香菇多糖提取工藝的比較研究

張素霞

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南漯河，462002）

香菇多糖提取工藝的比較研究

張素霞

（漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南漯河，462002）

比較研究了超臨界CO2輔助提取法和傳統(tǒng)熱水提取法2種工藝對香菇多糖提取效果的影響。試驗結(jié)果表明，超臨界CO2萃取的最佳工藝為：萃取壓力10 MPa，萃取溫度40℃，萃取時間1 h。超臨界CO2萃取脫脂后，熱水浸提時間為1 h，僅用了傳統(tǒng)方法熱水浸提時間的1/5，香菇多糖提取率為6.87%，比傳統(tǒng)熱水浸提法提高3.16%，所得產(chǎn)品紫外吸收光譜顯示，產(chǎn)品雜質(zhì)含量少，紅外光譜顯示結(jié)構(gòu)與直接熱水浸提法一致。采用超臨界CO2輔助提取后，香菇多糖的提取率和質(zhì)量顯著提高。

香菇多糖 提取 超臨界CO2熱水浸提

香菇不僅具有很好的營養(yǎng)價值，而且具有重要的醫(yī)藥價值和經(jīng)濟價值，在它含有的多種有效藥用成分中，香菇多糖是一種非特異免疫刺激劑，具有抑制腫瘤，提高免疫功能，抗病毒和抗氧化等多方面的藥理功能，且無任何毒副作用。香菇多糖傳統(tǒng)上常采用水提醇沉來獲得，但提取率較低。超臨界CO2萃取法通過對香菇顆粒的脫脂、萃取中壓力變化及CO2的穿透作用等，增強了香菇粉中多糖的溶出，進而提高了多糖的提取率。同時由于還完成脫膠過程，并部分起到脫酸、脫臭、脫色效果，提高了多糖的純度。本試驗以香菇子實體為材料，對超臨界CO2輔助提取香菇多糖進行了初步研究，并與傳統(tǒng)工藝進行了比較分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

香菇，市售，肉質(zhì)厚，無瑕疵；CO2，食品級，純度99.2%，從生產(chǎn)廠家購置。95%乙醇、無水乙醚等試劑均為分析純，由漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥品室提供。

表1 超臨界CO2輔助萃取香菇多糖正交試驗因素水平表

表2 優(yōu)化超臨界CO2輔助萃取香菇多糖油脂萃取率與極差分析

TGL-16G臺式離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠制造；RE52-AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)；UV-2501PC紫外可見分光光度計，日本導(dǎo)津制造；7200可見光分光光度計，上海尤尼科公司制造；HA121-50-02型超臨界萃取裝置，南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn)；DZF-6050型真空干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)；DF-2型高速多用粉碎機，河北黃驊市科研器械廠生產(chǎn)；FC204電子天平，上海精科天平生產(chǎn)；SHB-BA95循環(huán)水式多用真空泵，河南鞏義市英峪予華儀器廠生產(chǎn)；2XZ-2旋片式真空油泵，浙江黃巖天龍真空泵廠制造；CJ-82磁力攪拌器，沈陽市理化儀器廠生產(chǎn)。

圖1 超臨界CO2萃取后熱水提取時間與多糖提取率

圖2 多糖樣品紫外光譜

1.2 香菇多糖提取方法

稱取干香菇子實體或菌絲體10 g，粗粉碎成粒度為0.5～1 mm的顆粒狀，在一定的溫度和壓力下進行超臨界CO2萃取一定時間后，進行精粉碎，使其可全部通過孔徑為0.147 mm的篩網(wǎng)。然后按固液比為1∶10，在90℃左右條件下熱水浸提一定時間，提取2次，減壓抽濾，得超臨界CO2輔助提取混合濾液；熱水法浸提時，直接精粉碎為0.147 mm，其他條件相同，熱水浸提5 h，減壓抽濾，得熱水提取混合濾液。分別將濾液定容，測定多糖含量，然后將濾液減壓濃縮，加入體積分數(shù)95%乙醇至含醇量為80%進行沉淀，離心，真空干燥，分別得到2種方法的香菇多糖粗品。

1.3 超臨界CO2萃取最佳條件的確定

根據(jù)超臨界CO2流體萃取工作原理可知，影響萃取的主要因素是壓力、溫度和時間，本試驗以油脂萃取率為萃取效果評價指標，采用3因素3水平L9（33）正交試驗，確定萃取最佳條件，因素水平和組合見表1，2。

1.4 測定方法

①多糖含量測定 提取液中的多糖含量測定采用苯酚-硫酸法。

標準曲線的繪制 精確稱取100 mg葡萄糖，溶解定容于100 mL容量瓶中，得含1 mg/mL葡萄糖的對照品儲備溶液，備用。精確移取對照品儲備液 0.00，0.50，1.00，1.50，2.00，2.50，3.00，3.50 mL，分別置于100 mL容量瓶中，蒸餾水稀釋至刻度，制成不同濃度的標準溶液。然后從各瓶中分別移取2.0 mL標準液置于25 mL有塞比色管中，加入6%苯酚溶液1.0 mL，搖勻后快速加入濃硫酸5.0 mL，于40℃水浴中顯色40 min，冷卻至室溫后，以第1瓶溶液為參比溶液，用分光光度儀在490 nm波長處測定吸光度。以濃度對吸光度作圖，繪制標準曲線，并計算回歸方程，結(jié)果表明，線性回歸方程為：A=0.0219+1.1655X，相關(guān)系數(shù)r=0.9978。式中：A為吸光度；X為以葡萄糖計的多糖濃度（mg/mL）。

表3 不同工藝對香菇顆粒脂肪含量和品質(zhì)的影響

表4 不同工藝對香菇多糖提取的影響

多糖提取率的測定：精確移取提取濾液1.00 mL于100 mL容量瓶中，蒸餾水稀釋至刻度，作為供試液，樣品供試液用苯酚-硫酸法的顯色方法測定吸光度，平行測定3次，根據(jù)線性回歸方程計算樣品中多糖的含量。多糖提取率（%）=（多糖質(zhì)量/提取前香菇粉質(zhì)量）×100%

②蛋白質(zhì)含量測定 多糖中蛋白質(zhì)的檢測常用考馬斯亮藍G-250染色法。

③油脂含量測定 粗脂肪含量測定采用索氏抽提法，參照GB5009.6-2003。油脂萃取率（%）=萃出油脂質(zhì)量/萃取前樣品質(zhì)量×100%。

1.5 粗多糖純化方法

分別將粗多糖用適量的水溶解，加入一定體積的Sevage試劑（氯仿∶正丁醇=5∶1），用磁力攪拌器劇烈攪拌20 min左右，離心，分離粗多糖中蛋白質(zhì)雜質(zhì)。重復(fù)2次。收集上清液，乙醇沉淀，真空干燥，得到去除蛋白的香菇多糖純品。若要得到純度更高的香菇多糖，需要進一步精制。

1.6 多糖純度測定

①紫外掃描 分別配制1 mg/mL的去蛋白純多糖溶液，使用UV-2501PC紫外可見分光光度計在200～350 nm波長范圍內(nèi)進行掃描。

②紅外光譜 分別稱取2 mg去蛋白純多糖樣品，以200 mg KBr研勻后壓片，于400～4000 nm的紅外區(qū)進行光譜掃描。

2 結(jié)果與分析

2.1 超臨界CO2萃取最佳條件的確定

按表1的設(shè)計進行超臨界CO2萃取正交試驗，結(jié)果見表2。由表2中極差R值分析可知，各因素對油脂萃取率的影響程度為：A＞B＞C，即各因素對萃取率的影響效果由強到弱依次為萃取壓力、萃取溫度、萃取時間，最佳萃取條件為A2B2C1，即萃取壓力10 MPa，萃取溫度40℃，萃取時間1 h。按此最優(yōu)工藝條件進行萃取，油脂萃取率為2.38%，以脫脂后的香菇按熱水浸提法提取多糖，總粗多糖提取率為6.87%。

2.2 不同工藝對香菇顆粒品質(zhì)的影響

將經(jīng)超臨界CO2萃取脫脂和未經(jīng)脫脂的香菇顆粒用索氏抽提法測定并進行感官評定，結(jié)果（表3）表明，超臨界CO2萃取后香菇顆粒含脂率大大降低，同時還具有除去香菇中的膠類、色素等脂溶性物質(zhì)、脫除異味等作用，為下面多糖的提取及其品質(zhì)的改善打下了良好的基礎(chǔ)。

2.3 脫脂香菇浸提時間的確定

在與熱水浸提法相同的溫度（90℃左右）和固液比（1∶10）條件下，對超臨界CO2萃取脫脂后的香菇粉分別按0.5，1，2，3，4，5 h進行熱水提取，然后減壓抽濾，稀釋定容，測樣品多糖提取率，結(jié)果表明（圖1），隨著浸提時間的延長，多糖提取率逐漸增加。當浸提時間超過l h時，再延長時間，多糖提取率變化很小，因此浸提時間可確定為l h。

2.4 香菇粉粒度對多糖提取的影響

如果不對香菇進行破碎，因肉質(zhì)太厚，萃取時CO2很難滲透至其深處，則萃取物的產(chǎn)率極低。而當原料破碎至一定程度時，效率大大提高。雖然在一定范圍內(nèi)，粒度越小，萃取速度越快越完全，但粒度太小時，不僅易導(dǎo)致萃取時氣路阻塞，甚至無法再進行萃取操作，而且還會造成原料結(jié)塊，出現(xiàn)溝流。進行熱水浸提時，由于不涉及到阻塞問題，香菇顆粒應(yīng)更細小些。因此，超臨界CO2輔助萃取時應(yīng)采取先粗粉碎、再精粉碎2次，而傳統(tǒng)熱水提取法可一次粉碎到所需細度。

2.5 不同工藝對提取的影響

多糖的提取率與多糖在溶液中的溶解狀態(tài)及分散度有關(guān)，溶解性和分散性越好，越容易從體系中析出。超臨界CO2萃取脫除了香菇中的脂類、膠類、色素等脂溶性物質(zhì)，提高了香菇多糖的溶解性和分散性，降低了其溶出阻力，多糖與水的接觸面積及親和力大幅度增加，從而提高了香菇多糖的提取率。另外，由于超臨界CO2萃取中的壓力變化及CO2的穿透作用可使細胞壁脆性增強，通透性提高，亦可使多糖溶出性增強，更有利于香菇粉中多糖的溶出，進而提高多糖的提取率。將經(jīng)過超臨界CO2萃取和未經(jīng)萃取處理的香菇顆粒分別以同樣的方法提取多糖，結(jié)果（表4）表明，經(jīng)超臨界CO2萃取后，香菇多糖的提取率比傳統(tǒng)熱水浸提高出3.16%，在時間上僅用了傳統(tǒng)方法的1/5左右，產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味更接近標準品，較為理想。

2.6 紫外吸收光譜

紫外掃描結(jié)果如圖2所示，傳統(tǒng)熱水提取法多糖在260 nm和280 nm波長處有較明顯的吸收峰，圖2中曲線a，表明傳統(tǒng)法多糖中含有較多的脂類、膠類、色素和核酸等雜質(zhì)。曲線b，超臨界CO2輔助萃取法多糖脂類、膠類、色素和核酸等雜質(zhì)吸收峰有所降低，表明該法所得產(chǎn)品雜質(zhì)少。用索氏抽提法測定超臨界CO2輔助萃取多糖，結(jié)果表明粗脂肪含量明顯減少。

2.7 紅外光譜分析

去蛋白純化后多糖的紅外光譜顯示，超臨界CO2輔助萃取法所得多糖紅外光譜與直接水提法所得多糖紅外光譜基本一致，均有多糖的特征吸收峰，是典型的多糖結(jié)構(gòu)圖譜，且均為α-構(gòu)型的多糖。

3 結(jié)論與討論

①在香菇多糖提取中運用超臨界CO2輔助提取，能夠顯著提高多糖的提取率。超臨界CO2最佳萃取條件為：萃取壓力10 MPa，萃取溫度40℃，萃取時間1 h。按此工藝條件進行萃取，油脂萃取率為2.38%。與傳統(tǒng)熱水提取法相比，多糖提取率提高了3.16%，熱水浸提時間僅用了傳統(tǒng)方法的1/5，且產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味更接近標準品，是香菇多糖工業(yè)生產(chǎn)中一種有價值的提取新工藝。

②超臨界CO2輔助提取不僅提高了多糖的產(chǎn)率，而且由于脫除了脂類、膠類、色素、異味等，從而提高了多糖的純度，簡化了多糖的純化工作，再者副產(chǎn)物再利用性強，這都大大提高了經(jīng)濟效益。紫外光譜顯示，超臨界CO2輔助提取產(chǎn)品雜質(zhì)含量少，紅外光譜顯示結(jié)構(gòu)與直接熱水浸提法一致，均為α－構(gòu)型的多糖。

③超臨界CO2輔助提取香菇多糖比傳統(tǒng)熱水提取有較大優(yōu)勢，但仍有不少問題有待解決，如離大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)條件還有一定的距離，缺乏可靠的工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，需進一步的深入研究。

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Study on Extraction Technology of Polysaccharides in Shiitake Mushroom

ZHANG Suxia
(Luohe Vocational and Technical College,Luohe,Henan 462002)

The effects of supercritical CO2extraction technology and traditional hot-water method on the shiitake mushroom polysaccharide extraction was compared.The results showed that the optimum conditions of supercritical CO2fluid extraction were:pressure of 10 Mpa,temperature of 40℃,time of 1 h.After supercritical CO2extracting degreasing,the time of the hot water immersion proposes was 1 h,only 1/5 time to the conventional hot-water immersion,the extraction rate of polysaccharide was 6.87%.The extraction rate is 3.16%higher than the traditional water bath soak.The ultraviolet absorption spectrometry of the product showed that there was few impurity.The infrared spectrum indicated that the structure is consistent with the direct hot water immersion formulation.After using the supercritical CO2extraction,the extraction rate and the quality of shiitake mushroom polysaccharide was obviously enhanced.

Shiitake mushroom polysaccharides;Extraction;Supercritical CO2;Hot-water method

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.14.019

張素霞（1973-），女，講師，研究方向為發(fā)酵與生物研究開發(fā)，電話：13084260709。E-mail：yczsx1220@163.com

2009-03-03