超聲波提取北芪菇多糖工藝的優(yōu)化及含量測定

段淑敏*

（山西省食品工業(yè)研究所，太原 030024）

超聲波提取北芪菇多糖工藝的優(yōu)化及含量測定

段淑敏*

（山西省食品工業(yè)研究所，太原 030024）

研究超聲波輔助提取法從北芪菇中提取粗多糖的工藝。通過單因素試驗確定了影響多糖類化合物的主要因素及較優(yōu)水平，用正交試驗優(yōu)化提取工藝條件。結(jié)果表明：在超聲波功率350 W、提取溫度80℃、料液比1 g∶60 mL、提取時間50 min的工藝條件下，北芪菇粗多糖最大提取率為8.71 g/100g。用分光光度法測定其含量，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，苯酚-硫酸體系顯色，在波長490 nm處對樣品中的粗多糖進行含量測定。結(jié)果表明，粗多糖在0.1 mg/mL～2.0 mg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)為0.999 1，平均回收率為97.38%，RSD=1.29%。該方法測定北芪菇中粗多糖含量，操作簡便、準(zhǔn)確，具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

北芪菇；超聲提??；粗多糖；含量測定

食用菌是一類有機、營養(yǎng)、保健的綠色食品，具有多種抗病治病的藥用價值，現(xiàn)已引起國內(nèi)外許多研究學(xué)者重視，逐漸由食用擴大到藥用研究及藥用開發(fā)研究。主要是由于食用菌中含有生物活性物質(zhì)，其中食用菌多糖能刺激抗體的形成，提高并調(diào)整機體內(nèi)部的防御能力，能降低某些物質(zhì)誘發(fā)腫瘤的發(fā)生率，并對多種化療藥物有增效作用。因此，食用菌多糖具有抗病毒、抗腫瘤、抗輻射、抗?jié)?、抗衰老、增強免疫力、降血脂、降血糖等生理活性，是新藥和功能食品開發(fā)的重要原料，目前已成為農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點之一。

北芪菇是根據(jù)傳統(tǒng)中醫(yī)藥關(guān)于藥食同源的理論，利用北岳恒山正宗黃芪和多種中藥及農(nóng)作物副產(chǎn)品作培養(yǎng)料，經(jīng)科學(xué)配方和特殊工藝培育而成的一種營養(yǎng)豐富、美味可口的新型功能食用菌，具有抗腫瘤、抗病毒、改善和預(yù)防心腦血管疾病、調(diào)節(jié)免疫，有助于胃腸運動、促進消化等藥理作用。他的高蛋白、低脂肪、維生素和礦物質(zhì)、多糖等都是人體良好的營養(yǎng)源。目前對北芪菇的研究主要集中在營養(yǎng)及藥理方面，而對主要功效成分之一的粗多糖方面的研究報道相對較少。本研究以北芪菇為材料，對其多糖化合物的提取工藝進行研究，比較了熱回流法與超聲波輔助法，經(jīng)試驗確定，將采用超聲波輔助提取技術(shù)從北芪菇中提取粗多糖。在單因素試驗基礎(chǔ)上，用正交試驗選取最佳提取條件，并測定北芪菇粗多糖含量，即以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，苯酚-硫酸體系顯色，用分光光度法測定其粗多糖含量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

北芪菇，由渾源縣恒山北芪菇專業(yè)合作社提供；葡萄糖、無水乙醇、濃硫酸、苯酚均為分析純試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-2800H型紫外-可見分光光度計，尤尼克（上海）儀器有限公司；101-3型數(shù)顯電熱恒溫鼓風(fēng)干燥——上海樹立儀器有限公司；TP-214型電子分析天平，丹佛儀器（北京）有限公司；KQ-50DA型超聲波清洗器，昆山超聲儀器有限公司；1D4-2型離心機，北京醫(yī)用離心機廠；HGSZ16型電熱恒溫水浴，上海醫(yī)療器械二廠；JM-900D型多功能食品加工機 佛山市順德區(qū)大福建明電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

將樣品粉碎后過20目篩，按照料液比為1 g∶30 mL加入體積濃度80%乙醇溶液，混勻，放入超聲波清洗器中提取30 min。提取結(jié)束后，于離心機4 000 r/min離心10 min，棄去上清液，不溶物用體積濃度80%乙醇溶液洗滌、離心。將殘渣置于烘箱50℃烘干備用。

1.3.2 供試品溶液的制備

方法一（熱回流提取法）：準(zhǔn)確稱取處理好的備用樣品粉末1.0 g若干份，置于錐形瓶中，加入蒸餾水作提取溶劑，于恒溫水浴鍋中，裝上冷凝管，于一定溫度下，回流提取數(shù)分鐘，冷卻后，提取液過濾于100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容。測定粗多糖的提取率。

方法二（超聲波提取法）：準(zhǔn)確稱取處理好的備用樣品粉末1.0 g若干份，置于錐形瓶中，加入一定體積的蒸餾水作提取溶劑，超聲波提取數(shù)分鐘，提取液過濾于100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容。測定粗多糖的提取率。

1.3.3 繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

精密稱取103℃烘干至恒重的葡萄糖0.100 0 g，加蒸餾水溶解，定容至100 mL容量瓶中。分別吸取該葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0 mL、0.1 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL于25 mL具塞試管中，并分別加蒸餾水補充至2.0 mL。向試液中加入50 g/L苯酚溶液（稱取苯酚5.0 g，加水溶解，并稀釋至100 mL）1.0 mL，搖勻，加入5 mL濃硫酸，靜置10 min，搖勻后置30℃水浴中反應(yīng)20 min，取出冷卻至室溫。用分光光度計在波長490 nm處以試劑空白溶液為參比，1 cm比色皿測定吸光度值。結(jié)果表明，葡萄糖在0.1 mg/mL～2.0 mg/mL濃度范圍內(nèi)，吸光度值與質(zhì)量濃度呈良好的線性關(guān)系。以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線。得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程D(λ)=0.440 8 ρ-0.010 4，相關(guān)系數(shù)r=0.999 1。其中，D(λ)為待測樣品的吸光值，ρ為待測樣品的質(zhì)量濃度。

1.3.4 測定樣品含量

分別準(zhǔn)確吸取1.00 mL按1.3.2項方法制備的供試品溶液于25 mL具塞試管中，按1.3.3項方法操作，測定吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程，由吸光度求出提取液中粗多糖的質(zhì)量濃度，從而計算出樣品中粗多糖的含量。

1.3.5 優(yōu)化北芪菇粗多糖提取工藝

通過預(yù)試驗，優(yōu)選出超聲波、熱回流提取法中最佳的提取方法，然后進行單因素試驗，即以水為提取溶劑，考察提取溫度、提取時間、料液比以及超聲功率對多糖提取率的影響，采用L9（34）設(shè)計進行正交試驗獲取最佳工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲波與熱回流提取法對比

設(shè)定不同的提取時間，對比超聲波提取法和熱回流提取法對北芪菇粗多糖提取效果的影響。采用料液比1 g∶40 mL，在超聲波功率為300 W，提取溫度為70℃的超聲波中提取10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，60 min和在70℃熱水中分別浸提10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，60 min，試驗重復(fù)3次，對所得結(jié)果取平均值，結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 不同時間超聲波提取的影響

圖2 不同時間熱回流提取的影響

由圖1和圖2可知，超聲波提取法大大縮短了提取時間，而且多糖含量也較大幅度提高。因此，提取北芪菇粗多糖的最佳方法是超聲波輔助法。其原因是經(jīng)超聲波處理后的北芪菇，其細(xì)胞在溶劑中瞬時產(chǎn)生崩潰而破裂，以加速相互滲透、溶解，因而使多糖成分迅速在溶劑中的溶解。

2.2 單因素試驗

2.2.1 提取溫度對北芪菇粗多糖提取的影響

為考察提取溫度對北芪菇多糖提取的影響，在提取時間40 min，料液比1 g∶40 mL，超聲功率300W，提取溫度分別為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的條件下進行超聲波輔助提取試驗。結(jié)果如圖3所示。

圖3 提取溫度對多糖提取的影響

由圖3可知，隨著提取溫度提高，多糖提取量不斷增加，當(dāng)溫度達到80℃時，粗多糖提取量達到最大值，溫度再升高粗多糖提取量趨于平穩(wěn)甚至略有降低。因此選取提取北芪菇多糖的最佳提取溫度為80℃。

2.2.2 提取時間對北芪菇粗多糖提取效果的影響

選取合適的提取時間，既能較好的提高提取率，又能節(jié)約能源，從而降低成本。提取溫度70℃，料液比1 g∶40 mL，超聲功率300 W，提取時間分別為20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min的條件下進行超聲波輔助提取試驗。結(jié)果如圖4所示。

圖4 提取時間對多糖提取率的影響

由圖4可知，隨著提取時間的增加，多糖提取量隨著升高，到50 min后有所下降，在30 min～50 min內(nèi)的提取率增加較快，在50 min時達到最大值。因此50 min為提取北芪菇多糖的最佳提取時間。

2.2.3 料液比對北芪菇粗多糖提取效果的影響

在提取溫度70℃，提取時間為40 min，提取功率300 W，在料液比為1 g∶20 mL、1 g∶30 mL、1 g∶40 mL、1 g∶50 mL、1 g∶60 mL、1 g∶70 mL 的條件下進行超聲波輔助提取試驗。結(jié)果如圖5所示。

圖5 料液比對多糖提取率的影響

由圖5可知，隨著料液比的增加，多糖提取量隨之增加，在1 g∶50 mL時提取量達到最大后，繼續(xù)增大溶劑的用量，粗多糖的提取量反而下降。因此1 g∶50 mL為提取北芪菇多糖的最佳料液比。

2.2.4 超聲功率對北芪菇粗多糖提取效果的影響

提取溫度70℃，料液比為1 g∶40 mL，提取時間為40 min的條件下，分別選取超聲功率為200 W、250 W、300 W、350 W、400 W、450 W進行超聲波輔助提取試驗。結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，隨著超聲功率的升高，多糖提取量也隨之增加，當(dāng)超聲功率達到350 W時增幅趨勢減緩。由于超聲功率過大，產(chǎn)生的噪音就大，能量的消耗也會增加，成本隨之提高。綜合考慮，選取350 W為提取北芪菇多糖的最佳提取功率。

2.3 正交試驗結(jié)果分析

綜合前面所做的單因素試驗，確定提取時間、提取溫度、料液比、超聲功率為主要影響因素，利用這4種影響因素以粗多糖提取率為判定指標(biāo)，采用L9（34）正交試驗，獲取最佳的提取工藝參數(shù)，并考察影響北芪菇粗多糖提取效果的各因素主次順序。正交試驗因素水平見表1，正交試驗結(jié)果見表2。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗方案及結(jié)果

由表2可以看出，各種考察因素對北芪菇粗多糖提取率影響的主次順序依次：A＞B＞C＞D，即提取時間＞提取溫度＞料液比＞提取功率。根據(jù)正交試驗結(jié)果可知，北芪菇粗多糖提取的最佳條件為：A2B2C3D1，即提取時間為50 min、提取溫度為80℃、料液比為1 g∶60 mL，提取功率為350 W。在此條件下，北芪菇粗多糖的提取量最高。

2.4 樣品粗多糖含量的測定

2.4.1 樣品溶液的制備

精確稱取已處理好的北芪菇粉末1.0 000 g于錐形瓶中，加60 mL蒸餾水，在溫度為80℃、超聲功率350 W的條件下，超聲提取50 min，冷卻至室溫，過濾，將濾液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，殘渣洗滌2～3次，洗滌液一并轉(zhuǎn)入容量瓶，加水定容。此溶液為樣品測定液。

2.4.2 精密度試驗

精密吸取6份葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50 mL，分被置于25 mL具塞試管中，按1.3.3項操作，測定吸光度分別為 0.210、0.213、0.212、0.210、0.208、0.209，平均值為0.210，RSD=0.90%，由此表明方法的精密度良好。

2.4.3 穩(wěn)定性試驗

精密吸取2.4.1項下樣品測定液1.00mL，置于25mL具塞試管中，按1.3.3項下操作，每隔10min測定1次吸光度，共測定6次，吸光度分別為0.377、0.376、0.373、0.375、0.372、0.370，平均值為0.374，RSD=0.71%，由此表明樣品測定液在顯色后60min內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.4.4 重現(xiàn)性試驗

取同一批次北芪菇樣品6份，按1.3.1項及2.4.1項下制備樣品測定液，精密吸取該測定液1.00 mL，置于25 mL具塞試管中，按1.3.3項下操作，測定吸光度分別為0.375、0.379、0.372、0.370、0.374、0.369，平均值為0.373，RSD=0.98%，由此表明方法的重現(xiàn)性良好。

2.4.5 回收率試驗

精確稱取1.0000g已知含量預(yù)處理好的北芪菇粉末6份，再分別準(zhǔn)確加入葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0.60 mL、0.80mL、1.00mL，按2.4.1項進行樣品溶液的制備。準(zhǔn)確吸取該樣品溶液1.00 mL，置于25 mL具塞試管中，同時作3組平行試驗，每組2份，按1.3.3項下操作，分別測定吸光度，計算回收率。結(jié)果見下頁表3。

表3 回收率實驗結(jié)果

由表3數(shù)據(jù)計算，平均回收率為97.38%，RSD=1.29%，由此表明方法的回收率良好。2.4.6 樣品含量測定

精密吸取2.4.1項下制備的樣品測定液1.00 mL，置于25 mL具塞試管中，按1.3.3項下操作，分別測定其吸光度值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程,求出待測樣品提取液中粗多糖的質(zhì)量濃度，由此計算出樣品中粗多糖的含量，結(jié)果分別為8.70 g/100 g、8.74g/100g、8.68g/100g，平均值為 8.71g/100 g，RSD=0.35%

3 結(jié)論

研究表明，采用超聲波輔助提取這一新的提取工藝從北芪菇中提取多糖化合物，與熱回流提取相比，穿透力強，能夠快速溶出有效成分，縮短提取時間，達到節(jié)約時間、提高效率、節(jié)約能源的目的。

超聲波輔助提取技術(shù)可以有效地提取北芪菇中的粗多糖。通過單因素與正交試驗

結(jié)果分析得出：對北芪菇多糖提取效果影響因素大小為：提取時間＞提取溫度＞料液比＞提取功率。超聲波輔助提取北芪菇多糖化合物的最佳工藝為：提取時間50 min、提取溫度80℃、料液比1 g∶60 mL，超聲波功率350 W，在此工藝下，得到的北芪菇粗多糖含量為8.71g/100g。

采用分光光度法測定北芪菇中粗多糖含量，操作簡捷、準(zhǔn)確度高、具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

研究結(jié)果可為北芪菇多糖的提取提供一定的理論參考，但對北芪菇多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)、生物活性以及深層開發(fā)和利用還有待進一步研究。

［1］熊紹員，劉成梅，涂宗財，等.食用菌多糖的研究進展［J］.食品科技，2002（4）：18-20.

［2］李金燦，陸輝，張湘日，等.食用菌多糖特性與保健作用研究新進展［J］.中國食用菌，2005，24（6）：7-11.

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Research on optimization of extraction process and content measurement of astragalus polysaccharide by ultrasonic-assisted extraction

DUAN Shu-min*
（Shanxi province food industry research institute，Taiyuan 030024，China）

The research aimed to study the process of the ultrasonic-assisted extraction of Astragalus polysaccharide.The effects of main factors on extraction rate of polysaccharide compound were determined by single factor experiment.The best extracting conditions were optimized by orthogonal test.Results showed that the best extracting conditions by ultrasonic-assisted water extraction method were as follows：ultrasonic power 350 w，extracting at 80 ℃for 50 min，material-liquid ratio:1 g∶60 ml.Under these conditions，the extraction rate was 8.71 g/100 g.By using glucose as the standard sample,by phenol-sulfuric acid method,the determination was done by spectrophotometry.The linear relationship was in the range of 0.1 mg/mL～2.0 mg/mL and r=0.999 1.The absorbency rate was tested in wavelength of 490 nm.The average recovery rate was 97.38%with 1.29%of RSD.The optimized procedure is simple,accurate and has a good stability and good repeatability.

astragalus；ultrasonic-assisted extraction；polysaccharide；content measurement

TS252.2

A

1673-6004（2012）03-0045-05

* 段淑敏，女，1968年出生，2012年畢業(yè)于北京化工大學(xué)工

業(yè)分析與檢驗專業(yè)，助理工程師

2012-06-21