全 文 ：第９卷第１期
２０１１年１月
生 物 加 工 过 程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．９Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－３６７８．２０１１．０１．００６
收稿日期：２０１０－０７－１４
作者简介：唐远谋（１９８６—），男，四川南充人，硕士研究生，研究方向：食品营养与安全；焦士蓉（联系人），副教授，硕士生导师，Ｅｍａｉｌ：ｊｓ
ｒｏｎｇ２００４＠１６３．ｃｏｍ
响应面法优化芦荟中抗氧化活性成分的提取工艺
唐远谋１，焦士蓉１，冷 鹂２，唐鹏程１，刘 佳１，冯 慧１
（１．西华大学 生物工程学院，成都 ６１００３９；２．四川大学 生命科学学院，成都 ６１００６４）
摘 要：对芦荟中抗氧化活性物质提取工艺及其成分进行研究，通过单因素实验和响应面优化，以提取物对ＤＰＰＨ自由基
的清除率为抗氧化的考察指标，得到芦荟中抗氧化活性成分的提取工艺条件：提取温度２９℃、料液比（ｇ／ｍＬ）１∶３３、提取时
间１０７ｓ、微波功率５００Ｗ，微波辅助水提，此条件下得到的提取物对ＤＰＰＨ自由基的清除率达９１４１４％。提取物活性成分
分析表明：提取物中芦荟甙含量为１５ｍｇ／ｇ、黄酮为１１３ｍｇ／ｇ、多酚为４３３ｍｇ／ｇ、多糖为１２６３６ｍｇ／ｇ。
关键词：芦荟；抗氧化物质；ＤＰＰＨ自由基；提取；响应曲面法
中图分类号：ＴＳ２０１．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２０１１）０１－００２４－０５
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ
ｆｒｏｍＡｌｏｅｕｓｉｎｇｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
ＴＡＮＧＹｕａｎｍｏｕ１，ＪＩＡＯＳｈｉｒｏｎｇ１，ＬＥＮＧＬｉ２，ＴＡＮＧＰｅｎｇｃｈｅｎｇ１，ＬＩＵＪｉａ１，ＦＥＮＧＨｕｉ１
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３９，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓｆｒｏｍＡｌｏｅｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｔａｉｎｅｄｂｙｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｇｙ．ＡｎｔｉｏｘｉｄａｎｔａｂｉｌｉｃｙｗａｓｅｖａｌｖａｔｅｄｏｎｔｈｅｓｃａｖｅｎｇｉｎｇｒａｔｅｏｆＤＰＰＨｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌ．Ｍｉｃｒｏ
ｗａｖｅａｓｓｉｓｔｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ（ＭＡＥ）ｂｙｗａｔｅｒｗａｓｃｈｏｓｅｄａｎｄｔｈｅｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏｗａｓ１∶３３，ｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｏｗ
ｅｒｗａｓ５００Ｗａｔ２９℃ ｆｏｒ１０７ｓ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆＤＰＰＨｗａｓ９１４１４％．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆａｌｏｉｎ，ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ，ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｓ，ａｎｄ
ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｗｅｒｅ１５ｍｇ／ｇ，１１３ｍｇ／ｇ，４３３ｍｇ／ｇ，ａｎｄ１２６３６ｍｇ／ｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌｏｅ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ；ＤＰＰＨｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ
芦荟系百合科（Ｌｉｌｉａｃｅａｅ）芦荟属（Ａｌｏｅ）多年生
的常绿、肉质草本植物，原产于非洲［１］。芦荟具有
抗炎、抗肿瘤和促进伤口愈合［２］等多种药理及防晒
作用［３］，广泛用于医药工业、日用工业和食品保健
等领域。芦荟中的抗氧化活性物质很多，如蒽醌类
芦荟甙、过氧化氢酶、ＳＯＤ酶、黄酮、多酚、多糖
等［４］。近年来，对植物活性物质的研究主要集中于
先对活性物质提取而后进行抗氧化性研究，而对其
抗氧化物质提取工艺的报道甚少。本文采用响应
曲面法，以芦荟提取物对 ＤＰＰＨ自由基的清除率为
响应值对芦荟抗氧化成分的提取工艺进行优化，旨
在得到最佳的抗氧化工艺条件，对开发具有天然抗
氧化功能的芦荟产品，实现芦荟资源的综合利用和
副产品的有效增值具有重要的意义。
１ 材料与方法
１．１ 材料与仪器
原料：库拉索芦荟（昆明瑞隆食品有限公司）干
燥粉碎过１８０μｍ筛。
试剂：色谱纯甲醇和醋酸，芦荟甙和芦丁标准品
（北京生物制品检定所）；ＤＰＰＨ自由基（Ｓｉｇｍａ公司）；
其他常用试剂均为分析纯（成都科龙化工试剂厂）。
主要仪器：ＵＶ ２６００型紫外可见分光光度计
（上海尤尼柯仪器有限公司）；ＨＰＬＣ仪（日本岛津公
司）；ＲＥ ５２Ｂ型旋转蒸发器（上海亚荣生化仪器
厂）；ＭＡＳⅡ型常压微波合成／萃取仪（上海新仪微
波化学科技有限公司）；冻干机（安徽省尚马科工贸
有限公司）。
１．２ 实验方法
１．２．１ 抗氧化活性的测定
参照文献［５］的方法并做适当修正：准确称取
２，２二苯代苦味酰基（２，２ ｄｉｐｈｅｎｙｌ ２ ｐｉｃｒｙｌ
ｈｙｄｒａｚｙｌ，ＤＰＰＨ自由基）标准品２０ｍｇ，无水乙醇定容
至５００ｍＬ，得质量浓度为００４ｍｇ／ｍＬ的溶液。取此
溶液３ｍＬ，加入试样１ｍＬ（各提取液均先用１００ｍＬ
容量瓶定容），室温下３０ｍｉｎ，测定吸光度，空白组以
１ｍＬ无水乙醇代替试样，并按下式计算清除率：
ＤＰＰＨ的清除率＝（１ Ａ试样／Ａ空白）×１００％
１．２．２ 提取物中芦荟甙含量的测定
参照文献［６］的 ＨＰＬＣ方法，色谱条件：Ｉｎｅｒｔｓｉｌ
ＯＤＳＣ１８（５μｍ，４６ｍｍ×１５０ｍｍ）；流速：１ｍＬ／ｍｉｎ；
流动相：Ｖ（甲醇）∶Ｖ（０１％醋酸水）＝４０∶６０；柱温：
４０℃；波长：３５９ｎｍ；进样量：１０μＬ，外标法定量。标准
曲线为Ｙ＝１２７４２６９Ｘ－３０１３６８４，Ｒ２＝０９９９９，根据
保留时间和峰面积进行定性和定量测定。
１．２．３ 提取物中黄酮含量的测定
参照文献［７］的 ＮａＮＯ２Ａｌ（ＮＯ３）３ＮａＯＨ显色
法，以芦丁为标准品，标准曲线为 ｙ＝１０６５ｘ＋
０００９９，Ｒ２＝０９９９５，计算公式为 ｗ＝（ρ×Ｖ×ｎ）／
（ｍ×１０３），式中：ｗ表示测定物质的含量，ｍｇ／ｇ；ρ
表示从回归方程计算得到的试样中被测物的质量
浓度，μｇ／ｍＬ；ｎ表示稀释倍数；Ｖ为提取液的体积，
ｍＬ；ｍ为投料的质量，ｇ；下同。
１．２．４ 提取物中多酚含量的测定
参照文献［８］的福林 酚比色法，以没食子酸为
标准品，标准曲线为 ｙ＝０００８１ｘ＋００２８６，Ｒ２＝
０９９９９，计算公式为ｗ＝（ρ×Ｖ×ｎ）／（ｍ×１０３）。
１２５ 提取物中多糖含量的测定
参照文献［９］的硫酸 蒽酮比色法，以葡萄糖为
标准品，标准曲线为ｙ＝０００７ｘ＋００３２，Ｒ２＝０９９９５，
计算公式为ｗ＝（ρ×Ｖ×ｎ）／（ｍ×１０３）。
２ 结果与分析
２．１ 单因素实验结果与分析
２．１．１ 乙醇用量对芦荟中抗氧化活性物质提取的
影响
取芦荟干粉２００ｇ，采用０、２０％、４０％、６０％、８０％
的乙醇溶液进行微波提取，时间为１００ｓ，微波功率为
４００Ｗ，料液比（芦荟干粉的质量与提取溶剂水的体积
之比）为１∶１５，提取温度为４０℃，所得提取液按照
１２１的方法计算清除率，实验结果见图１。
图１ 乙醇体积分数对芦荟中抗氧化物质提取的影响
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｅｔｈａｎｏｌｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ
由图１可知：采用蒸馏水和２０％的乙醇溶液进
行提取得到的提取物抗氧化活性最强，考虑到经济
因素，故选取水提工艺。
２．１．２ 微波温度对芦荟中抗氧化活性物质提取的
影响
提取溶剂选取蒸馏水，其他条件同２１１，改变
微波温度，结果见图２。
图２ 微波温度对芦荟中抗氧化物质提取的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ
５２ 第１期 唐远谋等：响应面法优化芦荟中抗氧化活性成分的提取工艺
由图２可知：温度为３０℃时，得到的提取物抗
氧化能力最强，故微波温度选取３０℃。
２．１．３ 微波时间对芦荟中抗氧化活性物质提取的
影响
微波温度选取３０℃，其他条件同２１２，改变
微波时间，结果见图３。
图３ 微波时间对芦荟中抗氧化物质提取的影响
Ｆｉｇ．３ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｉｍｅｏｎｔｈｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ
由图３可知：提取１００ｓ对ＤＰＰＨ自由基的清除
率最大，１００ｓ以后清除率迅速下降，可能是因为提
取时间过长导致提取物被氧化，故微波时间选取
１００ｓ。
２．１．４ 微波功率对芦荟中抗氧化活性物质提取的
影响
微波时间选取１００ｓ，其他条件同２１３，改变微
波功率，结果见图４。
图４ 微波功率对芦荟中抗氧化物质提取的影响
Ｆｉｇ．４ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅｐｏｗｅｒｏｎ
ｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ
由图４可知：微波功率为５００Ｗ时，对ＤＰＰＨ自
由基的清除率最大，实验结果最好，故微波功率选
取５００Ｗ。
２．１．５ 料液比对芦荟中抗氧化活性物质提取的
影响
微波功率选取５００Ｗ，其他条件同２．１．４，改变
料液比，结果见图５。
图５ 料液比对芦荟中抗氧化物质提取的影响
Ｆｉｇ．５ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏｏｎｔｈｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ
由图５可知：料液比为１∶３５时得到的提取物对
ＤＰＰＨ自由基的清除率最大，而后清除率几乎不变，
可以认为料液比为１∶３５时各抗氧化物质溶解达到
饱和，继续增加溶剂用量，反而使提取物被氧化的
机率增大，故选取料液比为１∶３５。
２．２ 响应曲面法的结果与分析
通过单因素实验结果选取：微波温度、微波时
间、料液比３个因素做 ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎ设计，同时以提
取液对ＤＰＰＨ自由基的清除率为响应值，设计响应
面实验，结果见表１、表２。
表１ ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎ设计实验因素及编码水平
Ｔａｂｌｅ１ ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎｄｅｓｉｇｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
ｆａｃｔｏｒｌｅｖｅｌａｎｄｃｏｄｅｓ
实验因素
代码 编码水平
未编码 编码 －１ ０ １
温度／℃ Ｘ１ Ａ ２０ ３０ ４０
时间／ｓ Ｘ２ Ｂ ８０ １００ １２０
液料比／（ｇ·ｍＬ－１） Ｘ３ Ｃ １∶３０ １∶３５ １∶４０
注：Ａ＝（Ｘ１－３０）／１０；Ｂ＝（Ｘ２－１００）／２０；Ｃ＝（Ｘ３－３５）／５。
利用 ＤｅｓｉｇｎＥｘｐｅｒｔ软件对上述结果进行分析，
得清除率Ｙ对微波温度Ａ、微波时间Ｂ、液料比Ｃ的
二次多项回归方程为
Ｙ＝９１４６－０４０Ａ＋０８７Ｂ－００７７Ｃ＋０５５ＡＢ＋
００６９ＡＣ＋００７３ＢＣ－１１９Ａ２ １０９Ｂ２－０１３Ｃ２
实验所选用模型Ｐ值为００２４３，显著性为Ｐ＜
００５。决定系数为Ｒ２＝０９２４１，说明响应值的变化
有９２４１％来源于所选因素，该模型能很好地解释
响应面的变化。
６２ 生 物 加 工 过 程 第９卷
表２ ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎ设计表
Ｔａｂｌｅ１ ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎｄｅｓｉｇｎ
实验编号 Ａ Ｂ Ｃ 清除率／％
１ －１ －１ ０ ８９１９２
２ １ －１ ０ ８６８５５
３ －１ １ ０ ９０４０６
４ １ １ ０ ９０２８３
５ －１ ０ －１ ９０２６７
６ １ ０ －１ ８９７７５
７ －１ ０ １ ９０３７９
８ １ ０ １ ９０１６５
９ ０ －１ －１ ９００２８
１０ ０ １ －１ ９１０２８
１１ ０ －１ １ ８９３２２
１２ ０ １ １ ９０６１６
１３ ０ ０ ０ ９１５９５
１４ ０ ０ ０ ９１３３２
１５ ０ ０ ０ ９１４５６
根据回归方程做出不同因素的响应面分析，结
果如图６～８所示。
从图６可以看出：温度对抗氧化物质的提取影
响不是很大，故曲线较为平缓。且较低的温度有助
于抗氧化活性物质的提取，微波温度在２５℃时得到
的提取物清除率较大。而微波时间对抗氧化活性
物质的提取影响很大，微波时间为１００ｓ有最大清
除率，较长或较短的时间均不利于抗氧化活性物质
的提取。
从图７可以看出：料液比对清除率的影响不大，
其曲线较为平缓；从图７还可以看出，微波温度在
２５℃左右处清除率较大。
从图８可以看出：料液比对清除率的影响不大，
故曲线较平缓，料液比为１∶３５时得到的清除率最
大；微波时间对抗氧化活性物质的提取影响很大，
曲线较陡。
２．３ 验证实验
通过实验辅助软件 ＤｅｓｉｇｎＥｘｐｅｒｔ优化提取条
件，得到清除率大于９１６２％的６组数据和各参数
范围：微波温度２８４～２９８℃，微波时间１０５２～
１０９４ｓ，料液比３２１５∶１～３５７５∶１。综合考虑实验
图６ 温度与时间对清除率的响应面图
Ｆｉｇ．６ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅｏｎｔｈｅ
ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍａｐｓ
图７ 温度与料液比对清除率的响应面图
Ｆｉｇ．７ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏ
ｏｎｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍａｐｓ
图８ 时间与料液比对清除率的响应面图
Ｆｉｇ．８ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｉｍｅａｎｄｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄｒａｔｉｏｏｎｔｈｅ
ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍａｐｓ
可操作性，选择温度２９℃、时间１０７ｓ、料液比１∶３３，
即：Ａ＝０１、Ｂ＝０３５、Ｃ＝０４，代入二次多项回归方
程计算，得到其预测值９１５６％，做３次平行实验得
到实验值为９１４１４％，相对误差小于１０％，说明响
应面法优化芦荟抗氧化物质的提取是可行的。
２．４ 芦荟提取物成分分析
按照１．２中的实验方法测定芦荟提取物中各常
见的抗氧化物的含量，结果见表３。
７２ 第１期 唐远谋等：响应面法优化芦荟中抗氧化活性成分的提取工艺
表３ 芦荟提取物中各常见抗氧化物质的含量
Ｔａｂｌｅ３ ＴｈｅｙｉｅｌｄｏｆｃｏｍｍｏｎａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓｉｎＡｌｏｅｅｘｔｒａｃｔｓ
抗氧化物质 含量／（ｍｇ·ｇ－１）
芦荟甙 １５
总黄酮 １１３
总多酚 ４３３
多糖 １２６３６
３ 结 论
通过单因子实验，确定了芦荟中抗氧化活性物质
提取的最佳实验条件：以水为溶剂，微波时间１００ｓ，
微波温度３０℃，微波功率５００Ｗ，料液比１∶３５。
通过 ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎ响应曲面法实验，确定了芦
荟中抗氧化活性物质提取的最佳实验条件：微波温
度２９℃、微波时间 １０７ｓ、料液比 １∶３３，微波功率
５００Ｗ，水提液对 ＤＰＰＨ自由基的清除率最大
为９１４１４％。
将得到的提取液进行成分分析，确定提取物中
常见的抗氧化物的含量，其中芦荟甙为１５ｍｇ／ｇ、
总黄酮为１１３ｍｇ／ｇ、总多酚为４３３ｍｇ／ｇ、多糖为
１２６３６ｍｇ／ｇ。
参考文献：
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１９９８．
国内简讯
我国将在安阳建设首个生物天然气产业园
河南安阳投资１０亿元建设的我国首个生物天然气产业园项目已经正式启动。该项目园区位于安阳市
殷都区，由生物天然气工厂运营模式展示中心、设备制造和标准件加工中心、科技研发中心、国际会议展览
中心及碳减排交易中心组成，将形成以生物天然气领域的设备制造、技术研发为主，以生物天然气领域的会
议展示、教育培训、商贸物流、碳汇贸易为辅的专业化产业园区。目前，该项目园区已经和２２家欧洲天然气
设备制造企业签约。
新型口蹄疫疫苗在哈尔滨研制成功
口蹄疫是世界上危害偶蹄动物的头号传染病，在过去１０多年的时间里，曾经取得了“攻坚克敌”辉煌业
绩的传统口蹄疫疫苗在应用中弊端逐渐显现，亟须更新换代。由中国农业科学院哈尔滨兽医研究所于力研
究员率领的课题组经过３年攻关，率先在国内成功研制出了针对我国目前流行的血清型口蹄疫病毒样颗粒
缺损腺病毒表达疫苗。这种更加安全有效的第二代口蹄疫疫苗已在哈尔滨通过了专家论证。
（文伟河）
８２ 生 物 加 工 过 程 第９卷