香菇多糖的樹脂脫色工藝研究

肖麗霞 于洪濤 胡曉松

（1.揚(yáng)州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100087）

香菇多糖的樹脂脫色工藝研究

肖麗霞1于洪濤1胡曉松2

（1.揚(yáng)州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100087）

通過研究香菇多糖的樹脂法脫色工藝，篩選出合適的樹脂并優(yōu)化脫色工藝。得出靜態(tài)脫色工藝：每20mL香菇多糖溶液添加 HD－3樹脂2.0g，調(diào)節(jié)pH 值為4.5，40℃下脫色3h，脫色率和多糖得率分別達(dá)85.96%和88.43%。HD－3樹脂的動(dòng)態(tài)脫色工藝為流速5BV／h，多糖脫色率為85.3%，多糖得率為82.4%。

香菇多糖；樹脂；脫色

香菇多糖是香菇中的重要生物活性成分。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究［1，2］證明，香菇多糖具有顯著的免疫調(diào)節(jié)活性和抗腫瘤活性，還有抗感染、抗輻射、抗凝血等作用，硫酸化香菇多糖還具有顯著抗HIV的作用，同時(shí)香菇多糖在治療胃癌、結(jié)腸癌、肺癌等方面也有良好療效［3，4］。近年來，日本以香菇為原料制成的各種保健食品相繼上市；作為免疫輔助藥物，香菇多糖在國(guó)際市場(chǎng)上也得到推廣應(yīng)用。

香菇粗多糖中的色素較多，嚴(yán)重影響多糖的純度、色度、生物活性，也阻礙了對(duì)多糖結(jié)構(gòu)與其生物活性關(guān)系的深入研究，因此在純化過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行脫色。樹脂脫色具有選擇性強(qiáng)、條件溫和、易操作等優(yōu)點(diǎn)。有大量文獻(xiàn)［5－8］報(bào)道利用樹脂吸附進(jìn)行中草藥有效成分的脫色，因此可利用樹脂的選擇性吸附功能將多糖中的色素除去。本試驗(yàn)采用樹脂對(duì)香菇多糖進(jìn)行脫色處理，旨在找出香菇多糖樹脂脫色的最佳工藝。

1 材料和方法

1.1 原材料和試劑

鮮香菇子實(shí)體：產(chǎn)自濟(jì)南。

小牛血清蛋白：海今邁生物科技有限公司；

重蒸苯酚：北京索萊寶科技有限公司；

DA201－C樹脂：江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)有限公司；

HPD－800樹脂：滄州寶恩吸附材料科技有限公司；

XAD－4樹脂：北京康農(nóng)興牧科技發(fā)展中心；

HD－3樹脂：羅門哈斯公司；

葡萄糖、硫酸、鹽酸、考馬斯亮藍(lán)、85%磷酸：分析純。

1.2 設(shè)備儀器

紫外可見分光光度計(jì)：752型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

電子天平：CPA64，北京塞利多斯有限公司；$

pH計(jì)：PHS－3C，上海昕瑞儀器儀有限公司；

恒溫水浴搖床：ZHWY－100B，北京恒奧生物科技有限公司；

層析柱：CC20，杭州凱弗克斯實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；

恒流泵：HLB，燕山儀表總廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原料的制備 香菇子實(shí)體打漿進(jìn)行蛋白酶酶解后，95℃熱水浸提4h，離心得粗多糖溶液。

1.3.2 多糖的檢測(cè) 多糖采用苯酚硫－酸法檢測(cè)［9］。精確稱取105℃干燥至恒重的無水葡萄糖0.1g，溶解定容于1 000mL容量瓶中配成濃度為0.100mg／mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，精確量取葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液并加蒸餾水至總體積為1.0mL；以加蒸餾水的試管為空白，然后各加5%苯酚溶液1.0mL、硫酸5.0mL，迅速搖勻在室溫下放置30min，于490nm處測(cè)定吸光度。以葡萄糖含量（μg）為橫坐標(biāo)，以吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為A＝0.011 8x＋0.032 5（R2＝0.999 5）。按式（1）計(jì)算多糖得率（R1）。

式中：

M—— 脫色后多糖含量，g；

M0—— 脫色前多糖含量，g。

1.3.3 蛋白的檢測(cè) 蛋白的檢測(cè)采用考馬斯亮藍(lán)法［10］，取小牛血清蛋白配制成0.05mg／mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別精確量取0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，補(bǔ)水至0.5mL，加入3mL考馬斯亮藍(lán)溶液，混勻，5min后以加蒸餾水的試管為空白，595nm下測(cè)定吸光度。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為A＝0.013 3x＋0.028 7（R2＝0.999 5）。按式（2）計(jì)算蛋白脫除率（R2）。

式中：

C0—— 脫色前蛋白濃度，mg／mL；

C——脫色后多蛋白濃度，mg／mL。

1.3.4 脫色率（R3）的測(cè)定 以蒸餾水為空白，將多糖溶液進(jìn)行全波長(zhǎng)檢測(cè)，選擇吸光度最高處為測(cè)定波長(zhǎng)，進(jìn)行測(cè)定。

式中：

A0—— 脫色前吸光度；

A——脫色后吸光度。

1.3.5 樹脂脫色

（1）靜態(tài)吸附：量取粗多糖溶液20mL，加入一定量預(yù)處理后的樹脂，調(diào)節(jié)pH值，恒溫水浴振蕩一定時(shí)間，測(cè)定并計(jì)算溶液的脫色率和多糖得率。

（2）動(dòng)態(tài)吸附：將預(yù)處理過的樹脂裝柱（規(guī)格為40×1cm），用蒸餾水平衡一定時(shí)間后，按照一定流速進(jìn)行脫色，收集洗脫液測(cè)定脫色率和多糖得率。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹脂種類的確定

取香菇多糖溶液20mL，加樹脂2.0g，常溫脫色2h，結(jié)果見表1。HD－3和DA201－C樹脂脫色后，脫色率都較高，多糖得率不如另外兩種；而 HPD－800和XAD－4樹脂脫色后，多糖得率較高，脫色率很差。樹脂對(duì)大分子物質(zhì)的吸附主要以兩種方式進(jìn)行，① 樹脂上的離子與吸附物質(zhì)的離子交換將其吸附；② 相似相吸，依靠次級(jí)鍵（疏水作用力、范德華力等）對(duì)物質(zhì)進(jìn)行吸附。HD－3和DA201－C是非極性樹脂，HPD－800和XAD－4屬于極性樹脂。可以推測(cè)，香菇多糖中的色素主要為非極性或弱極性物質(zhì)。多糖分子大多為不帶電荷的弱極性分子，所以 HPD－800和 XAD－4難以將其吸附。

表1 不同種類樹脂對(duì)香菇多糖的脫色效果Table 1 The decolorizing results of lentinan by diffident resin

2.2 靜態(tài)脫色

2.2.1 HD－3樹脂脫色研究

（1）脫色時(shí)間的確定：取香菇多糖溶液20mL，加HD－3樹脂2.0g，常溫脫色一定時(shí)間，結(jié)果見圖1。樹脂吸附存在吸附－解吸平衡，由圖1可知，在初始階段，吸附速率遠(yuǎn)大于解吸速率，脫色率增大較快；1.5h時(shí)，吸附速率與解吸速率相差不大，脫色率增大變得緩慢；3.0h時(shí)，吸附與解吸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，脫色率不再增大。而多糖得率基本上與脫色率呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)，2h以后，多糖得率幾乎不再下降。為了將多糖中的色素徹底的去除，綜合考慮兩個(gè)指標(biāo)，將脫色時(shí)間定為3h。

圖1 脫色時(shí)間對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 1 The influence of timeon the decolorizati on of lentinan

（2）樹脂用量的確定：取香菇多糖溶液20mL，加HD－3樹脂2.0g，常溫脫色3h，結(jié)果見圖2。樹脂用量越多，其吸附量也越大，所以隨著樹脂用量的增多，脫色率增大而多糖得率減小。當(dāng)樹脂用量達(dá)到2g以后，脫色率增大趨勢(shì)不明顯，進(jìn)一步增加樹脂用量會(huì)使多糖得率快速下降，所以每20mL香菇多糖溶液使用2g是最適添加量。

（3）最適pH值的確定：取香菇多糖溶液20mL，加HD－3樹脂2.0g，調(diào)節(jié)pH 值，常溫脫色3h，結(jié)果見圖3。pH值會(huì)影響溶液中分子的帶電情況，從而影響它們與樹脂作用力的大小，合適的pH值能促使樹脂吸附更多的色素并且減少多糖的損失。由圖3可知，pH值為4時(shí)，脫色率最高；pH值為5時(shí)，多糖得率最高。綜合考慮，確定最適的pH值為4.5，此時(shí)脫色率和多糖得率都達(dá)到85%以上。

圖2 樹脂用量對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 2 The influence of resin additionon the decolorizati on of lentinan

圖3 pH值對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 3 The influence of pH on the decolorization of lentinan

（4）最適溫度的確定：取香菇多糖溶液20mL，加HD－3樹脂2.0g，調(diào)節(jié)pH值為4.5，不同溫度脫色3h，結(jié)果見圖4。溫度越高，色素分子的擴(kuò)散速度越快，多糖溶液粘度也下降，這有利于色素的吸附。由圖4可知，溫度在30℃時(shí)脫色率最高，而溫度在40℃時(shí)多糖得率最高，結(jié)合起來，取40℃為適宜的脫色溫度。HD－3樹脂在靜態(tài)脫色中能起到良好的脫色效果，脫色率和多糖得率分別達(dá)85.96%和88.43%，為了將其運(yùn)用到高效的工業(yè)化生產(chǎn)中，進(jìn)一步研究其動(dòng)態(tài)脫色工藝。

圖4 溫度對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 4 The influence of temperature on the decolorization of lentinan

2.2.2 DA201－C脫色工藝的研究

（1）脫色時(shí)間的確定：取香菇多糖溶液20mL，加DA201－C樹脂2.5g，常溫脫色不同時(shí)間，結(jié)果見圖5。由圖5可知，3h后，樹脂對(duì)色素的吸附達(dá)到平衡，脫色率基本不再增大，所以最佳脫色時(shí)間為3h。

圖5 脫色時(shí)間對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 5 The influence of time on the decolorization of lentinan

（2）最適pH值的確定：取香菇多糖溶液20mL調(diào)節(jié)至不同pH值，加2.5g DA201－C樹脂，常溫脫色3h，結(jié)果見圖6。由圖6可知，在pH值為4時(shí)，脫色率和多糖得率均較高，分別為91.5%和71.8%，所以最適pH值為4。

圖6 脫色pH值對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 6 The influence of pH on the decolorization of lentinan

（3）樹脂用量的確定：取香菇多糖溶液20mL，加不同質(zhì)量的DA201－C樹脂，常溫脫色3h，結(jié)果如圖7。

圖7 樹脂用量對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 7 The influence of resin addition on the decolorization of lentinan

由圖7可知，樹脂用量達(dá)到3g以后，脫色率不再增大，但此時(shí)多糖得率較低。考慮兩個(gè)指標(biāo)，選擇每20mL添加2.5g為最適樹脂用量。

（4）最適溫度的確定：取香菇多糖溶液20mL調(diào)節(jié)至不同pH值，加2.5g DA201－C樹脂，常溫脫色3h，結(jié)果見圖8。由圖8可知，隨著溫度的變化，脫色率和多糖得率變化都不大，溫度對(duì)DA201－C樹脂的脫色效果影響不大。綜合上述結(jié)果來看，DA201－C樹脂對(duì)香菇多糖有很好的脫色效果，脫色率可達(dá)90%以上，但吸附色素時(shí)也會(huì)吸附大量多糖，多糖得率只有72%左右，多糖損失嚴(yán)重，所以不適宜在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。

圖8 溫度對(duì)香菇多糖脫色效果的影響Figure 8 The influence of temperatureon the decolorization of lentinan

2.3 HD－3樹脂動(dòng)態(tài)吸附

將香菇多糖溶液的pH值調(diào)節(jié)為4.5，以不同流速上樹脂柱脫色，每管收集8mL，測(cè)定多糖得率和脫色率，結(jié)果見圖9、10。動(dòng)態(tài)吸附過程中，流速的大小會(huì)影響液膜阻力的大小，進(jìn)而影響樹脂的吸附容量。流速越大液膜阻力越大，樹脂的吸附容量就越小。

圖9 流速對(duì)香菇多糖得率的影響Figure 9 The influence of different flow rateon lentinan holding rate

由圖9、10可知，高流速下多糖得率高，脫色率則較低，而流速太低多糖得率也會(huì)太低，所以應(yīng)選擇合適的流速進(jìn)行脫色。5BV／h流速下脫色時(shí)，脫色率和多糖得率均有較高值，是較為適宜的流速。相較于靜態(tài)脫色，動(dòng)態(tài)吸附下多糖得率較低，說明多糖在樹脂吸附中更易被吸附，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。經(jīng)測(cè)定，5BV／h下所得多糖脫色率為85.3%，多糖得率為82.4%，HD－3樹脂在吸附色素的同時(shí)也能吸附多糖溶液中大量蛋白質(zhì)，蛋白脫除率為63.0%。

圖10 流速對(duì)香菇多糖脫色率的影響Figure 10 The influence of different flow rate on the decolorization rate

3 結(jié)論

HD－3樹脂對(duì)香菇多糖有良好的脫色效果，其靜態(tài)脫色工藝：每20mL香菇多糖溶液添加2.0g，調(diào)節(jié)pH值為4.5，40℃下脫色3h，脫色率和多糖得率分別達(dá)85.96%和88.43%。HD－3樹脂的動(dòng)態(tài)脫色工藝：流速5BV／h，多糖脫色率為85.3%，多糖得率為82.4%。HD－3樹脂在吸附色素的同時(shí)也能吸附多糖溶液中大量蛋白質(zhì)，蛋白脫除率為63.0%。

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Study on the resin decolorization technology of lentinan

XIAO Li－xia1YU Hong－tao1HU Xiao－song2

（1.College of Food Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu225127，China；2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing100087，China）

Through studying the resin decolorization technology of Lentinan，the author selected the suitable resin and optimized the decolorization technology.With static decolorization technology：Lentinan solution per 20mL added HD－3resin 2.0g，pH was 4.5，3h decolorization at 40℃，the decolorization ratio and the yield of Lentinan were 85.96%and 88.43%respectively.HD－3resin with the dynamic decolorization technology：the flow rate was 5BV／H，the decolorization ratio was 85.3%and the yield of Lentinan was 82.4%.

lentinan；resin；decolorization

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.06.064

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：2008BADA1B06）

肖麗霞（1966－），女，揚(yáng)州大學(xué)副教授，工學(xué)博士。E－mail：lxxiao＠yzu.edu.cn

2011－08－01