猴頭菇水不溶性膳食纖維的提取工藝研究

張江萍，劉靖宇

（1.山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原 030012；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷 030801）

猴頭菇（Hericium erinaceus（Bull.）Pers）隸屬于擔(dān)子菌門層菌綱非褶菌目猴頭菌科猴頭菌屬[1]。猴頭菇性平、味甘，有利于五臟，具有促消化、滋補(bǔ)身體等功效[2]。

近代醫(yī)學(xué)研究表明，猴頭菇可加強(qiáng)胃黏膜的保護(hù)機(jī)能，對(duì)消化不良、胃炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍等有顯著的療效，對(duì)食道癌、賁門癌、胃癌等也有很高的治愈率[3-5]。水不溶性膳食纖維對(duì)有害物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附和清除能力，可刺激腸道蠕動(dòng)，加速腸內(nèi)有毒物質(zhì)排出體內(nèi)，防止便秘、結(jié)腸癌，抑制與腸胃有關(guān)的其他疾病[6-11]。因此，猴頭菇中的水不溶性膳食纖維的提取具有重要的意義。

本研究以山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院食用菌研究團(tuán)隊(duì)栽培并保藏的猴頭菇子實(shí)體作為試驗(yàn)材料，以NaOH濃度、料液比、提取溫度、提取時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)，并采用L9（34）進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，以確定猴頭菇水不溶性膳食纖維最佳的提取工藝。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試材料 猴頭菇子實(shí)體由山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院園藝系提供。

1.1.2 供試試劑 98%濃硫酸、氫氧化鈉、乙醚均為分析純，由山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院分析檢測(cè)中心提供。乙酸乙酯（天津市天力化學(xué)試劑有限公司（分析純））；無(wú)水乙醇（天津市富宇精細(xì)化工有限公司（分析純））；0.1 mol/L稀硫酸（由98%濃硫酸配制）；不同濃度NaOH溶液（由氫氧化鈉配制）。

1.1.3 主要試驗(yàn)儀器和設(shè)備 FX303-Z型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海樹(shù)立儀器儀表有限公司）；雙列六孔型水浴鍋（上海樹(shù)立儀器儀表有限公司）；FA1004型電子天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司）；9FZ-21型粉碎機(jī)（河南鄭州粉碎機(jī)廠）；101-13型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市宏諾儀器有限公司）；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 供試材料的預(yù)處理 將猴頭菇子實(shí)體在干燥箱中烘干，用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)0.125 mm篩，備用。

1.2.2 工藝流程 參照王彥玲等[12-22]的方法，猴頭菇水不溶性膳食纖維的提取工藝流程設(shè)置如下：猴頭菇子實(shí)體→干燥→粉碎過(guò)篩→乙酸乙酯浸泡→水洗、抽濾→烘干→酸液水解→過(guò)濾→濾液洗至中性→堿液水解→過(guò)濾→濾液洗至中性→乙醇、乙醚洗滌→干燥→磨碎即得成品。

1.2.3 NaOH濃度對(duì)產(chǎn)率的影響試驗(yàn)

1.2.3.1 脫脂樣品的制備 稱取100 g猴頭菇粉裝到錐形瓶中，在室溫（25℃）下用乙酸乙酯浸泡3 h，然后用蒸餾水進(jìn)行水洗抽濾，烘干，得到脫脂樣品。

1.2.3.2 酸水解 準(zhǔn)確稱取2.0 g脫脂樣品與蒸餾水按料液比1∶10混合，用0.1 mol/L H2SO4調(diào)pH值至1.5，在水浴鍋中85℃條件下浸提2 h，趁熱過(guò)濾，濾渣用熱水洗滌至中性。

1.2.3.3 堿水解 選取NaOH濃度為0.15，0.20，0.25，0.30，0.50 mol/L，在25℃條件下，按料液比為1∶9處理濾渣3 h，過(guò)濾、洗滌至中性。

1.2.3.4 洗滌、烘干 將濾渣用無(wú)水乙醇、乙醚各洗滌1次，然后放在鼓風(fēng)干燥箱中55℃烘干，磨碎即為水不溶性膳食纖維。

1.2.4 料液比對(duì)產(chǎn)率的影響試驗(yàn) 在NaOH濃度為0.30 mol/L條件下，分別按料液比為1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12 進(jìn)行堿解。其他操作同1.2.3。

1.2.5 浸提溫度對(duì)產(chǎn)率的影響試驗(yàn) 在NaOH濃度為0.30 mol/L條件下，浸提溫度分別選擇25，35，45，55，65，70 ℃進(jìn)行堿解。其他操作同1.2.3。

1.2.6 浸提時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響試驗(yàn) 在NaOH濃度為0.30 mol/L條件下，浸提時(shí)間分別選擇1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h 進(jìn)行堿解。其他操作同 1.2.3。

不同單因素對(duì)產(chǎn)率影響的試驗(yàn)因素水平設(shè)置列于表1。

表1 單因素試驗(yàn)水平設(shè)置

1.2.7 猴頭菇水不溶性膳食纖維工藝優(yōu)化試驗(yàn)基于上述NaOH濃度、料液比、溫度和時(shí)間等4個(gè)因素對(duì)猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率影響的結(jié)果，采用正交試驗(yàn)L9（34）對(duì)猴頭菇水不溶性膳食纖維提取工藝進(jìn)一步優(yōu)化，因素水平設(shè)置列于表2。

表2 工藝優(yōu)化因素水平

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率測(cè)定 稱取脫脂樣品的質(zhì)量，記為m，單位為g；對(duì)提取的水不溶性膳食纖維稱質(zhì)量，記為m1，單位為g；水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率為m/m1×100%。

1.3.2 水不溶性膳食纖維的品質(zhì)測(cè)定

1.3.2.1 持水力的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纖維于100 mL小燒杯中，加入蒸餾水20 mL（淹過(guò)樣品表面），室溫下浸泡1 h，將浸泡后的膳食纖維刮到濾紙上瀝干，然后再把纖維全部轉(zhuǎn)移到表面皿中稱質(zhì)量，重復(fù)測(cè)定3次，計(jì)算持水力。

1.3.2.2 溶脹度的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纖維，置于10 mL量筒中，讀取干品體積，用移液管準(zhǔn)確吸取5 mL蒸餾水加入量筒中，振蕩均勻，在室溫下放置24 h后，讀取膨脹后的體積，重復(fù)測(cè)定3次，計(jì)算溶脹度。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaOH濃度對(duì)產(chǎn)率的影響結(jié)果

分別選取NaOH溶液濃度為0.15，0.20，0.25，0.30，0.50 mol/L，在室溫（25℃）條件下按料液比為1∶9處理酸水解后的濾渣3 h，研究不同NaOH溶液濃度對(duì)提取水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。

試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖1），隨著NaOH濃度的升高，猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率在NaOH濃度為0.15～0.20 mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；產(chǎn)率在NaOH濃度為0.20～0.30 mol/L范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；產(chǎn)率在NaOH濃度為0.30～0.50 mol/L范圍內(nèi)時(shí)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；當(dāng)NaOH濃度為0.30 mol/L時(shí)產(chǎn)率最大，達(dá)到42.89%。因此，進(jìn)行工藝優(yōu)化時(shí)，選擇NaOH濃度范圍為0.25～0.35 mol/L。

2.2 浸提溫度對(duì)產(chǎn)率的影響結(jié)果

將酸水解后的濾渣和濃度為0.3 mol/L的NaOH溶液按料液比1∶9混合，分別選取溫度為25，35，45，55，65，70 ℃處理時(shí)間 3 h，研究不同溫度對(duì)提取猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。

試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖2），隨著浸提溫度的提升，猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率在浸提溫度為25～55℃范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；產(chǎn)率在浸提溫度為55～70℃范圍內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；當(dāng)浸提溫度為55℃時(shí)產(chǎn)率最大，為31.77%。因此，進(jìn)行工藝優(yōu)化時(shí)，選擇溫度范圍為50～60℃。

2.3 料液比對(duì)產(chǎn)率的影響結(jié)果

將酸水解后的濾渣和0.30 mol/L NaOH的溶液分別按 1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12料液比混合，在室溫（25℃）條件下浸提3 h，研究不同料液比對(duì)提取水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。

試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖3），隨著料液比的增加，猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率在料液比為1∶5～1∶9范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；產(chǎn)率在料液比為1∶9～1∶12范圍內(nèi)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；當(dāng)料液比為1∶9是產(chǎn)率最大，為36.19%。因此，進(jìn)行工藝優(yōu)化時(shí)，選擇料液比范圍為1∶8～1∶10。

2.4 浸提時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響結(jié)果

將酸水解后的濾渣和濃度為0.3 mol/L的NaOH溶液按料液比1∶9混合，選取浸提溫度為25 ℃，處理時(shí)間分別為 1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h，研究不同浸提時(shí)間對(duì)提取猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。

試驗(yàn)結(jié)果顯示（圖4），隨著浸提時(shí)間的延長(zhǎng)，猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率在浸提時(shí)間為1～2 h范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；產(chǎn)率在浸提時(shí)間為2～3 h范圍內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；當(dāng)浸提時(shí)間為2 h時(shí)產(chǎn)率最大，達(dá)到36.82%。因此，進(jìn)行工藝優(yōu)化時(shí)，選擇時(shí)間范圍為1.5～2.5 h。

2.5 最佳工藝優(yōu)化結(jié)果

基于上述NaOH濃度、料液比、溫度和時(shí)間等4個(gè)因素對(duì)猴頭菇水不溶性膳食纖維產(chǎn)率影響的結(jié)果，通過(guò)正交試驗(yàn)L9（34）對(duì)猴頭菇水不溶性膳食纖維提取工藝進(jìn)行了優(yōu)化，工藝優(yōu)化結(jié)果如表3 所示。

表 3 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)極差R的大小判斷，各因素作用的主次順序?yàn)椋篘aOH濃度＞浸提時(shí)間＞浸提溫度＞料液比。猴頭菇水不溶性膳食纖維的最佳提取工藝為（6號(hào)處理）：NaOH濃度0.3 mol/L、料液比1∶8、浸提溫度60℃、浸提時(shí)間2 h，此條件下，水不溶性膳食纖維產(chǎn)率高達(dá)46.03%。

2.6 水不溶性膳食纖維的品質(zhì)測(cè)定結(jié)果

持水力是指每單位質(zhì)量水不溶性膳食纖維所能吸附并保持住的水分質(zhì)量。溶脹度是指每單位質(zhì)量水不溶性膳食纖維在飽和水分條件下的容積。持水力和溶脹度是檢驗(yàn)所制備的水不溶性膳食纖維生理活性的2個(gè)重要指標(biāo)。測(cè)定猴頭菇水不溶性膳食纖維的持水力結(jié)果顯示（表4），猴頭菇水不溶性膳食纖維的持水力測(cè)定結(jié)果在5.9～6.3 g/g范圍內(nèi)，測(cè)定值沒(méi)有大的偏差，平均值達(dá)到6.082 7 g/g。

表4 水不溶性膳食纖維持水力測(cè)定

測(cè)定猴頭菇水不溶性膳食纖維的溶脹度結(jié)果顯示（表5），猴頭菇水不溶性膳食纖維的溶脹度測(cè)定結(jié)果在7.1～7.3mL/g范圍內(nèi)，平均值達(dá)到7.2mL/g。

表5 水不溶性膳食纖維溶脹度測(cè)定

3 結(jié)論

本試驗(yàn)首次采用酸堿浸提法對(duì)猴頭菇水不溶性膳食纖維提取工藝進(jìn)行了研究。根據(jù)單因素分析和正交綜合試驗(yàn)，確定各單因素作用的主次順序?yàn)椋篘aOH濃度＞浸提時(shí)間＞浸提溫度＞料液比；猴頭菇子實(shí)體水不溶性膳食纖維的最佳提取工藝為：NaOH濃度0.3 mol/L、料液比1∶8、浸提溫度60℃、浸提時(shí)間2 h。此條件下，產(chǎn)率高達(dá)46.03%。

本試驗(yàn)測(cè)得水不溶性膳食纖維的持水力和溶脹度分別為6.082 7 g/g和7.2 mL/g，具有較好的品質(zhì)。本研究采用酸堿浸提法獲得猴頭菇水不溶性膳食纖維的最佳工藝條件和對(duì)水不溶性膳食纖維的品質(zhì)分析，為進(jìn)一步研制猴頭菇的新型保健食品奠定了一定的理論基礎(chǔ)，也為其他食藥用真菌膳食纖維的提取提供了重要參考。

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