白靈菇多糖提取工藝優化

李敏杰 熊 亞 韓何波

（攀枝花學院生物與化學工程學院，四川 攀枝花 617000）

白靈菇是百靈側耳的商品名，又名白阿魏菇、阿魏側耳，在分類學上屬于擔子菌門、層菌綱、傘菌目、側耳科、側耳屬［1，2］。它作為食用菌具有很豐富的營養價值。據分析［3］，白靈菇蛋白質含量很高，除含有18種氨基酸，還含有豐富的維生素及大量礦質元素和微量元素，是一種珍稀的保健食品。作為藥用菌，其菇體富含各種礦質營養和真菌多糖。真菌活性多糖是白靈菇中具有生物活性的主要有效組分之一，在子實體中含量達到19%［4］。真菌多糖入藥有消積［5］、殺蟲的作用［6］，對腹部腫痛［7］、腹部腫塊［8］、癌癥［9］等均有顯著功效。

李書倩等［10］采用現代超聲波技術優化白靈菇子實體與菌絲體多糖提取工藝，得出多次提取為最佳提取工藝。馬淑鳳等［11］采用二次通用旋轉組合設計試驗方法提取白靈菇菌絲體多糖含量達到6.39%。董洪鑫等［12］利用正交試驗探討了白靈菇子實體提取多糖的優化條件，得出了蒸餾水作為最佳提取溶劑的結論。但是以上研究得出的多糖工藝較繁瑣，且提取率較低，采用的正交試驗未能檢測因素之間的交互效應，所以本研究擬以提取的白靈菇多糖量為響應值，采用單因素試驗和響應面分析法對白靈菇多糖提取條件進行優化，為白靈菇多糖的有效及擴大化提取提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

白靈菇：購自攀枝花仁和區農貿市場；

蒽酮、濃硫酸、葡萄糖、無水乙醇、丙酮等：分析純，市售；

旋轉蒸發儀：RE-52A型，上海亞榮生化儀器廠；

循環水真空泵：SHB-3型，鄭州合眾儀器有限公司；

離心機：L400型，長沙湘儀離心機有限公司；

電熱鼓風烘箱：101-2型，鄭州合眾儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 提取工藝

白靈菇→切碎→水浸提→抽濾→濾液→減壓蒸發濃縮至原體積的20%，稍冷［13］→加入95%的乙醇→離心分離（3 000r/min、30min）→沉淀物→洗滌、烘干（60℃）→稱重并記錄產量［14］

1.2.2 單因素試驗設計

（1）水料比的影響：分別稱取10g白靈菇，按照水料比1 5∶1，25∶1，35∶1，45∶1，55∶1（m∶m）分別加入不同量的水［15］，在65℃下提取3h，得出10g白靈菇的多糖產量，探討水料比對多糖產量的影響。

（2）提取溫度的影響：分別稱取10g白靈菇，按照水料比35∶1（m∶m）加入水，分別在45，55，65，75，85℃下提取3h，得出10g白靈菇的多糖產量，探討提取溫度對多糖產量的影響。

（3）提取時間的影響：分別稱取10g白靈菇，按照水料比35∶1（m∶m）加入水，在65℃下分別提取1，2，3，4，5h，得出10g白靈菇的多糖產量，探討提取時間對多糖產量的影響［16］。

1.2.3 響應面試驗 選定水料比、提取溫度、提取時間為自變量，多糖產量為響應值，利用軟件SAS 9.2進行響應面分析，確定所選各因素對多糖產量的影響，得到最優參數。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 水料比對白靈菇多糖提取的影響 由圖1可知，水料比對多糖的產量有很大的影響。隨著水料比的增大，多糖產量迅速增加，在水料比為45∶1（m∶m）時，多糖產量達到最大。當水料比增加到55∶1（m∶m）時，多糖產量反而有所下降，這主要由于水量多有利于多糖的擴散傳質，但過多會增加多糖的水解。故水料比控制在45∶1（m∶m）較為合適。

圖1 水料比對白靈菇多糖產量的影響Figure 1 Effect of ratio of water to raw material on yield of polysaccharides

圖2 提取溫度對白靈菇多糖產量的影響Figure 2 Effect of extraction temperature on yield of polysaccharides

2.1.2 提取溫度對白靈菇多糖提取的影響 由圖2可知，提取溫度從45℃增加到75℃時，多糖產量一直呈上升趨勢；當溫度增加到85℃時，多糖產量反而下降，可能是多糖在高溫條件下水解的結果。因此，提取溫度控制在75℃條件下，對白靈菇多糖提取較為合適。

2.1.3 提取時間對白靈菇多糖提取的影響 由圖3可知，提取時間從1h到增加到3h時，多糖提取量隨之增加。但在提取時間從3h增加到5h時，多糖產量反而在下降，這可能是因為在提取時間增加的同時，多糖水解的量也在逐漸增加。因此，將提取時間控制在3h為宜。

圖3 提取時間對白靈菇多糖產量的影響Figure 3 Effect of extraction time on yield of polysaccharides

2.2 響應面分析

2.2.1 選取響應面分析的因素及水平 根據單因素試驗結果，進行三因素三水平的響應面試驗分析（見表1）。

表1 響應面分析因素與水平Table 1 Analytical factors and levels for RSA

2.2.2 響應面試驗方案及結果 試驗設計及結果見表2。對表2響應值與各個因素進行回歸擬合，該模型對應的回歸方程為：

對方程組進行處理，可得X1＝77.14℃，X2＝3.16h，X3＝1∶46.05（m∶m）。在此優化條件下，10g白靈菇的多糖產量（Y）的理論值為0.943g。

經SAS 9.2軟件處理，采用二次型進行變異分析，二次回歸方程的方差分析結果見表3。

由表3可知，該回歸模型P＝0.017 7＜0.05，說明其具有顯著性。R2＝93.39%，表明響應值多糖產量的實際值與預測值之間有著比較好的擬合度。X1、X22對多糖產量具有顯著的影響效應，二次項中X12、X23具有極顯著的影響效應，X2、X3、X22、X1X2、X1X3、X2X3對多糖產量不具有顯著的影響效應，因此各具體試驗因素對響應值的影響不是簡單的線性關系。2.2.3 響應面試驗結果及等高線圖 由圖4可知，當提取溫度控制在－1（65℃）時，隨著提取時間的逐漸增加，多糖產量先不斷增加，但當提取時間增加到一定程度時，多糖產量就會出現逐漸下降的趨勢，這說明提取時間對多糖產量不是時間越長越好，其原因可能是多糖水解造成的；當提取時間控制在－1（2.5h）時，隨著提取溫度的增加，多糖產量也逐漸增加，但當提取溫度增加到一定程度時，多糖產量會出現逐漸降低的趨勢。由此可以看出提取溫度與提取時間之間存在極值。由圖5、6同理可得，提取溫度與水料比之間，提取時間與水料比之間都存在極值。

表2 響應面試驗方案及其結果Table 2 Program and results of RSA

表3 回歸分析結果Table 3 Results of regression analysis

表3 回歸分析結果Table 3 Results of regression analysis

＊＊為差異極顯著（P＜0.01）；＊為差異顯著（P＜0.05）。

方差來源自由度f 方差 均差 F值 Pr＞F 顯著性X1 1 0.005 513 0.005 513 9.537 1 0.027 2＊X2 1 0.002 45 0.002 45 4.236 311 0.094 6 X3 1 0.000 612 0.000 612 1.059 078 0.350 6 1 0.021 233 0.021 233 36.714 7 0.001 8 ＊＊X1X21 0.001 225 0.001 225 2.118 156 0.205 3 X1X31 0.000 1 0.000 1 0.172 911 0.694 8 X21 1 0.004 103 0.004 103 7.093 771 0.044 7 ＊X2X31 0.000 025 0.000 025 0.043 228 0.843 5 X22X23 1 0.009 541 0.009 541 16.497 45 0.009 7 ＊＊殘差 9 0.040 882 0.004 542 7.854 307 0.017 7 ＊失和14 0.043 773 3 0.002 425 0.000 808 3.464 286 0.232 0凈誤差 2 0.000 467 0.000 233總離差

圖4 提取溫度及時間對多糖產量的響應面及等高線圖Figure 4 Responsive surfaces and counter of extraction temperature and extraction time

圖5 提取溫度及水料比對多糖產量的響應面及等高線圖Figure 5 Responsive surfaces and counter of extraction temperature and ratio of water to raw material

圖6 提取時間及水料比對多糖產量的響應面及等高線圖Figure 6 Responsive surfaces and counter of extraction time and ratio of water to raw material

由等高線沿各軸方向的變化越密集，其對應值影響越大。由圖4～6可知，X1對相應值影響顯著，即水料比影響較大。且由于圖中基本為圓形和橢圓，所以交互項對相應值影響較小。由此可見此結果與回歸分析相一致。

2.2.4 驗證實驗 根據上述優化條件（取實際提取溫度為77℃，提取時間為3.16h，水料比為46∶1（m∶m）），從白靈菇中重復提取多糖3次，結果為0.86，0.89，0.93g，平均值為0.893g。其理論值（0.943g）與真實值之間的誤差為5.3%，在誤差允許范圍內（20%），說明此數學模型能較真實地反映各篩選因素對多糖產量的影響，實驗證明應用響應面法優化白靈菇多糖提取回歸模型較為可靠。

3 結論

白靈菇多糖提取工藝的最佳參數為水料比46∶1（m∶m），提取溫度77℃，提取時間3.16h。在此優化條件下，1 0g白靈菇的實際多糖產量可達0.893g，高于馬淑鳳等［11］研究的產量（6.39%）。下一步提高多糖提取率，可采用超聲波等先進工藝與響應面研究方法結合。

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