食品工业科技

因素	水平
A超声温度（℃）	50	60	70
B超声功率（W）	150	180	210
C超声时间（min）	45	60	75
D乙醇含量（%）	30	40	50

因素	水平
A超声温度（℃）	50	60	70
B超声功率（W）	150	180	210
C超声时间（min）	45	60	75
D乙醇含量（%）	30	40	50

实验号	A超声温度（℃）	B超声功率（W）	C超声时间（min）	D乙醇含量（%）	多糖得率（%）
1	60	180	60	40	13.43±0.32
2	50	210	60	40	9.38±0.18
3	50	180	75	40	10.52±0.16
4	50	150	60	40	10.02±0.14
5	60	180	45	30	9.37±0.11
6	70	180	45	40	11.92±0.12
7	60	150	45	40	9.51±0.22
8	50	180	60	50	9.77±0.05
9	60	210	45	40	9.09±0.21
10	70	180	60	50	10.88±0.14
11	60	180	75	50	9.91±0.18
12	70	150	60	40	11.21±0.16
13	60	210	60	30	9.28±0.15
14	60	210	75	40	10.26±0.08
15	50	180	60	30	10.08±0.13
16	60	180	60	40	13.34±0.22
17	70	180	60	30	11.33±0.11
18	60	210	60	50	8.92±0.18
19	60	180	75	30	10.58±0.17
20	70	210	60	40	10.87±0.12
21	60	180	60	40	13.79±0.17
22	60	150	75	40	10.63±0.17
23	60	150	60	30	10.72±0.19
24	60	150	60	50	8.48±0.19
25	70	180	75	40	11.25±0.10
26	60	180	60	40	13.69±0.22
27	60	180	60	40	13.55±0.34
28	50	180	45	40	10.36±0.18
29	60	180	45	50	8.99±0.15

实验号	A超声温度（℃）	B超声功率（W）	C超声时间（min）	D乙醇含量（%）	多糖得率（%）
1	60	180	60	40	13.43±0.32
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3	50	180	75	40	10.52±0.16
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6	70	180	45	40	11.92±0.12
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11	60	180	75	50	9.91±0.18
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28	50	180	45	40	10.36±0.18
29	60	180	45	50	8.99±0.15

来源	平方和	自由度	均方	F值	P值
模型	64.77	14	4.63	32.32	<0.0001^**
A-超声温度	4.48	1	4.48	31.28	<0.0001^**
B-超声功率	0.6394	1	0.6394	4.47	0.053
C-超声时间	1.27	1	1.27	8.9	0.0099^**
D-乙醇含量	1.62	1	1.62	11.32	0.0046^**
AB	0.0225	1	0.0225	0.1572	0.6977
AC	0.1722	1	0.1722	1.2	0.2912
AD	0.0049	1	0.0049	0.0342	0.8559
BC	0.0006	1	0.0006	0.0044	0.9482
BD	0.8836	1	0.8836	6.17	0.0262^*
CD	0.021	1	0.021	0.1469	0.7073
A²	6.1	1	6.1	42.64	<0.0001^**
B²	29.22	1	29.22	204.16	<0.0001^**
C²	17.02	1	17.02	118.93	<0.0001^**
D²	29.43	1	29.43	205.6	<0.0001^**
残差	2.00	14	0.1431
失拟项	1.87	10	0.1869	5.53	0.0569
纯误差	0.1352	4	0.0338
总和	66.77	28
R²	0.9700
预测R²	0.8356
实际R²	0.9400
变异系数（%）	3.53

来源	平方和	自由度	均方	F值	P值
模型	64.77	14	4.63	32.32	<0.0001^**
A-超声温度	4.48	1	4.48	31.28	<0.0001^**
B-超声功率	0.6394	1	0.6394	4.47	0.053
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纯误差	0.1352	4	0.0338
总和	66.77	28
R²	0.9700
预测R²	0.8356
实际R²	0.9400
变异系数（%）	3.53

超声辅助乙醇提取桑葚粗多糖及其抗氧化活性、酶活抑制能力分析

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刘双 ¹ , 陈雅 ² , 董荣华 ¹ , 席雪雪 ¹ , 袁春龙 ¹^,^* , 雷静 ²^,^*

食品工业科技 | 特邀主编专栏 2026,47(6): 1-9

收起

食品工业科技 |特邀主编专栏 2026 , 47 (6) : 1 -9

超声辅助乙醇提取桑葚粗多糖及其抗氧化活性、酶活抑制能力分析

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刘双¹, 陈雅², 董荣华¹, 席雪雪¹, 袁春龙¹^,^*, 雷静²^,^*

作者信息

¹西北农林科技大学葡萄酒学院，陕西杨凌 712100

²新疆维吾尔自治区农业科学院吐鲁番试验站，新疆吐鲁番 838000

通讯作者:

袁春龙（1969−），男，博士，教授，研究方向：葡萄酒化学，E-mail：727424873@qq.com。

雷静（1982−），女，硕士，研究员，研究方向：农产品加工，E-mail：839130762@qq.com。

作者简介:

刘双（1999−），女，硕士研究生，研究方向：食品化学与营养，E-mail：1374392693@qq.com

Ultrasound-assisted Ethanol Extraction of Crude Polysaccharides from Morus nigra and Antioxidant Activity and Enzyme Inhibition Capacity

Shuang LIU¹, Ya CHEN², Ronghua DONG¹, Xuexue XI¹, Chunlong YUAN¹^,^*, Jing LEI²^,^*

Affiliations

¹College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China

²Turpan Experimental Station, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Turpan 838000, China

出版时间: 2026-03-15 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025060097

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摘要

收起

为了优化超声辅助乙醇提取多糖工艺，评估所得粗多糖的生物活性，本研究以黑桑葚为原料，在单因素实验基础上，考查温度、超声功率、时间以及乙醇浓度对多糖得率的影响，采用Box-Behnken响应面试验优化粗多糖提取工艺。同时，通过测定自由基清除能力及其对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、脂肪酶活抑制能力，进一步评估桑葚多糖的生物活性。结果表明，桑葚粗多糖最佳提取参数为：超声温度63 ℃、功率180 W、时间61 min、乙醇含量39%，得率达13.63%±0.33%。多糖对ABTS⁺、DPPH和羟基自由基的半数清除率IC₅₀值分别为0.12、0.21和2.78 mg/mL；对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和脂肪酶的IC₅₀分别为0.16、0.24和1.64 mg/mL。采用最佳工艺所得桑葚粗多糖具有良好的抗氧化和酶活抑制能力。该结果为桑葚抗氧化、降糖、降脂等功能性食品的开发提供理论依据。

关键词

桑葚多糖 / 超声提取 / 响应面法 / 抗氧化活性 / α-淀粉酶 / α-葡萄糖苷酶 / 脂肪酶

Abstract

收起

Through a combined approach of single-factor experiments and response surface methodology, this research aims to optimize the ultrasound-ethanol synergistic extraction parameters for Morus nigra polysaccharides, and comprehensively characterize their bioactive potential. Employing Morus nigra as the raw material, this study systematically evaluates the individual effects of four critical parameters—temperature (40~80 ℃), ultrasonic power (120~240 W), extraction time (30~90 min), and ethanol concentration (0~50%)—on polysaccharide yield through single-factor experiments. The extraction process was optimized using Box-Behnken design response surface methodology (BBD-RSM) with 29 experimental runs (including 5 center points), establishing a predictive model for yield with ANOVA-verified parameter interactions (P<0.05). Key extraction parameters including temperature (63 ℃), ultrasonic power (180 W), time (61 min), and ethanol concentration (39%) were determined to achieve a maximum polysaccharide yield of 13.63%±0.33%. The bioactive properties of the polysaccharides were systematically evaluated through in vitro assays. Results demonstrated remarkable free radical scavenging capacity with IC₅₀ values of 0.12 mg/mL (ABTS⁺), 0.21 mg/mL (DPPH), and 2.78 mg/mL (hydroxyl radicals). Furthermore, significant enzyme inhibitory effects were observed with IC₅₀ values of 0.16 mg/mL (α-amylase), 0.24 mg/mL (α-glucosidase), and 1.64 mg/mL (lipase), suggesting potential applications in functional foods for glycemic and lipid control. Notably, the optimized polysaccharides demonstrated significant antioxidant properties coupled with potent inhibitory effects on carbohydrate-digesting and lipid-metabolizing enzymes. These findings not only establish an efficient extraction protocol, but also substantiate the potential of mulberry polysaccharides as multi-functional ingredients for developing nutraceuticals targeting oxidative stress, hyperglycemia, and hyperlipidemia.

Key words

mulberry polysaccharides / ultrasonic extraction / response surface method / antioxidant activity / α-amylase / α-glucosidase / lipase

引用本文

刘双, 陈雅, 董荣华, 席雪雪, 袁春龙, 雷静. 超声辅助乙醇提取桑葚粗多糖及其抗氧化活性、酶活抑制能力分析. 食品工业科技, 2026 , 47 (6) : 1 -9 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025060097

Shuang LIU, Ya CHEN, Ronghua DONG, Xuexue XI, Chunlong YUAN, Jing LEI. Ultrasound-assisted Ethanol Extraction of Crude Polysaccharides from Morus nigra and Antioxidant Activity and Enzyme Inhibition Capacity[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (6) : 1 -9 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025060097

正文

收起

桑葚是桑种（Morus alba L.）植物的果穗^[1]，俗称桑果、桑枣等，味甜多汁，营养丰富，是卫健委首批“药食同源”农产品^[2]，广泛分布在亚洲亚热带区域、北美和非洲地区。近年来，随着我国产业结构的调整，桑葚产业迅速发展，主产区包括四川、湖北、浙江、陕西、新疆、湖南、重庆、安徽、河南、山东、江苏、广东、广西等，种植面积超2.33万hm^2[3]。我国新疆地区气候干燥、昼夜温差较大，孕育了独特的桑树种质资源，具有极大的经济潜力。目前，桑葚主要被用于鲜食以及果汁、果酒加工，仍然存在巨大的开发和利用空间。桑葚中含有丰富的营养成分如有机酸、蛋白质等，同时含有丰富的生物活性物质如多糖、类黄酮、花色苷、白藜芦醇等，具有较高的营养价值^[4]。多糖是桑葚的主要活性成分之一，结构复杂，是由不同的单糖以直链或分支等各异的连接方式组成的复杂长链^[5]，具有极大的研究潜力与经济价值。

超声辅助提取是一种高效提取生物活性成分的现代高新技术手段，具有高效、节能、环保等优势，逐渐被应用于多糖提取^[6]。传统溶剂提取法对于多糖结构和活性的损伤较小，但耗时较长，效率较低^[7]，与超声结合提取成为现阶段一种提取多糖的更高效手段。江岩等^[8]利用正交试验探究了热水浸提法的最佳工艺，在其探究条件下，桑葚多糖得率最高为3.24%。在此基础上，王振伟^[9]针对超声辅助热水提取桑葚多糖工艺进行了优化，在其最佳条件下多糖得率为10.54%。黄媛媛^[10]对比了五种方式提取多糖的得率，包括冷水浸提、80 ℃热水浸提、沸水浸提、超声辅助水提、超声辅助25%和50%乙醇溶液提取，发现沸水提取总糖含量最低，超声辅助50%乙醇溶液提取多糖得率最高，同时该条件下耗时最短。因此，为了节约提取时间、提升提取效率，超声辅助乙醇溶液可能是桑葚多糖提取的一种新方法。

桑葚多糖可以通过抑制α-糖苷酶和α-淀粉酶的活性降低餐后血糖^[11]，同时还在抗炎^[12]、抗氧化^[13]等方面表现出良好活性。张秋红^[14]利用超声细胞粉碎仪辅助热水浸提桑葚多糖，所得产物对DPPH和羟基自由基的清除率在0.9 mg/mL时均未达到80%；袁心田等^[15]采用膜技术对热水浸提后的桑葚多糖进行了测定，抗氧化活性最佳组多糖DPPH自由基和ABTS⁺自由基的IC₅₀值分别为0.2235和0.2979 mg/mL，酶活抑制能力最佳组多糖抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶能力的IC₅₀值分别为0.7944和4.6419 mg/mL。由此来看，不同提取条件下多糖的抗氧化能力和酶活性抑制能力不同。但是当前对于超声辅助乙醇溶液提取桑葚多糖的研究较少，对该方法提取所得产物在抗氧化活性和酶活性抑制能力方面的研究不够全面。基于此，本研究以新疆吐鲁番黑桑葚为原料，采用超声辅助乙醇溶液提取多糖，考察影响桑葚多糖得率的因素，同时结合响应面法优化桑葚多糖的提取工艺，在最佳工艺条件下进一步研究桑葚多糖的体外抗氧化活性和酶活性抑制能力，以期为桑葚高值化产品的精深加工提供参考。

1　材料与方法

收起

1.1　材料与仪器

黑桑葚（Morus alba L.）鲜果　2024年五月采自新疆吐鲁番市；无水乙醇　分析纯，天津致远化学试剂有限公司；2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）、α-淀粉酶（14 U/mg）、α-葡萄糖苷酶（50 U/mg）、猪胰脂肪酶（15~35 U/mg）、对羟基苯甲酰肼（PAHBAH）、4-硝基苯基-D-吡喃葡萄糖、pNP月桂酸酯、抗坏血酸（纯度99%）、奥利司他（纯度98%）、阿卡波糖（纯度95%）　上海源叶生物科技有限公司。

KQ-300DB数控超声波清洗器　昆山市超声仪器有限公司；RE-2000A旋转蒸发仪　上海兴创科学仪器设备有限公司；HC-3018R离心机　安徽中科中佳科学仪器有限公司；LC-10N-50A真空冷冻干燥机　上海力辰邦西仪器科技有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1　桑葚粗多糖提取工艺

取黑桑葚鲜果1 kg置于真空冷冻干燥机中冻干至恒重，粉碎后过60目筛，置于500 mL圆底烧瓶，按照料液比1:2（w/v）加入石油醚，使用索氏提取器对其进行回流脱脂处理3 h，抽滤后换取新的石油醚再次回流脱脂3 h，再次抽滤。将滤渣置于45 ℃烘箱内烘干12 h，获得脱脂后的桑葚样品^[16]。

采用超声辅助乙醇法提取黑桑葚粗多糖，提取结束后4000 r/min离心10 min，重复提取两次，将上清液合并，利用旋转蒸发仪在60 ℃条件下浓缩。向浓缩液中加入4倍体积的无水乙醇进行沉淀，于4 ℃条件下静置12 h，而后4000 r/min离心20 min，收集沉淀，真空冻干后获得桑葚粗多糖。

1.2.2　单因素实验

采用超声辅助乙醇提取法，考察不同超声提取温度、超声功率、超声时间、乙醇含量对桑葚粗多糖得率的影响，固液比1:25^[17]。实验采用单因素控制变量法，固定项参数为：超声温度60 ℃、超声功率180 W、超声时间60 min、乙醇含量40%；变动项参数为：超声温度（40、50、60、70、80 ℃）、超声功率（120、150、180、210、240 W）、超声时间（30、45、60、75、90 min）以及乙醇含量（0%、10%、20%、30%、40%、50%），考查不同因素对桑葚多糖得率的影响。提取结束后4000 r/min离心10 min，重复提取两次。

1.2.3　响应面试验设计

根据单因素实验确定的最优条件范围，以多糖得率为评价指标，采用Design-Expert 13软件中的Box-Behnken试验设计方法对桑葚粗多糖提取条件进行4因素3水平设计，实验重复三次，见表1。

1.2.4　多糖得率测定

采用苯酚硫酸法测定多糖纯度^[18]，分别取0、0.1、0.2、0.3、0.4 mL的0.1 mg/mL的D-无水葡萄糖标准品于试管，加入超纯水补至0.5 mL，摇匀后加入0.5 mL的5%苯酚溶液和2.5 mL浓硫酸，振荡混匀后置于沸水浴30 min，于490 nm处测定吸光值。以葡萄糖标准品浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，建立标准曲线，回归方程为：Y=0.0066X+0.1026，R²=0.9993。该标准曲线在0~100 μg/mL葡萄糖质量浓度范围内具有良好的线性关系。

取10 mg桑葚粗多糖样品，充分溶解后定容于100 mL容量瓶，配制0.1 mg/mL的待测溶液。取0.5 mL待测样品加入0.5 mL的5%苯酚溶液和2.5 mL浓硫酸，振荡混匀后置于沸水浴30 min，冷却后测定其吸光值。利用标准曲线计算质量浓度，桑葚粗多糖得率按照公式（1）计算。

$ \mathrm{Y(\text{%})=C\times V/m/1000\times100} $

(1)

式中：Y为桑葚粗多糖得率（%）；C为质量浓度（μg/mL）；V为样品总体积（mL）；m为桑葚粗多糖质量（mg）。

1.2.5　抗氧化能力测定

配制0.1、0.5、1、2、5 mg/mL的桑葚多糖溶液为待测样品，配制0.1、0.5、1、2、5 mg/mL抗坏血酸溶液为阳性参照。

参考黎楚楚等^[19]的方法测定桑葚多糖对ABTS⁺自由基的清除能力，稍作修改。取2.5 mL ABTS工作液与2.5 mL桑葚粗多糖溶液混合，以等体积80%乙醇与ABTS工作液为空白对照组，以等体积80%乙醇与桑葚多糖溶液为样品对照组，以抗坏血酸溶液为阳性参照。将不同组试管避光反应5 min，于734 nm处测定吸光值。根据式（2）计算ABTS⁺自由基清除率。

$\rm \mathrm{自由基清除率}(\text{%})=(1-(A_{\mathrm{1}}\mathrm{-A}_{\mathrm{2}}\mathrm{)/A}_{\mathrm{0}}\mathrm{)\times100} $

(2)

其中，A₁为样品吸光值；A₂为样品对照组吸光值；A₀为空白对照组吸光值。

参考王斌等^[20]的方法测定桑葚多糖对DPPH自由基的清除能力，稍作修改。取0.004 g DPPH，用无水乙醇溶解后定容至100 mL。将2 mL制备好的DPPH-乙醇溶液与2 mL桑葚粗多糖溶液混合，空白对照为2 mL DPPH-乙醇溶液与2 mL无水乙醇，样品对照组为无水乙醇与2 mL粗多糖溶液。将溶液置于避光条件下充分反应2 h，于517 nm处测定吸光值，以抗坏血酸溶液为阳性参照。根据式（2）计算DPPH自由基清除率。

参考高长久等^[21]的方法测定桑葚多糖对羟基自由基的清除能力，稍作修改。将待测液与2 mL的9 mmol/L硫酸亚铁溶液以及2 mL的8.8 mmol/L过氧化氢溶液混匀，室温静置10 min，加入2 mL的9 mmol/L水杨酸-乙醇溶液，37 ℃下反应30 min，期间间隔摇晃使反应均匀。在样品组的基础上，样品对照组以去离子水代替过氧化氢，空白对照组以去离子水代替样品，以抗坏血酸为阳性参照，其余实验条件不变。根据式（2）计算羟基自由基清除率。

1.2.6　酶活抑制能力测定

配制0.1、0.5、1、2、5 mg/mL的桑葚多糖溶液为待测样品，配制0.1、0.5、1、2、5 mg/mL阿卡波糖和奥利司他为阳性对照。

参考Meng等^[22]的方法，测定桑葚多糖对α-淀粉酶抑制能力，稍作修改。以0.1 mol/L磷酸钠缓冲液为溶剂，配制20 mg/mL的玉米淀粉，90 ℃下糊化20 min后，稀释到10 mg/mL。取50 μL 1 mg/mL桑葚粗多糖溶液，向其中加入50 μL α-淀粉酶（20 U/mL）溶液，37 ℃下孵育15 min；加入1.25 mL糊化淀粉，在37 ℃下反应15 min；将样品放入水浴锅100 ℃灭活5 min；将样品离心；吸取上清液200 μL进10 mL离心管中，并吸取200 μL PAHBAH加入；沸水浴5 min后加入3.6 mL蒸馏水，利用酶标仪在410 nm处测吸光度，以阿卡波糖为阳性对照。

参考de Bellis等^[23]的方法，测定桑葚多糖对α-葡萄糖苷酶活性抑制能力，稍作修改。利用0.1 mol/L、pH6.8的磷酸盐缓冲溶液配制0.05 mg/mL的α-葡萄糖苷酶和5 mmol/L的4-硝基苯基-D-吡喃葡萄糖（pNPG）。0.05 mL多糖溶液0.1 mL酶液于37.5 ℃水浴10 min后，加入0.1 mL pNPG溶液，混匀后于37.5 ℃水浴10 min，加入1 mL的1 mol/L的碳酸钠溶液，测定405 nm处的吸光值，以阿卡波糖为阳性对照。

将 50 µL的1 mg/mL多糖样品与200 μL胰脂肪酶混合，在37 ℃孵育15 min；加入50 μL 0.4%的pNP月桂酸酯，37 ℃条件下孵育45 min；加入300 μL的5 mmol/L（pH5.0）醋酸钠作为反应终止剂，10000 r/min离心5 min；在405 nm波长下测定吸光值，以奥利司他为阳性对照。

酶活性抑制实验样品对照组为去酶液组，空白组为去样品组，空白对照组为去样品和酶液组，以等体积缓冲溶液补齐体系。

$ \begin{split} & \mathrm{抑制率(\text{%})=[1-(A}_{\mathrm{样品组}}\mathrm{-A}_{\mathrm{样品对照组}})/ \\ & \mathrm{(A}_{\mathrm{空白组}}\mathrm{-A}_{\mathrm{空白对照组}}\mathrm{)]\times 100}\end{split} $

(3)

1.3　数据处理

使用SPSS 20软件对数据结果进行分析处理，数据均以平均值±标准差（x±s）表示，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）比较各组间差异，并进行方差齐性检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。

2　结果与分析

收起

2.1　单因素实验结果

2.1.1　超声温度对桑葚多糖得率的影响

单因素实验探究超声温度对桑葚多糖得率的影响结果如图1A所示，随着温度的增加，桑葚多糖得率逐渐上升。当温度上升至60 ℃时，多糖得率逐渐上升至最大13.52%。出现这一结果可能是因为温度升高的过程中分子运动加快，植物细胞加速破裂，加快多糖的溶出，从而提升了多糖的溶解度^[24]。然而当温度大于60 ℃时，粗多糖得率呈现下降趋势。这可能是由于温度过高会破坏多糖结构，导致其分解为单糖或者寡糖，使得多糖得率下降^[25]。

2.1.2　超声功率对桑葚多糖得率的影响

如图1B，在超声功率处于120~180 W之间时，多糖得率随功率增加而不断上升，功率超过180 W后得率逐渐下降。在一定范围内，超声功率越大，产生的空化效应越强，对植物细胞壁的破坏更强，有助于多糖的溶出。然而随着超声功率的增大，空化效应与机械振动显著增强，一定程度上破坏多糖分子结构，导致其部分降解，从而降低多糖得率^[26]。

2.1.3　超声时间对桑葚多糖得率的影响

如图1C所示，随着超声时间的延长，桑葚多糖得率呈现上升趋势，而时间超过60 min，多糖得率逐渐下降。这一趋势与Wang等^[27]、Zhang等^[28]的研究结论相似，其可能的原因在于：当提取时间在40~60 min范围时，桑葚多糖可能并未完全溶解于溶剂，适当延长提取时间有助于多糖的释放，从而提升多糖得率；然而当提取时间超过60 min，植物细胞内容物溶出，竞争性杂质逐渐变多，同时部分多糖结构遭到破坏，导致得率逐渐下降^[29]。

2.1.4　乙醇含量对桑葚多糖得率的影响

图1D结果表明，随着乙醇含量的提高，得率逐渐上升。这可能是由于在低浓度条件下，乙醇溶液结合超声波的空化作用可以破坏植物细胞壁，加快多糖分子的溶出，同时在氢键与范德华力的作用下，乙醇分子与多糖分子相结合，提升得率^[30]。然而随着浓度的增加，乙醇的亲水性逐渐降低，水溶性多糖的溶解度随之降低，导致部分多糖失去良好的溶解性和稳定性^[31]。这可能是导致乙醇含量大于40%时得率逐渐降低的原因之一。

2.2　超声辅助提取桑葚粗多糖响应面试验结果

2.2.1　响应面试验方差分析与显著性检验

根据单因素实验结果，以多糖得率为评价指标，采用Box-Behnken试验设计及结果如表2所示。运用Design Experts 13软件进行多元回归拟合分析，获得二次多项回归方程如下：

Y=13.56+0.611A−0.231B+0.323C−0.368D+0.075AB+0.208AC−0.035AD+0.013BC+0.47BD−0.073CD−0.97A²−2.123B²−1.62C²−2.13D²

回归模型方差分析及显著性检验结果显示（表3），F值为32.32>0.01，回归方程模型极其显著（P<0.0001）。本模型的R²=0.9700，表明该回归模型具有较好的拟合度，试验设计可靠，模型成立，可以应用于超声辅助乙醇溶液提取桑葚粗多糖理论预测。一次项A、C、D对响应值的影响极显著（P<0.01），交互项BD显著（P<0.05），其余不显著，二次项均为极显著（P<0.01）。因此，各因素对桑葚粗多糖得率的影响依次是A（提取温度）>D（乙醇含量）>C（提取时间）>B（提取功率）。

2.2.2　响应面因素交互作用分析

二维等高线图和响应面三维曲图可以直观反映响应面试验中各因素间的交互作用对响应值的影响，等高线越密集且形状越接近椭圆，三维曲图坡度越陡，说明各因素间的交互作用对响应值的影响越为明显。图2I结果显示超声功率与乙醇含量的交互作用曲线斜率比较陡峭，同时，从图2J结果来看，等高线更为密集、轮廓趋于椭圆形。因此，超声功率与乙醇含量的交互作用对桑葚多糖得率的影响更为显著（P<0.05），其余因素彼此交互作用不显著，与方差分析结果一致。

2.2.3　响应面模型优化与验证试验

按照桑葚多糖得率最大化原则对提取工艺进行优化，模型预测的最佳工艺参数为超声温度63.06 ℃、超声功率178.20 W、超声时间61.24 min、乙醇含量39.03%，在此工艺条件下预测桑葚多糖得率为13.69%。结合实际条件，确定最佳提取工艺参数，即超声温度63 ℃、超声功率180 W、超声时间61 min、乙醇含量39%，通过3次重复验证试验，桑葚粗多糖得率为13.63%±0.33%，与预测值基本一致，表明该数学模型对优化桑葚粗多糖提取工艺可行。

2.3　桑葚粗多糖抗氧化活性分析

2.3.1　桑葚粗多糖对ABTS⁺自由基清除率的影响

ABTS⁺自由基清除实验测定结果如图3A所示，在0.1~5.0 mg/mL范围内，桑葚粗多糖对ABTS⁺自由基的清除率先随浓度上升而上升，而后趋于平缓。当桑葚粗多糖浓度低于1 mg/mL时，ABTS⁺自由基清除能力较弱，这可能是因为低浓度条件下多糖与自由基反应受限。当浓度高于1 mg/mL时，参与自由基链反应的多糖分子增多，还原作用增强，表现出更强的自由基清除能力。如图3A，当浓度上升至1.0 mg/mL，ABTS⁺自由基清除率达到89.9%，接近同浓度下抗坏血酸的清除率94.88%。WANG等^[32]在温度87 ℃、提取时间3 h、水与原料比39 mL/g条件下，提取出的桑葚粗多糖（得率为11.86%±0.21%）在浓度为4.0 mg/mL时，对于ABTS⁺自由基的清除率为56.58%。从二者结果对比来看，超声辅助乙醇溶液提取的桑葚粗多糖，对于ABTS⁺自由基半数清除率IC₅₀值为0.12 mg/mL表现出更强的ABTS⁺自由基清除能力。

2.3.2　桑葚粗多糖对DPPH自由基清除率的影响

如图3B，桑葚多糖浓度与其对DPPH自由基的清除率呈正相关，当浓度从0.1 mg/mL上升至1.0 mg/mL时，清除率快速上升至93.78%。这可能是由于低浓度条件下桑葚多糖分子对DPPH结构中的单一电子捕获效果有限所致，随着多糖浓度增加，多糖分子逐渐增多，对电子的捕获效果逐渐增强，还原能力提升。当浓度从1.0 mg/mL增加至5.0 mg/mL时，自由基清除效果变化较小。这可能是由于在高浓度条件下，参与自由基链反应的多糖分子对于浓度的依赖程度降低。桑葚粗多糖对DPPH自由基的半数清除率IC₅₀值为0.21 mg/mL，钱燕芳等^[33]采用超声辅助水提法所得多糖对于DPPH自由基的清除率IC₅₀为0.68 mg/mL，结果表明采用超声辅助乙醇溶液方法提取的桑葚粗多糖具有更好的抗氧化活性。

2.3.3　桑葚粗多糖对羟基自由基清除率的影响

如图3C所示，桑葚粗多糖对羟基自由基的清除率呈现浓度依赖趋势，在浓度为5.0 mg/mL时清除率达到最大值72.18%，粗多糖对羟基自由基的半数清除率IC₅₀值为2.78 mg/mL。在0.1~2.0 mg/mL的浓度范围内，粗多糖的清除率较低，这可能是因为在此范围内多糖分子较少，参与氢原子供给、电子转移、金属螯合等反应受限，清除效果随浓度增长而增强。当多糖浓度在1.0~5.0 mg/mL范围内时，自由基清除效果变化缓慢，这可能是由于随着浓度升高，浓度不再是影响多糖分子参与自由基链反应程度的主要因素，此时自由基清除效果可能还受多糖结构、糖醛酸含量的影响。该结果表明，超声辅助乙醇提取的桑葚粗多糖具有一定的羟基自由基清除能力，可能在抗氧化方面具有良好的潜在价值。

2.4　桑葚粗多糖对酶活性抑制能力分析

桑葚多糖对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶以及脂肪酶活性有一定的抑制作用^[34]。α-淀粉酶可以催化糖原、淀粉等水解成葡萄糖^[35]，α-葡萄糖苷酶可以水解葡萄糖苷键而释放葡萄糖^[36]，通过抑制二者的活性可以减少机体对葡萄糖的吸收，从而有效控制血糖水平。如图4A和图4B所示，桑葚粗多糖对于α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制呈现一定的剂量依赖趋势，半数抑制率IC₅₀值分别为0.16 mg/mL、0.24 mg/mL。当浓度上升至2 mg/mL时，桑葚粗多糖对于α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制率分别为81.44%、82.41%；当浓度达到5 mg/mL时，桑葚多糖对两种酶的抑制率分别达到所测范围内的最大值，分别为82.15%、91.63%。HUANG等^[17]在超声辅助50%乙醇溶液条件下提取的桑葚多糖对于α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶的半数抑制率IC₅₀值分别为3.09、10.58 mg/mL。以上结果表明，超声辅助40%乙醇溶液提取的桑葚粗多糖在抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶活性方面展现出更好潜力。

胰脂肪酶在人体脂质代谢中发挥着重要作用，通过抑制胰脂肪酶的活性可以减少对脂质的吸收，从而减少脂肪堆积^[37]，对于维持机体健康具有重要作用。如图4C所示，桑葚粗多糖对于胰脂肪酶的抑制率随其质量浓度的增加而上升。当浓度为5 mg/mL时，桑葚粗多糖对于胰脂肪酶抑制率达到最大值62.27%，半数清除率IC₅₀值为1.64 mg/mL，展现出较好的脂肪酶抑制潜力。

3　结论

收起

为了优化桑葚粗多糖提取工艺，实验通过响应面设计，探究了不同因素对桑葚粗多糖得率的影响。响应面验证试验结果表明，在超声温度63 ℃、超声功率180 W、超声时间61 min、乙醇含量39%时，桑葚粗多糖得率达到最大值13.63%±0.33%，与预测值接近。通过多元回归模型分析发现，在此工艺条件下使用超声辅助乙醇溶液提取桑葚粗多糖具有最高的提取效率，其中提取温度、时间以及乙醇含量对结果的影响更为显著。超声辅助乙醇法提取所得桑葚粗多糖在抗氧化活性和酶活性抑制方面展现出良好潜力，具有一定的浓度依赖趋势。所得多糖对ABTS⁺、DPPH以及羟基自由基的半数抑制率IC₅₀分别为0.12、0.21和2.78 mg/mL，具有良好的抗氧化效果。在所测范围内，当质量浓度达到5 mg/mL时，桑葚粗多糖对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和脂肪酶三种酶活性的抑制率达到最高值，分别为82.15%、91.63%、62.27%，展现出良好的降血糖、减少脂肪堆积潜力。

综上所述，超声辅助乙醇提取桑葚多糖具有较高的提取效率，其产物具有良好的抗氧化活性和酶活性抑制能力，证明该方法可以作为桑葚粗多糖的提取方法，为桑葚多糖降糖、降脂产品开发提供理论依据。同时，实验结果表明，桑葚多糖对不同自由基的清除能力不同，对不同酶活性的抑制能力也呈现一定差异，这可能受其浓度、组成和结构的影响。未来实验可以进一步分析多糖的结构与组成，探讨桑葚多糖结构与生物活性的内在联系，为桑葚高值化产品加工与利用提供思路和依据。

参考文献

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文献

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ZHANG Tao, MA Maimai, LU Shun, et al. Structural characterization and evaluation of antioxidant and enzyme activity of Lycium barbarum leaves polysaccharide in vitro[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2024, 24（11）: 59−70.

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2026年第47卷第6期

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doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025060097

接收时间：2025-06-11
首发时间：2026-10-24
出版时间：2026-03-15

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出版历史

收稿日期：2025-06-11

基金

作者信息

¹西北农林科技大学葡萄酒学院，陕西杨凌 712100

²新疆维吾尔自治区农业科学院吐鲁番试验站，新疆吐鲁番 838000

通讯作者:

袁春龙（1969−），男，博士，教授，研究方向：葡萄酒化学，E-mail：727424873@qq.com。

雷静（1982−），女，硕士，研究员，研究方向：农产品加工，E-mail：839130762@qq.com。

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/spgykj/CN/10.13386/j.issn1002-0306.2025060097

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

因素	水平
A超声温度（℃）	50	60	70
B超声功率（W）	150	180	210
C超声时间（min）	45	60	75
D乙醇含量（%）	30	40	50

因素

水平

−1

A超声温度（℃）

B超声功率（W）

150

180

210

C超声时间（min）

D乙醇含量（%）

实验号	A超声温度（℃）	B超声功率（W）	C超声时间（min）	D乙醇含量（%）	多糖得率（%）
1	60	180	60	40	13.43±0.32
2	50	210	60	40	9.38±0.18
3	50	180	75	40	10.52±0.16
4	50	150	60	40	10.02±0.14
5	60	180	45	30	9.37±0.11
6	70	180	45	40	11.92±0.12
7	60	150	45	40	9.51±0.22
8	50	180	60	50	9.77±0.05
9	60	210	45	40	9.09±0.21
10	70	180	60	50	10.88±0.14
11	60	180	75	50	9.91±0.18
12	70	150	60	40	11.21±0.16
13	60	210	60	30	9.28±0.15
14	60	210	75	40	10.26±0.08
15	50	180	60	30	10.08±0.13
16	60	180	60	40	13.34±0.22
17	70	180	60	30	11.33±0.11
18	60	210	60	50	8.92±0.18
19	60	180	75	30	10.58±0.17
20	70	210	60	40	10.87±0.12
21	60	180	60	40	13.79±0.17
22	60	150	75	40	10.63±0.17
23	60	150	60	30	10.72±0.19
24	60	150	60	50	8.48±0.19
25	70	180	75	40	11.25±0.10
26	60	180	60	40	13.69±0.22
27	60	180	60	40	13.55±0.34
28	50	180	45	40	10.36±0.18
29	60	180	45	50	8.99±0.15

实验号

A超声温度（℃）

B超声功率（W）

C超声时间（min）

D乙醇含量（%）

多糖得率（%）

180

13.43±0.32

210

9.38±0.18

180

10.52±0.16

150

10.02±0.14

180

9.37±0.11

180

11.92±0.12

150

9.51±0.22

180

9.77±0.05

210

9.09±0.21

180

10.88±0.14

180

9.91±0.18

150

11.21±0.16

210

9.28±0.15

210

10.26±0.08

180

10.08±0.13

180

13.34±0.22

180

11.33±0.11

210

8.92±0.18

180

10.58±0.17

210

10.87±0.12

180

13.79±0.17

150

10.63±0.17

150

10.72±0.19

150

8.48±0.19

180

11.25±0.10

180

13.69±0.22

180

13.55±0.34

180

10.36±0.18

180

8.99±0.15

来源	平方和	自由度	均方	F值	P值
模型	64.77	14	4.63	32.32	<0.0001^**
A-超声温度	4.48	1	4.48	31.28	<0.0001^**
B-超声功率	0.6394	1	0.6394	4.47	0.053
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AB	0.0225	1	0.0225	0.1572	0.6977
AC	0.1722	1	0.1722	1.2	0.2912
AD	0.0049	1	0.0049	0.0342	0.8559
BC	0.0006	1	0.0006	0.0044	0.9482
BD	0.8836	1	0.8836	6.17	0.0262^*
CD	0.021	1	0.021	0.1469	0.7073
A²	6.1	1	6.1	42.64	<0.0001^**
B²	29.22	1	29.22	204.16	<0.0001^**
C²	17.02	1	17.02	118.93	<0.0001^**
D²	29.43	1	29.43	205.6	<0.0001^**
残差	2.00	14	0.1431
失拟项	1.87	10	0.1869	5.53	0.0569
纯误差	0.1352	4	0.0338
总和	66.77	28
R²	0.9700
预测R²	0.8356
实际R²	0.9400
变异系数（%）	3.53

来源

平方和

自由度

均方

F值

P值

模型

64.77

4.63

32.32

<0.0001^**

A-超声温度

4.48

31.28

<0.0001^**

B-超声功率

0.6394

4.47

0.053

C-超声时间

1.27

8.9

0.0099^**

D-乙醇含量

1.62

11.32

0.0046^**

0.0225

0.1572

0.6977

0.1722

1.2

0.2912

0.0049

0.0342

0.8559

0.0006

0.0044

0.9482

0.8836

6.17

0.0262^*

0.021

0.1469

0.7073

A²

6.1

42.64

<0.0001^**

B²

29.22

204.16

<0.0001^**

C²

17.02

118.93

<0.0001^**

D²

29.43

205.6

<0.0001^**

残差

2.00

0.1431

失拟项

1.87

0.1869

5.53

0.0569

纯误差

0.1352

0.0338

总和

66.77

R²

0.9700

预测R²

0.8356

实际R²

0.9400

变异系数（%）

3.53