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响应面法优化木蹄多糖提取工艺研究
魏红福 1，王志江 2
(1．西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010；
2．浙江万里学院生物与环境学院，浙江 宁波 315100)

摘 要：以木蹄为原料，采用响应面法优化木蹄多糖的提取工艺。通过单因素试验研究料水比、提取
温度和提取时间对多糖得率的影响。应用响应面法对料水比、提取温度和提取时间三个因素进行优化，
结果表明，木蹄多糖的最佳提取工艺条件：料水比1:43，提取温度89℃，提取时间4h，多糖得率达到
5.68%。
关键词：木蹄；多糖；响应面法；提取工艺


木蹄（Fomes fomentarius），又称木蹄层孔菌，
是担子菌门，多孔菌目，多孔菌科，层孔菌属的一
种大型木腐真菌。木蹄子实体中含有多糖、氨基酸、
皂甙和鞣质等多种具有生物活性的物质。研究结果
表明，木蹄具有显著抑制肿瘤细胞生长、增强机体
免疫功能和抗氧化等功效[1-4]。因此，在包括中国在
内的许多国家，木蹄作为药物广泛用于治疗肝硬
化、癌症、口腔溃疡、肠胃失调、发炎等疾病[5-7]。
其中，木蹄多糖由于具有抗肿瘤和免疫刺激等功效
而成为研究的热点[8-10]。本文以木蹄作为原料，研
究木蹄多糖的提取工艺，为木蹄的深度开发打下基
础。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
木蹄，由西南科技大学生命科学与工程学院微
生物实验室提供；无水乙醇、浓硫酸、苯酚和葡萄
糖均为分析纯试剂。
1.2 仪器
恒温水浴锅、UV-722S分光光度计、电子天平、
RE-52旋转蒸发仪、SHZ-D循环水式真空泵。
1.3 方法
1.3.1 多糖提取工艺
木蹄→粉碎→热水提取→离心→上清液真空
浓缩→乙醇沉淀→离心→干燥→粗多糖。
1.3.2 多糖含量及提取率的测定
将粗多糖溶于水后，分别采用苯酚-硫酸法和
DNS 法测定总糖和还原糖含量[11]。多糖含量和多糖
得率分别按下式计算。
多糖含量＝总糖含量－还原糖含量
多糖得率＝（多糖含量/原料重量）×100%
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 料水比对多糖得率的影响
在90℃下按不同的料水比加入蒸馏水提取3h，
测定多糖得率，结果见图1。




图1表明，料水比对多糖的得率有很大的影响。
在料水比从1:10增加到1:30时，多糖的得率迅速增
加，在料水比达到1:30后，多糖得率增加平缓，而
在料水比达到1:40以后继续增大料水比，多糖得率
基本没有增加，但料水比增大，会造成料液浓缩负
担增加，因此，料水比控制在1:40较为合适。
2009 年 第 9 期
2009 年 9 月
化学工程与装备
Chemical Engineering & Equipment
9魏红福：响应面法优化木蹄多糖提取工艺研究
2.1.2 提取温度对多糖得率的影响
固定料水比为1:40，在不同的温度下提取3h，
测定多糖得率，结果见图2。
图2表明，提取温度对多糖提取率影响显著。
当提取温度低于90℃时，随着提取温度的不断升
高，多糖的得率也显著增加。但当温度高于90℃后
继续升高温度，多糖的得率反而下降，可能是高温
条件下部分多糖水解的结果。因此，提取温度控制
在90℃为宜，此时的多糖得率为5.4%。
2.1.3 提取时间对多糖得率的影响
固定料水比为1:40，在90℃下分别提取1、2、3、
4、5 h，测定多糖得率，结果见图3。



从图3可以看出，提取时间也是影响多糖得率
的主要因素。在提取时间小于4h时，随着提取时间
的延长，多糖的得率逐渐增加，提取时间在4h时，
多糖得率最大，但提取时间超过4h时，多糖得率随
着时间延长逐渐降低，可能是多糖部分水解引起
的，因此，提取时间控制在4h较好。
2.2 响应面法优化提取工艺条件
2.2.1 响应面法的设计
选取对多糖得率有显著影响的料水比(A)、温度
(B)和时间(C)三个因素，根据 Box-Benhnken 的试验
设计原理，设计三因素三水平的响应面试验。对三
个因素作如下变换：x1＝(A－40)/10，x2＝(B－
90)/10，x3＝(C－4)/1，以 x1、x2、x3 为自变量，多
糖得率(Y)为响应值，采用 Design-Expert 软件进行
统计分析。响应面因素与水平见表 1。
表 1 响应面因素与水平
Table 1 Factors and levels of RSM
水平 因素
-1 0 1
A 料液比(w/v) 1:30 1:40 1:50
B 温度(℃) 80 90 100
C 时间(h) 3 4 5

2.2.2 响应面分析方案及结果
共设计 15个试验点，1-12号是析因试验，13-15
号是中心试验。15 个试验点分为析因点和零点，其
中析因点为自变量取值在 x1、x2、x3 所构成的三维
顶点；零点为区域的中心点，零点试验重复三次，
用以估计试验误差。试验分析方案及结果见表 2。
回归分析见表 3。

表 2 响应面分析方案及试验结果
Table 2 program and test results of RSM
试验号 x1 x2 x3 多糖得率(%)
1 -1 -1 0 4.95
2 1 -1 0 5.23
3 -1 1 0 4.81
4 1 1 0 5.10
5 -1 0 -1 4.95
6 1 0 -1 5.34
7 -1 0 1 5.08
8 1 0 1 5.27
9 0 -1 -1 5.11
10 0 1 -1 5.07
11 0 -1 1 5.14
12 0 1 1 4.68
13 0 0 0 5.67
14 0 0 0 5.65
15 0 0 0 5.60

表 3 回归分析结果
Table 3 Results of regression analysis
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 Pr>F
x1 0.17 1 0.17 23.70 0.0046
x2 0.074 1 0.074 10.63 0.0225
x3 0.011 1 0.011 1.61 0.2600
x1 x2 2.500E-005 1 2.500E-005 3.584E-003 0.9546
10 魏红福：响应面法优化木蹄多糖提取工艺研究
x1 x3 0.010 1 0.010 1.43 0.2848
x2 x3 0.044 1 0.044 6.32 0.0535
x1 x1 0.21 1 0.21 30.17 0.0027
x2 x2 0.59 1 0.59 84.17 0.0003
x3 x3 0.25 1 0.25 36.13 0.0018
残差 0.035 5 6.975E-003
失拟 0.029 3 9.558E-003 3.08 0.2544
模型 1.23 9 0.14 19.54 0.0022
纯误差 6.200E-003 2 3.100E-003
总和 1.26 14
注：如果“Pr>F”值小于 0.05，说明对应的因素响应值影响显著。

由表3可知，方程的F值为19.54，方程的F>F0.01
（9, 5）＝10.63082，说明用上述回归方程描述的各
因素与响应值之间的关系时，其因变量与全体自变
量之间的线性关系显著，即这种试验方法是可靠
的。从回归方程各项方差分析也可看出，x1、x2、
x2x3、x12 、x22、x32 对结果影响显著。回归方程的
方差分析结果表明，方程的失拟项很小，表明该方
程对试验拟合情况好，试验误差小，因此试验采用
此模型分析是可靠的。




图 4～6 是各因素与响应值之间的响应面图及
等高线图，各因素及其相互作用对响应值的影响结
果可以通过以上各图直观的反映出来。从图 4～6
中可以看出，料水比对多糖的提取率的影响最为显
著的，随着料水比的不断增大，多糖的提取率也随
之增大，表现为曲面较陡，而温度和时间的影响次
之，表现为曲面较为平缓。
采用 Design-Expert 6.0 软件对响应值与各因素
进行回归拟合后，得到回归方程为：
Y=5.66+0.14x1-0.096x2-0.038x3+0.0025x1x2-0.0
5x1x3-0.11x2x3-0.24x12-0.40x22-0.26x32
对回归方程取一阶偏导数等于零，即得最佳
值。
0.48x1-0.0025x2+0.05x3-0.14=0
0.0025x1-0.80x2-0.11x3-0.096=0
0.05x1+0.11x2+0.52x3+0.038=0
解得 x1=0.2993，x2= -0.1082，x3= -0.0790。代
入变换公式即得料水比为 1：43，温度为 89℃，时
间为 4 h，由回归方程预测在此条件下的多糖提取
率的理论值为 5.69％。采用此优化条件进行试验，
实际提取率为 5.68%，与理论预测值基本吻合。
3 结论
11魏红福：响应面法优化木蹄多糖提取工艺研究
通过单因素试验研究了料水比、提取温度和提
取时间 3 个因素对多糖得率的影响。在单因素试验
的基础上，根据 Box-Benhnken 的试验设计原理，
对木蹄多糖提取的工艺条件进行了优化。结果表
明，木蹄多糖的最佳提取工艺条件为：料水比 1:43，
提取温度 89℃，提取时间 4h，在此条件下多糖得
率达到 5.68%。

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（上接第 26 页）

（1/100）和 NaBrO3 浓度（0.05g/ml），进行适度的
搅拌，对适量的矿样进行 24 小时浸泡，可以得到
99%以上的金的浸出率。

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