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响应面法优化提取杨梅果渣中
矢车菊 3 葡萄糖苷的研究
成纪予，杨虎清
(浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江临安 311300)
摘 要:以杨梅果渣为原料，研究矢车菊－3－葡萄糖苷的提取条件。在单因素实验的基础上，通过 Box－Behnken 响应
面优化杨梅果渣矢车菊－3－葡萄糖苷的提取工艺，得到最佳工艺参数为:乙醇浓度 53%，提取温度 67℃，提取时间
67min。经回归分析表明:回归方程的 Ｒ2 = 0.9983，Ｒ2Adj = 0.9826，预测值为 5.32mg /g。经验证，在最佳提取条件下，矢车
菊－3－葡萄糖苷的得率为 5.25mg /g，回归模型预测值与实测值的相对误差 ＜ 1%。
关键词:杨梅果渣，矢车菊－3－葡萄糖苷，响应面法，提取
Optimizing extraction of cyanidin－3－glucoside from
bayberry pomace by response surface methodology
CHENG Ji－yu，YANG Hu－qing
(School of Agriculture and Food Science，Zhejiang A ＆ F University，Lin’an 311300，China)
Abstract:The optimum extraction condition of cyanidin－3－glucoside from bayberry pomace was studied.According
to the results of single factor experiment，the extraction conditions were optimized with the Box－Behnken response
surface method(ＲSM).The best extraction conditions were obtained as follows:ethanol concentration was 53%，
extraction temperature was 67℃，and extraction time was 67min.The regressive analysis indicated that Ｒ2 = 0.9983，
Ｒ2Adj= 0.9826 in the equation，and the estimating data was 5.32mg /g.As was validated that the extraction rate of
cyanidin－3－o－glucoside from bayberry pomace was 5.25mg /g and the relative error between the estimating data
of regressive model and actual data was less than 1% under the best extraction conditions.
Key words:bayberry pomace;cyanidin－3－glucoside;ＲSM;extraction
中图分类号:TS209 文献标识码:B 文 章 编 号:1002－0306(2013)09－0229－04
收稿日期:2012－11－21
作者简介:成纪予(1979－) ，女，博士，讲师，研究方向:食品新资源研
究与开发。
基金项目:浙江省教育厅项目(Y201018132)。
杨梅(Myrica rubra Sieb.et zucc.)属于浆果，果实
富含花青素，色泽诱人，酸甜适宜，风味独特，具有宜
人的香气。矢车菊－3－葡萄糖苷是杨梅中主要的花
青素类物质，占 95%以上［1］，是主要的活性有效成
分，具有抗氧化、调节免疫、抗癌等方面的功能作
用［2－4］。杨梅可鲜食，也可以加工成饮料、果酒、果脯
等多种产品形式，其中以果汁产品为主。随着加工
量的增加，每年会产生占鲜重 25%左右的杨梅果渣。
目前这些果渣还未能得到充分有效的利用，造成资
源的巨大浪费，同时也严重污染环境。而杨梅果渣
中含有丰富的矢车菊素－3－葡萄糖苷［5］，且对于杨梅
果渣中矢车菊素－3－葡萄糖苷的提取研究尚未见报
道。因此，本研究以杨梅果渣为原料，采用有机溶剂
浸提并结合超声波处理提取矢车菊－3－葡萄糖苷，在
单因素实验的基础上，采用响应面优化法确定适宜
的提取条件，为今后的杨梅果渣的深度开发和综合
利用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
杨梅(品种:荸荠) 采摘后立即运送到实验室，
经榨汁去核后，得到新鲜的杨梅果渣，干燥、粉碎，过
60 目筛备用;矢车菊－3－葡萄糖苷 Sigma 公司;甲
醇、乙腈、甲酸 均为色谱纯;乙醇 分级纯;实验室
用水均为超纯水。
DFT－200 手提式高速中药粉碎机 温岭市大德
中药机械有限公司;Waters 2695 液相色谱色谱
仪 美国Waters公司;KQ－250B 型超声波清洗机超
声 江苏昆山超声仪器有限公司。
1.2 提取方法
准确称取 5g 杨梅渣，转入 100mL 容量瓶内，用
提取溶剂定容到 100mL，置于超声波发生器固定位
置，超声波的水位亦要固定，在设定的温度和时间进
行超声波(40kHz，250W)处理。提取结束，真空抽
滤，滤液待测。
1.2.1 单因素影响
1.2.1.1 乙醇浓度 分别以 20%、40%、60%、80%、95%
的乙醇溶液为提取溶剂，提取温度为 40℃，超声 40min。
230
1.2.1.2 提取温度 以 60%乙醇溶液为提取溶剂，分
别在 30、40、50、60、70、80℃下提取，超声 40min。
1.2.1.3 提取时间 以 60%乙醇溶液为提取溶剂，在
60℃下，分别超声 20、30、40、50、60、70、90、110min。
1.2.2 Box－ Behnken 实验设计 根据 Box－Behnken
实验设计原理，以乙醇浓度、提取温度、提取时间作为
考察因子，进行响应面优化组合，因素与水平见表 1。
表 1 因素与水平表
Table 1 Table of factors and levels
因素
水平
－ 1 0 1
A乙醇浓度(%) 40 50 60
B温度(℃) 50 60 70
C时间(min) 50 60 70
1.3 矢车菊－3－葡萄糖苷含量的测定
将提取液经微孔滤膜(0.45μm)过滤后，用高效
液相色谱测定矢车菊－ 3 －葡萄糖苷含量。色谱条
件［6］:ODS 柱(250mm × 4.6mm i.d.，5μm) ，流动相 A
为 0.1%的甲酸水溶液，流动相 B 为 80%乙腈水溶
液;采用梯度洗脱:0～30min，流动相 B 由 0 变化为
66%;检测波长为 520nm，流速为 1.0mL /min，柱温为
30℃，进样量为 10μL。矢车菊－3－葡萄糖苷对照品
的高效液相图谱如图 1 所示。根据出峰面积建立矢
车菊－3－葡萄糖苷浓度(x，mg /mL)与峰面积(y)之
间的回归方程:y = 1E + 9x－42795(Ｒ2 = 0.9994)。根
据下式计算矢车菊－3－葡萄糖苷得率:
得率(mg /g)= 矢车菊 － 3 － 葡萄糖苷浓度
(mg /mL)×提取液体积(mL)/原料质量(g)
图 1 矢车菊－3－葡萄糖苷对照品(A)
及样品(B)的 HPLC图谱
Fig.1 HPLC chromatograms
of cyanidin－3－glucoside standard(A)and sample(B)
2 结果与分析
2.1 乙醇浓度对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响
由图 2 可知，含有适量水的乙醇溶液有利于增
加杨梅渣中矢车菊－3－葡萄糖苷的得率。当乙醇浓
度从 20%增加到 60%时，矢车菊－3－葡萄糖苷的得
率从 2.88mg /g提高到 3.95mg /g。当乙醇浓度达到
80%，得率降低到 3.65mg /g。当用 95%的乙醇溶液
提取时，一些极性较低的物质同时被提取，这可能
导致降低了杨梅渣中矢车菊－3－葡萄糖苷的得率。
图 2 乙醇浓度对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响
Fig.2 Effect of ethanol concentration on extraction rate
of cyanidin－3－glucoside
2.2 提取温度对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响
提取温度对杨梅渣中矢车菊－3－葡萄糖苷得率
的影响见图 3。在 30～60℃温度范围，矢车菊－3－葡萄
糖苷的得率随着温度增高而逐渐提高，从 3.68mg /g 增
加到 4.28mg /g。但在更高的温度下，一方面矢车
菊－3－葡萄糖苷容易受到破坏，另一方面使其它物质
的溶出量增加，从而导致得率降低。
图 3 提取温度对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响
Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate
of cyanidin－3－glucoside
2.3 提取时间对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响
提取时间对杨梅渣中矢车菊－3－葡萄糖苷得率
的影响见图 4。提取时间从 10min 延长到 70min，可
观察到矢车菊－3－葡萄糖苷的得率增加，从 2.14mg /g
提高到 4.35mg /g。提取时间从 70min 延长到 90min，
得率的增加不明显。提取时间进一步延长，发现得
率反而略微降低，这可能是因为矢车菊－3－葡萄糖苷
在长时间的热和光作用下容易被破坏所致。
2.4 响应面法优化实验条件
在以上单因素实验结果的基础上，采用 Box－
Behnken三因素三水平实验设计，其实验结果见
表 2。根据所得实验结果，利用 Design－ Expert 7.0.0
软件回归拟合实验数据，获得以下的三元二次回归
模型。
231
图 4 提取时间对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响
Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate
of cyanidin－3－glucoside
表 2 Box－Behnken实验结果
Table 2 Ｒesults of Box－Behnken experiment
实验号 A B C 得率(mg /g)
1 － 1 － 1 0 3.35
2 1 － 1 0 3.55
3 － 1 1 0 4.54
4 1 1 0 4.86
5 － 1 0 － 1 4.03
6 1 0 － 1 4.09
7 － 1 0 1 4.30
8 1 0 1 4.83
9 0 － 1 － 1 3.71
10 0 1 － 1 4.22
11 0 － 1 1 3.64
12 0 1 1 5.16
13 0 0 0 5.00
14 0 0 0 5.02
15 0 0 0 5.05
Y =－27.47683 + 0.33339A + 0.53798B + 0.17592C
+ 0.000275AB + 0.00119AC + 0.0002515BC －
0.00407417A2－0.00538417B2－0.00302417C2
由表 3 的方差分析结果可知，本实验所选用的
模型极显著(p ＜ 0.001) ，方程失拟项不显著(p =
0.0818 ＞ 0.05) ，且该模型决定系数 Ｒ2 = 0.9983，表明
回归方程的拟合程度较好，预测值和实测值之间具
有高度的相关性，说明各因素值与响应值之间的关
系可以用此模型来函数化，可以应用于杨梅渣中矢
车菊－3－葡萄糖苷提取的理论预测。由 F 检验可
知，各因素的贡献率为:提取温度 ＞ 提取时间 ＞ 乙
醇浓度。乙醇浓度和提取温度、乙醇浓度和提取时
间、提取温度和时间之间存在着交互作用，如图 5
所示。
应用响应面法对回归模型进行分析，预测的最
优工艺参数为:乙醇浓度 53%，温度 67℃，时间
67min，响应面最优值为 5.32mg /g。为验证响应面法
所得结果的可靠性，在响应面法优化的最佳条件下
进行 3 次平行实验，矢车菊－ 3 －葡萄糖苷得率为
5.25mg /g，与预测值非常接近，说明响应值的实际测
量值与回归模型预测值吻合度好。
图 5 各因素交互作用
对矢车菊－3－葡萄糖苷得率的影响规律
Fig.5 Effect rules of interaction of factors
on extraction rate of cyanidin－3－glucoside
3 结论
本文在单因素实验的基础上，采用 Box－Behnken
实验设计法对杨梅渣中矢车菊－3－葡萄糖苷的提取
工艺进行了响应面优化。研究结果表明，乙醇浓度
和提取温度、乙醇浓度和提取时间、提取温度和时间
之间存在着交互作用;最佳工艺参数为:乙醇浓度
53%，温度 67℃，时间 67min。经过验证实验可知，在
最优提取工艺条件下，矢车菊－3－葡萄糖苷得率可达
5.25mg /g，与回归模型的预测值相比，相对误差
＜ 1%，可为进一步的中试以及工业化制备提供理论
基础。
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232
表 3 回归模型的方差分析
Table 3 Variance analysis of regressive model
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 p值 显著性
模型 5.24 9 0.58 88.89 ＜ 0.0001 极显著
A 0.15 1 0.15 23.53 0.0047
B 2.56 1 2.56 390.59 ＜ 0.0001
C 0.44 1 0.44 67.08 0.0004
AB 0.003025 1 0.003025 0.46 0.5268
AC 0.057 1 0.057 8.66 0.0322
BC 0.25 1 0.25 38.66 0.0016
A2 0.61 1 0.61 93.65 0.0002
B2 1.07 1 1.07 163.56 ＜ 0.0001
C2 0.34 1 0.34 51.60 0.0008
误差 0.033 5 0.006544
失拟项 0.031 3 0.010 11.38 0.0818 不显著
误差项 0.001811 2 0.0009053
总和 5.27 14
Ｒ2 = 0.9983，Ｒ2adj = 0.9826，S /N = 27.744
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