全 文 ：SILIAO GONGYE2015年第36卷第21期 总第498期
砂引草（Messerschmidia Sibirica Linn.）系紫草科
（Boraginaceae）紫丹属（Tournefortia）植物，又名紫丹
草、西伯利亚紫丹。砂引草为多年生宿根中旱生草本，
一般4月初萌芽进行营养生长，5~6月开始开花，6~7月
结实，种子8月下旬成熟，果后仍有一段营养期，9~10月
逐渐干枯。根状茎细长，斜生或匍匐，多水平分布于土
表下15~20 cm处，伸展可达1~2 m，垂直根最长可达到
1 m左右深处。主要分布于中国大陆及周边北纬30°~
45°相毗邻的国家，对海拔和环境周边要求比较低，海
滨砂地、干旱荒漠、山坡道旁均有生长。砂引草属中旱
生植物，在近人栖地和草场植被中的杂草，在我国广泛
分布北方从草原到荒漠、从半湿润到干旱地区，可生长
于天然的固定、半固定的沙丘上，以及人工固定后的较
平缓的沙丘上[1]，目前尚未由人工引种栽培。通常砂引
草只是作为食草动物越冬所采食的牧草，据报道砂引
草营养生长期有较高含量的粗脂肪和粗蛋白质，其中
粗蛋白质种类、品质还可与紫花苜蓿媲美，有9种人体
必需氨基酸的含量高于麦麸和谷类饲料及一般的禾本
科牧草，此外砂引草花朵中含有芳香油的分泌细胞，香
味独特、浓郁悠长。对于砂引草的研究近年来主要集
中于其泌盐结构及对盐渍沙质土壤改良等生态学特性
的研究[2-3]，而对其多糖成分研究鲜有报道。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 实验材料
砂引草（宁夏）、酒精（AR）、苯酚（AR）、浓硫酸
（AR）、纯水（15 MΩ.cm）、葡萄糖（标准品）。
1.1.2 实验器材（见表1）
摘 要：以砂引草为试验材料，采用水提-醇沉法提取多糖，选择料液比、浸提温度、浸提时间为
单因素试验的自变量，最终多糖的得率为响应值，进行各自变量及交互作用对多糖得率影响的响应
面法研究。结果表明，提取砂引草中多糖的最佳工艺条件: 料液比1􀏑40、浸提温度40 ℃、浸提时间
5 h，砂引草多糖提取的实际得率2.75%。
关键词：砂引草；多糖；响应面分析
doi:10.13302/j.cnki.fi.2015.21.007
中图分类号：S816.32 文献标识码：A 文章编号：1001-991X（2015）21-0029-04
Optimization of extraction technology of Messerschmidia sibirica Linn. polysaccharides by
response surface method
Zhang Xin, Bei Zhanlin, Ding Chunxia
Abstract：Using Messerschmidia sibirica Linn as experimental material, using water extraction and al⁃
cohol precipitation method to extract polysaccharide, The material liquid ratio、extraction time and ex⁃
traction temperature as the single factor test variable, the extraction rate of polysaccharides as re⁃
sponse value, research, response surface method of each variable and interaction effect on polysaccha⁃
ride yield. The results showed that: the optimum extracting conditions of polysaccharides in the Messer⁃
schmidia sibirica Linn.: liquid ratio 1􀏑40, extraction temperature of 40 ℃, extraction time 5 h, The
actual Messerschmidia sibirica Linn. polysaccharide extraction rate of 2.75%.
Key words：Messerschmidia sibirica Linn.；polysaccharide；response surface methodology
响 应 面 法 优 化 砂 引 草 多 糖 的 提 取 工 艺
■ 张 欣 1 贝盏临 1 丁春霞 2
(1.北方民族大学生物科学与工程学院，宁夏银川 750021；2.沾化县第一中学,山东滨州 256800)
作者简介:张欣，硕士，主要从事植物资源与利用的教学
和科研工作。
通讯作者：贝盏临，副研究员。
收稿日期：2015-06-03
资助项目:宁夏自然科学基金项目[NZ14102]；北方民族大
学基本科研项目[2015JBK597]
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试 验 研 究 2015年第36卷第21期 总第498期
1.2 实验方法
1.2.1 标准曲线的绘制
用UV765紫外-可见分光光度计在390~780 nm范
围内进行波谱扫描，检测最大吸收峰波长为 480 nm。
以葡萄糖（标准品）测定的线性回归方程是：C=
162.6A-9.717，相关系数R2=0.997 9。
1.2.2 多糖含量与提取率的测定
采用苯酚-硫酸法[4]，精密吸取样品溶液1.0 ml加纯
水稀释定容至25.0 ml，从中精密吸取1.0 ml，置于10.0 ml
容量瓶中，加纯水2.0 ml、5%的苯酚溶液1.0 ml，摇匀，
加入浓硫酸5.0 ml，摇匀后置于40 ℃水浴 15 min，冷却
10 min后在波长480 nm处测定吸光度[5]，以纯水做空
白。多糖提取率计算公式：多糖提取率（%）=[比色液浓
度（μg/ml）×比色液体积（ml）×定容体积（250.0 ml）]/[供
试样品体积（0.5 ml）×实验样品质量（g）×106]×100。
2 结果与分析
2.1 单因素实验
溶剂提取法采用水提-醇沉法[6]。选定料液比、浸
提温度、浸提时间3个实验因素进行试验。先用90%
的乙醇回流1.0 h，然后用蒸馏水提取多糖，选定温度、
时间、料液比3个影响因素，研究糖提取率的影响。
2.1.1 温度对多糖提取率的影响
称取等量砂引草 5 g，分别置于 8个 150 ml的圆
底烧瓶中，温度梯度分别为 30、40、50、60、70、80、90、
100 ℃，将定容于 80 ml的 90%乙醇于 80 ℃下回流
1 h，提取1次，恒温水浴分别为30、40、50、60、70、80、
90、100 ℃，料液比为 1􀏑20，水浸提时间 1.0 h。浸提
温度对砂引草多糖提取率的影响，结果见图1。
由图 1可知，随着提取温度的升高，多糖提取率
不断增大，在70 ℃前增加较为显著，以后增加不太明
显，温度在70、80、90 ℃的提取率曲线较为平缓，同时
从提取的多糖溶液可以看出，随着温度的升高，多糖
颜色加深。超过 100 ℃多糖容易分解产生单糖而溶
解在浓乙醇中影响多糖的提取率，因此选择70~90 ℃
作为提取的较适宜温度，从曲线中可以看出在 70 ℃
时提取率达到了一个顶峰为2.40%。
提
取
率
(%)
50 70 90 11020
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5 30 60 80 10040
温度 (℃)
图1 温度对提取率的影响
2.1.2 料液比对多糖提取率的影响
将定容于80 ml的90%乙醇于80 ℃回流1 h，提取
1次，固定水浸提温度为 80 ℃，料液比分别为 1􀏑10，
1􀏑15，1􀏑20，1􀏑25，1􀏑30，1􀏑35，1􀏑40，水浸提时
间1 h。结果见图2。
提
取
率
(%)
1􀏑15
2.50
2.25
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.00 1􀏑20 1􀏑25 1􀏑30 1􀏑351􀏑10 1􀏑40
料液比(mg/ml)
图2 不同料液比对提取率的影响
由图 2可知，随着加水量的逐渐增大，多糖提取
率几乎呈直线上升。由于提取水量的增加，则提取的
多糖溶解在水中的量就越多，从而损失的多糖量就越
少，相应多糖提取率就高，但增大到一定程度后，多糖
提取率几乎不变，再增加水量多糖的提取率反而降
仪器名称
高速万能粉碎机
电子天平
超级恒温箱
循环水式多用真空泵
离心机
紫外-可见分光光度计
型号FW100AR-1104DKB-501ASHB-11Sigma 4K15UV765
生产厂家
天津市泰斯特仪器有限公司
奥克斯国际贸易上海有限公司
上海精宏试验设备有限公司
郑州长城科工贸有限公司
德国Sigma公司
上海精密科学仪器有限公司
表1 试验器材型号及生产厂家
30
SILIAO GONGYE2015年第36卷第21期 总第498期
低，因此选择料液比在1􀏑30左右提取率较高达到了
一个顶峰为2.38%。
2.1.3 浸提时间对多糖提取率的影响
将定容于 80 ml的 90%乙醇于 80 ℃回流 1 h，提
取 1次。固定水浸提温度为 80 ℃，料液比 1􀏑20，提
取时间分别为1、2、3、4、5 h。结果见图3。
提
取
率
(%)
3 5 60
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2 1 42
时间(h)
图3 时间对提取率的影响
由图3可知，随着加热时间的增加，多糖提取率在
2 h前增加显著，以后增加较为平缓，增大到一定时间
以后多糖提取率几乎保持不变。可能由于加热时间过
长，促进多糖的溶解使得提取率增大，但是加热时间过
长提取率无明显变化，考虑到经济效益，提取时间选择
2~3 h为宜，3 h达到提取的达到了一个顶峰为2.44%。
2.1.4 响应面分析法优化砂引草多糖提取工艺的研究
砂引草→乙醇热回流→蒸馏水回流→滤液定容
于250 ml容量瓶中→滤液定容25 ml容量瓶中稀释→
取出1 ml滤液与10 ml容量瓶中→加入苯酚、浓硫酸、
蒸馏水→热水中加热 15 min冷却 10 min→测OD值。
采用Design-Expert软件完成本实验的响应面分析[7]。
在完成单因素实验后，使用软件Design-Expert，选择
Response surface中的Box-Benhnken[8]，可以得到温度
时间等高线，温度料液比等高线和3D曲线图，由RSM
预测最优值，按照要求填入相应参数后预测最优值，
得出实验结果，选出最优提取条件。
2.2 讨论
对提取温度（T）、提取时间（t）、料液比（1􀏑Z）作
如下变换 X1=(T-70)/30，X2=(t-3)/2，X3=(Z-30)/10，以
3次实验所得多糖提取率的平均值为响应值(Y)，实验
设计与实验结果见表2~表3。其中2、3、6、7、8实验室
用来估计实验误差，其他的为析因实验。采用 De⁃
sign-Expert 8.0.6软件中的Box-Behnken Design(BBD)
设计见表3，响应面分析处理结果见图4~图6。
表2 响应面实验因素水平
因素
X1温度（℃）X2时间（h）X3料液比（mg/ml）
水平-14011􀏑20
07031􀏑30
110051􀏑40
表3 响应面实验设计及数据处理
RUN1234567891011121314151617
X1温度(℃)00-1-11001-1100-10010
X2时间（h）111-1-1-10000-1000010
X3料液比（ml）-1100010-111-10-10000
提取率（%）1.872.472.461.922.372.472.472.462.071.571.702.242.151.981.521.421.74
料
液
比
(mg
/ml)
100.0030.00
200.00
170.00
140.00
110.00
80.00
50.00
37.00 44.00 51.00 58.00 65.00 72.00 79.00 86.00 93.00
提取率(%)
温度 (℃)
2.4
提
取
率
(%)
200.00
2.6
21.8
1.6
1.4
170.00140.00110.0080.0050.0030.00料液比(mg/ml) 温度(℃)
2.2
100.00
37.0044.00
51.0058.00
65.0072.00
79.0086.0093.00
图4 Z=f(X1，X3)的响应面与等值线
31
试 验 研 究 2015年第36卷第21期 总第498期
通过软件Design-Expert 8.0.6分析，当提取温度(T)
为40 ℃、提取时间(t)为5 h、料液比(1􀏑Z)为1􀏑40 mg/ml，
砂引草的多糖提取率Y为最大值2.77%。
3 结论
通过单因素实验以及3因素3水平的响应面法实
验，建立了提取率与各影响因素之间的数学模型，依
此数学模型可以预测理论提取率，并确定砂引草多糖
的最佳提取工艺参数：浸提温度40 ℃、浸提时间5 h、
料液比 1􀏑40，在此工艺条件下提取砂引草多糖提取
率较高可达2.77%。
响应面分析法分析砂引草多糖理论提取最高值为
2.77%，依据此模型提取工艺砂引草实际实验提取率为
2.75%，比理论值提取率要低0.02%。因为在实验控制
不可能达到如此精密，此外提取时间、料液比也会出现
人为误差，为了调整实验因素的可操作性和便利性，将
时间温度和料液比修正为整数，所以出现了理论值的
提取率偏差问题。但是提取率偏差不大，可操作性强
实用好，能更好的为应用到往后的科研实践中。在单
因素的情况下，温度的最高提取率为2.36%，料液比的
最高提取率为2.34%，时间的最高提取率为2.42%。没
有一个单因素的提取率高过理论值，说明响应面分析
的最优值真实可靠。因此，利用响应面分析法对砂引
草多糖浸提条件的优化是可行的，得到的砂引草多糖
提取条件真实可靠，具有实用价值。
参考文献
[1] 项秀丽,初庆刚,刘振乾,等.砂引草泌盐腺的结构与泌盐的关系
[J].暨南大学学报,2008,29(3):305-310.
[2] 关洪斌,王晓兰,吴昊.砂引草对滨海盐渍沙质土壤改良作用的研
究[J].资源开发与市场,2011,27(7):651-655.
[3] 王进,周瑞莲,赵哈林,等.海滨沙地砂引草对沙埋的生长和生理适
应对策[J].生态学报,2012, 32(14)：4291-4299.
[4] 刘进杰,张玉香,冯志彬,等.超声波提取莲花粉多糖工艺[J].食品
科学,2011,32(18):44-48.
[5] 魏永生,郑敏燕,曹蕾.苯酚-硫酸法测定荞麦蜂花粉多糖含量[J].
咸阳师范学院学报,2008,7(14):12-14.
[6] 柴瑞娟,马加红,徐的琴.水溶液提取荞麦水溶性多糖的研究[J].安
徽工程科技学院,2007,7(10):10-12.
[7] 张玲,李继昌,徐薇,等.响应曲面法优化蒲公英中咖啡酸的提取工
艺[J].饲料研究，2013(5):83-86.
[8] 王艳艳,王团,丁琳琳.响应面分析法优化当归多糖提取工艺[J].食
品科学,2012,33(10):146-149.
（编辑：王芳，xfang2005@163.com）
时
间
(h)
100.0030.0037.0044.0051.0058.0065.0072.0079.0086.0093.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
提取率(%)
温度(℃)
2.4
提
取
率
(%)
5.00
2.6
21.8
1.6
1.4
4.00 3.00 2.00 1.0030.00时间(h) 温度(℃)
2.2
100.00
37.0044.00
51.0058.00
65.0072.00
79.0086.0093.00
图5 Z=f(X1，X2)的响应面与等值线
200.00
50.0080.00
110.00140.00
170.00
2.4
提
取
率
(%)
5.00
2.6
21.8
1.6
1.4
4.00 3.00 2.00 1.00时间(h) 料液比(mg/ml)
2.2
时
间
(h)
200.0050.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00 80.00 110.00
提取率(%)
140.00 170.00
料液比(mg/ml)
图6 Z=f(X2，X3)的响应面与等值线
32