食用菌多糖提取技術(shù)研究概況*

王雪冰，趙天瑞，樊 建

（昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，云南 昆明 650224）

食用菌多糖是由10個以上的單糖以糖苷鍵連接而成的高分子多聚物，存在于食用菌的菌絲體、子實體和發(fā)酵液中。食用菌多糖有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫功能和抗感染活性[1]，同時還有增強(qiáng)免疫、抗氧化、降低血糖、抗?jié)?、抗衰老、抗輻射等方面的生物活性和生理功能[2]。本文概述了幾種提取食用菌多糖的方法，介紹其原理，通過比較近年來相關(guān)領(lǐng)域已有的研究報道，總結(jié)幾種方法的優(yōu)勢與不足，為食用菌多糖的提取應(yīng)用提供參考，并對食用菌多糖的開發(fā)利用做出了展望。

1 水提醇沉法提取食用菌多糖

多糖溶于水而不溶于醇、醚、丙酮等有機(jī)溶劑。用熱水進(jìn)行提取，主要是借助于熱力作用使食用菌細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，水作為溶劑滲入細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)中，溶解液泡中的物質(zhì)，使其穿過細(xì)胞壁，擴(kuò)散到外部溶劑中。細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間物質(zhì)的滲出主要靠擴(kuò)散作用[3]。劉祖同、羅信昌歸納了食用菌子實體多糖的提取工藝步驟[4]：即食用菌子實體粉碎→脫脂肪→多糖的浸提→過濾（離心分離）→合并濾液→多糖沉淀→去蛋白質(zhì)、脫色→多糖組分的分離純化→多糖組成和結(jié)構(gòu)的分析，其中，熱水浸提的溫度一般為90℃～100℃，浸提時間為1 h～3 h，浸提次數(shù)為2次～3次。

陳湘[5]利用水提醇沉法提取黃蘑粗多糖，結(jié)果顯示提取的最佳條件為：料液比1∶20，提取溫度90℃，提取時間3 h，多糖產(chǎn)率達(dá)21.32%。寧慧青[6]利用同樣方法提取了靈芝、香菇、羊肚菌中多糖，所得多糖含量分別為4.875%、4.5%、8.1%，平均回收率為99.47%、99.18%、99.40%。說明此方法有較好的準(zhǔn)確度。水提醇沉法的優(yōu)點為試驗設(shè)備簡單，操作容易，準(zhǔn)確度高，成本低廉，一次性投入較小，適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，但提取效率低且費(fèi)時，勞動強(qiáng)度大，產(chǎn)品純化困難且活性損失較大，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，一些現(xiàn)代高新技術(shù)被應(yīng)用于食用菌多糖的提取。也有利用索氏提取法提取食用菌多糖的報道，原理與水提法是相同的，即利用索氏提取器以水為介質(zhì)對食用菌干燥粉末進(jìn)行回流提取多糖。靳丹虹等[7]利用索氏提取法提取靈芝多糖，具體步驟為精密稱取靈芝粉末6份各約2 g，分別置索氏提取器中，加水90 mL，加熱回流提取6 h。多糖得率為0.512%。從此實驗可以看出其用時較長，且多糖提取率并不高。利用此法的研究也較少。

2 酸堿浸提法提取食用菌多糖

原理是通過酸堿液的充分作用，使食用菌細(xì)胞、細(xì)胞壁充分吸水脹膨而破裂，從而使食用菌多糖充分游離出來，提高得率。田光輝等[8]以靈芝為材料考察了酸堿鹽介質(zhì)對靈芝多糖提取率的影響，結(jié)果顯示提取溫度為90℃，水提法所得多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.51%，1%Na2CO3溶液對多糖提取的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.11%，0.5%HCl溶液對多糖提取的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.89%。堿提法的多糖提取率最高。廖麗娟等[9]在對松茸多糖的提取試驗中分別在90℃條件下，利用質(zhì)量濃度為 30 g·L-1的 Na2CO3、 NaCl、 NaOH、 HCl溶液及蒸餾水提取松茸多糖，所測得松茸多糖質(zhì)量分別為31.9 g·kg-1、 19.5 g·kg-1、 33.5 g·kg-1、 24.8 g·kg-1和 15.2 g·kg-1。與水提法相比酸堿法提取率明顯提高。

由以上結(jié)果可以看出，酸堿介質(zhì)能夠明顯提高多糖的提取率，但以酸作為介質(zhì)時對糖苷鍵具有一定的破壞作用，降低多糖的得率，還會對容器造成腐蝕，除弱酸外一般不宜采用。采用稀堿液浸提后既能節(jié)省時間，又能減少原材料及試劑的消耗，且提取的多糖含量高，但堿提后的溶液濃度增大，造成過濾困難。

3 酶解法提取食用菌多糖

食用菌組成復(fù)雜，除多糖外還含有蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素和果膠等物質(zhì)，這些物質(zhì)的存在會影響多糖的浸出，因此在多糖提取過程中適當(dāng)加入酶制劑如水解纖維素的纖維素酶、水解果膠質(zhì)的果膠酶等有利于多糖的浸出，在提高溶出效率的同時，為后續(xù)提取液的精制創(chuàng)造有利條件[10]。酶解法的一般方法為按一定料液比加入樣品干粉和生物酶、蒸餾水，在合適溫度和pH值下酶解一定時間，然后升溫滅酶，在合適的溫度下提取一定時間，離心取上清液，即可測定多糖含量[11]。以下分別介紹單一酶法和復(fù)合酶法在食用菌多糖提取中的應(yīng)用。

3.1 單一酶法提取食用菌多糖

單一酶法是指只用一種酶來輔助提取食用菌多糖，從而提高多糖提取率。常用的酶有蛋白酶、纖維素酶和果膠酶等。

蛋白酶可破壞蛋白質(zhì)的肽鍵，水解細(xì)胞中的游離蛋白質(zhì)，破壞其空間結(jié)構(gòu)，使其變得松散。同時蛋白酶還可水解蛋白聚糖和糖蛋白中的蛋白質(zhì)，降低其對多糖的結(jié)合率，使多糖更易浸出。劉青娥[11]在推薦的最佳提取條件下分別考察了果膠酶、纖維素酶和木瓜蛋白酶對袖珍菇多糖提取效率的影響，以直接水提法為對照，結(jié)果顯示木瓜蛋白酶酶解法有最佳提取效果，多糖提取率提高了95%。試驗考察了酶解溫度、酶用量、pH和酶解時間對木瓜蛋白酶法多糖得率的影響，得出的結(jié)果是酶解溫度為50℃左右時多糖提取率最高，隨著溫度的升高,多糖提取率下降；木瓜蛋白酶用量為2.0%，因濃度增加到2.0%以后，再增加酶用量多糖提取率基本不再增加；最佳酶解pH值為5.2，因酶對pH值較為敏感，適當(dāng)?shù)膒H值可維持酶活性中心的最佳空間構(gòu)象，促進(jìn)酶與底物的結(jié)合，提高反應(yīng)速率；多糖得率隨著酶解時間的延長而增加，超過100 min時有所下降，是由于酶解時間太長會引起糖結(jié)構(gòu)變化甚至碳環(huán)裂解，致使多糖得率降低。

纖維素酶可使纖維素、半纖維素等物質(zhì)降解，從而使細(xì)胞內(nèi)的成分更易向提取介質(zhì)擴(kuò)散，食用菌多糖存在于子實體的細(xì)胞壁內(nèi)，細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)由纖維素維持，使用纖維素酶可水解細(xì)胞壁，提高多糖的浸出率。劉曉鵬等[12]利用纖維素酶輔助提取茶樹菇多糖，比較了酶解法和水提法2種方法，水提法提取茶樹菇多糖料液比為1∶60，提取時間120 min，溫度為60℃時提取效果最佳，其多糖平均提取率為1.40%。纖維素酶酶解輔助提取茶樹菇多糖的平均提取率為2.38%，比水提法提高了70.47%。纖維素酶酶解輔助提取茶樹菇子實體多糖的料液比為1∶80，酶濃度1.5%，浸提液pH值為6.0，提取溫度為50℃，提取時間為60 min，可以發(fā)現(xiàn)纖維素酶解法節(jié)省原料，縮短了提取時間，反應(yīng)條件更為溫和，提取率更高。而劉青娥[11]的酶法提取袖珍菇多糖試驗中，纖維素酶酶解法較之水提法多糖提取率提高了42%。李潔等[10]以羊肚菌為實驗材料研究了酶法提取的工藝條件，其中纖維素酶加量為15%，溫度為45℃，提取時間為1 h時，其多糖浸提率為2.063%，優(yōu)于水浸提法，同樣條件的熱水浸提法羊肚菌多糖得率僅為0.56%。使用纖維素酶提取食用菌多糖優(yōu)于水提法，其條件溫和，提取率高且不影響后續(xù)提取。

3.2 復(fù)合酶法提取食用菌多糖

復(fù)合酶法即使用2種以上的酶對多糖進(jìn)行提取，多采用一定比例的蛋白酶、纖維素酶和果膠酶進(jìn)行酶解。復(fù)合酶法的提取條件溫和，提取率通常比單一酶法高，且雜質(zhì)較易除去，能源消耗低。鄒東恢等[13]利用木瓜蛋白酶、纖維素酶復(fù)合提取香菇多糖，其最佳工藝條件是：木瓜蛋白酶與纖維素酶質(zhì)量比為2∶1，復(fù)合酶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%，料液比為1∶20，酶解反應(yīng)的溫度55℃，pH值6.5，反應(yīng)時間3 h，提取率可達(dá)16.1%。馬淑鳳等[14]利用二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計法，探尋復(fù)合酶法提取白靈菇菌絲體多糖的最佳工藝，復(fù)合酶系組成為纖維素酶、蝸牛酶、溶壁酶、中性蛋白酶，質(zhì)量比為3∶2∶0.5∶5。試驗結(jié)果表明當(dāng)酶用量為2.53%、酶解溫度39.6℃、酶解時間3.2 h、pH值7.2時，多糖得率最高可達(dá)8.23%，而水提法多糖得率為6.36%（由該實驗室測得），高出1.87%。梁敏[15]采用木瓜蛋白酶、纖維素酶提取香菇多糖，加酶比例為2∶1（木瓜蛋白酶︰纖維素酶），酶解反應(yīng)溫度55℃，pH值6.5，反應(yīng)時間3 h，多糖的提取率為16.1%，與傳統(tǒng)水提法相比較，提取率提高了8.6%?？梢?，復(fù)合酶法處理可明顯提高多糖的提取率。

酶法提取食用菌多糖經(jīng)大量實驗證明，可提高多糖的得率，且反應(yīng)溫度較低，提取時間較短；不足之處是酶的價格較高，又容易失活，實驗過程中溫度控制要求嚴(yán)格（因酶的最佳溫度在很小的范圍內(nèi)，條件的改變可能導(dǎo)致酶的失活），且多糖的高級結(jié)構(gòu)可能因酶的作用而改變[16]。

4 超聲波法提取食用菌多糖

超聲波法提取食用菌多糖是利用超聲波的高頻振蕩、超聲波的空化效應(yīng)和機(jī)械剪切效應(yīng)，通過強(qiáng)化固體微粒向液體的傳質(zhì)，促進(jìn)提取劑向固·液界面擴(kuò)散。另外，空化作用產(chǎn)生的沖擊波和射流可破壞植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，并除去部分妨礙酶與底物接觸的物質(zhì)，從而增加細(xì)胞內(nèi)容物通過細(xì)胞膜的穿透能力。固體微粒和締合水分子也被粉碎，變成微小的質(zhì)團(tuán)，從而提高了有效成分溶出的速度[17]，即可提高多糖的得率。王萍等[18]考察了超聲波輔助法提取滑菇多糖的效果，尋找最佳的工藝條件，分別對液料比、超聲處理時間、超聲功率及水浴浸提時間4個因素進(jìn)行了單因素和正交試驗。具體操作步驟為稱取預(yù)處理的滑菇干燥粉碎粉末，按一定料液比加蒸餾水，在0℃環(huán)境下進(jìn)行超聲波處理特定時間后，于80℃水浴鍋中浸提特定時間，取出后離心，抽濾。采用苯酚-硫酸法測定多糖含量。通過正交試驗得到超聲波輔助法提取滑菇多糖最佳工藝條件為：料液比為22 mL·g-1，超聲波時間40 min，超聲波功率700 W，水提時間0.5 h。在此條件下滑菇多糖粗品得率達(dá)13.5%。而常規(guī)水浴浸提法提取滑菇多糖的提取時間長達(dá)6 h，且去蛋白后多糖得率也只為11.24%。超聲波法提取時間短，提取效率高，并且提取過程可以在低溫下進(jìn)行，有效成分損失較傳統(tǒng)方法小得多。但超聲時間不宜過長，否則可能使多糖發(fā)生斷裂而降低多糖的得率。

近年來，酶法結(jié)合超聲波法提取食用菌多糖的方法也得到廣泛應(yīng)用。早年的研究報道認(rèn)為，較高強(qiáng)度的超聲波會致使酶失活[19]。但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)強(qiáng)度的超聲波不但不會使酶失活，還會增強(qiáng)酶的活性[20]。原因是超聲波促進(jìn)底物與酶催化部位的結(jié)合，同時促進(jìn)產(chǎn)物進(jìn)入介質(zhì)，表現(xiàn)出酶催化活性的提高。其次，超聲波空化作用產(chǎn)生的沖擊波改變酶分子的構(gòu)象，使其更易與底物結(jié)合，提高酶催化效率[21]。

廖偉玲等[22]采用纖維素酶協(xié)同超聲波法提取香菇多糖，得到最佳提取工藝條件為：酶加量1.0%，料液比1∶15，超聲功率為1500 W，超聲時間為60 min。按此方法提取香菇樣品中多糖，平均得率為6.64%。正交試驗結(jié)果表明酶加量的改變對香菇多糖得率的影響最大。而在謝紅旗等[23]的香菇多糖提取試驗中，考察纖維素酶對香菇多糖的提取率的影響，加酶量為1%，單一使用纖維素酶的多糖提取率為5.50%，可見超聲波輔助酶法較單一酶解法提取多糖有更好的效果。唐娟等[24]也利用超聲波結(jié)合纖維素酶法對黑木耳多糖進(jìn)行提取，通過單因素和正交試驗得到，二者結(jié)合提取木耳多糖的最佳工藝條件為：超聲波功率 40 W、pH值為 4.5、提取時間 2.5 h，提取溫度為45℃，此實驗纖維素酶的加量為300 IU·g-1。

5 微波法提取食用菌多糖

微波是頻率介于300 MHz和300 GHz之間的電磁波，頻率很高，能夠透入物體的深處。Pare等[25]提出了微波提取的機(jī)理，即微波透過對微波透明的溶劑，到達(dá)物料內(nèi)部的維管束和細(xì)胞內(nèi)部，微波轉(zhuǎn)化成分子的動能而發(fā)熱，連續(xù)的高溫使細(xì)胞內(nèi)部壓力超過其空間膨脹的能力，從而導(dǎo)致細(xì)胞破裂，胞內(nèi)有效成分流出，從而容易進(jìn)入提取溶劑。

靳丹虹等[7]分別利用索氏提取法、超聲波法和微波法對靈芝多糖進(jìn)行提取，索氏提取法多糖提取率為0.512%，超聲波法多糖提取率是0.632%，提取時間比索氏法縮短9倍；微波法多糖提取率是0.868%，提取時間比索氏法縮短45倍。試驗結(jié)果表明微波法提取率最高，且最為省時。么宏偉等[26]分別利用微波法和超聲波法對松茸多糖進(jìn)行提取，結(jié)果顯示微波提取法更優(yōu)于超聲波法。正交試驗表明超聲波法的最佳提取條件為超聲功率180 W，提取溫度100℃，超聲時間為13 min，料液比為1∶20，按此工藝進(jìn)行提取，松茸多糖提取率為11.13%，純度為90.28%。根據(jù)實驗結(jié)果綜合考慮，確定最佳微波提取條件為微波提取功率為660 W，微波提取時間為45 min，料液比為1∶25，按此工藝進(jìn)行提取，松茸多糖提取率高達(dá)11.25%，純度達(dá)90.74%。其中微波提取功率影響最大，其次是微波提取時間，料液比影響最小。由此可以看出微波法提取率更高，且多糖純度也更高。何兵存等[27]通過正交試驗尋找微波提取香菇多糖的最佳工藝條件為：料液比1∶25，浸提溫度80℃，浸提時間3 h，微波輻射3 min，浸提1次。在此條件下，香菇多糖得率可達(dá)7.70%。李德海等[28]利用微波輔助法提取滑菇多糖，通過正交試驗得到最優(yōu)提取條件為以水為浸提劑，微波處理 4 min，液固比 28∶1（mL·g-1），微波功率為480 W，水浴浸提55 min。實驗結(jié)果表明，滑菇粗多糖得率可達(dá)14.611%。而王萍等[18]利用超聲波輔助法，最優(yōu)條件下滑菇粗多糖的得率為13.5%，可見微波法多糖的提取率更高。

微波提取法的優(yōu)點是簡單、高效、節(jié)能、安全，具有高選擇性，近年來廣泛應(yīng)用于生物活性成分的提取，如提取谷胱甘肽、黃酮類物質(zhì)、多糖等生物活性成分。但微波法也有其缺點，此法耗電量較大，微波功率稍高，易出現(xiàn)焦糊狀態(tài)，破壞食用菌多糖。

6 超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界CO2流體萃?。⊿FE）分離過程是通過調(diào)節(jié)體系的壓力和溫度，來控制溶解度和蒸汽壓2個參數(shù)進(jìn)行分離，故超臨界流體萃取綜合了溶劑萃取和蒸餾的2種功能和特點。在特定條件下超臨界流體選擇性地把對應(yīng)極性、沸點、摩爾質(zhì)量的成分提取出來。對應(yīng)范圍內(nèi)所得到的提取物不可能是目的物的純凈物，但可通過控制條件使目的提取物的含量有最佳比例。收集過程中，通過減壓、升溫的方法使超臨界狀態(tài)的CO2變成氣體狀態(tài)，目的提取物則被釋放析出，從而達(dá)到分離提純的目的。此法適用于熱敏物質(zhì)，且因黏度小、擴(kuò)散系數(shù)大，提取速度較快[29]。

利用超臨界CO2流體萃取技術(shù)提取多糖已有報道，趙子劍等[30]以茯苓多糖為評價指標(biāo)，采用正交試驗對超臨界CO2流體萃取茯苓多糖提取工藝進(jìn)行優(yōu)選，得到最佳多糖提取條件為：萃取溫度35℃，萃取壓強(qiáng)20 MPa，夾帶劑（水）用量0.4 mL·g-1，萃取4.0 h，在此條件下茯苓多糖的平均得率為5.276%。而杜玲玲等[31]利用微波法提取茯苓多糖，最佳工藝條件下多糖的平均得率為3.704%，可見此法提取率更優(yōu)于微波法。王大為等[32]考察了超臨界CO2流體萃取對蒙古口蘑多糖提取率的影響，采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)脫除蒙古口蘑中脂類及色素物質(zhì)。經(jīng)脫脂、脫色素后利用熱水浸提法提取多糖，提取率為6.24%，是溶劑脫脂和色素前處理提取率結(jié)果的4.2倍，是未經(jīng)前處理試樣的1.8倍。

超臨界流體萃取的優(yōu)點為選擇性好，適合分離熱敏物質(zhì)，溶劑回收簡單，二氧化碳具惰性保護(hù)作用、無毒，萃取后無有害物質(zhì)殘留，可最大限度地保證產(chǎn)品的天然品質(zhì)。其缺點為需在相當(dāng)高的壓力下操作，壓縮設(shè)備投資以及附加費(fèi)用較大，對配套設(shè)備要求很高，進(jìn)一步提高了投資費(fèi)用，且在連續(xù)化上還存在工藝設(shè)備方面的困難[33]。

7 展望

食用菌多糖的生物活性、食（藥）用價值及無毒副作用的特性已被認(rèn)可。我國是食用菌生產(chǎn)大國，據(jù)中國·牡丹江（東寧）第四屆黑木耳節(jié)組委會發(fā)布的數(shù)據(jù)，2008年我國食用菌實現(xiàn)產(chǎn)值820億，產(chǎn)量達(dá)1730萬噸，占世界產(chǎn)量的80%以上。但我國食用菌主要以鮮品、干品、腌制、糖制或罐裝的形式被消費(fèi)，科技含量低，精深加工的比例小[34]。食用菌多糖的開發(fā)與利用還存在著一些問題，如研發(fā)力度不夠，對食用菌多糖的高級結(jié)構(gòu)、合成、藥理學(xué)、臨床學(xué)研究不夠深入，產(chǎn)品科技含量低，為了使我國的食用菌多糖開發(fā)跟上世界的腳步必需加大對多糖科研的投入，才能使我國的食用菌多糖產(chǎn)品在國際市場上占有一席之地[35]；市場不規(guī)范，沒有規(guī)范產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此應(yīng)及時制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，形成規(guī)范的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營模式，提升食用菌多糖行業(yè)的整體水平；關(guān)注度不夠，應(yīng)提升政府對科技含量高的企業(yè)的關(guān)注度，對進(jìn)行食用菌多糖精深加工、活性成分合成的企業(yè)，相關(guān)制藥企業(yè)等科技型企業(yè)進(jìn)行政策和資金上幫助扶持，使其制造擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。我國是食用菌生產(chǎn)大國，食用菌多糖藥品及保健品的研發(fā)已成為當(dāng)前的研究熱點，食用菌多糖無論在食品還是在醫(yī)藥領(lǐng)域都有巨大的開發(fā)空間。

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