紫芝菌絲體多糖提取工藝的優(yōu)化

張 婷，何平偉，閔 甜，吳 暉，賴富饒

(華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640)

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紫芝菌絲體多糖提取工藝的優(yōu)化

張 婷，何平偉，閔 甜，吳 暉*，賴富饒*

(華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640)

[目的]優(yōu)化紫芝菌絲體多糖的提取工藝，提高紫芝菌絲體多糖的得率。[方法]以紫芝菌絲體為原料，以多糖得率為考察指標(biāo)，首先對紫芝菌絲體多糖的提取溫度、料液比、提取時間、pH、提取次數(shù)單因素進(jìn)行優(yōu)化，然后采用L9(34)正交試驗(yàn)探索最佳提取工藝。[結(jié)果]在料液比1∶30 g/mL，溫度90 ℃，浸提時間4 h，溶液pH 7的條件下，紫芝菌絲體多糖得率最佳，為9.56%。[結(jié)論]該研究可為紫芝菌絲體多糖的工業(yè)生產(chǎn)提供有利的條件，為紫芝菌絲體多糖的進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

靈芝菌絲體；多糖；提??；工藝優(yōu)化

靈芝(Ganodermalucidum)屬擔(dān)子菌綱多孔菌目多孔菌科靈芝屬。我國靈芝屬真菌多達(dá)75種，以赤芝、紫芝、黑芝、松杉靈芝等為常見?，F(xiàn)代科學(xué)證明，靈芝作為我國傳統(tǒng)的名貴菌類藥材有廣泛的藥理作用和多種保健價值，目前從靈芝中分離出來的成分超過150種，其主要的生理活性物質(zhì)為多糖類、三萜類、油脂類、蛋白類、生物堿類、甾醇類等[1-3]。

靈芝按其生長過程可分為菌絲體、子實(shí)體和孢子體3個階段。作為靈芝的主要活性物質(zhì)之一，靈芝多糖具有抗腫瘤[4-5]、免疫調(diào)節(jié)[3，6]、抗氧化、抗衰老[7-9]及降血糖血脂[10]等功效，因此靈芝多糖類產(chǎn)品備受人們青睞。目前的研究主要集中在靈芝子實(shí)體和孢子體提取物中，而對于靈芝菌絲體多糖的研究主要包括發(fā)酵優(yōu)化、發(fā)酵液中提取物質(zhì)、結(jié)構(gòu)分析和活性檢測等方面。為了高效地獲取靈芝多糖，科研工作者們先后采用超聲波、超聲波酶法、脈沖超聲法、微波法等對靈芝多糖的提取技術(shù)進(jìn)行了探究[11-16]。雖然先進(jìn)的技術(shù)大大提高了多糖的得率，具有能耗低、效率高的特點(diǎn)，但是有些多糖結(jié)構(gòu)被破壞，其生理活性被降低。因此，筆者對傳統(tǒng)經(jīng)典熱水浸提多糖的工藝進(jìn)行進(jìn)一步探究，尋找靈芝菌絲體最佳的熱水提取工藝，從而為靈芝多糖的研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 原料及主要試劑：紫芝菌絲體，東莞市氏農(nóng)業(yè)有限公司；氫氧化鈉、乙醇、苯酚、硫酸、葡萄糖、蒸餾水，均為分析純。主要儀器：UV2300紫外分光光度計，上海棱光技術(shù)有限公司；PHS-3C型精密pH計，上海雷磁技術(shù)有限公司；RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠；JW-1016低速離心機(jī)，安徽嘉文儀器裝備有限公司；JC101型不銹鋼鼓風(fēng)干燥箱，上海?，攲?shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FA2204B電子天平，廣州市授科儀器科技有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 多糖提取的工藝流程。紫芝菌絲體→粉碎、過篩(80目)→80%乙醇預(yù)處理→抽濾干燥→熱水浸提→離心取上清→定容測多糖得率。

1.2.2 多糖含量的測定。采用苯酚-硫酸法測定試樣中總糖的含量[17]，3，5-二硝基水楊酸比色法測還原糖含量[18]。

1.2.3 多糖含量和得率的計算。多糖百分含量(%)=(總糖-還原糖)×0.9，其中0.9是多糖的換算系數(shù)；菌絲體多糖得率(%)=靈芝多糖提取量/靈芝菌絲體質(zhì)量×100%。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。所有試驗(yàn)重復(fù)3次，采用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 提取溫度對粗多糖得率的影響 分別取2 g處理過的紫芝菌絲體粉末，按料液比為1∶30 g/mL加入蒸餾水，調(diào)pH為7，分別在75、80、85、90、95 ℃提取3 h，提取1次，離心取上清液定容測定總糖的含量，計算出多糖得率。

圖1表明，提取溫度對多糖得率的影響比較明顯，隨著溫度的升高，多糖得率呈先升高后降低的趨勢，當(dāng)提取溫度為85 ℃時，多糖得率最高為9.04%，當(dāng)提取溫度再增加時，提取率下降。因?yàn)楫?dāng)溫度過高時，造成部分多糖分解為低聚糖，導(dǎo)致得率下降，故選提取溫度為85 ℃。

圖1 提取溫度對紫芝菌絲體多糖得率的影響Fig.1 Effects of extraction temperature on the extraction rate of mycelia polysaccharides from G. sinensis

2.2 料液比對粗多糖得率的影響 分別取2 g處理過的紫芝菌絲體粉末，按料液比1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40 g/mL加入蒸餾水，調(diào)pH為7，在最佳提取溫度85 ℃下提取3 h，提取1次，離心取上清液定容測定總糖的含量，計算出多糖得率。

圖2表明，料液比對多糖得率的影響較小，只是隨料液比的變化有輕微的變化，先呈升高趨勢，后接近不變?？紤]到隨著溶劑的增加，提取過程及后續(xù)工藝中的提取液的濃縮等，成本會增加，故選取料液比為1∶30 g/mL。

圖2 料液比對紫芝菌絲體多糖得率的影響Fig.2 Effects of solid-liquid ratio on the extraction rate of mycelia polysaccharides from G. sinensis

2.3 提取時間對粗多糖得率的影響 分別取2 g處理過的紫芝菌絲體粉末，按最佳料液比為1∶30 g/mL加入蒸餾水，調(diào)pH為7，在最佳提取溫度85 ℃下提取2.0、2.5、3.0、3.5、4.0 h提取1次，離心取上清液定容測定總糖的含量，計算出多糖得率。

圖3表明，提取時間對多糖得率有較大的影響，提取時間越長越有利于多糖的溶出，3.0 h得率達(dá)到最大值，超過3.0 h得率有明顯下降。說明多糖中有一部分的熱穩(wěn)性不佳，加熱時間過長使其被破壞或降解，降低多糖的得率。故選用3.0 h為最佳提取時間。

圖3 提取時間對紫芝菌絲體多糖得率的影響Fig.3 Effects of extraction time on the extraction rate of mycelia polysaccharides from G. sinensis

2.4 pH對粗多糖得率的影響 分別取2 g乙醇處理過的紫芝菌絲體粉末，按最佳料液比1∶30 g/mL加入蒸餾水，分別調(diào)pH為6、7、8、9、10在最佳提取溫度85 ℃下提取3 h，提取1次，離心取上清液測定總糖的含量，計算出多糖得率。

圖4表明，多糖得率隨著pH的升高呈先升高后降低的趨勢，在pH為7時多糖得率達(dá)到最高，為8.57%，當(dāng)pH超過7時，多糖提取率逐漸下降。由此可知，該多糖大多為中性多糖，故提取pH選7。

圖4 pH對紫芝菌絲體多糖得率的影響Fig.4 Effects of pH on the extraction rate of mycelia polysaccharides from G. sinensis

2.5 提取次數(shù)對粗多糖得率的影響 分別取2 g乙醇處理過的紫芝菌絲體粉末，按最佳料液比1∶30 g/mL加入蒸餾水，調(diào)pH為7，最佳提取溫度85 ℃下提取3.0 h，提取1次，離心取上清液定容測定總糖的含量，殘渣按上述條件再次浸提，反復(fù)2次，計算出多糖得率。

圖5表明，在第1次提取之后，殘渣中的多糖含量明顯下降。從減少能耗方面考慮，靈芝菌絲體多糖提取1次即可。

圖5 提取次數(shù)對紫芝菌絲體多糖得率的影響Fig.5 Effects of extraction times on the on the extraction rate of mycelia polysaccharides from G. sinensis

2.6 最佳條件的確定 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對紫芝菌絲體多糖的提取工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，選用L9(34)正交試驗(yàn)，選取提取時間(A)、料液比(B)、提取溫度(C)和pH(D)4個因素，每個因素均選取3個水平，具體設(shè)計見表1，按照試驗(yàn)方法，測出總糖的含量，計算出多糖得率，結(jié)果見表2。

表2極差分析表明，對靈芝菌絲體多糖得率的影響因素從大到小依次為提取溫度(C)、提取時間(A)、 pH(D)、料液比(B)。方差分析得出：F模型=40.886**，F(xiàn)截距=17 308.962**，F(xiàn)A=43.207**，F(xiàn)B=6.703**，F(xiàn)C=54.951**，F(xiàn)D=58.681**。表明提取時間(A)、料液比(B)、提取溫度(C)、pH(D)4個因素對紫芝菌絲體多糖得率的影響均極顯著。為了提高紫芝菌絲體多糖得率，最佳組合為A3B2C3D2，即提取溫度90 ℃、提取對間4 h、料液比1∶30 g/mL、pH 7為最佳提取工藝條件。該組合沒有出現(xiàn)在正交試驗(yàn)的9個組合中，驗(yàn)證試驗(yàn)表明，在該條件下紫芝菌絲體多糖得率為高達(dá)9.56%。

表1 熱水提取多糖正交試驗(yàn)設(shè)計L9(34)

Table 1 The L9(34)orthogonal design for hot water extraction of polysaccharides

水平Level因素Factor提取時間(A)Extractiontime∥h料液比(B)Solid-liquidratio∥g/mL提取溫度(C)Extractiontemperature∥℃pH(D)121∶20806231∶30857341∶40908

表2 不同提取因素對多糖提取率的影響

Table 2 Effects of different extraction factors on the extraction rate of polysaccharides

試驗(yàn)號Testcode因素FactorABCD多糖得率Extractionrateofpolysaccharides∥%1111121.382122223.553133323.324212316.255223124.006231223.657313227.918321322.009332122.48k17.587.287.457.54k27.107.736.927.69k38.047.728.366.84R2.831.334.322.55

3 結(jié)論與討論

通過單因素試驗(yàn)，得出最佳的單因素條件分別為提取溫度85 ℃，料液比1∶30 g/mL，浸提時間3 h，提取pH 7，提取次數(shù)1次。在最佳單因素的基礎(chǔ)上，通過L9(34)正交試驗(yàn)，可知影響多糖得率的4個因素的主次序依次為提取溫度(C)、提取時間(A)、pH(D)、料液比(B)，確定了靈芝菌絲體多糖熱水浸提的最佳工藝為提取溫度90 ℃，提取對間4 h，料液比1∶30 g/mL，pH 7，按此工藝提取靈芝菌絲體多糖的得率較高，達(dá)到9.56%。該試驗(yàn)優(yōu)化了紫芝菌絲體多糖的提取工藝，大大提高了多糖的得率，為其大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和進(jìn)一步開發(fā)利用提供了依據(jù)。

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Optimization of Extraction Technique for Mycelia Polysaccharides fromGanodermasinensis

ZHANG Ting, HE Ping-wei, MIN Tian, WU Hui*, LAI Fu-rao*

(College of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640)

[Objective] To optimize the extraction technology for mycelia polysaccharides fromGanodermasinensis, and to enhance the extraction rate of mycelia polysaccharides. [Method] WithG.sinensismycelia as the raw materials, we optimized the extraction temperature, solid-liquid ratio, time, pH and extraction times for the extraction of polysaccharides, with the extraction rate of polysaccharides as the investigation index. Then, the optimal extraction technology was researched by L9(34) orthogonal test. [Result] Under the conditions of 1∶30 g/mL solid-liquid ratio, 90 ℃ extraction temperature, 4 h extraction time pH 7 and adding NaOH, the extraction rate of polysaccharides fromG.sinensismycelia was the optimal, which was 9.56%. [Conclusion] This research provides favorable conditions for the industrial production of mycelia polysaccharides fromG.sinensis, and offers experimental basis for the further development and utilization of mycelia polysaccharides fromG.sinensis.

Ganodermalucidummycelia; Polysaccharides; Extraction; Technology optimization

廣東省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(2012CXZD0009)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31201330)；廣州市科技攻關(guān)項(xiàng)目(201300000202)。

張婷(1989- )，女，河南蘭考人，碩士研究生，研究方向：食品質(zhì)量與安全。*共同通訊作者：吳暉，教授，博士，從事天然產(chǎn)物提取研究；賴富饒，講師，博士，從事天然產(chǎn)物提取研究。

2016-08-11

S 567.3

A

0517-6611(2016)29-0063-03