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收稿日期：2013-01-28
超声波辅助提取水溶性山苦茶多糖
苏冰霞，吴学进，叶海辉，张艳玲
（中国热带农业科学院分析测试中心，海南海口 571101）
摘 要：通过单因素试验和正交试验，考察超声波辅助提取山苦茶水溶性多糖的最优条件，确定最佳工艺参数为超声
波功率 200 W、超声时间 20 min、超声温度 70℃、液料比 20 ∶ 1、热水浸提时间 30 min、热水浸提温度 70 ℃。水溶性山
苦茶多糖的得率为 9.976 %。影响茶多糖浸出率的因素按影响大小依次为超声波功率 >超声温度 >超声时间 >浸提
时间 >液料比。
关键词：超声辅助提取；山苦茶；水溶性多糖
Ultrasonic-assistant Extraction Water Soluble Polysaccharides from Mallotus Furetianus Tea
SU Bing-xia，WU Xue-jin，YE Hai-hui，ZHANG Yan-ling
（Center of Analysis and Testing，Academy of Chinese Tropic Agricultural Science，Haikou 571101，Hainan， China）
Abstract：The conditions for extracting polysaccharides from Mallotus furetianus tea with the assistance of
ultrasound were optimized by single factor and orthogonal array design methods in this study. The optimal
extraction process conditions were determined as follows： ultrasound power 200 W， ultrasound extraction
duration 20min，temperature 70℃， and liquid/material ratio 20 ∶ 1（mL/g） and hot water extraction duration 30min，
temperature 70 ℃. Under these conditions，the extraction yield of TPS from Mallotus furetianus tea was 9.976 %.
The importance of the five process conditions affecting polysaccharide extraction was ultrasound power，
基金项目：海南省自然科学基金项目（No.310076）
作者简介：苏冰霞（1981—），女（汉），助理研究员，硕士，研究方向：植物资源开发与利用。
食品研究与开发
Food Research And Development
2013年 6月
第 34卷第 11期分离提取
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.11.005
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17
茶多糖（Tea po1ysaccharides，简称 TPS）是茶叶中
一类与蛋白质结合在一起的酸性多糖或酸性糖蛋白，
具有特殊生物活性。药理研究表明，茶多糖具有显著
的降血糖效果和免疫活性，使茶多糖可望成为预防与
治疗糖尿病及心血管疾病，提高免疫功能的天然药
物 [1]。若从茶叶中提取茶多糖作为保健食品的功能因
子，则可为中低档茶叶的综合利用和提高社会经济效
益开辟新途径。
关于茶多糖的提取方法在红茶和绿茶方面的研
究报道较多，主要是酸提法、碱提法、水提法、酶提法和
超声波提取法等[2]。而对山苦茶多糖提取尚无报道，山
苦茶是海南植物资源中一种具有经济价值的天然产
物，遍布于海南各地。其为野生的乔木树叶清蒸晾制
而成，未经传统炒茶工艺，因而泡出来的茶水清香中
夹着一种植物特有的味道，是一种奇特的野生茶叶，
不仅香味浓烈，又能解毒清热、消食利胆，是理想的解
油腻、助消化的保健饮品[3]。由于浸提条件对茶多糖的
提取得率和生物活性有着直接的影响，本研究采用超
声波辅助提取山苦茶多糖，在单因素试验的基础上，
采用正交试验设计的方法分析影响山苦茶水溶性多
糖得率的影响因子如超声波功率、超声波时间、水茶
比、浸提时间、浸提温度。对浸提条件进行优化筛选，
为工业化提取茶多糖提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
山苦茶（购自海口农贸市场）。
石油醚（沸程 60 ℃～90 ℃）、95 %乙醇、复合蛋白
酶（诺维信公司）、氯仿、正丁醇等。
所用试剂均为分析纯。实验用水均为二次蒸馏水。
1.2 试验仪器
AE200型电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）
有限公司；UV-3900紫外可见分光光度计：日本岛津
公司；KQ3200DE 数控超声清洗机：昆山市超声仪器
有限公司；植物粉碎机，回流装置一套；数显恒温水
浴锅：金坛市富华仪器有限公司；电热真空干燥箱：
上海市实验仪器总厂；真空旋转蒸发仪：上海申生
科技有限公司；循环水式多用真空泵：郑州长城科
工贸有限公司；低速台式大容量离心机：上海安亭
科学仪器厂。
1.3 试验方法
1.3.1 超声波辅助提取工艺流程
山苦茶→烘干粉碎至 20目茶叶末→石油醚脱
脂→滤渣干燥→ 90 %乙醇，浸提 2次→过滤→滤
渣干燥→滤渣加入蒸馏水超声波辅助浸提→热水浸
提（70℃）→滤液浓缩→ Sevag试剂和蛋白酶结合脱
蛋白→ 80 %乙醇沉淀→离心（4 000 r/min，10 min）→
50℃烘箱干燥至恒重→得黄褐色、粉末状粗多糖→
称重，计算粗多糖得率。
1.3.2 粗茶多糖得率
茶多糖得率（%）= [得到的茶多糖的质量（g）/山
苦茶总质量（g）] × 100。
1.3.3 多糖提取单因素试验设计
利用单因素试验分别考察液料比、超声功率、超
声时间、超声温度、热水浸提时间 5个因素对山苦茶多
糖得率的影响，选择最佳的提取工艺条件。
1.3.4 正交试验设计
为优化提取工艺条件，参照单因素试验结果设计
正交试验 L16（45），其因素及水平见表 1。
2 结果与讨论
2.1 单因素试验
2.1.1 液料比对山苦茶多糖的影响
称取 10g山苦茶各五份，按液料比 10 ∶ 1、15 ∶ 1、
20 ∶ 1、25 ∶ 1、30 ∶ 1分别加入 70℃蒸馏水，在超声波功
率 200 W，超声温度 50℃条件下超声处理 30 min结果
见图 1。
由图 1可知，液料比在 10 ∶ 1～20 ∶ 1之间时，山苦
茶多糖得率上升最为迅速。液料比高于 20 ∶ 1时，多糖
的得率趋于稳定，随之有所下降。这是由于山苦茶多
糖从细胞到溶剂是一个由浓度差推动的扩散过程，溶
表 1 超声波辅助提取因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal test for ultrasonic
assistant extraction
水平
因素
A超声波
功率/W
B超声时
间/min
C超声温
度/℃
D液料比/
（mL : g）
E浸提时
间/min
1 100 10 40 10 30
2 150 20 50 15 60
3 200 30 60 20 90
4 250 40 70 25 120
ultrasound temperature，ultrasound duration，extraction duration，and liquid/material ratio as decreasing order.
Key words：ultrasonic assistant extraction； Mallotus furetianus tea； water soluble polysaccharides
苏冰霞，等：超声波辅助提取水溶性山苦茶多糖 分离提取
18
图 1 液料比对山苦茶多糖得率的影响
Fig.1 Effect of liquid/material ratio on extraction rate of Mallotus
furetianus tea polysaccharides
10
9
8
7
6
多
糖
得
率
/%
10 15 20 35
液料比/（mL/g）
25 30
剂用量越多细胞内外的浓度差就越大。当溶剂增加到
一定程度之后再增加溶剂用量并不会明显提高多糖
的得率。
2.1.2 超声波功率对山苦茶多糖的影响
选用不同的超声波功率进行提取。称取 10 g山苦
茶叶各 6份，按液料比 20 ∶ 1加入 70℃蒸馏水，在 60℃，
50、100、150、200、250、300 W条件下超声处理，结果见
图 2。
由图 2可知，当功率较小时，山苦茶多糖的得率随
着超声波功率的提高而提高，因为加大超声波功率，
超声空化作用加强，机械剪切作用也加强，有助于细
胞多糖的溶出。但当功率达到一定程度（200 W）时，功
率再进一步提高，得率反而呈下降趋势。这是因为功
率过大可能会使多糖分子降解程度加大，故超声波功
率以 150 W～200 W为宜。
2.1.3 超声时间对山苦茶多糖的影响
称取 10 g山苦茶各 6份，按液料比 25 ∶ 1（mL/g）加入
70℃的蒸馏水，在 60℃、200 W的功率条件下超声处
理 10、20、30、40、50、60 min，结果见图 3。
从图 3可知，超声波辐射时间少于 40 min时，超
声波辐射时间越长，多糖得率越高。处理 40 min时多
糖得率达到最大。超声波辐射时间再延长，多糖得率
开始缓慢下降，可能是由于超声波较强的机械剪切作
用，长时间处理不仅会使大分子多糖降解，同时也使
蛋白质等其他杂质开始溶出，得到的多糖含量下降。
故用超声波处理多糖浸提液的时间以 40 min为宜。
2.1.4 提取温度对山苦茶多糖得率的影响
称取 10 g山苦茶各五份，按液料比 20 ∶ 1（mL/g）
加入蒸馏水，蒸馏水温度分别为 50、60、70、80、90℃，
超声波条件调至 60℃、200 W功率条件下处理 40 min，
结果见图 4。
由图 4可知多糖得率随提取温度的升高不断提
高，因为提取温度升高会加快溶液的扩散速率，促进细
胞内的多糖物质向外扩散。提取温度为 70℃时得率达
到最大，提取温度过高还会破坏山苦茶多糖的结构，
故提取温度选择 70℃为宜。
2.2 超声波辅助提取正交试验
设定热水浸提温度 70℃，以山苦茶多糖得率作为
评价指标，确定最佳提取工艺条件，各因素试验安排
及结果见表 2。
由表 2中极差大小可以看出，超声波功率（A）、超
声时间（B）、超声温度（C）、液料比（D）、浸提时间（E）对
山苦茶多糖得率影响的大小顺序是 A＞C＞B＞E＞D；根
据正交试验结果最佳工艺条件为 A3B2C4D3E1，即超声
波功率 200 W、超声时间 40 min、超声温度 70℃、液料
比 20 ∶ 1，此时多糖得率为 9.976 %。由表 3可知，超声
波功率和超声温度对山苦茶水溶性多糖溶出影响显
著，其他三个因素影响不显著。
图 3 超声波辐射时间对山苦茶多糖得率的影响
Fig.3 Effect of ultrasonic treatment time on extraction rate of
Mallotus furetianus tea polysaccharides
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
多
糖
得
率
/%
10 20 30 60
超声波时间/min
40 50
图 2 超声波功率对大豆多糖得率的影响
Fig.2 Effect of ultrasonic power on extraction rate of Mallotus
furetianus tea polysaccharides
10.5
10.0
9.50
9.00
8.50
8.00
7.50
7.00
6.50
6.00
多
糖
得
率
/%
50 100 150 350
超声波功率/W
200 250 300 图 4 提取温度对山苦茶多糖得率的影响
Fig.4 Effect of extraction temperature on extraction rate of
Mallotus furetianus tea polysaccharides
11
10
9
8
7
6
多
糖
得
率
/%
50 60 70 100
提取温度/℃
80 90
苏冰霞，等：超声波辅助提取水溶性山苦茶多糖分离提取
19
表 2 正交试验设计及结果
Table 2 Orthogonal array design matrix and experimental results
试验号 A B C D E 得率/%
1 1（60） 1 1 1 1 7.301
2 1 2 2 2 2 7.784
3 1 3 3 3 3 8.101
4 1 4 4 4 4 8.086
5 2 1 2 3 4 8.571
6 2 2 1 4 3 8.604
7 2 3 4 1 2 9.288
8 2 4 3 2 1 9.996
9 3 1 3 4 2 9.464
10 3 2 4 3 1 9.976
11 3 3 1 2 4 9.385
12 3 4 2 1 3 9.433
13 4 1 4 2 3 9.529
14 4 2 3 1 4 9.787
15 4 3 2 4 1 9.673
16 4 4 1 3 2 9.893
k1 7.818 8.716 8.546 8.592 9.237
k2 9.115 9.038 8.865 9.174 8.857
k3 9.565 9.112 9.337 8.885 8.917
k4 9.471 9.102 9.220 8.957 8.957
R 1.747 0.396 0.791 0.289 0.380
表 3 茶多糖正交试验方差分析
Table 3 Variance analysis of the orthogonal experiment of tea
polysaccharides extraction
因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性
超声波功率 7.800 3 25.700 3.290 *
超声时间 0.418 3 1.377 3.290
超声温度 1.544 3 5.087 3.290 *
液料比 0.189 3 0.623 3.290
浸提时间 0.339 3 1.117 3.290
误差 0.01 6
3 讨论
1）热水提法提取物的杂质较多，但较简便易行。
而采用超声波辅助提取法提取，利用超声波产生的强
烈振动、超高的速度、强烈的空化效应、搅拌作用等，可
加速有效成分进入溶剂，超声波技术因具有成本低、
安全、操作简单、污染小或无污染等一系列优点近年
来越来越多地被用于有效成分的提取[4]。
2）将山苦茶脱脂及小分子糖类等杂质后，采用单
因素试验和正交试验的结果得出，超声波辅助提取山
苦茶多糖的最佳工艺为超声波功率 200 W、超声时间
20 min、超声温度 70 ℃，热水浸提温度 70 ℃、液料比
20 ∶ 1时，浸提时间 30 min时，水溶性山苦茶多糖的得
率为 9.976 %。在影响茶多糖提取得率的 5个因素中，
超声波功率和超声温度的影响达到显著水平，而超声
时间、热水浸提时间、液料比的影响不显著。因此确定
了山苦茶多糖超声波辅助提取工艺的可行性，为山苦
茶的开发研究提供实验数据和前期基础工作。
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苏冰霞，等：超声波辅助提取水溶性山苦茶多糖 分离提取
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