全 文 ：矮冷水花多糖提取工艺及其抗氧化活性研究
庞宇云 1 曹剑锋 1，2 * 任朝辉 3 王自布 1 夏丽莎 1 李亚萍 1 张晓飞 1 王超英 1
（1贵州师范学院贵州省生物资源开发利用特色重点实验室，贵州贵阳 550018； 2贵州师范学院转化与分离研究所； 3贵州师范大学）
摘要 采用水提醇沉法提取矮冷水花多糖，以多糖得率为指标，考察提取时间、提取温度、料液比及提取次数对多糖提取率的影响，在
单因素试验基础上采用正交试验优化提取工艺参数 。通过测定矮冷水花多糖清除·OH 自由基能力 ，1，1-二苯基-2-苦基苯肼 （1，1-
diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基及螯合力来评价其抗氧化活性。结果表明，矮冷水花多糖水提取的最佳工艺条件为提取温度 100℃、
提取时间 4 h、料液比 1∶40（g/mL）、提取次数 4次，在该条件下，矮冷水花多糖的提取率为 1.19%，以正交试验极差分析得出温度对矮冷水花粗
多糖提取影响最大。矮冷水花多糖清除 DPPH自由基、·OH自由基及金属螯合力均随多糖浓度的增加而上升；1.28 mg/mL的多糖对 DPPH 自
由基的清除率达 70.7％，对羟基自由基的清除率为 41.1％，1.28 mg/mL 多糖的金属螯合力在 562 nm 下吸光值为 0.98。因此，矮冷水花多糖
有较强的抗氧化能力。
关键词 矮冷水花；多糖；提取；抗氧化活性
中图分类号 S567.239 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）15-0255-03
Optimization of Extraction and Antioxidant Activity of Polysaccharides from Pilea peploides（Gaudich.） Hook. et Arn.
PANG Yu-yun 1 CAO Jian-feng 1，2 REN Chao-hui 3 WANG Zi-bu 1 XIA Li-sha 1 LI Ya-ping 1
ZHANG Xiao-fei 1 WANG Chao-ying 1
（1 Guizhou Bioresource Development and Utilization Key Laboratory，Guizhou Education University，Guiyang Guizhou 550018； 2 Research Institute of
Transformation and Separation，Guizhou Education University； 3 Guizhou Normal University）
Abstract The polysaccharides of Pilea peploides（Gaudich.）Hook.et Arn. was extracted by water extraction-alcohol precipitation method. The
extraction process was optimized by investigating polysaccharide yield as the response value of extraction time ，extraction temperature，solid to solvent
ratio and extraction time. Based on the results of single-factor experiments ，orthogonal array experiments were carried out to determine the optimum
process parameters. The antioxidant capacity of polysaccharides of Pilea peploides（Gaudich.）Hook.et Arn. was evaluated by the scavenging activities
against 1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl（DPPH），hydroxyl free radical（·OH）and chelating ability assays. The results showed that the best conditions
for water extraction-alcohol precipitation were determined as follows：extraction temperature was 100 ℃；the time was 4 h；solid to liquid ratio was 1∶40
（g/mL）；and the extraction time was 4 times，the extraction ration reached 1.19% .The scavenging capacity of ·OH，DPPH and chelating ability
increased with the increasing concentration of polysaccharide. 1.28 mg/mL concentration of polysaccharide had 70.7％ scavenging ratio of DPPH，and
41.1％ scavenging ratio of·OH，absorbance at 562 nm of chelating ability was 0.98 when the concentration of polysaccharide was 1.28 mg/mL. From the
results it could be concluded that polysaccharide from Pilea peploides（Gaudich.）Hook.et Arn. had significant antioxidant activity in vitro.
Key words Pilea peploides（Gaudich.）Hook.et Arn.；polysaccharides；extraction；antioxidant activity
矮冷水花[Pilea peploides（Gaudich.）Hook.et Arn.]属于荨
麻科植物，为一年生草本植物，别名地油仔、苔水花。生长在
田埂、山沟、园地、石缝、树下等阴湿处，常被作为蔬菜食用[1]。
因具有清热解毒、祛痰止痛等功效，民间用于清热解毒、祛
瘀止痛、毒蛇咬伤和疮疖等症 [2]。矮冷水花适应性强 、分布
广，资源丰富，具有巨大潜在开发价值。笔者所在实验室对
矮冷水花化学成分进行初步研究表明，矮冷水花中含有多
糖、皂苷、多肽、鞣质、有机酸、香豆素等成分。
本研究对矮冷水花多糖提取工艺和抗氧化活性进行研
究，以期为矮冷水花多糖在食品、医药、饲料等行业的应用
提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 试材。矮冷水花采自贵阳市乌当区，经教授鉴定为荨
麻科植物矮冷水花 [Pilea peploides（Gaudich.）Hook.et Arn.]。
DPPH[梯希爱（上海）化成工业发展有限公司 ]；95%乙醇溶
液、苯酚、浓硫酸、铁氰化钾、氯化亚铁、葡萄糖、磷酸氢钾、
VC等均为国产分析纯。
1.1.2 试验仪器。恒温水浴锅（上海梅香仪器有限公司），真
空抽滤机（郑州长城科工贸有限公司），电子天平（上海精密
科技仪器有限公司），冻干机（河南兄弟仪器设备有限公司），
分光光度计（上海精密科技仪器有限公司），离心机（江苏正
基仪器有限公司），干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）。
1.2 试验方法
1.2.1 多糖得率测定与计算 。多糖含量以苯酚-硫酸法测
定 [3]。以干燥至恒质量的葡萄糖配制标准液，于 490 nm 波长
处测得的吸光度，绘制标准曲线，得葡萄糖标准曲线方程，
计算多糖得率。
1.2.2 单因素试验和正交试验设计。参照杨 林等 [3]的方法
设置单因素试验：考察提取温度、提取时间、料液比和提取
次数对多糖提取率的影响。每组试验重复 3 次。
在单因素试验的基础上，以矮冷水花多糖提取率为响
应值，提取温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）和提取次数
（D）为试验因素，对矮冷水花多糖提取工艺进行优化研究
（表 1）。
1.2.3 矮冷水花多糖脱色脱蛋白纯化及纯度检测。将矮冷
水花粗多糖以活性炭脱色 [4]、saveage 法脱蛋白[5]，经醇沉后透
析、冷冻干燥，即得到纯化后的热水浸提的多糖。此纯化的
基金项目 贵州省高等学校大学生创新创业训练计划项目（黔教办高
〔2014〕321 号）；贵州省教育厅自然科学研究招标项目（黔教
合 KY字〔2015〕374）；乌当区资源开发与利用技术中心项目。
* 通讯作者
收稿日期 2016-06-20
水平 温度（A）∥℃ 时间（B）∥h 料液比（C）∥g/mL 次数（D）∥次
1 80 3 1∶30 2
2 90 4 1∶40 3
3 100 5 1∶50 4
表 1 正交试验因素与水平
食品科学现代农业科技 2016 年第 15期
255
食品科学 现代农业科技 2016年第 15期
多糖用于后续理化性质和抗氧化活性评价试验。参考王谢
忠等 [6]的方法，应用碘-碘化钾反应、茚三酮反应、Molish 反
应检测多糖纯度。
1.2.4 矮冷水花多糖的抗氧化活性。取 1.2.3 制备的多糖样
品，参照 Akiri[7]的方法，稍有改动，检测 DPPH 清除率；参照
李 飞等的方法，检测多糖清除·OH 能力；参考 Hsu 等 [8]方法
检测多糖对 Fe2+螯合能力。
2 结果与分析
2.1 葡萄糖标准曲线
试验结果表明，葡萄糖标准品在 0~40 μg/mL 的范围内
呈良好的线性关系。标准曲线的回归方程为 y=0.015 91x，
R2=0.995 89。
2.2 提取单因素试验结果
2.2.1 提取料液比对多糖得率的影响。从图 1 可以看出，随
着提取料液比的增大，多糖得率呈上升趋势 ，当料液比为
1∶40 时得率最大，比 1∶20 时增加 16.4%，之后又减小，这可
能是因为料液比较小时，随着水量增多有利于多糖的溶解扩
散，多糖的得率随之增大；但料液比过大时，原料中其他成
分的浸出影响了多糖的提取。综合考虑提取效率和浓缩工
作量，后续正交试验中料液比水平的确定较优 ，料液比范
围为 1∶30、1∶40、1∶50。
2.2.2 提取时间对多糖得率的影响。从图 2 可以看出，随时
间的增加，矮冷水花多糖提取的得率逐渐增大，4 h时得率最
大，之后随着时间增加，多糖提取得率降低。这可能是因为
处理时间过短，多糖溶解不充分，使提取不完全；时间过长，
会造成多糖降解或其他化合物成分被提取出来，进而使矮
冷水花多糖提取得率降低。虽然在 6 h 时得率高于 5 h 时，
但 6 h时多糖得率比 4 h时还低 0.87%。因此，考虑到提取时
间太长可导致试验成本增加等因素，确定正交试验较优时
间范围为 3、4、5 h。
2.2.3 提取温度对多糖得率的影响。从图 3 可以看出，当提
取温度不超过 90 ℃时，随着温度升高多糖提取得率逐渐增
加，并在 90 ℃时达到最大，之后逐渐减少。可以看出，温度
过高（大于 90 ℃）时多糖提取得率降低，可能是高温引起矮
冷水花多糖降解。因此，确定正交试验较优温度范围为 80、
90、100 ℃。
2.2.4 提取次数对多糖得率的影响。从图 4 可以看出，提取
次数为 1~3 次时，随着提取次数的增多，多糖得率也随之增
大，第 3 次达到最高值，第 4 次时提取得率并没有明显增
加，仅比第 3 次增加了 1.57%。因此，提取次数越多，多糖得
率越大，但当细胞内多糖绝大多数溶出后，进一步提取获得
的多糖就很少。由此可以确定正交试验次数的适宜范围为
2、3、4 次。
2.3 正交试验结果
从表 2 可以看出，由 R 值可知，4 个单因素对多糖提取
效果的影响顺序为 A（温度）＞C（料液比）＞D（次数）＞B（时
间）。温度对矮冷水花多糖提取效果影响最大，其次是料液
比和次数，且料液比与次数影响相近，时间影响最小。根据
极差分析得出最佳提取工艺条件为 A3B2C2D3，即当提取温度
为 100 ℃，时间为 4 h，料液比为 1∶40，次数为 4 次时为最佳
提取工艺条件。
为了验证试验的可靠性，进行了最佳工艺条件的平行验
证试验，结果如表 3 所示。平行试验结果得率为 1.19%，大于
正交试验中所有得率，说明该工艺条件可行。但结合各单因
图 1 料液比对矮冷水花多糖得率的影响
0.9
0.3
0.6
0
多
糖
得
率
∥
%
1∶10 1∶401∶301∶20 1∶50
料液比∥g/mL
图 2 提取时间对矮冷水花多糖得率的影响
0.9
0.3
0.6
0
多
糖
得
率
∥
%
1.2
2 543 6
时间∥h
图 3 提取温度对矮冷水花多糖得率的影响
3
1
2
0
多
糖
得
率
∥
%
4
70 9080 100
温度∥℃
图 4 提取次数对矮冷水花多糖得率的影响
0.9
0.3
0.6
0
多
糖
得
率
∥
%
21 43
提取次数∥次
256
试验号
温度（A）
℃
时间（B）
h
料液比（C）
g/mL
次数（D）
次
得率
%
1 1 1 1 1 0.57
2 1 2 2 2 0.67
3 1 3 3 3 0.45
4 2 1 2 3 0.90
5 2 2 3 1 0.63
6 2 3 1 2 0.81
7 3 1 3 2 0.94
8 3 2 1 3 1.13
9 3 3 2 1 0.96
K1 0.569 0.815 0.847 0.667
K2 0.792 0.819 0.855 0.814
K3 1.024 0.751 0.683 0.838
K1 0.190 0.272 0.282 0.222
K2 0.264 0.273 0.285 0.271
K3 0.341 0.250 0.227 0.279
R 0.151 0.023 0.058 0.057
表 2 正交试验结果极差分析
序号 多糖得率∥%
1 1.29
2 1.26
3 1.03
平均 1.19
表 3 水提法提取矮冷水花多糖验证试验
图 6 矮冷水花多糖清除·OH自由基的能力
100
20
40
60
80
0
清
除
率
∥
%
0.5 1.51.0 2.0
浓度∥mg/mL
VC
矮冷水花多糖
图 7 矮冷水花对 Fe2+螯合能力
1.0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
吸
光
值
0.5 1.51.0 2.0
浓度∥mg/mL
EDTA
矮冷水花多糖
素试验结果对多糖提取效果的影响分析和生产成本与实际
操作等因素，建议在实际工业生产中，选择温度为 90 ℃，时
间为 4 h，次数为 3次，料液比为 1∶40作为提取工艺条件。
2.4 矮冷水花多糖纯度检测结果
矮冷水花多糖溶液的碘-碘化钾反应呈阴性说明矮冷
水花多糖为非淀粉类糖；茚三酮反应呈阴性，说明样品中不
含氨基酸或蛋白质；Molish 反应呈现紫绿色，呈弱阳性，说
明样品中含有糖。
2.5 矮冷水花多糖的抗氧化能力
2.5.1 DPPH 自由基清除能力。从图 5 可以看出，矮冷水花
多糖对 DPPH自由基有较强的清除能力。但是矮冷水花粗多
糖在 DPPH 清除活性上比 VC略低。
2.5.2 ·OH 自由基清除能力。从图 6 可以看出，矮冷水花多
糖对·OH 自由基有较好的清除能力，并在一定浓度范围内
随着糖浓度的增大，清除能力增强。矮冷水花多糖与 VC清
除·OH 自由基能力相比，矮冷水花多糖清除·OH 的能力比
VC较弱。
2.5.3 Fe2+螯合能力。从图 7 可以看出，矮冷水花多糖对亚
铁离子具有较强的螯合能力，在一定浓度范围内随着多糖
浓度增大而增强。当浓度为 1.28 mg/mL 时，螯合能力吸光值
达到 0.98，基本与 0.64 mg/mL EDTA 螯合能力持平。
3 结论
热水浸提法提取矮冷水花多糖，通过正交试验进行工
艺优化得到提取温度为 100 ℃，时间为 4 h，料液比为 1∶40，
次数为 4 次时为最佳提取工艺条件。此条件下矮冷水花多
糖的得率为 1.19%。通过纯化后的多糖样品为不含氨基酸和
蛋白质的一种非淀粉多糖。该多糖对·OH 自由基和 DPPH
自由基具有较好的清除能力，但是比 VC清除自由基（·OH
自由基和 DPPH 自由基）能力略弱；多糖对 Fe2+具有较强的
螯合能力。矮冷水花多糖具有较好的抗氧化活性，因此可以
进一步开展其在制药、化妆品、保健品乃至饲料添加剂方面
的开发应用研究[9]。
4 参考文献
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图 5 矮冷水花多糖清除 DPPH自由基的能力
100
20
40
60
80
0
0.5 1.51.0 2.0
VC
矮冷水花多糖
清
除
率
∥
%
浓度∥mg/mL
庞宇云等：矮冷水花多糖提取工艺及其抗氧化活性研究
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