超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖

吳瓊，于淑艷，鄒險峰，張莉弘

（長春大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品深加工省重點實驗室，吉林長春130022）

超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖

吳瓊，于淑艷，鄒險峰，張莉弘

（長春大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品深加工省重點實驗室，吉林長春130022）

采用超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖，先加入底物質(zhì)量分數(shù)1%的果膠酶，在pH=5.0，50℃酶解2 h，對黑木耳進行預(yù)處理。再通過正交試驗，得到超聲波輔助提取黑木耳粗多糖的最佳工藝條件為：超聲波功率400W，超聲波時間7min，料液比1∶80（g/mL），浸提溫度90℃，浸提時間2 h，在此條件下得到黑木耳粗多糖提取率為19.84%。在相同條件下，該提取率高于熱水直接浸提法和超聲波輔助熱水提取法得到黑木耳粗多糖的提取率。實驗表明，采用超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖是可行的。

黑木耳；果膠酶；超聲波；多糖

黑木耳（Auricularia polytricha）是著名的山珍，屬于擔(dān)子菌綱，木耳目，木耳科。色澤黑褐，質(zhì)地柔軟，營養(yǎng)豐富。在我國的黑龍江、吉林、福建、廣東等省具有廣泛的種植[1]。黑木耳多糖（Auricularia polysaccharide）具有補氣養(yǎng)血、潤肺止咳、抗凝血、降壓、降血糖、抗癌、抗突變作用[2-6]。目前，對黑木耳多糖的研究主要集中在提取和生理活性方面。黑木耳多糖的提取方法主要有熱水直接浸提法，超聲波提取法、微波提取法、酶提取法等。在酶提取法中，常用的酶有果膠酶、纖維素酶、木瓜蛋白酶等[7-11]。果膠酶是從根霉中提取的，使細胞間的果膠質(zhì)降解，把細胞從組織內(nèi)分離出來，從而提高目標(biāo)分離物的得率，是目前酶法提取多糖中比較常用的酶。

本實驗以長白山優(yōu)質(zhì)黑木耳為原料，采用超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖，對提取工藝參數(shù)進行優(yōu)化，為黑木耳粗多糖的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑木耳：長白山優(yōu)質(zhì)黑木耳，市售，粉碎，過20目篩。果膠酶：酶活力4 000U/g，無錫市酶制劑廠。苯酚、硫酸，葡萄糖等化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DK-98-2A電熱恒溫水浴鍋：天津泰斯特儀器有限公司；JY92-D超聲波細胞粉碎機：寧波新芝科器研究所；UV-2550紫外可見分光光度計：日本島津。

1.3 方法

1.3.1 果膠酶預(yù)處理

每份稱取黑木耳粉10 g，按照一定的料液比浸泡12 h。根據(jù)果膠酶的最適作用條件，加入底物質(zhì)量分數(shù)1%的果膠酶，用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液調(diào)pH至5.0，50℃酶解2 h，酶解后在沸水浴中滅酶0.5 h。

1.3.2 黑木耳粗多糖的提取

將果膠酶預(yù)處理后的黑木耳按照選定的條件，放入超聲波細胞粉碎儀中，進行超聲波破壁，再在水浴中浸提，離心過濾，得到黑木耳粗多糖提取液。取提取液1mL，稀釋100倍，進行多糖含量測定。

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，本實驗選擇超聲波功率、超聲波時間、料液比及浸提溫度四個因素進行L9（34）正交試驗。

1.3.3 黑木耳粗多糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法[12-13]在490 nm處測定黑木耳粗多糖含量的，計算黑木耳粗多糖的提取率。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

固定料液比1∶80（g/mL），超聲波時間5min，浸提溫度80℃，浸提時間2h，選擇超聲波功率200、300、400、500、600W進行黑木耳粗多糖的提取，結(jié)果見圖1。

圖1 超聲波功率對黑木耳粗多糖提取率的影響Fig.1 Effect of ultrasonic power on the extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha

隨著超聲波功率的增加，黑木耳粗多糖的提取率逐漸增加，當(dāng)功率達到400W時，黑木耳粗多糖的提取率達到最大，隨著功率的繼續(xù)增加，黑木耳粗多糖的提取率逐漸下降。

固定超聲波功率400W，料液比1∶80（g/mL），浸提溫度80℃，浸提時間2 h，選擇超聲波時間1、3、5、7、9min進行黑木耳粗多糖的提取，結(jié)果見圖2。

圖2 超聲波時間對黑木耳粗多糖提取率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic time on the extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha

隨著超聲波時間的增加，多糖提取率逐漸下降。

固定超聲波功率400W，超聲波時間7min，浸提溫度80℃，浸提時間2 h，選擇料液比1∶60、1∶80、1∶100、1∶120、1∶140（g/mL）進行黑木耳粗多糖的提取，結(jié)果見圖3。

圖3 液液比對黑木耳粗多糖提取率的影響Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on the extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha

隨著料液比的增加，黑木耳粗多糖的提取率逐漸增大。由于增加了固液兩相的接觸面積，提高了水的擴散速率和傳質(zhì)速率[14]。但由于料液比太大會增加后續(xù)過濾和濃縮的負擔(dān)，從而增加生產(chǎn)成本，所以選擇料液比在1∶100（g/mL）以下提取比較適宜。

固定超聲波功率400W，料液比1∶80（g/mL），超聲波時間7min，浸提時間2 h，選擇浸提溫度60、70、80、90℃進行黑木耳粗多糖的提取，結(jié)果見圖4。

隨著浸提溫度的增加，多糖提取率也逐漸提高。

固定超聲波功率400W，料液比1∶80（g/mL），超聲波時間7min，浸提溫度80℃，選擇浸提時間1、2、3、4 h進行黑木耳粗多糖的提取，結(jié)果見圖5。

當(dāng)浸提時間達到2 h時，黑木耳粗多糖的提取率基本保持不變，為了節(jié)約能源，將浸提時間固定為2 h。

圖4 水浴溫度對黑木耳粗多糖提取率的影響Fig.4 Effect of extraction temperature on the extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha

圖5 浸提時間對黑木耳粗多糖提取率的影響Fig.5 Effect of extraction time on the extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha

2.2 正交試驗

黑木耳粗多糖提取的正交試驗結(jié)果見表1，方差分析見表2。

表1 黑木耳粗多糖提取的正交試驗結(jié)果表Table1 Orthogonal experimental results

表2 黑木耳粗多糖提取的方差分析表Table2 Variance analysis of polysaccharide extracted from Auricularia polytricha

由表1可見，黑木耳粗多糖提取的最佳工藝條件A2B2C2D3，即為超聲波功率400W，超聲波時間7min，料液比1∶80（g/mL），浸提溫度90℃，浸提時間2 h。由方差分析表2可見，四個因素對黑木耳粗多糖提取率的影響為超聲波功率＞浸提溫度＞超聲波時間＞料液比，在所選取的各因素的范圍內(nèi)，超聲波功率和浸提溫度是影響黑木耳粗多糖提取率的顯著因素。

2.3 驗證試驗

在最佳提取工藝條件下做驗證試驗，得到黑木耳粗多糖提取率為19.84%。在相同條件下，采用熱水直接浸提，不用果膠酶和超聲波處理，得到黑木耳粗多糖的提取率為8.32%；不用果膠酶處理，只采用超聲波輔助熱水提取法得到黑木耳粗多糖的提取率為16.59%，實驗證明，采用超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖，可以提高黑木耳粗多糖的提取率。

許多研究也表明，采用超聲波協(xié)同酶法提取，可以大大提高多糖的提取率[15-16]。黑木耳干粉吸水后，呈膠質(zhì)狀態(tài)，采用果膠酶酶解，使細胞間的果膠質(zhì)降解，把細胞從組織內(nèi)分離出來，果膠酶還可以促進細胞壁中果膠的水解，達到破除細胞壁的作用[17]。超聲波輔助提取技術(shù)是一種依靠外力強化提取的新技術(shù)。超聲波的空化作用可以破壞細胞壁和細胞膜，有助于目標(biāo)分離物的釋放與溶出，超聲波使提取液不斷振蕩，有利于溶質(zhì)擴散，因此可以明顯地加速植物體中有機成分的提取過程[18-19]。

3 結(jié)論

加入底物質(zhì)量分數(shù)1%的果膠酶，在pH=5.0，50℃酶解2 h，對黑木耳進行預(yù)處理，再通過正交試驗設(shè)計，得到超聲波輔助提取黑木耳粗多糖的最佳提取工藝為：超聲波功率400W，超聲波時間7min，料液比1∶80（g/mL），浸提溫度90℃，浸提時間2 h，在此條件下得到黑木耳粗多糖提取率為19.84%。在相同條件下，采用熱水直接浸提，不用果膠酶和超聲波處理，得到黑木耳粗多糖的提取率為8.32%；不用果膠酶處理，只采用超聲波輔助熱水提取法得到黑木耳粗多糖的提取率為16.59%，實驗證明，采用超聲波協(xié)同果膠酶提取黑木耳粗多糖，可以提高黑木耳粗多糖的提取率，此方法簡單易行。

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Ultrasonic-assisted Pectinase Extraction of Polysaccharide from Auricularia polytricha

WU Qiong，YU Shu-yan，ZOU Xian-feng，ZHANG Li-hong
（Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Changchun University，Changchun 130022，Jilin，China）

Ultrasonic-assisted pectinase extraction was used to extract polysaccharide from Auricularia polytricha.The Auricularia polytricha was pretreated with substrate concentration of 1%pectinase at pH 5.0，temperature 50℃Enzymatic for 2 h.The orthogonal experiment showed，the optimum ultrasonic-assisted extraction condition was：ultrasonic power 400W，ultrasonic time 7min，solid-liquid ratio 1∶80（g/mL），extraction temperature 90℃，extraction time 2 h，the maximum extraction rate was 19.84%.Under the same conditions，the extraction rate is higher than the hot water extraction and ultrasonic assisted hot water extraction rate.The experiments showed that using ultrasonic-assisted pectinase to extract polysaccharide from Auricularia polytricha is feasible.

Auricularia polytricha；pectinase；ultrasonic；polysaccharide

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.010.009

2013-05-14

吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項目（2012258）

吳瓊（1978—），女（漢），副教授，博士，研究方向：天然產(chǎn)物開發(fā)與應(yīng)用。