全 文 ：2011.08·
技术 Technique·食品工程
响应面法优化美味牛肝菌多糖提取工艺研究
万国福
（江苏食品职业技术学院食品与营养工程学院）
【摘要】 以美味牛肝菌为原料， 在单因素试验的基础上， 依据 Box－Behnken 的中心组合试
验设计原理， 选取浸提温度、 浸提时间和料液比为影响因素， 应用响应面法进行三因素三水平的试
验设计， 以牛肝菌多糖提取率作为响应值， 对其提取条件做进一步优化。 试验所得水浸提法提取牛
肝菌多糖的最佳工艺条件为浸提温度 90℃、 浸提时间 4h、 料液比 1 ∶30， 牛肝菌多糖提取率达
3．91％。
【关键词】 牛肝菌； 多糖； 响应面法； 提取
中图分类号： TS 202．3 文献标识码： A 文章编号： 1000-9868(2011)08-0160-03
美味牛肝菌又名大脚菇， 牛肝菌科。 菌盖直径 4～
15cm， 扁半球形或稍平展、 不粘、 光滑、 边缘钝、 呈黄
褐色、 土褐色或赤褐色。 主要分布于河南、 四川、 云南、
内蒙古、 福建、 陕西等地， 属于优质野生食用菌， 其子
实体厚而细软， 味道鲜美， 也可入药。 可治腰腿疼痛，
手足麻木， 筋骨不舒， 四肢抽搐， 其中的多糖和碱性蛋
白可抗肿瘤、 病毒， 调节人体的免疫功能。
多糖提取多采用水浸提法， 影响因素主要有浸提温
度、 料液比和浸提时间。 本文通过单因素试验及二次回
归正交组合设计试验， 研究确定了美味牛肝菌多糖的提
取工艺条件， 为美味牛肝菌深加工利用提供理论依据。
1 试验材料与方法
1．1 试验材料与仪器
原料与试剂： 新鲜美味牛肝菌 （市售）； 苯酚、 硫
酸、 葡萄糖、 95％乙醇、 正丁醇和氯仿均为国产分析纯。
仪器： Unic UV ／ vis－2802PC， 上海尤尼克仪器有限
公司； 低速台式大容量离心机， 上海安亭科学仪器厂。
1．2 试验方法
1．2．1 牛肝菌多糖提取工艺
新鲜美味牛肝菌子实体粉碎→分别精密称取 10g 样品
若干→设定浸提温度、 料液比、 提取时间进多糖浸提→浸
提完毕后过滤， 取滤液→用 95％乙醇进行醇析 4h→4 000r ／
min 离心 10min， 取沉淀→采用 sevage 法脱蛋白并干燥至恒
重即得牛肝菌多糖
1．2．2 牛肝菌多糖测定
采用苯酚－硫酸法测定牛肝菌多糖。 将干燥恒重的
葡萄糖配制成浓度为 0．1mg ／ mL 标准葡萄糖溶液用于制
作标准曲线。 然后按照下列公式计算多糖提取率：
多糖提取率＝ 多糖质量（g）
牛肝菌质量（g） ×100％
1．2．3 试验设计
通过单因素试验分别探讨浸提温度、 液料比、 浸提时
间 3 个因素对牛肝菌多糖提取率的影响。 在单因素试验
基础上， 根据 Box－Benhnken设计原理， 确定中心组合试
验的因素与水平。 以多糖得率为响应值， 通过响应面分
析对提取条件进行优化， 并确定各提取条件的最佳组合。
2 结果与分析
2．1 提取温度确定
选用料液比 1∶30， 浸提时间 4h， 分别在温度 60、
70、 80、 90 和 100℃条件下进行牛肝菌多糖提取试验，
结果如图 1所示。
图 1 浸提温度对多糖得率的影响
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DOI:10.16167/j.cnki.1000-9868.2011.23.006
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食品工程·Technique技术
表 1 响应面分析方案及试验结果
试验号
浸提温度
X1（℃）
浸提时间
X2（h）
料液比
X3（g ／ mL）
多糖提取率
Y（％）
预测得率
（％）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
－1（80）
1（100）
－1
1
－1
1
－1
1
0（90）
0
0
0
0
0
0
－1（3）
－1
1（5）
1
0（4）
0
0
0
－1
1
－1
1
0
0
0
0（1∶3）
0
0
0
－1（1∶2）
－1
1（1∶4）
1
－1
－1
1
1
0
0
0
3．13
3．09
3．11
3．35
2．94
3．38
3．35
3．41
3．34
3．42
3．60
3．54
4．01
3．95
3．93
3．12
3．16
3．05
3．36
2．99
3．35
3．38
3．37
3．31
3．44
3．58
3．58
3．96
3．96
3．96
图 2 料液比对多糖得率的影响
图 3 浸提时间对粗多糖得率的影响
由图 1 可知： 多糖提取率随浸提温度的升高呈现先
增后降的趋势， 当温度 90℃时， 提取率最大， 所以选择
80、 90、 100℃作为中心组合试验的 3个水平。
2．2 料液比确定
选用浸提温度 90℃， 时间 4h， 料液比分别为 1∶10、
1∶20、 1∶30、 1∶40 和 1∶50 条件下进行牛肝菌多糖提取试
验， 结果如图 2所示。
由图 2 可知： 多糖提取率随料液比的增加提取率也
不断增加， 当达到料液比 1∶30 时， 提取率则基本保持水
平。 在多糖的提取过程中， 溶剂用量与多糖的溶出有一
个对应的平衡关系， 溶剂用量的最低限度是保证物料刚
被完全浸没， 随着溶剂用量的增加， 物料的溶出量逐渐
增加， 到达饱和溶出度后， 多糖得率不再改变。 因此，
选取 1∶20、 1∶30 和 1∶40 作为中心组合试验设计料液比的
3个水平。
2．3 浸提时间确定
选用浸提温度 90℃， 料液比 1∶30， 分别在浸提时间
1、 2、 3、 4和 5h进行牛肝菌多糖提取试验， 结果如图 3
所示。
由图 3 可知： 多糖提取率随浸提时间延长呈现先增
后降的趋势， 当浸提时间为 4h 时， 有最大多糖提取率。
因此， 选择 3、 4、 5h作为中心组合试验的 3个水平。
2．4 响应面设计方案及结果分析
2．4．1 响应面设计
选取浸提温度、 液料比、 浸提时间 3 个因素设计中
心组合试验。 试验以美味牛肝菌多糖提取率为响应值
（Y）， 分别用 X1、 X2、 X3表示提取温度、 提取时间和料
液比 3个自变量， 并以－1、 0、 1 分别代表变量的 3 个水
平。 根据 Box－Behnken 设计原理安排了 15 个处理组合，
每个处理组合设 3 个平行样 ， 分别测定多糖提取率
（Y）， 试验设计方案、 结果及预测见表 1。
应用 Design－Expert 7．0 软件对表 1 的试验结果进行
多元回归拟合， 获得牛肝菌多糖提取率 （Y）， 对提取温
度 （X1）、 提取时间 （X2） 和料液比 （X3） 3 个自变量的
二次多项式回归模型为 ： Y＝＋3．96＋0．087X1＋0．032X2＋
0．10X3＋0．070X1X2－0．095X1X3－0．035X2X3－0．50X12－0．29X22－
0．19X32。 对回归模型进行方差分析， 结果见表 2。
由表 2 可知： 模型的 F 检验结果为 P＝0．000 5＜0．01，
表明该回归模型极显著， 且模型失拟项 P＝0．234 8＞0．05
不显著， 复相关系数 R2＝0．985 6， 说明模型拟合程度好。
校正系数 R2＝0．959 6， 说明该模型能解释 95．96％响应值
的变化， 仅有总变异的 4．04％不能用此模型来解释。 因
此， 试验值与预测值较接近， 可以用此模型来分析和预
测牛肝菌多糖的提取工艺条件。 根据表 2方差分析结果，
3 个因素中对多糖提取率影响最大的是料液比， 其次是
浸提温度， 最小的是浸提时间。
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技术 Technique·食品工程
表 2 多糖得率二次多项回归模型方程方差分析
注： ＊＊P＜0．01 极显著水平， ＊P＜0．05 显著水平
变异来源 平方和 自由度 均方 F P
模型
X1
X2
X3
X1X2
X1X3
X2X3
X12
X22
X32
1．45
0．061
0．008 450
0．084
0．020
0．036
0．004 9
0．92
0．32
0．14
9
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0．16
0．061
0．008 450
0．084
0．020
0．036
0．004 9
0．92
0．32
0．14
37．91
14．43
1．99
19．81
4．62
8．51
1．15
216．81
75．30
32．81
0．000 5＊＊
0．012 6＊
0．217 3
0．006 7＊＊
0．084 3
0．033 1＊
0．331 7
＜0．000 1＊＊
0．003＊＊
0．002 3＊＊
残差
失拟项
纯误差
总和
0．021
0．018
0．003 467
1．47
5
3
2
14
0．004 243
0．005 917
0．001 733
3．41 0．234 8
2．4．2 响应面解析
由图 4、 图 5 和图 6 可知： 当固定其中一个因素不
变时， 试验初期随另一因素量的增大多糖提取率提高，
但达到一定程度后多糖提取反而受到一定抑制， 导致多
糖提取率降低， 规律与单因素试验基本一致。 图 4、 图 5
和图 6 底部的等高线形状为圆形， 图 5 底部的等高线形
状为椭圆形， 表明浸提时间与浸提温度之间以及料液比
与提取温度之间交互作用不显著， 而浸提时间与料液比
的负向交互作用显著， 与方差分析结果一致。
根据对响应面图的优化分析， 当浸提温度为 91℃、
浸提时间为 4h、 料液比为 1∶32时， 美味牛肝菌多糖理论
提取率为 3．979 55％。 考虑到试验的可操作性， 把上述优
化提取条件修正为浸提温度 90℃、 浸提时间 4h、 料液比
1∶30， 重复 3 次进行验证试验， 得到牛肝菌多糖平均提
取率为 3．91％， 相对预测值的误差为 0．06％， 二者非常
相近， 证明了模型的可行性。 因此应用响应面法优化美
味牛肝菌多糖提取获得的工艺参数可靠， 具有较高实用
价值。
3 结论
在单因素试验的基础上， 应用响应面法优化牛肝菌
多糖的提取工艺， 结果表明： 浸提温度、 料液比及各因
素二次项对多糖提取率均有显著影响， 浸提温度与料液
比间存在显著的负向交互作用。
回归分析和验证试验结果表明该方法切实可行， 所
得优化条件为浸提温度 90℃、 浸提时间 4h、 料液比
1∶30， 牛肝菌多糖提取率达 3．91％。
参 考 文 献
［1］ Chihara G， Hamuro J， Maeda Y Y， et al． Fractionation and pu-
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pecially lentinan， from Lentinus edodes ［ J］ ． Cancer Res， 1970
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［2］ 朱月， 袁树先， 于洪艳． 牛肝菌水溶性多糖提取的正交试验 ［J］ ．
赤峰学院学报： 自然科学版， 2008， 24 （5）： 22～23．
［3］ Barnes E M Jr， Zimniak P， Jayakumar A． Role of glutamine syn-
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tobacter vinelandii ［J］ ． J Bacteriol， 1983， 156 （2）： 752～757．
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［J］ ． 现代食品科技， 2008， 24 （7）： 678～682．
收稿日期： 2011－03－22
作者简介： 万国福 （1977—）， 男， 河南人， 硕士， 讲师， 主要从事食
品生物技术研究工作。
通信地址： （223003） 江苏淮安市
图 5 温度和料液比及交互作用
对多糖得率影响的响应面
图 6 时间和料液比及交互作用对
粗多糖得率影响的响应面
图 4 温度和时间及其交互作用对
多糖得率影响的响应面
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