靈芝多糖的脫色工藝研究

付文波 繆程平 靳靜思 郭媛媛 喻凱云 秦浩男 劉赟霄

(1. 嘉興學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院,浙江 嘉興 314001;2. 嘉興市化工清潔工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 嘉興 314001)

靈芝(GanodermaLucidumKarst)是孔菌科真菌靈芝的子實(shí)體,為我國(guó)傳統(tǒng)的藥食兼用的大型真菌, 其孢子、菌絲和子實(shí)體均可利用,具有祛病延年、滋補(bǔ)強(qiáng)壯的作用?，F(xiàn)代研究表明,靈芝多糖是靈芝屬真菌菌絲體的次生代謝產(chǎn)物,存于靈芝屬真菌的菌絲體和子實(shí)體中,具有清除體內(nèi)自由基、提高機(jī)體免疫力、抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、提高記憶力、降血糖等功效,是靈芝扶正固體的主要活性成分[1]。其可以應(yīng)用于制備具有抗氧化、抗衰老、美白等功效的系列化妝品。

靈芝多糖是水溶性的,其提取方法有多種[2],其中常用的提取方法是用水作溶劑直接浸提提取,但直接提取液中含有蛋白質(zhì)、色素、低聚糖等雜質(zhì),尤其色素使其呈現(xiàn)深紅棕色,影響應(yīng)用,因此需進(jìn)一步脫色純化。目前常用的脫色劑有多孔樹(shù)脂、活性炭、雙氧水、殼聚糖等[3-5],這些脫色劑在脫色的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致多糖的損失。本研究采用一種新型片狀活性炭作為脫色劑,可以有效除去偏平面結(jié)構(gòu)的色素分子,而立體結(jié)構(gòu)的多糖不容易損失,從而使得脫色率和多糖保留率都較高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

靈芝,青海雪芝隆生物科技有限公司;片狀活性炭,上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司;乙醇、無(wú)水葡萄糖、硫酸、蒽酮,均為分析純?cè)噭?國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將2 g研磨粉碎后的靈芝粉末加入80 mL去離子水,加熱煮沸,攪拌回流2.5 h,冷卻過(guò)濾,即得深紅棕色的靈芝多糖提取液。取靈芝多糖提取液20 mL,加入片狀活性炭0.25 g,攪拌加熱至40 ℃,脫色30 min后,冷卻過(guò)濾,濾液測(cè)定多糖含量和吸光度值,計(jì)算多糖保留率和脫色率。

1.3 分析方法

1.3.1 脫色率

使用紫外可見(jiàn)分光光度法,在400 nm下測(cè)定吸光度值。

脫色率(%)=(A1-A2)/A1×100%

式中:A1為脫色前靈芝提取液的吸光度值;A2為脫色后靈芝提取液的吸光度值。

1.3.2 多糖保留率

多糖含量的測(cè)定參照《中華人民共和國(guó)藥典(2020版)》中的硫酸-蒽酮法進(jìn)行,以無(wú)水葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品,標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)為:Y=0.687 9X-0.050 1,R2=0.998 4。Y為吸光度值,X為無(wú)水葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,mg·mL-1。

多糖保留率(%)=M1/M2×100%

式中:M1為脫色后多糖總量;M2為脫色前多糖總量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 活性炭用量的影響

本研究使用片狀活性炭作為脫色劑,選擇不同的活性炭用量(以靈芝多糖提取液的質(zhì)量百分比計(jì)量),在40 ℃下進(jìn)行攪拌脫色,控制脫色時(shí)間30 min,所得結(jié)果如表1所示。

表1 活性炭用量的影響Tab. 1 Effect of activated carbon dosage

從表1可知,隨著活性炭用量的逐漸增大,靈芝多糖提取液的脫色率也逐漸增大,當(dāng)活性炭用量達(dá)到1.25%后,再繼續(xù)增加活性炭的用量,脫色并不明顯。同時(shí)活性炭在脫色的同時(shí),也會(huì)吸附多糖,因此多糖保留率隨著活性炭的用量的增加而有所減少。本研究所用為片狀活性炭,其對(duì)立體結(jié)構(gòu)的多糖作用相對(duì)較弱,所以多糖損失率較小,即多糖保留率降低的速度較緩,即使活性炭用量達(dá)到3%時(shí),多糖保留率還有77.2%。根據(jù)表1數(shù)據(jù)綜合考慮,本研究所選擇活性炭的最佳用量為1.25%。

2.2 脫色溫度的影響

控制脫色反應(yīng)的片狀活性炭用量為靈芝多糖提取液的1.25%,脫色時(shí)間30 min,改變不同的脫色溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得結(jié)果如表2所示。

表2 脫色溫度的影響Tab. 2 Effect of decolorization temperature

從表2可知,隨著脫色溫度的上升,脫色率逐漸下降,多糖保留率逐漸增加。物理吸附一般是放熱的,因此達(dá)到吸附平衡后,溫度的升高會(huì)使吸附量下降。故活性炭對(duì)色素的吸附隨著溫度的上升而下降,導(dǎo)致脫色率也逐漸下降。同時(shí),活性炭對(duì)多糖也有一定的吸附作用,溫度的上升也同樣降低了活性炭對(duì)多糖的吸附量,所以多糖保留率反而上升了,但上升的幅度不是很大。這是因?yàn)樽髡哌x用的是片狀活性炭,立體的多糖分子不容易鉆入而被吸附,即片狀活性炭對(duì)多糖的吸附作用較弱,因此,溫度對(duì)吸附的影響在多糖的吸附上表現(xiàn)得不明顯。當(dāng)然,也不是溫度越低越好。溫度低了,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間就要延長(zhǎng),這樣也不利于吸附。根據(jù)表2數(shù)據(jù),最佳的脫色溫度為40 ℃。

2.3 脫色時(shí)間的影響

控制脫色反應(yīng)的片狀活性炭用量為靈芝多糖提取液的1.25%,脫色溫度為40 ℃,改變脫色時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得結(jié)果如表3所示。

表3 脫色時(shí)間的影響Tab. 3 Effect of decolorization time

由表3可知,隨著脫色時(shí)間的上升,靈芝多糖提取液的脫色率上升,當(dāng)脫色時(shí)間大于30 min后,脫色率基本穩(wěn)定,同時(shí)多糖保留率逐漸下降,但下降的不是很多。這是因?yàn)楫?dāng)脫色時(shí)間較短時(shí),吸附還未達(dá)到平衡,增加時(shí)間,吸附的色素量增加,脫色率增加。當(dāng)脫色時(shí)間達(dá)到30 min后,脫色率不再增加,說(shuō)明吸附達(dá)到平衡,再增加時(shí)間也不能增加吸附量,脫色率保持基本不變。同時(shí)片狀活性炭對(duì)多糖的吸附基本也符合此規(guī)律,片狀活性炭對(duì)多糖的作用遠(yuǎn)小于對(duì)色素的作用力,所以多糖保留率下降較小。最終確定最佳脫色時(shí)間為30 min。

2.4 最優(yōu)條件確定及重現(xiàn)性

通過(guò)前面的工藝優(yōu)化過(guò)程,確定最優(yōu)化工藝條件為采用片狀活性炭為脫色劑,片狀活性炭的最佳用量為靈芝多糖提取液的1.25%,脫色溫度40 ℃,脫色時(shí)間30 min。在此最優(yōu)工藝條件下重復(fù)3次實(shí)驗(yàn),所得結(jié)果如表4所示。

表4 最優(yōu)條件實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab. 4 Results under optimal conditions

從表4可知,最優(yōu)脫色工藝條件下的平均脫色率為90.3%,多糖保留率為88.4%。從相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)值可以得出,試驗(yàn)的重現(xiàn)性較好。

3 結(jié)論

本研究采用一種新型片狀活性炭作為脫色劑,可以有效除去偏平面結(jié)構(gòu)的色素分子,而立體結(jié)構(gòu)的多糖不容易損失,從而在對(duì)靈芝多糖提取液進(jìn)行脫色處理時(shí),保持較高的脫色率和多糖保留率。

通過(guò)單因素優(yōu)選法優(yōu)化了片狀活性炭對(duì)靈芝多糖提取液的脫色處理工藝,得到最優(yōu)工藝條件為:采用片狀活性炭為脫色劑,片狀活性炭的最佳用量為靈芝多糖提取液的1.25%,脫色溫度40 ℃,脫色時(shí)間30 min。最優(yōu)脫色工藝條件下的平均脫色率為90.3%,多糖保留率為88.4%。