白靈菇多糖提取工藝優(yōu)化

李敏杰 熊 亞 韓何波

（攀枝花學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

白靈菇是百靈側(cè)耳的商品名，又名白阿魏菇、阿魏側(cè)耳，在分類學(xué)上屬于擔(dān)子菌門、層菌綱、傘菌目、側(cè)耳科、側(cè)耳屬［1，2］。它作為食用菌具有很豐富的營養(yǎng)價值。據(jù)分析［3］，白靈菇蛋白質(zhì)含量很高，除含有18種氨基酸，還含有豐富的維生素及大量礦質(zhì)元素和微量元素，是一種珍稀的保健食品。作為藥用菌，其菇體富含各種礦質(zhì)營養(yǎng)和真菌多糖。真菌活性多糖是白靈菇中具有生物活性的主要有效組分之一，在子實體中含量達(dá)到19%［4］。真菌多糖入藥有消積［5］、殺蟲的作用［6］，對腹部腫痛［7］、腹部腫塊［8］、癌癥［9］等均有顯著功效。

李書倩等［10］采用現(xiàn)代超聲波技術(shù)優(yōu)化白靈菇子實體與菌絲體多糖提取工藝，得出多次提取為最佳提取工藝。馬淑鳳等［11］采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗方法提取白靈菇菌絲體多糖含量達(dá)到6.39%。董洪鑫等［12］利用正交試驗探討了白靈菇子實體提取多糖的優(yōu)化條件，得出了蒸餾水作為最佳提取溶劑的結(jié)論。但是以上研究得出的多糖工藝較繁瑣，且提取率較低，采用的正交試驗未能檢測因素之間的交互效應(yīng)，所以本研究擬以提取的白靈菇多糖量為響應(yīng)值，采用單因素試驗和響應(yīng)面分析法對白靈菇多糖提取條件進(jìn)行優(yōu)化，為白靈菇多糖的有效及擴(kuò)大化提取提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器

白靈菇：購自攀枝花仁和區(qū)農(nóng)貿(mào)市場；

蒽酮、濃硫酸、葡萄糖、無水乙醇、丙酮等：分析純，市售；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：RE-52A型，上海亞榮生化儀器廠；

循環(huán)水真空泵：SHB-3型，鄭州合眾儀器有限公司；

離心機(jī)：L400型，長沙湘儀離心機(jī)有限公司；

電熱鼓風(fēng)烘箱：101-2型，鄭州合眾儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 提取工藝

白靈菇→切碎→水浸提→抽濾→濾液→減壓蒸發(fā)濃縮至原體積的20%，稍冷［13］→加入95%的乙醇→離心分離（3 000r/min、30min）→沉淀物→洗滌、烘干（60℃）→稱重并記錄產(chǎn)量［14］

1.2.2 單因素試驗設(shè)計

（1）水料比的影響：分別稱取10g白靈菇，按照水料比1 5∶1，25∶1，35∶1，45∶1，55∶1（m∶m）分別加入不同量的水［15］，在65℃下提取3h，得出10g白靈菇的多糖產(chǎn)量，探討水料比對多糖產(chǎn)量的影響。

（2）提取溫度的影響：分別稱取10g白靈菇，按照水料比35∶1（m∶m）加入水，分別在45，55，65，75，85℃下提取3h，得出10g白靈菇的多糖產(chǎn)量，探討提取溫度對多糖產(chǎn)量的影響。

（3）提取時間的影響：分別稱取10g白靈菇，按照水料比35∶1（m∶m）加入水，在65℃下分別提取1，2，3，4，5h，得出10g白靈菇的多糖產(chǎn)量，探討提取時間對多糖產(chǎn)量的影響［16］。

1.2.3 響應(yīng)面試驗 選定水料比、提取溫度、提取時間為自變量，多糖產(chǎn)量為響應(yīng)值，利用軟件SAS 9.2進(jìn)行響應(yīng)面分析，確定所選各因素對多糖產(chǎn)量的影響，得到最優(yōu)參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 水料比對白靈菇多糖提取的影響 由圖1可知，水料比對多糖的產(chǎn)量有很大的影響。隨著水料比的增大，多糖產(chǎn)量迅速增加，在水料比為45∶1（m∶m）時，多糖產(chǎn)量達(dá)到最大。當(dāng)水料比增加到55∶1（m∶m）時，多糖產(chǎn)量反而有所下降，這主要由于水量多有利于多糖的擴(kuò)散傳質(zhì)，但過多會增加多糖的水解。故水料比控制在45∶1（m∶m）較為合適。

圖1 水料比對白靈菇多糖產(chǎn)量的影響Figure 1 Effect of ratio of water to raw material on yield of polysaccharides

圖2 提取溫度對白靈菇多糖產(chǎn)量的影響Figure 2 Effect of extraction temperature on yield of polysaccharides

2.1.2 提取溫度對白靈菇多糖提取的影響 由圖2可知，提取溫度從45℃增加到75℃時，多糖產(chǎn)量一直呈上升趨勢；當(dāng)溫度增加到85℃時，多糖產(chǎn)量反而下降，可能是多糖在高溫條件下水解的結(jié)果。因此，提取溫度控制在75℃條件下，對白靈菇多糖提取較為合適。

2.1.3 提取時間對白靈菇多糖提取的影響 由圖3可知，提取時間從1h到增加到3h時，多糖提取量隨之增加。但在提取時間從3h增加到5h時，多糖產(chǎn)量反而在下降，這可能是因為在提取時間增加的同時，多糖水解的量也在逐漸增加。因此，將提取時間控制在3h為宜。

圖3 提取時間對白靈菇多糖產(chǎn)量的影響Figure 3 Effect of extraction time on yield of polysaccharides

2.2 響應(yīng)面分析

2.2.1 選取響應(yīng)面分析的因素及水平 根據(jù)單因素試驗結(jié)果，進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面試驗分析（見表1）。

表1 響應(yīng)面分析因素與水平Table 1 Analytical factors and levels for RSA

2.2.2 響應(yīng)面試驗方案及結(jié)果 試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。對表2響應(yīng)值與各個因素進(jìn)行回歸擬合，該模型對應(yīng)的回歸方程為：

對方程組進(jìn)行處理，可得X1＝77.14℃，X2＝3.16h，X3＝1∶46.05（m∶m）。在此優(yōu)化條件下，10g白靈菇的多糖產(chǎn)量（Y）的理論值為0.943g。

經(jīng)SAS 9.2軟件處理，采用二次型進(jìn)行變異分析，二次回歸方程的方差分析結(jié)果見表3。

由表3可知，該回歸模型P＝0.017 7＜0.05，說明其具有顯著性。R2＝93.39%，表明響應(yīng)值多糖產(chǎn)量的實際值與預(yù)測值之間有著比較好的擬合度。X1、X22對多糖產(chǎn)量具有顯著的影響效應(yīng)，二次項中X12、X23具有極顯著的影響效應(yīng)，X2、X3、X22、X1X2、X1X3、X2X3對多糖產(chǎn)量不具有顯著的影響效應(yīng)，因此各具體試驗因素對響應(yīng)值的影響不是簡單的線性關(guān)系。2.2.3 響應(yīng)面試驗結(jié)果及等高線圖 由圖4可知，當(dāng)提取溫度控制在－1（65℃）時，隨著提取時間的逐漸增加，多糖產(chǎn)量先不斷增加，但當(dāng)提取時間增加到一定程度時，多糖產(chǎn)量就會出現(xiàn)逐漸下降的趨勢，這說明提取時間對多糖產(chǎn)量不是時間越長越好，其原因可能是多糖水解造成的；當(dāng)提取時間控制在－1（2.5h）時，隨著提取溫度的增加，多糖產(chǎn)量也逐漸增加，但當(dāng)提取溫度增加到一定程度時，多糖產(chǎn)量會出現(xiàn)逐漸降低的趨勢。由此可以看出提取溫度與提取時間之間存在極值。由圖5、6同理可得，提取溫度與水料比之間，提取時間與水料比之間都存在極值。

表2 響應(yīng)面試驗方案及其結(jié)果Table 2 Program and results of RSA

表3 回歸分析結(jié)果Table 3 Results of regression analysis

表3 回歸分析結(jié)果Table 3 Results of regression analysis

＊＊為差異極顯著（P＜0.01）；＊為差異顯著（P＜0.05）。

方差來源自由度f 方差 均差 F值 Pr＞F 顯著性X1 1 0.005 513 0.005 513 9.537 1 0.027 2＊X2 1 0.002 45 0.002 45 4.236 311 0.094 6 X3 1 0.000 612 0.000 612 1.059 078 0.350 6 1 0.021 233 0.021 233 36.714 7 0.001 8 ＊＊X1X21 0.001 225 0.001 225 2.118 156 0.205 3 X1X31 0.000 1 0.000 1 0.172 911 0.694 8 X21 1 0.004 103 0.004 103 7.093 771 0.044 7 ＊X2X31 0.000 025 0.000 025 0.043 228 0.843 5 X22X23 1 0.009 541 0.009 541 16.497 45 0.009 7 ＊＊?dú)埐?9 0.040 882 0.004 542 7.854 307 0.017 7 ＊失和14 0.043 773 3 0.002 425 0.000 808 3.464 286 0.232 0凈誤差 2 0.000 467 0.000 233總離差

圖4 提取溫度及時間對多糖產(chǎn)量的響應(yīng)面及等高線圖Figure 4 Responsive surfaces and counter of extraction temperature and extraction time

圖5 提取溫度及水料比對多糖產(chǎn)量的響應(yīng)面及等高線圖Figure 5 Responsive surfaces and counter of extraction temperature and ratio of water to raw material

圖6 提取時間及水料比對多糖產(chǎn)量的響應(yīng)面及等高線圖Figure 6 Responsive surfaces and counter of extraction time and ratio of water to raw material

由等高線沿各軸方向的變化越密集，其對應(yīng)值影響越大。由圖4～6可知，X1對相應(yīng)值影響顯著，即水料比影響較大。且由于圖中基本為圓形和橢圓，所以交互項對相應(yīng)值影響較小。由此可見此結(jié)果與回歸分析相一致。

2.2.4 驗證實驗 根據(jù)上述優(yōu)化條件（取實際提取溫度為77℃，提取時間為3.16h，水料比為46∶1（m∶m）），從白靈菇中重復(fù)提取多糖3次，結(jié)果為0.86，0.89，0.93g，平均值為0.893g。其理論值（0.943g）與真實值之間的誤差為5.3%，在誤差允許范圍內(nèi)（20%），說明此數(shù)學(xué)模型能較真實地反映各篩選因素對多糖產(chǎn)量的影響，實驗證明應(yīng)用響應(yīng)面法優(yōu)化白靈菇多糖提取回歸模型較為可靠。

3 結(jié)論

白靈菇多糖提取工藝的最佳參數(shù)為水料比46∶1（m∶m），提取溫度77℃，提取時間3.16h。在此優(yōu)化條件下，1 0g白靈菇的實際多糖產(chǎn)量可達(dá)0.893g，高于馬淑鳳等［11］研究的產(chǎn)量（6.39%）。下一步提高多糖提取率，可采用超聲波等先進(jìn)工藝與響應(yīng)面研究方法結(jié)合。

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