食用菌多糖提取技術研究概況*

王雪冰，趙天瑞，樊 建

（昆明理工大學化學工程學院，云南 昆明 650224）

食用菌多糖是由10個以上的單糖以糖苷鍵連接而成的高分子多聚物，存在于食用菌的菌絲體、子實體和發酵液中。食用菌多糖有抗病毒、抗腫瘤、調節免疫功能和抗感染活性[1]，同時還有增強免疫、抗氧化、降低血糖、抗潰瘍、抗衰老、抗輻射等方面的生物活性和生理功能[2]。本文概述了幾種提取食用菌多糖的方法，介紹其原理，通過比較近年來相關領域已有的研究報道，總結幾種方法的優勢與不足，為食用菌多糖的提取應用提供參考，并對食用菌多糖的開發利用做出了展望。

1 水提醇沉法提取食用菌多糖

多糖溶于水而不溶于醇、醚、丙酮等有機溶劑。用熱水進行提取，主要是借助于熱力作用使食用菌細胞發生質壁分離，水作為溶劑滲入細胞壁和細胞質中，溶解液泡中的物質，使其穿過細胞壁，擴散到外部溶劑中。細胞內或細胞間物質的滲出主要靠擴散作用[3]。劉祖同、羅信昌歸納了食用菌子實體多糖的提取工藝步驟[4]：即食用菌子實體粉碎→脫脂肪→多糖的浸提→過濾（離心分離）→合并濾液→多糖沉淀→去蛋白質、脫色→多糖組分的分離純化→多糖組成和結構的分析，其中，熱水浸提的溫度一般為90℃～100℃，浸提時間為1 h～3 h，浸提次數為2次～3次。

陳湘[5]利用水提醇沉法提取黃蘑粗多糖，結果顯示提取的最佳條件為：料液比1∶20，提取溫度90℃，提取時間3 h，多糖產率達21.32%。寧慧青[6]利用同樣方法提取了靈芝、香菇、羊肚菌中多糖，所得多糖含量分別為4.875%、4.5%、8.1%，平均回收率為99.47%、99.18%、99.40%。說明此方法有較好的準確度。水提醇沉法的優點為試驗設備簡單，操作容易，準確度高，成本低廉，一次性投入較小，適用于大規模的工業生產，但提取效率低且費時，勞動強度大，產品純化困難且活性損失較大，隨著工業技術的發展，一些現代高新技術被應用于食用菌多糖的提取。也有利用索氏提取法提取食用菌多糖的報道，原理與水提法是相同的，即利用索氏提取器以水為介質對食用菌干燥粉末進行回流提取多糖。靳丹虹等[7]利用索氏提取法提取靈芝多糖，具體步驟為精密稱取靈芝粉末6份各約2 g，分別置索氏提取器中，加水90 mL，加熱回流提取6 h。多糖得率為0.512%。從此實驗可以看出其用時較長，且多糖提取率并不高。利用此法的研究也較少。

2 酸堿浸提法提取食用菌多糖

原理是通過酸堿液的充分作用，使食用菌細胞、細胞壁充分吸水脹膨而破裂，從而使食用菌多糖充分游離出來，提高得率。田光輝等[8]以靈芝為材料考察了酸堿鹽介質對靈芝多糖提取率的影響，結果顯示提取溫度為90℃，水提法所得多糖的質量分數為0.51%，1%Na2CO3溶液對多糖提取的質量分數為1.11%，0.5%HCl溶液對多糖提取的質量分數為0.89%。堿提法的多糖提取率最高。廖麗娟等[9]在對松茸多糖的提取試驗中分別在90℃條件下，利用質量濃度為 30 g·L-1的 Na2CO3、 NaCl、 NaOH、 HCl溶液及蒸餾水提取松茸多糖，所測得松茸多糖質量分別為31.9 g·kg-1、 19.5 g·kg-1、 33.5 g·kg-1、 24.8 g·kg-1和 15.2 g·kg-1。與水提法相比酸堿法提取率明顯提高。

由以上結果可以看出，酸堿介質能夠明顯提高多糖的提取率，但以酸作為介質時對糖苷鍵具有一定的破壞作用，降低多糖的得率，還會對容器造成腐蝕，除弱酸外一般不宜采用。采用稀堿液浸提后既能節省時間，又能減少原材料及試劑的消耗，且提取的多糖含量高，但堿提后的溶液濃度增大，造成過濾困難。

3 酶解法提取食用菌多糖

食用菌組成復雜，除多糖外還含有蛋白質、纖維素、半纖維素和果膠等物質，這些物質的存在會影響多糖的浸出，因此在多糖提取過程中適當加入酶制劑如水解纖維素的纖維素酶、水解果膠質的果膠酶等有利于多糖的浸出，在提高溶出效率的同時，為后續提取液的精制創造有利條件[10]。酶解法的一般方法為按一定料液比加入樣品干粉和生物酶、蒸餾水，在合適溫度和pH值下酶解一定時間，然后升溫滅酶，在合適的溫度下提取一定時間，離心取上清液，即可測定多糖含量[11]。以下分別介紹單一酶法和復合酶法在食用菌多糖提取中的應用。

3.1 單一酶法提取食用菌多糖

單一酶法是指只用一種酶來輔助提取食用菌多糖，從而提高多糖提取率。常用的酶有蛋白酶、纖維素酶和果膠酶等。

蛋白酶可破壞蛋白質的肽鍵，水解細胞中的游離蛋白質，破壞其空間結構，使其變得松散。同時蛋白酶還可水解蛋白聚糖和糖蛋白中的蛋白質，降低其對多糖的結合率，使多糖更易浸出。劉青娥[11]在推薦的最佳提取條件下分別考察了果膠酶、纖維素酶和木瓜蛋白酶對袖珍菇多糖提取效率的影響，以直接水提法為對照，結果顯示木瓜蛋白酶酶解法有最佳提取效果，多糖提取率提高了95%。試驗考察了酶解溫度、酶用量、pH和酶解時間對木瓜蛋白酶法多糖得率的影響，得出的結果是酶解溫度為50℃左右時多糖提取率最高，隨著溫度的升高,多糖提取率下降；木瓜蛋白酶用量為2.0%，因濃度增加到2.0%以后，再增加酶用量多糖提取率基本不再增加；最佳酶解pH值為5.2，因酶對pH值較為敏感，適當的pH值可維持酶活性中心的最佳空間構象，促進酶與底物的結合，提高反應速率；多糖得率隨著酶解時間的延長而增加，超過100 min時有所下降，是由于酶解時間太長會引起糖結構變化甚至碳環裂解，致使多糖得率降低。

纖維素酶可使纖維素、半纖維素等物質降解，從而使細胞內的成分更易向提取介質擴散，食用菌多糖存在于子實體的細胞壁內，細胞壁的結構由纖維素維持，使用纖維素酶可水解細胞壁，提高多糖的浸出率。劉曉鵬等[12]利用纖維素酶輔助提取茶樹菇多糖，比較了酶解法和水提法2種方法，水提法提取茶樹菇多糖料液比為1∶60，提取時間120 min，溫度為60℃時提取效果最佳，其多糖平均提取率為1.40%。纖維素酶酶解輔助提取茶樹菇多糖的平均提取率為2.38%，比水提法提高了70.47%。纖維素酶酶解輔助提取茶樹菇子實體多糖的料液比為1∶80，酶濃度1.5%，浸提液pH值為6.0，提取溫度為50℃，提取時間為60 min，可以發現纖維素酶解法節省原料，縮短了提取時間，反應條件更為溫和，提取率更高。而劉青娥[11]的酶法提取袖珍菇多糖試驗中，纖維素酶酶解法較之水提法多糖提取率提高了42%。李潔等[10]以羊肚菌為實驗材料研究了酶法提取的工藝條件，其中纖維素酶加量為15%，溫度為45℃，提取時間為1 h時，其多糖浸提率為2.063%，優于水浸提法，同樣條件的熱水浸提法羊肚菌多糖得率僅為0.56%。使用纖維素酶提取食用菌多糖優于水提法，其條件溫和，提取率高且不影響后續提取。

3.2 復合酶法提取食用菌多糖

復合酶法即使用2種以上的酶對多糖進行提取，多采用一定比例的蛋白酶、纖維素酶和果膠酶進行酶解。復合酶法的提取條件溫和，提取率通常比單一酶法高，且雜質較易除去，能源消耗低。鄒東恢等[13]利用木瓜蛋白酶、纖維素酶復合提取香菇多糖，其最佳工藝條件是：木瓜蛋白酶與纖維素酶質量比為2∶1，復合酶質量分數為0.4%，料液比為1∶20，酶解反應的溫度55℃，pH值6.5，反應時間3 h，提取率可達16.1%。馬淑鳳等[14]利用二次回歸正交旋轉組合設計法，探尋復合酶法提取白靈菇菌絲體多糖的最佳工藝，復合酶系組成為纖維素酶、蝸牛酶、溶壁酶、中性蛋白酶，質量比為3∶2∶0.5∶5。試驗結果表明當酶用量為2.53%、酶解溫度39.6℃、酶解時間3.2 h、pH值7.2時，多糖得率最高可達8.23%，而水提法多糖得率為6.36%（由該實驗室測得），高出1.87%。梁敏[15]采用木瓜蛋白酶、纖維素酶提取香菇多糖，加酶比例為2∶1（木瓜蛋白酶︰纖維素酶），酶解反應溫度55℃，pH值6.5，反應時間3 h，多糖的提取率為16.1%，與傳統水提法相比較，提取率提高了8.6%。可見，復合酶法處理可明顯提高多糖的提取率。

酶法提取食用菌多糖經大量實驗證明，可提高多糖的得率，且反應溫度較低，提取時間較短；不足之處是酶的價格較高，又容易失活，實驗過程中溫度控制要求嚴格（因酶的最佳溫度在很小的范圍內，條件的改變可能導致酶的失活），且多糖的高級結構可能因酶的作用而改變[16]。

4 超聲波法提取食用菌多糖

超聲波法提取食用菌多糖是利用超聲波的高頻振蕩、超聲波的空化效應和機械剪切效應，通過強化固體微粒向液體的傳質，促進提取劑向固·液界面擴散。另外，空化作用產生的沖擊波和射流可破壞植物細胞壁和細胞膜結構，并除去部分妨礙酶與底物接觸的物質，從而增加細胞內容物通過細胞膜的穿透能力。固體微粒和締合水分子也被粉碎，變成微小的質團，從而提高了有效成分溶出的速度[17]，即可提高多糖的得率。王萍等[18]考察了超聲波輔助法提取滑菇多糖的效果，尋找最佳的工藝條件，分別對液料比、超聲處理時間、超聲功率及水浴浸提時間4個因素進行了單因素和正交試驗。具體操作步驟為稱取預處理的滑菇干燥粉碎粉末，按一定料液比加蒸餾水，在0℃環境下進行超聲波處理特定時間后，于80℃水浴鍋中浸提特定時間，取出后離心，抽濾。采用苯酚-硫酸法測定多糖含量。通過正交試驗得到超聲波輔助法提取滑菇多糖最佳工藝條件為：料液比為22 mL·g-1，超聲波時間40 min，超聲波功率700 W，水提時間0.5 h。在此條件下滑菇多糖粗品得率達13.5%。而常規水浴浸提法提取滑菇多糖的提取時間長達6 h，且去蛋白后多糖得率也只為11.24%。超聲波法提取時間短，提取效率高，并且提取過程可以在低溫下進行，有效成分損失較傳統方法小得多。但超聲時間不宜過長，否則可能使多糖發生斷裂而降低多糖的得率。

近年來，酶法結合超聲波法提取食用菌多糖的方法也得到廣泛應用。早年的研究報道認為，較高強度的超聲波會致使酶失活[19]。但近年來的研究發現，適當強度的超聲波不但不會使酶失活，還會增強酶的活性[20]。原因是超聲波促進底物與酶催化部位的結合，同時促進產物進入介質，表現出酶催化活性的提高。其次，超聲波空化作用產生的沖擊波改變酶分子的構象，使其更易與底物結合，提高酶催化效率[21]。

廖偉玲等[22]采用纖維素酶協同超聲波法提取香菇多糖，得到最佳提取工藝條件為：酶加量1.0%，料液比1∶15，超聲功率為1500 W，超聲時間為60 min。按此方法提取香菇樣品中多糖，平均得率為6.64%。正交試驗結果表明酶加量的改變對香菇多糖得率的影響最大。而在謝紅旗等[23]的香菇多糖提取試驗中，考察纖維素酶對香菇多糖的提取率的影響，加酶量為1%，單一使用纖維素酶的多糖提取率為5.50%，可見超聲波輔助酶法較單一酶解法提取多糖有更好的效果。唐娟等[24]也利用超聲波結合纖維素酶法對黑木耳多糖進行提取，通過單因素和正交試驗得到，二者結合提取木耳多糖的最佳工藝條件為：超聲波功率 40 W、pH值為 4.5、提取時間 2.5 h，提取溫度為45℃，此實驗纖維素酶的加量為300 IU·g-1。

5 微波法提取食用菌多糖

微波是頻率介于300 MHz和300 GHz之間的電磁波，頻率很高，能夠透入物體的深處。Pare等[25]提出了微波提取的機理，即微波透過對微波透明的溶劑，到達物料內部的維管束和細胞內部，微波轉化成分子的動能而發熱，連續的高溫使細胞內部壓力超過其空間膨脹的能力，從而導致細胞破裂，胞內有效成分流出，從而容易進入提取溶劑。

靳丹虹等[7]分別利用索氏提取法、超聲波法和微波法對靈芝多糖進行提取，索氏提取法多糖提取率為0.512%，超聲波法多糖提取率是0.632%，提取時間比索氏法縮短9倍；微波法多糖提取率是0.868%，提取時間比索氏法縮短45倍。試驗結果表明微波法提取率最高，且最為省時。么宏偉等[26]分別利用微波法和超聲波法對松茸多糖進行提取，結果顯示微波提取法更優于超聲波法。正交試驗表明超聲波法的最佳提取條件為超聲功率180 W，提取溫度100℃，超聲時間為13 min，料液比為1∶20，按此工藝進行提取，松茸多糖提取率為11.13%，純度為90.28%。根據實驗結果綜合考慮，確定最佳微波提取條件為微波提取功率為660 W，微波提取時間為45 min，料液比為1∶25，按此工藝進行提取，松茸多糖提取率高達11.25%，純度達90.74%。其中微波提取功率影響最大，其次是微波提取時間，料液比影響最小。由此可以看出微波法提取率更高，且多糖純度也更高。何兵存等[27]通過正交試驗尋找微波提取香菇多糖的最佳工藝條件為：料液比1∶25，浸提溫度80℃，浸提時間3 h，微波輻射3 min，浸提1次。在此條件下，香菇多糖得率可達7.70%。李德海等[28]利用微波輔助法提取滑菇多糖，通過正交試驗得到最優提取條件為以水為浸提劑，微波處理 4 min，液固比 28∶1（mL·g-1），微波功率為480 W，水浴浸提55 min。實驗結果表明，滑菇粗多糖得率可達14.611%。而王萍等[18]利用超聲波輔助法，最優條件下滑菇粗多糖的得率為13.5%，可見微波法多糖的提取率更高。

微波提取法的優點是簡單、高效、節能、安全，具有高選擇性，近年來廣泛應用于生物活性成分的提取，如提取谷胱甘肽、黃酮類物質、多糖等生物活性成分。但微波法也有其缺點，此法耗電量較大，微波功率稍高，易出現焦糊狀態，破壞食用菌多糖。

6 超臨界流體萃取技術

超臨界CO2流體萃取（SFE）分離過程是通過調節體系的壓力和溫度，來控制溶解度和蒸汽壓2個參數進行分離，故超臨界流體萃取綜合了溶劑萃取和蒸餾的2種功能和特點。在特定條件下超臨界流體選擇性地把對應極性、沸點、摩爾質量的成分提取出來。對應范圍內所得到的提取物不可能是目的物的純凈物，但可通過控制條件使目的提取物的含量有最佳比例。收集過程中，通過減壓、升溫的方法使超臨界狀態的CO2變成氣體狀態，目的提取物則被釋放析出，從而達到分離提純的目的。此法適用于熱敏物質，且因黏度小、擴散系數大，提取速度較快[29]。

利用超臨界CO2流體萃取技術提取多糖已有報道，趙子劍等[30]以茯苓多糖為評價指標，采用正交試驗對超臨界CO2流體萃取茯苓多糖提取工藝進行優選，得到最佳多糖提取條件為：萃取溫度35℃，萃取壓強20 MPa，夾帶劑（水）用量0.4 mL·g-1，萃取4.0 h，在此條件下茯苓多糖的平均得率為5.276%。而杜玲玲等[31]利用微波法提取茯苓多糖，最佳工藝條件下多糖的平均得率為3.704%，可見此法提取率更優于微波法。王大為等[32]考察了超臨界CO2流體萃取對蒙古口蘑多糖提取率的影響，采用超臨界CO2流體萃取技術脫除蒙古口蘑中脂類及色素物質。經脫脂、脫色素后利用熱水浸提法提取多糖，提取率為6.24%，是溶劑脫脂和色素前處理提取率結果的4.2倍，是未經前處理試樣的1.8倍。

超臨界流體萃取的優點為選擇性好，適合分離熱敏物質，溶劑回收簡單，二氧化碳具惰性保護作用、無毒，萃取后無有害物質殘留，可最大限度地保證產品的天然品質。其缺點為需在相當高的壓力下操作，壓縮設備投資以及附加費用較大，對配套設備要求很高，進一步提高了投資費用，且在連續化上還存在工藝設備方面的困難[33]。

7 展望

食用菌多糖的生物活性、食（藥）用價值及無毒副作用的特性已被認可。我國是食用菌生產大國，據中國·牡丹江（東寧）第四屆黑木耳節組委會發布的數據，2008年我國食用菌實現產值820億，產量達1730萬噸，占世界產量的80%以上。但我國食用菌主要以鮮品、干品、腌制、糖制或罐裝的形式被消費，科技含量低，精深加工的比例小[34]。食用菌多糖的開發與利用還存在著一些問題，如研發力度不夠，對食用菌多糖的高級結構、合成、藥理學、臨床學研究不夠深入，產品科技含量低，為了使我國的食用菌多糖開發跟上世界的腳步必需加大對多糖科研的投入，才能使我國的食用菌多糖產品在國際市場上占有一席之地[35]；市場不規范，沒有規范產品標準，因此應及時制定行業標準，形成規范的產業化經營模式，提升食用菌多糖行業的整體水平；關注度不夠，應提升政府對科技含量高的企業的關注度，對進行食用菌多糖精深加工、活性成分合成的企業，相關制藥企業等科技型企業進行政策和資金上幫助扶持，使其制造擁有自主知識產權的產品。我國是食用菌生產大國，食用菌多糖藥品及保健品的研發已成為當前的研究熱點，食用菌多糖無論在食品還是在醫藥領域都有巨大的開發空間。

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