香菇粗多糖提取工藝的研究

王 超, 蔣 璇, 彭 杰, 朱水平, 周浩杰

(江蘇科技大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院, 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

香菇是我國(guó)傳統(tǒng)的藥食兩用菌類(lèi),含有多種有效藥用成分,營(yíng)養(yǎng)豐富,味道鮮美,有“菇中之王”的美譽(yù)[1]．近年研究發(fā)現(xiàn), 香菇中含有抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫功能和刺激干擾素形成等功能的香菇多糖(lentinan,簡(jiǎn)稱(chēng)LNT)和能增強(qiáng)人體免疫力的水溶性木質(zhì)素這兩種藥用生理活性物質(zhì),從而引起人們廣泛的重視[2-4]．香菇多糖能與多種抗癌藥物合用,可增強(qiáng)抗腫瘤的作用[5]．目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)香菇多糖的制備、提取方法等做了多方面的研究,香菇多糖在保健食品和藥品開(kāi)發(fā)方面具有廣闊的應(yīng)用前景,已成為生物方向研究的熱點(diǎn)課題[6,7]．本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)香菇粗多糖的提取工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究,得到香菇粗多糖的最佳提取工藝參數(shù),為香菇的綜合開(kāi)發(fā)利用提供相關(guān)的理論參考．

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

市售干香菇,購(gòu)自鎮(zhèn)江市輝旺食品有限公司．

葡萄糖,苯酚,濃硫酸,無(wú)水乙醇,鹽酸,氫氧化鈉等均為分析純．

1.2 儀器和設(shè)備

79HW-1型恒溫磁力攪拌器;723分光光度計(jì);SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵;800型離心沉淀機(jī);DK-S28型電熱恒溫水浴鍋;101A-2型干燥箱等．

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1) 原料預(yù)處理

將干燥的香菇去柄,在料理機(jī)中粉碎,再浸入石油醚中靜置12 h以脫脂,減壓抽濾,回收濾渣,于60 ℃的恒溫干燥箱中烘干,用保鮮膜密封備用．

2) 香菇粗多糖的提取

通過(guò)熱水浸提香菇粗多糖的單因素實(shí)驗(yàn)比較,研究提取時(shí)間、提取溫度、液料比、提取次數(shù)、pH值對(duì)香菇粗多糖提取率的影響,以提取液吸光度作為考察指標(biāo),確定出最佳提取方法和最佳提取工藝參數(shù)范圍．

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)香菇粗多糖的提取工藝進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化．

提取率[1]

(1)

式中：M為原料質(zhì)量(g);A為吸光度;L為液料比(mL/g);V為提取液體積(mL);N為稀釋倍數(shù);R為提取率(%).

3) 測(cè)定方法

準(zhǔn)確移取1.0 mL提取液,稀釋150倍,取稀釋后的溶液2.0 mL于試管,加1.0 mL 5.0%苯酚溶液,震蕩,立刻加5.0 mL濃硫酸,震蕩,靜置5 min,再沸水浴20 min,冷卻,測(cè)其吸光度．

2 結(jié)果與分析

2.1 時(shí)間對(duì)粗多糖提取率的影響

稱(chēng)取5.0 g香菇粉各5份,分別放置于5個(gè)250 mL錐形瓶中,各加入100 mL蒸餾水(液料比20 ∶1),密封,置于85 ℃下分別浸提1,2,3,4,5 h．冷卻后真空抽濾,回收提取液后進(jìn)行性能測(cè)試(圖1)．

圖1 提取時(shí)間對(duì)粗多糖提取率的影響Fig.1 Effect of time on extraction of lentinan

由圖1可知:在一定時(shí)間范圍內(nèi),隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng),香菇粗多糖的提取率提高．當(dāng)提取時(shí)間大于3 h時(shí),粗多糖提取率平穩(wěn),沒(méi)有明顯上升趨勢(shì)．這主要是由于隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng),溶劑中的多糖濃度變高,與固體原料粉末中的多糖濃度差變小,擴(kuò)散速度減慢,達(dá)到平衡狀態(tài)．因此,考慮到能耗和生產(chǎn)周期,提取香菇粗多糖工藝的最佳提取時(shí)間為3 h．本實(shí)驗(yàn)確定在正交實(shí)驗(yàn)中以提取時(shí)間為2,3,4 h對(duì)粗多糖提取率的影響進(jìn)行研究．

2.2 溫度對(duì)粗多糖提取率的影響

稱(chēng)取5.0 g香菇粉各5份,分別置于5個(gè)250 mL錐形瓶中,各加入100 mL蒸餾水(液料比20 ∶1),密封,分別置于60,70,80,90,100 ℃恒溫水浴中浸提3 h．冷卻后真空抽濾,回收提取液后進(jìn)行性能測(cè)試(圖2)．

圖2 提取溫度對(duì)粗多糖提取率的影響Fig.2 Effect of temperature on extraction of lentinan

由圖2可知:在一定范圍內(nèi),隨著溫度的升高,香菇粗多糖提取率相應(yīng)提高．因?yàn)殡S著溫度的升高，提取液的粘度增大,加快了擴(kuò)散速度,而且溫度越高對(duì)香菇子實(shí)體的破壞作用越大,有利于多糖的浸出．溫度過(guò)高時(shí),香菇粗多糖粘度增大,則不易分離出來(lái)．考慮到溫度越高能耗越大,且高溫容易破壞甚至分解多糖結(jié)構(gòu)．因此,本實(shí)驗(yàn)確定在正交實(shí)驗(yàn)中以提取溫度為70，80，90 ℃對(duì)粗多糖提取率的影響進(jìn)行研究．

2.3 液料比對(duì)粗多糖提取率的影響

稱(chēng)取5.0 g香菇粉各5份,分別置于5個(gè)250 mL錐形瓶中,各加50,75,100,125,150 mL蒸餾水,于85 ℃的水浴箱中加熱浸提3 h,冷卻后真空抽濾,回收提取液后進(jìn)行性能測(cè)試(圖3)．

圖3 液料比對(duì)粗多糖提取率的影響Fig.3 Effect of solid to solvent ratio on extraction of lentinan

由圖3可知:隨著液料比從10 ∶1逐漸增大到20 ∶1時(shí),香菇粗多糖提取率也逐漸增大．當(dāng)液料比大于20 ∶1時(shí),香菇粗多糖提取率趨于穩(wěn)定．液料比越大,提取液的水含量越多,但其提取率卻沒(méi)有很大提升．理論上,一定質(zhì)量的香菇中總糖量是一定的,隨著提取液的增加,溶劑中多糖總量雖然增加,而原料中多糖總量減少,導(dǎo)致濃度差變小,根據(jù)擴(kuò)散定律知道擴(kuò)散速度會(huì)降低,會(huì)逐漸達(dá)到一種基本平衡的狀態(tài)．考慮到提取液中水越多濃縮工序越難,采取20 ∶1為提取香菇粗多糖的最適液料比．因此,本實(shí)驗(yàn)確定在正交實(shí)驗(yàn)中以液料比為15 ∶1,20 ∶1,25 ∶1對(duì)粗多糖提取率的影響進(jìn)行研究．

2.4 提取次數(shù)對(duì)粗多糖提取率的影響

稱(chēng)取5.0 g香菇粉,置于250 mL錐形瓶中,加100 mL蒸餾水,于85 ℃的恒溫水浴箱中加熱1 h,冷卻后真空抽濾,將濾渣再次浸提,分別浸提1,2,3,4，5次,回收提取液后進(jìn)行性能測(cè)試(圖4)．

圖4 提取次數(shù)對(duì)粗多糖提取率的影響Fig.4 Effect of times on extraction of lentinan

由圖4可知:隨著提取次數(shù)的增多,粗多糖提取率逐漸增大．提取次數(shù)為2次時(shí),香菇粗多糖的提取率到達(dá)轉(zhuǎn)折點(diǎn),因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量的香菇粉中多糖含量一定.再隨著提取次數(shù)增多,原料中香菇多糖含量減少,香菇粗多糖的提取率增大并不明顯,考慮到經(jīng)濟(jì)成本和生產(chǎn)周期,以提取2次為最適提取次數(shù)．

2.5 pH值對(duì)粗多糖提取率的影響

稱(chēng)取5.0 g香菇粉各5份,分別放置于5個(gè)250 mL錐形瓶中,各加入100 mL蒸餾水,用HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值分別至3.0,5.0,9.0,11.0,對(duì)照實(shí)驗(yàn)不加入酸堿,視其pH值為7.0,密封,置于85 ℃下浸提2 h．冷卻后真空抽濾,回收提取液后進(jìn)行性能測(cè)試(圖5)．

由圖5可知:pH值在3.0～7.0,香菇粗多糖提取率增大,pH值在7.0～11.0香菇粗多糖提取率變小,且在pH值為7.0時(shí),香菇粗多糖提取率最大．溶液pH值不僅影響香菇粗多糖的溶解度,還影響香菇粗多糖的提取率和穩(wěn)定性．因此,在熱水浸提足夠使香菇粗多糖溶解的條件下,增加酸堿度會(huì)對(duì)多糖提取起負(fù)作用．故熱水浸提法一般選擇在溫和條件(pH值為7.0)下浸提．

圖5 pH對(duì)粗多糖提取率的影響Fig.5 Effect of pH on extraction of lentinan

2.6 香菇粗多糖提取的正交實(shí)驗(yàn)

影響粗多糖提取提取率的因素很多,主要有提取時(shí)間、提取次數(shù)、溶劑體積、浸提溫度、pH值、醇析濃度和香菇粉碎顆粒大小等．在查閱資料和單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上[8],選擇浸提時(shí)間、浸提溫度、液料比為主要影響因素,根據(jù)L9(33)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),以粗多糖提取率為考察指標(biāo)(表1,2)．

表1 正交因素水平設(shè)計(jì)表Table 1 The factors and levels of orthogoxy

表2 正交實(shí)驗(yàn)安排及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Arrangement and results of orthogonal design

由表2可知,對(duì)香菇粗多糖提取提取率影響因素大小程度排列:溫度>料液比>提取時(shí)間,香菇粗多糖提取的最佳工藝組合為A3B3C2,即浸提溫度為90 ℃,浸提時(shí)間為3 h,液料比為20 ∶1時(shí),香菇粗多糖的提取率最高,為16.4%．

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)香菇粗多糖的提取工藝進(jìn)行了探索,通過(guò)熱水浸提的單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)可知,香菇粗多糖提取實(shí)驗(yàn)的最佳提取條件為:提取溫度90 ℃,提取時(shí)間3 h,液料比20 ∶1,提取2次,最適pH值為7.0;通過(guò)正交實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明提取溫度對(duì)香菇粗多糖的提取率影響最大．

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