全 文 ：基金项目：“十二五”农村领域国家科技计划（编号：２０１３ＢＡＤ１０Ｂ０２）
作者简介：张杨（１９９１－），女，中国计量学院在读本科生。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｙ＿ｙｑｍｈａｐｐｙ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者：张拥军
收稿日期：２０１３－０３－１５
第２９卷第４期
２ ０ １ ３年７月
ＯＯＤ＆ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
食 品 与 机 械
Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．４
Ｊｕｌ．２ ０ １ ３
１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５７８８．２０１３．０４．０３３
基于抑制α－淀粉酶酶活的小球藻多糖提取工艺优化
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｅｌａ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ
ｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｆα－ａｍｙｌａｓｅ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ
张 杨
ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｇ
苏东洋
ＳＵ Ｄｏｎｇ－ｙａｎｇ
张拥军
ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｊｕｎ
张 鹏
ＺＨＡＮＧ Ｐｅｎｇ
吴 艳
ＷＵ Ｙａｎ
朱丽云
ＺＨＵ Ｌｉ－ｙｕｎ
（中国计量学院生命科学学院，浙江 杭州 ３１００１８）
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｉｎａ ＪｉＬｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）
摘要：研究小球藻多糖对α－淀粉酶有最大抑制作用时的提取
工艺条件。采用水提醇沉法提取小球藻多糖，３，５－二硝基水
杨酸比色法检测小球藻多糖在体外对α－淀粉酶活性的抑制
作用，在单因素试验的基础上，利用响应面法对优化小球藻
多糖的提取工艺，并采用二次回归旋转组合试验确定提取条
件。结果表明，根据二次回归旋转组合试验得到小球藻多糖
提取的最优条件为液料比８７∶１（Ｖ∶ｍ），提取温度８５℃，提
取时间４３ｍｉｎ，该条件下，小球藻多糖对α－淀粉酶的抑制率
达７９．６７％，多糖得率为１．３１％。
关键词：小球藻；多糖；响应面法；α－淀粉酶
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ
Ｃｈｌｏｒｅｌａ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ（ＣＰＳ）ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆα－ａｍｙｌａｓｅ
ｗｉｔｈ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ．Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｃｈｌｏｒｅｌａ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｗａｓ ｅｘ－
ｔｒａｃｔｅｄ ｂｙ ｗａｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌｃｏｈｏｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ
ｒａｔｅ ｏｆ ＣＰＳ ｏｎα－ａｍｙｌａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｂｙ ＤＮＳ（３，５－ｄｉｎｉｔｒｏ－
ｓａｌｉｃｙｌａｔｅ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｕｓｅｄ ｗａｓ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ
ｏｎｅ－ｆａｃｔｏｒ－ａｔ－ａ－ｔｉｍｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｒｏｔａｒｙ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ．
Ｒｅｓｕｌｔｓ Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｓ ｆｏｌｏｗｓ：
Ｌｉｑｕｉｄ－ｔｏ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ｏｆ ８７∶１（Ｖ∶ｍ），ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ
８５℃ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ４３ｍｉｎ，ａｎｄ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉ－
ｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｃｈｌｏｒｅｌａ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ
ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｎα－ａｍｙｌａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ．．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉ－
ｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｗａｓ １．３１％，ａｎｄ ｔｈｅα－ａｍｙｌａｓｅ ｉｎ－
ｈｉｂｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｒｅａｃｈｅｄ ７９．６７％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ；ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏ－
ｇｙ；α－ａｍｙｌａｓｅ
小球藻 （Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｓｐｐ．）属于绿藻门（ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔａ），绿
球藻目（ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃａｌｅｓ），卵囊藻科（ｏｏｃｙ ｓｔｅｃｅａｅ），小球藻属
（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ），称之为“药物藻类”［１］。小球藻具有分布广、生
长快和易培养等优点，是地球上动植物中唯一一种能在２０ｈ
内生物量提高４倍的生物［２］。按干重计，小球藻细胞中含量
最高为蛋白质（５５％～６７％），其次是糖类（１４％～１８％）、最
后是脂类（５％～１０％）及多种维生素，微量元素有Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、
Ｐ、Ｍｇ、Ｆｅ等［１，２］。尤其富含的多糖已得到重视，如２００３年
加拿大Ｏｃｅａｎ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ公司从小球藻中提取活性多糖，具有
增强免疫和治疗流感的功效［１，２］。世界每年小球藻产品的销
售总额高达３８０亿美元，其中最重要的产品是β－１，３－葡聚糖，
是一种高效的免疫激活剂、自由基清除剂和降血糖药［３］，近
年来有关小球藻多糖降血糖的研究报道［３－５］不断增加。
α－淀粉酶属α－葡萄糖苷酶，是人体中碳水化合物转化的
关键酶之一，能催化α－１，４－糖苷键水解，人体对淀粉、糊精等
碳水化合物的吸收依赖于小肠刷状缘上该类酶的活性。研
究［６］发现，α－淀粉酶抑制剂对肠道内唾液及胰α－淀粉酶的活
性具有抑制效果，遏制食物中淀粉及其他碳水化合物的转化
利用，因此具有降低血糖的效果。目前，α－淀粉酶抑制剂类
降糖药物阿卡波糖（拜唐苹ＴＭ）已广泛应用于临床上对２型
糖尿病的治疗［７］。
以往对天然活性多糖提取时仅以其得率作为考察指标
进行优化，但在多糖得率最高的提取条件下获得的多糖其活
性有可能并非最佳。本研究采用响应面法优化小球藻多糖
对α－淀粉酶有最大抑制作用时的最佳工艺条件，以期为小球
藻的开发利用提供参考。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
１．１．１ 原料与试剂
小球藻：杭州华丹农产品有限公司；
α－淀粉酶：酶活５００ＫＵ，美国Ｓｉｇｍａ公司；
３，５－二硝基水杨酸（ＤＮＳ）、柠檬酸、葡萄糖、无水乙醇、
浓硫酸、苯酚等：均为分析纯试剂。
８２１
１．１．２ 仪器
分光光度仪：Ｔ６新世纪型，北京普析通用仪器有限责任
公司；
离心机：ＬＸＪ－Ⅱ型，上海医分仪器制造有限公司；
冷冻干燥机：ＭＯＤＵＬＹＯＤ－２３０型，美国Ｔｈｅｒｍｏ Ｓａｖａｎｔ
公司；
电热恒温水浴锅：ＨＨ－４型，金坛市汉康电子有限公司。
１．２ 试验方法
１．２．１ 成分分析
（１）水分：参照ＧＢ ５００９．３———２０１０；
（２）粗脂肪：参照ＧＢ／Ｔ５００９．６———２００３；
（３）总灰分：参照ＧＢ ５００９．４———２０１０；
（４）粗蛋白：参照ＧＢ ５００９．５———２０１０；
（５）多糖：改良的苯酚－硫酸法；
（６）还原糖：参照ＧＢ ５００９．７———２０１０；
（７）总碳水化合物：按式（１）计算。
总碳水化合物＝［１００％－（水分＋粗蛋白质＋灰分＋粗
脂肪）］ （１）
１．２．２ 小球藻多糖提取方法 基于前期单因素试验结果，
按表１设计小球藻多糖提取优化的水平数进行提取，离心
（６ ０００ｒ／ｍｉｎ，１５ｍｉｎ），上清液采用聚酰胺静置吸附、脱色，
浓缩后８０％酒精醇沉得到多糖。
１．２．３ 响应曲面优化试验的设计 采用 Ｍａｔｌａｂ软件中的
最小二乘法设计原理设计响应面试验。将液料比、提取温度
和提取时间作为试验因素，参考单因素试验结果的水平数，
以多糖得率及多糖对α－淀粉酶的抑制率为响应值设计试验，
试验因素及水平见表１。
表１ 响应曲面分析因素与水平
Ｔａｂｌｅ １ Ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ
因素及水平 Ａ温度／℃ Ｂ时间／ｍｉｎ Ｃ液料比 （Ｖ∶ｍ）
－１．６８ ６０ ２０ ４０∶１
－１ ７０ ３０ ６０∶１
０ ８０ ４０ ８０∶１
１ ９０ ５０ １００∶１
１．６８ １００ ６０ １２０∶１
１．２．４ 小球藻多糖溶出量的计算 采用改良的苯酚－硫酸
法测定小球藻多糖含量，按式（２）计算小球藻多糖得率。
Ｒ ＝
Ｃ×Ｄ×ｆ
ｍ×１００ ×
１００％ （２）
式中：
Ｒ——— 小球藻多糖溶出量，％；
Ｃ——— 供试液中葡萄糖质量浓度，ｍｇ／ｍＬ；
Ｄ——— 多糖的稀释因素，ｍＬ；
ｆ——— 换算因子；
ｍ——— 小球藻的质量，ｍｇ。
１．２．５ α－淀粉酶抑制率的测定 不同浓度小球藻多糖对
α－淀粉酶抑制率的测定方法分别见表２。
表２ α－淀粉酶抑制率的测定
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅα－ａｍｙｌａｓｅ
ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ ／ｍＬ
试剂 样品管 对照１ 对照２
可溶性淀粉 ０．４ ０．４ ０．４
α－淀粉酶 ０．２ ０．２ ０
待测样品 ０．２ ０ ０．２
０．１ｍｏｌ／Ｌ柠檬酸缓冲液 ０．２ ０．４ ０．４
各管于３７℃水浴３０ｍｉｎ后，加入３ｍＬ ＤＮＳ，经沸水浴
１０ｍｉｎ，冷却后取０．５ｍＬ反应液加蒸馏水４．５ｍＬ，于
Ａ５２０ｎｍ 处测吸光值［８，９］。α－淀粉酶抑制率按式（３）计算：
Ｉ＝
［Ａ１－（Ａ０－Ａ２）］
Ａ１
×１００％ （３）
式中：
Ｉ———α－淀粉酶抑制率，％；
Ａ１，Ａ２——— 对照１，２号管于Ａ５２０ 处测吸光值；
Ａ０——— 样品管于Ａ５２０ 处测吸光值。
２ 结果与讨论
２．１ 小球藻粉的主要营养成分
小球藻粉的营养成分测定结果见表３。
表３ 小球藻粉的主要营养成分
Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｏｗｄｅｒ
成分 含量／％
水分 ６．９９±０．２４
粗蛋白 ５８．７０±１．０１
总灰分 ８．０５±０．１１
粗脂肪 ２．２７±０．０５
成分 含量／％
总碳水化合物 ２３．９９±０．２３
总糖 １２．１０±０．４１
还原糖 ０．７６±０．０８
由表３可知，小球藻粉富含碳水化合物、蛋白质、矿物质
等营养成分，其中总碳水化合物含量较高，还原糖含量很少，
说明小球藻中的糖类物质主要以膳食纤维、可溶性多糖或寡
糖的形式存在。
２．２ 响应面试验设计和结果
２．２．１ 以多糖得率为评价指标的提取条件优化结果 小球
藻多糖得率的响应面分析方案及试验结果见表４。
采用Ｄｅｓｉｇｈ－Ｅｘｐｅｒｔ软件进行多元回归拟合，得以多糖
得率为响应值的回归方程：
ｙ＝１．２８９＋０．２０４ ３９×Ａ＋０．１１３ ６×Ｂ＋０．０４６×Ｃ
－０．１２９ ４７×Ａ２－０．１１×Ｂ２－０．０７×Ｃ２＋０．０３３×ＡＢ＋
０．０５３×ＡＣ－０．０１３×ＢＣ （４）
９２１
提取与活性 ２０１３年第４期
回归方程（４）分析结果见表５。
根据优化所得结果，除Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ不显著外，其他参
数拟合均显著，且模型Ｒ２ ＝０．９１８ ２，说明模型拟合效果比
较好。
表４ 响应面分析方案及试验结果
Ｔａｂｌｅ ４ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ
ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ＣＰＳ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
试验
号
Ａ Ｂ Ｃ
多糖
得率／％
多糖对α－淀粉
酶抑制率／％
１ －１ １ １ ０．７３±０．０２ ６０．２７±３．２６
２ －１ －１ １ ０．７１±０．０２ ５７．００±３．０８
３ ０ ０ ０ １．２１±０．０４ ７５．２２±４．０７
４ ０ ０ ０ １．２８±０．０３ ７２．５７±３．８４
５ ０ ０ －１．６８ ０．９０±０．０２ ５８．１０±２．１６
６ １ －１ －１ １．００±０．０２ ６０．３０±３．０４
７ １．６８ ０ ０ １．３１±０．０３ ７６．８３±４．１６
８ ０ ０ ０ １．３７±０．０４ ７４．２６±３．７４
９ －１ １ －１ ０．８８±０．０１ ５０．８０±３．１９
１０ ０ １．６８ ０ １．３０±０．０３ ６７．３０±２．９３
１１ ０ －１．６８ ０ ０．６８±０．０１ ５２．８０±２．７５
１２ １ －１ １ １．１２±０．０２ ６２．００±３．４１
１３ １ １ １ １．３０±０．０３ ７０．１５±３．２８
１４ ０ ０ ０ １．２９±０．０２ ７３．２４±４．１５
１５ ０ ０ １．６８ １．２８±０．０２ ６７．１８±３．５７
１６ ０ ０ ０ １．３０±０．０２ ７２．３４±３．６１
１７ －１ －１ －１ ０．７８±０．０１ ４０．０８±２．０１
１８ １ １ －１ １．２１±０．０２ ５７．６７±２．５２
１９ ０ ０ ０ １．２８±０．０３ ７４．３３±３．７１
２０ －１．６８ ０ ０ ０．５６±０．０１ ３９．３４±２．０４
表５ 回归方程的方差分析
Ｔａｂｌｅ ５ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｉｎ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ
参数 自由度 参数估计 Ｐｒｏｂ＞Ｆ 显著性
Ａ １ ０．２ ＜０．０００ １ 显著
Ｂ １ ０．１１ ０．００２ ５ 显著
Ｃ １ ０．０４６ ０．１３５ １ 不显著
Ａ２ １ －０．１３ ０．０００ ８ 显著
Ｂ２ １ －０．１１ ０．００２ ６ 显著
Ｃ２ １ －０．０７５ ０．０２２ ０ 显著
ＡＢ １ ０．０３４ ０．３８３ ４ 不显著
ＡＣ １ ０．０５４ ０．１７７ １ 不显著
ＢＣ １ －０．０１４ ０．７１８ １ 不显著
温度与时间、温度与料液比、液料比与时间的响应面与等
高线图见图１～３。
1.5
1.0
0.5
0.0
2
1
0
-1
-2 -2 -1
0 1
2
温度
Tempe
rature
时间
Time
多
糖
得
率
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
CP
S/
%
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
温度
Temperature
时
间
Ti
m
e
0.75
1.2
5
1.00
1.00
1.250.75
0.75
0.50 1.00
1.25
1.00
0.
75
0.5
0
1.0
0
1.2
5
X=0.857 14
Y=0.651 43
Level=1.415 2
图１ 响应面法（时间，温度）立体分析图和相应等高线图
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔ ｆｏｒ
ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｎ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ＣＰＳ
1.5
1.0
0.5
0.0
2
1
0
-1
-2 -2 -1
0 1
2
温度
Tempe
rature
液料比
Liquid-solid ratio
多
糖
得
率
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
CP
S/
%
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
温度
Temperature
液
料
比
Li
qu
id
-s
ol
id
ra
tio
1.2
5
1.250.75
1.00
1.25
1.00
0.
75
1.0
0
X=0.925 71
Y=0.72
Level=1.399 8
1.00
0.7
5
0.5
0 1.2
5
图２ 响应面法（液料比，温度）立体分析图和相应等高线图
Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔ ｏｆ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ
ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ＣＰＳ
０３１
第２９卷第４期 张 杨等：基于抑制α－淀粉酶酶活的小球藻多糖提取工艺优化
1.4
1.0
0.8
0.4
2
1
0
-1
-2 -2 -1
0 1
2
时间
Time
液料比
Liquid-solid ratio
多
糖
得
率
Ex
tra
ct
io
n
ra
te
of
CP
S/
%
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
时间
Time
液
料
比
Li
qu
id
-s
ol
id
ra
tio
1.
25
1.25
0.75
1.00
1.25
1.00
X=0.514 29
Y=0.308 57
Level=1.323 8
1.00
1.
00
1.25
1.2
0.6
1.25
图３ 响应面法（液料比，时间）立体分析图和相应等高线图
Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔ ｆｏｒ
ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｎ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ＣＰＳ
使用线性规划法通过 Ｍａｔｌａｂ求解，得目标函数如下：
求解：Ｙ＝ｍｉｎ［－（ｙ）］ （５）
－１．６８≤Ａ≤１．６８；
－１．６８≤Ｂ≤１．６８；
－１．６８≤Ｃ≤１．６８；
烅
烄
烆
（６）
解得：Ａ ＝１．００２ ４，Ｂ＝０．６２８ ３，Ｃ＝０．６４９ ８
由此得到小球藻多糖最佳提取条件为提取温度９０．０℃，
提取时间４６．３ｍｉｎ，液料比９３．０∶１（Ｖ∶ｍ），在此条件下多糖
得率的预测值为１．４４％。以最佳组合方案中的提取条件重复
验证３次，对结果取平均值，得到小球藻多糖得率为１．４１％，
近似于理论值。
２．２．２ 以对α－淀粉酶的抑制率为评价指标的提取条件优化
结果 小球藻多糖对α－淀粉酶活性抑制作用的响应面分析方
案及试验结果见表４。
采用Ｄｅｓｉｇｈ－Ｅｘｐｅｒｔ软件进行多元回归拟合，得小球藻多
糖对α－淀粉酶活性抑制作用的回归方程：
ｙ＝７３．７３＋７．７１×Ａ＋３．２１×Ｂ＋４．０９×Ｃ－５．９４×Ａ２
－５．９４×Ａ２－５．２７×Ｂ２－４．３６×Ｃ２－１．０６×ＡＢ－１．５３×
ＡＣ－０．４２×ＢＣ （７）
回归方程（７）分析结果见表６。
由表６可知，除ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ交互项不显著外，其他参数拟
合均显著，且模型Ｒ２＝０．９１２ ６，说明模型拟合效果比 较好。
温度与时间、温度与料液比、料液比与时间的响应面图见
图４～６。
根据式（５）求解：
表６ 回归方程的方差分析
Ｔａｂｌｅ ６ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｉｎ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ
参数 自由度 参数估计 Ｐｒｏｂ＞Ｆ 显著性
Ａ １ ７．７１ ０．０００ １ 显著
Ｂ １ ３．２１ ０．０２７ １ 显著
Ｃ １ ４．０９ ０．００８ １ 显著
Ａ２ １ －５．９４ ０．０００ ６ 显著
Ｂ２ １ －５．２７ ０．００１ ４ 显著
Ｃ２ １ －４．３６ ０．００４ ８ 显著
ＡＢ １ －１．０６ ０．５２９ ０ 不显著
ＡＣ １ －１．５３ ０．３６９ ３ 不显著
ＢＣ １ ０．４２ ０．８０２ ８ 不显著
80
60
50
20
2
1
0
-1
-2 -2 -1
0 1
2
温度
Tempe
rature
时间
Time
α-
淀
粉
酶
抑
制
率
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am
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0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
温度
Temperature
时
间
Ti
m
e
X=0.651 43
Y=0.24
Level=76.532 9
70
40
30
图４ 响应面法（时间，温度）立体分析图和相应等高线图
Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔ ｆｏｒ
ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｎ ＣＰＳ
ｔｏ ｔｈｅα－ａｍｙｌａｓｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ
－１．６８≤Ａ≤１．６８；
－１．６８≤Ｂ≤１．６８；
－１．６８≤Ｃ≤１．６８；
烅
烄
烆
（８）
解得：Ａ ＝０．５７６ ６，Ｂ＝０．２６１ ７，Ｃ＝０．３８０ ５
由此得到，小球藻多糖对α－淀粉酶抑制效果最优值为
７７．１６％。对应的提取条件为温度８５．１７℃，时间４２．６１ｍｉｎ，
液料比８７．６１∶１（Ｖ∶ｍ）。
由上述试验可知，小球藻多糖得率最大时的提取条件与
小球藻多糖对α－淀粉酶抑制率最大时的提取条件接近但并不
相同，仅以多糖得率作为考察指标优化提取工艺，获得的多糖
活性并不是最优的。因此，本试验以多糖对α－淀粉酶的抑制
率为考察指标进行验证，考虑到实际操作的便利，确定小球藻
１３１
提取与活性 ２０１３年第４期
80
60
50
20
2
1
0
-1
-2 -2 -1
0 1
2
温度
Tempe
rature
液料比
Liquid-solid ratio
α-
淀
粉
酶
抑
制
率
α-
am
yl
as
e
in
hi
bi
tio
n
ra
te
/%
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
温度
Temperature
液
料
比
Li
qu
id
-s
ol
id
ra
tio X=0.582 86Y=0.377 14
Level=76.791 9
70
40
30
图５ 响应面法（液料比，温度）立体分析图和相应等高线图
Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔ ｆｏｒ ｅｆｆｅｃｔｓ
ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ＣＰＳ
ｔｏ ｔｈｅα－ａｍｙｌａｓｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ
80
60
50
30
2
1
0
-1
-2 -2 -1
0 1
2
时间
Time
料液比
Liquid-solid rati
α-
淀
粉
酶
抑
制
率
α-
am
yl
as
e
in
hi
bi
tio
n
ra
te
/%
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
时间
Time
液
料
比
Li
qu
id
-s
ol
id
ra
tio
X=0.308 57
Y=0.445 71
Level=75.117 8
70
40
图６ 响应面法（液料比，时间）立体分析图和相应等高线图
Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｏｕｒ ｐｌｏｔ ｆｏｒ ｅｆｆｅｃｔｓ
ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ
ＣＰＳ ｔｏ ｔｈｅα－ａｍｙｌａｓｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ
多糖提取的最佳工艺参数为提取温度８５ ℃，提取时间
４３ｍｉｎ，液料比８７∶１（Ｖ∶ｍ）。以最佳组合方案中的提取条
件重复验证３次，对结果取平均值，得到小球藻多糖对α－淀粉
酶的抑制率为７９．６７％，近似于理论值７７．１６％，进一步证实了
数学回归模型的准确性，此方案下小球藻多糖得率为１．３１％。
通过前期单因素试验发现，当提取工艺的多糖提取率最
大时，对α－淀粉酶抑制效果并未达到最大。多糖得率随温度的
升高而增大，且温度高于９０℃时，对α－淀粉酶的抑制率有下
降趋势，所以以α－淀粉酶抑制效果为评价指标时提取温度不
宜过高。故在以淀粉酶为评价指标后的模型优化结果中，提
取温度以８５℃为最佳。
３ 结论
（１）小球藻粉富含碳水化合物、蛋白质、矿物质等营养成
分，其中总碳水化合物含量较高，还原糖含量很少，小球藻中
的糖类物质主要以膳食纤维、可溶性多糖或寡糖的形式存在。
（２）小球藻多糖抑制α－淀粉酶酶活最大时最适提取工艺
条件为液料比８７∶１（Ｖ∶ｍ），提取温度８５℃，提取时间
４３ｍｉｎ，在此条件下，小球藻多糖对α－淀粉酶的抑制率达
７９．６７％，多糖得率为１．３１％。
（３）在多糖提取率最大的提取条件下（温度９０．０℃，时间
４６．３ｍｉｎ，液料比９３．０∶１（Ｖ∶ｍ），α－淀粉酶的抑制率并没有
达到最大，要对α－淀粉酶的抑制率达到最大，提取温度不宜
过高。
本研究中小球藻多糖的降血糖效果没有在动物体内检测
到，小球藻多糖的体内降血糖效果与提取工艺间的关系，还有
待进一步的研究。
参考文献
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Ｃｈｌｏｒｅｌａ ｉｎ ｓｔｒｅｐｔｏｚｏｔｏｃｉｎ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉａｂｅｔｉｃ ｍｉｃｅ［Ｊ］．Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
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２３１
第２９卷第４期 张 杨等：基于抑制α－淀粉酶酶活的小球藻多糖提取工艺优化