全 文 ：第 １２卷第 ５期
２０１４年 ９月
生　 物　 加　 工　 过　 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ􀆰 １２ Ｎｏ􀆰 ５
Ｓｅｐ􀆰 ２０１４
ｄｏｉ：１０􀆰 ３９６９ ／ ｊ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １６７２－３６７８􀆰 ２０１４􀆰 ０５􀆰 ０１０
收稿日期：２０１４－０４－１１
基金项目：湖州市科技攻关计划（２０１２ＧＮ２７）
作者简介：王晓虹（１９８９—），女，青海西宁人，硕士，研究方向：植物生理生态以及植物化学；韩　 发（联系人），研究员， Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｈａｎｆａ＠ ｎｗｉｐｂ􀆰 ｃａｓ􀆰 ｃｎ
响应曲面法优化蕨麻多糖的提取工艺
王晓虹１，２，赵晓辉２，皮　 立２，邓　 黎３，韩　 发２，３
（１． 中国科学院大学 北京 １０００４９； ２． 中国科学院 西北高原生物研究所 西宁 ８１０００８；
３． 中国科学院 西北高原生物研究所 湖州高原生物产业化创新中心 湖州 ３１３０００）
摘　 要：以藏药蕨麻为试材，优化蕨麻多糖的提取工艺。 在单因素实验的基础上，利用响应曲面法考察提取时间、
温度和液料比对蕨麻多糖提取得率的影响，优化提取工艺，得到最优提取工艺条件：提取温度 ７２ ℃、液料比 ２８
ｍＬ ／ ｇ、提取时间 １０２ ｍｉｎ。 提取 ２次，验证得到蕨麻多糖提取得率可达 ２１􀆰 ２８％，接近于模型预测理论值 ２１􀆰 ４４％。
关键词：提取；多糖；蕨麻；响应曲面法
中图分类号：ＴＳ２５５．３６　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１４）０５－００５７－０５
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ
Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ Ａｎｓｅｒｉｎａ Ｌ． ｂｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｈｏｎｇ１，２，ＺＨＡＯ Ｘｉａｏｈｕｉ２，ＰＩ Ｌｉ２，ＤＥＮＧ Ｌｉ３，ＨＡＮ Ｆａ２，３
（１． Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｔｅａｕ Ｂｉｏｌｏｇｙ，
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉ′ｎｉｎｇ ８１０００８，Ｃｈｉｎａ； ３． Ｈｕｚｈｏｕ Ｐｌａｔｅａｕ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ，
Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｔｅａｕ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｕｚｈｏｕ ３１３０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ Ａｎｓｅｒｉｎａ Ｌ． Ｔｈｒｅｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎ． Ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ： ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ７２ ℃， ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ １０２ ｍｉｎ， ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ２８ ｍＬ ／ ｇ ａｎｄ ｔｗｉｃｅ ｆｏｒ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ． Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｗａｓ ｕｐ ｔｏ ２１􀆰 ２８％， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｗｅｌｌ
ｍａｔｃｈｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ２１􀆰 ４４％．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ；Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ Ａｎｓｅｒｉｎａ Ｌ．；ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
　 　 蕨麻学名为鹅绒委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ ａｎｓｅｒｉｎａ Ｌ．），
属蔷薇科（Ｒｏｓａｃｅａｅ）委陵菜属（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａ），为多年生
草本，是一种典型的匍匐茎克隆植物，广泛分布于陕
西、甘肃、青海和西藏等地［１－２］。 全草含维生素、委陵
菜苷［３］，其膨大的块根是常见的藏药，块根中含糖、蛋
白质、脂肪、灰分、水分、鞣质、蕨麻素、野鸦椿酸、胆
碱、甜菜碱、组氨酸、琥珀酸和黄酮类化合物等，可被
大量食用，具有生津止渴，健脾益胃，收敛止血、止咳、
利痰、益气补血的功效，在民间就有药食兼用的历史
记载，被俗称为“人参果” ［４－５］。
蕨麻中含有丰富的多糖类物质，有着较高的潜
在应用价值［６－８］。 已有研究者对蕨麻多糖的提取工
艺通过单因素和或正交试验进行了改进和优化［９］，
得到热回流法多糖含量为 １０􀆰 ３％，微波法多糖含量
１０􀆰 ８％。 本研究利用响应曲面分析法 （ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＲＳＭ）确定了响应变量蕨麻多糖
提取得率与实验变量之间的关系以及各实验因素
及其交互作用在蕨麻多糖提取工艺中对多糖提取
得率的影响，通过对实验数据分析，进行二次多元
回归拟合并得到方程，优化选择得到较优的提取工
艺条件，以期为蕨麻多糖的开发利用提供技术参数
和理论依据。
１　 材料与方法
１􀆰 １　 仪器、材料与试剂
Ｎ １００１型旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公
司；ＫＱ５２００ＤＥ型数控超声波清洗器，昆山市超声仪
器有限公司； ＵＶ ７５９ 紫外 可见分光光度计、
ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ ＰＬ２０３和 ＸＳ２０４型电子天平，瑞
士梅特勒 托利多公司；ＤＨＧ ９０７０Ａ型电热恒温鼓
风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司。
蕨麻采自海拔 ４ ０００ ｍ 的青海省玉树地区，葡
萄糖标准品由国家标准物质研究中心提供；苯酚、
浓 Ｈ２ＳＯ４、石油醚、乙醇（ＡＲ），上海展云化工有限公
司；三氯甲烷（ＡＲ），无锡东晶化学试剂厂；实验用
水均为超纯水。
１􀆰 ２　 实验方法
１􀆰 ２􀆰 １　 标准曲线的制作、多糖含量的测定
精确称取葡萄糖标准品 ２０ ｍｇ，纯水定容至 ５００
ｍＬ。 分别吸取 ０􀆰 ４、０􀆰 ６、０􀆰 ８、１􀆰 ０、１􀆰 ２、１􀆰 ６、１􀆰 ８和 ２􀆰 ０
ｍＬ，依次以纯水补至 ２􀆰 ０ ｍＬ，然后分别加入质量分数
为 ５％的苯酚 １ ｍＬ及浓 Ｈ２ＳＯ４ ５ ｍＬ，静置 １０ ｍｉｎ，混
匀，室温放置 ２０ ｍｉｎ后于 ４９０ ｎｍ波长下测定吸光度
值。 以 ２􀆰 ０ ｍＬ水为空白，按上述同样显色操作程序，
参照张泽生等［９］、何彦峰等［１０］的方法，以多糖质量浓
度（ρ）为横坐标，吸光度值（Ａ）为纵坐标，绘制标准曲
线，得回归方程 Ａ＝１１􀆰 ８５７ρ＋０􀆰 ０７１ ７（Ｒ２ ＝０􀆰 ９９８ ８）。
１􀆰 ２􀆰 ２　 蕨麻多糖的提取及含量测定
称取干燥的蕨麻块根粉，使用石油醚索氏提取
３次进行脱脂，每次 ２ ｈ，挥干石油醚后在干燥箱中
烘干，备用。 精确称取处理好的蕨麻块跟粉末 １􀆰 ０ ｇ
置于 ２５０ ｍＬ圆底烧瓶中，按照一定的液料比、提取
温度、提取时间和提取次数进行加热回流提取，提
取完成后以 ３ ５００ ｒ ／ ｍｉｎ 离心 １５ ｍｉｎ，上清液用
ｓｅｖａｇｅ法去蛋白 ３ 次，再用 ３ 倍体积的 ９５％乙醇
４ ℃沉淀 ２４ ｈ，然后将沉淀溶解定容至 ２５０ ｍＬ容量
瓶，按照 １􀆰 ２􀆰 １中的步骤测定多糖的吸光度［９，１１］，代
入标准曲线方程计算蕨麻多糖含量，并以下式计算
蕨麻多糖提取得率：
蕨麻多糖提取得率 ＝ ｗ （蕨麻块根粉多糖） ／
ｍ（蕨麻块根粉）×１００％ （１）
１􀆰 ３　 实验设计与数据分析方法
１􀆰 ３􀆰 １　 单因素实验
分别考察提取温度（５０、６０、７０、８０ 和 ９０ ℃）、提
取时间（３０、６０、９０、１２０ 和 １５０ ｍｉｎ）及液料比（１５、
２０、２５、３０和 ３５ ｍＬ ／ ｇ）、提取次数（１、２、３、４和 ５次）
对蕨麻多糖提取得率的影响。
１􀆰 ３􀆰 ２　 响应曲面法实验设计
在单因素实验的基础上选择对响应值（蕨麻多
糖提取得率）有显著影响的因素，利用 Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ
软件对实验数据进行回归分析。 每一变量的低、
中、高水平分别以－１、０、１ 进行编码，回归拟合分析
选用二次方程：Ｙ ＝ β０ ＋β１Ｘ１ ＋β２Ｘ２ ＋β３Ｘ３ ＋β１２Ｘ１Ｘ２ ＋
β１３Ｘ１Ｘ３＋β２３Ｘ２Ｘ３＋β１１Ｘ２１ ＋β２２Ｘ２２＋β３３Ｘ２３，其中 Ｙ为响应
值（蕨麻多糖提取得率），β０、β１、β２、β３、β１２、β１３、β２３、
β１１、β２２、β３３为方程系数，Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３为自变量编码值。
实验因素及水平编码见表 １。
表 １　 实验因素水平及编码
Ｔａｂｌｅ １　 Ｌｅｖｅｌｓ ａｎｄ ｃｏｄｅｓ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｈｏｓｅｎ ｆｏｒ
Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎ
因　 素 编码
水平
－１ ０ １
提取温度 ／ ℃ Ｘ１ ６０ ７０ ８０
提取时间 ／ ｍｉｎ Ｘ２ ６０ ９０ １２０
液料比 ／ （ｍＬ·ｇ－１） Ｘ３ ２０ ２５ ３０
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 单因素实验结果
２􀆰 １􀆰 １　 提取温度对蕨麻多糖提取得率的影响
在提取时间 １２０ ｍｉｎ、液料比 ２５ ｍＬ ／ ｇ、提取次
数 ２次的条件下考察提取温度对蕨麻多糖提取得率
的影响，结果见图 １。 由图 １ 可知：当提取温度不超
过 ８０ ℃时，随着温度升高多糖提取得率逐渐增加，
并在 ８０ ℃时达到最大，为 １１􀆰 ５８％，之后逐渐减少。
这种变化可能是由于大于 ８０ ℃的高温逐步破坏了
蕨麻多糖的结构，或是过高温度易引起多糖降解，
使得大量的小分子糖类未能醇沉进而导致提取得
８５ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷　
率降低。 故确定较优蕨麻多糖提取温度范围为 ６０～
８０ ℃。
图 １　 提取温度对蕨麻多糖提取得率的影响
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｙｉｅｌｄ
２􀆰 １􀆰 ２　 提取时间对蕨麻多糖提取得率的影响
在提取温度为 ８０ ℃、液料比为 ２５ ｍＬ ／ ｇ、提取
次数 ２次的条件下考察提取时间对蕨麻多糖提取得
率的影响，结果见图 ２。 由图 ２ 可知：随时间的逐步
增加，蕨麻多糖得率随之增加，当提取时间接近 １２０
ｍｉｎ时，多糖提取得率最大，为 １１􀆰 ０６％，之后随着时
间增加，多糖提取得率降低。 这可能是长时间的提
取使得试材中其他化合物成分被提取出来，或多糖
发生分解，进而使蕨麻多糖提取得率降低。 考虑到
提取时间可导致实验成本增加等因素，故确定较佳
提取时间范围为 ６０～１２０ ｍｉｎ。
图 ２　 提取时间对蕨麻多糖提取得率的影响
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｙｉｅｌｄ
２􀆰 １􀆰 ３　 提取次数对蕨麻多糖提取得率的影响
在提取温度 ８０ ℃、提取时间 １２０ ｍｉｎ、液料比为
２５ ｍＬ ／ ｇ条件下考察提取次数对蕨麻多糖提取得率
的影响，结果见图 ３。 由图 ３ 可知：提取次数为 ２ 次
时，蕨麻多糖的提取得率为 １０􀆰 ６８％，超过 ２ 次后提
取得率并没有明显增加，综合提取效率及实验成本
因素，确定提取次数为 ２次。
图 ３　 提取次数对蕨麻多糖提取得率的影响
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅｓ ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｙｉｅｌｄ
２􀆰 １􀆰 ４　 液料比对蕨麻多糖提取得率的影响
在提取温度 ８０ ℃、提取时间 １２０ ｍｉｎ、提取 ２次
的条件下考察液料比对蕨麻多糖提取得率的影响，
结果见图 ４。 由图 ４可知：在一定的液料比范围内，
随着液料比的增加，蕨麻多糖的提取得率逐渐增
加；当液料比大于 ２５ ｍＬ ／ ｇ时，多糖提取得率反而呈
降低趋势，这可能是由于较大的液料比条件有利于
蕨麻中其他化合物成分的提取，进而使得多糖的提
取得率下降导致。 同时，由于过大的液料比会在一
定程度上增加实验成本，后续的浓缩工作量加大，
综合考虑提取效率和实验成本，确定较优液料比范
围为 ２０～３０ ｍＬ ／ ｇ。
图 ４　 液料比对蕨麻多糖提取得率的影响
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ／ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｙｉｅｌｄ
２􀆰 ２　 响应曲面实验结果
２􀆰 ２􀆰 １　 响应曲面法分析方案及结果
Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ设计方案及蕨麻多糖提取得率的
测定结果见表 ２。 通过响应面分析来进一步考察提
取时间、提取温度和料液比之间的相互影响，并确
定提取蕨麻多糖的最佳工艺参数。 利用 Ｄｅｓｉｇｎ
Ｅｘｐｅｒｔ ８􀆰 ０􀆰 ６软件对实验数据进行二次多元回归拟
合，得到二次多项式方程 Ｙ ＝ ２０􀆰 ６９ ＋ １􀆰 ４２Ｘ１ ＋
０􀆰 ７４Ｘ２＋１􀆰 ５３Ｘ３－０􀆰 ８８Ｘ１Ｘ２ －０􀆰 ８４Ｘ１Ｘ３ ＋ ０􀆰 ９２Ｘ２Ｘ３ －
１􀆰 ２６Ｘ１ ２－１􀆰 ２７Ｘ２ ２－１􀆰 ５２Ｘ２３。
９５　 第 ５期 王晓虹等：响应曲面法优化蕨麻多糖的提取工艺
表 ２　 多糖提取得率实验方案及结果
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ
实验号 Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ Ｙ
１ －１ ０ －１ １４􀆰 ０５
２ １ １ ０ １９􀆰 ７１
３ １ ０ －１ １８􀆰 ３７
４ ０ －１ １ １７􀆰 ７５
５ １ ０ １ ２０􀆰 １１
６ ０ －１ －１ １６􀆰 ９０
７ －１ ０ １ １９􀆰 １４
８ １ －１ ０ １９􀆰 ６７
９ ０ １ －１ １６􀆰 ２２
１０ －１ １ ０ １８􀆰 ４１
１１ －１ －１ ０ １４􀆰 ８７
１２ ０ １ １ ２０􀆰 ７４
１３ ０ ０ ０ ２０􀆰 ４５
１４ ０ ０ ０ ２１􀆰 ４６
１５ ０ ０ ０ ２０􀆰 ３４
１６ ０ ０ ０ ２０􀆰 ９７
１７ ０ ０ ０ ２０􀆰 ２３
　 　 对回归方程进行显著性检验及方差分析，结果见
表 ３。 由表 ３ 可以得出：方程中三因素交互项Ｘ１Ｘ２
（提取温度与提取时间）、Ｘ１Ｘ３（提取温度与液料比）、
Ｘ２Ｘ３（提取时间与液料比）对 Ｙ（蕨麻多糖提取得率）
的影响呈显著影响水平（Ｐ＜０􀆰 ０５），其他线性及平方
项对 Ｙ的影响均呈极显著水平（Ｐ＜０􀆰 ００５）。
表 ３　 回归模型的方差分析
Ｔａｂｌｅ ３　 ＡＮＯＶＡ ｆｏｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ
参数 自由度 均方 平方和 Ｆ值 Ｐ值
模型 ９ ８􀆰 ２４ ７４􀆰 ２０ ３５􀆰 ７８ ＜０􀆰 ０００ １
Ｘ１ １ １６􀆰 ２２ １６􀆰 ２２ ７０􀆰 ３７ ＜０􀆰 ０００ １
Ｘ２ １ ４􀆰 ３４ ４􀆰 ３４ １８􀆰 ８２ ０􀆰 ００３ ４
Ｘ３ １ １８􀆰 ６０ １８􀆰 ６０ ８０􀆰 ７４ ＜０􀆰 ０００ １
Ｘ１Ｘ２ １ ３􀆰 ０６ ３􀆰 ０６ １３􀆰 ２９ ０􀆰 ００８ ２
Ｘ１Ｘ３ １ ２􀆰 ８１ ２􀆰 ８１ １２􀆰 １８ ０􀆰 ０１０ １
Ｘ２Ｘ３ １ ３􀆰 ３７ ３􀆰 ３７ １４􀆰 ６１ ０􀆰 ００６ ５
Ｘ１ ２ １ ６􀆰 ６３ ６􀆰 ６３ ２８􀆰 ７８ ０􀆰 ００１ ０
Ｘ２ ２ １ ６􀆰 ７９ ６􀆰 ７９ ２９􀆰 ４７ ０􀆰 ００１ ０
Ｘ３ ２ １ ９􀆰 ７０ ９􀆰 ７０ ４２􀆰 ０８ ０􀆰 ０００ ３
残差 ７ ０􀆰 ２３ １􀆰 ６１
失拟项 ３ ０􀆰 １８ ０􀆰 ５５ ０􀆰 ６９ ０􀆰 ６０４ ０
纯误差 ４ ０􀆰 ２７ １􀆰 ０６
总离差 １６ ７５􀆰 ８１
Ｒ２ ０􀆰 ９５１ ４
Ｒ２ ＝ ０􀆰 ９５１ ４，说明拟合得到的二次多项式方程能解
释 ９５􀆰 １４％的响应值的变化，可以用方程对蕨麻多
糖提取得率进行分析及预测。 同时由 Ｆ 值大小推
断出，所考察的 ３ 个因素对蕨麻多糖提取得率的影
响程度从大到小依次排序为：Ｘ３（液料比）、Ｘ１（提取
温度）和 Ｘ２（提取时间）。
２􀆰 ２􀆰 ２　 因素间的交互影响
根据拟合模型绘制蕨麻多糖提取得率等高线
图，可直观地反映参数范围内的极值以及各因素间
的相互作用对响应值的影响，故可确定最佳工艺参
数范围。 利用 Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ８􀆰 ０􀆰 ６软件绘制得到的
响应面及等高线见图 ５、６和 ７。
从图 ５可以看出，在液料比一定时，蕨麻多糖提
取得率在一定范围内随提取温度的升高和时间的
延长而增加，但过长时间的高温提取反而不利于多
糖的提取，样品中的其他物质可能会被提取出，进
而导致多糖的提取得率下降；同时，二维等高线图
呈明显的椭圆形，响应曲面较陡且平滑，说明该交
互项 Ｘ１Ｘ２的交互作用显著（Ｐ＜０􀆰 ０５）。
图 ５　 提取时间和提取温度影响蕨麻多糖
提取得率的等高线图
Ｆｉｇ􀆰 ５　 Ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔｓ （２Ｄ） ｓｈｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
从图 ６可以看出，当提取时间一定时，在提取温
度和液料比较低的条件下，蕨麻多糖的提取得率较
低。 在一定的温度范围内，随着液料比增加多糖的
提取得率升高，并在液料比为 ２８ ｍＬ ／ ｇ 左右达到最
高，之后过高温度和较大的液料比反而降低了多糖
的提取得率，这可能是由于高温和较大液料比条件
下蕨麻多糖发生了降解或者其他化合物被大量提
取出来使提取得率降低。 同时，二维等高线图呈明
０６ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷　
图 ６　 提取温度和液料比影响蕨麻多糖提取
得率的等高线图
Ｆｉｇ􀆰 ６　 Ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔｓ （２Ｄ） ｓｈｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｎ
ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
显的椭圆形，响应曲面较陡且平滑，说明该交互项
Ｘ１Ｘ３的交互作用显著（Ｐ＜０􀆰 ０５）。
从图 ７可知，当提取温度一定时，在一定的时间
范围内，随液料比的增大，多糖提取得率呈升高趋
势，并在液料比为 ２８ ｍＬ ／ ｇ左右达到最高；提取时间
和液料比的交互作用对蕨麻多糖提取得率的影响
显著（Ｐ＜０􀆰 ０５），表现为二维等高线图呈明显的椭圆
形，曲面较陡。
图 ７　 提取时间和液料比影响蕨麻多糖提取
得率的等高线图
Ｆｉｇ􀆰 ７　 Ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔｓ （２Ｄ） ｓｈｏｗｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ
ｔｏ ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
２􀆰 ２􀆰 ３　 蕨麻多糖提取工艺条件的确定
利用 Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ ８􀆰 ０􀆰 ６软件对回归模型进行
进一步的典型性分析，得到最优提取工艺条件：提
取温度 ７２􀆰 ３６ ℃，液料比 ２７􀆰 ８１ ｍＬ ／ ｇ，提取时间
１０２􀆰 ３７ ｍｉｎ，提取 ２次，蕨麻多糖提取得率理论值可
达 ２１􀆰 ４４％。
２􀆰 ２􀆰 ４　 最佳工艺验证实验
在综合考虑实验效率、成本等因素后对得到的
最优工艺参数进行修改：提取温度 ７２ ℃，液料比 ２８
ｍＬ ／ ｇ，提取时间 １０２ ｍｉｎ，提取 ２ 次。 用该工艺条件
进行 ３次重复验证实验，结果表明蕨麻多糖提取得
率的平均值为 ２１􀆰 ２８％，与预测理论值基本吻合，表
明回归拟合得到的二次多项式方程对实验结果具
有良好的预测性，所选工艺条件重现性好。
３　 结　 论
经响应曲面法确定的蕨麻多糖最优提取工艺
条件：提取温度 ７２ ℃，液料比 ２８ ｍＬ ／ ｇ，提取时间
１０２ ｍｉｎ，提取 ２次。 按照最佳提取工艺条件进行验
证提取，得到蕨麻多糖提取得率平均值为 ２１􀆰 ２８％，
综合回归分析结果，发现该提取工艺有效可行，具
有实际应用价值。
参考文献：
［ １ ］ 　 中国科学院西北高原生物研究所．青海经济植物志［Ｍ］．西
宁：青海人民出版社，１９８７：２７０．
［ ２ ］ 　 任燕利，曲玮，梁敬钰．委陵菜属植物研究进展［Ｊ］ ．海峡药学，
２０１０，２２（５）：１⁃８．
［ ３ ］ 　 褚良，王立波，张哲，等．藏药蕨麻的化学成分研究［Ｊ］ ．中国现
代中药，２００８，１０（３）：１０⁃１２．
［ ４ ］ 　 何桂芳．野生地被植物蕨麻的研究进展［ Ｊ］ ．北方园艺，２０１０
（７）：２１７⁃２１９．
［ ５ ］ 　 孙洁，吕加平，薄海波．藏药蕨麻的营养成分分析及评价［ Ｊ］ ．
食品科学，２００８，２９（２）：４１１⁃４１４．
［ ６ ］ 　 韦薇，李广策，龚海英，等．蕨麻多糖抗缺氧作用研究［ Ｊ］ ．武警
医学院报，２０１０，１９（５）：３４５⁃３４７．
［ ７ ］ 　 王谢忠，胡庭俊，李晓明，等．蕨麻多糖的提取含量测定和理
化性质分析［Ｊ］ ．中兽医医药杂志，２００６，２５（２）：３４⁃３５．
［ ８ ］ 　 郝功元，吴彩娥，杨剑婷，等．银杏花粉粗多糖脱色工艺研究
［Ｊ］ ．食品科学，２００９，１９（３０）：１３６⁃１３９．
［ ９ ］ 　 张泽生，张婕，张建平，等．蕨麻多糖的提取工艺研究［ Ｊ］ ．食品
研究与开发，２００９，３０（１）：４６⁃４９．
［１０］ 　 何彦峰，杨仁明，胡娜，等．响应面法优化葫芦巴种子多糖提
取工艺［Ｊ］ ．天然产物研究与开发，２０１２，２４：１４６３⁃１４６７．
［１１］ 　 董群，郑丽伊，方积年．改良的苯酚 硫酸法测定多糖和寡糖含
量的研究［Ｊ］ ．中国药学杂志，１９９６，３１：５５０⁃５５３．
（责任编辑　 周晓薇）
１６　 第 ５期 王晓虹等：响应曲面法优化蕨麻多糖的提取工艺