全 文 ：铁苋菜多糖提取工艺优化
魏秀娟，向发椿，崔明筠，徐健蓉* (西南科技大学生命科学与工程学院，四川绵阳 621010)
摘要 ［目的］确定提取铁苋菜多糖的最佳工艺。［方法］采用苯酚 －硫酸法测定多糖含量，分别通过正交试验法和响应面法对传统热
水浸提和微波辅助提取工艺进行优选。［结果］传统热水浸提的最优工艺为:加药材 40倍量的水，在 60 ℃下提取 1． 5 h，提取 3次后的
多糖得率为 33． 73%。响应面法分析微波提取工艺的显著影响因素为微波功率和料液比的共同作用。［结论］微波辅助传统热水浸提
提取多糖收率高、成本低、技术简单，是提取铁苋菜多糖的有效方法。
关键词 铁苋菜;提取;多糖;正交法;响应面法
中图分类号 S567． 21 + 9 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2012)34 －16548 －04
Optimization of Extraction Parameters for Polysaccharides of Acalypha australis L．
WEI Xiu-juan et al (School of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan
621010)
Abstract ［Objective］To study the extraction parameters for polysaccharides from Acalypha australis L． ［Method］The content of polysac-
charides in Acalypha australis was determined by the method of phenol-sulphate acid． The hot water diffusion and the microwave extraction
process were optimized based on the orthogonal experiment and response surface methodology． ［Result］The result of the hot water diffusion
showed the optimum extraction condition was as follow:40 times of water，extracting 1． 5 hours by 60 ℃ ． The extraction ratio of polysaccha-
ride reached 33． 73% after 3 times． It was indicated that the great influence is the interaction of microwave power and solid-liquid ratio by re-
sponse surface methodology． ［Conclusion］Microwave assisted hot water diffusion applied in the polysaccharides extraction with higher produc-
tivity，low cost and simple，which is an effective way to extract polysaccharides from Acalypha australis．
Key words Acalypha australis L．;Extraction;Polysaccharides;Orthogonal test;Response surface methodology
基金项目 西南科技大学博士基金(12zx7108)。
作者简介 魏秀娟(1986 －) ，女，甘肃兰州人，硕士研究生，研究方向:
天然产物研究工作，E-mail:xiujuan201307@ 126． com。* 通
讯作者，副教授，博士，从事资源植物学研究工作，E-mail:
xujianrong@ swust． edu． cn。
收稿日期 2012-09-21
铁苋菜(Acalypha australis L．)又名血见愁、海蚌念珠、叶
里藏珠，属大戟科铁苋菜属一年生草本药用植物，在我国除
西北部外，其余各省区均有分布。铁苋菜生长于空旷草地或
较湿润耕地［1］，具有清热解毒、利湿消积、止痢等功效，并含
黄铜、生物碱、鞣质、铁苋菜素、谷甾醇、糖类等有效成分［2］，
而其中的多糖类化合物具有抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗凝血
等诸多功效［3］。而关于铁苋菜多糖类化合物的最佳提取工
艺条件研究目前还未见报道，因此笔者用 2种提取方法对铁
苋菜多糖进行初步研究，以期为铁苋菜的进一步开发研究提
供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 研究对象。铁苋菜全草，2011 年 9 月初采自西南科
技大学草丛园，经生命科学与工程学院卢学琴副教授鉴定为
铁苋菜。将材料干燥粉碎，过 40目筛，待用。
1． 1． 2 主要仪器。UV/V-16 /18型紫外可见分光光度计，购
于上海美谱达仪器有限公司;RE-52A型旋转蒸发仪，购于上
海亚莱生化仪器厂;PJ210-AN型微波炉，购于广东美的微波
炉制造有限公司;LD4-2FT102 型微型植物样粉碎机，购于天
津市泰斯特仪器有限公司。
1． 1． 3 主要试剂。浓硫酸、苯酚、葡萄糖等均为分析纯。
1． 2 方法
1． 2． 1 多糖含量的测定。采用苯酚 －硫酸法［4］测定。
1． 2． 1． 1 标准溶液的配制。精密称取 20 mg干燥的葡萄糖，
溶解并分别定容至 500 ml，即得备用的葡萄糖标准溶液。
1． 2． 1． 2 苯酚 －硫酸法标准曲线的绘制。量取浓度为 40
μg /ml的标准溶液各 0、0． 1、0． 2、0． 4、0． 6、0． 8、1． 0 ml，分别
加蒸馏水 1． 0、0． 9、0． 8、0． 6、0． 4、0． 2、0 ml，再加入 0． 5 ml 6%
的苯酚溶液，混匀，缓慢加入 2． 5 ml 浓硫酸，室温下静置 20
min后于 490 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。回归方程为
Y =0． 020 4x +0． 088 4，r2 为 0． 996 3。
1． 2． 2 多糖提取工艺研究。
1． 2． 2． 1 热水浸提法单因素试验。分别称取铁苋菜样品 1
g，选取料液比、提取时间、提取温度、提取次数 4 个因素，改
变提取条件，进行单因素变化试验，以确定提取因素变化范
围及各因素的最佳值，间隙搅拌，提取液过滤，收集滤液量取
体积。
1． 2． 2． 2 微波辅助浸提法单因素变化试验。分别称取铁苋
菜样品 1 g，选取料液比、提取时间、微波功率、提取次数 4 个
因素，改变提取条件，进行单因素变化试验。在微波提取期
间每隔 1 min需要冷却锥形瓶，以防止料液外喷，其他操作同
热水浸提法。
2 结果与分析
2． 1 热水浸提法与微波辅助提取条件的单因素研究
2． 1． 1 不同料液比对铁苋菜多糖提取率的影响。图 1为料
液比对多糖提取率的影响，随着提取时间的延长，2种方法提
取率均有增加的趋势，但微波提取的增加趋势更显著一些，
这是因为随着溶剂量越大，多糖不断溶出来，热水浸提法和
微波提取法料液比分别在 1∶30和 1∶50时逐渐达到饱和。从
图中可看出，微波法辅助提取多糖的提取率增加趋势较为明
显，且在相同条件下提取率高于热水浸提法。
2． 1． 2 不同提取时间对铁苋菜粗多糖提取率的影响。传
统热水浸提试验数据如图 2所示，微波辅助法试验数据如图
责任编辑 朱琼琼 责任校对 卢瑶安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40(34):16548 － 16551
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2012.34.030
图 1 料液比对提取率的影响
3所示。由 2图可看出，2 种提取方法都能使多糖提取率随
时间的延长而提高。相对来说，传统热水浸提的趋势更显著
一些，而微波提取率却高于前者，这是因为微波不但起到了
立体加热的作用，而且能迅速破坏细胞膜和细胞壁，释放出
胞内产物。
图 2 热水浸提时间对提取率的影响
图 3 微波提取时间对提取率的影响
2． 1． 3 不同提取温度对多糖提取率的影响。由图 4 可看
出，随着温度的升高，多糖提取率呈先提高后下降的趋势，在
60 ℃时达最大值，这说明温度在低于 60 ℃时多糖并未完全
溶出，而当温度高于 60 ℃时多糖结构可能遭到破坏，导致提
取率下降。
2． 1． 4 不同功率对铁苋菜粗多糖提取率的影响。由图 5可
看出，随着功率的增加，多糖提取率先缓慢增加，在 420 W时
达最高值，之后又快速下降，说明微波功率高于 420 W时，多
糖结构更易遭到破坏，导致提取率下降。
2． 1． 5 不同提取次数对铁苋菜粗多糖提取率的影响。从图
6可看出，在相同条件下，微波辅助的提取率远大于传统热水
浸提法，2种提取方法分别在提取 2 次和 3 次后多糖提取率
图 4 热水浸提温度对多糖提取率的影响
图 5 微波提取功率对多糖提取率的影响
图 6 提取次数对多糖提取率的影响
的增加趋于稳定，说明多糖成分已基本提取完全。
2． 2 热水浸提法提取正交试验结果 根据单因素的试验结
果设计正交试验(表 1) ，结果见表 2。由表 2 可看出，热水浸
提铁苋菜多糖的最佳工艺条件为 A1B1C3D3，影响因素由大
到小依次是 D ＞ C ＞ A ＞ B，即对多糖提取率影响最大的因素
是提取次数，其次是料液比，其他因素的影响相对来说并不
明显。因此，热水浸提的最佳条件为:提取次数为 3 次，料液
比为 1∶40，提取温度为 60 ℃，提取时间为 1． 5 h。
表 1 正交试验因素水平设计
水平
提取温度
(A)∥℃
提取时间
(B)∥h
料液比
(C)∥g∶ml
提取次数
(D)
1 60 1． 5 1∶20 1
2 70 2． 0 1∶30 2
3 80 2． 5 1∶40 3
2． 3 微波辅助提取法响应面分析
2． 3． 1 试验组合设计。分别称取铁苋菜样品1 g，根据 Box －
Benhnken中心组合试验设计原理，综合单因素试验的结果，
9456140 卷 34 期 魏秀娟等 铁苋菜多糖提取工艺优化
选取料液比、提取时间、微波功率 3个因素，选取的自变量由
低到高分别以 －1． 681 8、－1、0、1、1． 681 8编码，以铁苋菜粗
多糖提取率作为响应值(Y)。采用 DPS 软件对试验结果进
行回归分析。试验因素与水平见表 3，试验方案及结果见
表 4。
表 2 正交试验结果
试验号 A B C D 提取率∥%
1 1 1 1 1 7． 70
2 1 2 2 2 19． 72
3 1 3 3 3 33． 73
4 2 1 2 3 31． 12
5 2 2 3 1 10． 38
6 2 3 1 2 14． 44
7 3 1 3 2 22． 68
8 3 2 1 3 25． 13
9 3 3 2 1 9． 94
K1 20． 38 20． 50 15． 76 9． 34
K2 18． 65 18． 41 20． 26 18． 95
K3 19． 25 19． 37 22． 26 29． 99
R 1． 73 1． 09 6． 50 20． 65
表 3 试验因素与水平
水平
因素
提取时间
(X1)∥min
微波功率
(X2)∥MHz
料液比
(X3)∥g∶ml
－1． 681 8 9． 518 218． 2 1∶33． 82
－1 12 280 1∶40
0 16 420 1∶50
1 20 560 1∶60
1． 681 8 22． 472 761． 8 1∶66． 18
2． 3． 2 试验结果分析。采用 DPS软件对表 3中不同试验条
件下所得到的铁苋菜多糖提取率进行响应面回归分析，得到
回归方程 Y = 21． 229 64 + 0． 926 27X1 － 0． 099 18X2 +
0． 005 32X3 － 1． 131 31X1
2 － 1． 255 05X2
2 － 1． 148 98X3
2 －
0． 200 00X1X2 － 0． 275 00X1X3 + 1． 450 00X2X3，试验结果见表
4。由表 4可知不同设计组合得到了不同的试验结果。对回
归系数进行显著性检验，在 α =0． 10 显著水平下剔除不显著
项后，简化后的回归方程为:Y = 21． 229 64 + 0． 926 27X1 －
1． 131 31X1
2 － 1． 255 05X2
2 － 1． 148 98X3
2 + 1． 450 00X2X3。表
5为回归分析的结果。从表 5 可知，用上述方程描述各因素
与响应值之间的关系时，其因变量和全体自变量之间的线性
关系不显著，影响显著的因素为 X1
2、X2
2、X3
2 及交互项
X2X3。由此可得出结论:在这个试验设计中，各因素对响应
值影响都不大，交互作用相对明显。
2． 3． 3 因素间的交互作用。根据回归方程，利用 Excel软件
绘制不同因子的响应面分析图，微波提取时间、温度、料液比
3个关键因子及其相互作用对铁苋菜多糖提取率的影响结果
可通过图 7 ～9直接反应出来。
从图 7响应面图可看出，在料液比固定为 1∶50 时，提取
时间与微波功率的变化对铁苋菜多糖提取率的交互作用不
显著。随着提取时间增加，铁苋菜多糖提取率逐渐增加，当
提取时间达一定值后，铁苋菜多糖提取率又逐渐下降，而在
提取时间一定时，微波功率的变化对铁苋菜多糖提取率的影
响趋势与提取时间相同。
表 4 试验设计及结果
实验标号 X1 X2 X3 Y∥%
1 1 1 1 20． 0
2 1 1 －1 18． 9
3 1 －1 1 16． 5
4 1 －1 －1 22． 7
5 －1 1 －1 17． 5
6 －1 1 1 16． 8
7 －1 －1 －1 14． 7
8 －1 －1 1 18． 3
9 －1． 681 8 0 0 16． 8
10 1． 681 8 0 0 17． 9
11 0 －1． 681 8 0 17． 7
12 0 1． 681 8 0 16． 3
13 0 0 －1． 681 8 14． 9
14 0 0 1． 681 8 20． 0
15 0 0 0 21． 1
16 0 0 0 19． 7
17 0 0 0 23． 0
18 0 0 0 21． 1
19 0 0 0 22． 0
20 0 0 0 20． 8
21 0 0 0 21． 9
22 0 0 0 21． 2
23 0 0 0 21． 0
表 5 回归模型方差分析
变异来源 平方和 自由度 均方 F值 P值
X1 11． 717 3 1 11． 717 3 4． 330 8 0． 057 8
X2 0． 131 4 1 0． 131 4 0． 049 7 0． 827 1
X3 0． 000 4 1 0． 000 4 0． 000 1 0． 990 7
X1
2 19． 748 8 1 19． 748 8 7． 299 2 0． 018 1
X2
2 24． 409 9 1 24． 409 9 9． 022 0 0． 010 2
X3
2 20． 384 5 1 20． 384 5 7． 534 2 0． 016 8
X1X2 0． 320 0 1 0． 320 0 0． 118 3 0． 736 4
X1X3 0． 605 0 1 0． 605 0 0． 223 6 0． 644 1
X2X3 16． 820 0 1 16． 820 0 6． 216 7 0． 026 9
回归 95． 035 9 9 10． 559 5 F2 = 3． 903 0． 023 6
剩余 35． 172 7 13 2． 705 6
失拟 29． 710 5 5 5． 942 1 F1 = 8． 703 0． 000 8
误差 5． 462 2 8 0． 682 8
总和 130． 208 7 22
图 7 提取时间与微波功率对多糖提取率影响的响应面图
从图 8响应面图可看出，在微波功率固定为 420 W时，
提取时间与料液比的变化对铁苋菜多糖提取率的交互作用
不明显。在提取时间一定时，铁苋菜多糖提取率随着时间的
变化出现先增加后减少的趋势，且变化的趋势较为平缓。
05561 安徽农业科学 2012年
图 8 提取时间与料液比对多糖提取率的响应面图
图 9 微波功率与料液比对多糖提取率的响应面图
从图 9响应面图可看出，在提取时间固定为 16 min时，
微波功率与料液比的变化对铁苋菜多糖提取率的影响较为
明显。当料液比为一定值，微波功率从 218． 2 ～ 761． 8 W时，
铁苋菜多糖含量呈缓慢增长的趋势，达一定值后又急剧
下降。
3 结论
铁苋菜在许多地方被视为田间杂草，资源破坏较大［5］。为
提高铁苋菜的利用价值，该试验采用传统的热水浸提和微波辅
助 2种常规方法对铁苋菜多糖进行提取，并分别采用正交试验
和响应面试验进行工艺优化，发现传统热水浸提的最佳提取条
件为:提取时间 1． 5 h，提取次数 3次，提取温度 60 ℃，料液比
1∶40，此条件下提取率可达 33． 73%。响应面法优化微波辅助
提取时，料液比和微波功率的交互作用是一个值得注意的提取
条件，在进行铁苋菜多糖的提取时应综合考虑过 2 种提取方
法，做到产率尽可能的最大化，为后续研究打好基础。
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27 －35．
(上接第 16524页)
而增加，当添加15 mmol /L乙酸钠或50 mmol /L葡萄糖时，其
生物量和油脂含量分别达到最大，随后反而降低。上述研究
结果说明添加碳源是提高微藻生物量和含油量的一种有效
途径，为培养基优化提供了一个新观点。
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