金針菇菇根廢棄物多糖提取工藝優(yōu)化研究*

王翠，何文勝

（福建生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350002）

金針菇菇根廢棄物多糖提取工藝優(yōu)化研究*

王翠，何文勝

（福建生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350002）

以金針菇菇根廢棄物為原料，用物理破碎法和熱水浸提法研究金針菇廢棄物多糖提取的最優(yōu)工藝條件。通過(guò)采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化提取工藝條件，確定影響多糖得率的主次因素分別為乙醇濃度、浸提比和提取時(shí)間。結(jié)果表明：金針菇菇柄廢棄物多糖提取的最優(yōu)工藝條件為浸提溫度90℃，浸提2次，浸提時(shí)間90min、料液比1∶20(m∶v)、乙醇濃度80%，該條件下多糖提取率達(dá)8.09%。該工藝具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉、設(shè)備要求低、提取率高的特點(diǎn)，適合工廠化生產(chǎn)，有較高的推廣價(jià)值。

金針菇；菇根；多糖；提??；工藝優(yōu)化

金針菇學(xué)名毛柄金錢菌，又稱毛柄小火菇、構(gòu)菌、樸菇、冬菇、凍菌、金菇、智力菇等，植物學(xué)名為Flammulina velutiper(Fr.)Sing.[1]。金針菇富含蛋白質(zhì)、糖類、氨基酸、維生素和鐵鋅硒等微量元素，適合氣血不足、營(yíng)養(yǎng)不良的老人、兒童、癌癥患者、肝臟病及胃、腸道潰瘍、心腦血管疾病患者食用，是一種很好的保健食品[2]。

金針菇多糖(Flammulina velutipes polysaccharides，F(xiàn)VP)是金針菇中一種具有生物活性的物質(zhì)，它對(duì)小鼠肉瘤 S-180有明顯的抑制作用[3]。此外FVP在抗炎、抗疲勞、耐缺氧及提高巨噬細(xì)胞吞噬功能方面均有顯著作用[4]。若直接食用金針菇，金針菇多糖的含量低，功效不能完全發(fā)揮[5]。將金針菇多糖從金針菇中提取富集，制成口服液、膠囊等產(chǎn)品，既實(shí)現(xiàn)了金針菇的深加工，其提高附加值，又可以充分發(fā)揮金針菇多糖的功效。金針菇采收時(shí)，緊鄰培養(yǎng)基的菇柄部分會(huì)被切除，產(chǎn)生大量的廢棄物，約占原料的20%～30%。雖然菇柄廢棄物可以作為培養(yǎng)基再次利用，但其中含有木質(zhì)素、纖維素、蛋白質(zhì)、多糖、礦質(zhì)元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[6]沒(méi)有得到充分利用。從菇柄中提取金針菇多糖可以降低生產(chǎn)成本，還可以減少金針菇加工過(guò)程的廢棄物，促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。

金針菇多糖提取方法一般為熱水浸提法，經(jīng)常用酶解、微波、超聲波[7]等輔助措施，以提高多糖提取率。研究[6,8-12]表明，金針菇多糖熱水浸提法的最優(yōu)條件為溫度90℃左右，料液比1:20～40(m:v)，提取2～4次，提取率為0.99%～8.07% ，該法工藝簡(jiǎn)單，但提取率稍低。超聲輔助熱水浸提法的條件為超聲波功率80～420W，處理時(shí)間9～50min，料液比1:20～35(m:v)，提取率為1.26% ～3.14%[10,13,14]，該工藝提高了多糖提取率，但設(shè)備復(fù)雜，不適于工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。梁敏等[15]研究了酶解輔助熱水浸提法的最優(yōu)條件，為溫度55℃，木瓜蛋白酶濃度0.6%，pH值7，提取3h，提取率為7.6%，該工藝對(duì)提取率有較大提高，但對(duì)提取條件要求嚴(yán)格。黃瓊等[16]研究了微波協(xié)同酶法對(duì)多糖提取率的影響，優(yōu)化的工藝條件下多糖提取率高達(dá)21.76% ，但所需設(shè)備繁瑣，工藝復(fù)雜，對(duì)提取條件要求嚴(yán)格，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。因此，在中國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)裝備和經(jīng)濟(jì)情況下，酶解、超聲波等輔助熱水浸提法均不適合工業(yè)化生產(chǎn)，必須進(jìn)一步研究熱水浸提法，提高提取率。

試驗(yàn)以金針菇的廢棄物菇柄為原料，采用烘干物理破碎法和熱水浸提法提取金針菇多糖，研究金針菇廢棄物多糖經(jīng)濟(jì)、高效的提取工藝，提高提取率，為金針菇多糖產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定參考，為金針菇菇柄廢棄物的資源化利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：金針菇菇根下腳料（由福建省裕興農(nóng)業(yè)科技有限公司提供）；95%乙醇、33%H2O2、氯仿、正丁醇、丙酮均為國(guó)產(chǎn)分析純?cè)噭?/p>

儀器：恒溫干燥箱，電熱恒溫水浴鍋、離心機(jī)、分析天平等。

1.2 方法

1.2.1 金針菇多糖提取率的測(cè)定

1.2.1.1 材料預(yù)處理：試驗(yàn)采用物理法破碎，處理方法：取金針菇菇根下腳料，除去栽培基質(zhì)等雜質(zhì)，65℃條件下干燥24h，磨碎過(guò)0.25mm篩，備用。

1.2.1.2 多糖浸提液的制備：在分析天平上準(zhǔn)確稱取2g粉末放入大試管中，加適量的水浸泡30min，使粉末充分吸水膨脹，便于多糖的浸出，減少蒸煮時(shí)間。將復(fù)水的漿體里按照一定浸提比加入蒸餾水，將大試管放入90℃的水浴鍋浸提一定時(shí)間，每隔15min搖晃大試管1次，使菌多糖被充分浸提出來(lái)，然后冷卻，以4500r/min離心15min，取上清，浸提2次，在沉淀洗滌后再次按料液比加水浸提，每個(gè)處理重復(fù)3次。將上清液加熱濃縮，直至濾液體積降為原來(lái)的1/4～1/5，再將濃縮液轉(zhuǎn)入大試管中，加3倍體積的10%H2O2加熱脫色，使淡黃色褪去。將脫色液倒入分液漏斗中，用Sevage[17]法除去蛋白質(zhì)，即加入氯仿和正丁醇(5:2)0.5倍量，振蕩萃取，取上層液，反復(fù)萃取2～3次至游離蛋白質(zhì)完全去除，并用茚三酮檢驗(yàn)。將萃取液倒入大試管中，加入95%乙醇至一定濃度飽和度，靜置過(guò)夜，以3000r/min離心15min，并用丙酮漂洗沉淀2次，除去其中的脂類和色素。沉淀物采用烘箱干燥法，將其轉(zhuǎn)入鋁盒中，放入干燥箱70℃干燥15h。

1.2.1.3 多糖的測(cè)定和多糖得率計(jì)算：多糖測(cè)定采用DNS法。

1.2.2 金針菇菇柄多糖提取的單因素試驗(yàn)

1.2.2.1 料液比對(duì)提取率的影響：料液比（m:v）處理為1:10、1:20、1:30、1:40，其他條件為浸提時(shí)間120min、pH 7、乙醇濃度70%、溫度90℃、浸提2次，其他操作同方法1.2.1.2。

1.2.2.2 乙醇濃度對(duì)提取率的影響：乙醇濃度處理為60%、70%、80%、90%，其他條件為浸提時(shí)間120 min、pH 7、料液比1:30（m:v）、溫度90℃、浸提2次，其他操作同方法1.2.1.2。

1.2.2.3 浸提時(shí)間對(duì)提取率的影響：浸提時(shí)間處理為90、120、150、180min，其他條件為pH 7、料液比1:30（m:v）、乙醇濃度70%、溫度90℃、浸提2次，其他操作同方法1.2.1.2。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 料液比對(duì)菇根廢棄物多糖提取率的影響

由圖1可知，菇柄多糖提取率隨料液比的增加而增加，當(dāng)料液比達(dá)到1:20以后，提取率增加緩慢。

圖1 料液比對(duì)金針菇多糖提取率的影響

2.1.2 乙醇濃度對(duì)菇根多糖提取率的影響

由圖2可知，多糖提取

圖2 乙醇濃度對(duì)金針菇多糖提取率的影響

率隨乙醇濃度升高而升高，當(dāng)乙醇濃度為70%～80%時(shí)多糖提取效果最佳。2.1.3浸提時(shí)間對(duì)菇柄多糖提取率的影響

由圖3可知，浸提時(shí)間的增加，多糖提取率先升高后降低，浸提時(shí)間120 min的提取率最高，但與90 min時(shí)的提取率基本相同。隨浸提時(shí)間的增加，提取率下降，這是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的高溫下，浸提液中的多糖發(fā)生降解。

圖3 浸提時(shí)間對(duì)金針菇多糖提取率的影響

2.2 金針菇菇柄廢棄物多糖提取的正交試驗(yàn)

2.2.1 正交試驗(yàn)因素選擇

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇料液比、乙醇濃度、提取時(shí)間作為3個(gè)試驗(yàn)因素，各取3個(gè)水平，采用3因素3水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平表如1，結(jié)果與分析如表2。

表1 多糖提取條件正交試驗(yàn)水平因素

2.2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

表2 多糖提取條件正交試驗(yàn)結(jié)果及分析表

由表2可知，影響金針菇廢棄物多糖提取率的3個(gè)因素的主次順序?yàn)?C＞A＞B，即乙醇濃度＞浸提時(shí)間＞料液比。通過(guò)正交試驗(yàn)，金針菇廢棄物多糖的最優(yōu)提取條件是A1B2C3，即時(shí)間90 min、料液比 1:20（m:v）、乙醇濃度80%。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在最優(yōu)工藝條件下進(jìn)行金針菇菇柄廢棄物多糖提取的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在最優(yōu)工藝條件下，菇柄廢棄物多糖的提取率高達(dá)8.09%。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)根據(jù)史琦云等[18]研究采用浸提溫度90℃，浸提2次條件下，利用單因素和正交試驗(yàn)確定了金針菇菇柄廢棄物多糖提取的最優(yōu)工藝條件：浸提時(shí)間90min、料液比1:20（m:v）、乙醇濃度80%，在該條件下金針菇菇柄廢棄物多糖提取率達(dá)8.09%。以福建省裕興農(nóng)業(yè)科技有限公司為例，金針菇日產(chǎn)4000包，每包平均425g，切除菇腳后400g，以金針菇含水量90%，價(jià)格8元/kg計(jì)，利用新鮮金針菇子實(shí)體，按照本工藝生產(chǎn)1kg金針菇多糖需要新鮮金針菇子實(shí)體124 kg，成本992元，利用菇柄廢棄物生產(chǎn)沒(méi)有原料成本，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

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TS254.7

：A

：1007-550X（2017）04-0028-04

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.04.001

福建生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)青年基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)2014kj04）。

2017-03-24

王翠（1984- ），女，山東新泰人，碩士研究生，研究方向：食用菌種質(zhì)資源與遺傳育種。