全 文 ：食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
238 2015 Vol. 41 No. 3 (Total 327)
DOI:10． 13995 / j． cnki． 11 － 1802 / ts． 201503042
无梗五加果中抗氧化物质的提取
冯颖，赵琳娜
(沈阳农业大学 食品学院，辽宁 沈阳，110866)
摘 要 以无梗五加干果为原料，在单因素试验的基础上，采用响应面试验设计，以提取液的总抗氧化能力为响
应值，以提取温度、提取时间和超声功率为影响提取过程的 3 个因素进行三因素三水平的试验设计，优化无梗五
加果抗氧化物质的提取条件。结果表明:无梗五加干果中抗氧化物质的提取工艺为，提取温度 60. 84℃，提取时
间 27. 65 min，超声功率 226. 88 W，此时总抗氧化能力的理论值可达 88. 440 9 u /mL。结合实际操作调整提取温
度 61℃，提取时间 28 min，超声功率 227 W，并重复试验进行验证，平均总抗氧化能力为(88. 257 2 ± 0. 342 3)u /
mL接近预测值。
关键词 无梗五加果;总抗氧化能力;响应面法;超声提取
第一作者:博士，副教授(冯颖教授为通讯作者)。
收稿日期:2014 － 10 － 23，改回日期:2014 － 11 － 26
无梗五加(Acanthopanax sessiliflorum)又名五加
皮、刺拐棒等，为五加科 Araliaceae五加属多年生药膳
两用植物［1］，通常山地野生，分布在东北、河北、朝鲜
等地［2 － 3］。
近年来，多种研究表明，人体疑难疾病的发生机
理与体内自由基产生过多或机体清除自由基能力下
降有着极为密切的关系［4］，因此，从植物中提取天然
的抗氧化物质和开发具有抗氧化功能的食品越来越
受到广泛的关注和重视。
无梗五加果富含黄酮、多糖、花色苷等多种抗氧
化物质［5 － 6］，作为抗氧化食品开发具有巨大的潜力。
目前关于其抗氧化物质的提取研究报道主要是针对
其中的某一类成分，对其总抗氧化物质提取的系统研
究报道较少［7 － 8］，本研究以丹东农业科学院提供的无
梗五加果作为原料，在单因素试验的基础上，采用响
应面法分析，以无梗五加果提取液总抗氧化能力为响
应值，对其总抗氧化物质的提取工艺进行优化，获得
最优工艺条件。
1 材料与方法
1. 1 材料、试剂与仪器
无梗五加果:人工栽培品种，由辽宁省丹东农业
科学院提供。
无水乙醇(分析纯)，国药集团化学试剂有限公
司;T-AOC试剂盒，南京建成生物科技有限公司。
7200 型可见分光光度计，尤尼克(上海)有限公
司;电子天平，上海精密科学仪器厂;UV-1600 型紫
外可见光分光光度计，北京瑞利分析仪器公司;超声
波反应器(KQ-250A 型)，昆山市超声仪器有限公
司;电热恒温水浴锅，常州国华电器有限公司;TDL-
5000B型离心机，上海安亭科学仪器厂。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 无梗五加果中抗氧化物质的提取工艺
无梗五加干燥果实→粉粹过 40 目筛→超声提取
→离心→定容至 100 mL→总抗氧化能力测定
1. 2. 2 单因素试验
以无梗五加干燥果为原料，以样品的总抗氧化能
力为考察对象，分别以提取剂、料液比、提取温度、提
取时间、超声功率 5 个因素进行单因素试验，考察各
因素对提取液总抗氧化能力的影响。
1. 2. 2. 1 提取剂的选择
料液比 1∶ 50(g∶ mL)，提取温度 50℃，提取时间
30 min，功率为 250 W条件下考察提取剂为蒸馏水以
及乙醇体积分数分别为 10%、30%、50%、70%时对
提取液总抗氧化能力的影响。
1. 2. 2. 2 料液比的选择
蒸馏水为提取溶剂，提取温度 50℃，提取时间 30
min，超声功率 250 W 条件下考察料液比分别为 1 ∶
30、1∶ 40、1∶ 50、1∶ 60、1∶ 70 时对提取液总抗氧化能力
的影响。
1. 2. 2. 3 提取温度的筛选
蒸馏水为提取溶剂，料液比为 1 ∶ 60，提取时间
30 min，超声功率 250 W 条件下考察提取温度分别
为 30、40、50、60、70℃时对提取液总抗氧化能力的
分离与提取
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影响。
1. 2. 2. 4 提取时间的筛选
蒸馏水为提取溶剂，料液比为 1 ∶ 60、提取温度
60 ℃，超声功率 250 W 条件下考察提取时间分别为
15、30、45、60、75 min 时对提取液总抗氧化能力的影
响。
1. 2. 2. 5 超声功率的筛选
蒸馏水为提取溶剂，料液比为 1 ∶ 60、提取温度
60 ℃，提取时间为 30 min 条件下考察超声功率分别
为 150、175、200、225、250 W 时对提取液总抗氧化能
力的影响。
1. 2. 3 响应面试验设计
根据单因素试验所得的结果，以无梗五加果提取
液总抗氧化能力为响应值，对超声波提取无梗五加果
中抗氧化物质影响较大的 3 个因素提取温度、提取时
间、超声功率进行三因素三水平的试验设计。利用
Design Expert8. 0 软件进行工艺参数的优化组合，采
用 Box-Behnken响应面分析得到回归模型和优化的
工艺参数。
1. 2. 4 总抗氧化能力(TAC)测定
分别取等浓度和等体积的各样品液，按 TAC 测
定试剂盒(南京建成生物工程研究所)说明书测定各
样品液 TAC。定义为在 37℃时，每 min每 mL各样品
液使反应体系的吸光度(OD)值增加 0. 01 为 1 个
TAC单位(u)，即表示为 u /mL。取样及测定均重复 3
次，取平均值记录结果。
2 结果与分析
2. 1 单因素实验
2. 1. 1 提取剂对提取液的总抗氧化能力的影响
提取剂对提取液总抗氧化能力的影响见图 1。
图 1 提取剂对提取液总抗氧化能力的影响
Fig. 1 Effect of extractant on total antioxidant capacity
从图 1 可以看出，随着乙醇浓度的提高，提取液
总抗氧化能力逐渐下降，蒸馏水提取所得提取液抗氧
化能力最强，说明无梗五加果中的大部分抗氧化物质
具有水溶性，故以水作为无梗五加果中抗氧化物质的
提取剂进行后续实验。
2. 1. 2 料液比对提取液的总抗氧化能力的影响
料液比对提取液总抗氧化能力的影响结果如图
2 所示。
图 2 料液比对提取液总抗氧化能力的影响
Fig. 2 Effect of material / liquid ratio on total
antioxidant capacity
从图 2 可以看出，随着提取剂用量的增加，所得
提取液的总抗氧化能力也在逐渐增加，当料液比为 1
∶ 60(g∶ mL)时，总抗氧化能力达到最大，料液比继续
增大，提取液抗氧化能力略有下降。
2. 1. 3 提取温度对提取液的总抗氧化能力的影响
提取温度对提取液总抗氧化能力的影响结果如
图 3 所示。
图 3 提取温度对提取液总抗氧化能力的影响
Fig. 3 Effect of extraction temperature on
total antioxidant capacity
从图 3 可以看出，提取液总抗氧化能力随着提取
温度的升高而逐渐增加，当提取温度达到 60℃时，总
抗氧化能力达到最高值，温度继续增加，总抗氧化能
力变化不明显。
2. 1. 4 提取时间对提取液总抗氧化能力的影响
提取时间对提取液总抗氧化能力的影响结果如
图 4 所示。
从图 4 可以看出，随着提取时间的增加，提取液
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图 4 提取时间对提取液总抗氧化能力的影响
Fig. 4 Effect of extraction time on total antioxidant capacity
总抗氧化能力增加，在 30 min 时达到最大值，提取时
间继续增加，抗氧化物质在超声波的作用下被破坏分
解，提取液总抗氧化能力反而逐渐下降，所以选择提
取时间 30 min最佳。
2. 1. 5 超声功率对提取液的总抗氧化能力的影响
提取功率对提取液总抗氧化能力的影响结果如
图 5 所示。
图 5 超声功率对提取液总抗氧化能力的影响
Fig. 5 Effect of ultrasonic power on total antioxidant capacity
从图 5 可以看出，随着超声波功率的提高，总抗
氧化能力随之逐渐增加，当功率为 225 W 时提取液
总抗氧化能力出现峰值，功率继续提高，总抗氧化能
力下降。原因可能是功率加大导致提取物中活性成
分分解以至于抗氧化能力下降，所以提取功率选择
225 W最佳。
2. 2 响应面试验设计优化工艺参数
2. 2. 1 试验因素和水平的选择
综合上述单因素试验结果，以无梗五加果提取液
总抗氧化能力为响应值，选取对超声波提取无梗五加
果中抗氧化物质影响较大的三个因素提取温度、提取
时间、超声功率进行三因素三水平的试验设计。试验
因素和水平见表 1。
2. 2. 2 响应面分析设计及结果
根据 Design Expert8. 0 软件对实验进行安排，试
验结果分析见表 2、表 3。
表 1 实验因素水平及编码
Table 1 Factors and levels used in response
surface methodology
因素 编码
编码水平
－ 1 0 1
提取温度 /℃ X1 50 60 70
提取时间 /min X2 15 30 45
超声功率 /W X3 200 225 250
表 2 响应面分析方案及试验结果
Table 2 Program and experimental results of ＲSA
试验号 X1 X2 X3
Y(总抗氧化能力)/
(u·mL －1)
1 － 1 － 1 0 85. 2334
2 － 1 0 － 1 84. 6166
3 0 － 1 1 83. 8766
4 0 0 0 87. 9466
5 1 1 0 83. 4734
6 1 0 － 1 84. 9866
7 0 1 － 1 79. 9534
8 1 0 1 86
9 0 0 0 89. 18
10 1 － 1 0 84
11 0 － 1 － 1 86. 3434
12 0 0 0 88. 070
13 － 1 0 1 84. 1234
14 － 1 1 0 80. 7934
15 0 0 0 88. 1934
16 0 0 0 88. 1666
17 0 1 1 85. 96
表 3 总抗氧化能力回归方程方差分析
Table 3 Analysis of variance for the regression equation
for the yield of total antioxidant capacity
来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性
模型 103. 94 9 11. 55 35. 85 ＜ 0. 000 1 ＊＊
X1 1. 70 1 1. 70 5. 29 0. 054 9
X2 10. 75 1 10. 75 33. 37 0. 000 7 ＊＊
X3 2. 06 1 2. 06 6. 40 0. 039 3 *
X1X2 3. 83 1 3. 83 11. 89 0. 010 7 *
X1X3 0. 57 1 0. 57 1. 76 0. 226 1
X2X3 17. 95 1 17. 95 53. 72 0. 000 1 ＊＊
X1 2 17. 16 1 17. 16 53. 28 0. 000 2 ＊＊
X2 2 35. 83 1 35. 83 111. 24 ＜ 0. 000 1 ＊＊
X3 2 7. 80 1 7. 80 24. 20 0. 001 7 ＊＊
残差误差 2. 25 7 0. 32
失拟项 1. 27 3 0. 42 1. 73 0. 298 1
纯误差 0. 98 4 0. 25
总和 106. 20 16
注:* 在 0. 05 水平差异显著;＊＊在 0. 01 水平差异极显著。
对响应值以及各因素进行拟合，得到关于总抗氧
化能力的回归方程如下:
分离与提取
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Y = 88. 31 + 0. 46X1 － 1. 16X2 + 0. 51X3 +
0. 98X1X2 + 0. 38X1X3 + 2. 12X2X3 － 2. 02X1
2 －
2. 92X2
2 － 1. 36X3
2
变量模型 P ＜ 0. 01，达到极显著水平，回归方程
失拟检验 P ＞ 0. 05，差异不显著，说明所得的回归方
程拟合程度良好。表 3 方差分析结果表明方程的一
次项提取时间(X2)对响应值总抗氧化能力的影响极
显著，超声功率(X3)对响应值的影响显著;交互项
X2X3 对响应值的影响极显著，X1X2 对响应值的影响
显著;二次项 X1
2、X2
2、X3
2 对响应值的影响极显著，
由此可知，各具体试验因素对响应值的影响并非是简
单的线性关系。
2. 2. 3 响应面曲面直观分析
从图 6 可以看出，提取温度对提取液总抗氧化能
力的影响变化趋势受提取时间的交互作用的影响。
当提取时间较大时，提取液总抗氧化能力偏低且随着
提取温度的升高先增加后下降的趋势更加明显。
从图 7 可以看出，提取时间对提取液总抗氧化
能力的影响变化趋势受超声功率的交互作用的影
响。在所考察的功率范围内，当超声功率较大时，
总抗氧化能力随提取时间的增加先逐渐增大后减
小，当超声功率较小时，总抗氧化能力随提取时间
的增加而逐渐下降。
从图 8 可以看出，提取温度对提取液总抗氧化能
力的影响变化趋势不受超声功率的交互作用的影响。
在所考察功率范围内，提取液总抗氧化能力均呈现先
增加后下降的相同趋势。
图 6 提取温度和提取时间交互作用对总抗氧化能力的影响
Fig. 6 Ｒesponse surface and contour plots showing the interactive effects of temperature
and time on total antioxidant capacity
图 7 提取时间和超声功率交互作用对总抗氧化能力的影响
Fig. 7 Ｒesponse surface and contour plots showing the interactive effects of
time and power on total antioxidant capacity
2. 2. 4 响应面试验模型的验证
通过回归方程可以得到最优的预测值，即提取温
度 60. 84℃，提取时间 27. 65 min，超声功率 226. 88
W，此时总抗氧化能力的理论值可达 88. 440 9 u /mL。
结合实际操作，优化工艺参数，即提取温度 61℃，提
取时间 28 min，超声功率 227 W。并对最佳条件做了
3 次重复试验进行验证，平均总抗氧化能力为
(88. 257 2 ± 0. 342 3)u /mL，所得参数较为可靠。
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图 8 提取温度和超声功率交互作用对总抗氧化能力的影响
Fig. 8 Ｒesponse surface and contour plots showing the interactive effects of
temperature and power on total antioxidant capacity
3 结论
(1)在单因素试验的基础上，采用响应面分析法
优化了各参数，并结合实际操作选择了无梗五加果抗
氧化活性物质提取的最优工艺条件:提取温度61℃，提
取时间 28 min，超声功率 227 W。并对最佳条件做了 3
次重复试验进行验证，平均总抗氧化能力为(88. 257 2
±0. 342 3)u /mL，说明响应面试验设计分析能较准确
地对提取抗氧化物质的工艺参数进行优化。
(2)由试验数据表明，对总抗氧化能力影响最大
的因素是提取时间，其次是超声功率，影响最小的是
提取温度。提取时间和超声功率交互作用对总抗氧
化物质的提取效果影响极显著，提取温度和提取时间
交互作用对总抗氧化物质的提取效果影响显著。
参 考 文 献
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Optimization of ultrasonic extraction of antioxidant components
from Acanthopanax sessiliflorum fruit
FENG Ying，ZHAO Lin-na
(College of Food Science，Shenyang Agricultural University Shengang 110866，China)
ABSTＲACT The ultrasonic extraction conditions of antioxidant components from Acanthopanax sessiliflorum fruit
was studied by single factor approach and response surface methodology. The extraction conditions were optimized by
a three-variable and three-level experimental design including extraction temperature，extraction time and ultrasonic
power. The optimal extraction conditions were :60. 84 ℃ for 27. 65 min at 226. 88 W. The predicted yield of total
antioxidant capacity under the optimized condition was 88. 440 9 u /mL. Combined with practical application，the ex-
traction conditions were modified to 61 ℃，28 min and 227 W. Under the above condition，the average yield of total
antioxidant capacity was (88. 257 2 ± 0. 342 3)u /mL，very close to the predicted results.
Key words Acanthopanax aessiliflorum;total antioxidant capacity;response surface methodology;ultrasonic extraction