全 文 ：收稿日期:2011 － 12 － 23; 修稿日期:2012 － 01 － 12
基金项目:湖南农业大学稳定人才基金(2009WD33)
作者简介:杨大伟(1968 －) ，男，理学博士，副教授，主要研究方向为植物源食品研究与开发，通信地址:410128 湖南长沙市芙蓉区 湖南
农业大学食品科技学院，E － mail:yangdw0929@ 163． com。
磷酸氢二钠沉淀碎米荠醇沉多糖共沉淀物的特性
杨大伟，钟菊英
(湖南农业大学食品科学技术学院，长沙 410128)
摘要:为探索磷酸氢二钠沉淀碎米荠醇沉多糖中共沉淀物的特性，选择磷酸氢二钠为沉淀剂，以磷
酸氢二钠用量和 pH值为试验因素，进行单因素和二次正交旋转组合试验，试验结果经方差和回归分
析，结果表明，影响共沉淀物沉淀的因素是碱性的溶液体系和共存的金属离子。
关键词:磷酸氢二钠，沉淀，碎米荠，多糖，共沉淀物
中图分类号:TS207． 3 文献标识码:A 文章编号:1005 － 1295(2012)01 － 0018 － 04
doi:10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2012． 01． 005
Characteristics of the Co-precipitation from the Cardamine Polysaccharide Settled
with Disodium Hydrogen Phosphate
YANG Da-wei，ZHANG Ju-ying
(College of Food Science and Engineering，HNAU，Changsha 410128，China)
Abstract:In order to explore the characteristics of the co-precipitation from the cardamine polysaccharide
settled with disodium hydrogen phosphate precipitation，disodium hydrogen phosphate was chosen as precipi-
tant，and the single factor test and second orthogonally rotational combination test were carried out to study the
settling characteristics of the co-precipitation，in which the amount of disodium hydrogen phosphate and the
pH value were experimental factors，test results were analyzed with variance and regression method． The re-
sults indicated that the factors affecting precipitation amount of the co-precipitation are the alkalinity system
and the metallic ion．
Key words:disodium hydrogen phosphate;precipitation;cardamine;polysaccharide;co-precipitation
碎米荠是一种十字花科植物［1］。碎米荠多
糖有多种生理功能［2］。在碎米荠多糖分离纯化
过程中，乙醇沉淀多糖时，一种未知有机物与多
糖一起被沉淀(共沉淀物) ，这种共沉淀物必须
与结合的多糖有效分离，才能最大程度地将碎
米荠多糖提取出来，增加多糖得率。本文作者
研究发现，在磷酸氢二钠溶液中，共沉淀物可以
被沉淀，而多糖则不能，据此可将多糖与共沉淀
物分离。要使共沉淀物与结合的多糖有效分
离，有必要对共沉淀物的沉淀特性进行深入研
究。
1 试验材料与方法
1． 1 试验材料
试材:碎米荠醇沉粗多糖(实验室自制)。
主要化学试剂与药品:苯酚，浓硫酸，磷酸氢
二钠，氢氧化钠，浓盐酸，以上试剂均为分析纯。
主要仪器与设备:pH 酸度计，723 分光光度
计。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 磷酸氢二钠浓度对共沉淀物沉淀的影响
250 mL蒸馏水溶解适量的碎米荠醇沉多糖，
分别取 20 mL 溶液，依次加入磷酸氢二钠 0． 02、
81
包装与食品机械 2012 年第 30 卷第 1 期
0． 04、0． 06、0． 08、0． 1、0． 2、0． 3、0． 4、0． 5、0． 6g等，
离心后，5 mL蒸馏水溶解沉淀，取 1 mL 溶解液，
用苯酚 －硫酸法在波长 490 nm处测其吸光度，根
据吸光度大小评价不同浓度的磷酸氢二钠对共沉
淀物沉淀的能力。每个处理重复 5 次。
1． 2． 2 pH对磷酸氢二钠共沉淀物沉淀的影响
125 mL蒸馏水溶解适量的碎米荠醇沉多糖，
分别取 20 mL 溶液 6 份，各加入磷酸氢二钠0． 6g
得共沉淀物沉淀，用酸度计调节溶液 pH 值依次
为 6． 95、7． 31、7． 64、7． 98、8． 26、8． 59，离心后 5
mL蒸馏水溶解沉淀，取 1mL溶解液，用苯酚 －硫
酸比色法在波长 490 nm处测其吸光度，根据吸光
度的大小评价不同 pH值条件下磷酸氢二钠对共
沉淀物沉淀的影响。每个处理重复 5 次。
1． 2． 3 pH与磷酸氢二钠用量对磷酸氢二钠共沉
淀物沉淀的影响
为研究不同的磷酸氢二钠用量与不同 pH 值
对共沉淀物沉淀的复合影响，采用二次正交旋转
组合设计方法。375 mL 蒸馏水溶解适量的碎米
荠醇沉多糖，分别取 20 mL溶液，按表 1 和表 2 的
研究方案进行共沉淀物沉淀试验。离心后 5 mL
蒸馏水溶解沉淀，取 1mL 溶解液，用苯酚 －硫酸
比色法在波长 490 nm处测其吸光度，根据吸光度
的大小评价磷酸氢二钠不同用量与沉淀体系不同
pH值对共沉淀物沉淀的复合影响。
表 1 二次正交旋转组合设计沉淀试验方案
试验
号 N
试验设计 方案
x1 x2 Na2HPO4 用量 Z1 pH 值 Z2
1 1 1 0． 09 11． 30
2 1 － 1 0． 09 7． 70
3 － 1 1 0． 03 11． 30
4 － 1 － 1 0． 03 7． 70
5 1． 414 0 0． 1 9． 50
6 － 1． 414 0 0． 02 9． 50
7 0 1． 414 0． 06 9． 50
8 0 － 1． 414 0． 06 9． 50
9 0 0 0． 06 9． 50
10 0 0 0． 06 9． 50
11 0 0 0． 06 9． 50
12 0 0 0． 06 9． 50
13 0 0 0． 06 9． 50
14 0 0 0． 06 9． 50
15 0 0 0． 06 9． 50
16 0 0 0． 06 9． 50
表 2 二次正交旋转组合设计因素水平表
编码 Na2HPO4 用量 Z1(g) pH 值 Z2
+ r(1． 414) 0． 10 12． 00
+ 1 0． 09 11． 30
0 0． 06 9． 50
－ 1 0． 03 7． 70
－ r(－ 1． 414) 0． 02 7． 00
△j 0． 03 1． 80
1． 2． 4 共沉淀物沉淀量的测定方法
共沉淀物没有定量测定方法，故其沉淀量以
与共沉淀物结合的多糖量表示，多糖含量测定采
用苯酚 －硫酸比色法［3］进行。
1． 2． 5 统计分析方法
试验数据根据方差和回归分析的基本方法通
过人工计算进行分析［4］。
2 试验结果与分析
2． 1 磷酸氢二钠用量对共沉淀物沉淀量的影响
为探讨磷酸氢二钠对共沉淀物的沉淀特性，
选择磷酸氢二钠用量为试验因素进行单因素试
验，试验结果见图 1。
图 1 Na2HPO4 浓度与沉淀量的关系
对图 1 数据进行方差分析，结果见表 3。
表 3 方差分析表
变异来源 平方和 SS 自由度 Df 方差 MS F值 F0． 05
处理间 0． 049 9． 0 0． 0054 0． 270 2． 12
处理内 0． 803 40． 0 0． 020
总变异 0． 852 49． 0
分析表 3 可知，因为 F ＜ F0． 05，P ＞ 0． 05，故
磷酸氢二钠用量对沉淀量的影响不存在显著差
异。这是因为磷酸盐在溶液中的缓冲能力较
强，溶液的 pH 值变化不大，继续增加磷酸氢二
钠浓度对溶液的碱性程度不会有显著提高，故
磷酸氢二钠用量在上述水平之间不呈现显著性
差异。
2． 2 pH对磷酸氢二钠共沉淀物沉淀的影响
91
磷酸氢二钠沉淀碎米荠醇沉多糖共沉淀物的特性———杨大伟，钟菊英
为探讨在不同 pH 值溶液体系中磷酸氢二
钠对共沉淀物的沉淀特性，选择不同水平的
pH 值为试验因素进行单因素试验，试验结果
见图 2。
图 2 pH与沉淀量的关系
对图 2 试验数据进行方差分析，结果见表 4。
表 4 方差分析表
变异来源 平方和 SS 自由度 df 方差 MS F值 F0． 05
处理间 0． 0120 5 0． 0024 82．28＊＊ 3． 90
处理内 0． 0007 24 2．9 ×10 －5
总变异 0． 0127 29
分析表 4 可发现，因为 F ＞ F0． 01，P ＜ 0． 01，故
不同水平的 pH值处理间对沉淀量的影响存在极
显著差异，处理间的差异如表 5 所示。
表 5 多重比较表(SSR法)
处理
(pH)
平均数
差异显著性 α
0． 05 0． 01
8． 59 0． 130 a A
8． 26 0． 121 b B
7． 98 0． 118 c C
7． 64 0． 095 d D
7． 31 0． 083 e E
6． 95 0． 077 f F
根据表 5 的方差分析结果可知，共沉淀物沉
淀时，除了溶液体系的 pH 值水平等于 6． 95 和
7． 31、7． 98 和 8． 26 时不存在显著差异外，其余不
同 pH值水平对共沉淀物的沉淀量均存在显著或
极显著的差异。
2． 3 pH与磷酸氢二钠对共沉淀物沉淀的复合影响
为探讨 pH与磷酸氢二钠用量对共沉淀物沉
淀的复合影响，进行二次正交旋转组合试验，结果
见表 6。
表 6 二因素二次回归正交旋转组合设计结构矩阵与结果计算表
处理 N x0 x1 x2 x1x2 x1 x2 y
1 1 1 1 1 0． 5 0． 5 0． 033 ± 0． 002
2 1 1 － 1 － 1 0． 5 0． 5 0． 083 ± 0． 002
3 1 － 1 1 － 1 0． 5 0． 5 0． 068 ± 0． 002
4 1 － 1 － 1 1 0． 5 0． 5 0． 102 ± 0． 001
5 1 1． 414 0 0 1． 5 － 0． 5 0． 054 ± 0． 002
6 1 － 1． 414 0 0 1． 5 － 0． 5 0． 079 ± 0． 001
7 1 0 1． 414 0 － 0． 5 1． 5 0． 040 ± 0． 002
8 1 0 － 1． 414 0 － 0． 5 1． 5 0． 074 ± 0． 001
9 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 085 ± 0． 002
10 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 073 ± 0． 001
11 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 068 ± 0． 001
12 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 081 ± 0． 002
13 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 094 ± 0． 002
14 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 084 ± 0． 001
15 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 096 ± 0． 002
16 1 0 0 0 － 0． 5 － 0． 5 0． 082 ± 0． 001
αj = Σxj
2 16 8 8 4 8 8
βj = Σxjy 1． 183 － 0． 089 － 0． 133 － 0． 016 － 0． 04225 － 0． 0783
bj = βj /α 0． 074 － 0． 011 － 0． 017 － 0． 004 － 0． 00528 － 0． 0098
Qj = βj
2 /αj — 0． 0001 0． 0022 0． 00006 0． 000223 0． 00077
将表 6 的试验结果进行回归分析，得回归方
程为:
Y =0． 08144 + 0． 01117x1 + 0． 01663x2
+ 0． 004x1 x2 + 0． 00528x1
2 + 0． 00978 x22
对上述回归方程进行显著性检验，方差分析
结果如表 7 所示。
02
包装与食品机械 2012 年第 30 卷第 1 期
表 7 二因素二次回归正交旋转组合设计试验结果方差分析
变异来源 平方和 SS 自由度 Df 均方 MS F值 Fa
x1 9． 99 × 10 －4 1 9． 99 × 10 －4 11． 70＊＊ F0． 01(1． 10)= 10． 4
x2 2． 21 × 10 －3 1 2． 21 × 10 －3 25． 92＊＊ F0． 01(1． 10)= 10． 4
x1x2 6． 40 × 10 －5 1 6． 40 × 10 －5 0． 75 ＜ 1
x1 2． 23 × 10 －4 1 2． 23 × 10 －4 2． 61 F0． 05(1． 10)= 4． 96
x2 7． 65 × 10 －4 1 7． 65 × 10 －4 8． 96* F0． 05(1． 10)= 4． 96
回归 4． 27 × 10 －3 5 8． 53 × 10 －4 9． 99＊＊ F0． 01(5． 10)= 5． 64
剩余 8． 55 × 10 －4 10 8． 55 × 10 －5
误差 5． 21 × 10 －4 7 7． 45 × 10 －5
失拟 3． 34 × 10 －4 3 1． 10 × 10 －4 1． 48 F0． 05(3． 7)= 4． 35
总变异 5． 12 × 10 －3 15
分析表 7 可以发现，总回归达到极显著水平，
表明磷酸氢二钠用量和沉淀体系的 pH 值与共沉
淀物的沉淀量之间存在极显著的回归关系，其中沉
淀体系的 pH 值与共沉淀物的沉淀量之间还存在
显著的二次关系，说明 pH值水平对沉淀量的影响
极大;磷酸氢二钠用量与沉淀体系的 pH值之间的
交互作用对共沉淀物的沉淀量没有影响;通过比较
各因素回归系数的绝对值可知，沉淀体系的 pH值
对共沉淀物沉淀量的影响比磷酸氢二钠用量对共
沉淀物沉淀量的影响更大。此时回归方程变为:
Y =0． 08144 + 0． 01117x1 + 0． 01663x2
+ 0． 00528 x1
2 + 0． 00978 x22
此时，R2 = SSR /SSy = 0． 7313，R =0． 858
由 R值可知，回归方程拟合度较好，可真实
地反映磷酸氢二钠用量与沉淀体系的 pH 值对共
沉淀物沉淀的影响。
3 讨论
3． 1 共沉淀物沉淀的基本原理
H +和 OH － 是很多无机和有机胶体或微粒
(如金属氧化物、硅酸盐矿物和蛋白质等)的定位
离子，这时胶体或微粒表面电荷受溶液的 pH 值
影响也最为敏感，加入酸、碱调节可以升高或降低
胶体或微粒表面电位或改变电荷的正负性，从而
使胶体或微粒发生凝聚［5］。
3． 2 碱性条件是共沉淀物沉淀必不可少的条件
共沉淀物在水溶液中稳定存在的原因是靠溶
液中的水合质子与共沉淀物的酮基(羧酸酯键)
形成氢键来维系的。在碱性溶液体系中，水合质
子数急剧减少，不能形成足够的氢键，此时在疏水
作用力的驱使下，共沉淀物相互聚集在一起形成
絮凝体。溶液体系的碱性越强，水合质子数减少
得就越多，引起的疏水作用力也越大，共沉淀物沉
淀量越多。
3． 3 金属离子的存在对共沉淀物的沉淀有一定
的影响
金属离子对共沉淀物沉淀的影响是由于金属
离子的水化作用，致使水相的介点常数降低，共沉
淀物的溶解度变小，从而从溶液中沉淀出来。通
过上述正交回归分析结果可知，磷酸氢二钠用量
对共沉淀物沉淀量的影响呈一次关系，不存在交
互作用，也不存在二次关系，而碱性条件对共沉淀
物沉淀的影响不仅呈一次关系而且具有二次关
系。由此看来，金属离子对共沉淀物沉淀的影响
是存在的，但影响没有 pH大。
4 结束语
综上所述，选择磷酸氢二钠为沉淀剂，通过磷
酸氢二钠用量、溶液 pH 值等单因素对共沉淀物
沉淀影响试验以及上述两个因素对共沉淀物沉淀
复合影响试验，试验数据经方差和回归分析，表明
影响共沉淀物沉淀的因素是碱性的溶液体系和共
存的金属离子。
参考文献:
［1］刘合刚，费新贵，陈林，等． 华中碎米荠的生物药学
研究［J］．时珍国药研究，1993，5 (3) :14 － 15．
［2］ Vliegehthart J F G． Abstract of the 12th International
Carbohydrate Symposium［J］． Netherlands:Vonk Pub-
lishers，2002，566．
［3］宁正祥．食品成分分析手册［M］．北京:中国轻工业
出版社，1997．
［4］王钦德，杨坚． 食品试验设计与统计分析［M］．北京:
中国农业大学出版社，2003．
［5］徐晓军．化学絮凝剂作用原理［M］．北京:科学出版
社，2005．
12
磷酸氢二钠沉淀碎米荠醇沉多糖共沉淀物的特性———杨大伟，钟菊英