全 文 ：湖 北 农 业 科 学 2014 年
响应面分析法对大火草多糖提取工艺的优化
贝盏临，张 欣，曹君迈，雷 茜，谢 杏
（北方民族大学生物科学与工程学院，银川 750021）
摘要：采用超声波和微波技术提取大火草［Anemone tomentosa（Maxim．）Péi］根、茎、叶中的多糖，确定超声
波醇提为最佳提取方法，用苯酚－硫酸法测定其多糖含量。 通过单因素试验和响应面分析法，研究了料液
比、温度、提取时间对多糖提取率的影响。 结果表明，提取时间和温度是影响大火草多糖提取率的主要因
素，试验稳定性、精密度良好，提取大火草多糖的最佳条件为温度 80 ℃，提取时间 50 min，料液比 1∶100
（m∶V）。 利用最佳提取工艺得到根、茎、叶中的多糖含量分别为 5．16％、1．61％、7．16％。
关键字：大火草［Anemone tomentosa（Maxim．） Péi］；多糖；响应面分析法
中图分类号：Q949．95 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2014）11－2616-04
Optimizing the Process of Extracting Polysaccharides from Anemoen tomentose（Maxim．）
Péi by Response Surface Methodology
BEI Zhan－lin，ZHANG Xin，CAO Jun－mai，LEI Qian，XIE Xing
（Department of Biological Science and Engineering，Beifang University of Nationalities，Yinchuan 750021，China）
Abstract： The polysaccharides were extracted from the roots， stems and leaves of Anemone tomentosa （Maxim．） Péi with ul-
trasonic and microwave extraction． The ultrasound－assisted extraction with ethanol was the best method . Polysaccharides were
measured by phenol－sulfuric acid method． The effects of material－liquid ratio， extraction temperature and time on the extrac-
tion of polysaccharides were studied with single－factor experiment and response surface methodology． The results showed that
the temperature and the time were the main factors． The optimal condition of polysaccharides extraction was temperature of 80
℃，extraction time of 50 min， material－liquid ratio of 1∶100 （m∶V）． Under the optimal conditions， the contents of polysaccha-
rides in roots， stems and the leaves were 5．16％，1．61％ and 7．16％，respectively.
Key words： Anemone tomentosa（Maxim．）Péi；polysaccharides；response surface methodology
收稿日期：2013－12－13
基金项目：国家民委生态系统模型及应用重点实验室项目（2010SY08）
作者简介：贝盏临（1975－），男，宁夏盐地人，讲师，硕士，主要从事普通生物学教学与科研工作，（电话）0951－2067893（电子信箱）
realpal00147＠163．com。
大火草 ［Anemone tomentosa （Maxim．） Péi］为
银莲花属植物，具有很高的观赏价值和抗炎活性等
药用价值［1，2］。银莲花属植物具有抗肿瘤、抗炎、解热
镇痛、抗惊厥等各种作用，尤其是治疗前列腺和抗
癌活性显著［3，4］，所以大火草的开发意义重大。本试验
通过对大火草不同部位多糖含量的测定，旨在找出
其最佳提取工艺和多糖含量较为多的提取部位［5－7］，
为今后开发大火草提供参考依据。
1 材料与方法
1．1 材料
大火草：根、茎、叶均采于六盘山。
1．2 试剂和仪器
95％乙醇、无水乙醇（北京北化精细化学品有限
责任公司），苯酚、浓硫酸（北京化学试剂公司），丙酮
（富宇精细化工有限公司），正丁醇（天津市化学试
剂六厂分厂），石油醚（天津市科密欧化学试剂有限
公司），三氯甲烷（莱阳市双双化工有限公司），以上试
剂均为分析纯；一级水（EASY pure型纯水器纯化）。
低速台式大容量离心机（TDL－40B 型，上海安
亭科学仪器厂）、紫外可见分光光度计（UV765 型，
上海精密科学仪器有限公司）、 数显恒温水浴锅
（HH－2 型， 国华电器有限公司）、 高速万能粉碎机
（天津市泰斯特仪器有限公司）、 超生清洗器 （KQ－
第 53卷第 11 期
2014年 6月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 53 No.11
Jun．，2014
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.11.058
第 11 期
500B 型 ， 昆山市超声仪器有限公司 ）、 微波炉
WD700（MG－5061T1 型，天津乐金电子电器有限公
司）、Vortex 振荡器（QL－901 型，其林贝尔仪器制造
公司）、旋转蒸发仪（RE－52AA 型，上海亚荣生化仪
器厂）。
1．3 方法
1．3．1 材料前处理 将大火草的根、茎、叶干样粉
碎，置于干燥箱中 110 ℃恒温干燥 15 min，称取根、
茎、叶粉末各 15 g，分别加入石油醚 100 mL，采用索
式回流脱脂、脱色 1 h，通风橱中挥发石油醚；再用
无水乙醇 200 mL 回流提取 4 h，脱去醇溶性杂质和
色素；之后将各部位粉末用无水乙醇冲洗，干燥至
恒重备用。
1．3．2 标准曲线的绘制 配制葡萄糖标准品，其浓
度分别 为 0、0．01、0．03、0．05、0．07、0．10 mg ／ mL，在
450～750 nm 波长范围内进行扫描，检测最大吸收峰
波长为 490 nm。 在 490 nm 波长下测定葡萄糖的吸
光度，以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘
制标准曲线。
1．3．3 不同方法提取大火草多糖 称取前处理后
的样品 0．1 g，分别置于 4 个小烧杯中，采用超声波
水提、超声波乙醇提取、微波水提、微波乙醇提取 4
种方法提取。 微波提取：分别用去离子水和 80％乙醇
以 1∶100（m∶V，下同）料液比在微波炉中微波提取 10
min。 超声波提取：分别用去离子水和 80％乙醇以 1∶
100料液比在超声波清洗仪里 80 ℃超声 10 min。 之
后将 4种提取液在 4 000 r ／min离心 10 min取上清，
加4 倍量的 95％乙醇至溶液乙醇体积分数为 80％，
醇沉后 4 000 r ／ min 离心 10 min 得到沉淀。 沉淀用
适量乙醇洗涤， 再用去离子水溶解后离心去除不
溶于水的杂质，定容至 100 mL。
采用苯酚－硫酸法测定吸光度 ［8，9］：取上述 4 种
提取液各 1 mL，加入 0．5 mL 9％苯酚溶液，缓慢加
入 2 mL浓硫酸。 剧烈振荡 5 min， 水浴加热 15 min
后冰浴 30 min，在波长 490 nm下以去离子水为对照
测定其吸光度，以下均采用此步骤测定吸光度。 确定
出最佳提取方法， 再利用最佳提取方法进行工艺优
化。
1．4 最佳工艺的优化
1．4．1 单因素试验 称取材料 0．1 g，提取后于波长
490 nm处测定其吸光度。采用苯酚－硫酸法测定各试
验处理液的吸光度，并比较各个条件下的提取效果。
1）温度对大火草多糖提取率的影响。 料液比
1∶40，超声提取时间为 20 min，分别在 40、50、60、70、
80 ℃条件下提取多糖， 将提取液稀释至接近透明
（50倍左右）。
2）提取时间对大火草多糖提取率的影响。 水浴
温度为 80 ℃，料液比 1∶40 的条件下，分别提取 10、
20、30、40、50 min，将提取液稀释后进行测定。
3）料液比对大火草多糖提取率的影响。 温度为
80 ℃，提取时间为 30 min 的条件下，分别以 1∶20、1∶
30、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100 的料液比提取多糖， 将提
取液稀释后进行测定。
1．4．2 应用响应面分析法优化超声波提取工艺 响
应面分析法是将体系的响应（如萃取化学中的萃取
率）作为一个或多个因素（如萃取剂浓度、酸度等）
的函数， 运用图形技术将这种函数关系显示出来，
选择试验设计中的最优化条件。采用 Design－Expert．
8．05 b 响应面优化分析软件进行数据分析， 因素和
水平见表 1。运用所得最佳工艺分别提取大火草根、
茎、叶中多糖并比较其含量。
2 结果与分析
2．1 标准曲线的绘制
在 490 nm波长下测定葡萄糖的吸光度，以萄糖
浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线（图1），
得到的回归方程为 y＝8．792 3x－0．015 5，R2＝0．997 8，线
性关系较好，可用来计算多糖的含量。
2．2 提取方法的比较
采用超声波水提、超声波乙醇提取、微波水提、
微波乙醇提取 4 种方法提取大火草中的多糖，其
OD490 nm 分别为 0．141 1、0．288 3、0．031 1、0．146 6，其
中超声波乙醇提取法的 OD490 nm最大，所以选择此方
法作为提取大火草中多糖的方法。
2．3 单因素试验结果
2．3．1 温度对大火草多糖提取率的影响 在料液
表 1 响应面试验因素和水平
水平
-1
0
1
料液比（A）
1∶90
1∶100
1∶110
温度（B）//℃
60
70
80
时间（C）//min
30
40
50
因素
图 1 葡萄糖标准曲线
OD
49
0n
m
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
y＝8．792 3x－0．015 5
R2＝0．997 8
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
葡萄糖浓度//mg/mL
贝盏临等：响应面分析法对大火草多糖提取工艺的优化 2617
湖 北 农 业 科 学 2014 年
比 1∶40，超声波提取时间为 20 min 的条件下，改变
提取温度提取大火草多糖，在 490 nm波长下测定其
吸光度，结果见图 2。 由图 2 可知，大火草多糖提取
的最适宜温度为 60～80 ℃。
2．3．2 提取时间对大火草多糖提取率的影响 在
水浴温度为 80 ℃，料液比 1∶40 的条件下，不同的超
声波提取时间对大火草多糖提取率的影响结果见
图 3。 由图 3 可知，大火草多糖的提取时间选择30～
50 min为宜。
2．3．3 料液比对大火草多糖提取率的影响 温度
为 80 ℃，提取时间为 30 min 的条件下，改变乙醇的
添加量，提取大火草中的多糖，结果见图 4。 由图 4
可知，最适宜料液比为 1∶100。
2．4 稳定性试验
取葡萄糖标准液 0．5 mL， 置于 10 mL 容量瓶
中，按照“1．3”中的方法，每隔 0．5 h 测定溶液吸光
度，连续 4 h，结果其吸光度基本无变化，样品溶液
的稳定性良好。
2．5 精密度试验
吸取标准品溶液（0．03 mg ／ mL）6 份，按照苯酚－
硫酸法进行处理，得到溶液的吸光度分别为 0．262 5、
0．262 3、0．261 8、0．263 8、0．262 1、0．259 6，求得 RSD
为 5．12％。 说明试验精密度良好。
2．6 响应面分析法结果
根据 Design－Expert．8．05b 软件分析各因素对大
火草多糖提取率的影响， 其中中间的等高线的斜
率越大证明其对提取率的影响越大，得到各因素对
提取率的影响大小顺序为提取时间、温度、料液比
（图 5）。
当一个因素的值一定时，另外两个因素通过响
应面分析可以得到其影响的大小，结果如图 6、图7、
图 8 所示。 对料液比、温度、提取时间进行变换，A＝
（a－100） ／ 10，B＝（T－70） ／ 10，C＝（t－40） ／ 10（a 为实际
料液比中的液体值；T 为实际提取温度；t 为实际提
取时间）， 以 3 次单因素试验所得的多糖提取率的
平均值为响应值，试验结果见表 2，其中 1～12 号是
析因试验，13～16 号是中心试验。 响应面分析结果
表明， 选择 1 号的组合为最佳组合， 即料液比 1∶
100、温度 80 ℃、提取时间 50 min。
图 2 温度对大火草多糖提取率的影响
OD
49
0n
m
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
40 50 60 70 80
温度//℃
图 3 提取时间对大火草多糖提取率的影响
OD
49
0n
m
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
10 20 30 40 50
提取时间//min
图 4 不同料液比对大火草多糖提取率的影响
OD
49
0n
m
0.12
0.10
0.08
0.06
1∶20 1∶40 1∶60 1∶80 1∶100
料液比
图 5 响应面分析法中温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）对大火草多糖提取率的影响
OD
49
0n
m
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
40 48 56 64 72 80
温度//℃
OD
49
0n
m
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05
10 18 26 34 42 50
提取时间//min
OD
49
0n
m
0.11
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.
01
0.
02
0.
03
0.
04
0.
05
料液比
2618
第 11 期
表 2 响应面分析法结果
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
料液比（A）
0
0
0
0
1
-1
1
-1
1
-1
-1
1
0
0
0
0
可信度
0.250
0.250
0.249
0.249
0.249
0.249
0.249
0.248
0.248
0.248
0.248
0.247
0.247
0.247
0.247
0.247
温度（B）
1
-1
1
-1
-1
1
1
-1
0
0
0
0
0
0
0
0
时间（C）
1
1
-1
-1
0
0
0
0
-1
1
-1
1
0
0
0
0
吸光度 OD490 nm
0.268 0
0.267 8
0.267 7
0.267 6
0.267 5
0.267 4
0.266 9
0.266 6
0.266 5
0.266 4
0.265 9
0.265 6
0.265 6
0.265 5
0.265 2
0.265 1
称取 100 mg大火草原料，根据最佳工艺条件温
度 80 ℃，料液比 1∶100，提取时间 50 min 提取大火
草根、茎、叶 3 个部位的多糖，进行 3 个平行试验，
定容至 100 mL后测定其吸光度。大火草根部 OD490nm
分别为 0．438 2、0．438 5、0．437 5， 茎部 OD490 nm分别为
0．265 7、0．126 3、0．127 2， 叶部分别为 0．613 7、0．604 9、
0．612 5。根据葡萄糖标准曲线可得到：大火草根、茎、
叶的多糖平均含量分别为 5．16％、1．61％、7．16％。
3 小结与讨论
在微波乙醇提取、微波水提、超声波乙醇提取、
超声波水提 4 种提取方法中，超声波乙醇提取法的
提取效果较好，效率最高。 随着温度的升高，多糖提
取率不断增大；随着料液比的增大，提取率呈上升
趋势，因料液比越大，传质动力大，则提取得到的多
糖越容易溶解，损失就越少；随着提取时间的增加，
多糖提取率在 10～30 min 明显增加，30 min 后随着
提取时间的延长，提取率变化不大。
苯酚－硫酸法虽然适合提取多糖， 但只在一些
特定的植物多糖提取中占有优势，而且在操作上还
应严格控制酸度，因为酸性条件下可能引起多糖中
糖苷键的断裂 ［10］。 对于传统方法提取时间长，提取
溶剂用量多等缺点 ［11］，本试验采用超声波和微波这
种提取工艺进行比较。 研究表明，超声波乙醇提取
法为提取大火草中多糖较好的方法。 对超声波乙醇
提取法进行优化，结果表明，最优工艺为温度 80 ℃，
料液比 1∶100，提取时间 50 min。 采用最优方案测
定大火草根、茎、叶多糖的平均含量分别为 5．16％、
1．61％、7．16％，其中叶中多糖含量最高。
参考文献：
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图 6 料液比和温度对大火草多糖提取率的影响
OD
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
料液比
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01 40.00
46.00
56.00
64.00
72.00
80.00
温度//℃
图 7 提取时间和料液比对大火草多糖提取率的影响
0.16
0.14
0.12
0.10
0.09
0.06
OD
料液比
0.05
0.04
0.03
0.02
0.0110.00
15.00
26.00
34.00
42.00
50.00
提取时间//min
图 8 提取时间和温度对大火草多糖提取率的影响
OD
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
提取时间//min
50.00
40.00
48.00
56.00
64.00
72.00
80.00
温度//℃
42.00
34.00
18.00
26.00
10.00
贝盏临等：响应面分析法对大火草多糖提取工艺的优化 2619
湖 北 农 业 科 学 2014 年
鲜切莲藕酶促褐变控制的研究
郝亚勤
（河南科技学院，河南 新乡 453003）
摘要：选择柠檬酸（CA）、D－异抗坏血酸钠（D－EA）、乙二胺四乙酸二钠（EDTA－2Na）3 种对莲藕（Neulmbo
nucifera Gaerth）多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）活性抑制率较高的抑制剂，作为鲜切莲藕酶促褐变
抑制剂，研究 3 种抑制剂及其组合对抑制鲜切莲藕酶促褐变的效应。结果表明，3 种褐变抑制剂最佳组合
用量为 2．5 g ／ L CA＋1．5 g ／ L D－EA＋1．5 g ／ L EDTA－2Na。
关键词：鲜切莲藕（Neulmbo nucifera Gaerth）；酶促褐变；控制；柠檬酸（CA）、D－异抗坏血酸钠（D－EA）；乙
二胺四乙酸二钠（EDTA－2Na）
中图分类号：S645．1 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2014）11－2620-04
Enzymatic Browning Controling of Fresh Cut－lotus Roots
HAO Ya－qin
（Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453003， Henan， China）
Abstract： The high inhibitors including Citric acid （CA）， Sodium D－isoascorbate （D－EA） and Edathamil disodium （EDTA－
2Na） of activity of polyphenol oxidase of lotus root Neulmbo nucifera Gaerth were used as the enzymatic browning inhibitors
of fresh－cut lotus roots． The effects of the inhibitors and its combination on the inhibition of enzymatic browning of fresh cut
lotus root were studied． The results showed that the optimal dosage of combination of this three enzymatic browning inhibitors
was 2．5 g ／ L CA＋1．5 g ／ L D－EA＋1．5 g ／ L EDTA－2Na．
Key words： fresh cut－lotus roots（Neulmbo nucifera Gaerth）； enzymatic browning； control ； CA；D－EA； EDTA－2Na
收稿时间：2013－12－13
作者简介：郝亚勤（1978－），女，河南商水人，讲师，主要从事果蔬加工与贮藏方面的研究，（电话）0373－3693508（电子信箱）haoyaqin2001＠163．com。
鲜切菜贮藏期间发生的褐变主要是酶促褐
变 ［1，2］。褐变主要是由于切割破坏了蔬菜细胞膜的结
构，使体内各种酶与底物的区域化被破坏，导致隔
离的化合物（主要是酚类物质）流出，酶与底物直接
接触，加上空气中的氧气，在酶的作用下将酚类物
质氧化成醌，醌再聚合成有色物质的过程。 一旦醌
形成， 以后的聚合与褐变反应就能自动地进行 ［3，4］。
褐变的发生将严重影响产品的品质。 因此，抑制褐
变成为鲜切莲藕（Neulmbo nucifera Gaerth）护色的
关键环节，对其质量起重要作用。
本试验以柠檬酸（CA）、D-异抗坏血酸钠（D-
EA）、乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）为褐变抑制
剂，研究这 3 种抑制剂及其组合对鲜切莲藕褐变控
制的效应，以期为其推广应用提供参考。
1 材料与方法
1．1 试验材料
试验材料：形状正常、大小一致、新鲜、无机械
性损伤和病虫害的市售带泥白莲藕。
包装材料：聚乙烯（PE）包装袋，国家农产品保
鲜研究中心（天津）提供。
主要化学试剂：临苯二酚、碘酸钾、NaCl、碘化
第 53卷第 11期
2014年 6月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 53 No.11
Jun．，2014
（责任编辑 赵 娟）
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