RSM優(yōu)化香菇中多糖熱水浸提工藝

張靜佳,濮 玲,李海朝,祁正興*

(青海民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810007)

RSM優(yōu)化香菇中多糖熱水浸提工藝

張靜佳,濮 玲,李海朝,祁正興*

(青海民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810007)

本文通過單因素實(shí)驗(yàn)分別考察了浸提溫度（A）、提取時間（B）、料液比（C）等因素，針對香菇中多糖提取率影響較大的水平值，并以A、B、C為自變量，以香菇中多糖得率為響應(yīng)值，進(jìn)行組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用響應(yīng)面法（RSM）分析這些因素對香菇中多糖提取率的影響。結(jié)果表明：從香菇提取多糖的最佳工藝條件為浸提溫度91℃，提取時間99 min，料液比1∶76 g/mL。

香菇中多糖；提取工藝；RSM；熱水

香菇為擔(dān)子菌亞門，擔(dān)子菌綱，傘菌目，口蘑科。香菇屬真菌，口味鮮美，香味濃郁，營養(yǎng)豐富，有顯著的藥用及滋補(bǔ)作用,常食香菇有降低膽固醇、防止血管硬化、增強(qiáng)人體免疫功能和防治癌癥的作用[1]。香菇中的多糖，具有抗腫瘤、抗感染和調(diào)節(jié)免疫力等作用，建立高效、經(jīng)濟(jì)的香菇中多糖的提取方法以及含量測定方法具有重要意義[2]。我們選用熱水浸提法，通過RSM優(yōu)化了其所建立的提取工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料及制備：市售香菇經(jīng)干燥、粉碎、過篩（40～60目）后備用。

主要儀器：TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;HH-S恒溫水浴鍋,鞏義市英峪予華儀器廠;FA1064N型電子天平,上海精密儀器儀表有限公司;KQ-300B型超聲波清洗器,昆山市超聲儀器有限公司;AXLH10100阿修羅高端純水系統(tǒng)，中美合作阿修羅科技發(fā)展有限公司;QE-500g粉碎機(jī),浙江屹立工貿(mào)有限公司;DZF 6050真空干燥箱,上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司。

主要試劑：正丁醇,乙醚,95%乙醇,氯仿,苯酚,為天津市大茂化學(xué)試劑廠生產(chǎn);濃硫酸,天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司生產(chǎn)。試劑均為分析純。

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品（上海金穗生物科技有限公司）實(shí)驗(yàn)室所用試劑均為國產(chǎn)分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線制備

吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液至10 mL試管，加蒸餾水至2 mL，分別加人5%的苯酚1 mL，濃硫酸5 mL，搖勻靜置30 min，選擇490 nm范圍測定其吸光度。以葡萄糖的濃度為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[3]，見圖1。

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.2 香菇中多糖工藝提取流程

香菇經(jīng)洗凈、陰干、粉碎、過篩,用熱水浸提后過濾,Sevage法去蛋白,再經(jīng)醇沉、過濾、二次沉淀,沉淀物經(jīng)洗滌、干燥即得多糖。

1.2.3 香菇中多糖測定

稱取香菇中多糖干品5 mg溶解稀釋定容至100 mL容量瓶中，吸取2 mL稀釋液，分別加人5%苯酚1 mL，濃硫酸5 mL，搖勻靜置30 min，于490 nm測定吸光度[4]，并計(jì)算得率。

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)

稱取2 g香菇粉末，按提取時間（A）、料液比（B）、浸提溫度（C）分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)[5]，以確定各因素最佳浸提條件。

1.2.5 香菇中多糖提取工藝的優(yōu)化

根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，選擇合理的水平，對香菇中多糖提取效果影響較大的因素提取溫度(A)、提取時間(B)、液料比(C)進(jìn)行中心組合實(shí)驗(yàn)。以苯酚硫酸法來測定多糖含量，計(jì)算多糖得率，并以多糖得率為響應(yīng)值，通過RSM分析后，得出用熱水浸提法提取香菇中多糖的最佳提取工藝條件[6]。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素及水平詳見表1。

表1 中心組合設(shè)計(jì)因素與水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素對香菇中多糖的提取成效的影響（見圖2）

2.1.1 浸提溫度（A）對香菇中多糖得率的影響

擬定浸提時間為90 min，料液比為1∶60，浸提溫度分別選定為60,70,80,90,100℃，采取單因素進(jìn)行試驗(yàn)，測定吸光度并計(jì)算多糖的得率。隨溫度的升高，多糖提取率會逐漸升高。

2.1.2 浸提時間（B）對香菇中多糖得率的影響

浸提溫度擬定為90℃，料液比為1∶60，浸提時間分別選定為70,80,90,l00,110 min，采取單因素進(jìn)行試驗(yàn)，測定吸光度并計(jì)算多糖得率。發(fā)現(xiàn)浸提時間為90 min時多糖的得率會逐漸提高，90 min后出現(xiàn)降低趨勢。

2.1.3 料液比（C）對香菇中多糖得率的影響

浸提時間擬定為90 min，溫度為90℃，分別選擇料液比為1∶30，1∶45，1∶60，1∶75，1∶90，采取單因素進(jìn)行試驗(yàn)，測定吸光度并計(jì)算多糖得率。料液比為1∶75時多糖得率最高，料液比增加或減少多糖得率都降低。

圖2 各單因素對香菇中多糖提取成效的影響

將表2中的數(shù)據(jù)用DesignExpert8.0分析軟件行多元回歸擬合和RSM分析，可得出回歸模型方差分析表（表3）和RSM圖（圖3）。

表2 Box-Behnken中心組合方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3 各兩因素交互作用對總生物堿提取效果影響的響應(yīng)面圖

表3 擬合二次多項(xiàng)式模型的方差分析

方差分析結(jié)果表明：該模型的F=6.58，P=0.011，證明實(shí)驗(yàn)中所選二次多項(xiàng)模型具有明顯顯著性；F失擬=21.92，失擬項(xiàng)P=0.096，證明該模型失擬具有不顯著性；該模型的決定系數(shù)R2Adj值為0.936。數(shù)據(jù)分析表明，該模型擬合度比較好，可以解釋93.58%響應(yīng)值的變化，可進(jìn)一步分析并預(yù)測熱水浸提法提取香菇中多糖的提取工藝條件。

通過擬合求出影響因素的一次效應(yīng)、二次效應(yīng)以及交互效應(yīng)的關(guān)聯(lián)方程，用多元回歸擬合分析后得到香菇中的多糖（Y）與因素變量A（浸提溫度）、B（浸提時間）、C（料液比）的二次方程模型：

回歸模型方差分析的結(jié)果表明：A、B、C、BC（P＜0.01）為極顯著項(xiàng)，AC、A2（P＜0.05）為顯著項(xiàng)，其余項(xiàng)不顯著。通過對比F值得出：料液比（C）對香菇中多糖提取率影響最為顯著，其次是浸提溫度（A），浸提時間（B）的影響相對較小。

采用DesignExpert8.0軟件分析處理數(shù)據(jù)后，預(yù)測熱水浸提法提取香菇中香菇中多糖的最佳工藝條件為：浸提溫度91.59℃，浸提時間99.26 min，料液比1∶76.58 g/mL，預(yù)測在此條件下香菇中多糖得率為30.06%。

2.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

因?yàn)樵撃Ｐ偷念A(yù)測條件和結(jié)果，對其進(jìn)行近似實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。有鑒于實(shí)驗(yàn)操作與理論值之間存在差異，現(xiàn)將最佳工藝提取條件修正為：浸提溫度91℃，提取時間99 min，料液比1∶76 g/mL，在此條件下香菇中多糖的得率為30.01%。

3 結(jié)論

通過預(yù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，采用熱水浸提法提取香菇中的多糖，選用不同浸提溫度、浸提時間、料液比有益于增大提取效果。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用Box-Behnken設(shè)計(jì)，用RSM分析數(shù)據(jù)，對提取工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，最終可得出，熱水浸提法提取香菇中的多糖最優(yōu)提取工藝條件為：浸提溫度91℃，提取時間99 min，料液比1∶76 g/mL。在此工藝條件下，稱量2 g陰干香菇粉末，所提取到的香菇中多糖得率為30.01%（n=3）。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本實(shí)驗(yàn)可為分離純化香菇中多糖的研究提供幫助，為工業(yè)化生產(chǎn)提取香菇中的多糖具有一定的理論及實(shí)際方面的參考價(jià)值。

[1]李蕾，岳喜華，于歡，等．RSM優(yōu)化酸漿果多糖的提取工藝[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，28(1)：53-56．

[2]白玉靜，佟麗華.香菇中多糖提取工藝和含量測定方法研究[J].黑龍江醫(yī)藥科學(xué)，2006，29(1)：55-56．

[3]李博，朱俊訪.正交試驗(yàn)優(yōu)化香菇中多糖熱水浸提工藝[J].中國醫(yī)藥指南，2013(26)：63-65．

[4]杜小燕，侯穎，張曉楠，等.正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選香菇中多糖的提取工藝及其硫酸酯化研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2008(12)：2466-2468．

[5]陳來同.生化工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].科學(xué)出版社，2007．

[6]吳立軍.天然藥物化學(xué)[M].科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2006．

〔責(zé)任編輯 楊德兵〕

Optimization of Hot Water Extract Lentinan Process with RSM

ZHANG Jing-jia，PU Ling，LI Hai-chao，QI Zheng-xing*
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Qinghai University for Nationalities,Xining 810007)

In this article,through single factor experiment we separately inspected these factors namely extracting temperature(A),extracting time(B),and solid-liquid ratio(C).Select influential levels which have significant effects on the lentinan extraction yield and conduct composite experiment design,using A,B,C as the independent variables and the lentinan yield as the response value.And then we analyzed the impact of these factors on the lentinan extraction yield with the response surface method(RSM).The results show that the optimum technological conditions extracting lentinan from mushroom is extracting time 99 min,solid-liquid ratio1∶76 g/mL,reaction temperature 91℃.

lentinan;extraction process;RSM;hot water

Q949.9

A

1674-0874(2016)03-0040-04

2016-03-28

青海民族大學(xué)校級重點(diǎn)課題[2014XJZ01]；青海高校研究生創(chuàng)新研究項(xiàng)目[QHGX02140031]和[QHGX2015002]；青海省自然科學(xué)基金項(xiàng)目[2015-ZJ-909]

張靜佳（1986-），女，青海西寧人，碩士，研究方向：有機(jī)化學(xué)；?祁正興，男，教授，碩士生導(dǎo)師，通信作者。