全 文 ：核 农 学 报　 ２０１４，２８（６）：１０６２ ～ １０６９
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
收稿日期：２０１３⁃０９⁃０５　 接受日期：２０１４⁃０２⁃１２
基金项目：国家自然科学基金（３１３０１５６０），浙江省重大科技项目（２０１１Ｃ１２０４０）
作者简介：邵平，副教授，主要从事食品资源利用及其过程工程等研究。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｐｉｎｇｓｈａｏ３２５＠ ｚｊｕｔ． ｅｄｕ． ｃｎ
通讯作者：同第一作者。
文章编号：１０００⁃８５５１（２０１４）０６⁃１０６２⁃０８
铜藻多糖微波辅提工艺优化及其抗氧化活性研究
邵　 平　 刘　 佳　 王欧丽　 孙培龙
（浙江工业大学生物与环境工程学院，浙江 杭州　 ３１００１４）
摘　 要：运用响应曲面法优化铜藻多糖（ ｔｏｎｇ ｚａｏ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ， ＴＺＰ）微波辅助提取的工艺条件，利用分
级醇沉法得到 ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％ ３ 个多糖组分。 并对其 ＤＰＰＨ自由基、ＡＢＴＳ自由基、ＯＨ自
由基和 Ｏ２ －自由基的清除能力及其还原力进行了研究。 结果表明： 铜藻多糖微波辅助提取的最佳条件
为料液比 １：６５，提取温度 ７２℃，提取时间 ３９ｍｉｎ，多糖提取率为 １２􀆰 ０２％ （ｎ ＝ ３）；在试验浓度范围内，
ＴＺＰ３０％组分对羟基自由基的清除能力最高达 ９８􀆰 ０７％ ；ＴＺＰ６０％组分对 ＤＰＰＨ 自由基清除能力最高达
８５􀆰 ０１％ ；ＴＺＰ８０％组分对 ＡＢＴＳ 自由基清除能力较强，还原力较大。 铜藻多糖具有较高的抗氧化活性，
具有作为天然抗氧化剂的应用前景。
关键词：铜藻多糖；微波辅助提取；响应曲面法；抗氧化活性
ＤＯＩ：１０􀆰 １１８６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １００⁃８５５１􀆰 ２０１４􀆰 ０６． １０６２
　 　 近年来，随着我国海洋生物的深入开发，海藻的生
物活性及药用价值被逐渐地研究与发现，其中以海藻
多糖的活性最为突出。 海藻多糖具有广泛的生物活
性，包括抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、抗凝血、抗血栓以及
增强机体免疫等［１］。 Ｙａｎ 等［２］对 ２７ 种海藻的抗氧化
活性进行了研究，结果表明，２７ 种海藻都具有·ＯＨ 清
除能力，１５ 种海藻表现出 ＤＰＰＨ·清除能力；Ｍａｔａｎｊｕｎ
等［３］比较了 ２ 种绿藻、３ 种红藻和 ３ 种褐藻的抗氧化
活性，发现 Ｃ． ｌｅｎｔｉｌｌｉｆｅｒａ 和 Ｃ． ｒａｃｅｍｏｓａ 两种褐藻的抗
氧化活性较强；Ｍａｔｓｕｋａｗａ 等［４］通过测定脂氧化酶活
性及 ＤＰＰＨ·清除率，比较了 １７ 种海藻多糖的抗氧化
活性，发现马尾藻（Ｓａｒｇａｓｓｕｍ）的抗氧化活性较强。 目
前，常用的抗氧化剂有丁二丁基羟基甲苯（ＢＨＴ）、基
羟基茴香醚（ＢＨＡ）、没食子酸丙酯（ＰＧ）和叔丁基对
苯二酚（ＴＢＨＱ）等。 但有资料表明，人工合成抗氧化
剂可能有致癌并造成肝脏损伤的风险。 海藻多糖具有
抗氧化效果，来源广泛且无副作用，有望成为新型抗氧
化剂或抗氧化药用成分［５］。
铜藻（Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｈｏｒｎｅｒｉ），马尾藻属海洋植物，别
名：柱囊马尾藻、海柳麦、草茜、竹茜菜等，在我国主要
分布在浙江、辽宁、福建、广东等地。 铜藻富含藻胶、纤
维素、半纤维素、矿物质等，因此被广泛地应用到医药、
食品、饲料及有机肥料等方面。 同时，铜藻生长迅速，
生物量大，在浅海生态环境中起着重要的作用，因此，
已引起海洋生态学家和海藻工作者的关注［６ － ７］。 近年
来，有研究发现，铜藻提取物具有促进骨质形成及抑制
骨吸收的功能［８ － ９］。 然而，铜藻多糖的微波辅助提取
工艺尚未见报道，其抗氧化活性也未进行系统的研究。
微波辅助提取是微波和传统水提法相结合的一种
有效的提取方法。 它可以促进细胞壁和细胞膜破碎，
有利于细胞内物质渗出，故其能有效缩短提取时间及
提取率，同时具有设备简单、适用范围广、污染小等特
点［１０ － １１］。 杨俊红等［１２］对比了中草药中有效成分的不
同提取方法，Ｄａｂｉｒｉ等［１３］用微波辅提法（ＭＡＥ）从茜草
科植物中提取茜草素和紫红素，结果均表明 ＭＡＥ效果
明显优于传统的提取方法。
本文运用响应曲面法优化铜藻多糖 （ ｔｏｎｇ ｚａｏ
ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ， ＴＺＰ）微波辅助提取的工艺条件，利用
乙醇分级醇沉法得到 ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％ ３
个多糖组分，同时对其 ＤＰＰＨ 自由基、ＡＢＴＳ 自由基、
ＯＨ自由基和 Ｏ２ －自由基的清除能力及其还原力进行
研究。
２６０１
　 ６ 期 铜藻多糖微波辅提工艺优化及其抗氧化活性研究
１　 材料与方法
１􀆰 １　 设备与仪器
ＭＡＳ⁃ＩＩ型微波萃取仪（上海新仪微波化学科技有
限公司）；ＣＲ２１ＧＩＩ 型高速冷冻离心机（日本日立公
司）；ＡＬＰＨＡ ２ － ４ＬＤ ＰＬＵＳ 型真空冷冻干燥机（德国
Ｍａｒｉｎ Ｃｈｒｉｓｔ 公司）；ＲＥ － ２０００Ａ 型旋转蒸发器（上海
亚荣生化仪器厂）；７５２ 型紫外可见分光光度计（上海
光学仪器有限公司）。
１􀆰 ２　 材料
铜藻全株：采自浙江温州平阳县南麓列岛，经清
洗，控水，６０℃烘干保存备用。
试剂：９５％乙醇（工业级）；苯酚、浓硫酸、葡萄糖、
Ｔｒｉｓ（三羟甲基氨基甲烷）、浓盐酸、焦性没食子、磷酸、
ＤＰＰＨ（３，３ －二苯基 － ２ －苦基肼）、无水乙醇、ＡＢＴＳ
二胺盐、过硫酸钾、硫酸亚铁、双氧水、水杨酸、磷酸二
氢钠、磷酸氢二钠、铁氰化钾、三氯乙酸、氯化铁均为分
析纯。
１􀆰 ３　 方法
１􀆰 ３􀆰 １　 铜藻多糖的提取工艺流程［１４］ 　 将铜藻洗
净，控水，置于烘箱内低温（５０ ～ ６５℃）烘干，粉碎过 ６０
目筛。 取适量藻粉，按一定料液比加入蒸馏水，按照设
定的参数进行微波辅助提取。 提取完成后冷却静置
１ｈ，然后以转速为 １０００ｒ·ｍｉｎ － １、温度 ４℃冷冻离心
１０ｍｉｎ，得上清液和沉淀。 取上清液，旋转蒸发浓缩至
适当浓度，加入 ９５％乙醇溶液使样品最终乙醇浓度为
３０％ ，放置过夜，离心得沉淀，加入少量蒸馏水使沉淀
溶解，并将残留的少量酒精完全蒸发，冷冻干燥得
ＴＺＰ３０％多糖组分。 上清液逐级加入 ９５％乙醇溶液，
重复上述操作，分别得 ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％两个多糖
组分。
１􀆰 ３􀆰 ２　 铜藻多糖提取率的测定
总糖含量的测定参照张伟杰等［１０］的苯酚硫酸法。
多糖提取率计算公式如下：
多糖提取率 ＝ （ｍ × Ｄ × Ｖ ／ Ｍ） × １００％
式中：ｍ 为样品液 ＯＤ 值对照标准曲线所得糖含
量；Ｄ为稀释倍数；Ｖ为样品液总体积（ｍＬ）；Ｍ为投加
的铜藻干粉质量。
１􀆰 ３􀆰 ３　 响应面试验 　 参考文献［１５］及前期研究结
果，选取微波时间 Ａ、微波温度 Ｂ、料液比 Ｃ 共 ３ 个对
铜藻多糖提取影响显著的因素，根据 Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ 的
中心组合原理，以多糖提取率为响应值（ｙ），采用三因
素三水平的响应面分析法，对铜藻多糖的提取工艺进
行优化。 试验设计的水平及编码表见表 １。
表 １　 响应面实验因素水平编码表
Ｔａｂｌｅ １　 Ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
因素
Ｆａｃｔｏｒ
水平 Ｌｅｖｅｌ
－ １ ０ １
提取时间 Ｔｉｍｅ ／ ｍｉｎ ３０ ４０ ５０
提取温度 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ／ ℃ ６０ ７０ ８０
水料比 Ｗａｔｅｒ ／ ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒａｔｉｏ ／ （ｍｌ·ｇ － １） ５０ ６０ ７０
１􀆰 ３􀆰 ４　 ＤＰＰＨ 自由基清除能力测定［１６］ 　 将铜藻粗多
糖配成不同浓度的溶液，各取 １ｍＬ 至具塞试管中，分
别加入 ２ｍＬ０􀆰 １ｍｍｏｌ·Ｌ － １的 ＤＰＰＨ溶液，密封混匀，于
２５℃恒温避光反应 １ｈ，在 ５１７ｎｍ处测定吸光值 Ａｉ。 同
时以同体积甲醇和蒸馏水分别取代 ＤＰＰＨ溶液和多糖
样品溶液作为调零；以同体积的蒸馏水代替多糖溶液
作为空白对照组 Ａｃ；以同体积甲醇代替 ＤＰＰＨ 作为样
品对照组 Ａｊ，以消除多糖溶液自身吸光值影响。 清除
率 Ｒ计算公式如下：
Ｒ ＝ ［１ － （Ａｉ⁃Ａｊ） ／ Ａｃ］ × １００％
１􀆰 ３􀆰 ５　 ＡＢＴＳ自由基清除能力测定［１６］ 　 将 ＡＢＴＳ（７
ｍｍｏｌ·Ｌ － １，５ ｍＬ）和过硫酸钾溶液（１４０ ｍｍｏｌ·Ｌ － １，
８８μＬ）混合，室温避光反应 １２ ～ １６ ｈ，制备 ＡＢＴＳ 自由
基储备液。 使用磷酸盐缓冲液（１０ ｍｍｏｌ·Ｌ － １，ｐＨ 值
７􀆰 ４）将储备液稀释至其在 ７３４ ｎｍ处吸光值为 ０􀆰 ７０ ±
０􀆰 ０２ 备用。 取不同浓度多糖溶液各 １ｍＬ，加 ３ ｍＬ
ＡＢＴＳ自由基溶液，于暗处反应 １ｈ，记录其在 ７３４ ｎｍ
处的吸光度 Ａｘ。 以 １ｍＬ 纯水代替样品，相同操作，记
为 Ａ０。
Ｒ ＝ ［（Ａ０ － Ａｘ） ／ Ａ０］ × １００％
１􀆰 ３􀆰 ６　 羟基自由基清除能力测定［１７］ 　 移取不同浓度
多糖溶液 ０􀆰 ２ｍＬ，分别加入 １ｍＬ ２ ｍｍｏｌ·Ｌ － １ ＦｅＳＯ４
溶液，０􀆰 ４ｍＬ ２ ｍｍｏｌ · Ｌ － １ 水杨酸钠和 １ｍＬ ０􀆰 １％
Ｈ２Ｏ２，对照管用蒸馏水代替多糖溶液，样品对照管用
蒸馏水代替水杨酸钠，在 ３７℃下恒温水浴 １ｈ，冷却后
于 ５１０ｎｍ波长下测定吸光值。
Ｒ ＝ ［Ａ０ － （Ａｉ⁃Ａｊ）］ ／ Ａ０ × １００％
　 　 式中：Ａ０、Ａｉ、Ａ ｊ分别代表对照、样品及样品对照的
吸光度。
１􀆰 ３􀆰 ７　 超氧阴离子自由基清除能力的测定［１７］ 　 取不
同浓度的多糖溶液各 ０􀆰 １ｍＬ，加入 ２􀆰 ３ｍＬ ０􀆰 ０５Ｍ Ｔｒｉｓ⁃
ＨＣｌ缓冲溶液（ｐＨ值 ８􀆰 ２），２５℃水浴中恒温 １０ｍｉｎ，加
入 ０􀆰 ２ｍＬ １０ｍＭ 邻苯三酚溶液，摇匀。 ２５℃下反应
４ｍｉｎ，然后加入 ０􀆰 ５ｍＬＨＣｌ 溶液以终止反应。 在
３６０１
核　 农　 学　 报 ２８ 卷
３２０ｎｍ波长下测得吸光值 Ａｘ。 其他条件不变，以等体
积蒸馏水代替多糖样品液作为空白对照，测得吸光值
Ａ０。 超氧阴离子自由清除率 Ｒ计算公式如下：
Ｒ ＝ （１ － Ａｘ ／ Ａ０） × １００％
１􀆰 ３􀆰 ８　 还原力测定［１８］ 　 采用铁氰化钾还原法测定铜
藻多糖样品的还原能力，取不同浓度的多糖溶液各 １
ｍＬ，加入 １ｍＬ０􀆰 ２ｍｏＬ·Ｌ － １ｐＨ值 ６􀆰 ６ 的磷酸盐缓冲液
和 １􀆰 ０ｍＬ ｌ％的铁氰化钾溶液，混匀，５０℃保温 ２０ｍｉｎ，
再加入 １􀆰 ０ｍＬ 质量分数 １０％ ＴＣＡ， 冷却， 加入
１􀆰 ０ｍＬ０􀆰 １％ ＦｅＣ１３，反应 １０ｍｉｎ 后在 ７００ ｎｍ 波长处测
吸光值。 吸光值越高，则说明还原力越强。
２　 结果与分析
２􀆰 １　 铜藻多糖的提取及分级醇沉
２􀆰 １􀆰 １　 响应面试验设计及结果　 响应面法优化微波
辅助提取铜藻多糖工艺结果见表 ２，采用 Ｄｅｓｉｇｎ⁃Ｅｘｐｅｒｔ
７􀆰 １ 软件，选用 Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ模型。 对表 ２ 中数据进行
回归分析，得到回归方程为：
Ｙ ＝ １２􀆰 ２０ － ０􀆰 ０９７∗Ａ ＋ ０􀆰 １６∗Ｂ ＋ ０􀆰 ２１∗Ｃ －
０􀆰 ２６∗Ａ∗Ｂ － ０􀆰 ０６５∗Ａ∗Ｃ ＋ ０􀆰 １２∗Ｂ∗Ｃ － ０􀆰 ７９∗
Ａ２ － ０􀆰 ７６∗Ｂ２ － ０􀆰 ２５∗Ｃ２
模型的方差分析结果见表 ３。 由于各因素的 Ｆ 值
越大，则说明该因素对实验指标的影响愈大，通过模型
系数显著性检验，得到因素的主效应关系为：水料比 ＞
提取温度 ＞提取时间。 Ｆ 值检验表明，该模型具有较
高的 Ｆ 值（Ｆ ＝ ８􀆰 ６３）和较低的 Ｐ 值（Ｐ ＝ ０􀆰 ００４８），表
明这个模型高度显著。 因此可以用该回归方程代替实
验真试点对实验结果进行分析。 Ｒ２Ａｄｊ是用来检验回归
方程拟合度的，Ｒ２Ａｄｊ为 ０􀆰 ８１１１，说明有 １９％的变化是不
能由该型进行解释。 失拟项 ｐ ＝ ０􀆰 １１９２ ＞ ０􀆰 ０５，失拟
项差异不显著，也说明方程对试验拟合程度较好。
根据回归方程绘制的响应面和等高线分析，见图
１ ～图 ２。 响应面可以直接反应各因子对响应值影响
的大小，由等高线图可得到最优条件下各因子的取值。
由软件分析得最佳提取条件为当料液比为 １∶ ６４􀆰 ７，提
取温度为 ７１􀆰 ６℃，提取时间为 ３８􀆰 ９ｍｉｎ，超声辅助萃取
铜藻多糖的理论提取值为 １２􀆰 ２６％ 。 根据实际实验情
况调整的最佳提取条件为料液比为 １∶ ６５，提取温度为
７２℃，提取时间为 ３９ｍｉｎ，在此条件下重复 ３ 次实验得
多糖提取率为 １２􀆰 ０２％ ，与理论值还是基本一致的。
表 ２　 Ｂｏｘ⁃Ｂｅｈｎｋｅｎ实验设计及结果
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
试验号
Ｎｕｍｂｅｒ
提取时间（Ａ）
Ｔｉｍｅ ／ ℃
提取温度（Ｂ）
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ／ ℃
水料比（Ｃ）
Ｗａｔｅｒ ／ ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒａｔｉｏ ／ （ｍＬ·ｇ － １）
多糖提取率
Ｙｉｅｌｄ ／ ％
１ ０ １ － １ １１􀆰 ０６
２ ０ － １ － １ １１􀆰 ２７
３ ０ １ １ １１􀆰 ３５
４ － １ ０ １ １１􀆰 ７４
５ ０ ０ ０ １１􀆰 ９９
６ ０ ０ ０ １２􀆰 ００
７ － １ １ ０ １１􀆰 ２８
８ １ ０ １ １１􀆰 ３５
９ ０ ０ ０ １２􀆰 ２２
１０ １ － １ ０ １０􀆰 ５３
１１ １ ０ － １ １０􀆰 ７０
１２ ０ ０ ０ １２􀆰 ３４
１３ １ １ ０ １０􀆰 ６４
１４ － １ － １ ０ １０􀆰 １５
１５ － １ ０ － １ １０􀆰 ８３
１６ ０ ０ ０ １２􀆰 ４４
１７ ０ － １ １ １１􀆰 ０８
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　 ６ 期 铜藻多糖微波辅提工艺优化及其抗氧化活性研究
表 ３　 回归方程方差分析表
Ｔａｂｌｅ ３　 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｖａｒｉａｎｃｅ
方差来源
Ｓｏｕｒｃｅ
标准差
Ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ
自由度
ｄｆ
方差
Ｖａｒｉａｎｃｅ
Ｆ值
Ｆ Ｖａｌｕｅ
Ｐ值
Ｐ Ｖａｌｕｅ
显著性
Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ
回归 Ｍｏｄｅｌ ６􀆰 ７８ ９ ０􀆰 ７５ ８􀆰 ６３ ０􀆰 ００４８ ∗∗
Ａ －时间 Ｔｉｍｅ ０􀆰 ０７６ １ ０􀆰 ０７６ ０􀆰 ８７ ０􀆰 ３８１５
Ｂ －温度 Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ０􀆰 ２１ １ ０􀆰 ２１ ２􀆰 ４２ ０􀆰 １６３６
Ｃ － 水 料 比 Ｗａｔｅｒ ／
ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒａｔｉｏ ０􀆰 ３４ １ ０􀆰 ３４ ３􀆰 ９５ ０􀆰 ００８７３ ∗∗
ＡＢ ０􀆰 ２６ １ ０􀆰 ２６ ２􀆰 ９８ ０􀆰 １２７９
ＡＣ ０􀆰 ０１７ １ ０􀆰 ０１７ ０􀆰 １９ ０􀆰 ６７３１
ＢＣ ０􀆰 ０５８ １ ０􀆰 ０５８ ０􀆰 ６６ ０􀆰 ４４３２
Ａ２ ２􀆰 ６４ １ ２􀆰 ６４ ３０􀆰 ２４ ０􀆰 ０００９ ∗∗
Ｂ２ ２􀆰 ４１ １ ２􀆰 ４１ ２７􀆰 ６２ ０􀆰 ００１２ ∗∗
Ｃ２ ０􀆰 ２７ １ ０􀆰 ２７ ３􀆰 ０５ ０􀆰 １２４１
残差 Ｒｅｓｉｄｕａｌ ０􀆰 ６１ ７ ０􀆰 ０８７
失拟项 Ｌａｃｋ ｏｆ Ｆｉｔ ０􀆰 ４５ ３ ０􀆰 １５ ３􀆰 ７０ ０􀆰 １１９２
纯误差 Ｐｕｒｅ Ｅｒｒｏｒ ０􀆰 １６ ４ ０􀆰 ０４０
总和 Ｃｏｒ Ｔｏｔａｌ ７􀆰 ３９ １６
Ｒ２ ＝ ０􀆰 ９１７３ Ｒ２Ａｄｊ ＝ ０􀆰 ８１１１ ＣＶ％ ＝２􀆰 ６０
　 　 注：∗∗表示极显著（ｐ ＜ ０􀆰 ０１）。
Ｎｏｔｅ： ∗∗ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｈｉｇｈｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（Ｐ ＜ ０􀆰 ０１） ．
图 １　 提取时间和温度对多糖提取率影响的响应曲面
Ｆｉｇ． １　 Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
２􀆰 １􀆰 ２　 不同多糖组分的含糖量测定　 将微波辅助提
取得到的铜藻提取液进行分级醇沉，分别得到
ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％ ３ 个多糖组分，每个组
分的总糖含量如表 ４ 所示。
２􀆰 ２　 铜藻多糖抗氧化活性研究结果
本文通过测定铜藻多糖对 ＤＰＰＨ自由基、ＡＢＴＳ自
由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基的清除率及其还
原力大小来研究其抗氧化效果。
２􀆰 ２􀆰 １　 对 ＤＰＰＨ自由基的清除作用　 如图 ３ 所示，各
级醇沉多糖对 ＤＰＰＨ自由基均具有不同程度的清除效
果，且其效果随着浓度的增加而增强；在样品浓度≤
１􀆰 ５ｍｇ·ｍＬ － １时，对 ＤＰＰＨ·自由基清除能力：ＴＺＰ６０％
５６０１
核　 农　 学　 报 ２８ 卷
图 ２　 提取时间和液料比对多糖提取率影响的响应曲面
Ｆｉｇ． ２　 Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ／ ｍａｔｅｒｉａｌ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
表 ４　 不同多糖组分的总糖含量
Ｔａｂｌｅ ４　 Ｔｏｔａｌ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｒｕｄｅ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒａｃｔｉｏｎｓ
多糖组分
Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ Ｆｒａｃｔｉｏｎ
３０％醇沉的
铜藻多糖
ＴＺＰ３０％
６０％醇沉的
铜藻多糖
ＴＺＰ６０％
８０％醇沉的
铜藻多糖
ＴＺＰ８０％
总糖含量 ／ ％
Ｔｏｔａｌ Ｓｕｇａｒ
２０􀆰 １５ ４９􀆰 ２５ ７２􀆰 ３９
＞ ＴＺＰ８０％ ＞３０％ ，当样品浓度超过 １􀆰 ５ ｍｇ·ｍＬ － １时，
ＴＺＰ８０％的清除效果超过 ＴＺＰ６０％ ，在样品浓度为 ２􀆰 ５
ｍｇ·ｍＬ － １时，ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％三个醇沉
多糖组分对 ＤＰＰＨ 自由基的清除率分别为 ７１􀆰 ７４％ 、
７３􀆰 ９６％和 ８５􀆰 ０１％ 。
图 ３　 不同多糖组分对 ＤＰＰＨ·的清除能力
Ｆｉｇ． ３　 Ｔｈｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ＤＰＰＨ·ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
２􀆰 ２􀆰 ２　 对 ＡＢＴＳ自由基的清除作用 　 各铜藻多糖组
分对 ＡＢＴＳ自由基的清除作用试验结果见图 ４。 实验
表明：铜藻的不同醇沉组分对 ＡＢＴＳ·的清除能力随样
品浓度增大而增强，且 ３ 个组分的清除效果无明显差
异，都具有较强的清除能力，３ 种组分在 １􀆰 ５ ｍｇ·
ｍＬ － １样品浓度下清除率均达到了 ９５％以上，最高可达
９９􀆰 ７１％ 。
图 ４　 不同多糖组分对 ＡＢＴＳ·的清除能力
Ｆｉｇ． ４　 Ｔｈｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ
ＡＢＴＳ·ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
２􀆰 ２􀆰 ３　 对羟基自由基的清除作用　 羟基自由基是已
知的最强氧化剂，几乎能和所有的细胞成分发生反应，
且反应速度很快。 各铜藻多糖组分对·ＯＨ 的清除作
用实验结果见图５。 实验表明，铜藻的不同醇沉组分对
·ＯＨ的清除能力随样品浓度增大而增强；３ 个醇沉组
分对·ＯＨ 的清除能力有较大差异，在实验浓度范围
内，ＴＺＰ３０％组分对·ＯＨ 的清除效果最佳，ＴＺＰ６０％组
分次之，ＴＺＰ８０％最差；当样品浓度达到 ２􀆰 ５ ｍｇ·ｍＬ － １
６６０１
　 ６ 期 铜藻多糖微波辅提工艺优化及其抗氧化活性研究
时，３ 个多糖组分对·ＯＨ 的清除率分别为９８􀆰 ０７％ 、
８５􀆰 ５６％ 、４７􀆰 ５７％ 。
图 ５　 不同多糖组分对·ＯＨ的清除能力
Ｆｉｇ． ５　 Ｔｈｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ·ＯＨ
ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
２􀆰 ２􀆰 ４　 对超氧阴离子自由基的清除作用　 超氧阴离
子是氧气进入生物体内生成的第一个氧自由基，是其
他活性氧的前体，能导致细胞死亡，酶失活，ＤＮＡ 和膜
的降解，并能引起不饱和脂肪酸和其他易受影响物质
的过氧化。 因此，研究铜藻多糖清除超氧阴离子的能
力是研究抗氧化机理的一个重要方面。 各铜藻多糖组
分对 Ｏ２ －·的清除作用试验结果见图６。 试验表明：铜
藻的不同醇沉组分对 Ｏ２ －的清除能力随样品浓度增大
而增强；总体来看，其清除能力：ＴＺＰ３０％ ＞ ＴＺＰ６０％ ＞
８０％ ，此结果与铜藻多糖对·ＯＨ 的清除结果相一致，
ＴＺＰ３０％组分对羟基自由基和超氧阴离子清除能力较
强，说明其对 ＲＯＳ自由基清除作用较强。
图 ６　 不同多糖组分对 Ｏ２ －·清除能力
Ｆｉｇ． ６　 Ｔｈｅ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｏ２ －·
ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
２􀆰 ２􀆰 ５　 还原力的测定 　 ３ 种铜藻多糖样品的还原力
检测结果见图 ７。 如图 ７ 所示，多糖不同醇沉组分在
图７　 不同多糖组分的还原力
Ｆｉｇ． ７　 Ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
实验浓度范围有一定的还原能力，并随浓度的增加效
果增强。 在实验浓度范围内，各醇沉组分还原力大小：
ＴＺＰ６０％≈ＴＺＰ３０％ ＞ ＴＺＰ８０％ 。
３　 讨论
铜藻，是褐藻中的一种，具有多种生物活性，其主
要活性成分为多糖，从海藻中提取的多糖多为天然硫
酸酯化多糖，具有抗辐射、抗凝血、抗肿瘤和抗病毒等
多种生物活性，且毒副作用小［１］，可成为理想的药物
来源。
本研究采用分级醇沉法将铜藻多糖分为
ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％ ３ 个粗多糖组分，并通
过研究这 ３ 个多糖组分对 ＤＰＰＨ自由基、超氧阴离子、
羟基自由基、ＡＢＴＳ 自由基的清除能力及其还原力来
考察铜藻多糖的抗氧化活性。 经过试验测定发现，随
着醇沉浓度的不断增加，得到的分级醇沉组分的含糖
量越高；同时，ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％ ３ 个多糖
组分均具有抗氧化活性，且活性强度随浓度增大而增
强。 但是，由试验数据分析，ＴＺＰ８０％ 组分糖含量最
高，其抗肿瘤活性反而相对较差；同时 ３ 个多糖组分在
不同的抗氧化活性指标中也显示出不同的抗氧化效
果，如，ＴＺＰ３０％组分对·ＯＨ的清除率最高，而对 ＤＰＰＨ
·的清除效果反而最差。引起此差异的可能原因有以下
几种：（１）３ 个组分中多糖的分子量、空间结构等不同。
有研究表明，高分子量多糖容易在低浓度乙醇中沉淀，
而小分子量多糖须在较高的乙醇浓度条件下沉淀，即
在分级醇沉中，高分子量多糖先沉淀，低分子量多糖后
沉淀［１９］，可见，ＴＺＰ３０％组分分子量最大，ＴＺＰ６０％组
分次之，ＴＺＰ８０％组分最小；（２）本研究提取的铜藻多
糖为粗多糖，除了主要成分多糖以外，还可能存在少量
７６０１
核　 农　 学　 报 ２８ 卷
多酚、类胡萝卜素、多肽等具有抗氧化活性的成分，影
响试验的结果［２０］。 因此，若要确切了解多糖浓度、结
构及分子量等因素与抗氧化活性之间的关系，须将粗
多糖纯化，进行更深一步的研究。
４　 结论
采用响应面分析法优化铜藻多糖微波辅助提取的
工艺条件，从而求得微波提取铜藻多糖的最佳工艺条
件为：微波提取温度 ７２℃，微波提取时间 ３９ｍｉｎ，液料
比 ６５∶ １ｍＬ·ｇ － １。 在此条件下进行试验，所测得的铜
藻多糖提取率达到 １２􀆰 ０２％ （ｎ ＝ ３）。 同时，根据方差
分析，得出因素的主效应关系为：水料比 ＞提取温度 ＞
提取时间。
ＴＺＰ３０％ 、ＴＺＰ６０％和 ＴＺＰ８０％ ３ 个组分均具有抗
氧化活性，且在试验浓度范围内，其活性随样品浓度增
加而增强。 ＴＺＰ３０％组分对羟基自由基和超氧阴离子
清除能力较强，当样品浓度为 ２􀆰 ５ｍｇ·ｍＬ － １时，清除
率分别为 ８５􀆰 ５６％和 ６４􀆰 ４３％ ；ＴＺＰ６０％与 ＴＺＰ％组分
对 ＤＰＰＨ自由基清除能力相似，当样品浓度≤１􀆰 ５ｍｇ
·ｍＬ － １时，ＴＺＰ６０％组分对 ＤＰＰＨ 自由基清除能力最
强，当样品浓度超过 １􀆰 ５ ｍｇ·ｍＬ － １时，ＴＺＰ８０％的清除
效果超过 ＴＺＰ６０％ ，在样品浓度为 ２􀆰 ５ ｍｇ·ｍＬ － １时，
ＴＺＰ８０％组分对 ＤＰＰＨ 自由基的清除率最高可达
８５􀆰 ０１％ ；ＴＺＰ８０％组分对 ＡＢＴＳ自由基清除能力较强，
还原力较大。
本研究表明，铜藻多糖的提取率高（约 １２％ ），具
有较高的抗氧化活性。 因此，从铜藻中提取有价值的
多糖应用到生物制药领域具有良好的前景。
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ｆｒｏｍ Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｈｏｒｎｅｒｉ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ
ＳＨＡＯ Ｐｉｎｇ　 ＬＩＵ Ｊｉａ　 ＷＡＮＧ Ｏｕ⁃ｌｉ　 ＳＵＮ Ｐｅｉ⁃ｌｏｎｇ
（Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ　 ３１００１４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｈｏｒｎｅｒｉ （ＴＺＰ） ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ
ｂｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ（ＲＳＭ）． Ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ （ＴＺＰ３０％ ，
ＴＺＰ６０％ ， ＴＺＰ８０％ ） ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｅｔｈａｎｏｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｗｅｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ
ｏｎ ｔｈｅｉｒ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＤＰＰＨ ａｓｓａｙ， ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｒａｄｉｃａｌ ａｓｓａｙ， ｈｙｄｒｏｘｙｌ ａｓｓａｙ， ＡＢＴＳ
ａｓｓａｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｓｓａｙ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ＲＳＭ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｓｏｌｉｄｌｉｑｕｉｄ ｒａｔｉｏ
１：６５， ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ７２℃， ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ３９ｍｉｎ． Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ＳＨＰ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ １２􀆰 ０２％ ． （ ｎ ＝ ３ ）． Ｔｈｅ Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＴＺＰ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ
ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＴＺＰ３０％ ｓｈｏｗｅｄ ｈｉｇｈ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ＯＨ·ａｎｄ Ｏ２ － ， ＴＺＰ６０％ ｓｈｏｗｅｄ
ｈｉｇｈ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ＤＰＰＨ·， ａｎｄ ＴＺＰ８０％ ｓｈｏｗｅｄ ｈｉｇｈ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ＡＢＴＳ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｏｗｅｒ． Ｓｏ，
ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｈｏｒｎｅｒｉ ｗｅｒｅ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｕｓｅ ｉｎ ｎａｔｕｒａｌ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ Ｓａｒｇａｓｓｕｍ ｈｏｒｎｅｒｉ； Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄ； Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ； Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ
ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ
９６０１