靈芝脫脂孢子粉多糖的提取和產(chǎn)業(yè)化分離研究*

華正根，周巖飛，朱忠敏，，王金亮，，李 曄，**，姚渭溪

（1.福建仙芝樓生物科技有限公司，福建 福州 350002；2.國(guó)家食用菌加工技術(shù)研發(fā)分中心，福建 福州 350002）

靈芝脫脂孢子粉多糖的提取和產(chǎn)業(yè)化分離研究*

華正根1，周巖飛1，朱忠敏1，2，王金亮1，2，李 曄1，2**，姚渭溪2

（1.福建仙芝樓生物科技有限公司，福建 福州 350002；2.國(guó)家食用菌加工技術(shù)研發(fā)分中心，福建 福州 350002）

為了提高靈芝脫脂孢子粉多糖的提取率，解決孢子粉多糖水提取液中孢子粉難以產(chǎn)業(yè)化過濾分離的困難。在熱水提取靈芝脫脂孢子粉多糖時(shí)，研究了攪拌方法對(duì)多糖提取率的影響。采用臥式螺旋離心機(jī)和蝶式離心機(jī)聯(lián)用技術(shù)，克服了孢子粉水提取液的產(chǎn)業(yè)化分離難題。結(jié)果表明，靈芝孢子粉在熱水提取過程中，有攪拌提取的工藝比無攪拌提取的多糖提取率提高了26.2%。采用臥式螺旋和蝶式2種離心機(jī)聯(lián)用技術(shù)，使靈芝孢子粉水提取液中的孢子粉渣能與提取液實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)的分離。采用攪拌提取工藝，以及臥螺離心機(jī)和蝶式離心機(jī)聯(lián)用技術(shù)，解決了實(shí)驗(yàn)室研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化中的困難，為靈芝脫脂孢子粉的變廢為寶和孢子粉多糖的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了新的實(shí)用技術(shù)。

靈芝脫脂孢子粉；多糖；攪拌提?。慌P式螺旋離心機(jī)；蝶式離心機(jī)

靈芝（Ganoderma lucidum）是多孔菌科（Polyporaceae）靈芝屬（Ganoderma） 真菌，屬于擔(dān)子菌綱多孔菌科赤芝Ganoderma lucidum(Levss.ex Fr.) Karst.或紫芝Ganoderma sinenseZhao.Xu et zhang.的干燥子實(shí)體[1]，其含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在中國(guó)民間有著源遠(yuǎn)的食用歷史，是1種具有補(bǔ)中益氣、扶正固本功效的珍貴藥材。靈芝孢子是靈芝生長(zhǎng)成熟期，從靈芝菌褶中彈射出來的極其微小的卵形生殖細(xì)胞?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，靈芝孢子比靈芝子實(shí)體有更強(qiáng)的生理活性，其中靈芝孢子多糖就是1種重要的活性成分，其具有多種生物活性，如抑制腫瘤、提高機(jī)體免疫力、提高機(jī)體耐缺氧能力、消除自由基等功效[2-4]。

靈芝孢子粉內(nèi)的主要活性成分是靈芝孢子油和靈芝多糖。目前，人們常將靈芝孢子粉破壁提取孢子油后，余下的孢子粉稱為脫脂孢子粉，粉內(nèi)包含有豐富的靈芝多糖。目前脫脂孢子粉多糖通常采用熱水提取法，但是，提取液中的孢子粉渣很難被過濾除去，這是由于靈芝孢子的粒徑微小，平均只有10 μm左右，600目高密度的過濾篩網(wǎng)其也能透過，由于孢子破壁后呈不規(guī)則形、粘度大，采用密度更高更細(xì)的過濾篩網(wǎng)時(shí)，過濾速度不僅慢，而且易于堵塞，耗時(shí)長(zhǎng)，氣溫高時(shí)提取液還容易酸敗，因此傳統(tǒng)的濾網(wǎng)過濾方法只適用于實(shí)驗(yàn)室，難以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要，成為靈芝孢子多糖產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸，因而脫脂孢子粉難以被開發(fā)利用，常被作為廢物丟棄，或者僅作為肥料使用。為了充分利用靈芝脫脂孢子粉這種天然資源，將其中的活性多糖提取出來使用，本文在研究攪拌提取方式的基礎(chǔ)上，采用臥式螺旋離心機(jī)[5]和蝶式離心機(jī)聯(lián)用技術(shù)對(duì)靈芝脫脂孢子粉進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)靈芝孢子多糖的產(chǎn)業(yè)化大生產(chǎn)。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

乙醇、濃硫酸、蒽酮為分析純；水為實(shí)驗(yàn)室自制超純水；靈芝脫脂孢子粉，福建仙芝樓生物科技公司；葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品，美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器

Lw300×1350型臥式螺旋離心機(jī)和DHC400型蝶式離心機(jī)，廣州富一液態(tài)分離技術(shù)有限公司；SGZ-2數(shù)顯濁度儀，上海悅豐儀器儀表有限公司；UV-2450紫外可見分光光度計(jì)，日本島津；AR1140型電子分析天平，美國(guó)奧豪斯儀器有限公司；DK-S28電熱恒溫水浴鍋，上海精科實(shí)業(yè)有限公司；Anke TDL-40B臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

2 試驗(yàn)方法

2.1 水提取靈芝孢子多糖

稱取2組同等重量的靈芝脫脂孢子粉，用水分別進(jìn)行攪拌提取與不攪拌提取。提取工藝參數(shù)[6]：料液比1∶10，提取溫度分別為90℃、95℃、100℃，提取時(shí)間3 h，提取1次（產(chǎn)業(yè)化提取的次數(shù)越少，操作步驟和耗能也越少）。

2.2 臥式螺旋離心機(jī)離心

按2.1提取工藝參數(shù)得到的靈芝脫脂孢子粉水提取液，輸送到臥式螺旋離心機(jī)中，該機(jī)的轉(zhuǎn)鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉(zhuǎn)，在離心力場(chǎng)的作用下，較重的孢子粉固相經(jīng)旋轉(zhuǎn)的螺旋連續(xù)不斷地推到轉(zhuǎn)鼓的錐端，經(jīng)排渣口排出。較輕的液相則由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓，經(jīng)排液口排出。由于該機(jī)分離量大，分離因子低，因此排出的液相還包含有微量的孢子粉渣，呈微混懸狀，取該液測(cè)定濁度及固形物含量，觀察分離效果。

2.3 蝶式離心機(jī)離心

將2.2步驟中臥螺離心機(jī)排出的微混懸液，由蝶式離心機(jī)的上部中心進(jìn)料口經(jīng)加料管流至轉(zhuǎn)鼓底部，通過碟片座下緣流出趨向轉(zhuǎn)鼓空間，在離心力場(chǎng)作用下，料液中比重較大的固相顆粒經(jīng)出渣口排出，液相由向心泵排出機(jī)外，由于該機(jī)分離量小，分離因子高，因此排出的液相比較清澈，呈透明狀，取該液測(cè)定濁度。

2.4 多糖含量的檢測(cè)

稱取一定體積比的上述離心得到的分離液，再用臺(tái)式離心機(jī)（4 000 r·min-1，離心10 min)離心，取上清液烘干稱重，計(jì)算多糖得率和檢測(cè)多糖純度[7]。

2.5 固形物含量的測(cè)定

固形物含量為1減去水分含量[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 攪拌與未攪拌提取的比較

攪拌與未攪拌提取的比較情況，見圖1、圖2。

由圖1、圖2可見，在提取溫度分別為90℃、95℃、100℃條件，攪拌較未攪拌提取時(shí)的靈芝孢子提取物得率和多糖得率均提高了，這可能與靈芝孢子粉被破壁后，黏度增大，原來橢圓球形變成無規(guī)則的不定型，相互交疊，限制了提取溶劑水的流動(dòng)性，使提取器上下部溫度不均。當(dāng)提取中引入攪拌后，促使溶劑水的劇烈流動(dòng)增加了孢子粉與水的接觸，提高了多糖的溶出率，也提高了多糖提取率和得率。因此表明攪拌因素在破壁孢子粉水提取過程中相當(dāng)重要，既能提高靈芝孢子多糖的得率，又能減少提取次數(shù)而節(jié)省生產(chǎn)能耗。

圖1 攪拌與未攪拌提取靈芝孢子提取物得率比較Fig.1 Comparison of extraction yield of Ganoderma lucidum spore between the way of mixing and unmixing

圖2 攪拌與未攪拌靈芝孢子多糖得率比較Fig.2 Comparison of polysaccharide yield of Ganoderma lucidum spore between the way of mixing and unmixing

3.2 臥式螺旋離心機(jī)和蝶式離心機(jī)聯(lián)用的分離效果

臥式螺旋離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為3 800 r·min-1，分離因子為2 860 g時(shí)，分離出的微混懸液，經(jīng)檢測(cè)其濁度為210 nut，孢子粉原液的固含量也由原來的4.3%降為0.34%，去除率高達(dá)92.1%。

上述微混懸液輸入蝶式離心機(jī)，該機(jī)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為7 060 r·min-1，分離因子為11 200 g時(shí)，分離出的清液，其濁度為20 nut。二機(jī)聯(lián)用的分離效果和示意圖，見圖3、圖4。

從圖3可以看出，經(jīng)過臥式螺旋離心機(jī)與蝶式離心機(jī)逐級(jí)的分離，靈芝脫脂孢子粉水提取液的濁度下降，變得越來越澄清。

圖4為臥式螺旋離心機(jī)與蝶式離心機(jī)串聯(lián)的循環(huán)系統(tǒng)，能有效地將孢子粉渣從靈芝孢子水提取液中除去，實(shí)現(xiàn)固液分離，分離后得到靈芝孢子提取物得率為10.5%，多糖得率1.68%。

4 結(jié)論

靈芝孢子粉在熱水提取過程中，有攪拌提取的工藝比無攪拌提取的多糖提取率提高了26.2%。

圖3 分離效果Fig.3 Solation effect

圖4 臥式螺旋離心機(jī)與蝶式離心機(jī)聯(lián)用示意圖Fig.4 Combination technology of horizontal screw centrifuge and disk centrifuge

采用臥式螺旋離心機(jī)和蝶式離心機(jī)聯(lián)用技術(shù)，使靈芝孢子粉水提取液中的孢子粉渣能與提取液實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)的分離，操作簡(jiǎn)便，分離速度快，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。解決了實(shí)驗(yàn)室研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化中的困難，為靈芝脫脂孢子粉的變廢為寶和孢子粉多糖的產(chǎn)業(yè)化大生產(chǎn)提供了新的實(shí)用技術(shù)。

[1]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典:第一部[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015：188.

[2]Miyazaki T,Nishijima M.Studies on fungi polysaccharides.ⅩⅩⅦ.structural examination of a water soluble antitumor polysaccharide of Ganoderma lucidum[J].Chem.Pharm Bull, 1981,29(1):3611-3616.

[3]游育紅，林志彬.靈芝多糖肽對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞自由基的清除作用[J].中國(guó)臨床藥理學(xué)與治療學(xué)，2004，9（1）：52-55.

[4]Yihuai Gao,Jin Lan,Xihu Dai,et al.A PhaseⅠ/ⅡStudy of Lingzhi mushroom Ganoderma lucidum(W.Curt.:Fr)Lloyd (Aphyllophoromycetideae) extract in patients with typeⅡdiabetes mellitus[J].Int J Med Mushrooms,2004,6(1):98-106.

[5]胡萬明.臥螺沉降式離心機(jī)選型分析[J].通用機(jī)械，2008（4）：35-38.

[6]朱忠敏，周巖飛，李曄，等.脫脂靈芝破壁孢子粉多糖的提取及膜分離工藝研究[J].食用菌學(xué)報(bào)，2015，22（1）：51-54.

[7]陳乃東，陳瓊，何健，等.正交試驗(yàn)優(yōu)選靈芝多糖的提取工藝[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（19）：8146-8148.

[8]GB5009.3-2010.食品中水分的測(cè)定[R].

Extraction and Industrial Separation of Polysaccharide in Defatted Ganoderma lucidum Spore

HUA Zheng-gen1,ZHOU Yan-fei1,ZHU Zhong-min1,2,WANG Jin-liang1,2,LI Ye1,2,YAO Wei-xi2
(1.Fujian Xianzhilou Biological Science&Technology Co.Ltd,Fuzhou 350002,China;2.National R&D Branch Center For Edible Fungi Processing,Fuzhou 350002,China)

To improve the extraction yield of defatted Ganoderma lucidum spore(GLS)polysaccharides,solve the difficulty on water extraction of GLS polysaccharide to industrialization of filtration,the mixing effects on GLS extraction yield of polysaccharides was studied in the hot water extraction process.The separation efficiency of GLS water extraction was investigated using the treatment of horizontal screw centrifuge-disk centrifuge combination technology.In the process of hot water extraction, the polysaccharide extraction yield increase by 26.2%with mixing process.Using the above two kinds of centrifuge combination technology,automatic successive GLS extract of separation were realized.The difficult problem in the industrial scale separation of GLS water extract was solved by the use of mixing process and two kinds of centrifuge combination technology,which provides a new practical technology for the recycling of defatted G.lucidum spore and the industrialized production of GLS polysacchrides.

defatted Ganoderma lucidum spore;polysaccharide;stirring extraction;horizontal screw centrifuge;disk centrifuge

S646.9

A

1003-8310（2017）02-0038-03

10.13629/j.cnki.53-1054.2017.02.011

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303080-1、201303079）。

華正根（1986-），男，本科，助理工程師，主要從事食（藥）用菌活性物質(zhì)的提取研究。E-mail:yanfa5@xianzhilou.com

**通信作者：李曄（1971-），男，本科，工程師，主要從事靈芝等食（藥）用菌的栽培及活性物質(zhì)研究。E-mail:lee@xianzhilou.com

2017-01-20