全 文 ：响应面法优化水提铜色牛肝菌多糖工艺 *
王心诗 1，邰丽梅 2，吴素蕊 2**，赵天瑞 1
（1.昆明理工大学 云南省食品安全研究院，云南 昆明 650500；
2.中华全国供销合作总社 昆明食用菌研究所，云南 昆明 650221）
摘要：针对野生铜色牛肝菌多糖的提取，通过单因素试验选取试验因素与水平，根据 Box-Behnken的中心组合试验设
计及响应面法分析建立二次回归模型，对提取温度、提取时间和料液比进行优化组合。结果表明，多糖提取的最佳工
艺条件为：提取温度 49℃、提取时间 3.6 h、料液比 1∶40。在此最佳工艺条件下，野生铜色牛肝菌多糖得率为 14.92%。
关键词：铜色牛肝菌；响应面法；多糖；提取工艺
中图分类号：S646.9 文献标志码：A 文章编号：1003-8310（2015） 01-0060-05
Optimization of the Extraction Technique of Boletus aereus Polysaccharide via Response
Surface Analysis
WANG Xin-shi1, TAI Li-mei2, WU Su-rui2, ZHAO Tian-rui1
（1.Yunnan Institute of Food Safety, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China;
2.Kunming Edible Fungi Institute of All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives, Kunming 650221, China)
Abstract: In this paper, aiming at the extraction of Boletus aereus, experiment factors and levels were firstly selected by one-
factor tests. The optimum extraction conditions for extraction temperature and time, solid-to-liquid ratio were studied according
to the mathematics model built by using Box-Behnken central composite design and response surface methodology (RSM). The
results showed that the optimum conditions of Boletus aereus extraction were: extraction temperature of 49℃, extraction time of
3.6 h and ratio of material to water of 1∶40, then the yield rate of Boletus aereus was 14.92%.
Key words: response surface methodology; Boletus aereus; polysaccharides; extraction technology
真菌多糖 （Fungus polysaccharide） 一般是指从
真菌的子实体、菌丝体及发酵液中分离出的，由 10
个以上单糖以糖苷键结合而成的天然高分子聚合物，
是一种特殊的生物活性物质，在人体内起着非常重
要的作用。大量的动物和临床研究表明，真菌多糖
具有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗衰老、抗肿
瘤、抗病毒、降血糖、降血脂、抗辐射、抗溃疡、
抗凝血、增强免疫力等，在国际上被称为“生物反
应调节剂”[1-3]。我国丰富的食用菌天然资源和悠久的
食用菌栽培、应用历史，对于食（药） 用菌多糖的
研究与药品、保健品的开发利用有着得天独厚的优
势[4]。随着人们对食用菌多糖活性成分功能、营养的
深入研究和提取工艺的不断完善，食用菌多糖将在
医药、保健品、食品、饮料以及其他领域得到越来
越广泛的应用[5]。
铜色牛肝菌 （Boletus aereus） 又名黑牛肝菌，
属于牛肝菌属[6]，是一种可食用的蘑菇，营养成分丰
富，具有“高蛋白、低脂肪、低热量”等特点[7]。我
*基金项目：国家科技支撑计划课题（2012BAD36B02）。
作者简介：王心诗（1989-），女，在读硕士研究生，主要研究方向为食品储藏与加工方向研究。
**通信作者：吴素蕊（1979-），女，硕士，副研究员，主要从事食用菌科学与工程研究。
收稿日期：2014 - 11 - 10
DOI：10.13629/j.cnki.53-1054.2015.01.017
中国食用菌 2015，34（1）：60~64
EDIBLE FUNGI OF CHINA
CN53－1054/Q ISSN 1003－8310
王心诗等：响应面法优化水提铜色牛肝菌多糖工艺
国主要分布在四川、贵州、云南等地，国外主要分
布在欧洲各国[8]，在巴斯克地区和意大利经常被拿来
食用，具有良好的食用和药用价值。目前，铜色牛
肝菌多以鲜食为主，深加工及对功能性成分分离利
用的研究还不够深入，因此有必要开展对铜色牛肝
菌多糖的研究。
本文利用热水浸提法提取野生铜色牛肝菌多糖，
并且通过单因素试验及 Box-Behnken中心组合试验
设计、响应面分析法[9]，优化多糖的提取工艺，为这
一野生铜色牛肝菌资源的综合开发及利用提供技术
依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
原料：野生铜色牛肝菌，购自云南省易门县农
贸市场，冻藏备用。
试剂：葡萄糖、硫酸、苯酚、无水乙醇、丙酮，
均为分析纯。
仪器：高速多功能粉碎机（Q-250B3），上海冰
都电器有限公司；电子天平（AL204），梅特勒-托利
多仪器（上海） 有限公司；数显恒温水浴锅（HH-
4），金坛市科析仪器有限公司；循环多用真空泵
SHZ-D（Ⅲ），巩义市子华仪器有限责任公司；旋转
蒸发仪（OSB-2100），上海爱朗仪器有限公司；双
束紫外可见分光光度计（TU1901），北京普析通用仪
器有限责任公司；大容量离心机（LXJ-ⅡB），上海
安亭科学仪器厂。
1.2 试验方法
1.2.1 多糖的提取
铜色牛肝菌前处理：将筛选、清洗、除杂后的
铜色牛肝菌烘干，粉碎过 80目筛备用。
水提铜色牛肝菌多糖：准确称取过筛后的铜色
牛肝菌粉末 0.5 g，按一定料液比、温度和时间提取
多糖。水提结束后，真空抽滤，滤液真空浓缩至
原体积 1/4，加 4倍体积的 95%乙醇静置过夜。于 5
000 r·min-1离心 15 min，弃上清液，沉淀用 80%乙
醇洗 3遍，再用丙酮洗 2遍，真空干燥后得粗多糖
样品[10]。进行平行试验 3次。
1.2.2 多糖含量的测定
采用苯酚-硫酸法[11]。
1.2.3 多糖得率的计算
采用重量法[12]测定，铜色牛肝菌多糖得率（Y）
公式为：
Y =（m1/m2） ×100%
式中：m1表示铜色牛肝菌多糖质量；m2表示铜色牛
肝菌质量。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 提取温度对多糖提取率的影响
确定水浴时间 3 h，料液比 1∶40（g∶mL），研究
提取温度对多糖得率的影响，结果如图 1所示。
由图 1可知，在温度 30℃～50℃，随温度升高，
多糖提取率增加明显；当温度超过 50℃，随着温度
上升，多糖提取率明显下降。这与多糖本身的结构
及活性有关，3 h的高温浸提可能会导致多糖的分子
结构降解，提取率降低[13-14]。由此可见，浸提温度不
宜太高，50℃为最适提取温度。
2.1.2 提取时间对多糖提取率的影响
提取温度 50℃、料液比 1∶40（g∶mL） 时，研究
不同提取时间对多糖得率的影响，结果如图 2所示。
由图 2可知，随浸提时间的延长，多糖提取率
不断增加，3 h～3.5 h提取率显著增加；3.5 h以后，
随着时间增加，提取率趋于平缓，几乎持平。多糖
提取率与时间有密切关系，提取时间过短，铜色牛
肝菌中的多糖无法充分溶出，影响提取效率；时间
过长，可能会使部分已经溶出的多糖在长时间高温
图 1 提取温度对多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of extraction temperature on polysaccharide
extraction rate
提取温度/℃
多
糖
提
取
率
/%
30 40 50 60 70
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
图 2 提取时间对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of extraction time on polysaccharide extraction rate
提取时间/h
多
糖
提
取
率
/%
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
14.0
13.5
13.0
12.5
12.0
11.5
第 34卷 第 1期 61
图 3 料液比对多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of solid-to-liquid ratio onpolysaccharideextraction rate
料液比 (g∶mL)
多
糖
提
取
率
/%
10 20 30 40 50 60
15.0
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
环境下发生结构变化，提取率降低 [15]。因此，综合
考虑效率、能耗因素，选择浸提时间为 3.5 h。
2.1.3 料液比对多糖提取率的影响
在提取温度 50℃、提取时间 3.5 h条件下，研究
料液比对多糖得率的影响，结果如图 3所示。
由图 3可知，随着料液比的提高，多糖提取率
先增加后减小。在料液比为 1∶10～1∶30这个阶段时，
多糖提取率呈增加趋势，并且在料液比 1∶40时达到
最大；在料液比为 1∶40之后，提取率明显下降，这
说明在料液比为 1∶40时，有效成分提取较充分。溶
剂用量与多糖的溶出存在对应的平衡关系，即有一
个饱和溶出度的问题。若继续提高料液比，会增加
能量的消耗，延长浓缩的时间，损失量相对也会增
加[16-17]。因此，确定 1∶40为最佳料液比。
2.2 响应面试验
2.2.1 响应面试验结果及方差分析
通过单因素试验，根据 Box-Behnken的中心组
合试验设计原理[18-20]，进行三因素三水平试验优化多
糖提取工艺。响应面试验因素与水平见表 1。
试验设计及结果见表 2。如表 2所示，析因试验
的试验号为 1 号～12 号，零点试验的试验号为 13
号～15号，其中自变量取值在 A、B、C构成的三维
顶点为析因点；区域中心点为零点，重复零点试验 3
次，估计试验误差。
拟合得到多糖得率的预测值对各因素的回归方
程为：
Y= 14.98-0.45A+0.18B+0.023C-0.41AB+0.024AC
-（1.275E-003） BC-2.51A2-1.09B2-0.83C2。
对回归模型进行方差分析，结果见表 3。
由表 3可知，各因素和响应值之间线性关系显
著，试验误差较小，模型方差可较好地反应真实试
验值。该模型 R2=0.9984，表明试验方法可靠；R2Adj=
0.9955，变异系数 CV/%=0.78，表明多糖提取率模型
拟合性好，可用于预测提取铜色牛肝菌多糖的工艺
试验结果。模型的 P值小于 0.0001，铜色牛肝菌多
糖提取率的回归模型结果极为显著。失拟项 F值为
3.18，模型计算结果与检验结果的差异不显著。由表
3中 P值可知，A、B、AB、A2、B2、C2对多糖提取
率有显著影响，且各试验因子对响应值不是简单的
线性关系。
图 4、图 5、图 6为各因子交互作用三维响应面
曲面图和等高线图。由图 4可知，在相同提取时间，
随着提取温度升高，得率呈现先增加后减小的趋势；
在提取温度一定时，随提取时间延长，得率呈逐渐
增加趋势，这与单因素试验结果一致。另外，提取
时间与提取温度之间的交互作用对铜色牛肝菌多糖
得率有显著影响，且提取温度影响的显著性大于提
取时间。由图 5可知，提取温度与料液比的交互作
用较显著，提取温度对试验结果影响的显著性大于
料液比。由图 6可知，提取时间与料液比的交互作
用不显著，且提取时间影响的显著性大于料液比。
比较 3组图可知，提取温度对铜色牛肝菌多糖提取
率的影响最为显著，表现为曲线较陡，提取时间的
影响较为显著，而料液比的影响不显著，表现为曲
线较为平滑。3个因素对多糖提取率的影响及各个因
试验号
提取温度
（A）/℃
提取时间
（B）/h
料液比
（C）/(g·mL-1)
多糖得率
/%
1 -1 -1 0 11.2986
2 1 -1 0 11.1622
3 -1 1 0 12.4154
4 1 1 0 10.6417
5 -1 0 -1 12.0111
6 1 0 -1 11.1066
7 -1 0 1 12.1228
8 1 0 1 11.3138
9 0 -1 -1 12.8752
10 0 1 -1 13.3148
11 0 -1 1 12.8095
12 0 1 1 13.244
13 0 0 0 14.937
14 0 0 0 15.058
15 0 0 0 14.856
表 1 试验因素与水平
Tab.1 Factors and levels of the experiment
水平
提取温度
（A） /℃
提取时间
（B） /h
料液比
（C） /(g·mL-1)
-1 40 3.0 1:30
0 50 3.5 1:40
1 60 4.0 1:50
表 2 试验设计与结果
Tab.2 Experimental design and yield
中国食用菌 EDIBLE FUNGI OF CHINA Vol． 34 No．162
图 5 提取温度与料液比及其相互作用对多糖提取率影响的响应曲面和等高线
Fig.5 Response surface and contours of the effect of temperature and solid-to-liquid ratio on polysaccharide extracting rate
表 3 回归模型方差分析结果
Tab.3 Results of variance analysis of regression model
方差来源 平方和 自由度 均方 F值 Prob>F 显著性
回归模型 30.13 9 3.35 342.57 <0.0001 显著
A 1.64 1 1.64 167.92 <0.0001
B 0.27 1 0.27 27.65 0.0033
C 4.159E-003 1 4.159E-003 0.43 0.05430
AB 0.67 1 0.67 68.57 0.0004
AC 2.280E-003 1 2.280E-003 0.23 0.6495
BC 6.502E-003 1 6.502E-003 6.653E-004 0.9804
A2 23.32 1 23.32 2386.12 <0.0001
B2 4.39 1 4.39 449.60 <0.0001
C2 2.55 1 2.55 261.40 <0.0001
残差 0.049 5 9.774E-003
失拟项 0.040 3 0.013 3.18 0.2483 不显著
纯误差 8.469E-003 2 4.234E-003
总离差 30.18 14
图 4 提取温度与时间及其相互作用对多糖提取率影响的响应曲面和等高线
Fig.4 Response surface and contours of the effect of temperature and time on polysaccharide extraction rate
第 34卷 第 1期 王心诗等：响应面法优化水提铜色牛肝菌多糖工艺 63
素间的交互影响与回归分析结果吻合。
2.2.2 响应面分析检验
根据上述优化条件得到最佳提取工艺条件：提
取温度 49.01℃、提取时间 3.55 h、料液比 1∶40.12，
通过回归方程得出预测值为 15.0155%。考虑实际操
作可行性，将多糖的提取条件修正为：提取温度
49℃、提取时间 3.6 h、料液比 1∶40。进行 3次平行
验证试验，多糖的平均得率为 14.92%，与预测值相
差 0.096%，说明该方程与实际情况拟合较好，充分
说明了采用响应面优化的提取条件准确可靠，能用
于指导铜色牛肝菌多糖的提取。
3 结论
在单因素试验的基础上，通过响应面法优化水
提铜色牛肝菌多糖的工艺，最佳提取工艺为：提取
温度 49℃、提取时间 3.6 h、料液比 1∶40，在此条件
下铜色牛肝菌多糖得率为 14.92%。
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图 6 提取时间与料液比及其相互作用对多糖提取率影响的响应曲面和等高线
Fig.6 Response surface and contours of the effect of time and solid-to-liquid ratio on polysaccharide extracting rate
中国食用菌 EDIBLE FUNGI OF CHINA Vol． 34 No．164