料与试剂配比导致水
苏糖得率ｒ的变化（图４）．由图４可知，随着提取剂
（水）用量的增加，ｒ也随之升高，但是在ｍ（原料）∶ｍ
（溶剂）＜１∶３后，ｒ随提取剂（水）用量增加而趋于
平缓．
２．１．４　超声波功率对水苏糖得率的影响　在
ｔ＝３０ｍｉｎ、Ｔ＝４０℃、ｍ （原料）∶ｍ （溶剂）＝１∶１
时，测定在不同超声波功率Ｐ条件下水苏糖的得率
ｒ（图５）．由图５可知道，随着Ｐ的增加，ｒ也随之升
高，但是Ｐ＝１４４Ｗ 后，ｒ的变化随Ｐ 的增加变化越
来越小．
根据上述各个单因素实验结果，可知在水苏糖
提取过程中，提取温度、时间、料液比、超声波功率对
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宁夏大学学报（自然科学版） 第３５卷
水苏糖得率有直接关系．为了研究提取条件对水苏
糖得率的影响，在分别进行单因素实验的基础上，取
提取温度Ａ（Ｔ＝４０～６０℃）、提取时间Ｂ（ｔ＝１０～
３０ｍｉｎ）、原料配比Ｃ（ｍ（原料）∶ｍ（溶剂）＝１∶１～
１∶３）、超声波功率Ｄ（Ｐ＝１２８～１６０ Ｗ）因素进行
Ｌ９（３４）正交实验设计，并通过实验确定最佳工艺条
件（表１）．
图４　料液比对水苏糖得率的影响
２．２　水苏糖最佳提取条件的确定
以水苏糖得率为考察指标，依据表２正交实验
结果，从极差分析得知，各因素作用的主次为Ｄ＞Ｂ
＞Ａ＞Ｃ，说明超声波功率对水苏糖得率的影响最
大，其次是提取时间，然后是提取温度，原料配比对
水苏糖得率的影响最小．提取水苏糖的最佳条件是
Ａ２Ｂ３Ｃ１Ｄ３，即Ｐ＝１６０Ｗ、ｔ＝３０ｍｉｎ、Ｔ＝５０℃和
ｍ（原料）∶ｍ（溶剂）＝１∶１．
图５　超声波功率对水苏糖得率影响
表１　正交实验因素水平表
因素
水平　　
Ａ　 Ｂ　 Ｃ　 Ｄ
１　 ４０　 １０　 １∶１　 １２８
２　 ５０　 ２０　 １∶２　 １４４
３　 ６０　 ３０　 １∶３　 １６０
表２　正交实验结果
实验号
Ａ　 Ｂ　 Ｃ　 Ｄ
Ｔ／℃ ｔ／ｍｉｎ　 ｍ（原料）∶ｍ（溶剂） Ｐ／Ｗ
ｒ／％
１　 ４０　 １０　 １∶１　 １２８　 ５４．３５
２　 ５０　 ２０　 １∶１　 １４４　 ５８．８３
３　 ６０　 ３０　 １∶１　 １６０　 ６２．５６
４　 ４０　 ２０　 １∶２　 １６０　 ６１．５８
５　 ５０　 ３０　 １∶２　 １２８　 ５７．２７
６　 ６０　 １０　 １∶２　 １４４　 ５８．７４
７　 ４０　 ３０　 １∶３　 １４４　 ５６．７０
８　 ５０　 ２０　 １∶３　 １６０　 ６０．９２
９　 ６０　 １０　 １∶３　 １２８　 ５７．６６
Ｋ　 １７２．６３　 １７０．７５　 １７５．７４　 １６９．２８
Ｋ　 １７７．０２　 １８１．３３　 １７７．５９　 １７４．２７
Ｋ　 １７８．９６　 １７６．５３　 １７５．１８　 １８５．０６
Ｒ　 ６．３３　 １０．５８　 ２．４１　 １５．７８
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第４期 王启为：草石蚕中水苏糖的提取技术
３　结论
超声波提取法可使草石蚕中水苏糖得率有较大
幅度的提高．根据极差分析和生产实际情况确定影
响草石蚕中水苏糖得率的各因素，并获得各因素的
主次顺序：超声波功率、提取时间、提取温度和料液
比．草石蚕中水苏糖超声波法提取的最佳工艺条件
为Ａ２Ｂ３Ｃ１Ｄ３，即超声波功率Ｐ＝１６０Ｗ，提取时间
ｔ＝３０ｍｉｎ，提取温度Ｔ＝５０℃，ｍ（原料）∶ｍ（溶
剂）＝１∶１，此条件下水苏糖得率为６１．３２％ ．采用超
声波法提取草石蚕中水苏糖，提取温度低，水苏糖得
率高，与热水浸出法提取水苏糖的得率（４５．１７％）［６］
相比，该方法的得率提高了１６．１５％．该实验利用超
声波提取技术，在优选的条件下提取新鲜草石蚕中
的水苏糖，缩短了提取周期，降低了能耗，减轻了水
苏糖提取液纯化工序的负担．同时提取水苏糖后
的草石蚕仍可以作为腌制泡菜的原料加以利用，且
不影响草石蚕的食用功能及其口感，有效地提高了
草石蚕综合利用的经济价值．
参考文献：
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法研究［Ｊ］．中兽医医药杂志，２００７（４）：４３－４４．
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［４］　王启为．菊芋生产菊糖关键技术研究［Ｊ］．安徽农业科
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［５］　樊海燕，孙道华，何宁，等．地黄中水苏糖的分离与脱色
［Ｊ］．精细化工，２００８，２５（１１）：１０８７－１０９１．
［６］　叶春华，吕艳蓓．从草石蚕中提取水苏糖的研究［Ｊ］．食
品研究与开发，２０１１，３２（１２）：１１５－２４０．
Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｓｔａｃｈｙｏｓｅ　ｆｒｏｍ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｒｔｉｃｈｏｋｅ
Ｗａｎｇ　Ｑｉｗｅｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｉｎｇｘｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ　７５００２１，Ｃｈｉｎａ）
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（责任编辑、校对　高继红）
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