微波輔助提取紅菇多糖的工藝條件優(yōu)化

張 彬 ，王 宇 ，張媛媛 ，解立斌 ，田洪偉 ，張 進，王廣翰

（石家莊學院 a.人事處；b.化工學院，河北 石家莊 050035）

0 引言

紅蘑，鉚釘菇科幾種野生紅色食用菌的統(tǒng)稱，在真菌分類上屬于擔子菌亞門層菌綱、傘菌目、鉚釘菇科、鉚釘菇屬.該菌是針葉樹木重要的外生菌根菌，目前在承德壩上的深山中、燕山及青龍深山中以及遼西凌源地區(qū)山野中生長，都是當?shù)氐纳矫袢斯げ杉?，然后晾干，外觀通體呈肉色，故稱之為肉蘑.宋斌等[1-3]研究發(fā)現(xiàn)，紅菇中含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物、氨基酸以及人體必須的各種微量元素.其中紅菇多糖具有降低膽固醇、治療失血性貧血、提高機體免疫力、抗炎、抗癌、增強血管收縮等功效[4-6].目前，多糖提取方法主要有溶劑浸提法、酶法、超聲輔助提取法、微波提取法以及超臨界流體萃取法等.微波提取法不論在節(jié)能、高效，還是在操作方面都具有一定優(yōu)越性[7].蘇晨曦等[8]用微波輔助提取法通過響應面分析從香菇中提取香菇多糖，多糖得率為6.46%.李婭麗[9]利用微波輔助提取法提取人參多糖，提取率達23.32%.這些研究表明微波提取法的優(yōu)勢.

以河北省承德市某地區(qū)生長的野生紅菇為原料，采用微波輔助提取紅菇中的多糖，通過采用苯酚-硫酸法進行測定[10-12]，并采用正交試驗對提取工藝進行了優(yōu)化研究，希望為發(fā)展綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)、提高自然資源利用率提供一定理論依據(jù).

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

紅菇（河北省承德市）、無水乙醇（天津市恒興化學試劑公司）、苯酚（天津市永大化學試劑公司）、濃硫酸分析純（天津市永大化學試劑公司）、葡萄糖分析純（天津市永大化學試劑公司）.

1.2 儀器與設(shè)備

微波化學反應器（上海遠懷化工科技有限公司）；電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）；HCP-100型粉碎機（浙江省永康市金穗機械制造廠）；電熱水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）；多用真空泵SB-Ⅲ型（南京予凱儀器設(shè)備有限公司）；紫外可見分光光度計（上海儀電分析儀器有限公司）.

1.3 實驗方法

1.3.1 多糖含量測定方法

1.3.1.1 葡萄糖標準曲線的繪制

準確稱取干燥至恒重的葡萄糖標準品置于容量瓶中，加蒸餾水溶解并稀釋至刻度，配制成1.0 mg/mL的標準溶液，然后分別移取0.2，0.6，1.0，1.4，1.8 mL標準溶液于具塞比色試管中，加入蒸餾水補足至2 mL.按照苯酚-硫酸法[10]的相應條件下處理后，于491 nm測定其吸光度值，以測得的吸光度為縱坐標，以葡萄糖的濃度為橫坐標，繪制標準曲線.

1.3.1.2 多糖得率的計算

在具塞比色管中吸取1 mL紅菇多糖樣品液，加入蒸餾水1 mL，補足至2 mL.按照苯酚-硫酸法的最佳條件進行處理，測吸光度.然后按式（1）計算紅菇多糖得率：

式中W表示紅菇多糖樣品質(zhì)量（單位：mg），f表示換算因子，C表示試樣中葡萄糖的質(zhì)量濃度（單位：mg/mL），D表示紅菇多糖的稀釋倍數(shù).

1.3.2 紅菇多糖微波提取流程

將紅菇烘干粉碎，稱取一定量的紅菇粉，按1∶30的比例加入蒸餾水，60℃條件下進行微波處理，熱水浸提，抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、濃縮，得到多糖提取液.

1.3.3 微波法提取紅菇多糖的工藝條件優(yōu)化

1.3.3.1 提取工藝單因素條件試驗

固定其他實驗條件，分別對料液比、微波溫度、微波時間以及浸提時間進行單因素試驗.

1.3.3.2 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，采用正交試驗設(shè)計模型，選取料液比、微波溫度、微波時間作為自變量，以紅菇多糖提取率為響應值，設(shè)計三因素三水平的正交試驗，見表1.

表1 正交設(shè)計因素與水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標準曲線的繪制

以葡萄糖的濃度為橫坐標，以吸光度A為縱坐標得到葡萄糖標準曲線，見圖1，得回歸方程y=0.823x+0.020 5，R2=0.999 5，表明該標準曲線的線性關(guān)系良好.

圖1 葡萄糖標準曲線

2.2 單因素試驗結(jié)果

2.2.1 料液比的單因素試驗

準確稱取 5 g 紅菇粉，分別按照液料比 1∶10，1∶20，1∶30，1∶40，1∶50 加入蒸餾水，在微波溫度 60 ℃的條件下處理300 s后，80℃熱水提取2 h，然后按照苯酚-硫酸法測定吸光度值，并計算多糖得率，實驗結(jié)果見圖2.從圖2可知，隨著料液比的增大，紅菇多糖的得率也在增大.在料液比為1∶30時，紅菇多糖的得率到達了最大值，之后趨于平緩.

圖2 不同料液比對多糖的率的影響

2.2.2 微波溫度單因素試驗

準確稱取5 g紅菇粉，按照1∶30的液料比加入蒸餾水，分別在微波溫度30，40，50，60，70℃條件下處理300 s后，80℃熱水提取2 h，然后按照苯酚-硫酸法測定吸光度值，并計算多糖得率，實驗結(jié)果見圖3.由圖3可知，紅菇多糖的得率在微波溫度為60℃之前呈現(xiàn)上升趨勢，在60℃之后開始下降，出現(xiàn)這種情況的原因可能是細胞內(nèi)的微波熱效應過快，從而破壞了多糖的結(jié)構(gòu).所以微波溫度以60℃左右為宜.

圖3 不同微波溫度對多糖得率的影響

2.2.3 微波時間單因素試驗

準確稱取5 g紅菇粉，按照1∶30的液料比加入蒸餾水，在溫度為60℃的條件下，微波處理時間分別為100，200，300，400，500 s后，80℃熱水提取2 h，然后按照苯酚-硫酸法測定吸光度值并計算多糖得率，實驗結(jié)果見圖4.從圖4可以看出，紅菇多糖的得率隨微波時間的增多而增大，但是在微波時間300 s后，紅菇多糖得率開始降低.紅菇多糖得率降低的原因可能是在微波的長時間作用下破壞了多糖結(jié)構(gòu)，使紅菇多糖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了降解.

圖4 不同微波時間對多糖得率的影響

2.2.4 浸提時間的單因素實驗

準確稱取5 g紅菇粉，按照1∶30的液料比加入蒸餾水，在微波溫度為60℃的條件下，處理300 s后，80℃熱水分別提取1，1.5，2，2.5，3 h，然后按照苯酚-硫酸法測定吸光度值并計算多糖得率，實驗結(jié)果見圖5.由圖5可以看出，紅菇多糖的得率在浸提時間為2 h之前有較為明顯的增大趨勢，而在2 h之后，趨勢開始變得平緩，綜合提取效率等因素考慮，確定浸提時間為2 h.

2.3 正交試驗

以紅菇多糖得率作為評價依據(jù)，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選料液比、微波溫度、微波時間3個因素進行正交試驗，正交試驗結(jié)果見表2.根據(jù)表2中的極差R值，可以得出影響紅菇多糖得率的因素的大小依次為料液比＞微波時間＞微波溫度.從正交試驗中得出，微波輔助提取紅菇多糖的最佳工藝條件為料液比1∶40，微波時間400 s，微波溫度60℃.

2.4 驗證試驗

稱取5 g紅菇粉，按照最佳提取條件進行提取，重復進行3次試驗.驗證試驗結(jié)果見表3.從表3可以看出，在此條件下，紅菇多糖平均得率為6.28%，確為最佳條件，工藝條件穩(wěn)定.

圖5 不同浸提時間對多糖得率的影響

3 結(jié)論

將微波提取工藝運用到紅菇多糖的提取方法中，并對各個因素進行了單因素試驗研究，最后通過正交試驗得到微波輔助提取紅菇多糖的最佳工藝條件是：料液比為1：40，微波時間為400 s，微波溫度設(shè)定60℃，浸提時間為2 h，在此條件下，紅菇多糖得率達到6.28%，且工藝條件穩(wěn)定.

參考文獻：

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表2 正交試驗結(jié)果

表3 驗證試驗結(jié)果

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