適合工業(yè)化生產(chǎn)的香菇多糖制備工藝的研究

宣麗，胡春曉，齊森，顧培洋

（沈陽市糧油食品科學(xué)研究所，遼寧沈陽110025）

適合工業(yè)化生產(chǎn)的香菇多糖制備工藝的研究

宣麗，胡春曉，齊森，顧培洋

（沈陽市糧油食品科學(xué)研究所，遼寧沈陽110025）

采用低溫水提法對香菇進行預(yù)處理可以使后續(xù)提取的香菇多糖中蛋白質(zhì)及黏性物質(zhì)含量顯著下降，便于直接進行噴霧干燥；通過對10種多糖提取方法的比較，確定高溫是影響香菇多糖提取率的顯著因素，考慮到微波和高壓提取目前在生產(chǎn)中無法普及，所以工業(yè)生產(chǎn)還是采用沸水浸提法為宜；通過正交試驗確定沸水提取香菇多糖的最優(yōu)工藝為料液比1∶25，檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4，提取次數(shù)為3次，在此條件下香菇多糖提取率最高，噴霧干燥后可獲得顏色很淡的香菇多糖粉末。該法使干香菇中80%以上的多糖在短時間內(nèi)得到有效分離，產(chǎn)品感官性狀良好，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

香菇多糖；提取；檸檬酸

香菇屬擔(dān)子菌綱傘菌目口蘑科香菇屬，是一種重要的食藥用栽培真菌，在我國有著悠久的栽培歷史[1]。為了使香菇中含有的多種對人體有益的營養(yǎng)成分（如香菇多糖、香菇蛋白、香菇膳食纖維等）得到綜合的開發(fā)利用，在提取香菇多糖之前首先采用低溫水提法確定了香菇蛋白的提取條件：當(dāng)料水比為1∶35、提取溫度為10℃、提取時間為20 min時，可以使香菇干粉中的蛋白質(zhì)大量溶出，而香菇多糖的損失較小，既獲得了有濃郁香菇香氣的蛋白提取液，又減少了后續(xù)提取的香菇多糖中蛋白質(zhì)的含量。

本實驗在此基礎(chǔ)上，對比研究了10種多糖提取方法，包括熱水浸提法[2]、酶法[3]、超聲波輔助提取法[4]、微波輔助提取法[5]、高壓熱水浸提法[6]以及各方法的互配使用[7-9]，在綜合考慮設(shè)備投入、多糖提取率及實際可操作性等多個因素的前提下，確定一種最適合工業(yè)化生產(chǎn)的香菇多糖提取方法，然后通過正交試驗優(yōu)化提取工藝，最終確定適合工業(yè)化生產(chǎn)的香菇多糖制備工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干香菇（品種為花蓋菇）：遼寧省岫巖牧牛鄉(xiāng)；葡萄糖、苯酚、檸檬酸、纖維素酶、木瓜蛋白酶、無水乙醇、氫氧化鈉、濃硫酸、濃鹽酸等試劑均為國產(chǎn)分析純，購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1700型紫外可見分光光度計：日本島津公司；SC-3614型低速離心機：安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；HH-8型數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市榮華儀器制造有限公司；STARTER3100型pH計：奧豪斯儀器有限公司；KP-500型超聲波清洗機：濟南科爾超聲波設(shè)備有限公司；G80Q23MSL-Q4（R1）型微波爐：格蘭仕電器制造有限公司；XFLH-30CA型電熱式壓力蒸汽滅菌器：浙江新豐醫(yī)療器械有限公司；SD-1500實驗型噴霧干燥機：上海沃迪自動化裝備股份有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1 多糖含量測定

參照NY/T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量》的測定方法[10]。

樣品測定液的制備：將多糖提取液緩慢加入4倍體積無水乙醇中，漩渦振蕩器振搖混合均勻，置超聲提取器中超聲提取30min，提取結(jié)束后，4000r/min離心10min，棄上清液，不溶物用10mL體積分數(shù)80%的乙醇溶液洗滌、離心。用水將上述不溶物轉(zhuǎn)移入圓底燒瓶，加入50mL蒸餾水，裝上磨口的空氣冷凝管，于沸水浴中提取2h，冷卻至室溫，過濾，將上清液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，殘渣洗滌2～3次，洗滌液轉(zhuǎn)至容量瓶中，加水定容。此溶液為樣品測定液。提取率計算：

注：m1為從標準曲線上查得樣品測定液中含糖量，mg；V1為樣品定容體積，mL；V2為比色測定時所移取樣品測定液的體積，mL；m2為樣品質(zhì)量，g；0.9為葡萄糖換算成葡聚糖的校正系數(shù)。

1.3.2 香菇的預(yù)處理

將干香菇粉碎過篩，60目篩上物備用。將香菇干粉與蒸餾水以1∶35的比例，10℃浸泡20 min，離心（4 000 r/min、5 min）后，沉淀用于提取香菇多糖。

1.3.3 香菇多糖提取方法的確定

準確稱取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2所述對香菇進行預(yù)處理，離心沉淀中分別加入20 mL蒸餾水，然后按表1方法進行不同處理，每組試驗做3個平行，提取結(jié)束后，4000r/min離心10min，上清液按照1.3.1所述進行處理，計算香菇多糖提取率。

1.3.4 香菇多糖提取工藝的優(yōu)化

單因素試驗：在其他條件相同的情況下，分別研究料液比（1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30）、pH值（2、4、5、6、7、8、10、12）、提取次數(shù)（1次、2次、3次、4次、5次）、提取時間（1 h、2 h、3 h、4 h）4個單因素對香菇多糖提取率的影響。

正交試驗：在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過L9（33）對提取條件進行優(yōu)化。

表1 香菇多糖提取方法及提取條件Table 1 Extraction methods and condition of lentinan

2 結(jié)果與分析

2.1 標準曲線

圖1 葡萄糖標準曲線Fig.1 Standard curve of glucose

以葡萄糖含量為橫坐標，光密度值為縱坐標，制定標準曲線，試驗結(jié)果見圖1，得到糖含量測定的線性回歸方程為：y=10.931 4x-0.002 9，R2=0.999 8。

2.2 香菇多糖提取方法的確定

圖2 不同提取方法對香菇多糖提取率的影響Fig.2 Effect of extraction methods on lentinan extraction yield

由圖2可以看出，采用單一方法提取香菇多糖時，沸水浸提3 h的多糖提取率為1.26%，超聲提取30 min的多糖提取率為0.63%，微波提取4 min的多糖提取率為0.98%，高壓熱水浸提40 min的多糖提取率為1.31%，表明單獨采用高壓熱水浸提法提取香菇多糖時，提取40 min的效果就優(yōu)于沸水浸提3 h的效果，而微波法提取4 min的效果明顯優(yōu)于超聲法提取30 min的效果，高壓熱水浸提法和微波法都是使物料在短時間內(nèi)達到較高的溫度，由此分析可知，高溫是促進香菇多糖溶出的主要因素。

采用兩種方法協(xié)同提取香菇多糖時，微波協(xié)同高壓熱水浸提可以使香菇多糖提取率在短時間內(nèi)達到1.44%，再次證明了高溫是促進香菇多糖溶出的顯著因素；沸水浸提法協(xié)同其他方法提取時，為了便于比較，每組處理時間總和為3 h：先用纖維素酶酶解1 h，再用沸水提取2 h，多糖提取率為1.13%；先用超聲提取30 min，再用沸水提取2.5 h，多糖提取率為0.95%；先用纖維素酶和木瓜蛋白酶酶解1 h，再用沸水提取2 h，多糖提取率為0.55%。

從以上數(shù)據(jù)分析可知，單酶與沸水浸提法協(xié)同作用的效果優(yōu)于超聲與沸水浸提法協(xié)同作用的效果，但與單獨采用沸水浸提法相比，協(xié)同作用后多糖提取率均有所降低，表明酶解和超聲波對于促進香菇多糖提取率無明顯貢獻。而雙酶與沸水浸提法協(xié)同作用時，多糖提取率低至0.55%，表明木瓜蛋白酶不僅不能促進香菇多糖的溶出，反而會起到抑制作用，這與有些文獻中報道的內(nèi)容不符[15-16]，具體原因有待進一步研究，初步推測可能與香菇前處理中采用低溫水提法提取了大量的可溶性蛋白有關(guān)。

采用酶法、超聲法協(xié)同沸水浸提法提取香菇多糖時，只采用纖維素酶酶解，處理時間總和為2.5 h時，多糖提取率1.22%；采用雙酶酶解，處理時間總和為3.5h時，多糖提取率為1.09%，再次證明雙酶酶解不適用于香菇多糖的提取。

綜上所述，高溫是影響香菇多糖提取率的顯著因素，纖維素酶酶解和超聲處理沒有明顯提高香菇多糖的提取率，而木瓜蛋白酶會使香菇多糖的提取率降低。考慮到微波和高壓提取目前在生產(chǎn)中無法普及，而高溫是影響香菇多糖提取率的主要因素，所以工業(yè)生產(chǎn)中還是應(yīng)該采用沸水浸提法提取香菇多糖。

2.3 香菇多糖提取工藝的優(yōu)化

2.3.1 單因素試驗

料液比對香菇多糖提取率的影響：準確稱取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2部分所述對香菇進行預(yù)處理，離心后的沉淀分別按料液比（按香菇干粉的重量計）1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30準確加入蒸餾水，于沸水浴中提取1 h，每組試驗做三個平行，提取結(jié)束后，4 000 r/min離心10 min，上清液按照1.3.1所述進行處理，計算香菇多糖提取率。從圖3可以看出，當(dāng)料液比為1∶20和1∶25時，香菇多糖的提取率較高，分別為1.16%和1.21%，所以選擇1∶15、1∶20、1∶25三個水平進行正交試驗。

圖3 料液比對香菇多糖提取率的影響Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on lentinan extraction yield

pH值對香菇多糖提取率的影響：準確稱取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2所述對香菇進行預(yù)處理，離心后的沉淀分別加入20 mL蒸餾水，用檸檬酸和氫氧化鈉調(diào)樣品pH值為2、4、5、6、7、8、10、12，然后于沸水浴中提取1 h，每組實驗做三個平行，提取結(jié)束后，4 000 r/min離心10 min，上清液按照1.3.1所述進行處理，計算香菇多糖提取率。從圖4可以看出，當(dāng)pH值為2和4時，香菇多糖提取率較高，分別為1.76%和1.80%；當(dāng)pH值為10時，香菇多糖提取率也較高，為1.82%，但提取液的顏色隨著pH值的增加呈顯著變深的趨勢，表明香菇中的色素易溶于堿液，故排除堿法提取。試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值為4時，醇沉出的香菇多糖為純白色，另外考慮到酸性過強的環(huán)境會對生產(chǎn)設(shè)備有腐蝕，所以選擇4、5、6三個水平進行正交試驗。

圖4 pH值對香菇多糖提取率的影響Fig.4 Effect of pH on lentinan extraction yield

提取次數(shù)對香菇多糖提取率的影響：準確稱取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2部分所述對香菇進行預(yù)處理，離心后的沉淀分別加入20 mL蒸餾水，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4，然后于沸水浴中提取1 h，離心后殘渣按相同料液比依次提取2次、3次、4次、5次，提取時間均為1 h，每組試驗做3個平行，提取5次的上清液分別按照1.3.1所述進行處理，計算香菇多糖提取率。從圖5可以看出，1次提取，多糖提取率為1.8%；2次提取，多糖提取率為0.5%；3次提取，多糖提取率為0.3%；4次、5次提取，多糖提取率不足0.2%。3次提取后，干香菇中80%以上的多糖被提出，所以工業(yè)生產(chǎn)中最多提取3次即可。

圖5 提取次數(shù)對香菇多糖提取率的影響Fig.5 Effect of extraction times on lentinan extraction yield

提取時間對香菇多糖提取率的影響：準確稱取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2部分所述對香菇進行預(yù)處理，離心后的沉淀分別加入20 mL蒸餾水，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為4，然后于沸水浴中提取1 h、2 h、3 h、4 h，每組試驗做三個平行，提取結(jié)束后，4 000 r/min離心10 min，上清液按照1.3.1所述進行處理，計算香菇多糖提取率。

圖6 提取時間對香菇多糖提取率的影響Fig.6 Effect of time on lentinan extraction yield

由圖6可以看出，當(dāng)提取時間為1 h時，香菇多糖提取率為1.81%，隨著提取時間的延長，香菇多糖提取率有所提高，但當(dāng)提取時間為3 h時，多糖提取率僅比提取1 h提高了0.18%，考慮到延長提取時間，香菇多糖提取率無顯著上升，而縮短提取時間可以節(jié)約能源，故正交試驗中提取時間均為1 h。

2.3.2 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，確定正交試驗因素水平范圍如下：料液比分別為1∶15、1∶20、1∶25；pH值分別為4、5、6；提取次數(shù)分別為1次、2次、3次。提取時間均為1 h。正交試驗結(jié)果見表2，方差分析結(jié)果見表3。

表2 香菇多糖提取率正交試驗結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for lentinan extraction yield optimization

表3 香菇多糖提取率正交試驗方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment for lentinan extraction yield optimization

由表2、表3可知，料液比、pH值、提取次數(shù)均是影響香菇多糖提取率的顯著因素，試驗確定的最優(yōu)組合為A3B1C3，即料液比1∶25，pH值為4，提取3次。

2.3.3 驗證試驗

準確稱取香菇干粉400g，加入蒸餾水14L，攪拌均勻后10℃浸提20 min，過80目篩，篩上物4 000 r/min離心5 min，所得沉淀加入10 L蒸餾水，加檸檬酸調(diào)pH值為4，沸水提取1h，4000r/min離心10min，殘渣進行2次提取，加水量10 L，沸水提取1 h，離心后殘渣進行3次提取，加水量10 L，沸水提取1h，離心后合并3次上清液，經(jīng)檢測多糖提取率為2.81%，將上清液減壓濃縮至原體積的1/6，趁熱進行噴霧干燥，得到淺黃色的香菇多糖粉末。殘渣烘干后測定其多糖含量為0.46%，表明干香菇中＞80%的多糖得到有效分離。

3 結(jié)論

采用低溫水提法對香菇進行預(yù)處理可以使后續(xù)提取的香菇多糖中蛋白質(zhì)及粘性物質(zhì)的含量顯著下降，便于直接進行噴霧干燥；通過10種多糖提取方法的比較，確定高溫是影響香菇多糖提取率的顯著因素，微波協(xié)同高壓熱水浸提可以使香菇多糖在短時間內(nèi)大量溶出，但考慮到微波和高壓提取目前在生產(chǎn)中無法普及，而沸水浸提法的設(shè)備易得，投資成本低，易于操作，所以工業(yè)生產(chǎn)中還是應(yīng)該采用沸水浸提法；通過正交試驗確定沸水提取香菇多糖的最優(yōu)工藝為料液比1∶25，pH值為4，提取次數(shù)為3次，在此條件下香菇多糖提取率最高為2.81%。

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Industrialized production technology of lentinan

XUAN Li,HU Chunxiao,QI Sen,GU Peiyang
(Grain and Oil Food Scientific Institute,Shenyang 110025,China)

The pretreatment of low-temperature water extraction was used to decrease protein and stickum content of lentinan,to facilitate direct spray drying.By the comparison of 10 kinds of polysaccharide extraction method,results showed that high temperature was the most significant factor influencing the yield of lentinan.Considering the microwave and high-pressure extraction are currently hard to be widespread,so it was advisable to use boiling water extraction in industrial production.The optimum process was determined as follows:solid to liquid ratio 1∶25,pH 4,extraction times 3.Under such condition,the extraction rate of lentinan was the highest,the color of lentinan was primrose by spray drying.More than 80% lentinan in the dried mushrooms was separated in a short period of time,the sensory property of the product was good,and so the preparation technology was suitable for industrial production.

lentinan;extraction;citric acid

O658

A

0254-5071（2014）11-0131-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.11.030

2014-10-13

沈陽市科學(xué)事業(yè)費競爭性選擇項目（2013）

宣麗（1985-），女，工程師，博士，研究方向為食品科學(xué)。