香菇多糖超高壓提取工藝條件的優(yōu)化研究

郝慧敏

摘 要：以香菇多糖提取率為指標(biāo)，以料液比、壓力、提取溫度和保壓時(shí)間為主要考察因素，采用正交試驗(yàn)法優(yōu)化香菇多糖的超高壓提取工藝。結(jié)果表明，超高壓提取香菇多糖的最佳工藝條件為：壓力400 MPa，提取溫度60 ℃，保壓時(shí)間8 min，料液比1∶30（g/mL）。在該工藝條件下，香菇多糖的提取率為8.62%。

關(guān)鍵詞：香菇;香菇多糖;超高壓提取;工藝優(yōu)化

香菇在世界食用菌中排行第二，屬擔(dān)子菌綱、傘菌目、口蘑科的香菇屬[1]，它有豐富的營(yíng)養(yǎng)和獨(dú)特的口味，屬藥食兩用的保健食品[2]，有“菌中皇后”和“菌菇之王”之稱[3-4]。香菇多糖（Lentinan，簡(jiǎn)稱LNT）是香菇中含有的一種生物活性成分，它具有多種功能，如增強(qiáng)免疫力[5]、抗腫瘤[5]、抗病毒抗菌[6]、抗氧化[7]、抗輻射[8]和降血糖[9-10]等，現(xiàn)已被用于臨床醫(yī)學(xué)。

香菇多糖常見(jiàn)的提取方法有熱水浸提、酸浸提、酶解法、超聲輔助、微波輔助等[11-12]，其都不同程度地存在提取效率低、時(shí)間長(zhǎng)、能耗高的不足。此外，香菇多糖在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中提取會(huì)造成其構(gòu)象改變，如糖苷鍵斷裂等[13]。超高壓萃取技術(shù)是一種新型、先進(jìn)的提取技術(shù)，具有提取溫度低、提取時(shí)間短、提取率高、對(duì)功效成分損害小、能耗低的優(yōu)點(diǎn)[14]。然而，對(duì)香菇多糖超高壓提取的研究還較少。因此，本文采用超高壓提取香菇多糖并優(yōu)化其提取工藝，為香菇多糖提取提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干香菇，本市超市;無(wú)水乙醇、硫酸、葡萄糖、苯酚（均為AR），上海麥克林試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

UHP900×2-Z型超高壓處理裝置，包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司;RE2L旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，滎陽(yáng)市科瑞儀器廠;TDL-50B臺(tái)式低速離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠;752N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海儀電分析儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 香菇多糖的提取

香菇多糖的提取流程香菇→烘干→粉碎（過(guò)80目篩）→保存?zhèn)溆谩Q取一定質(zhì)量的香菇粉，加水→裝袋、密封→超高壓提取→離心分離（5 000 r/min，20 min）→濃縮（上清液減壓濃縮）→醇沉（3倍體積95%的乙醇中）→靜置（4 ℃冰箱，24 h）→再離心（5 000 r/min，20 min）→干燥→香菇粗多糖。

1.3.2 香菇多糖含量的測(cè)定

香菇多糖含量的測(cè)定采用苯酚-硫酸法[15]。

1.3.3 提取率的計(jì)算

提取率（LNT）=（提取的多糖量/提取的香菇粉樣品量）×100%[16-17]。

1.3.4 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按1.3.1的方法，每次準(zhǔn)確稱取10 g香菇粉5份，加水混勻密封，進(jìn)行超高壓提取香菇多糖。固定條件為壓力400 MPa，料液比1∶30 g/mL，提取溫度50 ℃和保壓時(shí)間6 min。分別設(shè)定壓力（200 MPa、300 MPa、400 MPa、500 MPa和600 MPa）、料液比（g/mL）（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40和1∶50）、提取溫度（30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃）、保壓時(shí)間（2 min、4 min、6 min、8 min和10 min），進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每組重復(fù)3次，取平均值。

1.3.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在1.3.4試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取A料液比、B壓力、C提取溫度和D保壓時(shí)間4個(gè)因素，采用L9（34）正交優(yōu)化提取工藝。因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel整理，采用正交設(shè)計(jì)助手進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)研究

2.1.1 不同壓力對(duì)多糖提取率的影響

由圖1可知，當(dāng)壓力<400 MPa時(shí)，LNT提取率隨著壓力的增加逐漸升高，當(dāng)壓力≥400 Mpa時(shí)，LNT提取率變化不大。這是由于壓力的增加，使香菇細(xì)胞破裂程度和數(shù)量增加，多糖的傳質(zhì)和溶解速率增加，提取率升高。當(dāng)壓力達(dá)到400 MPa后，香菇細(xì)胞幾乎完全破碎，再加大壓力，提取率不再升高。故取最適壓力為400 MPa。

2.1.2 不同料液比對(duì)多糖提取率的影響

由圖2可知，當(dāng)料液比<1∶30（g/mL）時(shí)，LNT提取率隨著溶劑的量的增加而升高，當(dāng)料液比≥1∶30（g/mL）時(shí)，LNT提取率變化緩慢但不明顯。這是因?yàn)槿軇┯昧康脑黾樱龃罅讼愎郊?xì)胞內(nèi)外的濃度差，傳質(zhì)速率加快，多糖溶出增多，提取率上升;但溶劑用量達(dá)到一定值時(shí)，溶質(zhì)基本完全溶解出來(lái)，而不再明顯變化。故取料液比為1∶30（g/mL）。

2.1.3 不同提取溫度對(duì)多糖提取率的影響

由圖3可知，LNT提取率隨著溫度的升高而提高，最后趨于穩(wěn)定，當(dāng)提取溫度≥50 ℃時(shí)，再繼續(xù)升高提取溫度，LNT提取率變化也不顯著而趨于平緩。這是因?yàn)樘崛囟壬?，提高了多糖的溶解度，加快了多糖溶出，促使提取率提?當(dāng)超過(guò)50 ℃時(shí)，多糖溶出基本徹底，提取率不再明顯變化。故取提取溫度為50 ℃。

2.1.4 不同保壓時(shí)間對(duì)多糖提取率的影響

由圖4可知，保壓時(shí)間<6 min時(shí)，LNT提取率隨著保壓時(shí)間的增加而提高，當(dāng)保壓時(shí)間≥6 min時(shí)，LNT提取率也基本不再變化。這是因?yàn)樵诔邏合?，香菇?xì)胞的破裂需要一定的時(shí)間。延長(zhǎng)保壓時(shí)間，香菇細(xì)胞破裂數(shù)量增多，多糖溶出也增多，提高了提取率;當(dāng)時(shí)間大于6 min后，多糖被基本徹底溶出，提取率不再明顯提高。故取保壓時(shí)間6 min為宜。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，4個(gè)因素的影響大小依次為：B>C>D>

A，即壓力>提取溫度>保壓時(shí)間>料液比。由表3可知，壓力影響達(dá)到顯著水平，其他因素不顯著。經(jīng)對(duì)k分析，確定了超高壓提取LNT的最佳工藝條件為：A2B2C3D3，即料液比1∶30（g/mL），壓力400 MPa，提取溫度60 ℃，保壓時(shí)間8 min。在上述最佳工藝條件下做驗(yàn)證試驗(yàn)，重復(fù)3次，LNT提取率為8.62%（3次平均值）。

3 結(jié)論

本文采用超高壓提取LNT，得到最優(yōu)提取工藝條件：壓力400 MPa，提取溫度60 ℃，保壓時(shí)間8 min，料液比1∶30（g/mL），此條件下，LNT提取率為8.62%。本研究為L(zhǎng)NT的提取及應(yīng)用提供參考。

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