超聲高溫熱水香菇多糖提取工藝優化

孫亞杰，徐 靈

(蚌埠學院校醫院，安徽蚌埠 233030)

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超聲高溫熱水香菇多糖提取工藝優化

孫亞杰，徐 靈

(蚌埠學院校醫院，安徽蚌埠 233030)

摘要[目的]研究提取香菇多糖最佳工藝條件，提高香菇多糖的提取得率。[方法]采用超聲波高溫熱水法提取香菇多糖，基于Box-Behnken統計法分析了水料比、超聲溫度、超聲功率、超聲時間等工藝參數對香菇多糖提取率的影響。[結果]提取工藝參數對香菇多糖提取率的影響順序為超聲時間>水料比>超聲功率>超聲溫度；超聲高溫熱水法提取香菇多糖的最佳工藝條件為水料比30∶1、超聲溫度64 ℃、超聲功率為580 W、超聲時間60 min，提取得率為15.845 6%。[結論]該研究可為其他提取工藝提供理論依據。

關鍵詞香菇；多糖；超聲高溫熱水法；提取工藝；優化

香菇(Lentinusedodes)為擔子菌綱傘形科真菌，是世界上第二大食用菌種，是一種高蛋白、低脂肪的營養保健食品[1]。香菇多糖(β～1，3葡聚糖)是香菇中最重要的一種生物活性物質，主要為甘露糖甘肽，其余為多種糖分和各種氨基酸等，為T淋巴細胞的特異性免疫佐劑，具有抑制腫瘤、調節免疫、抗病毒和抗氧化等多方面的藥理活性，且毒副作用小[2]。

香菇多糖以β-(1→3)-D葡聚糖為主鏈一級結構，支鏈是由β-(1→6)-D鍵和β-(1→3)-D鍵相連的D-葡萄糖聚合體組成(圖1)。香菇多糖分子量為4×105～8×105，分支度為2/5，通過X衍射分析，葡聚糖為右旋三螺旋六方晶系。香菇多糖的提取方法主要有酸浸法、堿浸法、水醇法、酶解法、微波法和超聲法等[4]。由于廢渣中含有大量的香菇多糖殘余，水醇法提取得率較低[5-6]。超聲法香菇多糖的提取率相比水醇法有了較大的提高，約為10%[7-8]。華洵璐等[9]提出了超聲法和酶解法組合提取香菇多糖，得率約為14%，但廢渣中仍然含有大量的香菇多糖未被充分提取。該研究提出超聲波-高溫熱水法提取香菇多糖，旨在進一步提高多糖的提取得率和香菇的利用率。

圖1　香菇多糖分子結構[3]

1材料與方法

1.1儀器XDW-L100超微粉碎機(濟南達微機械有限公司)、R508B旋轉蒸發器(上海實驗室設備有限公司)、XZD-5全自動方形殺菌鍋(上海實驗室設備有限公司)、C-2518R高速冷凍離心機(安徽中科中佳科學儀器有限公司)、小型超聲波清洗機YQ-620A(上海易凈超聲波儀器有限公司)、A590雙光束紫外可見分光光度計(湖南中科君微電子科技有限公司)、DV2T粘度計(美國Broobfield公司)、SP-2300A2型光吸收型全波長酶標儀(上海閃譜生物科技有限公司)、KDM(DW)-500調溫電熱套(江蘇省金壇市友聯儀器有限公司)。

1.2試驗材料濃硫酸、苯酚、稀鹽酸、三氯乙酸、葡萄糖、苯酚、無水乙醇、三氯甲烷、無水乙醇、氯化亞鐵等為分析純，由安徽新科化工有限公司提供；香菇由湖北品源食品有限公司提供。

1.3試驗方法香菇清洗干凈后，烘干至恒重，粉碎后備用。把預處理的香菇粉末和離子水按一定的水料比配比，在100 ℃、0.1 MPa條件下，把料液濃縮至1/3，離心、復溶后在70 ℃下超聲提取。考察水料比、超聲溫度、超聲功率和超聲時間對香菇多糖提取得率的影響，每個參數選出3個水平(表1)，基于Box-Benhnken統計法，對試驗結果進行響應曲面[10]分析。

2結果與分析

基于Box-Benhnken統計法，試驗結果如表2所示。由方差分析結果可知，模型的F=14.624 3、P<0.000 1，表明模型是極顯著的，可以用來研究水料比、超聲溫度、超聲功率和超聲時間對香菇多糖提取得率的影響；水料比、超聲溫度、超聲功率的P值分別為0.320 8、0.814 4、0.590 4，超聲時間P值<0.000 1，因此香菇多糖提取工藝參數對提取率的影響順序為超聲時間>水料比>超聲功率>超聲溫度，二次項中4個參數均極顯著。基于Design Expert軟件回歸得到4個工藝參數對多糖提取得率的響應面方程為y=15.49+0.12A-0.027B+0.063C+1.28D-0.12AB-2.5×10-3AC-0.17AD-0.042BC+0.055BD+5.10×10-3CD-0.96A2-0.95B2-0.75C2-0.75D2。

表1　試驗參數水平

表2　試驗結果

由超聲功率為600 W、超聲時間為50 min時，水料比、超聲溫度對香菇多糖提取得率的交互作用響應曲面和等高線(圖2)可知，隨著水料比的增加，提取得率先增加后降低；隨著超聲溫度提高，提取得率也是先增加后降低。超聲溫度為65 ℃、超聲時間為50 min時，水料比、超聲功率對香菇多糖提取得率的交互作用響應曲面和等高線(圖3)顯示，隨著水料比和超聲功率的增加，提取得率先增加后降低。超聲溫度為65 ℃、超聲功率為600 W時，水料比、超聲時間對香菇多糖提取得率的交互作用響應曲面和等高線(圖4)顯示，隨著水料比的增加，提取得率先增加后降低；提取得率隨著超聲時間的增加逐漸升高。水料比為30∶1、超聲時間為50 min時，超聲溫度、超聲功率對香菇多糖提取得率的交互作用響應曲面和等高線(圖5)顯示，隨著超聲溫度的提高，提取得率先增加后降低；提取得率隨著超聲功率的增加也是先增加后降低。從水料比為30∶1、超聲功率為600 W時，超聲溫度、超聲時間對香菇多糖提取得率的交互作用響應曲面和等高線(圖6)可看出，隨著超聲溫度的增加，提取得率先增加后降低；提取得率隨著超聲時間的增加逐漸升高。水料比為30∶1、超聲溫度為65 ℃時，超聲功率、超聲時間對香菇多糖提取得率的交互作用響應曲面和等高線(圖7)顯示，隨著超聲功率的增加，提取得率先增加后降低；提取得率隨著超聲時間的增加逐漸升高。

基于Design Expert軟件對試驗數據(表2)進行最優化分析，超聲波-高溫熱水法提取香菇多糖的最佳工藝條件為水料比29.02∶1、超聲溫度63.51 ℃、超聲功率579.84 W、超聲時間59.21 min，將工藝參數圓整為水料比30∶1、超聲溫度64 ℃、超聲功率580 W、超聲時間60 min，在此工藝參數組合條件下，做3次驗證試驗，3次多糖提取得率的平均值為15.845 6%，與預測值(15.855 3%)的誤差為0.061%，說明該研究的香菇多糖提取得率模型是可靠的。

圖2　水料比、超聲溫度對提取得率的交互作用響應曲面(a)和等高線(b)

圖3　水料比、超聲功率對提取得率的交互作用響應曲面(a)和等高線(b)

圖4　水料比、超聲時間對提取得率的交互作用響應曲面(a)和等高線(b)

圖5　超聲溫度、超聲功率對提取得率的交互作用響應曲面(a)和等高線(b)

圖6　超聲溫度、超聲時間對提取得率的交互作用響應曲面(a)和等高線(b)

圖7　超聲功率、超聲時間對提取得率的交互作用響應曲面(a)和等高線(b)

3結論

(1)基于響應曲面法提出了超聲波-高溫熱水法提取香菇多糖，進一步提高了多糖的提取得率和香菇的利用率。

(2)提取工藝參數對香菇多糖提取率的影響順序為超聲時間>水料比>超聲功率>超聲溫度，二次項中4個參數均極顯著。

(3)超聲波-高溫熱水法提取香菇多糖的最佳工藝條件為水料比30∶1、超聲溫度64 ℃、超聲功率580 W和超聲時間60 min。

參考文獻

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Optimization of Extraction Process forLentinusedodesPolysaccharide Based on Combination Ultrasonic with High Temperature Hot Water

SUN Ya-jie, XU Ling(Hospitals of University, College of Bengbu, Bengbu,Anhui 233030)

Abstract[Objective] The research aimed to study the optimal process conditions to increase the productivity of extractingLentinusedodespolysaccharide.[Method]Lentinusedodespolysaccharide was extracted by combination ultrasonic with high temperature hot water method,based on the Box-Behnken statistics method,the influence of process parameters on the extraction rate ofLentinusedodespolysaccharide was studied,which include water to material ratio, ultrasonic temperature, ultrasonic power and ultrasonic time.[Result]The order of effect of process parameters on the extraction rate was ultrasonic time, water to material ratio, ultrasonic power and ultrasonic temperature, respectively.The extraction rate ofLentinusedodespolysaccharide had maximum value (15.845 6%) when water to material ratio, ultrasonic temperature, ultrasonic power, and ultrasonic time were 30∶1, 64 ℃, 580 W and 60 min, respectively.[Conclusion]The study provides the theoretical basis for the other extraction process.

Key wordsLentinusedodes;Polysaccharide;Ultrasonic with high temperature hot water method;Extraction process;Optimization

收稿日期2015-11-25

作者簡介孫亞杰(1974- )，女，安徽固鎮人，主治醫師，從事中藥作用機理研究。

基金項目安徽省自然科學基金資助項目(1308085ME65)；安徽高校省級科學研究項目(KJ2013Z192)。

中圖分類號S 646.1+2

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)36-203-04