全 文 ：食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
242 2014 Vol. 40 No. 11 (Total 323)
DOI:10． 13995 / j． cnki． 11 － 1802 / ts． 201411042
超声波提取米团花多糖*
杨婷婷，张广文，朱玲玲，欧仕益
(暨南大学 理工学院食品科学与工程系，广东 广州，510632)
摘 要 以米团花为原料，通过 Box-Behnken试验设计，选取超声功率、料液比、超声时间作为优化因素，采用响
应面分析法对超声波提取米团花多糖工艺进行了优化。结果显示:超声功率和超声时间对米团花多糖得率有显
著性影响。超声波提取米团花多糖优化得到的工艺条件为:超声功率 548 W，料液比 1∶ 30 (g∶ mL)，超声时间 55
min，提取率为 17. 59%，与预测值 17. 74%拟合性较好。
关键词 米团花，多糖，超声波提取，响应面法
第一作者:硕士研究生(张广文教授为通讯作者，E-mail:zgwzsu
@ 163. com)。
* 国家自然科学基金项目(No. 21311048)
收稿日期:2014 － 07 － 31，改回日期:2014 － 09 － 06
米团花 (Leucosceptrum canum Smith)别名山蜂
蜜、渍糖树、羊巴巴、蜜蜂树花、明堂花，主要分布在我
国的滇中至滇南地带，生长在海拔 400 ～ 1 900 m 的
林缘、水边和路边草地，是一种蜜源植物，在云南一直
被人们作为天然的食用原料添加到食物中［1］。近些
年研究表明植物多糖具有抗氧化、抗炎、抗癌、增强免
疫力等多种生理功能，因此植物多糖的研究受到了人
们的普遍关注［2 － 4］。但关于米团花多糖的研究鲜有
报道，对米团花多糖进行研究不仅能扩大植物多糖的
来源，还为开发其潜在的药用价值和商业价值提供理
论依据。
传统的多糖提取方法主要是加热或煮沸法，不仅
效率低而且耗时长。随着科学技术的进步，超声波提
取、微波提取以及超临界萃取等新型提取技术已广泛
应用于活性物质的提取，而超声波提取技术因其在植
物多糖提取中的众多优点更是被广泛采用［5 － 8］。本
实验对米团花多糖的提取工艺进行了研究，采用超声
波辅助提取技术，考察了超声功率、料液比、以及超声
时间对米团花多糖得率的影响。在单因素实验的基
础上，以米团花多糖得率为响应值，利用响应面分析
法(response surface methodology，ＲSM)对超声波提取
米团花多糖工艺条件进行优化，该设计试验方案不仅
实验周期短，而且具有求得回归方程精度高的优
点［9 － 10］。并采用多元二次回归方程来拟合因素与响
应值之间的函数关系以获得最优工艺参数，从而提高
了米团花多糖得率。
1 材料与方法
1. 1 材料与仪器
米团花，购于云南省宝山市，依次在 65 ℃烘箱中
经 24 h烘干后，粉碎，过 45 目筛，置于干燥器中储存
备用;苯酚、无水乙醇、石油醚，分析纯，天津市富起化
工有限公司;三氯甲烷、正丁醇、丙酮，分析纯，广州化
学试剂厂;考马斯亮蓝、浓 H2SO4、葡萄糖，分析纯，天
津市富宇精细化工有限公司。
透析袋(齐云生物技术有限公司) ;HH-4 型恒温
水浴锅(江苏金坛市宏华仪器厂) ;ＲE-552 AAB 型旋
转蒸发器(上海嘉鹏科技股份有限公司) ;MP502B 型
电子分析天平(上海精密科技仪器有限公司) ;722S
型可见分光光度计(上海舜宇恒平科学仪器有限公
司) ;GZX-DH. 500-S-Ⅱ型电热恒温干燥箱(上海跃进
医疗器械厂) ;高速万能粉碎机(北京市永光明医疗
仪器厂) ;THC型数控超声波提取机(济宁天华超声
电子仪器有限公司) ;冷冻干燥机(宁波生化仪器有
限公司)。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 超声波提取米团花多糖
精确称取 5. 0 g 米团花粉末于 250 mL圆底烧瓶
中，依次用石油醚、丙酮回流脱脂后，在恒定的温度
下，按一定的料液比例加入适量蒸馏水，混匀后充分
浸透，然后置于超声波仪器内，以一定功率提取一段
时间，抽滤提取液，滤液经旋转蒸发仪浓缩，加入 4 倍
体积的体积分数 95%乙醇于 4 ℃下醇沉 24 h，5 000
r /min 离心 5 min。取沉淀，加蒸馏水复溶，采用
Sevage［V(三氯甲烷)∶ V(正丁醇)= 4∶ 1］法脱蛋白，
按照一定比例取粗多糖溶液和 Sevage 溶液(体积比
分析与提取
2014年第 40卷第 11期(总第 323期)243
4∶ 1)于 20 mL试管中，涡旋 5 min，使其充分反应，取
其上清液，重复操作 3 次［11 － 12］，考马斯亮蓝法测定蛋
白脱除率。上清液依次于 4 ℃条件下透析 2 d后用 4
倍体积无水乙醇醇沉，10 000 r /min 离心 5 min，取其
沉淀冷冻干燥得米团花多糖样品。
以水作溶剂进行提取，按照上述操作，在恒定温
度条件下分别考察超声功率(300 ～ 700 W)、料液比
［1∶ 10 ～ 1∶ 50 (g∶ mL) ］、超声时间(30 ～ 70 min)对米
团花多糖得率的影响。
1. 2. 2 多糖含量的测定
采用苯酚-硫酸法［13］。以葡萄糖溶液为标准，在
490 nm 处测定葡萄糖浓度与吸光度的对应关系，制
作标准曲线。标准曲线的回归方程为 y = 1. 070 7x +
0. 037 7，Ｒ2 = 0. 999 2。精确称取米团花多糖样品
10. 0 mg，水溶解后定容到 10 mL，摇匀，作为多糖储
备液。精确吸取多糖储备液 0. 2 mL，加水至 2 mL，按
测定标准曲线同样的方法测其吸光值。
1. 2. 3 多糖得率
多糖得率/% =(多糖含量/米团花原料质量)×100。
米团花多糖含量与多糖得率呈正相关，多糖得率
即反映了多糖含量，因此采用多糖得率数据为依据来
进行实验结果讨论。
1. 3 响应面优化实验设计
综合前期单因素试验的结果，根据 Box-Behnken
试验设计原理，在恒定的温度条件下以超声功率、料
液比、超声时间 3 个因素为自变量，米团花多糖得率
为响应值，进行试验设计，并采用响应面分析法在 3
因素 3 水平上对提取过程进行优化。试验因素与水
平见表 1。
表 1 米团花多糖提取试验因素与水平
Table 1 Factors and levels in response surface design
因素
水平
－ 1 0 1
A(超声功率)/W
B［料液比(g∶ mL) ］
C(超声时间)/min
400
1:20
40
500
1:30
50
600
1:40
60
1. 4 实验验证
精确称取 3 组米团花多糖样品各 1. 0 g，按最佳
提取工艺条件进行实验，计算多糖得率。
2 结果与分析
2. 1 蛋白质脱除率
如图 1 所示，经过 Sevage 法脱蛋白，米团花提取
液中的蛋白脱除率随着脱除次数的增加而增大，在第
3 次时达到了 92. 14%，随后增加脱除次数，脱除率并
没有明显的变化。因此以脱除 3 次为最佳脱除次数。
图 1 蛋白脱除率
Fig. 1 The removal rate of protein
2. 2 超声波提取米团花多糖单因素实验
2. 2. 1 超声功率对米团花多糖得率影响
在料液比 1∶ 30 (g∶ mL) ，提取时间 50 min，分别
考察超声功率 300、400、500、600、700 W 对米团花多
糖得率的影响，实验结果如图 2 所示。由图 2 所知，
随着超声功率的增大，米团花多糖得率也逐渐的提
高，在 500 W 时多糖得率达到最大值为 17. 48%;超
声功率大于 500 W 时多糖得率反而降低，这主要是
由于超声波功率增大机械作用越强，分子扩散越快多
糖就容易溶出，而超声功率大于 500 W 时机械作用
和空化作用过强而造成多糖降解为寡糖，引起多糖得
率的降低。
图 2 超声功率对多糖得率影响
Fig 2 The influence of ultrasonic power on
polysaccharide yield
2. 2. 2 料液比对米团花多糖得率影响
在超声时间 50 min，超声功率 500 W，分别考察
料液比 1∶ 10、1∶ 20、1∶ 30、1∶ 40、1∶ 50 (g∶ mL)对米团
花多糖的影响，实验结果如图 3 所示。从图 3 中可以
看出，在料液比为 1∶ 10 ～ 1∶ 30 (g∶ mL)时，随着料液
比的增加，多糖得率从 12. 32%增加到 17. 56%。这
是因为料液比的增加加大了溶剂与米团花的接触面
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
244 2014 Vol. 40 No. 11 (Total 323)
积从而使多糖更易溶出;当料液比为 1 ∶ 30 ～ 1 ∶ 50
(g∶ mL)时，多糖得率从 17. 56%降低到 16. 62%。过
多的溶剂不仅造成多糖得率降低，而且也造成溶剂的
浪费，增大生产成本，所以选择最佳料液比为 1 ∶ 30
(g∶ mL)。
图 3 料液比对多糖得率影响
Fig. 3 The influence of solid-liquid ratio on
polysaccharide yield
2. 2. 3 超声时间对米团花多糖得率的影响
在超声功率 500 W，料液比 1 ∶ 30 (g ∶ mL)条件
下，分别考察超声时间 30、40、50、60、70 min 对米团
花多糖得率的影响，实验结果如图 4 所示。从图 4 中
可以看出，在米团花多糖得率在 50 min 前随着提取
时间的增加而增加，之后随着时间的增加多糖得率反
而降低。造成这一现象的原因可能是随着超声时间
的增加，细胞遭到破坏多糖的溶出率增加;超声时间
超过 50 min多糖得率降低，一方面是溶剂体系已经
达到了动态平衡，另一方面可能是超声时间过长致使
多糖发生分解所致。因此，选择最佳超声时间为 50
min，米团花多糖得率为 17. 32%。
图 4 超声时间对多糖得率的影响
Fig 4 The influence of ultrasonic time on
polysaccharide yield
2. 3 响应面优化实验
依据软件 Box-Behnken 试验方案进行 3 因素 3
水平试验，结果见表 2。将所得的实验数据采用 De-
sign Expert 8. 0. 6 软件进行多元回归拟合分析，得到
以多糖得率(Y)为目标函数的二次回归方程:
Y = 17. 500 00 + 0. 258 75A + 0. 206 25B + 0. 272
50C + 0. 075 000AB － 0. 297 50AC + 0. 012 500BC －
0. 260 00A2 － 0. 090 000B2 － 0. 252 50C2.
表 2 Box-Behnken试验设计及结果
Table 2 Experiment design and results of Box-Behnken
试验
编号
因素
A B C
多糖含量 /
g
多糖得率 /
%
1 0 0 0 0. 875 5 17. 51
2 － 1 0 － 1 0. 805 5 16. 11
3 0 1 1 0. 883 5 17. 67
4 0 0 0 0. 874 17. 48
5 － 1 － 1 0 0. 841 5 16. 83
6 1 － 1 0 0. 859 0 17. 18
7 0 － 1 1 0. 855 5 17. 11
8 0 0 0 0. 875 17. 5
9 0 1 － 1 0. 859 17. 18
10 1 1 0 0. 881 17. 62
11 － 1 1 0 0. 848 5 16. 97
12 0 － 1 － 1 0. 833 5 16. 67
13 － 1 0 1 0. 866 5 17. 33
14 1 0 － 1 0. 862 17. 24
15 1 0 1 0. 863 5 17. 27
2. 4 回归方程方差分析
表 3 回归方程方差分析
Table 3 Analysis of variance (ANOVA)for
regression equation
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
模型
A
B
C
AB
AC
BC
A2
B2
C2
残差
失拟项
纯误差
总离差
2. 49
0. 54
0. 34
0. 59
0. 022
0. 35
6. 250E-004
0. 28
0. 034
0. 27
0. 043
0. 043
0. 000
2. 53
Ｒ2 = 0. 982 9
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
7
3
4
16
0. 28
0. 54
0. 34
0. 59
0. 022
0. 35
6. 250E-004
0. 28
0. 034
0. 27
6. 204E-003
0. 014
0. 000
Ｒ2Adj =0. 960 8
44. 60
86. 34
54. 86
95. 76
3. 63
57. 07
0. 10
45. 88
5. 50
43. 27
＜ 0. 000 1
＜ 0. 000 1
0. 000 1
＜ 0. 000 1
0. 098 6
＜ 0. 000 1
0. 760 2
0. 000 3
0. 051 5
0. 000 3
＊＊
＊＊
＊＊
＊＊
＊＊
＊＊
＊＊
注:* 为显著，(0. 01 ＜ P ＜ 0. 05) ;＊＊为极显著，P ＜ 0. 01.
表 3 可知，回归模型的 P ＜ 0. 000 1，说明该模型
极显著，其响应值与各试验因素之间存在显著的线性
相关性。模型 Ｒ2 = 0. 982 9，Ｒ2Adj = 0. 960 8，两者数值
极为相近，说明该模型能反映 96. 08%响应值的变
分析与提取
2014年第 40卷第 11期(总第 323期)245
化，因而该模型拟合程度较好，实验误差小 CV =
0. 43%较低，说明实验操作可信。同时失拟项也进一
步表明回归方程可以较好地描述各因素与响应值之
间的真实关系，综上可以确定回归方程为米团花多糖
超声波提取工艺的优化提供了一个合适的模型。
从对各因素的方差分析中可以看出超声功率 A、
料液比 B、超声时间 C的 P值均≤0. 000 1，说明了 A，
B，C对米团花多糖得率有显著性影响，根据它们的 F
值可以判断，对多糖得率的影响顺序从大到小依次
为:C ＞ A ＞ B。交互项 AC 的 P 值小于 0. 001，说明
AC的交互作用对米团花多糖得率具有显著性影响，
而 AB，BC对多糖得率的影响均不显著。二次项 A2，
C2 的 P值小于 0. 001，对米团花多糖的得率具有显著
性影响，且 A2 对多糖得率的影响大于 C2。而 B2 对
多糖得率影响不显著。
2. 5 超声波提取米团花多糖工艺的响应面分析与优
化
由图 5 可知，AC交互影响显著，多糖得率随着超
声功率和超声时间的增加而迅速增大。较低超声功
率时，随着提取时间的增加，多糖得率呈缓慢上升趋
势;增大超声功率，随着时间延长多糖得率呈较大上
升趋势，且趋势明显，并且在功率为 500 W，时间为
50 min时，多糖得率达到最大值。图 6 可知，BC的交
互影响不显著，随着料液比的变化，多糖得率有较小
的上升趋势，料液比一定，多糖得率随提取的时间的
延长而相应增大;而时间一定时，料液比的增加对多
糖得率影响较小。图 7 可知，AB 的交互影响一般显
著，料液比一定时，超声功率对多糖影响率较大，随着
超声功率的增大多糖得率呈先增后降的趋势。3 个
因素对多糖得率的影响以及各因素之间的交互影响
与回归分析结果相吻合。
从响应面的最高点和等高线可以看出在所选的
范围内存在极值，响应面的最高点同时也是等值线中
的最小椭圆的中心点。通过岭嵴分析得到米团花多
糖最佳超声波提取工艺条件为:超声功率 548. 3 W，
料液比 1∶ 30 (g∶ mL) ，提取时间 55. 6 min，理论最佳
提取率为 17. 74%。根据实际情况按照料液比 1 ∶ 30
(g∶ mL) ，超声功率 548 W，提取时间 55 min进行 3 次
平行验证试验，得到米团花多糖的提取率为
17. 59%，与预测值较为接近，拟合性好。实验结果充
分验证了所建模型的正确性，说明响应面法适用于超
声波提取米团花多糖工艺条件的回归分析和参数优
化。
图 5 Y = f(A、C)的响应面和等高线图
Fig. 5 Ｒesponse surface and contour of Y = f (A、C)
图 6 Y = f(B、C)的响应面和等高线图
Fig. 6 Ｒesponse surface and contour of Y = f (B、C)
图 7 Y = f(A、B)的响应面和等高线图
Fig. 7 Ｒesponse surface and contour of Y = f (A、B)
3 结论
在单因素试验的基础上，本研究通过 Box-Be-
hnken试验设计，建立了影响米团花多糖得率二次多
项数学模型，并应用响应面分析法对影响超声波提取
米团花多糖的主要因素(超声功率、料液比、超声时
间)进行了优化。结果显示，超声波提取米团花多糖
的最佳工艺条件为:超声功率 548. 3 W，料液比 1∶ 30
(g∶ mL) ，提取时间为 55. 6 min。在此条件下，实际提
取率 17. 59%，与模型理论预测值 17. 74%的相对误
差为 0. 8%。实验结果证明，利用响应面法对超声波
提取米团花多糖工艺进行优化，可获得最优的工艺参
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
246 2014 Vol. 40 No. 11 (Total 323)
数，为米团花多糖的进一步深入研究奠定基础。
传统的热水提取米团花多糖实验。在一定温度
下按料液比 1∶ 30 (g∶ mL) ，时间为 55. 6 min 进行提
取，重复实验 5 次。在此条件下，米团花多糖提取率
为 12. 38%，这与在超声条件下多糖得率 17. 59%有
着较大差距，因此超声波提取米团花多糖与传统的热
水提取相比较具有较为明显的优势。
参 考 文 献
［1］ 吴清林，梁涛，张广文，等 . 米团花色素提取前后的主
要成分变化分析［J］． 食品研究与发展，2012，33(1) :
113 － 115.
［2］ Souza B W S，Cerqueira M A，Bourbon A I，et. al. Chem-
ical characterization and antioxidant activity of sulfated pol-
ysaccharide from the red seaweed Gracilaria birdiae［J］．
Food Hydrocolloid，2012，27(2) :287 － 292.
［3］ CHEN H X，ZHANG M，QU Z S，et. al. Antioxidant ac-
tivities of different fractions of polysacchari-de conjugates
from green tea (camellia sinensis) ［J］． Food Chem，
2008，106(2) :559 － 563.
［4］ XIONG S L，LI A L，HUANG N，et. al. Antioxidant and
immunoregulatory activity of different polysaccharide frac-
tions from tuber of phiopogon japonicus［J］． Carbohydr.
Polym，2011，86(3) :1 273 － 1 280.
［5］ 沈霞，张艳，袁慧慧，等 . 响应面分析法优化艾叶粗多
糖提取工艺的研究［J］． 中成药，2010，32(1) :48 －
51.
［6］ 汪显阳，姚春艳，张佩文，等 . 六味地黄丸中多糖含量
测定研究［J］． 中医药研究，2000，16(4) :42 － 44.
［7］ 王洪伟，崔崇士，徐雅琴 . 南瓜多糖复合酶法提取及
纯化的研究［J］． 食品科学，2007，28(8) :247 － 249.
［8］ 赵昱，朱刚，于长青，等 . 超临界 CO2 萃取当归油的工
艺及当归多糖的提取［J］． 中国中医药信息杂志，
2004，6(11) :512 － 513.
［9］ 戴喜末，熊子文，罗丽萍 . 响应面法优化野艾蒿多糖
的超声波提取及其抗氧化性研究［J］． 食品科学，
2011，32(8) :93 － 97.
［10］ 张琳，樊金玲，朱文学，等 . 响应面法优化超声波辅
助提取甘草多糖工艺［J］． 食品科学，2010，31(16) :
67 － 71.
［11］ 唐志红，于志超，赵巍，等 . 浒苔多糖超声波提取工
艺的研究［J］． 现代食品科技，2011，27(1) :56 － 59.
［12］ 曹楠楠，陈香荣，吴艳 . 苦豆子多糖的超声波提取工
艺优化及理化性质研究［J］． 现代食品科技，2014，30
(2) :209 － 215.
［13］ Saha S K，Brewer E F. Determination of the concentra-
tions of oligosaccharides，complex type carbohydr -ates
and glycoproteins using the phenol-sulfuric acid method
［J］． Carbohyd Ｒes，1994，254:175 － 181.
Ultrasonic extraction technology of polysaccharides from
Leucosceptrum canum Smith
YANG Ting-ting，ZHANG Guang-wen，ZHU Ling-ling，OU Shi-yi
(Department of Food Science and Engineering，Jinan University，Guangzhou 510632，China)
ABSTＲACT Ｒesponse surface methodology (ＲSM)was used to optimize the ultrasonic extraction conditions of pol-
ysaccharides from Leucosceptrum canum Smith based on the Box-Behnken design. The factors of ultrasonic power，sol-
id to liquid ratio，ultrasonic time were analyzed. The results showed that both ultrasonic power and extraction time had
significant effects on polysaccharide yield. The optimum extraction conditions were as follows:ultrasonic power 548
W，ratio of solid to liquid 1∶ 30 (g∶ mL) ，extraction time 55 min. Under the optimized conditions，the yield of poly-
saccharides was 17. 59%，which was closed to the predicted yield of 17. 74%.
Key words Leucosceptrum canum Smith，polysaccharide，ultrasonic extraction，response surface methodology