超聲波-微波提取猴頭菇多糖的條件優(yōu)化

周小偉，郭冬玲，程金生，易道生

（1. 韶關(guān)學(xué)院 英東食品學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005；2. 韶關(guān)學(xué)院 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005；3. 韶關(guān)學(xué)院 英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512005）

多糖由于其潛在的功能活性，一直被廣大研究者所青睞.如茯磚茶多糖因有良好的體外發(fā)酵特性和抗炎效果，已成為治療相關(guān)炎癥的候選物質(zhì)［1］.猴頭菇作為藥食兩用食用菌，可以起到抗腫瘤、抗?jié)?、抗衰老、保護(hù)肝臟、健脾益胃等作用［2］.猴頭菇因其食用價(jià)值和藥用價(jià)值而被廣泛應(yīng)用到食品行業(yè)中，如市場上有較多的猴頭菇制作而成的蛋糕、餅干、酸奶、保健醋、保健酒等食品［3］.由此可見，猴頭菇發(fā)展前景良好.

猴頭菇多糖是一種β-葡聚糖，具有保護(hù)黏膜、增強(qiáng)免疫力及抗氧化等功效［2］. 猴頭菇多糖的提取方法有很多，比如水提法、酸堿法、單一酶法、復(fù)合酶法、超聲波法和微波浸提法等［4-7］.余蕊宏等在研究酶解法提取猴頭菇多糖時(shí)發(fā)現(xiàn)酶解后的猴頭菇多糖的免疫活性得到明顯增強(qiáng)［8］. 目前為止，超聲波-微波被廣泛應(yīng)用于植物天然活性成分的提取中，如采用超聲波-微波來提取薏苡仁多糖［9］、三七多糖［10］、鐵皮石斛多糖［11］，但提取猴頭菇多糖的還未見報(bào)道，本文擬采用超聲波-微波對猴頭菇多糖的提取進(jìn)行研究.

1 材料與設(shè)備

1.1 材料與試劑

猴頭菇（韶關(guān)市五馬寨菌業(yè)有限公司）；Seveg試劑、乙醇、葡萄糖、苯酚、濃硫酸等試劑均為分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備見表1.

表1 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

2 方法

2.1 提取工藝

猴頭菇多糖提取工藝流程為：猴頭菇→粉碎→稱重→溶解→超聲波-微波提取→抽濾→濃縮→Seveg法除蛋白→醇沉→冷凍干燥→猴頭菇多糖.

2.2 多糖提取率的測定

采用苯酚硫酸法測定猴頭菇多糖含量［12］，在490 nm處測定吸光度，以葡萄糖濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到的回歸曲線方程為A=8.802 9C+0.009 5，R2=0.998，標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1，測定得到吸光度值后，通過回歸方程求出多糖提取液濃度后，計(jì)算可得出樣品的多糖提取率（%）.

圖1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

以多糖提取率為指標(biāo)，考查了料液比、超聲波功率、超聲波處理時(shí)間、微波功率對猴頭菇多糖提取率的影響.

2.3.1 料液比實(shí)驗(yàn)

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，以猴頭菇原料（g）與蒸餾水體積（mL）的比例計(jì)算料液比，固定超聲波處理時(shí)間15 min、超聲波功率 250 W，固定微波功率231 W、微波處理時(shí)間2 min. 按料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分別進(jìn)行提取猴頭菇多糖實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算多糖提取率.

2.3.2 超聲波功率實(shí)驗(yàn)

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，固定料液比1∶15、超聲波處理時(shí)間15 min、微波功率231 W、微波處理時(shí)間2 min.分別按超聲波功率200、250、300、350、400 W進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算多糖提取率.

2.3.3 超聲波處理時(shí)間實(shí)驗(yàn)

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，固定料液比1∶15、超聲波功率300 W、微波功率231 W、 微波處理時(shí)間2 min.分別按超聲波處理時(shí)間5、10、15、20、25 min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算多糖提取率.

2.3.4 微波功率實(shí)驗(yàn)

猴頭菇粉碎后過篩處理，以蒸餾水為提取溶劑，固定料液比1∶15、超聲波處理時(shí)間15 min、超聲波功率300 W、微波處理時(shí)間2 min. 分別按微波功率119、231、385、539、700 W進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別計(jì)算多糖提取率.

2.4 正交實(shí)驗(yàn)

以單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，以猴頭菇多糖提取率為指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）的正交實(shí)驗(yàn)，得出最優(yōu)提取條件.

2.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在正交實(shí)驗(yàn)確定的最優(yōu)組合條件下進(jìn)行提取的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，測出猴頭菇多糖提取率.

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 料液比對猴頭菇多糖提取率的影響

料液比對多糖提取率的影響結(jié)果見圖2. 當(dāng)料液比從1∶10減小到1∶15時(shí)，猴頭菇多糖提取率逐步升高，料液比小于1∶15時(shí)，猴頭菇多糖提取率出現(xiàn)下降現(xiàn)象，原因可能是該料液比下多糖能夠被充分提取，但過低的料液比會對提取液的濃縮產(chǎn)生影響，反而降低了猴頭菇多糖的提取率.通過以上分析，得出最佳料液比為1∶15，可選擇料液比1∶10、1∶15、1∶20進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn).

3.1.2 超聲波功率對多糖提取率的影響

如圖3，當(dāng)超聲波功率從200 W增加到350 W時(shí)，猴頭菇多糖提取率逐步升高，然而當(dāng)超聲波功率大于350 W的時(shí)候，多糖的提取率反而下降.由此可見，超聲波功率為350W時(shí)多糖提取率最高，可能是過高的超聲波功率會減少猴頭菇原料在超聲場中的停留時(shí)間，不能起到破壁作用［13］，因此使猴頭菇多糖的提取率降低. 根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇300 W、350 W和400 W的超聲波功率進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn).

圖2 料液比對提取率的影響

圖3 超聲波功率對提取率的影響

3.1.3 超聲波處理時(shí)間對多糖提取率的影響

如圖4，超聲波處理時(shí)間從5 min到15 min，提取的猴頭菇多糖含量不斷增加，然而當(dāng)超聲波處理超過15 min時(shí)，多糖含量反而減少且處于穩(wěn)定階段.這可能是由于隨著超聲波處理時(shí)間的延長，破壁作用變得強(qiáng)烈、充分，但當(dāng)超聲波處理時(shí)間達(dá)到一定程度，猴頭菇提取液的滲透壓處于平衡，多糖浸出率也就處于穩(wěn)定. 因此，15 min為進(jìn)行超聲波處理的最佳時(shí)間，可選擇10 min、15min和20 min的超聲波處理時(shí)間進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn).

3.1.4 微波功率對多糖提取率的影響

如圖5， 微波功率從119 W增大到231 W時(shí)，猴頭菇多糖提取率也隨之升高，然而當(dāng)微波功率大于231 W的時(shí)候，多糖的提取率出現(xiàn)了下降后趨于平穩(wěn).由此可見，微波功率為231 W時(shí)多糖提取率最高，可能是因?yàn)檫^低的微波功率不能夠起到破壁作用，過高又會破壞猴頭菇多糖的結(jié)構(gòu)［14］.確定正交實(shí)驗(yàn)時(shí)微波功率按119 W、231 W和385 W這3個(gè)水平進(jìn)行.

圖4 超聲波處理時(shí)間對提取率的影響

圖5 微波功率對提取率的影響

3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

正交實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表2，料液比、超聲波功率、超聲波處理時(shí)間、微波功率分別設(shè)定為因素A、B、C、D，并以質(zhì)量百分比表示的多糖提取率（%）為考查指標(biāo)Y，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析見表3.

表2 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

從表3可以看出，各個(gè)因素對猴頭菇多糖的提取率均有一定的影響，通過比較極差R可以看出，各因素對猴頭菇多糖提取率的影響主要次序?yàn)锳＞D＞C＞B，即料液比＞微波功率＞超聲波處理時(shí)間＞超聲波功率. 從而得出超聲波-微波提取猴頭菇多糖的最優(yōu)條件方案組合為A2B2C2D2，即液料比1∶15，超聲波功率350 W，超聲波處理時(shí)間15 min，微波功率231 W.

3.3 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

按本實(shí)驗(yàn)得到的提取最優(yōu)條件進(jìn)行3次平行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，測得猴頭菇多糖提取率為14.15%，與正交實(shí)驗(yàn)最高提取率接近并略高，說明優(yōu)化后得到的提取條件可靠，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.

4 結(jié)論與展望

本實(shí)驗(yàn)在料液比、超聲波功率、超聲波處理時(shí)間、微波功率4個(gè)單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了正交實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)最優(yōu)組合條件為：料液比1∶15，超聲波功率350 W，超聲波提取時(shí)間15 min，微波功率 231 W，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)測得在最優(yōu)方案條件下猴頭菇多糖提取率為14.15%. 由此可見，超聲波和微波這樣新型的技術(shù)同時(shí)用于猴頭菇多糖的提取，具有效率高、操作方便等特點(diǎn).

通過超聲波-微波提取到的猴頭菇多糖還可以用來制作猴頭菇功能性飲料. 除此以外，到底是哪個(gè)部位起功能性作用還需要對多糖結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步分析. 猴頭菇作為一種高營養(yǎng)的保健食用菌，所含蛋白質(zhì)也多，還可以對其猴頭菇多肽及分離出來的膳食纖維進(jìn)行加工利用，使其高值化.