超聲波-微波提取猴頭菇多糖的條件優化

周小偉，郭冬玲，程金生，易道生

（1. 韶關學院 英東食品學院，廣東 韶關 512005；2. 韶關學院 創新創業學院，廣東 韶關 512005；3. 韶關學院 英東生物與農業學院，廣東 韶關 512005）

多糖由于其潛在的功能活性，一直被廣大研究者所青睞.如茯磚茶多糖因有良好的體外發酵特性和抗炎效果，已成為治療相關炎癥的候選物質［1］.猴頭菇作為藥食兩用食用菌，可以起到抗腫瘤、抗潰瘍、抗衰老、保護肝臟、健脾益胃等作用［2］.猴頭菇因其食用價值和藥用價值而被廣泛應用到食品行業中，如市場上有較多的猴頭菇制作而成的蛋糕、餅干、酸奶、保健醋、保健酒等食品［3］.由此可見，猴頭菇發展前景良好.

猴頭菇多糖是一種β-葡聚糖，具有保護黏膜、增強免疫力及抗氧化等功效［2］. 猴頭菇多糖的提取方法有很多，比如水提法、酸堿法、單一酶法、復合酶法、超聲波法和微波浸提法等［4-7］.余蕊宏等在研究酶解法提取猴頭菇多糖時發現酶解后的猴頭菇多糖的免疫活性得到明顯增強［8］. 目前為止，超聲波-微波被廣泛應用于植物天然活性成分的提取中，如采用超聲波-微波來提取薏苡仁多糖［9］、三七多糖［10］、鐵皮石斛多糖［11］，但提取猴頭菇多糖的還未見報道，本文擬采用超聲波-微波對猴頭菇多糖的提取進行研究.

1 材料與設備

1.1 材料與試劑

猴頭菇（韶關市五馬寨菌業有限公司）；Seveg試劑、乙醇、葡萄糖、苯酚、濃硫酸等試劑均為分析純.

1.2 儀器與設備

實驗所用儀器設備見表1.

表1 實驗儀器設備

2 方法

2.1 提取工藝

猴頭菇多糖提取工藝流程為：猴頭菇→粉碎→稱重→溶解→超聲波-微波提取→抽濾→濃縮→Seveg法除蛋白→醇沉→冷凍干燥→猴頭菇多糖.

2.2 多糖提取率的測定

采用苯酚硫酸法測定猴頭菇多糖含量［12］，在490 nm處測定吸光度，以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得到的回歸曲線方程為A=8.802 9C+0.009 5，R2=0.998，標準曲線見圖1，測定得到吸光度值后，通過回歸方程求出多糖提取液濃度后，計算可得出樣品的多糖提取率（%）.

圖1 葡萄糖標準曲線

2.3 單因素實驗

以多糖提取率為指標，考查了料液比、超聲波功率、超聲波處理時間、微波功率對猴頭菇多糖提取率的影響.

2.3.1 料液比實驗

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，以猴頭菇原料（g）與蒸餾水體積（mL）的比例計算料液比，固定超聲波處理時間15 min、超聲波功率 250 W，固定微波功率231 W、微波處理時間2 min. 按料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分別進行提取猴頭菇多糖實驗，分別計算多糖提取率.

2.3.2 超聲波功率實驗

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，固定料液比1∶15、超聲波處理時間15 min、微波功率231 W、微波處理時間2 min.分別按超聲波功率200、250、300、350、400 W進行實驗，分別計算多糖提取率.

2.3.3 超聲波處理時間實驗

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，固定料液比1∶15、超聲波功率300 W、微波功率231 W、 微波處理時間2 min.分別按超聲波處理時間5、10、15、20、25 min進行實驗，分別計算多糖提取率.

2.3.4 微波功率實驗

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，固定料液比1∶15、超聲波處理時間15 min、超聲波功率300 W、微波處理時間2 min. 分別按微波功率119、231、385、539、700 W進行實驗，分別計算多糖提取率.

2.4 正交實驗

以單因素實驗結果為基礎，以猴頭菇多糖提取率為指標，進行L9（34）的正交實驗，得出最優提取條件.

2.5 驗證實驗

在正交實驗確定的最優組合條件下進行提取的驗證實驗，測出猴頭菇多糖提取率.

3 結果與分析

3.1 單因素實驗結果

3.1.1 料液比對猴頭菇多糖提取率的影響

料液比對多糖提取率的影響結果見圖2. 當料液比從1∶10減小到1∶15時，猴頭菇多糖提取率逐步升高，料液比小于1∶15時，猴頭菇多糖提取率出現下降現象，原因可能是該料液比下多糖能夠被充分提取，但過低的料液比會對提取液的濃縮產生影響，反而降低了猴頭菇多糖的提取率.通過以上分析，得出最佳料液比為1∶15，可選擇料液比1∶10、1∶15、1∶20進行正交實驗.

3.1.2 超聲波功率對多糖提取率的影響

如圖3，當超聲波功率從200 W增加到350 W時，猴頭菇多糖提取率逐步升高，然而當超聲波功率大于350 W的時候，多糖的提取率反而下降.由此可見，超聲波功率為350W時多糖提取率最高，可能是過高的超聲波功率會減少猴頭菇原料在超聲場中的停留時間，不能起到破壁作用［13］，因此使猴頭菇多糖的提取率降低. 根據該實驗結果，選擇300 W、350 W和400 W的超聲波功率進行正交實驗.

圖2 料液比對提取率的影響

圖3 超聲波功率對提取率的影響

3.1.3 超聲波處理時間對多糖提取率的影響

如圖4，超聲波處理時間從5 min到15 min，提取的猴頭菇多糖含量不斷增加，然而當超聲波處理超過15 min時，多糖含量反而減少且處于穩定階段.這可能是由于隨著超聲波處理時間的延長，破壁作用變得強烈、充分，但當超聲波處理時間達到一定程度，猴頭菇提取液的滲透壓處于平衡，多糖浸出率也就處于穩定. 因此，15 min為進行超聲波處理的最佳時間，可選擇10 min、15min和20 min的超聲波處理時間進行正交實驗.

3.1.4 微波功率對多糖提取率的影響

如圖5， 微波功率從119 W增大到231 W時，猴頭菇多糖提取率也隨之升高，然而當微波功率大于231 W的時候，多糖的提取率出現了下降后趨于平穩.由此可見，微波功率為231 W時多糖提取率最高，可能是因為過低的微波功率不能夠起到破壁作用，過高又會破壞猴頭菇多糖的結構［14］.確定正交實驗時微波功率按119 W、231 W和385 W這3個水平進行.

圖4 超聲波處理時間對提取率的影響

圖5 微波功率對提取率的影響

3.2 正交實驗結果與分析

正交實驗因素水平設計見表2，料液比、超聲波功率、超聲波處理時間、微波功率分別設定為因素A、B、C、D，并以質量百分比表示的多糖提取率（%）為考查指標Y，實驗結果及分析見表3.

表2 正交實驗因素水平表

表3 正交實驗結果及分析

從表3可以看出，各個因素對猴頭菇多糖的提取率均有一定的影響，通過比較極差R可以看出，各因素對猴頭菇多糖提取率的影響主要次序為A＞D＞C＞B，即料液比＞微波功率＞超聲波處理時間＞超聲波功率. 從而得出超聲波-微波提取猴頭菇多糖的最優條件方案組合為A2B2C2D2，即液料比1∶15，超聲波功率350 W，超聲波處理時間15 min，微波功率231 W.

3.3 驗證性實驗

按本實驗得到的提取最優條件進行3次平行驗證性實驗，測得猴頭菇多糖提取率為14.15%，與正交實驗最高提取率接近并略高，說明優化后得到的提取條件可靠，具有較好的實際應用價值.

4 結論與展望

本實驗在料液比、超聲波功率、超聲波處理時間、微波功率4個單因素實驗的基礎上，進行了正交實驗，得出實驗最優組合條件為：料液比1∶15，超聲波功率350 W，超聲波提取時間15 min，微波功率 231 W，經驗證實驗測得在最優方案條件下猴頭菇多糖提取率為14.15%. 由此可見，超聲波和微波這樣新型的技術同時用于猴頭菇多糖的提取，具有效率高、操作方便等特點.

通過超聲波-微波提取到的猴頭菇多糖還可以用來制作猴頭菇功能性飲料. 除此以外，到底是哪個部位起功能性作用還需要對多糖結構做進一步分析. 猴頭菇作為一種高營養的保健食用菌，所含蛋白質也多，還可以對其猴頭菇多肽及分離出來的膳食纖維進行加工利用，使其高值化.