全 文 ： 2006, Vol. 27, No. 04 食品科学 ※工艺技术142
筛对甲醇的吸附达到了饱和，另一方面反映出从30min
到60min甲醇发生了从分子筛上的解吸，并于60min后
达到吸附与解吸的动态平衡。在动态吸附状态下，由
于后续溶液的不断冲刷，解吸作用应该比静态时更加活
跃，因此导致了本文进行的动态吸附比静态吸附对甲醇
的去除率低的结果。这种解吸规律及其与被吸附分子的
初始浓度的关系值得进一步研究。
参考文献：
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收稿日期：2005-06-24 *通讯作者
基金项目：江苏省无锡市自然科学基金资助项目(CK030002)
作者简介：崔凤杰(1980-)，男，博士研究生，研究方向为生物制药。
响应曲面法优化灰树花水溶性多糖
提取工艺的研究
崔凤杰1,2，许泓瑜2，舒 畅2，许正宏2，陶文沂1,2,*
(1.江南大学生物工程学院 工业生物技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214036；
2.江南大学生物工程学院生物制药研究室，江苏 无锡 214036)
摘 要：在单因素试验的基础上，利用响应曲面法对灰树花多糖提取工艺参数进行优化研究。响应面分析结果表
明，提取温度、提取时间以及水料比与响应值灰树花多糖得率存在显著的相关性，通过典型性分析得到优化灰树
花多糖提取条件：提取温度为89.7℃；时间2.48h；以及水料比31.1:1，提取两次，在此条件下灰树花多糖提取
得理论值达到10.62%，验证试验条件下实际最大多糖得率为(10.13±0.7)%。
关键词：灰树花多糖；响应曲面法；Box-Behnken设计；优化
Optimization of Processing Parameters for Extraction of Soluble Grifola frondosaPolysaccharides
by Response Surface Methodology
CUI Feng-jie1,2，XU Hong-yu2，SHU Chang2，XU Zheng-hong2，TAO Wen-yi1,2,*
(1.The Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, School of Biotechnology, Southern
Yangtze University, Wuxi 214036, China；2.Laboratory of Bioph rmaceutics, School of Biotechnology, School
of Biotechnology, Southern Yangtze University, Wuxi 214036, China)
143※工艺技术 食品科学 2006, Vol. 27, No. 04
Abstract ：In his work, based on the results of one–factor-at-a-time-technique method, a three-level Box-Behnken factorial
design was employed combining with response surface methodology (RSM) to optimize the extraction conditions for the yield
of Grifola frondosapolysaccharides (GFPS). A mathematical model was then developed to show the significant effect of each
factor and their interactions on the yield of GFPS. Canonical analysis was used to estimated that a maximal yield of polysaccha-
rides (10.62%) could be obtained when the extraction conditions of temperature, time and ratio of water to material were set at
89.7℃, 2.48h and 31.1:1, respectively with two-time extraction. These predicted values were also verified by validation
experiments.
Key words：G ifola frondosa polysaccharides (GFPS)；response surface methodology；Box-Be nken design；optimization
中图分类号：O629.12 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2006)04-0142-06
灰树花(Grifola frondosa)又名栗子蘑，贝叶多孔
菌，莲花菌，日本称舞茸，其香味浓郁，质地脆嫩，
营养价值高，在民间有悠久的食用历史[1]。1709年，日
本贝原益轩的《大和本草》中就收载了灰树花(称为舞
茸)。其药用作用最早记载于日本坂然的《菌谱》中，
“味甘、平、无毒，可治痔疮”。
近年来国内外研究发现，灰树花子实体和菌丝体中
含有丰富的抗肿瘤多糖[2]，具有广阔的开发价值和应用
空间。影响真菌胞内多糖提取率的因素很多，如提取
溶剂的选择、提取温度、提取时间及料液比等，必须
经过大量试验进行探索提取的最佳工艺，而大多数提取
工艺的优化采用的为正交试验方案等[3,4]，响应曲面法
(RSM)优化多糖提取工艺的研究报道较少[5]。
响应曲面法(RSM)是统计设计试验技术的合成[6]，
采用合理的试验设计，能以最经济的方式，用很少的
试验数量和时间对实验进行全面研究，科学的提供局部
与整体的关系，从而取得明显的、有目的的结论，并
以回归方法作为函数估算工具，将多因子试验中，因
子与试验结果的相互关系，用多项式近似把因子与试验
结果的关系函数化。Box及其合作者与20世纪50年代
完善了响应面方法学后[7]，已经广泛应用在诸多工艺过
程优化控制等领域[8,9]。RSM虽广泛用于众多过程优化
控制，但关于灰树花多糖提取工艺条件的优化还不曾见
有报道，本文主要采用RSM法，以灰树花胞内多糖得
率为考察指标，对影响灰树花菌丝体胞内多糖提取得率
的一些关键因素进行了研究。
1 材料与方法
1.1材料
1.1.1灰树花菌丝体(Grifola frondosa GF9801) 江南大
学生物制药实验室发酵制备。
1.1.2仪器设备
红外水分测试仪(Sartorius MA50) 德国；高速离心
机(HITACHI CR22G) 日本；SIGMA高速离心机；真空
浓缩仪(BUCHI Rotavapor R-200) 瑞士；冷冻干燥仪
(EZ585Q) FTS System. Inc，美国。
1.2方法
1.2.1灰树花菌丝体胞内多糖提取工艺流程
将深层发酵培养的同批次灰树花菌丝体用去离子水
冲洗干净后，取定量湿菌体测定单位体积湿菌体中菌体
干重。称取一定量的湿菌体，按一定的料水比加入去离
子水，用组织粉碎机匀浆菌丝体，按设计的工艺参数进
行热水浴加热浸提，取上清液，真空浓缩后按比例加入
95%乙醇，剧烈搅拌，4℃过夜，12000r/min离心，收
集醇沉物，加水复溶，冷冻干燥，测定其重量。
1.2.2胞内多糖得率的计算
多糖重量(g)
胞内多糖得率=—————————×100%
菌丝体干重(g)
1.3试验设计
1.3.1单因素影响试验
主要考察提取温度、水料比、提取时间以及提取
次数等因素对多糖得率的影响。
1.3.2响应曲面法试验设计
因此选择因素时主要选择单因素试验中对响应值(多
糖得率)有显著影响的因素。采用SAS (SAS Package,
Version 8.01)对实验数据进行回归分析。每一自变量的
低、中、高实验水平分别以－1、0、1进行编码，该
模型通过最小二乘法拟合二次多项方程可以表达为：
Y=A0+ΣAiXi+ΣAiiXi2+ΣAijXiXj
其中Y为响应值(灰树花多糖得率)，A0、Ai、
Aii、Aij为方程系数，Xi、Xj(i≠j)为自变量编码值。
多项式模型方程拟合的性质由确定系数R2表达，其统
计学上的显著性由F值检验；采用SAS典型性分析预
测灰树花胞内多糖得率的最佳提取条件以及最大值。
2 结果与讨论
2.1热水提取灰树花菌丝体胞内多糖的单因素影响
2006, Vol. 27, No. 04 食品科学 ※工艺技术144
2.1.1提取温度对胞内多糖得率的影响
固定水料比为20:1，提取时间2h， 提取一次，温度
设定在70～100℃之间研究温度对胞内多糖得率的影响。
温度直接影响物质在水中的溶解度，因此对多糖的得率会
有比较显著的影响。本实验选择不同的提取温度，结果
如图1所示，随着温度的提高多糖得率增加显著，但温
度过高多糖得率稍微下降，可能时高温条件下部分多糖水
解的结果，这也大多数多糖提取工艺研究结果一致。
图1 提取温度对胞内多糖得率的影响
Fig.1 Effect of temperature on GFPS yield
70 75 8085 90 95100105
12
8
4
0
提
取
率
(
%
)
温度(℃)
图2 提取时间对胞内多糖得率的影响
Fig.2 Effect of extraction period on GFPS yield
0 1 2 3 4 5
11
10
9
8
7
6
5
提
取
率
(
%
)
提取时间(h)
2.1.2提取时间对胞内多糖得率的影响
在温度为90℃、水料比20:1条件下，考察提取时
间对胞内多糖提取率的影响，结果如图2所示。由图2
可见，在时间低于3h多糖得率提高比较明显，以后增
加趋于平缓。这表明，目的产物浸出过程与时间密切
相关，时间过短，产物溶解不充分，但时间过长，又
会引起产物结构的变化进而使得率降低。
2.1.3水料比对胞内多糖得率的影响
由于多糖等生物大分子物质的溶解度不高，因此，
浸提过程中用水量是限制多糖得率的重要因素。在固定
温度90℃、提取时间2h，提取一次的条件下，改变不
同的料水比，发现料水比的增加对提高胞内多糖得率有
明显的效果，在料水比为30:1时得率基本上达到最大值。
2.1.4提取次数对胞内多糖得率的影响
在水料比为30:1，提取温度90℃、提取时间为2h
的条件下考察提取次数对多糖得率的影响，实验结果如
图4示，第一次提取得率为7.93%， 复提之后两次累计
达10.8%，相对一次提取的结果比较显著，但提取三次
累计的得率仅为11.15%，二者之间并无显著差异。如
果过度增加提取次数，会使得生产效率下降，考虑到
经济核算，因此考虑提取两次为宜。
图3 水料比对胞内多糖得率的影响
Fig.3 Effect of ratio of water to material on GFPS yield
20 30 40 50 60
10
8
6
4
2
提
取
率
(
%
)
水料比
图4 提取次数对胞内多糖得率的影响
Fig.4 Effect of extraction times on GFPS yield
1 2 3
12
10
8
6
4
提
取
率
(
%
)
次数
*
(* 与提取一次相比较 p＜0.05)
2.2响应曲面法优化灰树花菌丝体多糖提取工艺条件
2.2.1响应曲面法分析因素的选取以及分析方案
根据Box-Benhnken的中心组合试验设计原理，综
合单因素试验结果，选取提取温度、提取时间和水料
比对灰树花多糖浸提影响因素的三个因素，分别以X1、
X2和X3代表，每一个自变量的低、中、高实验水平
分别以－1、0、1进行编码(表1)。且编码值与真实值
之间的关系符合下列方程： ；式中i为自变
量的编码值，Xi为自变量的实际试验水平值，X0为实
验水平中心点的实际值，△Xi为单变量增量，以灰树
花多糖得率为响应值(Y)，试验方案及结果见表2。
2.2.2试验结果分析

Xi－X0
Xi=————

△Xi
因素 代码 编码水平
－1 0 1
温度(℃) X1 70 80 90
时间(h) X2 1 2 3
水料比(ml/g) X3 20 30 40
表1 试验因素水平及编码
Table 1 Variables and experimental de sign levels for response
su rf ac e
145※工艺技术 食品科学 2006, Vol. 27, No. 04
试验号
编码水平 多糖得率
X1 X2 X3 (%)
1 －1 －1 0 6.51
2 －1 1 0 8.28
3 1 －1 0 9.06
4 1 1 0 10.18
5 0 －1 －1 7.05
6 0 －1 1 8.35
7 0 1 －1 7.9
8 0 1 1 9.71
9 －1 0 －1 5.16
10 1 0 －1 9.87
11 －1 0 1 7.48
12 1 0 1 9.91
13 0 0 0 9.56
14 0 0 0 9.81
15 0 0 0 9.72
表2 Box-Behnken设计方案及灰树花多糖得率的测定值
Table 2 Box-Behnken design matrix and the responses of the
dep ende nt va riabl es o f GFP S yi eld
表2为不同试验条件下所测定的灰树花多糖得率，
利用SAS(SAS package，version 8.01)软件对表2中多
糖提取得率试验数据进行多元回归拟合；表3为回归分
析结果，回归方差分析显著性检验表明，该模型回归
显著。并且该模型的R2=0.9810说明，该模型与实际实
验拟合较好，自变量与响应值之间线形关系显著，可
以用于灰树花多糖热水浸提实验的理论预测。
回归方程各项的方差分析结果还表明方程的一次
项、二次项的影响都是高度显著的，并且交互项中X1
与X3项显著，因此各个具体实验因子对响应值的影响不
是简单的线形关系。
各因素经回归拟合后，选择对响应值显著的各项，
得到灰树花多糖热水浸提得率对编码自变量(提取温度、
时间和水料比)的二次多项回归方程为：
Y=9.70+1.54X1 0 55X2+0.69X3－0.76X12－0.58X1X3
－0.60X22－0.84X32
根据回归分析结果(表4)，作出相应曲面图和等高
方差来源 平方和 自由度 均差 F值 p值
一次项 25.24 3 －68.150.0002**
二次项 5.31 3 － 14.340.0069*
交互项 1.40 3 － 3.78 0.0932
回归 31.95 9 － 28.760.0009**
残差
总残差 0.62 5 0.12 － －
R2=0.9810, Adj.R2=0.9008
表3 回归方程各项的方差分析
Table 3 Analysis of variance (ANOVA) for the fitted quadratic
polynomial model for optim ization of the yield of Grifola frondosa
po ly sa cch ar id es
Note: ** Significant at 1% level; * Significant at 5% level.
项目 系数估测值 p值 t-检测
常数项 9.70 <0.0001**47.81
A1 1.54 0.0006** 12.42
A2 0.55 0.0068** 4.43
A3 0.69 0.0026** 5.54
A12 －0.76 0.0088** －4.17
A12 0.012 0.9460 0.07
A13 －0.58 0.0218* －3.29
A22 －0.60 0.0216* －3.29
A23 0.13 0.5005 0.73
A33 －0.84 0.0058* －4.61
表4 回归系数取值及分析结果
Table 4 Results of regression analysis of a full second-order
polynomial model for optim ization of the yield of Grifola frondosa
po ly sa cch ar id es
Note: ** Significant at 1% level; * Significant at 5% level.
线图，如图5～10所示。从图上可以看出，提取温度、
时间对灰树花多糖提取得率的影响最大，随着温度和时
间的增加，多糖得率也随之增加，这说明二者对多糖
提取得率是正相关性；水料比对多糖得率也有很大的影
响，但随着水料比的增加，多糖得率却降低。
为了进一步确证最佳点的值，采用S A S软件的
Rsreg语句对试验模型进行典型性分析，以获得最大灰
树花多糖提取得率时的各提取条件，经典型性分析得，
在X1=0.974，X2=0.478，X3=0.110，即灰树花多糖提
取最佳条件为：提取温度89.7℃；时间2.48h；水料比
31.1:1，在此条件下，灰树花多糖提取得理论值达到
10.62%。
2.2.3回归模型的试验验证
提取次数为两次，按照最佳提取条件进行试验验
证，最终灰树花多糖得率为(10.13±0.7)%。试验值与
模型的理论值相差4.61%，可见该模型可以较好的反映
图5 温度与水料比对灰树花多糖得率影响等高线图
Fig.5 Contour plot of the combined effects of temperature and
ratio of water to material on the yield of GFPS
-0.9-0.6-0.30 0.30.60.9
0.9
0.6
0.3
0
-0.3
0.6
-0.9
水
料
比
温度
多糖得率
7.73
8.63
9.51
10.1
10.4
固定水平：时间=0
2006, Vol. 27, No. 04 食品科学 ※工艺技术146
出灰树花多糖提取的条件。从而也证明了响应曲面法在
多糖提取条件参数的可行性。
图6 温度与水料比对灰树花多糖得率影响的响应面图
Fig.6 Surface plot of the com bined effects of temperature and
ratio of water to material on the yield of GFPS
10.4
多
糖
得
率
(
%
)
固定水平：时间=0
5.6
0.9
-0.90.9
-0.9
水料比 温度
图7 温度与时间对灰树花多糖得率影响等高线图
Fig.7 Contour plot of the combined effects of temperature and
period on the yield of GFPS
-0.9-0.6-0.30 0.30.60.9
0.9
0.6
0.3
0
-0.3
0.6
-0.9
时
间
温度
多糖得率
8.21
9.26
10.1
10.5
固定水平：水料比=0
图8 温度与时间对灰树花多糖得率影响响应面图
Fig.8 Surface plot of the com bined effects of temperature and
period on the yield of GFPS
10.4
多
糖
得
率
(
%
)
固定水平：水料比=0
7.2
0.9
-0.90.9
-0.9
时间
温度
图9 时间与水料比对灰树花多糖得率影响等高线图
Fig.9 Contour plot of the combined effects of extraction period
and ratio of water to material on the yield of GFPS
-0.9-0.6-0.30 0.30.60.9
0.9
0.6
0.3
0
-0.3
0.6
-0.9
时
间
水料比
多糖得率
8.2
8.93
9.86
10
固定水平：温度=0
9.51
图10 时间与水料比对灰树花多糖得率影响等高线图
Fig.10 Surface plot of the combined effects of extraction period
and ratio of water to material on the yield of GFPS
10
多
糖
得
率
(
%
)
固定水平：温度=0
7
0.9
-0.90.9
-0.9
时间
水料比
3 结 论
本研究将响应曲面法运用到灰树花多糖的提取工艺
上，取得了比较令人满意的结果。经过优化后的灰树
花热水提取多糖的最佳条件为：提取温度89.7℃；时间
2.48h；水料比31.1:1，提取两次，在此条件下灰树花
多糖提取得理论值达到10.62%。
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收稿日期：2005-10-31 *通讯作者
作者简介：李京晶(1977-)，女，硕士研究生，研究方向为功能食品。
十味中草药提取液的体外抗菌活性研究
李京晶，籍保平*，李 博，周 峰，赵 磊
(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)
摘 要：本文选用黄连、黄柏、黄芩、连翘、厚朴、甘草、艾叶、川芎、金银花及五味子十味中草药水提
液，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、啤酒酵母、黄曲霉及绿色木霉这六种菌进行了体外抗菌试
验。目的是通过对抗菌效果的比较，筛选出抗菌活性好的中草药及有效的提取方法。实验结果表明这十味中草药
提取液对六种供试菌有不同程度的抗菌效果，其抗细菌活性比抗真菌活性强，其中黄连、黄柏和黄芩提取液的总
抗菌活性最强；结果还表明70%乙醇水溶液比水提取药液的抗菌活性要强。
关键词：中草药；提取液；抗菌活性；体外抗菌
In vitro Antimicrobial Activity Study on 10 Extracts of Chinese Herb Medicines
LI Jing-jing，JI Bao-ping*，LI Bo，ZHOU Feng，ZHAO Lei
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Ag cultural Univ sity, Beijing 100083, China)
Abstract ：Extracts of 10 selected Chinese herb medicines (Rhizoma Coptidis, r x Ph llodendri, Radix Scutellariae, Fructus
Forsythiae, Cort x Magnoliae officinai1s, R dix Glycytthizae, Folium Artemisiae Argyi, L gustici Chuanxiong Rhizoma, Flos
Lonicerae, F uctus Schisandrae) were tested in vitro against six different microorganisms [bacteria (Staphylococcus aureus,
Escherichia coli and Bacil us subtilis), yeast(S ccharomyces cerevisiae)and find (Asperg llus flavu andTrichoderma viride). The
aim was to compare the antimictrobial effects of plant extracts so as to find the efficient method of extraction The results showed
that the 10 plant extracts have certain antimictrobial efficacy, and their antibacterial activity is better than their antifungal activity.
The extracts of Rhizoma Coptidis, r ex Phellodendri and Radix Scutellariae exhibit the best antimicrobial activity; whereas the
antimicrobial activity of the 70% aqueous methanol extracts is better than by the water extracts.
Key words：Chinese herb medicines；extract； n microbial activity；in vi ro
中图分类号：R282 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2006)04-0147-04
食品的腐败变质主要是由有害微生物所致[1]。目前食
品防腐保鲜采用的主要是化学合成试剂，如苯甲酸、山
梨酸及其盐类等，但有研究表明有些化学合成的食品防腐
剂具有致癌、致畸，致突变等毒副作用[2]。随着消费者
对食品质量的日益重视，寻求能够替代化学防腐剂的天然
食品防腐剂，成为了食品科学研究和应用的一个热点[3]，
对天然植物的抗菌活性的研究也取得了一些进展[4]。本实
验选取了常用于临床抗菌的十味植物源中草药[5]，并以六
株食品中常见污染菌为供试菌，进行体外抗菌试验，从
而为天然植物防腐剂开发和应用提供理论。