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第 34 卷第 2 期 湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.34 No.2
2008 年 4 月 Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Apr．2008
文章编号：1007-1032(2008)02-0143-04
活性炭脱除碎米荠粗多糖色素
杨大伟 1，雷红灵 2，吴永尧 1， 朱玉昌 2
(1. 湖南农业大学 生化与发酵工程实验室，湖南 长沙 410128；2. 湖北民族学院 生物资源保护与利用重点实验
室，湖北 恩施 445000)
摘 要：为了脱除碎米荠粗多糖溶液中的色素，以活性炭为吸附剂，选择脱色温度、脱色时间与活性炭用量等
进行单因素与正交试验，并对试验结果进行方差分析．结果表明，脱除碎米荠粗多糖色素的适宜条件为：脱色温
度 70 ℃，脱色时间 4 h，活性炭用量 0.8%．为减少多糖被活性炭吸附造成的损失，提高碎米荠多糖的得率，以
蒸馏水为解吸剂，选择解吸温度、解吸时间及解吸剂用量进行三因素九水平均匀试验，试验结果进行回归分析，
解吸多糖的适宜条件为：解吸时间 100 min，解吸温度 78 ℃，蒸馏水用量为活性炭的 10 倍.
关 键 词：碎米荠粗多糖色素；活性炭；吸附；解吸
中图分类号：TS201.2 文献标识码：A

Remove of Cardamine polysaccharide by active carbon
YANG Da-wei 1，LEI Hong-ling2，WU Yong-yao 1，ZHU Yu-chang 2
(1. Biochemistry and Fermentation Laboratory；HNAU， Changsha 410128， China；2. Key Laboratory of Biological
Resource Protection and Utilization，Hubei National College，Enshi，Hubei 445000，China )
Abstract：In order to remove the pigment of crude polysaccharide from cardamine，active carbon was used as adsorpting
reagent and the temperature．Times as well as the amount of adsorpting reagent for decolorization was selected as
experiment factors，the single factor and orthogonal test were also carried out．Then the experiment data were analysed
through the analysis of variance. The results showed that the better temperature for decolorizing was 70 ℃，the time was 4
h and the amount of adsorpting reagent was 0.8 %. In order to reduce the loss of polysaccharide due to its adsorption by
active carbon，distilled water was used as desorption reagent and the temperature，time as well as the amount of desorpting
reagent were selected as experiment factors，and the same test with nine levels was carried out．The experiment data was
analysed through analysis of regression. The results showed that the better temperature for absorption polysaccharide was
78 ℃，the time was 100 min and the amount of distilled water was 10 times by active carbon.
Key words：Cardamine polysaccharides pigment；active carbon；adsorption；desorption

多糖对细胞免疫和体液免疫功能具有良好的
促进作用[1]；具有抗白细胞降低、抗肿瘤、抗辐射、
抗突变、抗炎症、抗溃疡、抗感染、抗衰老等作
用[2-4].
中国湖北恩施是全球有名的高硒地区，在该地
区发现了富集硒能力极强的植物——碎米荠属
(Cardamine)．硒多糖是碎米荠中硒的一种赋存形态.
研究表明，硒多糖具有硒与多糖的双重生理功
能．硒多糖能激活巨噬细胞，刺激 T 淋巴细胞增殖，
增强机体的免疫能力；高稳阴离子化的多糖对细胞
核 DNA 合成具有调控作用，选择性地抑制恶性肿
瘤细胞核 DNA 合成，从而具有抗肿瘤作用[5-7].
在碎米荠多糖的分离纯化过程中，醇沉淀后蒸
馏水溶解的多糖含有色素，色素对多糖的后续分离
纯化有一定的影响，因此，多糖纯化前须进行脱色
处理．笔者以活性炭为脱色剂，在脱色时间、脱色
温度及脱色剂用量等单因素试验基础上进行正交
试验，探讨活性炭脱色的适宜条件.活性炭在脱除色
素的过程中，同时吸附了一部分多糖，造成多糖的
损失，以蒸馏水为解吸剂，选择解吸温度、解吸时
间、解吸剂与活性炭比例（料液比）进行三因素九
水平均匀试验，摸索了活性炭解吸多糖的适宜条
收稿日期：2007-06-12
基金项目：国家民族委员会科研项目(07HB03)
作者简介：杨大伟(1968-)，男，白族，湖南沅陵人，博
士研究生，湖南农业大学讲师．
DOI:10.13331/j.cnki.jhau.2008.02.030


144 湖南农业大学学报(自然科学版) 2008 年 4 月
件，以期提高多糖的得率.
1 材料与方法
1.1 材 料
碎米荠粗多糖溶液，由醇沉后的粗多糖用蒸馏
水溶解即得.
1.2 方 法
1.2.1 活性炭吸附碎米荠粗多糖色素的单因素
试验
在活性炭吸附碎米荠粗多糖色素的过程中，时
间、温度和活性炭用量是 3 个关键性因素．选取活
性炭用量为 0.3 %，0.4 %，0.5 %，0.6 %，0.7 %，
0.8 %进行单因素试验，每处理各取 5 mL 粗多糖液，
置于 40 ℃水浴锅内脱色 2 h，重复 5 次；选择脱色
时间为 1，2，3，4，5，6 h，每个处理各取 5 mL
粗多糖液，于其中分别加入 0.5 %活性炭，置于 65 ℃
水浴锅内脱色 2 h，重复 5 次；选择 30，40，50，
60，70，80 ℃，每个处理各取 5 mL 粗多糖液，于
其中分别加入 0.6 %活性炭，分别置于水浴锅内脱
色 2 h，重复 5 次．在 420 nm 处测定溶液的吸光度，
以碎米荠粗多糖脱色前后的吸光度差值作为试验指
标.对试验数据进行方差分析[8].
1.2.2 活性炭吸附碎米荠粗多糖色素的正交试验
根据单因素试验结果，选择每个单因素中的最
佳条件及其附近水平进行正交试验，得出最优组
合．选择脱色温度 60，70，80 ℃，脱色时间 3，4，
5 h，活性炭用量 0.6 %，0.7 %，0.8 %，利用 L9(34)
正交表[8]进行三因素三水平的正交试验，每个处理
重复 3 次．在 420 nm 处测定溶液的吸光度，以碎
米荠粗多糖脱色前后的吸光度差值作为试验指标.
试验结果进行方差分析.
1.2.3 活性炭解吸碎米荠粗多糖试验
将脱色后吸附有多糖的活性炭干燥，取其中 9
份活性炭各 1 g 进行解吸试验．分别选取 20，30，
40，50，60，70，80，90，100 min 作为解吸时间
水平，30，36，42，48，54，60，66，72，78 ℃作
为解吸温度水平，解吸剂按照与活性炭的质量比加
入，分别为 10，15，20，25，30，35，40，45，50
倍．选择 U9(96)表[8]进行均匀试验，在 490 nm 处测
定溶液的吸光度，作为多糖解吸量．试验数据进行
回归分析.
多糖量用苯酚—硫酸法测定[9]．
2 结果与分析
2.1 温度对碎米荠粗多糖脱色效果的影响
温度对碎米荠粗多糖脱色效果的影响如图 1
所示．对试验结果进行方差分析，F=124.35，大
于 F0.01＝3.90，说明处理间存在极显著差异．从图
1 中可以看出，在 30~60 ℃时，脱色效果随温度的
升高而变差；在 60~80 ℃时，脱色效果随温度升高
而变好．原因是活性炭吸附属于物理吸附，温度越
低，吸附能力越强，温度越高，吸附能力越弱[10]．高
温时色素会显著降解，所以 60~80 ℃时，脱色效果
反而随温度的升高变好．另外，在较高温度下多
糖容易解吸，脱色过程中多糖的损失小．基于此，
在正交试验中，脱色温度选取 60，70，80 ℃3 个
水平．
图1 温度对碎米荠粗多糖脱色效果的影响
Fig.1 The influence of temperature on the effect of decolorization
2.2 脱色时间对碎米荠粗多糖脱色效果的影响
脱色时间对碎米荠粗多糖脱色效果的影响如
图 2 所示．对试验结果进行方差分析，F=49.46，大
于 F0.01＝3.90，说明脱色时间对脱色效果存在极显
著差异．脱色时间在 1~4 h 时，随着时间的延长，
被吸附的色素越来越多，脱色效果越显著；脱色时
间超过 4 h 以后，色素被多糖的吸附量接近饱和，
再延长脱色时间，也不能显著地影响脱色效果．所
以，在正交试验中，脱色时间选取 3，4，5 h 等 3
水平．

0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
30 40 50 60 70 80
温度/℃
O
D
42
0


第 34 卷第 2 期 杨大伟等 活性炭脱除碎米荠粗多糖色素 145
图2 脱色时间对碎米荠粗多糖脱色效果的影响
Fig.2 The influence of time on effect of decolorization
2.3 活性炭用量对碎米荠粗多糖脱色效果的影响
活性炭用量对碎米荠粗多糖脱色效果的影响如
图 3 所示．对试验结果进行方差分析，F= 17.50，
大于 F0.01＝3.90，说明活性炭用量不同时，脱色效
果不一样．从图 3 可以看出，活性炭用量越多，脱
色效果越显著，这是由于色素的吸附量随着活性炭
用量的增加而增加．基于此，在正交试验中，活性
炭用量选取 0.6 %，0.7 %，0.8 %等 3 个水平．








图3 活性炭用量对碎米荠粗多糖脱色效果的影响
Fig.3 The influence of the amount of active carbon on effect of
decoloriza
2.4 活性炭脱色正交试验结果
在上述单因素试验的基础上，选取三因素三水
平进行正交试验，试验结果如表 1 所示．
表1 活性炭脱色正交试验结果
Table 1 Result of orthogonal experiment for removing pigment by active carbon
试验号 温度 时间 活性炭用量 空列 脱色前后吸光度之差
1 1(60) 1(3) 1(0.6) 1 0.657 0.632 0.643
2 1 2(4) 2(0.7) 2 0.667 0.673 0.664
3 1 3(5) 3(0.8) 3 0.693 0.687 0.698
4 2(70) 1 2 3 0.646 0.651 0.663
5 2 2 3 1 0.741 0.737 0.747
6 2 3 1 2 0.731 0.736 0.742
7 3(80) 1 3 2 0.749 0.742 0.735
8 3 2 1 3 0.715 0.728 0.722
9 3 3 2 1 0.759 0.752 0.743
K1 6.014 6.118 6.306 6.411
K2 6.394 6.397 6.218 6.439
K3 6.645 6.541 6.529 6.203
1K 2.005 2.039 2.109 2.137
2K 2.131 2.132 2.073 2.146
3K 2.215 2.180 2.176 2.068
R 0.210 0.141 0.103 0.078

根据极差分析的结果可知，活性炭脱除碎米荠
粗多糖色素，最大的影响因素是脱色温度，其次为
脱色时间和活性炭用量．方差分析，分析结果见表 2．
从方差分析表可知，三因素对脱色效果的影响均达
到了极显著水平，而且根据 F 值大小可得出三因素
对试验指标影响的主次性，这与极差分析的结果是
一致的．综合表 1 和表 2 的结果，得出合适的活性
炭脱除碎米荠粗多糖色素条件为：脱色温度 70 ℃，
脱色时间 4 h，活性炭用量 0.8 %，在此条件下，可
获得较好的脱色效果．

0.6
0.7
0.8
0.9
1
1 2 3 4 5 6
时间 /h
O
D
42
0
0.5
0.55
0.6
0.65
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
活性炭用量/ %
O
D
42
0


146 湖南农业大学学报(自然科学版) 2008 年 4 月
表2 活性炭脱色正交试验结果的方差分析
Table 2 Analysis of variance for orthogonal experiment
变异来源 SS df MS F F0.05(2.20) F0.01(2.20)
温度 2.2×10－2 2 1.10×10－2 395.68** 3.55 6.01
时间 1.4×10－2 2 7.00×10－3 251.79**
活性炭用量 5.7×10－3 2 2.85×10－3 102.51**
误差 5.0×10－4 18 2.78×10－5
区组间 8.0×10－4 2 4.00×10－4
总变异 4.3×10－2 26

2.5 活性炭解吸碎米荠粗多糖试验结果
为了探讨多糖脱色后活性炭中多糖的解吸规
律，以解吸温度、解吸时间及解吸剂用量(蒸馏水)
为试验因素，选择 U9(96)均匀表进行均匀试验，试
验结果如表 3 所示．
表3 活性炭解吸多糖均匀试验结果
Table 3 Results of uniform test for polysaccharide desorpting from
activated carbon
x1（z1） x2(z2) x3(z3) 试验号
1 2 3
多糖量/(mg·mL－1)
1 1(20) 4(48) 7(40) 3.64
2 2(30) 8(72) 5(30) 7.01
3 3(40) 3(42) 3(20) 7.61
4 4(50) 7(66) 1(10) 6.26
5 5(60) 2(36) 8(45) 8.03
6 6(70) 6(60) 6(35) 7.81
7 7(80) 1(30) 4(25) 6.34
8 8(90) 5(54) 2(15) 8.66
9 9(100) 9(78) 9(50) 8.24
对试验数据进行回归分析，得回归方程为
Y＝2.442＋0.046 17 z1＋0.033 94 z2－0.065 27 z3．
对回归方程进行显著性检验，计算 F 值，得
F＝14.89＞F0.01(3. 5) ＝12.06．表明上述回归方程效
果显著．从回归方程可以看出，多糖解吸量与解吸
时间和解吸温度呈正相关，在一定范围内，随解吸
时间和解吸温度的增加而增加，而且解吸时间是主
要的影响因素，由于解吸剂的用量充分多，在解吸
未达平衡以前，解吸量与解吸时间和解吸温度呈正
相关；与解吸剂用量呈负相关，随解吸剂用量的增
加而减少，这是因为解吸过程中，部分活性炭附着
在烧杯内壁上，解吸剂用量越多，附着在烧杯内壁
上的活性炭也越多，故活性炭的损失越大，多糖的
解吸量越少．
对回归方程求极值，当 z1＝100，z2＝78，z3＝
10 时，Y＝9.06，故最优的多糖解吸条件为：解吸
时间 100 min，解吸温度 78 ℃，蒸馏水量为活性炭
的 10 倍．
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责任编辑：罗慧敏
英文编辑：胡东平