超聲波輔助提取榛菇多糖的工藝研究

徐兵

（常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇常熟215500）

超聲波輔助提取榛菇多糖的工藝研究

徐兵

（常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，江蘇常熟215500）

以榛菇為試驗材料，以榛菇多糖提取得率為考察指標(biāo)，首先對超聲波法提取多糖的提取溫度，料液比、提取時間、超聲波功率進行單因素試驗，在此基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面試驗進一步對榛菇多糖提取工藝進行優(yōu)化。結(jié)果表明：榛菇多糖的最佳提取工藝為液料比20∶1（mL/g），超聲波時間75 min，提取溫度60℃，超聲波功率70 W，在此條件下，榛菇多糖提取得率為6.56%。

超聲波；榛菇多糖；工藝；優(yōu)化

榛菇，即榛蘑，為真菌植物門真菌蜜環(huán)菌的子實體，榛蘑滑嫩爽口、味道鮮美、營養(yǎng)豐富，被一些發(fā)達(dá)國家列為一類食品[1-2]。傳統(tǒng)多糖的提取方法主要有熱水浸提[3]、堿提[4]、酸提[5]和酶法[6]。這些方法提取時間長，耗能高，提取率低。近年來，超聲波和微波提取法[7-8]在多糖提取方面應(yīng)用較多，因為超聲波法的提取物的結(jié)構(gòu)不被破壞，效果好，提取率較高，而目前，關(guān)于榛菇多糖提取的研究尚未見報告，所以本文對超聲波法提取榛菇多糖的工藝進行研究，旨在為后續(xù)的研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗原料和試劑

榛菇：市購，產(chǎn)自東北長白山。

葡萄糖、濃硫酸、乙醚、乙醇、苯酚、氯仿、正丁醇等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

722型分光光度計：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；KH-100SP型雙頻數(shù)控聲波清洗器：天津市泰斯特儀器有限公司；TG16-WS臺式高速離心機：上海申安醫(yī)療器械廠；M124A型電子天平：BEL；WGL-45B型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；BL25C33攪拌機：上海知楚儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 超聲波提取多糖工藝

將購買的榛菇研磨成粉末，低溫烘干后進行脫脂操作[9-10]。稱取一定量的脫脂后的榛菇粉末于燒杯中，按照不同料液比，加入一定量的蒸餾水，然后在超聲波下進行超聲處理提取，提取結(jié)束后濾掉提取液中的殘渣，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將提取液濃縮至100 mL左右，在低溫下加入適量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的乙醇醇析、離心，所得沉淀用95%乙醇重復(fù)洗滌2次～3次后，真空干燥即得榛菇多糖。

1.3.2 多糖含量測定

采用蒽酮硫酸法[11]。

榛菇多糖提取率/%=（榛菇多糖含量/榛菇粉末質(zhì)量）×100

1.3.3 單因素試驗

1.3.3.1 溫度對榛菇多糖提取率的影響

以多糖提取率作為指標(biāo)，考察不同溫度對榛菇多糖提取率的影響。溫度分別設(shè)定為40、50、60、70、80℃。超聲波功率為80 W，提取時間為70 min，液料比為 20∶1 mL/g。

1.3.3.2 液料比對榛菇多糖提取率的影響

以多糖提取率為指標(biāo)，考察不同液料比對榛菇多糖提取率的影響。液料比分別設(shè)定為10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1（mL/g）。溫度為60℃，提取時間為 70min，超聲波功率為80 W。

1.3.3.3 提取時間對榛菇多糖提取率的影響

以多糖提取率作為指標(biāo)，考察不同提取時間對榛菇多糖提取率的影響。提取時間為 10、30、50、70、90 min，提取溫度為60℃，液料比為20∶1（mL/g），超聲波功率為80 W。

1.3.3.4 超聲波功率對榛菇多糖提取率的影響

以多糖提取率作為指標(biāo)，考察超聲波功率對榛菇多糖提取率的影響。超聲波功率為50、60、70、80、90 W。溫度為60℃，液料比為20∶1（mL/g），提取時間為70 min。

1.3.4 響應(yīng)面試驗設(shè)計

采用響應(yīng)面法中的Box-Behnken模型對影響榛菇多糖提取的關(guān)鍵因素（溫度、時間、液料比、功率）進行優(yōu)化。數(shù)據(jù)處理軟件為Design Expert 8.05 b。編碼與因子的實際濃度的對應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 編碼與因子的實際濃度的對應(yīng)關(guān)系Table 1 The corresponding relation between encode and factor practical concentration

2 結(jié)果與分析

2.1 榛菇多糖提取單因素試驗

2.1.1 溫度對榛菇多糖提取率的影響

溫度對榛菇多糖提取率的影響見圖1。

圖1 溫度對榛菇多糖提取率的影響Fig.1 Effect of temperature on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由圖1可知，當(dāng)提取溫度為60℃時，多糖提取率最大為6.334%。當(dāng)溫度高于60℃時，多糖提取率下降，因此，選擇60℃作為最佳的發(fā)酵溫度。

2.1.2 液料比對榛菇多糖提取率的影響

液料比對榛菇多糖提取率的影響見圖2。

圖2 液料比對榛菇多糖提取率的影響Fig.2 Effects of liquid ratio on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由圖2可知，當(dāng)液料比為20∶1 mL/g時，多糖提取率最高，所以選擇20∶1 mL/g為最佳的液料比。

2.1.3 提取時間對榛菇多糖提取率的影響

提取時間對榛菇多糖提取率的影響見圖3。

圖3 提取時間對榛菇多糖提取率的影響Fig.3 Effects of ultrasound time on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由圖3可知，從提取時間到70 min時，多糖提取率達(dá)到最大值，隨后多糖提取率急速下降，因此選擇70 min作為最佳的提取時間。

2.1.4 超聲波功率對榛菇多糖提取率的影響

超聲波功率對榛菇多糖提取率的影響見圖4。

圖4 超聲波功率對榛菇多糖提取率的影響Fig.4 Effects of ultrasonic power on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由圖4可知，榛菇多糖提取率隨著超聲波功率的提高而增大，當(dāng)超聲波達(dá)到80 W時，榛菇多糖提取率趨于平緩，因此，選擇80 W作為最佳的功率。

2.2 響應(yīng)面試驗設(shè)計

響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

表2 Box-Behnken試驗設(shè)計及相關(guān)結(jié)果Table 2 Design and results of Box-Behnken design

續(xù)表2 Box-Behnken試驗設(shè)計及相關(guān)結(jié)果Continue table 2 Design and results of Box-Behnken design

按照Design Expert 8.05 b軟件中的Box-Behnken Design方法，3個因素經(jīng)過擬合得到的回歸方程為：多糖提取率=6.54－0.065A+0.092B+0.033C+0.051D－0.020AB+0.015AC－0.020AD－0.005BC－0.042BD+0.030CD－0.42A2－0.56B2－0.052C2－0.24D2。

對該回歸方程進行方差分析，結(jié)果見表3。

表3 響應(yīng)面試驗方差分析Table 3 The variance analysis result of Response Test

由表3可知，該模型達(dá)到極顯著水平（P=0.000 1<0.01），該模型的R2=0.992 9，說明該模型與試驗擬合良好，故可用于設(shè)計范圍內(nèi)的預(yù)測。由表3可知，在一次項中，液料比、功率、時間和溫度對榛菇多糖提取率的影響顯著（P＜0.05）。在二次項中，液料比、功率、溫度和時間的影響都達(dá)到了顯著水平，交互項中，功率和溫度的交互作用顯著。

根據(jù)Design Expert 8.05 b軟件對數(shù)據(jù)進行二次多元回歸擬合，所得到的二次回歸方程的響應(yīng)面及等高線圖如圖5～圖7所示，液料比、功率、時間、溫度及交互作用對響應(yīng)值的影響及其等高線可以從圖中直觀地反映出來，并確定各個因素的最佳水平。

圖5 液料比和超聲波功率對榛菇多糖提取率的交互效應(yīng)的響應(yīng)面圖和等高線Fig.5 Liquid ratio and ultrasonic power on the interaction hazel mushroom polysaccharide yield of a response surface plot and contour lines

圖6 液料比和提取時間對榛菇多糖提取率的交互效應(yīng)的響應(yīng)面圖和等高線Fig.6 Liquid ratio and ultrasonic treatment time on the interaction hazel mushroom polysaccharide yield of a response surface plot and contour lines

圖7 提取溫度和超聲波功率對榛菇多糖提取率的交互效應(yīng)的響應(yīng)面圖和等高線Fig.7 Extraction temperature and ultrasonic power on the interaction hazel mushroom polysaccharide yield of a response surface plot and contour lines

通過分析得到超聲波提取榛菇多糖提取率最大值為 6.56%，及當(dāng) A（液料比）=19.3∶1（mL/g），B（超聲波功率）=70.8 W，C（提取時間）=73.5 min，D（提取溫度）=61℃。但是考慮到實際操作便利，確定超聲波提取榛菇多糖的最佳組合為：溫度為60℃，液料比為20 ∶1（mL/g），超聲波功率為 70 W，提取時間為 75 min。在此工藝條件下重復(fù)試驗3次，榛菇多糖提取率平均值為6.48%，與預(yù)測值相對誤差為1.22%，與預(yù)測值擬合較好。

3 結(jié)論

本研究采用超聲波提取法提取榛菇子實體多糖，經(jīng)單因素試驗和響應(yīng)面試驗設(shè)計得出榛菇多糖最佳提取工藝條件為：超聲波功率為70 W，超聲波時間位75 min，液料比為 20 ∶1（mL/g），60 ℃為提取溫度，所得榛菇多糖提取率為6.56%。本試驗為榛菇多糖提取及其活性成分研究提供了一定的理論參考。

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《食品研究與開發(fā)》是由天津市食品研究所有限公司和天津市食品工業(yè)生產(chǎn)力促進中心主辦，國內(nèi)外公開發(fā)行的食品專業(yè)科技期刊，1980年創(chuàng)刊，半月刊，采用國際流行開本大16開。其專業(yè)突出，內(nèi)容豐富，印刷精美，是一本既有基礎(chǔ)理論研究，又包括實用技術(shù)的刊物。本刊已被“萬方數(shù)據(jù)庫”、“中文科技期刊數(shù)據(jù)庫”、《烏利希期刊指南》、美國《化學(xué)文摘》、英國國際農(nóng)業(yè)與生物科學(xué)研究中心（CABI）、英國《食品科技文摘》（FSTA）等知名媒體收錄，并被列入“中文核心期刊”、“中國科技核心期刊”、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）。主要欄目有：基礎(chǔ)研究、分離提取、研發(fā)與工藝、標(biāo)準(zhǔn)與檢測、生物工程、營養(yǎng)保健、貯藏保鮮、質(zhì)量安全、專題論述、食品機械等。

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Study on Ultrasonic Assisted Extraction Technology of Hazel Mushroom

XU Bing
（College of Biology and Food Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，Jiangsu，China）

Mellea armillaria sporophore was used as experimental material，whose extraction rate of polysaccharide as important examining index，single factor test of material liquid ratio，exaction time，exaction temperature and ultrasonic power were studied.On the basis of this，orthogonal test of four factors and three levels were used to optimize the extraction process of olysaccharide from mellea armillaria sporophore.The optimal extraction process were as follows，material liquid ratio was 20 ∶1，ultrasonic time was 75 min，extraction temperature was 60℃ and ultrasonic power was 70 W.Under these conditions，the extraction rate of polysaccharide from mellea armillaria sporophore was 6.56%.

Ultrasonic；mellea armillaria sporophore；process；optimization

2016-09-09

蘇州市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項目（SNG201615）

徐兵（1982—），男（漢），實驗師，學(xué)士，研究方向：食用菌學(xué)。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.011