響應面法對滑子菇多糖提取工藝的優化

臧玉紅　李仁杰

摘要：為了優化滑子菇（Pholiota nameko）提取多糖的工藝條件，以滑子菇子實體為原料，用水提醇析法提取粗多糖，在單因素試驗基礎上，采用3因素3水平的Box-Behnken試驗確定提取條件。結果表明，在試驗范圍內各因素對滑子菇多糖得率的影響依次是提取溫度>料液比>提取時間；最優工藝參數為料液比1∶46.65（g∶mL），提取溫度74.76 ℃；提取時間4.80 h；最佳提取工藝條件下，響應面擬合所得方程對滑子菇多糖得率預測值為9.12%，實測值為9.05%，實測結果與預測值相差較小，該模型可以較好地對滑子菇多糖提取進行預測。

關鍵詞：滑子菇（Pholiota nameko）；多糖；提取工藝；響應面法；優化

中圖分類號：S646.1+6；TS201.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）22-5702-05

Abstract： The extraction conditions of polysaccharides from pholiota nameko was optimized in order to improve extraction efficiency. The pholiota nameko fruiting bodies was used material to extract crude polysaccharide by water and ethyl alcohol.On the basic of single factor test，three-variable and three-level Box-Behnken experimental design were used to optimize process conditions. The results showed that within the tested range of levels， the impact of three process conditions on crude polysaccharide yield decreased in the following order： extraction temperature>solid-liquid ratio>extraction time.The optimum technological conditions were found to be solid-liquid ratio was 1：46.65， the best temperature was 74.76℃，the extraction time was 4.80 hours. Under the optimal conditions， the maximum extraction yield of polysaccharides was predicted to be 9.12% and observed to be 9.05%. Therefore， there was a good accordance between the predicted and observed values.

Key words： pholiota nameko；polysaccharide；response surface analysis

滑子菇（Pholiota nameko）又名滑菇、鱗傘、光帽黃傘、珍珠菇、納美菇等，由于滑子菇子實體表面附有黏液，手摸黏滑，故以滑菇得名。它是一種木材腐生菌，營養豐富，其中含氨基酸約15.78%、粗脂肪4%，并含有多種礦物質元素，是湯料的美好添加品[1]。食用菌多糖有抗病毒、抗腫瘤[2]、調節免疫功能和抗感染活性[3，4]，同時還有增強免疫[5]、抗氧化[6]、降低血糖、抗潰瘍、抗衰老、抗輻射等方面的生物活性和生理功能。且對防止軟骨病、預防感冒、降低血清膽固醇等也有良好的效果[7]。

中國對多糖的研究始于20世紀70年代[8]，研究較多的食用菌多糖有香菇多糖[9，10]、金針菇多糖[11，12]、木耳孢糖[13]等，而滑子菇多糖[14-17]的研究報道極少。本研究以滑子菇子實體為原料，用水提醇析法提取粗多糖，在單因素試驗基礎上，采用3因素3水平的Box-Behnken試驗確定提取條件。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

滑子菇市場采購；鹽酸、氫氧化鈉、正丁醇、95%乙醇、三氯甲烷、蒽酮、硫酸、葡萄糖、丙酮等，以上藥品均為分析純。

1.2 主要儀器

101-2型干燥箱，組織搗碎機，80-2B型離心機，HH-6型恒溫水浴鍋，pHS-3型精密pH計，SHB-B型真空抽濾機，KDM型電熱套，721型及722型分光光度計；JY3002型電子天平等。

1.3 工藝流程圖

1.4 試驗方法

1.4.1 預處理 選取無病毒害、無霉變的滑子菇清洗晾干，備用。

1.4.2 粉碎 取一定量的干制滑子菇，用研缽粉碎，或用機器研磨機磨碎，過篩備用。

1.4.3 熱水浸提 準確稱取脫脂后的滑子菇粉末，按一定的比例加入蒸餾水在某溫度下恒溫提取一定時間，在此過程中不斷攪拌。

1.4.4 單因素試驗 以提取溫度、提取時間、料液比（g∶mL，下同）以及浸提物（菌蓋、菌柄、子實體）等為參數，設定單因素進行試驗。

1.4.5 優化試驗 在單因子試驗的基礎上采用中心組合試驗Box-Behnken進行方案設計[18-21]，優化提取工藝。選擇料液比、提取溫度、提取時間3個因素為自變量，分別以X1、X2、X3表示，因素與水平見表1。

1.4.6 葡萄糖標準曲線的制作 葡萄糖標準曲線的制作參照文獻[1]。

1.4.7 含量測定 采用苯酚-硫酸法測定多糖含量[17]。多糖含量計算公式如下：

其中，Y-滑子菇多糖得率（%）；X-滑子菇多糖質量濃度（g/mL）；D-滑子菇多糖樣品液稀釋倍數；V-滑子菇多糖樣品液體積（mL）；W-滑子菇粗樣品干重（g）。

2 結果與分析

2.1 標準曲線

用葡萄糖配制不同濃度的標準溶液，加入苯酚-硫酸溶液顯色，用分光光度計在波長620 nm處測定相應的吸光度，根據數值繪制標準曲線（圖1）。

2.2 單因素試驗結果

2.2.1 提取部位對提取率的影響 取滑子菇菌柄、菌蓋、子實體各3份在相同條件下做提取試驗，測得3個部位的多糖得率分別為6.232%、8.896%、7.720%，滑子菇菌蓋中多糖得率最大，菌柄中多糖得率較小，可能是滑子菇菌蓋表面的黏液較多，可溶性多糖的含量相對也就較高。但為了材料的充分利用，后續試驗均采用滑子菇子實體為試驗材料。

2.2.2 料液比對多糖得率的影響 取滑子菇子實體粉末，分別加入不同量的料液比，在酸（用濃度為5%的硫酸調pH）、堿（濃度為5%的氫氧化鈉調pH）、去離子水條件下做提取試驗。由圖2可知，在酸性條件下，隨著溶劑的增加多糖得率也隨之增加，料液比為1∶50時，多糖得率最高，之后隨之溶劑的增加，多糖得率反而減小；在堿性條件下，比例為1∶55多糖得率最高（圖3）；在中性條件下，比例為1∶60時多糖得率最高，但與1∶40時的料液比相差較小（圖4）。通過上述試驗可知，酸性、堿性的提取液對多糖的提取都有影響，過酸過堿都會引起得率的下降，這可能是酸堿能引起多糖降解所致，為此，后續試驗以水作為提取液，盡管得率略低，但試驗條件比較溫和，對多糖的質量影響較小，另外，料液比在1∶60時，得率最高，但與料液比1∶40相差較小，考慮到后續水的處理等問題，后續的試驗均采用料液比為1∶40進行。

2.2.3 提取時間對多糖得率的影響 由圖5可知，多糖得率隨時間的增加而逐漸增加，在5 h達到最大值，隨后隨著時間的增加，得率也在增加但提高的幅度較緩慢，因此確定提取時間為4.5～5.5 h。

2.2.4 提取溫度對多糖得率的影響 由圖6可知，隨著溫度地提高，多糖得率開始緩慢上升，60 ℃以后，多糖得率升高比較迅速，當溫度升高到80 ℃以上時，得率呈下降趨勢，溫度過高可能會導致多糖的裂解，使多糖得率反而降低。70～90 ℃多糖得率較高，但升高幅度并不大，從節省能源的角度出發，選用70 ℃更實用有效。

2.3 響應曲面試驗結果

按照表1的Box-Behnken設計方案進行試驗，結果見表2。利用Design Expert8.05b軟件對表2的數據進行多元回歸擬合，獲得滑子菇多糖得率（Y）對料液比、提取溫度、提取時間的二次多項回歸方程為：

Y=8.87+0.37X1+0.72X2+0.58X3-0.86X1X2+0.40X1X3-0.52X2X3-1.51X12-1.76X22-0.80X32

回歸方程方差分析及模型系數顯著性檢驗結果見表3。由表3分析可知，回歸模型的R2為0.991 8，說明模型的擬合度很好；P<0.000 1， 表明模型差異極顯著，可以采用回歸模型對滑子菇多糖得率進行預測。所考察因素的排序為X2>X3>X1即：提取溫度> 料液比 >提取時間。

2.4 響應面以及等高線分析

由圖7可知，溫度軸向等高線變化稀疏，提取時間軸向等高線變化密集，故提取溫度對響應值的影響較提取時間影響大；由圖8可知，料液比和時間的交互作用顯著，且料液比軸向等高線變化稀疏，時間軸向等高線變化相對密集，故料液比對響應值的影響較時間影響大；由圖9可知，溫度和料液比的交互作用顯著，且溫度軸向等高線變化稀疏，料液比軸向等高線變化相對密集，故溫度對響應值的影響較料液比影響略大。利用Design Expert 8.05b軟件處理所得數據，從中可以獲得一組最佳的滑子菇多糖的提取條件：溫度為74.76 ℃、時間為4.8 h、料液比為1∶46.65，在此條件下多糖的得率為9.12%。考慮到實際情況，選用溫度為75 ℃、時間為5 h、料液比為1∶45進行滑子菇多糖提取的驗證性試驗，測得多糖得率為9.05%，與理論計算值的誤差較小，可見該模型可以較好地對滑子菇多糖提取進行預測。

3 小結

滑子菇不同部位多糖含量不同，滑子菇菌柄、菌蓋、子實體中均含有多糖，菌蓋中含多糖量大，菌柄中含多糖量較小。通過試驗的方差分析，滑子菇子實體中多糖提取的最佳工藝參數為：料液比1∶46.65，提取溫度74.76 ℃，提取時間4.80 h，理論得率為9.12%，實際得率9.05%，相對誤差較小。各因素的影響主次順序為提取溫度>料液比>提取時間。

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（責任編輯 龍小玲）