全 文 ： 2010, Vol. 31, No. 14 食品科学 ※工艺技术116
山杏果肉水溶性多糖提取工艺参数优化
郭永霞，王丽艳，殷奎德 *
(黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319)
摘 要：目的：为充分利用山杏资源，对山杏果肉中水溶性多糖的提取工艺进行优化。方法：在单因素试验的
基础上进行正交试验，利用响应面分析法进行工艺参数优化。结果：各因素的影响顺序为提取温度＞提取时间＞
料液比；得到最佳工艺参数为料液比 1:26(mg/mL)、提取时间 2.8h、提取温度 94℃，在此条件下，多糖提取率为
3.44%。结论：采用正交设计 -响应面法优选山杏水溶多糖的工艺条件，实际值与预测值吻合度高，预测性良好，
该优化工艺可行。
关键词：山杏果肉；多糖；提取工艺优化
Optimization of Process Conditions for the Extraction of Water Soluble Polysaccharides from the
Flesh of Prunus sibirica L.
GUO Yong-xia，WANG Li-yan，YIN Kui-de*
(Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)
Abstract ：Objective: To achieve full utilization of the Prunus sibirica L. resource, the fruit flesh of the plant was extracted to
obtain water soluble polysaccharides (WSP). Methods: Single factor and orthogonal array design methods were used for
providing experimental data for the response surface optimization of WSP yield, in which a mathematical model predicting WSP
yield as a function of extraction conditions was established. Results: Extraction temperature was the most import factor affecting
WSP yield, followed by length of extraction time and material-to-water ratio (mg/mL). The optimum levels of these 3 extraction
conditions were found to be: material-to-water ratio 1:26 and extraction temperature 94 ℃ for an extraction duration of 2.8 h and
the optimized extraction provided a WSP yield of 3.44%. Conclusion: The close agreement between the observed and predicted
values of WSP yield demonstrates high reliability of the established model.
Key words：Prunus sibirica L.；polysaccharides；optimization of extraction technology
中图分类号：TQ929.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)14-0116-04
收稿日期：2009-11-07
作者简介：郭永霞(1970—)，女，教授，博士，主要从事植物生物技术研究。E-mail：gyxia@163.com
*通信作者：殷奎德(1964—)，男，教授，博士，主要从事植物生物技术研究。E-mail：yinkuide@sohu.com
山杏(Prunus sibirica L.)是原产于我国及亚洲西部的
一种野生植物资源，是亚洲特有的生态经济型树种。山
杏根系发达、耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐高温，是营
造水土保持林的优良植物材料和生态脆弱地区植被恢复
的先锋树种[ 1 ]。近几年来，山杏在退耕还林、山区绿
化及果树种植业结构调整中发挥了重要作用，生产规
模日渐扩大[ 2 ]。目前对山杏果实的研究主要集中在对
山杏仁的研究，如杏仁中的不饱和脂肪酸 [ 3 - 5 ]、山杏
蛋白[6-8]、杏仁种皮黑色素[9-10]等方面的研究，对杏肉的
研究利用很少。山杏肉主要是作为果脯食用，但由于
口感问题而使其产业化受到制约。
目前山杏果肉作为山杏仁加工的副产品，一直没有
加以充分利用，若能从中提取多糖类化合物，则可以
增加附加值，提高经济效益。有关植物多糖的提取报
道有很多，但山杏果肉多糖的提取目前仍未见报道。本
实验以山杏果肉为原料，研究山杏果肉水溶性多糖的提
取工艺，并建立该工艺的数学模型，以期为山杏资源
的充分开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
山杏，采自内蒙古赤峰市松山区山坡上的野生山
杏，晒半干后，将山杏核取出，果肉洗净切成绿豆粒
大小，在 7 0℃烘箱中烘干，脱脂、脱色后粉碎，过
40目筛得山杏果肉粉。
葡萄糖、无水乙醇、正丁醇、氯仿、浓硫酸、
苯酚、活性炭、乙醚等均为分析纯。
1.2 仪器与设备
117※工艺技术 食品科学 2010, Vol. 31, No. 14
Tu-1800紫外 -可见分光光度计 北京普析通用仪器
有限责任公司；HWS24型电热恒温水浴锅 上海一恒
科技有限公司；真空抽滤装置 北京京辉凯业科技有限
公司；索氏抽提仪 嘉盛(香港)科技有限公司；飞鸽牌
常温高速离心机 上海安亭科学仪器厂。
1.3 方法
1.3.1 山杏果肉多糖提取工艺流程
山杏果肉粉 2g→加水→热水浸提→抽滤→加 3倍体
积 95%乙醇→静置过夜→ 3000r/min离心 10min→沉淀水
溶后定容→脱蛋白质、脱色→测定
1.3.2 多糖含量的测定方法
采用改良的苯酚 -硫酸显色法测定总多糖含量[11 ]。
葡萄糖标准曲线方程：y=16.02x－ 0.0022(R2 = 0.9992)。
式中，x 为葡萄糖的吸光度，y 为葡萄糖的质量浓度 /
(mg/mL)。
1.3.3 多糖提取率计算[12]
山杏果肉多糖质量
山杏果肉多糖提取率 /%=—————————× 100

山杏果肉质量
1.3.4 单因素试验
料液比(mg/mL)分别为 1:10、1:20、1:30、1:40，提
取时间分别为 1、2、3、4h，提取温度分别为 65、75、
85、95℃，所有试验提取 1 次，进行单因素试验，每
个试验设置 3次重复。根据其多糖提取率选择合适的料
液比、提取时间、提取温度进行正交试验。
1.3.5 正交试验
在单因素试验选出的料液比、提取时间、提取温
度条件下进行正交试验。
1.3.6 统计分析
分析软件使用 SAS (Statistical Analysis System) 8.0，
自编程序。方差分析由 ANOVA Procedure完成，数学
模型的建立由 RSREG Procedure完成。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 料液比对多糖提取率的影响
料液比(mg/mL)分别设定为 1:10、1:20、1:30、
1 :4 0，提取温度 8 5℃，提取 1 次，时间 3 h，每个试
验设置 3 次重复。
由图 1 可知，随着料液比的降低，多糖提取率呈
现先升高后逐渐趋于平缓再下降的趋势，这种现象的产
生是由于在相同溶解度状态下，随着溶剂量的增加，溶
质的溶解量也增加，但在此溶解度下，当多糖已全部
溶解，此时溶剂中溶质的量已基本恒定，再增加溶剂
的量也不会使溶剂中溶质的量增加，但随着溶剂的增加
也一定程度稀释了多糖的质量浓度，在加一定体积倍数
醇沉淀的过程中不利于多糖沉淀出来而导致多糖提取率
的下降，因当料液比为 1:30时，绝大部分多糖已经被
提取出来，选择 1:20、1:30、1:40 进行正交试验。
2.1.2 提取时间对山杏果肉多糖提取率的影响
料液比 1:30、提取温度 85℃、提取 1次，每次提
取时间分别设定为 1、2、3、4h，每个试验设置 3 次
重复，按照 1.3.1节中方法操作，根据其多糖提取率选
择合适的提取时间进行正交试验(图 2)。
由图 2可知，刚开始随着提取时间的增加多糖的提
取率也增加，2h以后增加不明显，超过 3h后趋于平缓，
选择 2、3、4 h 进行正交试验。
2.1.3 提取温度对山杏果肉多糖提取率的影响
料液比 1:30，提取时间 3h，分别在 65、75、85、
9 5℃条件下，提取 1 次，每个试验设置 3 次重复。
由图 3 可知，随着温度的增加，多糖提取率也明
显增加。这一现象可能是由于温度升高使溶解度增大所
造成的，在 65～75℃内，多糖提取率随温度的升高增
加较缓慢，而从 75～95℃多糖提取率显著增加，基本
呈线性关系，表明在此范围内温度对提取效果影响显
著，但如果再升高提取温度，可能对多糖的活性产生
n = 3。下同。
图 1 料液比对多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of solid-to-liquid ratio on WSP yield
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
多
糖
提
取
率
/%
料液比(mg/mL)
1:10 1:20 1:30 1:40
图 2 提取时间对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of length of extraction time on WSP yield
提取时间 /h
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
多
糖
提
取
率
/%
1 2 3 4
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影响，因此选择 7 5、8 5、9 5℃进行正交试验。
2.2 正交试验
试验号 x1料液比(mg/mL) x2提取时间 /h x3提取温度 /℃ 多糖提取率 /%
1 1:20 2 75 1.12
2 1:20 3 85 2.61
3 1:20 4 95 3.65
4 1:30 2 85 2.26
5 1:30 3 95 3.35
6 1:30 4 75 1.79
7 1:40 2 95 3.21
8 1:40 3 75 1.47
9 1:40 4 85 2.58
T1 7.38 6.59 4.38
T2 7.40 7.43 7.45
T3 7.26 8.02 10.21
R 0.14 1.43 5.83
表 1 条件优化正交试验结果与分析
Table 1 Orthogonal array design matrix and experimental results
变异来源 自由度 平方和 均方 F值 P值
x1 2 0.0111 0.0056 0.95 0.4069
x2 2 1.0263 0.5132 87.15 ＜ 0.0001
x3 2 17.0181 8.5090 1445.18 ＜ 0.0001
x1x2 4 17.1813 4.2953 729.52 ＜ 0.0001
x1x3 4 1.1895 0.2974 50.51 ＜ 0.0001
x2x3 4 0.1744 0.0436 7.40 0.0010
误差 8 0.1060 0.0059
总变异 26 18.3247
表 2 条件优化正交试验方差分析
Table 2 Analysis of variances for WSP yield with various extraction
conditions
在单因素试验的基础上，进行正交试验(表 1)，由
表 1 可知，各因素的影响顺序为 x 3 ＞ x 2 ＞ x 1，比较 R
值可知优水平为料液比 1:30(mg/mL)、提取时间 4h、提
取温度 95℃。正交试验的方差分析(表 2)结果表明：提
取温度和时间在试验选择的水平内对山杏果肉多糖提取
率的影响差异极显著，料液比在试验选择的水平内对山
杏果肉多糖提取率的影响没有显著性差异。3因素的两
两交互作用对山杏果肉多糖提取率的影响均达到极显著
水平。说明 3 因素间有着极显著的交互作用。
2.3 数学模型的建立
参数 自由度 参数估计 标准差 t值 P值
截距 1 － 16.549613 2.548653 － 6.49 ＜ 0.0001
x1 1 0.065002 0.035070 1.85 0.0803
x2 1 1.885352 0.350701 5.38 ＜ 0.0001
x3 1 0.253641 0.044888 5.65 ＜ 0.0001
x12 1 0.001194 0.000479 2.50 0.0225
x1x2 1 0.010029 0.006265 1.60 0.1268
x22 1 0.067000 0.047851 1.40 0.1785
x1x3 1 － 0.002156 0.000723 － 2.98 0.0080
x2x3 1 － 0.028922 0.007234 － 4.00 0.0008
x32 0 0
表 4 回归模型系数的显著性分析
Table 4 Significance analysis for each coefficient of the fitted
regression model
变异来源 自由度 平方和 均方 F值 P值
线性项 3 18.02663 0.9837 1020.55 ＜ 0.0001
回归项 二次项 2 0.01378 0.0008 1.17 0.3328
互作项 3 0.17831 0.0097 10.09 0.0004
总和 8 18.21873 0.9942 386.79 ＜ 0.0001
失拟项 0 0
残差 纯误差 18 0.10598 0.0059
总误差 18 0.10598 0.00589
表 3 回归模型方差分析
Table 3 Analysis of variances for the fitted regression model
一般文献均利用平均值进行模型的建立，本实验利
用原始数据建立了一个以多糖提取率 y 为目标值，以料
液比、提取时间、提取温度为因子( x 1、x 2、x 3 )的二
次多项式模型，将试验误差充分的体现在模型内，使
模型能够更好的模拟实际操作过程。全模型表达如下：
y =－16.5496123+0.065002x1+1.885352x2+0.253641x3+
0.001194x12+ 0.010029x1x2+0.067x22－0.002156x1x3－0.028922x2x3
模型的方差分析(表 3)表明，此模型的决定系数 R2
为 0.9942，二次多项式模型达到极显著水平(P＜ 0.0001)，
逐项显著性检验结果表明，线性项和交互项对试验结果
的影响均达到高度显著性水平，而二次项的影响不显
著，从决定系数来看，线性项影响最大，高达 0.9837，
其次是互作项，二次项影响最小，模型不存在失拟项，
说明该二次模型能够拟合真实的试验结果[13]。
对回归模型系数的显著性分析(表 4)表明，除 x 1、
x 1x 2、x 2 2 的系数显著性没有达到显著水平，其余各项
系数显著性均达到显著水平。而 x 1、x 1x 2、x 2 2 的系数
显著性小于 0.25，因此也是在可以接受的水平之内[14]，
模型各项指标均处于理想水平，因此不必再进行优
图 3 提取温度对多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction temperature on WSP yield
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
多
糖
提
取
率
/%
提取温度 /℃
65 75 85 95
119※工艺技术 食品科学 2010, Vol. 31, No. 14
岭嵴分析(表 6)表明理论上的最佳点，即料液比(x1)
为 1:26.277240、提取时间(x2)为 2.846096h、提取温度(x3)
为 94.152727，多糖相对含量(y)为 3.439413%。取料液
比 1:26、提取时间 2.8h、提取温度 94℃，重复实验 3
次，得到的多糖提取率结果分别为 3 . 5 4 1 5 6 0%、
3.410235%、3.478921%，平均为 3.476905%，略高于预
测值 3.439413%。按实际生产情况，可将料液比 1:26、
提取时间 2.8h、提取温度 94℃作为最佳参数。
变量
临界值
特征值
编码值 真实值
x1 1.587763 45.877625 0.609876 0.754267 0.243173
因子
x2 2.350413 5.350413 0.56356 － 0.62851 0.536079
x3 2.088466 105.884661 － 0.557182 0.189899 0.808385
y 0.264241 0.050513 － 0.12832
y预测值 3.413534
表 5 典形分析 (稳定点、特征值和特征向量表 )
Table 5 Canonical analysis for response surface based on coded data
(stationary points, eigenvalues and eigenvectors)
编码半径 响应预测值 /% 标准误
因子预测值
x1/(mg/mL) x2/h x3/℃
0.0 2.324511 0.057193 1:30.000000 3.000000 85.000000
0.1 2.428916 0.054733 1:29.818974 3.009662 85.978720
0.2 2.533735 0.051932 1:29.590535 3.013513 86.952967
0.3 2.639407 0.048687 1:29.314011 3.011314 87.918325
0.4 2.746387 0.044999 1:28.990464 3.003035 88.870390
0.5 2.855130 0.041094 1:28.622623 2.988865 89.805251
0.6 2.966074 0.037615 1:28.214521 2.969177 90.719883
0.7 3.079626 0.035851 1:27.770980 2.944478 91.612352
0.8 3.196157 0.037576 1:27.297068 2.915346 92.481813
0.9 3.315992 0.044016 1:26.797677 2.882366 93.328347
1.0 3.439413 0.055076 1:26.277240 2.846096 94.152727
表 6 多糖含量岭嵴寻优分析表
Table 6 RSREG procedure estimated ridge of maximum response for
variable y (WSP yield)
化，接受全模型。
2.4 最佳工艺参数
3 结 论
在提取山杏果肉水溶性多糖的过程中，在实验设计
的范围内料液比对山杏果肉多糖提取率的影响差异不显
著，时间和温度对多糖提取率的影响均达到了极显著水
平，其影响程度顺序为：提取温度＞提取时间＞料液比。
建立了一个以多糖提取率为目标值，以料液比、
提取时间和温度为因子的数学模型，模型表达式为：
y=－16.5496123+0.065002x1+1.885352x2+0.253641x3+
0.001194x12+0.010029x1x2+0.067x22－0.002156x1x3－0.028922x2x3
通过岭嵴分析寻找最佳工艺参数为料液比 1:26、提
取时间 2.8h、提取温度 94℃，多糖提取率为 3.44%。经
验证该模型可以对实验结果进行预测，拟合良好。
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利用RSREG Procedure得到一个稳定点(表 5)，即料
液比(x1)为 1:45.877625、提取时间(x2)为 5.350413h、提
取温度(x 3)为 105.884661，并判断该点为稳定值点，多
糖相对含量(y)为 3.413534%，由特征根的符号相异表明
稳定点是鞍点。另外从临界值可以看出最佳点在试验范
围之外，因此要求进一步做岭嵴分析[ 1 5 ]。