超声波辅助提取香菇柄多糖的工艺研究

摘要：目的：建立一种简便获取香菇柄多糖较高提取率的测定方法，为香菇柄中多糖的利用提供依据。方法：采用超声波辅助法提取香菇柄多糖，通过单因素试验探讨液料比、提取时间以及超声温度对多糖提取的影响，同时用正交试验方法获取多糖提取率较高的最优条件。结果：通过正交实验设计优化超声波辅助法提取多糖的最佳工艺条件为：液料比35：1（mL/g），提取时间70min，提取温度50℃。结论：在该最优条件下验证实验结果多糖提取率平均为4.80%。

Abstract： Objective： To establish a convenient access of determining the higher polysaccharide extraction of shii-take stipe to provide the basis for the use of the polysaccharide in shii-take stipe. Methods： Use ultrasonic-assisted method to extract the polysaccharide in shii-take stipe. The single factor experiment is used to discuss the influence of liquid-to-solid ratio， extraction time and ultrasonic temperature on polysaccharide extraction. Use orthogonal experimental design to obtain the optimal conditions of high polysaccharide extraction. Results： The optimum technological conditions of the ultrasonic-assisted polysaccharide extraction are obtained by the orthogonal experimental design： liquid-to-solid ratio 35：1（mL/g）， extraction time 70min， extraction temperature 50℃. Conclusion： Under the optimal condition， the experiment result is verified that the average of polysaccharide extraction is 4.80%.

关键词：香菇；超声波辅助法；多糖

Key words： shii-take；ultrasonic-assisted；polysaccharide

中图分类号：Q653 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）03-0137-03

0 引言

多糖是存在于自然界的醛糖和（或）酮糖通过糖苷键连接在一起的聚合物，它维持着生命的各项生理机能，是一切生命有机体不可或缺的组成部分[1]。多糖从来源来分，可以分为动物来源多糖，植物来源多糖，藻类地衣多糖和微生物多糖，其中微生物多糖包括真菌多糖和细菌多糖[2]。近几十年来，分子生物学发展迅速，越来越多的人开始关注多糖及其复合物分子，其具有的生物功能也被人们逐渐地认识。先是发现多糖和癌症的诊断与治疗、细胞间物质的转运、细胞与细胞的识别、免疫功能的调节等关系密切，其后又发现了多糖的糖链能控制细胞的分裂和分化、调节细胞的生长和衰老[3]。因此，将多糖其应用于临床对于人类健康具有重要意义，多糖的提取具有深刻的研究价值。

香菇内含有多量的谷氨酸、各种糖类以及较多的麦角淄醇及甘露醇等，且含有人体必需的八种氨基酸中的七种，既营养丰富，也能够有效增强人体免疫力[4]。香菇多糖是一种非特异免疫刺激剂，它具有很多对人体有益的功能，比如促进抗体的形成[5]、抗病毒[6]、抗肿瘤[7]等。然而迄今为止，香菇中营养成分的研究主要是针对香菇盖，而对于香菇柄的研究甚少。因此，如何充分利用香菇，提取出香菇中的多糖成分，使其成为可利用的资源，具有广阔的应用前景。

多糖的提取有传统热水浸提法，酶提法和超声波提取法。采取传统的水提取乙醇沉淀多糖工艺和碱法提取多糖工艺存在很多弊端，比如提取率低、耗能高、费时长等[8]。酶法提取虽然可以提高多糖提取率，但是酶的价格昂贵[9]。而超声波辅助提取法是应用超声波的空化原理加速提取植物的有效成分，是一种物理破碎的过程。该方法可有效解决上述两种方法中存在的弊端，不仅可以保证高提取率，还能够合理控制成本，且操作简单快捷、无需加热，与前两者相比具有明显的优势[10]。由此发现，超声波辅助提取技术提取多糖可以获取较高的多糖提取率。因此，本实验的开展和进行，将为香菇的充分利用提供可取的方法。

笔者进行了超声波提取香菇柄多糖的工艺条件研究，采用单因素试验和正交实验，以期获得香菇炳多糖的最佳提取条件，为其工业化大生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

香菇柄：广州市海珠区江海大道赤岗新村市购；所用试剂无水乙醇、葡萄糖、苯酚、浓硫酸均为国产分析纯试剂；SB-120DT超声波清洗器（宁波新芝生物科技股份有限公司）、101A-1ET电热鼓风干燥箱（上海实验仪器有限公司）、CP124C电子天平（奥斯特仪器（上海）有限公司）、DFY-250摇摆式中药粉碎机（温岭市林大机械有限公司）、Spectrum Lab 22pc可见分光光度计（上海棱光技术有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 多糖含量的测定 多糖含量的测定采用苯酚-浓硫酸法。

1.2.2 香菇炳多糖提取率的计算

多糖提取率=（c×V×D/1000W）×100%

式中：c为样品溶液中多糖的浓度（μg/mL）；

V为定容的体积，即1000mL，相当于1L；

D为样品溶液的稀释倍数，此处为1；

W为称取样品的重量（g）。

1.2.3 香菇炳多糖的提取工艺 流程如下：香菇炳洗净烘干粉碎香菇炳粉末超声波提取活性炭脱色过滤浓缩醇沉离心洗涤干燥多糖粗品。

1.2.4 单因素实验

选择对香菇炳多糖提取率有显著影响的三个因素，即液料比、提取温度、提取时间进行单因素实验，以蒸馏水为提取液，分别考察其对多糖提取率的影响。

1.2.5 正交实验

根据单因素实验结果，进行L9（33）正交试验，得出超声波辅助提取香菇炳多糖的最佳工艺条件。

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 液料比对多糖提取率的影响

设定温度50℃，提取时间60min，不同液料比对超声波辅助提取香菇柄多糖提取率的影响如图1所示。

由图1可见，在实验条件下，当液料比小于35（mL/g）时，多糖的提取率随着液料比的增大而急剧增加；当液料比为35（mL/g）时候，多糖提取率最大；此后随着液料比的进一步增加，多糖提取率逐渐降低。这是因为当样品的质量一定时，增加溶剂的量可以使得多糖浸提越完全，当多糖能够完全溶出时，再增加料液比便没有显著影响。因此，正交实验设计料液比选择25：1、30：1、35：1三个水平。

2.1.2 提取温度对多糖提取率的影响

设定液料比为25：1（mL/g），提取时间60min，不同提取时间对香菇柄多糖提取率的影响如图2所示。

由图2可见，在实验条件下，当温度低于60℃时，多糖的提取率随着温度的增加而显著增加；当温度等于60℃时候，多糖提取率最大；此后随着温度的进一步增加，多糖提取率明显降低。分析原因为随着温度的升高，可以加速多糖的溶出；但是当温度超过50℃的时候，多糖的活性被破坏，故多糖提取率不但没有上升反而下降。因此，正交实验设计温度选择40℃、50℃、60℃三个水平。

2.1.3 提取时间对多糖提取率的影响

设定温度50℃，液料比为25：1（mL/g），不同提取时间对多糖多糖提取率的影响如图3所示。

由图3可见，多糖提取率随提取时间的延长而增加，当提取时间达到80min以后，时间进一步延长提取增加缓慢。所以说，在提取的初始阶段，随着提取时间延长，香菇柄多糖得到充分溶解，多糖的提取率逐步上升；然而随着提取时间的进一步延长，多糖提取率增加亦不显著，同时提取时间的延长也意味着多糖在高温下停留时间的延长，必然伴随其生理活性的下降。因此，正交实验设计提取时间选择为60min、70min、80min三个水平。

2.2 正交实验

2.2.1 正交试验因素水平表

在单因素实验的基础上，进行了超声波辅助法提取香菇柄多糖的正交试验，拟定影响多糖提取效果的三个主要因素即液料比、提取时间和提取温度，各因素分别设置3水平，采用3因素3水平的正交L9（33）方案（见表1）。

2.2.2 正交试验结果

正交试验结果如表2所示。从表2的正交试验结果极差分析可知，3个考察因素的极差大小顺序为：A（液料比）>B（提取温度）>C（提取时间），说明液料比对多糖提取率的影响最大，提取时间的影响最小；最优方案为A3B2C2，即液料比35：1（mL/g）、提取时间70min、提取温度50℃。

2.2.3 最优参数组合试验结果

由于所得到的最优工艺参数组合不在正交实验设计的9组内，因此在正交实验最优组合A3B2C2的工艺参数条件下，进行3次平行验证实验，结果见表3，多糖平均提取率为4.80%，高于正交实验的9组技术组合，且提取结果稳定。

3 结论

通过这次单因素试验和正交实验结果表明，采用超声波辅助法提取香菇柄多糖，其有效成分多糖的提取率较高，避免了传统提取方法的长时间加热过程对有效成分活性的破坏。通过正交试验考察因素极差大小顺序为：A（料液比）>C（提取时间）>B（提取温度），在液料比35：1（mL/g）、提取时间70min、提取温度50℃的最优条件下进行的验证实验，提取率为4.80%。本结果证明本方法操作简单，测定的准确性高，采用超声波辅助提取香菇柄多糖具有加快多糖溶出、提高多糖提取率等优点，适用于香菇柄多糖的测定。

参考文献：

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