全 文 ： 海蓬子外种皮水溶性多糖提取工艺的优化及其抗菌活性
王婉冰，徐子恒，王宏军*，岳茹凤
（辽宁医学院，辽宁锦州，121001）
摘 要：对海蓬子外种皮多糖提取工艺进行研究，以干枯的海蓬子外种皮为原料，水提醇沉法获得多糖，考
察不同提取时间、提取温度、料液比对多糖提取率的影响，通过单因素试验和响应面法对影响海蓬子外种
皮多糖提取率的主要因素进行分析优化，微孔-平板法测定粗多糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的最小抑菌
浓度（MIC）。结果表明：影响海蓬子外种皮多糖提取率的工艺因素按主次顺序排列为：提取温度 > 料液
比 > 提取时间；确定海蓬子外种皮多糖水提取的最佳工艺条件：提取温度为 87 ℃、提取时间 5 h、料液
比 1:57 (g/mL)，在该条件下，海蓬子外种皮多糖的提取率为(13.03±0.63) mg/g，与预测值（12.42 mg/g）接
近，粗多糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的 MIC 分别为 50 mg/mL、100 mg/mL，由此表明，响应面模型与
实际情况拟合良好，能较好地预测海蓬子外种皮多糖的提取率，海蓬子外种皮粗多糖对金黄色葡萄球菌、
大肠杆菌抑制作用。
关键词：海蓬子；外种皮；多糖；提取工艺；响应曲面法；抗菌活性
Optimization of Extraction Technology and antimicrobial activity of Water-soluble
Polysaccharides from Salicornia bigelovii Torr. Testa
WANG Wan-bing; XU Zi-heng, WANG Hong-jun*; YUE Ru-feng
（Liaoning Medical University, Liaoning, Jinzhou 121001,China）
Abstract：Polysaccharide in dry Salicornia testa was extracted with water extraction and ethyl alcohol deposition
method from Salicornia testa. The effect of extraction time, extraction temperature and solid-liquid ratio on the
yield of polysaccharide was investigated by the one-factor-at-a-time experiments. Subsequently, a quadratic
regression rotational combinational design involving the above three factors at three levels was employed, and data
obtained were analyzed with response surface methodology. The results showed that polysaccharide yield was most
significantly affected by extract temperature, followed by solid-liquid ratio and extraction time. MICs of crude
polysaccharide extracts from Salicornia testa to Staphylococcus aureus and Escherichia coli were detected by
microtube-plate method. An optimum parameter combination was developed with extraction temperature of 87 ℃,
extraction time of 5 h and solid-liquid ratio of 1:57. Under this conditions, the optimum polysaccharide yield of
(13.03±0.63) mg/g was obtained, and it closed to the theoretically predicted value of 12.42 mg/g. MICs of crude
polysaccharide to S. aureus and E. coli was 50 mg/mL, 100 mg/mL, respectively. By means of validation
experiments, the adequacy of this model was confirmed and could predict the extraction ratio of polysaccharides
from Salicornia testa. And crude polysaccharide from Salicornia testa could inhibit the growth of S. aureus and E.
coli.
Key words：Salicornia bigelovii Torr.；testa；polysaccharide；extraction technology；response surface analysis；
antimicrobial activity
中图分类号： Q946.3；TS201.2 文献标志码： A 文章编号：
海蓬子(Salicornia bigelovii Torr.)属藜科盐角草属植物，该属在全世界分布，在国内分布于华北、
西北和辽宁、山东、江苏等地。生于盐碱地、盐湖边及海边等潮湿的重盐质土壤上，该植物富含膳食
纤维、各种维生素、不饱和脂肪酸、人体所必需的 18 种氨基酸及微量元素钙、铁、锌、碘等海洋矿
物质[1,2]。海蓬子是有益人体的绿色保健食品，也是生物盐、药用化工的原料。现代医学研究表明，盐
角草属植物的黄酮类化合物异鼠李素-3-O-β-D-葡萄糖苷和两个绿原酸衍生物( MDQ、CDCQ) 具有抗
氧化、抗肿瘤、抗炎、降糖、降血脂等作用[3-7]，多糖能够调节免疫、抗炎和抗肿瘤作用[8-10]。海蓬子
可用于治疗癌症、糖尿病、肥胖症和便秘等多种疾病[11,12]。关于海蓬子鲜嫩全草研究较多，主要涉及
黄酮类、总生物碱、皂苷、食用生物盐方面的提取及活性研究[13-16]，亦有报道海蓬子嫩茎中多糖提取
工艺及多糖成分[17,18]；对海蓬子种子的研究不多，主要涉及脂肪酸及亚油酸活性的研究[19,20]；外种皮
相关研究较少，外种皮中多糖研究暂未见报道。为此，本实验以辽宁锦州沿海野生海蓬子为研究对象，
对其成熟后的外种皮多糖提取及抗菌活性进行初步研究，为其进一步开发研究提供理论依据。
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网络出版时间：2015-03-26 13:42
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20150326.1342.013.html
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
海蓬子采自辽宁锦州白沙湾滩涂，采集时间为 2013 年 10-11 月，经辽宁医学院水生物专家王宏
副教授鉴定。采集海蓬子除杂去沙，取外种皮及种籽，过 40 目筛，洗净，50~60℃烘箱干燥，密封常
温保存，备用。无水乙醇(天津市风船化学试剂科技有限公司)）；葡萄糖(天津市南开大学精细化工股
份有限公司)；木糖、蒽酮(天津市科密欧化学试剂有限公司)；半乳糖(上海市惠世生化试剂有限公司)；
浓硫酸(锦州古城化学试剂厂)；营养琼脂(杭州微生物试剂有限公司，20130226)；营养肉汤(北京奥博
星生物技术有限责任公司，20130905)；金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus(中国兽药监察所提供，
CVCC1882)）；大肠杆菌 Escherichia coli(中国兽药监察所提供，CVCC251)；96 孔细胞培养板(美国
Costar 公司)。
1.2 仪器与设备
UV-757CRT 分光光度计(上海三精科有限公司)；FA2004N 型电子天平(上海精密科学仪器有限公
司)；RE-52 型旋转蒸发仪(上海博通经贸有限公司)；SHZ-IIIB 型循环水真空泵上海华琦科学有限公司；
电热恒温水浴锅(常州国华仪器有限公司)；TDL-5000B 型离心机(上海安亭科学仪器厂)；DZF6050 真
空干燥箱(上海一恒科技有限公司)；KQ-300B 型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；隔水式恒
温培养箱(上海一恒科技有限公司)。
1.3 方法
1.3.1 混标糖标准曲线的制备
精密称取 105 ℃干燥至恒重的半乳糖、葡萄糖、木糖各 10 mg，混匀后用蒸馏水溶解并定容至
100 mL 备用。量取混标糖溶液 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mL 置于具塞试管中，加水至 1.0 mL，
蒽酮-硫酸比色法测定吸光度值（A）[21]，拟合 C-A 线性回归方程。
1.3.2 单因素法提取海蓬子外种皮粗多糖
采用水提醇沉法提取粗多糖[17,22]。称取等量（10 g）海蓬子外种皮若干份，对其进行提取温度、
提取时间、料液比的单因素试验。先固定其中 2 个因素水平，考查另外一个因素不同水平对多糖提取
率的影响。固定料液比为 1:48，置于 90 ℃水浴中，分别浸提 2、3、4、5、6 h，考查提取时间对多
糖提取率的影响；固定料液比为 1:48，浸提 4h，置于 60、70、80、90、100 ℃水浴中，考查提取温
度对多糖提取率的影响；固定提取温度 90 ℃，提取时间 4 h，分别加水 150、300、450、600、750 mL，
考查料液比对多糖提取率的影响。
1.3.3 多糖提取率的测定
精确称取提取物，用蒽酮-硫酸比色法测定吸光度值代入标准曲线方程中，得其多糖含量，粗多
糖提取率按下式计算。
)(
)(/
g
mggmg 原料质量
提取物质量稀释倍数多糖含量测量值）粗多糖提取率（ 
1.3.4 响应曲面法优化多糖提取条件
在单因素试验基础上用 Box-Behnken 试验设计方案[23]，因素水平表见表 1，以粗多糖提取率（Y）
为响应值，用 Disign-Expert 7.0 软件对试验结果进行回归分析建立数学模型，以确定海蓬子外种皮多
糖的最佳提取条件。
表 1 Box-Behnken 试验设计因素水平表
Table 1 Factors and levels in Box-Behnken designe（BBD）
因素 提取条件
水平
-1 0 1
A 提取温度/℃ 85 90 95
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2

B 提取时间/h 4 5 6
C 料液比（g/mL） 1:50 1:60 1:70

1.3.5 MIC 测定
精密称取粗多糖 4.0 g，用蒸馏水溶解，于 10 mL 容量瓶中定容，滤过除菌。活菌计数法测定细
菌浓度，用营养肉汤将细菌浓度调至 104 cfu/mL[24]。取 96 孔细胞培养板，每孔加入 100 μL 营养肉汤，
第 1 孔加入 100 μL 粗多糖溶液，混匀后进行二倍比稀释至第 8 孔，然后每孔加入 50 μL 菌悬液，第 9
孔做细菌对照，第 10 孔做粗多糖溶液对照，37 ℃培养 18 h，接种环取各孔液体涂于平板上，37 ℃
再培养 12 h，以平板上无细菌生长或生长菌落数小于 3 个对应的多糖稀释度定为最小抑菌浓度(MIC)，
该法称为微孔-平板法，每组实验重复 3 次。
1.3.6 数据分析
响应曲面模型的回归方程式和显著性统计通过 Disign-Expert 7.0 软件进行计算和分析处理，系数
的显著性通过 ANOVA 检验分析，P < 0.05 显著性差异，P < 0.01 极显著性差异。
2 结果与分析
2.1 混标糖标准曲线
对不同浓度混标糖标准溶液与对应的吸光度值，拟合线性方程为 A=0.086C+0.0066，R²=0.9997，
见图 1。

图 1 混标糖标准曲线
Fig.1 Standard curve of mix the sugar
2.2 单因素试验及其分析
2.2.1 提取温度对多糖提取率的影响 由图 2 可知，多糖提取率随提取温度的升高而大幅升高，当提
取温度达到 90 ℃时，提取率为最大值 10.53 mg/g，当提取温度达到 100 ℃时，提取率略有下降趋势，
所以适宜提取温度最优水平为 90 ℃。

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图 2 提取温度对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of extraction temperature on the yield of crude polysaccharide from Salicornia testa
2.2.2 提取时间对多糖提取率的影响
由图 3 可知，随着提取时间的延长多糖提取率大幅上升，提取时间达到 5 h 时，提取率达到最大
值 11.14 mg/g，提取时间超过 5h，提取率明显下降，故提取时间最优水平为 5h。


图 3 提取时间对多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of extraction time on the yield of crude polysaccharide from Salicornia testa
2.2.3 料液比对多糖提取率的影响
由图 4 可知，随着液料比的增加多糖提取率逐渐增多，在 1:60 时达到最大值 11.16 mg/g，当水量
继续加大后提取率显示下降的趋势，所以料液比最优水平为 1:60。


图 4 料液比对多糖提取率的影响
Fig.4 Effect of solid-liquid radio on the yield of crude polysaccharide from Salicornia testa
2.3 响应曲面法优化确定最佳提取条件
2.3.1 模型建立及显著性检验
通过对提取时间、料液比、提取温度进行优化试验获得海蓬子外种皮多糖提取率试验值(见表 2)，
试验数据经 Disign-Expert 7.0 软件进行多元线性回归分析得到相应的二次方程模型：
Y=14.68+2.42A-0.071B-0.74C-0.39AB-0.9AC+0.055BC-3.39A2-1.69B2-1.47C2。
表 2 Box--Behnken 试验设计及结果
Table 2 Box--Behnken experimental design and experimental and predicted crude polysaccharide yield
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实验号 A B C 提取率试验值(mg/g) 提取率预测值(mg/g)
1 -1 1 0 6.91 7.50
2 0 1 1 11.00 10.77
3 0 0 0 14.4 14.68
4 0 1 -1 12.64 12.13
5 0 0 0 14.93 14.68
6 0 0 0 14.72 14.68
7 -1 0 1 7.93 7.56
8 1 0 -1 13.51 13.88
9 1 1 0 11.43 11.56
10 0 -1 -1 12.16 12.39
11 1 0 1 10.51 10.60
12 0 -1 1 10.30 10.79
13 1 -1 0 13.09 12.48
14 -1 -1 0 7.00 6.86
15 -1 0 -1 7.35 7.24
响应面分析中对试验结果进行拟和的二次模型方差分析见表 3，回归 F 值为 33.85，多元相关系
数为 R2=98.39%，预测 R2=75.92%，调整 R2=95.48%，且失拟不显著，回归是显著的，说明模型对试
验实际情况拟合较好；P=0.0006，表明该模型高度显著，可用来进行响应值的预测，试验设计方案正
确。
表 3 回归方程模型方差分析表
Table 3 Analysis of variance for developed regression equation
回归模型 平方和 自由度 均方 F值 P值概率>F 显著水平
残差 1.8 5 0.36 33.85 0.0006 **
回归模型 109.59 9 12.18
失拟 1.66 3 0.55 7.75 0.1164
纯误差 0.14 2 0.071
总误差 111.38 14
注：**差异极显著（P<0.01）
二次模型中回归系数的显著性检验(表 4)表明：因素 A 对提取效果的线性效应显著(P<0.01)，因
素 C 对提取效果的线性效应显著(P<0.05)，因素 B 对提取效果的线性效应不显著(P>0.05)；因素 A2、
B2、C2对提取效果的曲面效应极显著(P<0.01)；因素 AC 对提取效果的交互影响极显著(P<0.05)，因素
AB、BC 对提取效果的交互影响不显著(P>0.05)。说明 3 个因素均不同程度的对响应值产生显著或极
显著的影响，本试验设计的因素选择是成功的。
表 4 回归方程系数显著性分析
Table 4 Significance test for each regression coefficient of developed regression equation
模型项 回归系数 标准误差 F 值 P 值 显著水平
常数项 14.68 0.35
A-temperature 2.42 0.21 130.12 < 0.0001 **
B-extract time -0.071 0.21 0.11 0.7505
C-solid-liquid ratio -0.74 0.21 12.18 0.0175 *
AB -0.39 0.3 1.71 0.2475
AC -0.9 0.3 8.91 0.0306 *
BC 0.055 0.3 0.03 0.8617
A2 -3.39 0.31 117.82 0.0001 **
B2 -1.69 0.31 29.25 0.0029 **
C2 -1.47 0.31 22.19 0.0053 **
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注：*差异显著（P<0.05）；**差异极显著（P<0.01）

2.3.2 多糖提取率响应曲面分析与优化
运用Disign-Expert 7.0软件所做的响应面图（见图5）。由此可对任何两因素交互影响海蓬子外种
皮多糖的提取率进行分析与评价，以确定最佳因素水平范围。


图 5 各两因素交互影响海蓬子外种皮多糖提取率的响应面图
Fig.5 Response surface plot showing the extract time, extract temperature and solid-liquid ratio on the yield of crude
polysaccharides from Salicornia testa
图5a显示了料液比在1:50(g/mL)条件下，提取温度和提取时间对海蓬子外种皮粗多糖提取率的交
互影响。在提取时间不变的条件下，随着提取温度的逐渐增加，提取率呈现迅速上升，达到峰值平
缓下降的趋势。当提取温度在低水平条件下，提取率变化较明显；在高水平条件下，提取率逐渐降
低。在提取温度不变的条件下，随着提取时间的逐渐增加，提取率变化不明显。所以当提取时间处
于高水平时，可以获得很高的提取率，而提取时间处于中间水平时，可以获得较高的提取率。
图5b显示了提取时间为5 h时，提取温度和料液比对多糖提取率的交互影响。在料液比不变的条
件下，随着提取温度的逐渐增加，提取率出现明显上升的趋势，超过90℃时提取率呈现平缓下降趋
势。在提取温度不变的条件下，随着料液比水平的逐渐增加，提取率呈现平缓升高趋势。温度的升
高可以加速热运动，使水溶性多糖得到更充分地释放。所以海蓬子外种皮多糖提取关键是提取温
度，其处于较高水平、料液比适宜即可获得较高的提取率。
图5c显示了温度在90℃条件下，提取时间和料液比对多糖提取率的交互影响。在提取时间不变
的条件下，随着料液比水平的逐渐增加，提取率呈现急速上升之后又迅速下降的趋势；在料液比不
a b
c
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变的条件下，随着时间的逐渐增加，提取率也呈现急速上升之后又迅速下降的趋势，并且变化较
大。由此表明，提取时间和料液比交互作用对多糖提取率影响显著。
经Disign-Expert 7.0软件分析(A,B,C)的代码值为(-0.51, -0.21, -0.34)，对应的实际值为(87.45℃，
4.79 h，1:56.6)，考虑到实际操作，最后确定最优提取工艺为提取温度为87 ℃、提取时间5 h、料液比
1:57 (g/mL)，理论计算提取率达到12.42 mg/g。在此条件下进行验证实验，海蓬子外种皮多糖提取率
为（13.03 ± 0.63）mg/g，与模型预测值的比较误差为4.91%，说明运用响应面法优化得到的模型参数
准确可靠。
2.4 多糖抗菌活性
海蓬子外种皮粗多糖对金黄色葡萄球菌的MIC为50 mg/mL，对大肠杆菌的MIC为100 mg/mL。由
此表明，海蓬子外种皮粗多糖具有抗菌活性，且抗金黄色葡萄球菌的活性优于大肠杆菌。
3 结论
本研究采用水提醇沉法从海蓬子外种皮中提取多糖，为进一步优化提取多糖工艺参数，本实验考
察了提取时间、提取温度、料液比3个因素对多糖提取率的影响。通过单因素试验和响应面试验设计，
影响海蓬子外种皮多糖提取率的主次顺序排列为提取温度 > 料液比 > 提取时间，海蓬子外种皮多糖
水提取工艺条件为提取温度为87 ℃、提取时间5 h、料液比1:57 (g/mL)，在该条件下海蓬子外种皮多
糖的提取率为（13.03 ± 0.63）mg/g。海蓬子外种皮粗多糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有抗菌活性。

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