全 文 ：微波辅助提取超微毛木耳粉多糖的工艺优化
岳凤丽，陈庆敏*，于克学，于辉，迟晓君，井瑞洁，陈宇航
（山东农业工程学院食品科学与工程系，山东济南 250100）
摘 要：采用响应面优化法来确定微波辅助提取毛木耳超微粉多糖的最佳工艺条件。通过单因素试验探讨水料比、微
波功率、微波时间这 3个因素对毛木耳超微粉中多糖提取效果的影响，根据单因素试验结果，以水料比、微波功率和微
波时间进行三因素三水平的响应面试验，依据回归分析得到最优工艺条件为：水料比 60 mL/g，微波功率 600 W，微波时
间 2.0 min。此条件下毛木耳超微粉中多糖的提取得率为 28.78 %。
关键词：毛木耳；超微粉；多糖；微波辅助提取；响应面
Optimization of Microwave Assisted Extraction of Polysaccharides from Superfine Ground Powder of
Auricularia Polytricha
YUE Feng-li，CHEN Qing-min *，YU Ke-xue，YU Hui，CHI Xiao-jun，JING Rui-jie，CHEN Yu-hang
（Department of Food Science and Technology，Shandong Agriculture and Engineering University，Jinan 250100，
Shandong，China）
Abstract： In this study， response surface methodology was employed to optimize the extraction of
polysaccharides from superfine powder of Auricularia Polytricha. The single experiments were used to explore the
effects of different ratio of water to raw material， microwave power， microwave time on the yield of
polysaccharides. A box-behnken design was adopted to determine optimum parameters （ratio of water to raw
material， microwave power， microwave time） that could yield a maximum polysaccharide. Based on the
regression analysis， the optimum extraction conditions were as follows： ratio of water to raw material 60 mL/g，
microwave power 600 W， microwave time 2.0 min. Under this optimized conditions， the experimental yield of
polysaccharides of Auricularia Polytricha was 28.78 %， which was consistent with the predicted model.
Key words：Auricularia Polytricha； superfine powder； polysaccharides； microwave assisted extraction； re-
sponse surface methodology
基金项目：国家农业科技成果转化资金项目（2012GB2C600263）；山
东省科技发展计划项目（2011GNC304）
作者简介：岳凤丽（1963—），女（汉），教授，本科，主要从事农产品加
工及贮藏方面的研究。
*通信作者
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 5月
第 35卷第 9期分离提取
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.09.004
毛木耳[Auricularia Polytricha（Mont）Sacl.]又称白
背毛木耳，属于真菌门，担子菌纲，木耳目，木耳科，木
耳属中的毛木耳种。毛木耳富含蛋白质、多种矿物质
元素和维生素，背面的绒毛中含有丰富的多糖，据研
究表明毛木耳多糖具有提高免疫力 [1]、抗肿瘤 [2]、抗氧
化[3]、抗凝血、抗血栓、降血脂[4]等作用。
在目前的研究中以黑木耳多糖的研究居多，对毛
木耳多糖提取工艺的研究相对较少，但毛木耳产地分
布广泛，产量丰富，目前对毛木耳的开发和利用仍停
留在初级加工的水平，即产品形式多为干鲜品，产品
价格低廉。为提高毛木耳的附加值，开发精深加工产
品，目前大多采用热水浸提法提取多糖类物质[5]。近年
来，微波技术的应用得到很大发展。微波具有穿透力
强、选择性高、加热效率高等特点，应用于植物细胞破
壁，可有效提高收率[6-8]。超微粉碎也是一项高新技术，
可将原物料粉碎到 10 μm~25 μm左右，在该细度条件
下，一般物料细胞破壁率>95 %，采用超微粉碎通过细
胞破壁使物料中的生物活性成分较好地暴露出来，而
不再需要通过穿透细胞壁或细胞膜才能释放；同时，
物料微粉化后颗粒体积变小，表面积急剧增加，从而
有助于提高活性成分的利用率[9-10]。
13
本实验为提高毛木耳中多糖的得率，采用响应面
优化法对微波辅助提取毛木耳超微粉中多糖的工艺
进行研究，为毛木耳的进一步开发提供技术依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 原料
毛木耳：采自山东农业工程学院实验基地。
1.1.2 主要试剂
浓硫酸、苯酚、葡萄糖均为国产分析纯。
1.1.3 仪器与设备
WF-20型万能粉碎机：江阴耐驰机械科技有限公
司；ND7-2L型球磨粉碎机：南京南大天尊电子有限公
司；WZJ-6J型振动式超细粉碎机：济南倍力粉技术工
程有限公司；XO-SM200超声波微波组合系统（超声波
频率 25 KHz，功率 0 W~1 000 W；微波频率 2 450 MHz，
功率 50 W~1 000 W）：南京先欧仪器制造有限公司；
TGL16台式高速冷冻离心机：湘仪离心机仪器有限公
司；UV2000分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；
KH-6HMTN2型微波干燥机：山东科弘微波能有限公司。
1.2 方法
1.2.1 超微粉的制备
原料毛木耳→万能粉碎机→一级毛木耳粗粉碎
（细度 40 目左右）→球磨机→过筛得到粗粉（平均
100目）→超细粉碎振动磨→超微粉（95 %以上过 300目
的毛木耳超微粉）
1.2.2 多糖提取工艺
准确称取 300目超微粉，在一定的条件下经超声
波微波组合系统中的微波功能提取毛木耳超微粉多
糖，提取液先定容，再离心，然后取上清液进行测定。
1.2.3 毛木耳超微粉多糖含量的测定
采用苯酚-硫酸法测定毛木耳超微粉多糖的含量[11]。
1.2.3.1 葡萄糖标准曲线的制作
准确称取标准葡萄糖 20 mg于 500 mL容量瓶中
加水至刻度即得葡萄糖标准溶液。分别吸取 0.2、0.4、
0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8 mL 葡萄糖标准溶液各以
蒸馏水补至 2.0 mL。以 2.0 mL蒸馏水作为空白在 10个
样品中加入 6%的苯酚 1mL和浓硫酸 5mL。静置 10min
后摇匀，室温放置 20 min，然后在 490 nm处测量样品的
吸光值。以多糖浓度为横坐标 x，吸光度值为纵坐标 y，
绘制标准曲线，得线性回归方程 y = 0.046 6x + 0.001 7，
R2 = 0.9993，线性关系好。
1.2.3.2 样品多糖含量的测定
吸取样品液 1.0 mL，按上述步骤测定吸光度，根据
回归方程计算样品多糖含量，从而得各实验组毛木耳
超微粉多糖得率。
多糖得率/% = 多糖含量（g）
毛木耳样品质量（g） × 100
1.3 单因素试验
取毛木耳超微粉 1.0 g分别考察水料比、微波功
率、微波时间 3个单因素对毛木耳超微粉多糖得率的
影响，根据试验结果和实际情况确定响应面优化实验
的因素及水平。
1.4 响应面优化实验
根据单因素试验的结果分析和 Box-Behnken 原
理，运用 Design-Expert 7.0.0软件进行响应面设计，优
化毛木耳超微粉多糖的提取工艺条件。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 水料比对毛木耳超微粉多糖得率的影响
称取 1.0 g毛木耳超微粉，在微波功率为 600 W，
微波时间 2.0 min 的条件下，分别以 40、60、80、100、
120 mL的水提取毛木耳超微粉多糖，提取后定容至
250 mL，离心取上清液测定吸光度，计算多糖得率。以
水料比为横坐标，多糖得率为纵坐标作图。
由图 1可知，随水料比的增大多糖提取得率增加，
由 20.47 %提高到 25.81 %，继续增大水料比，多糖得率
呈下降趋势。当水料比为 120时，多糖得率为 19.86 %，
比水料比为 60 mL/g时的多糖得率下降了 5.95 %。分
析原因可能为提取液过少时多糖提取不充分导致提
取得率过低，料液比过大，提取体系物料较多，升温慢，
从而影响多糖提取得率。因此毛木耳超微粉多糖提取
的水料比为 60 mL/g左右时能获得最高的提取得率。
2.1.2 微波功率对毛木耳超微粉多糖得率的影响
称取 1.0 g毛木耳超微粉，在微波时间 2.0 min，水
料比 60 mL/g的条件下，分别以 300、400、500、600、700、
800 W的微波功率提取毛木耳超微粉多糖，定容至
图 1 水料比对多糖提取效果的影响
Fig.1 Effect of ratio of water to raw material on the extraction of
polysaccharides
30
25
20
15
10
5
0
多
糖
得
率
/%
40 60 120
水料比/（mL/g）
80 100
分离提取岳凤丽，等：微波辅助提取超微毛木耳粉多糖的工艺优化
14
250 mL，离心取上清液测定吸光度，计算多糖得率。以
微波功率为横坐标，多糖得率为纵坐标作图。
由图 2可知，微波功率在 300 W~600 W之间时，
随微波功率的增大，多糖提取得率增加，当功率增加
到 600W时，多糖得率最大，从 20.64 %增加到 31.93%，
多糖得率增加了 11.29 %，然后多糖得率呈明显的下
降趋势。当功率增加到 800W时，多糖得率为 23.14 %。
比功率 600 W时的多糖得率下降了 8.79 %。
2.1.3 微波时间对毛木耳超微粉多糖得率的影响
称取 1.0 g毛木耳超微粉，在微波功率 600 W，水料
比 60 mL/g的条件下，分别以 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 min的
微波时间提取毛木耳超微粉多糖，定容至 250 mL，离
心取上清液测定吸光度，计算多糖得率。以微波时间
为横坐标，多糖得率为纵坐标作图。
由图 3可知，提取时间在 1 min~2 min时，随着处
理时间的延长，多糖提取得率逐渐增大，多糖得率
由 23.48 %增大到 29.34 %。这是由于处理时间过短，
微波对物料细胞膜的破坏作用有限，使得多糖得率较
低，随时间的延长微波对细胞膜的破坏作用增大，多糖
溶出增多，使多糖得率相应增加，但超过 2.0 min后提取
得率不再增加，因此初步确定微波处理时间为 2.0 min。
2.2 响应面实验结果与分析
2.2.1 响应面分析试验设计及结果
利用响应曲面法研究水料比、微波功率和微波时
间对毛木耳超微粉多糖得率的影响，根据 Box-Behnken
的设计原理，分别以 A、B、C代表，每一个自变量的低
中高试验水平分别以-1、0、1进行编码（见表 1），以毛
木耳超微粉多糖得率为响应值（Y）。在单因素试验基
础上，确定各变量的水平范围，试验因素与水平设计
见表 1。
采用三因素三水平共 17个试验点的响应面分析
试验，其中标准序 1~12组为析因试验，13~17组为中
心试验，用来估计试验误差。为了避免人为因素导致
的系统误差，将标准序打乱，按照运行序来进行响应
面试验，响应面分析试验设计及结果见表 2。
2.2.2 二次回归模型拟合及方差分析
应用 Design-Expert对试验数据进行多元回归拟
合，得到毛木耳超微粉多糖得率与所选 3个因素的二
次多项回归模型为：
Y/% = -156.066 5 + 1.745 367A + 0.329 22B +
32.353 5C + 7.75×10-5 AB + 0.071 25AC + 0.021 5BC -
图 2 微波功率对多糖提取效果的影响
Fig.2 Effect of microwave power on the extraction of
polysaccharides
35
30
25
20
15
10
5
0
多
糖
得
率
/%
300 400 800
微波功率/W
500 600 700
图 3 微波时间对多糖提取效果的影响
Fig.3 Effect of microwave time on the extraction of
polysaccharides
35
30
25
20
15
10
5
0
多
糖
得
率
/%
1.0 1.5 3.0
微波时间/min
2.0 2.5
表 1 Box-Behnken实验设计因素水平
Table 1 Factors and levels of Box-Behnken design
-1 40 500 1.5
0 60 600 2.0
1 80 700 2.5
A 水料比/（mL/g） B 微波功率/W C 微波时间/min
水平
因素
标准序 运行序
A水料比/
（mL/g）
B微波
功率/W
C微波
时间/min
多糖
得率/%
16 1 60.00 600.00 2.00 29.17
2 2 80.00 500.00 2.00 20.64
4 3 80.00 700.00 2.00 19.89
8 4 80.00 600.00 2.50 20.47
13 5 60.00 600.00 2.00 27.79
1 6 40.00 500.00 2.00 18.48
9 7 60.00 500.00 1.50 23.31
14 8 60.00 600.00 2.00 26.93
5 9 40.00 600.00 1.50 19.17
7 10 40.00 600.00 2.50 19.34
11 11 60.00 500.00 2.50 20.47
12 12 60.00 700.00 2.50 23.48
15 13 60.00 600.00 2.00 26.84
3 14 40.00 700.00 2.00 17.11
10 15 60.00 700.00 1.50 22.02
17 16 60.00 600.00 2.00 31.93
6 17 80.00 600.00 1.50 17.45
表 2 响应面分析试验设计及结果
Table 2 Experimental design and results for response surface
analysis
岳凤丽，等：微波辅助提取超微毛木耳粉多糖的工艺优化分离提取
15
0.015 893A2 - 3.144 75×10-4B2 -12.269C2
式中：Y为毛木耳超微粉多糖得率；A为水料比；
B为微波功率；C为微波时间。
对表 2中试验结果进行统计分析，得方差分析结
果见表 3。
由表 3可知，回归模型的显著水平较高，模型极
显著（P＜0.01），模型失拟度不显著（P=0.640 4>0.05）。
模型的确定系数 R2为 0.915 9，表明回归方程能够很
好地模拟真实曲面，该试验方法是可靠的。信噪比为
7.044，大于 4，说明该模型拟合度和可信度均较高[11-12]。
因此，可以用该模型方程来分析和预测不同提取条件
下毛木耳超微粉多糖得率的变化。
根据表 3中的方差分析结果，可见二次项 A2对响
应值 Y影响极显著（P<0.01）；二次项 B2、C2对响应值
Y影响显著（P<0.05）；其余项均不显著（P>0.05）。
2.2.3 响应面交互作用分析
根据回归模型，将任一因素固定在零水平，可以
得到体现另外两个因素及其交互作用影响的响应曲
面图及对应的等高线图[13]，见图 4~图 6。
由图 4～图 6和表 3可知，模型中的水料比二次项
对毛木耳超微粉多糖得率有极显著影响，微波功率、
微波时间二次项对毛木耳超微粉多糖得率有显著影
响，而水料比、微波功率、微波时间一次项和水料比和
微波功率之间、水料比和微波时间之间、微波功率和
微波时间之间的交互作用较小，对毛木耳超微粉多糖
得率影响较小。
表 3 方差分析结果
Table 3 Analysis of variance of the primarily established quadric
regression model
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
模型 285.57 9 31.73 8.47 0.005 1 **
A 2.37 1 2.37 0.63 0.452 8 N
B 0.020 1 0.020 5.342E-003 0.943 8 N
C 0.41 1 0.41 0.11 0.750 5 N
AB 0.096 1 0.096 0.026 0.877 2 N
AC 2.03 1 2.03 0.54 0.485 4 N
BC 4.62 1 4.62 1.23 0.303 2 N
A2 170.17 1 170.17 45.45 0.000 3 **
B2 41.64 1 41.64 11.12 0.012 5 *
C2 39.61 1 39.61 10.58 0.014 0 *
残差 26.21 7 3.74
失拟项 8.28 3 2.76 0.62 0.640 4 N
纯误差 17.93 4 4.48
总变异 311.78 16
注：**表示影响极显著，P≤0.01；*表示影响显著，P≤0.05；N表示
影响不显著，P>0.05。
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00500.00
550.00
600.00
650.00
700.00
17
20.75
24.5
28.25
32
多
糖
得
率
/%
A：水料比/（mL/g）B：微波功率/W
80.00
70.00
60.00
50.00
40.001.50
1.75
2.00
2.25
2.50
17
20.75
24.5
28.25
32
多
糖
得
率
/%
A：水料比/（mL/g）C：微波时间/min
700.00
650.00
600.00
550.00
500.00
B：
微
波
功
率
/W
40.00 50.00 80.00
A：水料比/（mL/g）
60.00 70.00
21.701 9
23.412 3
25.122 6
21.701 9
21.701 9
23.412 3
25.122 6
19.991 6
26.833
5
多糖得率/%
2.50
2.25
2.00
1.75
1.50
C：
微
波
时
间
/m
in
40.00 50.00 80.00
A：水料比/（mL/g）
60.00 70.00
21.567 9
23.313 1
25.058 3
21.567 9
23.313 1
25.058 3
21.567 9 26.803 5
5
多糖得率/%
图 4 水料比和微波功率对多糖提取效果影响的响应面及等高线
Fig.4 Responsive surface and contours of the effect of ratio of
water to raw material and microwave power on the extraction of
polysaccharides
图 5 水料比和微波时间对多糖提取效果影响的响应面及等高线
Fig.5 Responsive surface and contours of the effect of ratio of
water to raw material and microwave time on the extraction of
polysaccharides
分离提取岳凤丽，等：微波辅助提取超微毛木耳粉多糖的工艺优化
16
2.2.4 毛木耳超微粉多糖提取工艺条件的确定与验证
根据回归模型通过 Design Expert 软件分析得
出毛木耳超微粉中多糖提取的最优条件为：水料比 6
0.9mL/g，微波功率 599.95 W，微波时间 2.02 min。在此
条件下，毛木耳超微粉多糖得率的预测值为 28.549 %。
考虑到实际操作的便利，将提取工艺参数稍作调整为：
水料比 60 mL/g，微波功率 600W，微波时间 2.0 min。
为检验响应曲面法所得结果的可靠性，采用上述
优化提取条件重复实验 3次，毛木耳超微粉多糖得率
为平均值为 28.78 %，与模型理论最大值 28.549 %的
相对误差为 0.81 %，说明模型可以较好的反映出毛木
耳超微粉多糖提取的条件，从而也说明了用响应面法
对毛木耳超微粉多糖提取条件参数进行优化可行。
3 结论
本研究在单因素试验的基础上，采用 Box -
Behnken试验设计及响应面分析，建立了毛木耳超微
粉中多糖提取的二次多项式回归模型。经检验证明该
模型是合理可靠地，能够较准确的预测毛木耳超微粉
中的多糖得率。
综合考虑各方面的因素，确定微波辅助提取毛木
耳超微粉中多糖的优化条件是：水料比 60 mL/g，微波
功率 600 W，微波时间 2.0 min，此条件下毛木耳超微
粉多糖的提取得率可达 28.78 %，与预测值的相对误
差为 0.81 %，证明响应面优化法得到的提取工艺科学
合理，准确可靠。可为毛木耳超微粉多糖的生产提供
一定的理论参考。
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收稿日期：2013-12-26
700.00
650.00
600.00
550.00
500.001.50
1.75
2.00
2.25
2.50
20
23
26
29
32
多
糖
得
率
/%
B：微波功率/WC：微波时间/min
2.50
2.25
2.00
1.75
1.50
C：
微
波
时
间
/m
in
40.00 50.00 80.00
A：水料比/（mL/g）
60.00 70.00
21.567 9
23.313 1
25.058 3
21.567 9
23.313 1
25.058 3
21.567 9 26.803 5
5
多糖得率/%
图 6 微波功率和微波时间对多糖提取效果影响的响应面及等高线
Fig.6 Responsive surface and contours of the effect of microwave
power and microwave time on the extraction of polysaccharides
岳凤丽，等：微波辅助提取超微毛木耳粉多糖的工艺优化分离提取
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