全 文 ：2013年第 4期
12月出版
响应面优化草石蚕多糖提取工艺研究
Study on optimization of extracting polysaccharides from stochys s ieboldii Miq.
by response surface methodology
白 瑞 1，2*
1（西北农林科技大学食品学院，陕西杨凌 712100） 2（福山区人力资源和社会保障局，山东烟台 265500）
BAI Rui1，2*
1（College of food science and engineering，Northwest agriculture and forestry university，Shaanxi Yangling 712100，China）
2（Fushan district human resources and social security bureau，Shandong Yantai 265500，China）
摘 要 以草石蚕为原料，研究了草石蚕中多糖提取的工艺条件。在单因素试验基础上，通过响应面试
验优化了草石蚕中多糖提取的工艺条件。结果表明，草石蚕中多糖的最佳提取工艺条件为：提取温度
79.00 ℃，提取时间 2.82 h，乙醇体积浓度 81.22%，料液比 1 g∶18.49 mL，此条件下草石蚕多糖提取率
4.89%。
关键词 草石蚕；响应面试验；多糖；优化
Abstract Process conditions of extracting polysaccharide from Stachys sieboldii Miq. were studied. Based on the
single factor experiments，extracting process was optimized by response surface experiments. Results: extracting
temperature was 79.00 ℃，extracting time was 2.82 h，ethanol concentration was 81.22%，solid to liquid ratio was
1 g∶18.49 mL，and extraction yield was 4.89%.
Keywords stochys sieboldii Miq.；response surface experiment；polysaccharides；optimization
中图分类号：TS222+.1
文献标识码：A
文 章 编 号：1673- 6004（2013）04- 0018- 03
DOI：10.3969/j.issn.1673- 6044.2013.04.007
* 白瑞，男，1980年出生，西北农林科技大学食品学院农业推
广研究生在读。
收稿日期：2013- 09- 11
草石蚕，多年生草本植物，根状茎长而横走，
密被白棕色狭鳞片，具有祛风除湿，清热解毒的作
用。《本草纲目》称其“功能近似冬虫草”、“既
可为菜为药，又可充果”； 《陆川本草》 载有：
“滋养强壮，清补肺金，功类冬虫草,治身体羸瘦，
虚劳咳嗽，小儿疳积”；《贵州草药》记载：“清
肺解表，全草治风热感冒”。现代研究表明，多糖
是草石蚕中的重要功能因子，具有抗氧化、防癌、
抗过敏、降血压、降低胆固醇等作用。本文通过单
因素试验和响应面分析法研究草石蚕多糖的提取工
艺，以期为草石蚕多糖的产业化开发提供依据。
1 材料与仪器
草石蚕，购自老百姓药材有限公司；葡萄糖，
AR，东莞市东盛化工有限公司；石油醚，AR，天
津市博迪化工有限公司；苯酚，AR，东莞市东盛化
工有限公司；浓硫酸，AR，惠州市力升科技有限公
司；无水乙醇，AR，惠州市力升科技有限公司。
HWS12型电子恒温水浴锅；BS110S分析天平；
GZX- 9070 MBE电热恒温鼓风干燥箱；FW100高速
万能粉碎机；SpectrumLab54紫外可见分光光度计；
GL- 21M高速冷冻离心机；SCIENTZ- IID型超声波
细胞粉碎机；RE52- AA旋转蒸发仪。
食品工程
FOOD ENGINEERING
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2013年第 4期
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2 试验方法
2.1 草石蚕多糖工艺流程
草石蚕→清洗去杂→烘干粉粹→提取→离心→
滤液浓缩→乙醇沉淀→滤液离心→干燥→多糖粗提
物。
2.2 多糖含量的测定
多糖测定方法以葡萄糖为标样，采用硫酸 - 苯
酚比色法。
绘制得到标准曲线：D（λ）=7.308 9ρ＋0.023 5
（R2=0.998 7），其中 ρ 表示葡萄糖溶液质量浓度，
单位 mg/mL；D（λ）表示吸光度值。表明在 0.00
mg/mL~0.08 mg/mL范围内葡萄糖溶液质量浓度与
吸光度值呈良好的线性关系。
吸取样品液 1.0 mL在波长 490 nm处测定吸光
度 D（λ），将 D（λ）代入标准曲线方程，得到样液中
多糖的质量浓度 ρ。
多糖提取率（%） = ρV
M×1000
×100%，
式中：ρ——样液的质量浓度，mg/mL；
V——定容后的体积，mL；
M——所取草石蚕的质量，g。
2.3 草石蚕多糖工艺条件研究
2.3.1 料液比对多糖提取率的影响
称取草石蚕粉末 2.000 g，设定乙醇体积浓度为
85%，提取温度为 80 ℃，提取时间为 2.5 h。分别
在料液比为 1 g∶10 mL、1 g∶15 mL、1 g∶20 mL、
1 g∶25mL和 1 g∶30mL5个梯度下提取草石蚕多糖。
2.3.2 提取温度对多糖提取率的影响
称取草石蚕粉末 2.000 g，设定料液比 1 g∶20mL，
提取时间为 2.5 h，乙醇体积浓度为 85%。分别在
50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃和 100 ℃ 6个
梯度提取温度中提取草石蚕多糖。
2.3.3 提取时间对多糖提取率的影响
称取草石蚕粉末 2.000 g，设定料液比 1 g∶20mL，
提取温度为 80 ℃，乙醇体积浓度为 85%。分别在
1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h和 3.5 h 6个梯度提取
时间中提取草石蚕多糖。
2.3.4 乙醇体积浓度对多糖提取率的影响
称取草石蚕粉末 2.000 g，设定料液比 1 g∶20mL，
提取温度为 80 ℃，提取时间为 2.5 h。分别在
70%、75%、80%、85%、90%和 95% 6 个梯度的
乙醇体积浓度中提取草石蚕多糖。
2.3.5 草石蚕多糖工艺条件优化试验
根据单因素试验，选取显著因素的最优试验范
围，以多糖提取率为优化指标，采用响应面分析法
对草石蚕多糖工艺条件进行优化。
3 结果与分析
3.1 提取温度对草石蚕多糖提取率的影响
提取温度对草石蚕多糖提取率的影响试验结果
见图 1。由图 1可以看出，随着提取温度的逐渐升
高，草石蚕多糖提取率呈增长趋势。当提取温度超
过 80 ℃后，草石蚕多糖提取率反而下降。因此草
石蚕多糖提取温度应控制在 80℃左右最为适宜。
6
5
4
3
2
1
040 50 60 70 80 90 100 110
提取温度 /℃
多
糖
提
取
率
/%
图 1 提取温度对草石蚕多糖提取率的影响
3.2 提取时间对草石蚕多糖提取率的影响
提取时间对草石蚕多糖提取率的影响结果见图
2。由图 2可以看出，随着提取时间的延长，草石
蚕多糖提取率呈上升趋势。在提取 2.5 h以后，由
于大部分草石蚕多糖已被提取出，而且长时间的提
取导致大量的杂质溶出，影响草石蚕多糖的提取
率，因此提取时间应控制在 2.5 h左右最为适宜。
6
5
4
3
2
1
00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
提取时间 /h
多
糖
提
取
率
/%
图 2 提取时间对草石蚕多糖提取率的影响
3.3 乙醇体积浓度对草石蚕多糖提取率的影响
乙醇体积浓度对草石蚕多糖提取率的影响结
果见图 3。由图 3 看出，随着乙醇体积浓度的上
升，草石蚕多糖提取率呈增长趋势；在乙醇体积
浓度增至 85%以后，草石蚕多糖提取率有所下降，
白 瑞：响应面优化草石蚕多糖提取工艺研究 19
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表 2 草石蚕多糖提取工艺设计试验及结果
方差
来源
自由度 平方和 均方 F值 P>F 显著性
模型 14 11.66 0.83 21 007.66 < 0.000 1 极显著
A 1 0.10 0.10 2 554.01 < 0.000 1 极显著
B 1 0.27 0.27 6 721.16 < 0.000 1 极显著
C 1 0.15 0.15 3 876.07 < 0.000 1 极显著
D 1 0.24 0.24 6 004.77 < 0.000 1 极显著
AB 1 0.12 0.12 3 021.91 < 0.000 1 极显著
AC 1 0.011 0.011 283.78 < 0.000 1 极显著
AD 1 0.34 0.34 8 668.34 < 0.000 1 极显著
BC 1 0.47 0.47 11 867.02 < 0.000 1 极显著
BD 1 0.20 0.20 5 067.21 < 0.000 1 极显著
CD 1 0.08 0.08 2 120.15 < 0.000 1 极显著
A2 1 6.48 6.48 1.64E+005 < 0.000 1 极显著
B2 1 2.40 2.40 60 443.09 < 0.000 1 极显著
C2 1 0.72 0.72 18 264.18 < 0.000 1 极显著
D2 1 0.75 0.75 18 855.62 < 0.000 1 极显著
残差 6 2.38E-004 3.96E-005
失拟性 2 1.58E-004 7.89E-005 3.95 0.113 1 不显著
纯误差 4 8.00E-005 2.00E-005
总差 20
注：“P>F”<0.05，表示研究因素为显著因素。
序号 A B C D 多糖提取率%
1 80.00 2.50 85.00 20.00 4.87
2 90.00 3.00 80.00 15.00 4.12
3 96.82 2.50 85.00 20.00 3.23
4 80.00 2.50 85.00 20.00 4.87
5 70.00 3.00 90.00 25.00 2.69
6 90.00 2.00 80.00 25.00 3.67
7 80.00 2.50 85.00 20.00 4.87
8 70.00 2.00 80.00 15.00 3.01
9 80.00 2.50 85.00 20.00 4.87
10 63.18 2.50 85.00 20.00 2.78
11 80.00 2.50 85.00 20.00 4.88
12 90.00 3.00 90.00 15.00 3.14
13 90.00 2.00 90.00 25.00 4.07
14 80.00 2.50 76.59 20.00 4.42
15 70.00 3.00 80.00 25.00 3.11
16 80.00 2.50 93.41 20.00 4.07
17 80.00 2.50 85.00 11.59 3.89
18 80.00 3.34 85.00 20.00 4.1
19 70.00 2.00 90.00 15.00 3.15
20 80.00 2.50 85.00 28.41 4.58
21 80.00 1.66 85.00 20.00 3.37
表 3 回归方程各项的方差分析
但幅度减缓。因此乙醇体积浓度应控制在 85%左
右最为适宜。
6
5
4
3
2
1
065 70 75 80 85 90 95 100
乙醇体积浓度 /%
多
糖
提
取
率
/%
图 3 乙醇体积浓度对草石蚕多糖提取率的影响
3.4 料液比对草石蚕多糖提取率的影响
料液比对草石蚕多糖提取率的影响结果见图 4。
由图 4可知，料液比在 1 g∶20 mL时，草石蚕多糖
提取率达到最高，料液比增至 1 g∶20 mL以后，草
石蚕多糖提取率有所升高，但幅度减缓。因此料液
比应控制在 1 g∶20 mL左右最为适宜。
6
5
4
3
2
1
0
1∶10 1∶15 1∶20 1∶25 1∶30
多
糖
提
取
率
/%
料液比
图 4 液料比对草石蚕多糖提取率的影响
3.5 草石蚕多糖提取工艺条件优化
在单因素试验的基础上，提取温度、提取时
间、乙醇体积浓度、液料比各因素的最优试验范围，
研究按照表 1的因素水平表，以多糖提取率为响应
值，采用响应面分析法对其进行优化，以确定草石
蚕多糖最佳工艺条件。草石蚕多糖提取工艺设计试
验结果见表 2，回归方程名项的方差分析见表 3。
表 1 试验因素与水平设计
水平
因素
A提取温度
℃
B提取时间
h
C乙醇体积浓度
%
D料液比
g∶mL
- 1 70 2.0 80 1∶15
0 80 2.5 85 1∶20
1 90 3.0 90 1∶25
根据草石蚕多糖的试验结果，由响应面分析法
得出关于草石蚕多糖提取率的二次回归拟合方程：
食 品工 程
（下转第 33页）
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草石蚕多糖提取率 =4.87 + 0.13A + 0.22B - 0.11C +
0.21D + 0.19AB - 0.037AC + 0.32AD - 0.24BC -
0.25BD + 0.10CD - 0.66A2 - 0.40B2 - 0.22C2 -
0.22D2，其中 A为提取温度，B为提取时间，C为
乙醇体积浓度，D为液料比。
对草石蚕多糖提取的试验结果进行多元回归分
析，由回归方程各项的方差分析结果表 3 可以看
出，Model 的 F 值为 21 007.66，P 值为 <0.000 1，
表明 Model极显著，同时提取温度、提取时间、乙
醇体积浓度、料液比 4个因素都是显著因素，提取
温度与提取时间、乙醇体积浓度、料液比的交互作
用都显著，提取时间与乙醇体积浓度、料液比的交
互作用也都显著，乙醇体积浓度与料液比的交互作
用也显著。而失拟项的 F 值为 3.95，P 值为 0.113
1，说明了该模型与草石蚕多糖实际情况拟合程度
比较好，可以预测草石蚕多糖最佳提取条件。
根据草石蚕多糖试验结果和回归方程各项的方
差分析，由响应面分析法优化出草石蚕多糖最佳工
艺条件，即提取温度为 79.00℃，提取时间为 2.82 h，
乙醇体积浓度为 81.22%，料液比 1 g∶18.49 mL，此
条件下草石蚕多糖提取率为 4.89%。
4 结 论
通过单因素试验结合响应面试验对草石蚕多糖
提取工艺进行优化，结果表明提取温度、提取时
间、乙醇体积浓度、液料比对草石蚕多糖得率影响
较大，其中提取温度影响最为显著。响应面试验优
化后草石蚕多糖的最佳提取工艺条件为：提取温度
79.00 ℃，提取时间为 2.82 h，乙醇体积浓度为
81.22%，料液比 1 g∶18.49 mL，此条件下草石蚕多
糖提取率为 4.89%。从而得到了草石蚕多糖提取的
的数学模型，为工业化利用开发草石蚕提供一定的
理论依据。
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