超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖工藝的優化研究

陳 嬋，黃 靖，陳曉波，賴騰強

（福建農業職業技術學院，福建福州 350119）

0 引言

2018年我國銀耳鮮品年產量已超35×104t，占全球產量的90%以上，并每年以10%的速度增長[1-2]。銀耳已成為古田縣生產規模及產量最大、生態效益且發展前景最好的品種之一。銀耳蒂頭是銀耳加工過程中產生的菌渣廢料，據估算，一個食用菌加工廠正常每天可產生200～300 kg的銀耳蒂頭等廢料。由此可見，每年產生的銀耳蒂頭等菌渣廢料數量巨大。隨著銀耳栽培規模的不斷擴大，產生的銀耳蒂頭栽培廢料越來越多且難以處置。若將銀耳蒂頭和栽培廢料隨意丟棄、焚燒或直接傾倒入河流等水體中，不僅造成了生物質資源的浪費，也給周邊的生產和生活環境帶來嚴重的潛在危害[3]。

多糖是銀耳的主要成分，也是最有效、最富活性的重要成分之一。大量研究結果證明，銀耳多糖具有清除自由基、抗氧化[4-5]、調節免疫功能[6]、抗腫瘤[7]、降血糖[8]、抗輻射[9]、抗凝血[10]、抗潰瘍[11]、降血脂[12]、抗病毒[13]、延緩衰老等功效[14-15]。目前，銀耳多糖的提取多采用整朵銀耳干制后粉碎，銀耳多糖的提取方法有熱水浸提法、酶提法、超聲波提取法、高壓脈沖電場輔助提取法等方式[16-19]，單以銀耳加工中廢棄的銀耳蒂頭為研究對象未見相關報道。以銀耳蒂頭為原料，研究超聲波對銀耳蒂頭多糖的提取，得出銀耳蒂頭多糖的最佳提取工藝，試驗提供了銀耳蒂頭菌渣資源的高值化合理利用新途徑，促進銀耳產業的健康發展，并對我國銀耳產業的可持續發展意義重大。

1 試驗材料主要儀器與試驗方法

1.1 材料與試劑

銀耳蒂頭，福建省祥云生物科技發展有限公司提供。葡萄糖、95%乙醇、苯酚、硫酸，均為分析純。

1.2 儀器

BL1025A型多功能料理機，廣東美的生活電器制造有限公司產品；RE-52A型旋轉蒸發器，上海亞榮生化儀器廠產品；101-2型鼓風干燥箱，上海浦東榮豐科學儀器有限公司產品；KQ-300VDV型三頻數控超聲波清洗機，昆山超聲儀器有限公司產品；TDL-5型低速臺式大容量離心機，上海安亭科學儀器廠產品；722s型可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 銀耳蒂頭多糖含量的測定方法[20]

采用苯酚硫酸法時，精確稱取經干燥至恒質量的標準葡萄糖20 mg，用蒸餾水定容至500 mL，分別吸取 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8 mL，分別加蒸餾水補至2.0 mL，加入質量分數6%苯酚溶液1.0 mL，再快速加入5.0 mL濃硫酸，顯色后用冷水冷卻，于波長490 nm處測定吸光度，以零管作空白對照。得線性方程：Y=0.398 6X+0.199 4，R2=0.999 1。

根據銀耳蒂頭提取液中多糖的含量，取適宜濃度樣品液1.0 mL按1.3.1操作，測吸光度，并以上述標準曲線計算多糖含量。

1.3.2 銀耳蒂頭粗多糖的超聲波提取工藝流程

將新鮮銀耳蒂頭烘干至恒質量，粉碎，40目過篩。過篩后的銀耳蒂頭粉以料液比為1∶40～1∶100加入50℃蒸餾水浸泡10 min，按提取溫度為50～80℃，超聲功率為40～80 W的條件提取20～80 min，將提取后的樣品液離心15 min（轉速3 000 r/min），取上清液定容至100 mL，稀釋至一定濃度后測定銀耳多糖的含量，計算銀耳多糖得率。計算公式如下：

式中：C——經過稀釋后測定并計算出的銀耳蒂頭多糖含量，μg；

V1——銀耳蒂頭提取后得到的上清液體積，mL；

N——銀耳蒂頭提取液的稀釋倍數；

V2——用于測定多糖含量時的上清液體積，mL；

m——用于提取的銀耳蒂頭質量，mg。

1.3.3 單因素試驗及正交試驗

單因素試驗因素與水平設計見表1。

表1 單因素試驗因素與水平設計

根據單因素試驗結果選定因素及水平進行正交試驗，確定超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖的最佳工藝參數。

1.3.4 驗證試驗

準確稱取1 g銀耳蒂頭5份，以正交試驗得出的最佳提取工藝進行5次平行驗證試驗，并按照1.3.2中的試驗方法進行粗多糖含量的測定，得出驗證試驗結果。

1.3.5 數據分析

應用DPS數據處理系統對試驗數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 料液比對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

精確稱取1 g的銀耳蒂頭粉，分別選用料液比為1∶60，1∶70，1∶80，1∶90，1∶100 在超聲功率50 W連續提取1 h，溫度設置為50℃，研究料液比對銀耳蒂頭中粗多糖提取率的影響。

料液比對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見圖1。

圖1 料液比對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖1可知，料液比對銀耳蒂頭粗多糖提取率有較大的影響，隨著料液比的增加提取率先增后減，料液比為1∶80時，銀耳蒂頭粗多糖的提取率達到最高，當料液比超過1∶80時銀耳蒂頭粗多糖的提取率略有下降。

2.2 超聲提取時間對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

準確稱取銀耳蒂頭粉各1 g，在料液比為1∶80，超聲功率50 W，提取溫度為50℃時分別提取20，40，60，80，100 min，考查超聲提取時間對銀耳蒂頭中粗多糖提取率的影響。

提取時間對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見圖2。

圖2 提取時間對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖2可知，超聲波連續提取時間為60 min后，銀耳蒂頭多糖的提取率明顯提高，在提取時間為80 min時，提取率達到32.63%，隨著提取時間延長，提取率反而下降。可能是由于超聲波空化作用及強度，短時間有助于水溶性多糖物質的提取，而長時間的超聲波可造成水溶性的其他物質溶出，反而造成水溶性多糖物質的降解。

2.3 提取溫度對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

準確稱取銀耳蒂頭粉各1 g，料液比1∶80，功率50 W，溫度為40，50，60，70，80℃時提取1 h，考查提取超聲溫度對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響。

提取溫度對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見圖3。

圖3 提取溫度對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖3可知，提取溫度對銀耳蒂頭粗多糖的提取率有明顯的影響，提取溫度高有助于銀耳蒂頭粗多糖的提取。在超聲波條件下，溫度70℃時，提取率最高，銀耳粗多糖的提取率為36.11%。

2.4 超聲功率對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

準確稱取1 g銀耳蒂頭粉，選用超聲功率40，50，60，70，80 W時，料液比1∶80，浸提溫度70℃的條件下浸提1 h，研究超聲功率對銀耳蒂頭粗多糖提取率的作用。

超聲功率對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見圖4。

圖4 超聲功率對銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖4可知，超聲功率對銀耳蒂頭提取率影響不大，超聲功率60 W時，有利于銀耳蒂頭多糖的提取，當超聲功率超過60 W時，粗多糖提取率開始降低。

2.5 正交試驗結果分析

根據單因素試驗的結果，確定提取時間、超聲功率、提取溫度、料液比4種因素選用正交試驗表L9（34）進行試驗，得到銀耳蒂頭粗多糖的最佳提取條件。

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果

將正交試驗數據進行方差分析，以此來判斷上述因素對試驗結果的影響。

正交設計方差分析見表3。

表3 正交設計方差分析

由表3可知，料液比對銀耳蒂頭粗多糖的提取率影響最顯著，提取時間與提取溫度的影響為顯著。而超聲功率（顯著水平p＞0.05） 無明顯顯著差異。采用超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖，其最佳提取工藝條件為提取溫度70℃，超聲功率50 W，料液比1∶90，提取時間100 min。

2.6 驗證試驗及精密度

按照上述試驗結果得出的條件A3B2C1D2進行5次平行試驗，取平均值，結果與正交試驗一致。銀耳蒂頭粗多糖的提取率達到36.38%，RSD值測定為0.84%，試驗結果穩定，重現性好，所測數據準確，相對標準偏差小，表明超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖工藝穩定可行。

3 結論

（1）銀耳蒂頭組織較緊密，不易干燥，不易煮爛，因此在加工中常作為菌渣廢料。研究表明，銀耳蒂頭含有豐富的多糖物質，可為其開發利用提供理論基礎。采用超聲波提取的銀耳蒂頭多糖的物理化學性質、生物活性機理、功效因子還需進一步研究。

（2）與傳統的水提法相比，用超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖可有效提高多糖的提取速率，減少銀耳蒂頭粗多糖的提取時間。正交試驗得到的最佳工藝條件為超聲波提取溫度70℃，超聲功率50 W，料液比1∶90條件下提取100 min時，提取率36.38%。