黑木耳降血脂酸性多糖提取及初步純化的研究

劉榮，程萍，欒淑瑩，趙影，王振宇

（1.東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱150040；2.哈爾濱工業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150090）

黑木耳降血脂酸性多糖提取及初步純化的研究

劉榮1，程萍1，欒淑瑩1，趙影1，王振宇2，*

（1.東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱150040；2.哈爾濱工業大學食品學院，黑龍江哈爾濱150090）

為優化黑木耳降血脂酸性多糖的提取工藝，應用單因素試驗和響應面分析法進行研究。選擇料液比、提取溫度、提取時間為主要影響因素，黑木耳多糖的得率（Y1）和與牛磺膽酸鈉（STC）結合率（Y2）為響應值，進行多個指標同步優化。獲得最佳提取工藝參數為：pH為9.0、料液比為1∶80（g/mL）、提取溫度為71.5℃、提取時間為2.0 h。在此最佳條件下，多糖得率為3.25%，STC結合率為19.95%。采用弱堿性的大孔陰離子交換樹脂D315對該多糖進行初步純化，有效地對多糖進行脫色和脫蛋白處理，提高多糖純度，減少多糖活性成分降解，為黑木耳酸性多糖的進一步開發利用提供理論參考。

黑木耳酸性多糖；降血脂；響應面；D315樹脂

高血脂癥是指人體中脂質代謝不正常，血漿里的脂質包括甘油三脂、膽固醇等組分的含量超過正常范圍的病癥，主要誘發動脈粥樣硬化、冠心病等疾?。?］。有研究結果顯示降低血漿內膽固醇含量可減少冠心病得突發［2］。因此監測人體內膽固醇含量具有重要意義。體內膽固醇降解的主要途徑是通過膽管系統將膽汁酸排出體外［3］。有研究表明多種植物的多糖類物質對膽酸鹽具有吸附作用，因此可以通過測定游離膽酸鹽的含量間接得出膽固醇減少的量，進而表明降血脂的作用效果［2］。

黑木耳多糖是一種重要的生物活性成分。許多研究顯示，黑木耳多糖具有預防腫瘤、抗凝血和血栓、降低血糖和血脂等生物活性［4］。不同提取分離方法對黑木耳多糖的得率、純度和生物活性有很大影響。黑木耳多糖的提取方法主要包括熱水浸提、稀堿浸提法，同時輔以超聲波、微波等多種技術［5］，多糖的活性結構容易遭破壞。同時黑木耳多糖脫色及除蛋白經常采用化學方法，但容易破壞多糖結構，降低多糖活性。

D315樹脂為大孔弱堿性陰離子交換樹脂，用其進行脫色的同時，還可以吸附酸性多糖［6］。因此本試驗旨在結合黑木耳多糖降血脂這一生理功能，優化降血脂酸性多糖的提取條件，并用大孔陰離子交換樹脂D315進行初步純化，擬在找出黑木耳降血脂酸性多糖最佳的提取條件和純化工藝，為黑木耳多糖的進一步開發利用提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1原料

黑木耳：市售，產自哈爾濱，經除雜、干燥、粉碎，過60目篩，采用石油醚進行脫脂24 h，干燥保存。

1.2試劑與儀器

1.2.1主要試劑

葡萄糖、苯酚、濃硫酸、氯化鈉、氫氧化鈉、無水乙醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉等試劑均為國產分析純；胃蛋白酶（1∶30 000 U）、胰蛋白酶（1∶250 U）：上海源葉生物科技有限公司；?；悄懰徕c：西亞試劑。

1.2.2主要儀器

722可見分光光度計：上海佑科儀器儀表有限公司；R-205B旋轉蒸發儀：上海申勝儀器公司；DK-8D型電熱恒溫水槽：上海一恒科技有限公司；DHG-9240電熱恒溫鼓風干燥箱：上海一恒科技有限公司；XW-80A漩渦混合器：江蘇海門市其林貝爾儀器制造有限公司。

1.3方法

1.3.1黑木耳酸性多糖的提取工藝

原料→提取→3 000 r/min離心→過濾→合并上清液→濃縮→透析24 h→用3倍體積95%乙醇沉淀→離心→真空抽濾去除殘留乙醇→烘干→粗多糖

1.3.2粗多糖得率的測定

采用苯酚-硫酸法［7］。準確稱取0.1 g的粗多糖用蒸餾水復溶，配制成100 mL多糖溶液，稀釋100倍，取2 mL，加入6%的苯酚1.0 mL及濃硫酸5.0 mL，靜置10 min，搖勻后室溫放置20 min后于490 nm下測OD值，計算多糖含量以及粗多糖得率。

1.3.3粗多糖與?；悄懰徕c的測定

膽固醇轉化為膽汁酸在肝臟中主要是以鹽的形式存在，其中可與牛磺膽酸形成牛磺膽酸鈉（STC），因此可以通過測定樣品對?；悄懰徕c的結合能力間接表明其降血脂能力。

?；悄懰徕c（STC）標準曲線的制作［8］（略作修改）：取2.0 mL各不同濃度標準溶液于具塞試管中，加入6 mL 60%的硫酸，于70℃水浴20 min，冷卻5 min，于387 nm波長處測定吸光度。以吸光值（y）為縱坐標，濃度（x）為橫坐標，繪制標準曲線。標準曲線的回歸方程為y=2.010 3x+0.074 9（R2=0.999 3），式中：y為吸光度；x為?；悄懰徕c濃度，單位：μmol/mL。

粗多糖結合STC能力（W）的測定方法參照文獻［9］，其結合率計算公式為：

式中：n1為空白樣上清液中的?；撬崮懰徕c濃度，mmol/L；n2為多糖樣品上清液中的?；撬崮懰徕c濃度，mmol/L。

1.3.4單因素試驗

選取pH、時間、料液比、提取溫度為主要影響因素，以黑木耳酸性多糖得率和STC結合率為考慮指標，進行單因素試驗。其中pH選取7.0、8.0、9.0、10.0、11.0五個水平；料液比選取1∶50、1∶60、1∶70、1∶80、1∶90（g/mL）五個水平；提取溫度選取60、70、80、90、100℃五個水平；提取時間選取1、2、3、4、5 h 5個水平。

1.3.5響應面試驗設計

由于目標產物為酸性多糖，因此響應面試驗固定多糖提取液的pH。采用Box-Behnken試驗方法進行三因素三水平試驗，以得率和STC結合率為響應值進行響應面分析。3個因素分別為料液比、溫度、時間，分別編碼為A、B、C，并以+1、0、-1分別代表變量的水平。綜合考慮后以多糖與STC結合率為主要響應值，對各因素的設計水平如表1所示。

表1　優化試驗因素水平表Table 1　Factors and levels in CCD

1.3.6D315樹脂初步純化降血脂酸性多糖

1.3.6.1初步純化降血脂酸性多糖

將預處理好的D315樹脂濕法上柱（柱高40 cm，柱體積200 cm3），吸取上述1.3.2項下供試品多糖溶液70 mL緩緩加入層析柱中，吸附4 h后，先用蒸餾水洗脫，再用0.1 mol/L NaCl溶液洗脫剩余多糖成分，洗脫液透析脫鹽，醇沉烘干待用。

1.3.6.2純化后多糖理化指標測定

1）純度測定

準確稱取50 mg初步純化后的多糖復溶于50 mL容量瓶中，測定多糖含量，計算純度。

2）蛋白質含量測定：考馬斯亮蘭法［10］。

3）脫色率測定：分別取純化前和純化后的多糖溶液在420 nm處測其OD值［11］。

2　結果與分析

2.1單因素試驗結果

2.1.1pH對黑木耳降脂多糖提取的影響

圖1為提取溫度為60℃、提取時間為3 h、提取料液比為1∶60（g/mL）時，不同pH對黑木耳多糖得率（Y1）及與STC結合能力（Y2）的影響。

圖1　pH對黑木耳降酯多糖和STC結合能力的影響Fig.1　Effect of pH on Y1and Y2

由圖1可知pH在7.0到9.0之間，多糖得率增加緩慢；在pH=10.0時，多糖得率達到最大，但隨后多糖得率下降，可能是堿性太強使黑木耳中某些雜質溶出度增加，使得多糖得率下降。pH在7.0到11.0之間多糖與STC結合能力變化比較明顯，呈現先上升后下降的趨勢，可能是由于隨著提取液堿性的增強破壞了多糖結構，因此在pH=9.0時與STC結合能力達到最大值。綜合兩者，為了能獲得較多降脂多糖，因此pH選擇9.0。

2.1.2料液比對黑木耳降脂酸性多糖提取的影響

圖2為提取溫度為60℃、提取時間為3 h、提取液pH=9.0時，不同料液比對黑木耳多糖得率及與STC結合能力的影響。

圖2　料液比對黑木耳降酯多糖和STC結合能力的影響Fig.2　Effect of liquid-solid ratio on Y1and Y2

由圖2可知，隨著料液比的增加，多糖得率呈現先提高后下降的趨勢，在1∶80（g/mL）時得率達到最大值；降脂多糖與STC的結合能力也呈現相似趨勢，先迅速增加后下降，在1∶80（g/mL）處結合能力達到最大。綜合兩者可知，料液比選擇1∶80（g/mL）為宜。

2.1.3提取溫度對黑木耳降脂酸性多糖提取的影響

圖3為提取時間為3 h、料液比為1∶80（g/mL）、提取液pH=9.0時，不同提取溫度對黑木耳多糖得率及與STC結合能力的影響。

圖3　提取溫度對黑木耳降酯多糖的影響Fig.3　Effect of extraction temperature on Y1and Y2

由圖3可知，多糖得率隨著溫度的升高而增加，在60℃到90℃之間緩慢增加，在100℃時得率達到最大；降脂多糖與STC結合率隨著提取溫度的升高呈現先上升后下降的趨勢，在70℃時結合率達到最大值，且在80℃到100℃之間緩慢下降，出現這種現象可能是由于溫度升高導致多糖結構被破壞。綜合兩者比較，為了獲得較多的穩定結構的降脂多糖，故提取溫度選擇70℃。

2.1.4提取時間對黑木耳降脂酸性多糖提取的影響

圖4為料液比為1∶80（g/mL）、提取溫度為70℃、提取液pH=9.0時，不同提取時間對黑木耳多糖得率及與STC結合能力的影響。

由圖4可知，隨著提取時間的增加多糖得率有所增加，在3 h達到最大值，3 h后曲線趨于平緩；降脂多糖與STC結合率隨著提取時間的增加呈現先上升后下降的趨勢，在2 h時結合能力達到最優，出現這種現象可能是由于時間過長，多糖物質在加熱及攪拌的共同作用下發生斷裂，影響與STC的結合。綜合比較，提取時間選擇2 h。

圖4　提取時間對黑木耳降酯多糖的影響Fig.4　Effect of extraction time on Y1and Y2

2.2響應面試驗結果

2.2.1響應面試驗設計及結果

根據軟件設計的試驗方案，需做17組試驗來優化3個因素，結果見表2所示。

表2　Box-Behnken響應面實驗設計方案及結果Table 2　Results of the response surface by Box-Behnken

2.2.2得率模型及方差分析

根據試驗結果獲得的二次回歸數學模型為：

式中：Y1表示降脂酸性多糖的得率；A表示料液比，g/mL；B表示提取溫度，℃；C表示提取時間，h。

通過回歸方差分析確定模型的擬合度，結果見表3所示。

由表3可知，模型的P＜0.000 1，表明這個二次回歸模型顯著；二次回歸模型的線性相關（R2）為0.979 5，表明97.95%的可能可以由這個擬合模型表示；而R2adj為0.953 1，表明只有4.69%的可能性不符合這個模型，也說明預測值和試驗值的高度相關；C.V.值越小，表明試驗數據越可靠，表中C.V.%=2.37表明試驗數據具有較好的可靠性。失擬項的P=0.993 4，表明這一項不顯著，模型是適合的。同時，由F值的大小可以推斷，在所選擇的試驗范圍內，3個因素對多糖得率影響大小的排序為提取溫度（B）>提取時間（C）>料液比（A）。

表3　降脂酸性多糖得率的回歸方差分析Table 3　Variance analysis of the regression equation for Y1

2.2.3STC結合率模型及方差分析根據Box-Behnken軟件建立的二次回歸模型為：

式中：Y2為STC結合率，%；A為料液比，（g/mL）；B為提取溫度，℃；C為提取時間，h。

黑木耳降血脂酸性多糖與STC結合能力模型回歸方差分析見表4所示。

表4　降脂酸性多糖與STC結合能力的回歸方差分析Table 4　Variance analysis of the regression equation for Y2

續表4　降脂酸性多糖與STC結合能力的回歸方差分析Continue table 4　Variance analysis of the regression equation for Y2

由表4可知模型的P＜0.000 1，表明這個二次回歸模型顯著；失擬項P=0.081 1，表明這一項不顯著。因而該模型的擬合度比較好，可用此模型對提取的黑木耳降血脂多糖與STC結合能力進行預測和分析。同時，由F值的大小可以推斷，在所選擇的試驗范圍內，3個因素對多糖與STC結合率影響大小的排序為提取時間（C）>提取溫度（B）>料液比（A）。

2.2.4因素間的交互作用對響應值的影響分析

圖5　各因素對多糖得率和多糖與STC結合率的影響的響應值Fig.5　Response surface plots showing the effect of factors on Y1and Y2

圖5為模型的的三維響應圖，從圖中可以直觀地看出各因素之間的交互作用對響應值的影響。由三維圖可知，在所選范圍內存在最大值，即響應面最高點。在圖a中，提取溫度和料液比相互作用顯著，多糖得率都是隨著二者的增加先迅速升高后趨于緩慢。圖b中，隨著料液比和提取時間的增加，多糖的得率不斷升高，說明在此范圍內，提取時間和料液比對多糖得率作用顯著。圖c顯示的是提取時間和溫度對多糖得率的影響，圖中顯示二者對多糖得率作用顯著。圖d顯示的是提取溫度和料液比對多糖與STC結合率的影響，隨著二者的增加，STC結合率呈現先升高后下降的趨勢。圖e顯示的是提取時間和料液比對多糖與STC結合率的影響，從圖中可以看出，提取時間過長、料液比越大，多糖與STC結合率越低，說明酸性多糖活性降低。圖f顯示時間和溫度對多糖與STC結合率的影響，從中可以看出，提取時間過長、提取溫度過大，多糖與STC結合率越低，說明多糖活性損失越多。

綜合多糖得率與多糖與STC結合率這兩個指標可以得出，由響應面預測模型預測的最佳提取黑木耳酸性多糖的條件為：pH為9.0、料液比為1∶80.39（g/mL）、提取溫度為71.46℃、提取時間為2.04 h。預測多糖得率為3.21%，多糖與STC結合率為20.00%。

2.2.5預測模型的驗證

根據最優的工藝參數，再結合設備的限制條件，響應面模型預測的最優條件修改為：pH為9.0、料液比為1∶80（g/mL）、提取溫度為71.5℃、提取時間為2.0 h。結果顯示黑木耳酸性多糖得率的實測值為3.25%，預測值為3.23%；與STC結合率實測值為19.95%，預測值為19.98%。預測值與實測值非常接近，偏差較小，表明這個模型和響應曲面法來優化提取工藝是可行的。

2.3D315樹脂初步純化結果

用弱堿性的大孔陰離子交換樹脂D315初步純化黑木耳酸性多糖結果見表5所示。

表5　初步純化結果Table 5　Result of preliminary purification %

由表5可知，黑木耳酸性多糖經D315樹脂處理后，蛋白質清除率和脫色率都接近于80%，提高了多糖純度且降血脂活性沒有遭到破壞。因此弱堿性的大孔陰離子交換樹脂D315不僅可以對黑木耳酸性多糖有效地進行脫色和脫蛋白處理，提高多糖純度，同時還可以較大程度的保留酸性多糖的活性成分，對黑木耳多糖進行初步純化。

3　結論

本試驗在單因素試驗的基礎上，通過Box-Benhnken的響應面法建立了3個影響因素（液料比、提取時間、提取溫度）與兩個響應值（多糖得率、降血脂活性）相互作用的數學模型，得出黑木耳降血脂酸性多糖的最佳提取工藝參數為pH為9.0、料液比為1∶80（g/mL）、提取溫度為71.5℃、提取時間為2.0 h。多糖得率為3.25%，STC結合率為19.95%。為了提高降血脂活性，采用單一熱稀堿浸提黑木耳酸性多糖，得率不是非常高。同時為了減少多糖的降解，采用較溫和的大孔樹脂吸附法除去多糖的蛋白質和色素等物質，進行初步純化。這些研究能夠幫助我們有效的控制提取工藝條件，保護降血脂活性物質，減少多糖的降解，并對工業化生產提供一些借鑒，為進一步研究黑木耳酸性多糖的分子組成、分子結構以及其降血糖的功能活性提供理論基礎。

［1］鄧雪，黃惠華.茶花浸提液及其功能性成分結合膽酸鹽的效果探討［J］.食品科技，2013，38（1）：199-205

［2］任丹丹.黃秋葵多糖提取純化及其體外結合膽酸能力和抑制腫瘤活性分析［D］.廣州：華南理工大學，2011

［3］Jiao Rui，Zhang Zesheng，Yu Hong jian，et al.Hypo-cholesterolemic activity of grape seed proanthocyanidin is mediated by enhancement of bile acid excretion and up-regulation of CYP7A1［J］.J Nutr Biochem，2011，21（11）：1134-1139

［4］王辰龍，張子奇，王曼，等.黑木耳多糖的提取分離及體外抗凝血作用研究［J］.食品工業科技，2013，34（9）：238-241

［5］朱雪瓊.黑木耳多糖的提取、功能及單糖組成的研究［D］.南寧：廣西大學，2014

［6］王元鳳，金征宇.D315樹脂分離茶多糖工藝的研究［J］.農業工程學報，2005，21（10）：147-150

［7］陸雯，蔡振優，鮮喬，等.黑木耳多糖提取工藝條件的研究［J］.中國食品添加劑，2010（6）：99-102

［8］劉榮，王蕾，欒淑瑩，等.水溶性黑木耳多糖體外結合膽酸鹽能力的分析［J］.食品工業科技，2015（17）：358-361

［9］胡凱，黃惠華.不同茶浸提液對膽酸鹽的結合及其降血脂機理的研究［J］.食品工業科技，2011，32（8）：105-107，111

［10］劉大政.黑木耳多糖的分離純化及結構分析［D］.沈陽：東北師范大學，2008

［11］蔡東玲.松木層孔菌菌絲體多糖的結構和活性研究［D］.沈陽：東北師范大學，2009

Study on Extraction and Preliminary Purification of Auricularia Acidic Polysaccharide with Reducing Blood Lipid

LIU Rong1，CHENG Ping1，LUAN Shu-ying1，ZHAO Ying1，WANG Zhen-yu2，*
（1.College of Forestry，Northeast Forest University，Harbin 150040，Heilongjiang，China；2.Department of Food Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，Heilongjiang，China）

To study the optimal extraction technology of auricularia acidic polysaccharide with reducing blood lipid，the single factor experiment was utilized combined with response surface methodology.The experimental datas were fitted to create two mathematical models describing yield（Y1）and in vitro binding of STC（Y2）obtained at different levels of critical factors，such as extraction temperature and time and material/liquid ratio. The optimum extraction conditions were as follows：pH 9.0，material to water ratio 1∶80（g/mL），extraction temperature 71.5℃，extraction time 2.0 h.Under these conditions，the yield of polysaccharide was 3.25%，the binding of STC was 19.95%.Weak base macroporous anion-exchange resin D315 was used for preliminary purification.The treatment had the effect on discoloration and deproteinized，improveing polysaccharide purity，reducing the degradation of the active ingredient.These can provide a theoretical basis for the further development and utilization of auricularia acidic polysaccharide.

auricularia acidic polysaccharide；reducing blood lipid；response surface；resin D315

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.009

黑龍江省應用技術研究與開發技術項目“黑木耳即食產品開發關鍵技術研究”（GA13B202）

劉榮（1971—），女（漢），副研究員，碩士生導師，博士，主要從事食品營養學與功能性食品研究。

2016-01-05