全 文 ：井冈山大学学报(自然科学版) 33
文章编号：1674-8085(2015)02-0033-05

佛手瓜多糖的提取工艺研究

余文杰 1,2，*陈健旋 1,2
（1. 漳州职业技术学院食品与生物工程系，福建，漳州 363000；2. 农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心，福建，漳州 363000）

摘 要：为优化热浸提佛手瓜多糖的工艺，在单因素实验的基础上，选择提取温度、液料比、提取时间为自变量，
以多糖提取率为响应值，采用 Box-Benhnken 法设计三因素三水平的响应面分析实验。结果表明，最佳的提取工
艺条件为：提取温度 81℃、液料比 20 mL·g-1，提取时间 138 min。在此条件下，实际测得多糖的提取率为 2.775%，
与预测值相对误差为 0.57%，验证了数学模型的有效性，表明该工艺条件合理可行。
关键词：佛手瓜；多糖；提取
中图分类号：O636.11/R284.2 文献标识码：A DOI:10.3969/j.issn.1674-8085.2015.02.009

EXTRACTION PROCESS OF POLYSACCHARIDES FROM
SECHIUM EDULE
YU Wen-jie，* CHEN Jian-xuan
(1. Department of Food and Biology Engineering, zhangzhou institute of technology, Zhangzhou, Fujian 363000, China；
2.Applied Technical Engineering Center of Fujian University for Further Processing and Safety of Agricultural Products, Zhangzhou, Fujian 363000, China)
Abstract: The heat extraction process of polysaccharides from Sechium edule (Jacq.) Swartz was optimized by
response surface methodology. Based on single factor test, a 3-factor, 3-level Box-Behnken experiment was
adopted including dependent variables (extraction temperature, liquid to materials, extraction time). Results
showed that the optimal extraction conditions of polysaccharides were followed as extraction temperature of 81℃,
liquid-to-material ratio of 20 mL·g-1, extraction time of 138 min. The yield of polysaccharides could be up to
2.775% under the optimal extraction condition, the relative error was 0.57% compared to the predictive value
which indicated that the feasible model fitted well with the experimental data, and the conditions were reasonable
and feasible.
Key words: Sechium edule; polysaccharides; extraction

佛手瓜(Sechium edule (Jacq.) Swartz)，又名寿
瓜、安南瓜等，是葫芦科佛手瓜属多年生攀缘性草
本植物[1]。佛手瓜美味可口、营养丰富、抗病力强、
高产优质，是一种投资少、效益高的“无公害”蔬菜
[2]。佛手瓜不仅含人体所需的多种矿物质，还含有多
种天然有机活性物质，是一种药食两用的保健蔬菜
[3-4]。多糖是一类广泛存在于生物有机体的具有多种
生物活性功能的物质，具有降血糖、降血脂、抗病
毒、抗肿瘤、抗辐射、抗氧化、抗疲劳、抗衰老等
功效，被广泛地应用于食品、医药、化妆品等研究
与开发中[5-7]，具有广阔的市场前景和应用价值。然
而目前尚未有佛手瓜多糖提取的文献报道。本研究
在单因素试验的基础上，利用响应面分析法对佛手
瓜水溶性多糖提取工艺进行研究，以期为佛手瓜多
第 36 卷第 2 期 Vol.36 No.2 井冈山大学学报(自然科学版)
2015 年 3 月 Mar. 2015 Journal of Jinggangshan University (Natural Science) 33

收稿日期：2015-01-07；修改日期：2015-02-09
基金项目：福建省中青年教师教育科研项目（JB14182）；漳州职业技术学院科研计划项目（ZZY1415）
作者简介：余文杰(1977-)，男，福建漳州人，讲师，硕士，主要从事生物技术的研究(E-mail:13523200@qq.com);
*陈健旋(1965-)，女，福建漳州人，副教授，主要从事食品生物技术的研究(E-mail:cjxsp@126.com).
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糖的进一步开发研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 仪器与材料
Q-250B 高速多功能粉碎机（上海冰都）；SHZ-D
循 环 水 式 真 空 泵 （ 郑 州 长 城 科 工 贸 ）；
UV-1800PC-DS2 紫外可见分光光度计（上海美谱
达）；GZX-9070MBE 数显鼓风干燥箱（上海博讯）；
RE-52AA 旋转蒸发仪（上海亚荣）；BSA124S 电子
天平（赛多利斯）。
无水乙醇、浓硫酸、苯酚、石油醚、乙醚、葡
萄糖、正丁醇、氯仿等均为分析纯。
佛手瓜：购于漳州市北桥菜市场。
1.2 试验方法
1.2.1 佛手瓜多糖含量的测定
以葡萄糖为标准品，采用苯酚—硫酸法[8]，在
490 nm处测定吸光度，以吸光度Y为纵坐标，葡萄
糖溶液浓度X为横坐标、绘制标准曲线并进行线性
回归，得到回归方程。
将从佛手瓜中提取的待测液用上述方法进行
测试，测得在490 nm下的吸光度，代入回归方程，
即可得到多糖的浓度，按下式计算多糖的提取率。
% 100 佛手瓜多糖重量佛手瓜多糖提取率
佛手瓜原料重量

1.2.2 佛手瓜多糖的提取工艺
将市场采购的佛手瓜洗净、去皮、切成条状、
自然晾干后，于冰箱中进行冷冻，冻完置于冷冻干
燥机中进行干燥，粉碎，过 80 目筛备用。准确称
取一定量的备用佛手瓜置于无水乙醇中浸泡 1 h，
浸泡完后，滤渣经石油醚脱色脱脂，后置于干燥箱
中干燥，将干燥后的产品置于 250 mL 烧瓶中，按
工艺条件加入蒸馏水，并设定好水浴温度及时间进行
提取，提取完后加入 Sevage 试剂混合震荡 30 min，
离心过滤除去蛋白并分离有机溶剂，滤液于旋转蒸
发仪中浓缩，并转移至 100 mL 容量瓶中定容，备
用，按 1.2.1 中方法进行计算多糖的提取率。
1.2.3 单因素实验设计
1.2.3.1 提取温度对多糖提取率的影响
称取一定量的佛手瓜粉末置于 250 mL 的烧瓶
中，在液料比 20 mL·g-1，提取时间 120 min 的条件
下，考察不同提取温度（70、75、80、85、90 ℃）
对多糖提取率的影响。
1.2.3.2 液料比对多糖提取率的影响
称取一定量的佛手瓜粉末置于 250 mL 的烧瓶
中，在提取温度 80 ℃，提取时间 120 min 的条件下，
考察不同液料比（10、15、20、25、30 mL·g-1）对
多糖提取率的影响。
1.2.3.3 提取时间对多糖提取率的影响
称取一定量的佛手瓜粉末于250 mL的烧瓶中，
在提取温度 80 ℃，液料比 20 mL·g-1 的条件下，考
察不同提取时间（60、90、120、150、180 min）对
多糖提取率的影响。
1.2.4 佛手瓜多糖提取工艺条件优化
在单因素实验的基础上，以提取温度（A）、液
料比（B）、提取时间（C）三个因素为自变量，以
多糖提取率为响应值，采用 Design Expert 8.05b 软
件中的 Box-Behnken 实验设计分析优化多糖提取工
艺条件，实验因素水平及编码见表 1。
表 1 响应面分析因素水平表
Table 1 Factors and levels of response surface
methodology
因素
水平 提取温度/℃ 液料比/mL·g
-1 提取时间/min
-1 75 15 90
0 80 20 120
1 85 25 150
2 结果与讨论
2.1 佛手瓜多糖提取的单因素试验
2.1.1 提取温度对佛手瓜多糖提取率的影响
从图1中可以看出，当提取温度在70~80℃之间
时，佛手瓜多糖提取率随着提取温度的升高而增
大；当温度超过80℃时，多糖提取率随着提取温度
的升高反而下降。这是因为随着提取温度的升高，
佛手瓜颗粒及溶剂分子的热运动加快，促进了佛手
瓜颗粒与溶剂之间的扩散与渗透而使得多糖溶出
量增加，但当温度超过80℃时，温度过高会因多糖
结构的热不稳定性[9]而造成降解，因而最佳的提取
温度选择为80 ℃。

井冈山大学学报(自然科学版) 35












图 1 提取温度对多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of temperature on yield of polysaccharides

2.1.2 液料比对佛手瓜多糖提取率的影响
从图2中可以看出，当液料比在10~20 mL·g-1
之间时，佛手瓜多糖的提取率随着液料比的增加而
增大，而当液料比超过20 mL·g-1时，多糖的提取率
又开始下降，这是因为随着液料比的增加，佛手瓜
颗粒中多糖与溶剂的浓度梯度差越大，增加了多糖
从佛手瓜颗粒溶出到溶剂中的扩散系数，而使得多
糖提取率增大；而当液料比大于20 mL·g-1时，溶剂
量过大，促进了颗粒中其它杂质的溶出，并与多糖
产生竞争[10]，从而造成了多糖提取率的下降。因此，
最佳的液料比选择为20 mL·g-1。












图 2 液料比对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of liquid-solid ratio on yield of polysaccharides

2.1.3 提取时间对佛手瓜多糖提取率的影响
从图3中可以看出，当提取时间在60~120 min
之间时，佛手瓜多糖随着提取时间的延长而增大；
而当提取时间超过120 min时，多糖提取率反而又下
降。这是因为提取时间过短时，多糖未能在溶剂中
充分地溶出，而当提取时间超过120 min时，加热时
间过长，容易造成多糖的水解[11]而导致多糖提取率
的下降。因此，最佳的提取时间选择为120 min。













图 3 提取时间对多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of time on yield of polysaccharides

2.2 响应优化佛手瓜多糖提取工艺结果
2.2.1 回归模型的建立及方差分析
根据 Box-Benhnken 实验设计原理[12]，在单因
素实验的基础上，选择提取温度（A）、液料比（B）
和提取时间（C）3 个因素进行三因素三水平的响应
面实验设计，共 17 个实验点，设计方案及实验结
果如表 2 所示，方差分析结果见表 3。
表 2 响应曲面实验设计及结果
Table 2 Response surface experiment design and the result
试验号 提取温度/℃ 液料比/mL·g-1 提取时间/min 提取率/%
1 80 20 120 2.738
2 80 20 120 2.756
3 75 20 150 2.316
4 80 20 120 2.762
5 85 20 150 2.496
6 80 25 150 2.429
7 80 25 90 2.147
8 75 25 120 2.035
9 80 15 90 2.212
10 80 20 120 2.721
11 85 25 120 2.204
12 80 15 150 2.556
13 80 20 120 2.721
14 85 15 120 2.182
15 75 15 120 2.033
16 75 20 90 2.018
17 85 20 90 2.163

65 70 75 80 85 90 95
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
提
取
率
/%
提取温度/℃
10 15 20 25 30
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
提
取
率
/%
液料比/mL·g-1
30 60 90 120 150 180 210
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
提
取
率
/%
提取时间/min
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表 3 回归模型方差分析
Table 3 The variance analysis of regression model
方差
来源 均方
自由
度
离差
平方和 F 值 P 值 显著度
模型 1.26 9 0.14 1.34.33 < 0.0001 **
A-A 0.052 1 0.052 49.51 0.0002 **
B-B 3.528E-003 1 3.528E-003 3.38 0.1086
C-C 0.20 1 0.20 189.22 < 0.0001 **
AB 1.000E-004 1 1.000E-004 0.096 0.7659
AC 3.062E-004 1 3.062E-004 0.29 0.6049
BC 9.610E-004 1 9.610E-004 0.92 0.3693
A2 0.54 1 0.54 513.90 < 0.0001 **
B2 0.31 1 0.31 292.28 < 0.0001 **
C2 0.076 1 0.076 72.89 < 0.0001 **
残差 7.306E-003 7 1.044E-003
失拟度 5.841E-003 3 1.947E-003 5.32
绝对误差 1.465E-003 4 3.663E-004 0.0702
总离差 1.27 16
注： *P < 0.05，显著；**P < 0.01，极显著。

利用Design-Expert 8.05b统计软件对所得数据
进行回归拟合，得到佛手瓜多糖提取率（Y）与提
取温度（A）、液料比（B）、提取时间（C）的二
次多项回归模型为：
Y = 2.74 + 0.080A + 0.021B + 0.16C + 0.005AB
+ 0.00875AC - 0.015BC - 0.36A2 - 0.27B2 - 0.13C2。
由表３可知，该回归模型的显著性水平P < 0.0001，
表明该回归模型达到极显著水平；失拟项P = 0.0702
＞0.05，差异不显著，相关系数R2 = 0.9942，表明实
测值有99.42%的数据可以用预测值来表示，说明所
建立的回归模型拟合度高，可以用该模型描述各工
艺条件与响应值之间的真实关系。根据F值及P值
均可看出，影响因子的主效应主次顺序为：提取
时间 > 提取温度 > 液料比。一次项A、C，二次
项A2、B2、C2对试验结果影响极显著（P < 0.01）；
一次项B，交互项AB、AC、BC对试验结果影响不显
著，表明工艺因素与响应值之间是一种非线性关
系。因此，可以用该模型来预测与分析佛手瓜多糖
的提取。
2.2.2 响应面优化及验证实验
利用 Design-Expert 8.05b 统计软件，绘制各因
素对佛手瓜多糖提取率的响应面和等高线图，其结
果见图 4~6。图中反映了自变量 A、B、C 三个因素
中任意一个变量取零水平时，其他两个因素的交互
作用对佛手瓜多糖提取率的影响情况。
由图 4~6 可以看出，提取温度与液料比、提取
温度与提取时间、液料比与提取时间等两两因素的
交互作用呈现出马鞍形曲面，说明所考察的工艺条
件的交互作用对响应值均有明显的影响，并且各工
艺因素的最佳值均在等高线图中的最小椭圆的中
心，说明最佳工艺在所设计参数的范围内。从等高
线的疏密程度可以判断出，提取时间对响应值的影
响大于提取温度、提取时间对响应值的影响大于料
液比、提取温度对响应值的影响大于液料比。
综上所述，提取时间对多糖提取率的影响最
大，提取温度次之，液料比的影响相对较小。利用
Design Expert 8.05b软件对实验结果进行分析处理，
得到佛手瓜多糖提取的最佳条件为：提取温度
80.60℃、液料比 19.72，提取时间 137.77 min，在
此条件下，模型预测的最大多糖提取率为 2.791%。
考虑到实际操作条件，将工艺参数修正为：提取温
度 81 ℃、液料比 20 mL·g-1，提取时间 138 min。在
此条件下进行 3 次验证实验，实际测得多糖的提取
率的平均值为 2.775%，实测值与预测值相对误差为
0.57%，说明回归模型拟合度高，验证了数学模型
的有效性。因此，可用于优化佛手瓜多糖的提取工
艺条件，具有一定的应用价值与意义。

图 4 提取温度和液料比对多糖提取率影响的响应曲面及等高曲线
Fig. 4 Response surface and Contour plots showing the effect of temperature and liquid to materials on the yield of Polysaccharides
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图 5 提取温度和提取时间对多糖提取率影响的响应曲面及等高曲线
Fig.5 Response surface and Contour plots showing the effect of temperature and time on the yield of Polysaccharides

图 6 液料比和提取时间对多糖提取率影响的响应曲面及等高曲线
Fig. 6 Response surface and Contour plots showing the effect of liquid to materials and time on the yield of Polysaccharides

3 结论
本实验在单因素实验的基础上，采用响应面分
析法优化提取佛手瓜多糖的工艺，得到了二次回归
模型：Y = 2.74 + 0.080A + 0.021B + 0.16C + 0.005AB
+ 0.00875AC - 0.015BC - 0.36A2 - 0.27B2 - 0.13C2。研
究结果表明，提取温度和提取时间对佛手瓜多糖的
提取均有显著的影响，最佳的工艺条件为提取温度
81 ℃、液料比 20 mL·g-1，提取时间 138 min，在此
条件下，实际测得多糖的提取率为 2.775%，与预测
值相对误差为 0.57 %，验证了数学模型的有效性，
该研究结果可为提取佛手瓜多糖提供理论基础与
参考。
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(参考文献[6]- [12]转第 62 页)
井冈山大学学报(自然科学版) 62
角度 β = 120°时平均压力取得最大值为 1.55 且比形
状角度 β = 60°时可提高 29%。同时随着面积率的变
化也基本呈增大趋势，印证了图 4(a)。

图 6 形状角度对平均无量纲压力的影响
Fig. 6 Influence of shape angle on dimensionless average
pressure
3 结论
本研究通过建立三角形织构密封端面理论模
型，利用有限差分法对流体动压润滑方程进行求解，
获得了密封端面无量纲压力分布，并考察三角形微
孔的面积率、方向角度以及形状角度对无量纲平均
压力的影响，在本文的参数条件下得出以下结论：
(1)端面无量纲平均压力随着织构面积率先增
大后减小；
(2)端面无量纲平均压力随着三角形方向角度
在 0°~360°范围内呈现“三起三落”趋势，且当方
向角度为 90°时取得最大值；
(3)方向角度为 90°时，形状角度越大，无量纲
平均压力越大。
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(上接第 37 页)
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