香菇多糖的提取技術(shù)研究進(jìn)展

秦令祥，崔勝文，周婧琦，高愿軍

（1.漯河中德雙成功能食品研究院有限公司，河南漯河462300；2.漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南漯河462300）

香菇（Lentinus edodes）又名厚菇、花菇等，屬擔(dān)子菌綱、香菇屬、傘菌目、側(cè)耳科。香菇是一種藥食兩用食用真菌，其營(yíng)養(yǎng)豐富，具有較好的醫(yī)療保健作用[1]，是人類理想的食品[2-6]。香菇多糖（lentinan，LNT）是從香菇的子實(shí)體中分離純化得到的高分子葡聚糖，主要成分為葡萄糖，還含有少量的甘露糖、巖藻糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖等，具有調(diào)節(jié)免疫力[7-9]、抗病毒[10-13]、抗腫瘤[14-19]、抗突變[20-21]、抗氧化、降血糖[22]等功能。香菇

多糖于1969年被Chihara等[23]在日本首次發(fā)現(xiàn)并提取出來(lái)。

香菇多糖作為香菇的主要活性物質(zhì)，現(xiàn)已成為保健品中一種重要的功能性成分，在食品和生物醫(yī)藥方面具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著香菇多糖研究的不斷深入，尤其是提取技術(shù)也得到了很好的發(fā)展，本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)香菇多糖的各種提取技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和闡述，旨在為香菇多糖研究與應(yīng)用提供參考。

1 預(yù)處理技術(shù)

香菇多糖的生理功能與其純度和化學(xué)結(jié)構(gòu)有重要的關(guān)系，然而要獲得高含量、高純度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的香菇多糖，預(yù)處理在香菇多糖提取中的地位顯得尤為重要，也是其廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)和發(fā)揮獨(dú)特功效的關(guān)鍵。針對(duì)目前香菇多糖提取率低、純度不佳和產(chǎn)品性質(zhì)不穩(wěn)等缺陷，從原料預(yù)處理的角度出發(fā)，改善香菇多糖提取率低、純度不佳等問(wèn)題勢(shì)在必行。預(yù)處理技術(shù)的目的在于破壞香菇細(xì)胞壁及細(xì)胞結(jié)構(gòu)，增加物質(zhì)的孔隙率和提高接觸的比表面積，使得多糖充分溶解出來(lái)，從而提高多糖的提取率和純度，維持多糖結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的穩(wěn)定。因此，為獲得高品質(zhì)、高含量的多糖，對(duì)香菇原料進(jìn)行一定的預(yù)處理是非常有必要的。

1.1 破碎法預(yù)處理技術(shù)

1.1.1 超微粉碎預(yù)處理

超微粉碎技術(shù)是近20年迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，是指利用機(jī)器或者流體動(dòng)力將0.5 mm～5 mm的物料顆粒粉碎至微米甚至納米級(jí)的操作技術(shù)。此技術(shù)主要是依靠氣流、攪拌和剪切這3種方式實(shí)現(xiàn)粉碎目的，物料經(jīng)過(guò)超微粉碎后，物料細(xì)胞破壁，顆粒與顆粒之間的間隙變大，體表面積也相應(yīng)增大，因此超微粉碎后的物料有很多特別的性質(zhì)，比如分散性和溶解性變好等，所以在食品工業(yè)中越來(lái)越多的用到了超微粉碎技術(shù)，近年來(lái)也被廣泛應(yīng)用在提取方面。如，尉小慧等[24]在提取松茸菌多糖前，先對(duì)物料進(jìn)行超微粉碎前處理后再提取多糖，結(jié)果多糖的提取量比普通粉高了4倍～5倍。劉巧紅[25]研究經(jīng)過(guò)超微粉碎前處理，再進(jìn)行香菇多糖的提取，提取率能達(dá)到6.44%。目前，超微粉碎預(yù)處理因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在中草藥功能性成分提取方面被越來(lái)越多的應(yīng)用。

1.1.2 雙螺桿擠壓預(yù)處理

雙螺桿擠壓技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種高新技術(shù)，是借助擠壓機(jī)螺桿的推動(dòng)力，將物料向前擠壓，物料在擠壓腔體中受到混合、攪拌、剪切、摩擦等作用力作用而獲得和積累能量，最后通過(guò)瞬間釋放能量，使物料膨化。劉巧紅[25]利用雙螺桿擠壓技術(shù)對(duì)香菇粉原料進(jìn)行膨化預(yù)處理，香菇原料在擠壓腔中，受到攪拌、擠壓、摩擦、剪切等作用，使物料的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)胞破壁，從而提高了香菇多糖的提取率，使提取率達(dá)到5.65%。雙螺桿擠壓技術(shù)具有效率高、處理量大、易于產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，在植物破壁方面被廣泛應(yīng)用。

1.2 超臨界CO2流體萃取技術(shù)預(yù)處理

通過(guò)超臨界CO2流體萃取技術(shù)先對(duì)香菇脫脂，然后再提取香菇多糖，能夠顯著提高多糖的提取率和質(zhì)量。張素霞[26]采用超臨界CO2流體萃取脫脂技術(shù)先把香菇中的油脂萃取出來(lái)，脫脂然后香菇粉再進(jìn)行熱水提取多糖，多糖提取率為6.87%，比傳統(tǒng)熱水浸提法提高3.16%，因此用超臨界CO2流體萃取技術(shù)提取香菇多糖優(yōu)于傳統(tǒng)的熱水浸提法。

1.3 其他預(yù)處理技術(shù)

1.3.1 超高壓技術(shù)預(yù)處理

超高壓技術(shù)是利用物料密封在柔性容器內(nèi)，以水或其他液體作為傳壓介質(zhì)，在常溫或稍高于常溫（25℃～60℃）下進(jìn)行100 MPa～1 000 MPa的加壓處理，維持一定時(shí)間來(lái)完成。奚灝鏘等[27]利用超高壓技術(shù)對(duì)香菇進(jìn)行預(yù)處理，然后再提取香菇多糖，經(jīng)工藝優(yōu)化香菇多糖提取率達(dá)到8.96%，是水提法的2.23倍，為香菇多糖的提取提供了一種新的方法。但是，超高壓技術(shù)因其設(shè)備的局限性還只能用于科學(xué)研究，工業(yè)化生產(chǎn)還不能達(dá)到。

1.3.2 其他法

田光輝[28]用醚醇對(duì)香菇粉進(jìn)行預(yù)處理后，再用95℃熱水浸提1次，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的碳酸鈉溶液提2次，香菇多糖提取率達(dá)6.2%。姜穎等[29]采用動(dòng)態(tài)超高壓微射流技術(shù)對(duì)香菇子實(shí)體進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行香菇多糖提取，多糖提取率達(dá)到6.75%。與對(duì)照組相比，多糖提取率顯著提高。

2 提取方法

2.1 溶劑提取法

2.1.1 熱水提取法

熱水提取法提取多糖是一種非常經(jīng)典的方法，也是最常見(jiàn)的一種方法。該方法主要通過(guò)持續(xù)不斷的加熱，使香菇細(xì)胞因吸水膨脹破裂，從而使得多糖從細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到細(xì)胞外再擴(kuò)散到外部溶劑中。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝操作簡(jiǎn)單、成本低等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。但也存在提取時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，還有待改善。齊小瓊等[30]用熱水法提取香菇多糖，工藝條件為：90℃、料液比 1 ∶20（g/mL）、提取 1 次、時(shí)間 4 h，其香菇多糖的得率為9.70%。王廣慧等[31]采用高壓熱水浸提法通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)探討了香菇多糖的提取工藝條件，得到最佳工藝條件為：料液比1∶60（g/mL）、高壓提取溫度108℃，提取時(shí)間100 min。在此條件下，多糖提取率為7.83%。魏楨元等[32]以熱水浸提法提取香菇多糖，并采用響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝，優(yōu)化后最佳工藝條件為：提取溫度78.6℃，提取時(shí)間120 min和料液比1∶58.3（g/mL），在此條件下的多糖提取率和含量分別為14.22%和38.57%。熱水提取法是目前提取多糖的最常用的方法。

2.1.2 酸提取法

酸提法適用于酸溶性多糖的提取。但是該方法極易破壞多糖的糖苷鍵和生物活性，使多糖的提取率降低。梅光明等[33]研究利用鹽酸水溶液在香菇柄中得到香菇多糖SP2（香菇多糖在70%乙醇溶液中分離純化后的多糖命名為SP2）成分。石來(lái)寶等[34]研究采用三氯乙酸浸提法提取香菇多糖，所得多糖純度好、提取率高，經(jīng)純化處理多糖含量達(dá)93.10%，但這種方法容易造成多糖活性的破壞。

2.1.3 堿提取法

在堿液中，真菌細(xì)胞和細(xì)胞壁會(huì)充分吸水脹膨而破裂，使真菌多糖釋放出來(lái)。堿提法具有提取效率高、能耗低、時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，但是容易破壞多糖的生物活性，還可能生成色素分子。Wang[35]等嘗試?yán)貌煌瑵舛鹊南∷帷A溶液提取香菇多糖，提高了粗多糖提取率。

2.2 輔助提取法

2.2.1 超聲波輔助提取法

超聲波提取香菇多糖的原料是利用超聲波的空化和機(jī)械作用使得細(xì)胞壁破裂，同時(shí)超聲波產(chǎn)生的振動(dòng)作用加強(qiáng)了細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解，加速了功效成分進(jìn)入溶劑，縮短了提取時(shí)間。但是超聲波功率過(guò)大，會(huì)引起多糖分子的降解，導(dǎo)致多糖性質(zhì)發(fā)生變化。

王恒等[36]以正交試驗(yàn)優(yōu)化超聲提取法，發(fā)現(xiàn)影響香菇多糖提取率的因素依次為：超聲功率＞液料比＞超聲時(shí)間，最佳的工藝為超聲功率為200 W，液料比1 ∶35（g/mL），超聲時(shí)間 40 min，此時(shí)香菇多糖提取率為6.72%。萬(wàn)閱等[37]采用超聲輔助法提取香菇中的多糖，利用響應(yīng)面對(duì)其進(jìn)行工藝優(yōu)化，優(yōu)化后的最佳工藝條件為：超聲功率300 W，超聲時(shí)間25 min，料液比取 1 ∶30（g/mL），多糖提取率 25.71%，與理論值相比，相對(duì)誤差較小。陸小雨等[38]采用響應(yīng)面優(yōu)化超聲輔助提取香菇多糖，得到最佳工藝條件為：超聲功率174.94 W，超聲時(shí)間18.94 min，提取溫度80.71℃，時(shí)間3.01 h，得到的香菇多糖提取率為9.61%。石翛然[39]采用超聲波提取香菇多糖，利用響應(yīng)面法優(yōu)化工藝條件，得到最佳工藝為：料液比 1∶30（g/mL），超聲功率600 W，溫度60℃，時(shí)間30 min，多糖提取率通過(guò)計(jì)算可達(dá)到19.36%。

2.2.2 微波輔助提取法

微波提取法是利用微波射線的穿透能力直接作用于細(xì)胞內(nèi)部，使細(xì)胞組織吸收微波能量后，溫度迅速上升，細(xì)胞膨脹破裂，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)釋放出來(lái)，溶解于溶劑中，從而提高有效成分的提取率。其具有選擇性高、有效成分破壞少、提取率高、能耗低、無(wú)污染等的優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)，微波技術(shù)被廣泛用于食品領(lǐng)域，尤其是食品功能成分提取方面。聶小寶等[40]采用微波技術(shù)輔助提取香菇多糖，并經(jīng)過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了提取工藝，得到最佳工藝條件為：pH值為8，料液比1∶40（g/mL），微波時(shí)間7 min，香菇多糖提取率可達(dá)5.47%。劉小麗等[41]研究微波輔助法提取香菇多糖，得到最佳提取工藝條件為：固液比 1 ∶20（g/mL），微波功率 280 W，微波時(shí)間5 min，香菇多糖提取率可達(dá)到9.46%。蘇晨曦等[42]采用微波法提取香菇多糖，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)，得到微波法的最佳工藝條件為：料液比 1 ∶35（g/mL），微波功率 900 W，微波時(shí)間8.5 min，在此工藝條件下，香菇多糖的提取率為6.49%。因此，微波法具有提取率高、能耗低和有效成分破壞少的優(yōu)點(diǎn)。

2.2.3 酶解輔助提取法

酶工程技術(shù)是近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)用于中藥工業(yè)的一項(xiàng)生物工程技術(shù)，其中酶解發(fā)提取技術(shù)已經(jīng)引起中藥現(xiàn)代化研究者的廣泛關(guān)注。食用菌多糖通常被包裹在細(xì)胞壁內(nèi)，而細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠等物質(zhì)構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)。多糖在提取的過(guò)程中，細(xì)胞內(nèi)的功效成分向提取介質(zhì)擴(kuò)散時(shí)，必須克服細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)的阻力。選用適當(dāng)?shù)拿高M(jìn)行多糖的提取，酶可以使細(xì)胞壁破裂，破壞細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，從而有利于功效成分的溶出，提高了提取率。酶法提取的優(yōu)點(diǎn)為反應(yīng)條件溫和、綠色、環(huán)保，成本低等。

賀勝英等[43]研究了復(fù)合酶法提取多糖的工藝條件，以蛋白酶和纖維素酶提取多糖的最佳工藝為：pH值 4.2，酶液量 0.30 mL，料液比 1 ∶40（g/mL），反應(yīng)時(shí)間1.5 h，提取率可達(dá)12.81%。李波等[44]將木瓜蛋白酶和纖維素酶應(yīng)用于香菇多糖的提取，得到木瓜蛋白酶法提取的最佳酶解條件為：酶濃度0.5%，酶解溫度50℃，pH值6～7，酶解時(shí)間1 h；纖維素酶的最佳酶解條件為：酶濃度0.25%，酶解溫度 40℃，pH 值4.5～5.0，酶解時(shí)間1 h，在此條件下香菇多糖的提取率能顯著提高。吳佳慧等[45]利用果膠酶、纖維素酶和漆酶對(duì)香菇進(jìn)行酶解提取多糖，在料液比1∶15（g/mL），反應(yīng)溫度40℃，果膠酶濃度7.11%，纖維素酶濃度6.82%，漆酶濃度3.69%的優(yōu)化條件下，香菇多糖的提取率達(dá)到37.07%。目前，酶解輔助提取法在多糖的提取上被廣泛應(yīng)用。

2.2.4 發(fā)酵輔助提取法

目前，香菇多糖主要從香菇子實(shí)體中提取，所用香菇子實(shí)體絕大部分是人工種植的，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，且由于人工種植環(huán)境的不同，導(dǎo)致不同批次的香菇中的香菇多糖的含量也有所差異。現(xiàn)在，利用香菇深層發(fā)酵法短時(shí)間獲得大量菌絲體，然后提取香菇多糖，這樣生產(chǎn)周期將大大縮短。

尹艷麗等[46]采用搖瓶培養(yǎng)研究香菇菌絲液體發(fā)酵的最適培養(yǎng)條件，結(jié)果表明：最適發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)間7 d，pH值6.5，乳糖2%，硫酸亞鐵0.2%，大豆蛋白胨0.6%，所得菌絲體為94.0 g/L（濕重），然后再進(jìn)行超聲波輔助水提香菇多糖，最佳提取條件為：超聲功率400 W，提取時(shí)間 50 min，料液比 1 ∶15（g/mL），此條件下香菇多糖提取率可達(dá)12.5%。喬艷明等[47]研究了醇沉?xí)r間、乙醇濃度和發(fā)酵液pH值對(duì)香菇發(fā)酵液中提取胞外多糖產(chǎn)量的影響，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上采用Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化，最佳提取工藝為：醇沉?xí)r間17.71 h，乙醇濃度78.66%，pH值7.93，此條件下，香菇胞外多糖產(chǎn)量達(dá)到3.15 g/L與模型預(yù)測(cè)值3.08 g/L接近。

與固體栽培相比，液體發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)菌絲體，具有周期短、產(chǎn)量大、成本低、產(chǎn)生的活性物質(zhì)多等優(yōu)點(diǎn)，因此，深層發(fā)酵法提取香菇多糖，將會(huì)被越來(lái)越多研究者的研究熱點(diǎn)。

2.3 復(fù)合提取法

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究者研究?jī)煞N或兩種以上提起方法聯(lián)合提取香菇多糖，提取率能顯著提高。王文文等[48]采用高壓熱水-復(fù)合酶兩種方法提取香菇多糖，通過(guò)正交試驗(yàn)得到最佳的提取工藝條件為：高壓熱水溫度115℃，提取時(shí)間 80 min，復(fù)合酶（1∶1∶1）濃度3.25%，酶解溫度40℃，酶解時(shí)間2.0 h，酶解pH值4.5，在此條件下香菇多糖的提取率可達(dá)3.78%。張雙靈等[49]以鮮香菇為原料，采用超聲波協(xié)同淀粉酶復(fù)合提取香菇多糖，并對(duì)其工藝進(jìn)行優(yōu)化得到最佳工藝條件為：淀粉酶量 1%，料液比 1∶25（g/mL），超聲溫度60℃，超聲時(shí)間25 min，得到香菇多糖的提取率為6.94%。游麗君等[50]采用超聲-高溫?zé)崴畯?fù)合提取香菇多糖，第一步采用超聲溫度62℃，時(shí)間50 min，功率640 W，第二步高溫?zé)崴崛囟?20℃，時(shí)間40 min，提取率達(dá)到了15.57%，是傳統(tǒng)法的1.39倍，大大提高了香菇多糖的提取率。金小花等[51]研究超聲波-分步酶解法提取香菇多糖，試驗(yàn)表明，最佳的工藝為：酶量1.0%，pH值1 h，浸提溫度55℃，在此條件下香菇多糖提取率為15.8%。復(fù)合提取法是綜合兩種或兩種以上的提取方法的優(yōu)點(diǎn)來(lái)提取香菇多糖，其提取率能顯著高于其他單一的提取方法。

2.4 其他提取方法

由于香菇原料物性的不同，除了常規(guī)的水提法、超聲波提取法、微波提取法、酶解提取法外，還有一些其他的提取多糖的方法。如閃式提取法，是在室溫和適當(dāng)溶劑條件下，利用高剪切力和攪拌力將原料粉碎至細(xì)微顆粒，并在局部負(fù)壓滲透作用下使有效成分迅速達(dá)到溶解平衡，與傳統(tǒng)法相比，具有提取時(shí)間短、效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。朱興一等[52]采用閃式提取香菇多糖，最佳工藝條件為：乙醇濃度4%，料液比1∶20（g/mL）、提取時(shí)間27 s，提取次數(shù)1次，此條件下香菇多糖提取率為（4.39±0.23）%，與模型預(yù)測(cè)值差別不大。陳曉光等[53]采用內(nèi)部沸騰法提取香菇多糖，在乙醇體積分?jǐn)?shù)20%，料液比1∶25，提取溫度90℃，提取時(shí)間5 min，最終香菇多糖提取率為5.05%。徐海軍等[54]利用聚乙二醇-硫酸銨雙水相萃取技術(shù)提取香菇多糖，在香菇分配系數(shù)為1.9時(shí)，其收率可達(dá)57.42%。

3 總結(jié)與展望

香菇多糖是具有提高免疫力、抗病毒、抗腫瘤等特點(diǎn)的一種生物活性物質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)今保健食品和醫(yī)藥工業(yè)共同研究的焦點(diǎn)。但目前存在提取率普遍不高、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)難以控制等問(wèn)題，因此，提高香菇多糖的提取率和質(zhì)量穩(wěn)定性已成為進(jìn)行多糖產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，本著節(jié)能、環(huán)保、安全、高效等為目標(biāo)，多種提取方法復(fù)合應(yīng)用，是香菇多糖提取技術(shù)今后發(fā)展的方向。從現(xiàn)有的研究結(jié)果看，兩種或兩種以上的提取方法聯(lián)合應(yīng)用，其提取效果要優(yōu)于傳統(tǒng)提取方法。如何將新技術(shù)、新方法更好地應(yīng)用于連續(xù)、穩(wěn)定、高效、節(jié)能的工業(yè)化生產(chǎn)中，是未來(lái)香菇多糖產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。