超微粉碎前處理協同超聲波輔助提取香菇多糖工藝研究

秦令祥，崔勝文，周婧琦，高愿軍，*

（1.漯河中德雙成功能食品研究院有限公司，河南漯河462300；2.漯河食品職業學院，河南漯河462300）

香菇（Lentinus edodes）為擔子菌綱、傘菌目、側耳科真菌，是世界上第二大食用菌種[1]，其營養豐富，味道鮮美，具有很高的藥用價值，是一種集營養、保健和藥用功效于一體的藥食兩用真菌[2]，廣泛分布我國各省區，在我國有悠久的食用歷史，被譽為“山珍之王”，“菌中皇后”[3]，是人類理想的健康食品。

香菇多糖（Lentnan，簡稱LNT）是從香菇的子實體中分離純化得到的高分子葡聚糖，主要成分為葡萄糖，還含有少量的甘露糖、巖藻糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖等。香菇多糖是香菇中最重要的一種生物活性物質，是一種重要的生物反應調節劑，具有調節免疫[4]、抗病毒[5]、抗腫瘤、降血糖等作用，目前，已廣泛應用于人的臨床治療[6-10]。因此，建立穩定的、高效的香菇多糖提取方法具有重要的現實意義。本研究是利用超微粉碎前處理協同超聲波輔助提取香菇多糖，以期能獲得一種穩定、高效的提取香菇多糖的方法，為香菇多糖的深入研究與開發獲得一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干香菇：丹尼斯超市；葡萄糖、苯酚、硫酸、無水乙醇等均為分析純。

1.2 儀器與設備

UV-2450島津紫外可見分光光度計：深圳市瑞盛科技有限公司；TDL-50B臺式低速離心機：上海安亭科學儀器廠；HH-M4數顯恒溫水浴鍋：上海赫田科學儀器有限公司；BSA124S電子分析天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；WJW400超微粉碎機：青島帕羅德粉體設備有限公司；WN-20萬能粉碎機：廣州旭朗機械設備有限公司；DS-8510DT超聲波清洗器：上海生析超聲儀器有限公司；W3001全自動智能型激光粒度分析儀：濟南微納儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 香菇粗粉的制備

將從超市中購得的干香菇在80℃烘箱中干燥至恒重，用萬能粉碎機粉碎，過60目的篩網，得到符合條件的香菇粗粉，備用。

1.3.2 超微粉碎前處理協同超聲波輔助提取香菇多糖方法

將1.3.1所得香菇粗粉，放入超微粉碎機中，參數設置為：進料量800 g，轉速5 000 r/min，超微粉碎時間20 min，進行超微粉碎，然后稱取不同粒度的超微香菇粉5.000 0 g于錐形瓶中，量取一定量的蒸餾水，進行超聲波輔助提取，冷卻至室溫，離心，取上清液，加入4倍體積的無水乙醇混合，置4℃下醇沉12 h，離心10 min，干燥即得香菇粗多糖。

1.3.3 粒度的測定

取一定量的超微粉碎后的香菇超微粉置于燒杯中，加入一定量95%的乙醇，然后用激光粒度分析儀測定粒度。

1.3.4 香菇多糖提取率的測定

香菇多糖提取率的測定選用苯酚-硫酸法[11]。準確稱取烘干并恒重的香菇0.100 0 g，定容在100.00 mL容量瓶中，搖勻，以此作為測定香菇多糖的樣品液。再分別吸取2 mL樣品液于試管中，用苯酚-硫酸法測定香菇多糖含量。香菇多糖提取率根據下列公式計算。

式中：c為由標準曲線算得的多糖質量濃度，mg/mL；V為定容體積，mL；N為稀釋倍數；m為香菇干粉質量，g。

2 結果與分析

2.1 提取香菇多糖的單因素研究

2.1.1 粉碎粒度大小對香菇多糖提取率的影響

分別采用粉碎粒度為 30、40、50、60、70 μm 的香菇超微粉，設定料液比1∶20（g/mL）、提取時間 30 min，然后測定香菇多糖提取率，結果如圖1所示。

圖1 香菇粒度對香菇多糖提取率的影響Fig.1 The effect of the ratio of granulesize on extraction yield of lentinan

由圖1可以看出，隨著香菇粒度的不斷增加，多糖提取率不斷減小。這可能是由于香菇粒度越小，粉碎程度越高，香菇在粉碎機中受到的剪切、碰撞等作用力越大，進而香菇破壁程度就越高，多糖溶出就越多，多糖提取率就越大。因此，本研究選擇最佳香菇粒度為30 μm，此時的多糖提取率為6.89%。

2.1.2 料液比對香菇多糖提取率的影響

分別采用料液比為 1 ∶10、1 ∶15、1 ∶20、1 ∶25、1∶30（g/mL）進行超聲波法提取，設定超聲溫度60℃、超聲功率600 W、超聲時間20 min，然后測定香菇多糖提取率，其結果如圖2所示。

圖2 料液比對香菇多糖提取率的影響Fig.2 The effect of the ratio of solid on extraction yield of lentinan

由圖2可以看出，隨著料液比的增加，香菇多糖提取率先增大后減小。這可能是由于水作為超聲波介質，隨著料液比的增加，溶劑量增大，超聲波介質的液體增多，使香菇多糖物質向外擴散的阻力變小，進而提取率增大，但隨著料液比繼續增加，水分含量不斷增多，香菇原料底物的濃度被稀釋，催化反應效率減小，進而提取率降低。因此，本研究選用最佳的料液比為1∶20（g/mL），此時的多糖提取率為6.92%。

2.1.3 超聲波功率對香菇多糖提取率的影響

分別采用不同的超聲波功率 200、300、400、500、600 W，設定料液比 1∶20（g/mL）、超聲溫度 60℃、超聲時間20 min，然后測定香菇多糖提取率，其結果如圖3所示。

圖3 超聲功率對香菇多糖提取率的影響Fig.3 The effect of ultrasound power on extraction yield of lentinan

由圖3可以看出，隨著超聲功率的增加，香菇多糖的提取率不斷增大，這是由于隨著超聲功率的增大，超聲波作用頻率、空化、振動作用加強，因而導致提取率提高，但是考慮到過高的超聲功率會對多糖分子結構造成破壞使多糖活性降低和能耗等方面的因素，故選用最佳的超聲波功率為600 W，此時的多糖提取率為6.97%。

2.1.4 超聲時間對香菇多糖提取率的影響

分別采用不同的超聲時間 10、20、30、40、50 min，設定料液比1∶30（g/mL）、超聲功率600 W，超聲溫度60℃，然后測定香菇多糖提取率，其結果如圖4所示。

圖4 超聲時間對香菇多糖提取率的影響Fig.4 The effect of ultrasound time on extraction yield of lentinan

由圖4可以看出，隨著超聲時間的不斷增加，香菇多糖的提取率先增大后減小，這是由于超聲時間的增加，使得香菇多糖結構被破壞，進而降低了多糖提取率。因此，本研究選用最佳的超聲時間20 min，此時的多糖提取率為6.93%。

2.2 超微粉碎前處理協同超聲波法輔助提取香菇多糖最佳條件的確定

2.2.1 正交試驗

以單因素試驗為基礎，選取粉碎粒度、料液比、超聲功率、超聲提取時間為試驗因素，選取L1（645）進行正交設計，探討超微粉碎前處理協同超聲波輔助法提取香菇多糖工藝的最佳工藝參數。試驗水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factor levels table of orthogonal experimental design

2.2.2 正交試驗結果

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果Table 2 The result of orthogonal experimental design

由表2極差分析可知，各因素對香菇多糖提取率的影響大小順序為：A＞C＞B＞D，從表2的正交試驗結果和極差分析可知，因素A第1水平最好，因素B第1水平最好，因素C第3水平最好，因素D第1水平最好，因此最優水平搭配為A1B1C3D1。

2.2.3 香菇多糖提取率方差分析

為進一步確定超微粉碎前處理協同超聲波輔助法提取香菇多糖的最佳工藝條件，對試驗誤差和工藝條件對試驗結果的影響進行評估和判斷，通過方差分析，結果見表3。

表3 方差分析結果Table 3 The variance analysis results

由表3可以看出，在顯著水平P=0.05時，粉碎粒度、料液比和超聲功率對香菇多糖的提取率影響較大，達到了顯著水平。結合表2的結果，A1、B1、C3水平優于超聲時間。由于超聲時間的長短對于提取率的影響不是顯著因素，對試驗結果和數據的影響不大，本著高效、節能、降耗的原則，確定D1為D因素最佳水平。綜上分析，確定超微粉碎協同超聲波輔助法提取香菇多糖的最佳工藝條件組合為：A1B1C3D1，即粉碎粒度 30 μm、料液比 1 ∶20（g/mL）、超聲功率 600 W、超聲時間20 min。

2.2.4 驗證試驗

對通過正交試驗得出的最佳工藝條件進行最優化驗證試驗，3次平行試驗的香菇多糖提取率平均值為7.36%，顯著高于其他條件下的香菇多糖提取率。

3 結論

本研究采用超微粉碎前處理協同超聲波輔助法提取香菇多糖，可顯著提高香菇多糖提取率，此法具有條件溫和、工藝簡單、提取率高的特點。在單因素試驗基礎上，通過正交試驗，得到提取香菇多糖的最佳工藝條件為：粉碎粒度30 μm、料液比1∶20（g/mL）、超聲功率600 W、超聲時間20 min。在此工藝條件下，香菇多糖的提取率為7.36%。因此，本研究得到的工藝可為香菇多糖的產業化生產以及多糖化合物的綜合利用提供理論依據。