全 文 ：收稿日期:2014 － 10 － 16．
基金项目:湖北省自然科学基金项目(2014CFB615) ;湖北省教育厅科学技术研究项目(D20141903) ;2013 年湖北省战略性新兴(支柱)产业人
才培养(生物工程)项目．
作者简介:武芸(1971 － ) ，女，硕士，副教授，主要从事植物生物技术及生物资源保护与利用的研究．
文章编号:1008 － 8423(2015)01 － 0091 － 04 DOI:10． 13501 / j． cnki． 42 － 1569 /n． 2015． 03． 023
西洋菜中多糖提取工艺研究
武 芸1，2，丁 莉1，2，赵黎明2
(1．湖北民族学院 生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000;
2．生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族学院) ，湖北 恩施 445000)
摘要:以西洋菜为原料，采用不同的提取温度、料液比、提取次数和提取时间进行单因素试验提取西洋菜多糖，然后
在此基础上采用 4 因素 3 水平正交试验对提取条件进行优化．结果表明:提取时间对西洋菜多糖得率影响存在着
显著差异(P ＜ 0． 05) ，提取次数的影响呈极显著性差异(P ＜ 0． 01) ，提取温度的影响呈极显著性差异(P ＜ 0． 01) ，但
料液比对西洋菜多糖得率的影响不显著．因此，西洋菜多糖提取的最优工艺参数为:提取次数为 3 次，西洋菜与提
取液的比例为 1∶ 25，在 60℃条件下提取 2 h较为理想，为西洋菜的深加工和综合开发利用提供技术支撑．
关键词:西洋菜;多糖;提取工艺;正交试验
中图分类号:TS201 文献标志码:A
Optimization of Extraction Procedure of Polysaccharide
in Nasturtium Officinale
WU Yun1，2，DING Li1，2，ZHAO Liming2
(1． School of Biological Science and Technology，Hubei University for Nationalities，Enshi 445000，China;
2． Key Laboratory of Biologic Ｒesources Protection and Utilization of Hubei Province
(Hubei University for Nationalities) ，Enshi 445000，China)
Abstract:This experiment used Nasturtium officinale as testing material，extracting polysaccharide under
the conditions of different temperatures and solid － liquid ratios for several times，and with different ex-
traction times． First a single － factor test，then an optimized orthogonal test of four factors and three lev-
els，were carried out． Ｒesults showed that:there were obvious changes in the percent of extraction of pol-
ysaccharide when the extracting times and the extracting temperature of the extracting fluids were adjusted
(P ＜ 0. 01) ，the extracting time also show significance on acquisition rate (P ＜ 0. 05) ，but effects of dif-
ferent solid － liquid ratios on it are not obvious． Therefore，the optimal conditions for extraction polysac-
charide from Nasturtium officinale were:extracting temperature 60℃，3 times of extraction，the extraction
ratio of Nasturtium officinale to extract being 1∶ 25，and 2 hours of extracting time． This study can pro-
vide technical support for deep processing and comprehensive utilization of Nasturtium officinale．
Key words:Nasturtium officinale;polysaccharide;extraction procedure;orthogonal test
西洋菜(Nasturtium officinale)是十字花科西洋菜属的一年生或二年生的草本水生植物［1 － 2］，别名豆瓣
菜、水芥、水蔊菜、水茼蒿、水田芥菜等，匍匐或半匍匐状丛生茎圆形，青绿色，幼嫩时实心，长老后中空，具多
数节，每节均能发生分枝和不定根．西洋菜是一种有特色、较为新颖的珍稀蔬菜，营养丰富而较全面，其茎叶
柔嫩多汁，清香可口，可供做沙拉、羹汤或单炒、盘菜配料、生食，适合制作各种菜肴，其味无穷．其嫩茎叶富含
维生素 C、蛋白质、纤维素、钙、磷、铁，还含有多种氨基酸和维生素等，深受宾馆、饭店、酒楼及市民的欢迎，是
一种具有较高开发价值的绿色保健食品［3 － 10］．西洋菜原为野生，经受恶劣条件的磨练，生命力极强，基本上
没有病虫害，根本无须使用农药，是真正的无公害绿色食品．本研究对西洋菜多糖的提取工艺进行优化，为西
洋菜的深加工和开发利用提供技术支撑．
1 材料与试剂
1． 1 试验材料
1)原材料的预处理
第 33 卷第 1 期 湖北民族学院学报(自然科学版) Vol． 33 No． 1
2015 年 3 月 Journal of Hubei University for Nationalities(Natural Science Edition) Mar． 2015
新鲜西洋菜，采摘于湖北民族学院生物科学与技术学院实验基地．将新鲜西洋菜用水洗净后，再用双蒸
水冲洗 3 次，切碎，于烘箱中烘干(60℃左右)至恒重，用粉碎机磨成粉末后过 40 目筛，装瓶备用．
将西洋菜粉末以 1∶ 10 加入丙酮，密封，在磁力搅拌器上搅拌脱脂脱色 2 h，过滤，于 60℃下烘干，装瓶后
置于干燥器内备用．
2)仪器与试剂
试验仪器:植物样品粉碎机，TU －1810 紫外分光光度计，电热恒温水浴锅，DGX 型电热鼓风干燥箱，磁
力搅拌器，电子天平，冷冻干燥机，DL6MB －低速大容量多管离心机，双重蒸馏水器等．
试剂:丙酮，蒸馏水，氯仿，正丁醇，无水乙醇，浓硫酸，苯酚，葡萄糖，乙醚．所有试剂均为分析纯，由恩施
市红霞化工有限公司提供．
表 1 葡萄糖标准曲线的制作
Tab． 1 The standard curve of glucose
管号 葡萄糖标准液 /mL
蒸馏水 /
mL
苯酚 /
mL
浓硫酸 /
mL
葡萄糖
含量 /mg
0(空白) 0． 4 1． 6 1． 0 5． 0 0． 000
1 0． 6 1． 4 1． 0 5． 0 0． 109
2 0． 8 1． 2 1． 0 5． 0 0． 162
3 1． 0 1． 0 1． 0 5． 0 0． 217
4 1． 2 0． 8 1． 0 5． 0 0． 274
5 1． 4 0． 6 1． 0 5． 0 0． 336
表 2 正交实验因素水平表
Tab． 2 The factors and lever of orthogonal experiment
水平 A(提取温度 /℃)
B［料液比 /
(mg·mL －1) ］
C
(提取次数)
D
(提取时间 /h)
1 60 1∶ 20 1 1． 5
2 70 1∶ 25 2 2． 0
3 80 1∶ 30 3 2． 5
1． 2 试验方法
1． 2． 1 制备多糖提取液 精确称取 1 g 脱色脱脂的西洋菜粉末放入三角烧瓶中，加入料液比 1∶ 30 的双蒸
水，于 80℃水浴锅中水浴 2 h后，以 5 000 r /min离心 20 min，取其上清液;加入 sevage 试剂(氯仿∶ 正丁醇 =
4∶ 1)充分振荡后静置过夜以除去蛋白质后，于离心机中离心，取上清液，加入 4 倍体积乙醇，醇析过夜后于
5 000 r /min离心 10 min，弃去上清液，重复醇析一次．再依次用乙醇、丙酮、乙醚分别洗涤三次，用双蒸水定容
至 100 mL，即西洋菜的粗多糖提取液．
1． 2． 2 可溶性多糖测定 采用苯酚 －硫酸法测定［11 － 14］．
1． 2． 3 标准曲线的制作 取 6 支试管并编号，按表 1 顺序加入各种试剂，在最大吸收波长下，用 0 号管调
零，分别读取各管的吸光值．吸取 2 mL样品液于试管中，步
骤与制作标准曲线相同，按顺序分别加苯酚、浓硫酸溶液，
显色并测定吸光度．由标准曲线查出多糖的含量．横坐标为
葡萄糖质量浓度，纵坐标为吸光度，绘制标准曲线．
按下式计算样品的糖含量:
多糖含量 /% = C × V × N /m × 100，式中:C 为测得样
品溶液中葡萄糖的质量浓度(mg /mL) ;V 为样品溶液的最
终稀释体积(mL) ;N为稀释倍数;m为样品质量(mg)．
1． 2． 4 单因素实验
1)提取温度对多糖得率的影响．分别称取样品 1 g放入各三角烧瓶中，料液比为 1∶ 30，提取时间为 2 h，
提取次数为 1 次，提取温度分别为 50，60，70，80，90℃，然后 5 000 r /min 离心 20 min 后取上清液，然后加入
sevage试剂充分振荡后静置过夜以除去蛋白质，离心取上清液，测量其体积后，加入 4 倍体积的乙醇，醇析过
夜，5 000 r /min离心 10 min后，弃去上清液，再重复溶解醇析 1 次．再用乙醇、丙醇、乙醚洗涤三次，测定多糖
的含量，每个样品重复 3 次．
2)料液比对多糖得率的影响．分别称取样品 1 g 放入各三角烧瓶中，料液比为 1∶ 15，1∶ 20，1∶ 25，1∶ 30，
1∶ 35，提取时间为 2 h，提取次数为 1次，提取温度为 1． 2． 4实验 1)中的最佳温度．方法同上，测定多糖的含量．
3)提取次数对多糖得率的影响．分别称取样品 1 g 放入各三角烧瓶中，料液比为 1． 2． 4 实验 2)中最佳
值，提取时间为 2 h，提取次数为 1，2，3，4 次，提取时间为 2 h，提取温度为 1． 2． 4 实验 1)的最佳温度．方法同
上，测定多糖的含量．
4)提取时间对多糖得率的影响．分别称取样品 1 g 放入各三角烧瓶中，料液比为 1． 2． 4 实验 2)的最佳
值，提取次数为 1 次，提取时间为 1. 0，1． 5，2. 0，2． 5，3 h 提取时的温度为 1． 2． 4 实验 1)的最佳温度．方法同
上，测定多糖的含量．
1． 2． 5 正交实验设计 根据单因素试验结果确定
正交组合试验的因素与水平，见表 2．
2 结果与分析
2． 1 最大吸收波长的测定结果
用 TU － 1810 紫外可见分光光度计对乙醇浸提
29 湖北民族学院学报(自然科学版) 第 33 卷
的西洋菜多糖液进行光谱扫描，结果如图 1 所示，光谱在紫外区 490 nm处有强烈的吸收峰，因此在实验过程
中可选择可见光范围内最大吸收波长 490 nm作为吸光度测定波长．
2． 2 标准曲线的绘制
据 1． 2． 3 作标准曲线，横坐标为葡萄糖质量浓度，纵坐标为吸光度值．葡萄糖标准曲线如图 2 所示．
图 1 西洋菜多糖乙醇提取液光谱扫描 图 2 葡萄糖的标准曲线
Fig． 1 UV － spectral diagram of Polysaccharide
in Nasturtium officinale strioatum in acidic alcohol Fig． 2 The standard curve of glucose
该标准曲线对应的方程为:Y = 14． 828X － 0． 0163(Ｒ2 = 0． 9988) ，其中 Y为波长 490 nm处吸光度值;X为
葡萄糖质量浓度(mg /mL)．
2． 3 不同提取条件对多糖得率的影响
2． 3． 1 温度对多糖得率的影响 由图 3 可以看出，随着温度的升高，多糖的得率升高，即在一定温度范围
内，升高温度可以增加多糖在水中的溶解度;但当温度超过 80℃时，多糖的得率开始大幅度下降，可能的原
因是温度过高导致多糖分子的旋光性、变旋性等物理性质发生改变，即多糖的空间构象发生变化或者被破坏
等，因此检测到多糖分子含量降低［9］．所以从经济和多糖得率方面的考虑，正交实验选择较适合的温度范围
为 60℃、70℃、80℃ ．
2． 3． 2 料液比对多糖得率的影响 研究结果显示(见图 4) ，随加入料液体积的增加，西洋菜多糖提取得率
间隔性呈上升趋势，当料液比很小时，溶液的粘度大，多糖分子的扩散速度慢，所以多糖分子的溶解度小．当
料液比为 1∶ 25 时，多糖得率最大，这是由于提取液用量加大增加了西洋菜粉与提取液接触面的浓度差，从
而提高了多糖与提取液的扩散速度，多糖得率增加，随后多糖得率又开始下降［12］．从多糖的得率和经济效益
考虑，正交实验较合适的料液比范围为 1∶ 20、1∶ 25、1∶ 30．
图 3 温度对多糖得率的影响 图 4 料液比对多糖得率的影响
Fig． 3 Effect of extraction temperature
on the yields of polysaccharide
Fig． 4 Effect of solid / liquid ratio
on the yields of polysaccharides
2． 3． 3 提取次数对多糖得率的影响 由图 5 可知，随着提取次数的增加，西洋多糖菜的得率逐渐上升，由于
单位量的西洋菜中所含多糖量一定，因此，在提取多次之后，多糖得率会不再增加［10］．从西洋菜多糖得率和
经济效益考虑，提取次数为 3 次既能得到较高含量的多糖，又能节约能源，对西洋菜多糖正交提取实验范围
较合适．
2． 3． 4 提取时间对多糖得率的影响．图 6 显示，增加提取时间，西洋菜多糖得率先上升再下降，当样品被长
时间浸提，可能会导致多糖中糖分子的理化性质发生改变，从而导致多糖得率降低．从西洋菜多糖得率和经
济效益考虑，正交实验较合适的时间范围为 1． 5，2． 0，2． 5 h．
2． 4 正交试验结果分析
从表 3 可以看出，优化西洋菜多糖提取的工艺参数，4 个因素中 C 因素(提取次数)的极差最大，影响西
洋菜多糖得率各因素的关系为:C ＞ A ＞ D ＞ B，即提取次数 ＞提取温度 ＞提取时间 ＞料液比．
从表 4 方差分析可知，提取时间对西洋菜多糖得率的影响存在着显著差异(P ＜ 0． 05) ，提取次数的影响
39第 1 期 武 芸等:西洋菜中多糖提取工艺研究
图 5 提取次数对多糖得率的影响 图 6 提取时间对多糖得率的影响
Fig． 5 Effect of extraction number
on the yields of polysaccharides
Fig． 6 Effect of extraction time
on the yields of polysaccharides
表 3 正交实验结果及分析
Tab． 3 The result of orthogonal experiment and the analysis of difference
实验号
A(提取
温度 /℃)
B［料液比 /
(mg·mL －1) ］
C
(提取次数)
D
(提取时间 /h)多糖得率 /%
1 1 1 1 1 4． 849 ± 0． 002
2 1 2 2 2 8． 122 ± 0． 013
3 1 3 3 3 8． 078 ± 0． 008
4 2 1 2 3 4． 906 ± 0． 005
5 2 2 3 1 5． 368 ± 0． 016
6 2 3 1 2 3． 436 ± 0． 002
7 3 1 3 2 8． 032 ± 0． 003
8 3 2 1 3 6． 563 ± 0． 011
9 3 3 2 1 3． 805 ± 0． 002
k1 6． 983 6． 162 4． 949 4． 674
k2 4． 570 6． 651 5． 578 6． 730
k3 6． 367 5． 106 7． 393 6． 516
极差 2． 413 1． 545 2． 444 2． 056
表 4 西洋菜多糖提取的正交实验方差分析
Tab 4 The analysis of variance of orthogonal experiment Nasturtium officinale
变异来源 平方和 S 自由度 均方 s / f F值 显著性水平
A(提取温度 /℃) 28． 283 9 2 14． 141 9 8． 531 1 0． 002 5
B［料液比 /(mg·mL －1) ］11． 223 0 2 5． 611 5 3． 385 1 0． 565 0
C(提取次数) 28． 982 5 2 14． 491 2 8． 741 8 0． 002 2
D(提取时间 /h) 22． 990 3 2 11． 495 1 6． 934 4 0． 015 8
误差 29． 838 5 2
总和 121． 318 1
则呈极显著性差异(P ＜ 0． 01) ，提取
温度的影响呈极显著性差异(P ＜ 0．
01) ，但料液比对西洋菜多糖得率的
影响不显著．因此，西洋菜多糖提取的
最优工艺参数应为:A1 B2 C3 D2，即在
提取温度为 60℃，料液比 1∶ 25 的条
件下，提取次数为 3 次，每次提取 2 h，
所得多糖得率最高．
3 小结
本研究以西洋菜为原料，利用热
水浸提法，以水溶性多糖总得率为指
标，通过正交分析法优化提取西洋菜
水溶性多糖的工艺条件为:提取温度
为 60℃，料液比为 1∶ 25，提取次数为
3 次，提取时间为 2 h． 西洋菜的深加
工和综合开发利用提供技术支撑．
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责任编辑:高 山
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