超聲波輔助提取黑木耳多糖及其果凍的制作

張永芳 王潤梅 劉文英 張紅利 周玉興

摘 要：利用超聲波輔助技術(shù)以黑木耳為材料提取其多糖，探究在提取過程中溫度、時(shí)間、液固比以及超聲波頻率對(duì)提取的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出：溫度為45℃，時(shí)間為25min，液固比為50：1，超聲波頻率為50 kHz時(shí)得到最優(yōu)結(jié)果，提取率為48.71mg/g。利用此法提取的多糖制備果凍，并利用單因素實(shí)驗(yàn)確定最佳成分比例及正交實(shí)驗(yàn)品味比較得出，瓊脂含量為1.0%，葡萄糖含量為6%，香精含量0.08%時(shí)，得到的果凍從顏色、透明度、彈性以及口感方面最好。

關(guān)鍵詞：超聲波；黑木耳；多糖；提取；果凍

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180832001

黑木耳（Auricularia auricula）屬于真菌的擔(dān)子菌屬，因生長于腐木之上，其顏色偏褐色，質(zhì)地較柔軟，形似人的耳朵，故名常被稱為木耳，是我國主要栽培的食用菌之一，如：東北、吉林、湖南和湖北一帶多有種植。黑木耳營養(yǎng)豐富，含有許多食用和藥用成分，深受廣大人民的喜愛，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚谋＝∈称分籟1]。據(jù)現(xiàn)代科學(xué)分析，每100g干品中含蛋白質(zhì)10.6 %，脂肪0.2 %，維碳水化合物65 %，粗纖維7 %，鈣0.37 %，磷0.2 %，鐵0.19 %，以及多種維生素。更重要的是其還含有木耳多糖：如從子實(shí)體分離的多糖，主要成分為L-巖藻糖（fucose），L-阿拉伯糖（L-arabinose），D-木糖（D-xylose），D-甘露糖（D-mannose），D-葡萄糖（D-glucose），葡萄糖醛酸（glucuronic acid）等；從菌絲體分離的多糖主要成分為胞外多糖（exopolysaccharide）、麥角甾醇（ergosterol）、原維生素D2（provitamin D2）以及黑刺菌素（ustilaginoidin）。藥理研究表明：黑木耳在抗衰老、抗輻射、降血糖、降血壓以及抗血栓等多個(gè)方面具有重要的藥用價(jià)值，提取木耳多糖將有利于農(nóng)副產(chǎn)品的進(jìn)一步深度開發(fā)[2]。

果凍是一種西方日常甜品，呈半固體狀態(tài)，外觀晶潤透亮，色澤鮮美，口感軟糯。其作為一種休閑時(shí)尚的零食一直被年輕人所廣泛追捧，筆者認(rèn)為若能將木耳多糖作為原料制作成果凍這將使其不僅僅是美味的零食，而且還將是熱量低、抗衰老、降血壓的保健品。從而使果凍成為全民皆食的營養(yǎng)美味[3-5]。

目前，有關(guān)木耳多糖的提取工藝研究已較多，包括有熱水浸提法、回流法、微波輔助法和超聲波輔助法、酶輔助的超聲波法[6-8]，因前2種方法時(shí)間長、耗能大，因此最常用的方法為微波輔助法與超聲波輔助法。

本實(shí)驗(yàn)通過超聲波輔助法對(duì)木耳中的多糖進(jìn)行提取，利用單因素實(shí)驗(yàn)逐步優(yōu)化得出最佳的提取條件，并進(jìn)一步將木耳多糖作為食品原料制作果凍利用單因素與正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法探究木耳多糖果凍的最佳配方，使農(nóng)副產(chǎn)品得到充分的開發(fā)利用，也增加了果凍的保健屬性，拓展了果凍的消費(fèi)群體，具有很好的應(yīng)用及市場前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

黑木耳，產(chǎn)自東北；苯酚；濃硫酸；食用瓊脂粉，海南省貝斯特食品有限公司；甜橙味兒香精，上海華寶孔雀香精香料有限公司，白砂糖，保鮮膜，市售；一次性紙杯，市售。

1.1.2 主要儀器

萬分之一電子分析天平：FAI004型，上海舜宇恒平有限公司；紫外可見分光光度計(jì)：Sp-755pc型，上海光譜儀器有限責(zé)任公司；臺(tái)式離心機(jī)：80-3型，常州國華電器有限公司；高功率數(shù)控超聲波清洗器：KQ-400KDE型，空山市超聲波儀器有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器；小型中藥粉碎機(jī)：XFB-500型，吉首市中誠制藥機(jī)械場；60目篩；恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)：XMA-600型，余姚市亞泰儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 硫酸苯酚法測定多糖含量

取一定量的純凈干燥恒重的葡萄糖，分別配制成濃度為0mg/mL、0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL的溶液各40mL，然后向各溶液中加入6%的苯酚各2mL，搖勻后分別迅速向其中加入10mL的濃硫酸，再次搖勻，靜置10min后將各試管置于沸水中加熱0.5h，靜置，冷卻至室溫，在波長為490nm處測其吸光度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，經(jīng)回歸處理得出回歸方程：A=33.418C+0.004，r=0.9999，線性范圍0～0.025mg/mL[9]。

1.2.2 木耳多糖的提取

取適量的干燥恒重的木耳經(jīng)過中藥搗碎機(jī)搗碎后過1mm的網(wǎng)篩獲得木耳粉末，通過不同的料液比、不同的提取溫度、不同的pH以及不同的提取時(shí)間的設(shè)置，對(duì)木耳中的多糖進(jìn)行提取，提取前應(yīng)先將木耳懸濁液靜置20min，接著將提取液在離心機(jī)中經(jīng)過4000r離心10min，取其上清液，加入6%的苯酚和一定濃硫酸，用紫外分光光度計(jì)測其吸光度值，計(jì)算木耳多糖濃度，探究提取木耳多糖的最佳條件。

1.2.2.1 料液比對(duì)木耳多糖提取效率的影響

固定提取溫度為45℃，提取時(shí)間為20min，將超聲波頻率設(shè)為50kHz，然后設(shè)置不同的液料比，分別為20：1、30：1、40：1、50：1、60：1（mL/g）進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)。獲取最佳液料比。

1.2.2.2 提取溫度對(duì)木耳多糖提取效率的影響

液料比取最佳液料比，提取時(shí)間為20min，超聲波頻率設(shè)為50kHz，然后設(shè)置不同的提取溫度，分別為25℃、35℃、45℃、55℃、65℃，獲得最佳提取溫度。

1.2.2.3 提取時(shí)間對(duì)木耳多糖提取效率的影響

固定液料比、溫度分別為獲得的最佳結(jié)果，超聲波頻率為50kHz，設(shè)置不同的提取時(shí)間：10min、15min、20min、25min、30min，按照此比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.2.2.4 超聲波頻率對(duì)木耳多糖提取效率的影響

將液料比、溫度、提取時(shí)間均設(shè)為上述實(shí)驗(yàn)得出的最佳結(jié)果，超聲波頻率分別設(shè)為40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得提取木耳多糖的最佳超聲波頻率。

1.2.3 果凍的制作

通過單因素實(shí)驗(yàn)和多因素實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來探究瓊脂含量、葡萄糖含量和香精含量的最佳配比。取40g木耳粉末，向其中加1200mL的蒸餾水，按最優(yōu)條件進(jìn)行提取，離心后獲得木耳多糖提取液500mL。將提取液均分20份，按正交實(shí)驗(yàn)的方法，分別加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的瓊脂和2%、4%、6%、8%的白砂糖來確定果凍的彈性、保水性，再加入0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%的甜橙香精調(diào)節(jié)口味。加熱溶解，然后冷卻成型后通過感官來判斷果凍成品的各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.3.1 正交實(shí)驗(yàn)

通過對(duì)瓊脂含量和葡萄糖含量的正交實(shí)驗(yàn)獲得最佳配方比例。

1.2.3.2 單因素實(shí)驗(yàn)

根據(jù)以上的正交實(shí)驗(yàn)確定瓊脂含量和白砂糖含量的最適比，按最適配比制作果凍，即以1.0%的瓊脂含量，6%的白砂糖作為原料比用水溶解并分別向其中加如0.02%、0.04%。0.06%、0.08%、0.10%的甜橙香精，通過感官判斷最適配比，并以A、B、C分級(jí)，表1為質(zhì)量評(píng)分表，通過這種分級(jí)方式來統(tǒng)計(jì)果凍的質(zhì)量差異。

2 結(jié)果分析

2.1 測定木耳多糖提取率實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)過單因素實(shí)驗(yàn)得出，在木耳多糖提取的過程中并不是溫度越高，時(shí)間越長越好，溫度太高時(shí)間太長，或者是超聲波頻率越高反而會(huì)破壞木耳多糖的結(jié)構(gòu)，降低木耳多糖的提取率。

根據(jù)表2 可以看出，木耳多糖的提取率并不是隨著液料比增大而逐漸增大，而是先增大后減小的趨勢，木耳具有相當(dāng)?shù)娜苊浶?，在提取過程中，液料比太低溶脹過度會(huì)影響木耳多糖提取率，液料比太高，會(huì)使木耳溶脹不充分導(dǎo)致影響提取率。由圖表可以得出在液料比為50：1時(shí)，提取率最佳。

由表3 可知，在液料比、提取時(shí)間、超聲波頻率保持一定的情況下，隨著溫度的升高，木耳多糖的提取率呈先升后降的趨勢，隨著溫度的升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加快，木耳多糖的提取率隨之升高，但如果溫度太高的話，會(huì)破壞木耳多糖的結(jié)構(gòu)，反而會(huì)使木耳多糖的提取率降低。結(jié)合表2可知，將液料比設(shè)為最佳，固定其他2個(gè)因素，提取溫度為45℃時(shí)，木耳多糖的提取率最佳。

由表4 可知，在液料比、提取溫度、超聲波頻率保持一定的情況下，隨著提取時(shí)間的延長，木耳多糖的提取率呈先升后降的趨勢，隨著提取時(shí)間的延長，超聲波對(duì)木耳的作用時(shí)間也就越長，超聲波的機(jī)械破壞力得到更好地發(fā)揮，但如果一直持續(xù)作用的話，則會(huì)將木耳多糖的分子打斷，也就降低了木耳多糖的提取率。實(shí)驗(yàn)中，若將木耳多糖提取過程中的液料比和提取溫度固定至最優(yōu)，則結(jié)果為，在提取時(shí)間為25 min時(shí)木耳多糖的提取率最佳。

結(jié)合表5 綜合分析，可知在液料比、提取溫度、提取時(shí)間保持一定的情況下，隨著超聲波頻率的增大的延長，木耳多糖的提取率呈先升后降的趨勢，超聲波通過機(jī)械力破壞木耳中的各種分子，從而有助于將木耳多糖提取出來，隨著超聲波頻率的增大，機(jī)械斷鏈作用逐漸增強(qiáng)，會(huì)更容易提取出木耳多糖，但過高頻率的超聲波會(huì)將木耳多糖的分子鏈打斷，破壞木耳多糖的結(jié)構(gòu)，從而降低木耳多糖的提取率。在其他3個(gè)條件都達(dá)到最優(yōu)的情況下，超聲波頻率達(dá)到50kHz時(shí)，木耳多糖的提取率最佳[10]。

可知在液料比為50：1，提取溫度為45℃，超聲波頻率為50kHz時(shí)，經(jīng)過25min的提取過程，木耳多糖的提取率最高，達(dá)到48.71mg/g。

2.2 木耳多糖果凍制作實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析：若瓊脂含量太低，制成的果凍不成形，口感較差，若瓊脂含量太高，果凍的保水性太差并且果凍硬度增加，影響口感，由表 6 與表7 知，當(dāng)瓊脂含量為1.0%，葡萄糖含量為4.0%，甜橙香精含量為0.08%時(shí)，果凍色澤淺，清透，甜味兒適中，彈性恰好，氣味清香。并且其中含有的木耳多糖又使果凍增加了保健功能的屬性，具有良好的市場與前景。

3 討論與結(jié)論

實(shí)驗(yàn)采用超聲波輔助提取的方法以木耳為原材料提取其中多糖，并采用單因素逐步優(yōu)化條件的方法探究出木耳多糖的最佳提取條件：液料比為50：1，提取溫度為45℃，提取時(shí)間為25min，超聲波頻率為50kHz；此時(shí)，木耳的多糖提取率為48.71 mg/g。在果凍的制作過程中，本文采用了單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法探究出木耳多糖果凍的最佳配方：瓊脂含量為1.0%，葡萄糖含量為6%，香精含量0.08%。以該配方制作出的果凍顏色清潤透亮，保水性好，彈性適中且口感極佳。同時(shí)，木耳多糖使果凍具有了抗衰老，降血壓等保健功效，提高了果凍的營養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)拓展了農(nóng)副產(chǎn)品的進(jìn)一步深層次開發(fā)利用，擴(kuò)大了果凍的消費(fèi)群體，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]陳瓊?cè)A，夏爾寧.黑木耳多糖的生物活性[J].中國藥科大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，20（4）：227-230.

[2]張永才.木耳的化學(xué)成分及藥理作用的研究進(jìn)展[J].中國醫(yī)藥指南，2011，9（26）：201-202.

[3]林國榮，姚劍瑞.海帶多糖的超聲波輔助提取及果凍的制作[J].食品工業(yè)，2015，36（2）：54-57.

[4]董志銘，湯興福，吳云輝，等.紅茶果凍的加工工藝研究[J].現(xiàn)代食品科技，2011，27（11）：1367-1371.

[5]楊淵.桑葚營養(yǎng)果凍的制作工藝研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2010，30（3）：44-47.

[6]金波，侯宇，周素珍，等.超聲波輔助酶法提取黑木耳多糖工藝條件優(yōu)化[J].食品與發(fā)酵科技，2014，50（6）：30-35.

[7]Wang X.M，Sun R.G，Zhang J，et al.Structure and antioxidant activity of polysaccharide POJ-U1a extracted by ultrasound from Ophiopogon japonicas[J].Fitoterapia，2012，83（8）：1576-1584.

[8]Yang R.F，Zhao C，Chen X，et.al.Chemical properties and bioactivities of Goji （Lycium barbarum） polysaccharides extracted by different methods[J].J.Funct.Food，2015（17）：903-909.

[9]徐秀卉，楊波.超聲波法提取木耳多糖的工藝[J].藥學(xué)與臨床研究，2011，19（2）：189-190.

[10]Zhao Y， Shi Y. Y.，Yang H. X.，et.al. Extraction of Angelica sinensis polysaccharides using ultrasound-assisted way and its bioactivity [J]. Int. J. Biol. Macromol.， 2016（88）：44-50.

作者簡介：張永芳（1982-），女，山西朔州，講師，碩士，研究方向：植物生理及分子生物學(xué)。