香菇多糖超高壓提取工藝條件的優化研究

郝慧敏

（鶴壁職業技術學院，河南鶴壁 458030）

香菇在世界食用菌中排行第二，屬擔子菌綱、傘菌目、口蘑科的香菇屬[1]，它有豐富的營養和獨特的口味，屬藥食兩用的保健食品[2]，有“菌中皇后”和“菌菇之王”之稱[3-4]。香菇多糖（Lentinan,簡稱LNT）是香菇中含有的一種生物活性成分，它具有多種功能，如增強免疫力[5]、抗腫瘤[5]、抗病毒抗菌[6]、抗氧化[7]、抗輻射[8]和降血糖[9-10]等，現已被用于臨床醫學。

香菇多糖常見的提取方法有熱水浸提、酸浸提、酶解法、超聲輔助、微波輔助等[11-12]，其都不同程度地存在提取效率低、時間長、能耗高的不足。此外，香菇多糖在強酸和強堿中提取會造成其構象改變，如糖苷鍵斷裂等[13]。超高壓萃取技術是一種新型、先進的提取技術，具有提取溫度低、提取時間短、提取率高、對功效成分損害小、能耗低的優點[14]。然而，對香菇多糖超高壓提取的研究還較少。因此，本文采用超高壓提取香菇多糖并優化其提取工藝，為香菇多糖提取提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干香菇，本市超市；無水乙醇、硫酸、葡萄糖、苯酚（均為AR），上海麥克林試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

UHP900×2-Z型超高壓處理裝置，包頭科發高壓科技有限責任公司；RE2L旋轉蒸發儀，滎陽市科瑞儀器廠；TDL-50B臺式低速離心機，上海安亭科學儀器廠；752N紫外可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 香菇多糖的提取

香菇多糖的提取流程香菇→烘干→粉碎（過80目篩）→保存備用→稱取一定質量的香菇粉，加水→裝袋、密封→超高壓提取→離心分離（5 000 r/min，20 min）→濃縮（上清液減壓濃縮）→醇沉（3倍體積95%的乙醇中）→靜置（4 ℃冰箱，24 h）→再離心（5 000 r/min，20 min）→干燥→香菇粗多糖。

1.3.2 香菇多糖含量的測定

香菇多糖含量的測定采用苯酚-硫酸法[15]。

1.3.3 提取率的計算

提取率（LNT）=（提取的多糖量/提取的香菇粉樣品量）×100%[16-17]。

1.3.4 單因素試驗設計

按1.3.1的方法，每次準確稱取10 g香菇粉5份，加水混勻密封，進行超高壓提取香菇多糖。固定條件為壓力400 MPa，料液比1∶30 g/mL，提取溫度50 ℃和保壓時間6 min。分別設定壓力（200 MPa、300 MPa、400 MPa、 500 MPa和600 MPa）、料液比（g/mL）（1∶10、1∶20、1∶30、1∶40和1∶50）、提取溫度（30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃和70 ℃）、保壓時間（2 min、4 min、6 min、8 min和10 min），進行單因素試驗，每組重復3次，取平均值。

1.3.5 正交試驗設計

在1.3.4試驗基礎上，選取A料液比、B壓力、C提取溫度和D保壓時間4個因素，采用L9（34）正交優化提取工藝。因素水平設計見表1。

表1 正交試驗因素水平表

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel整理，采用正交設計助手進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗研究

2.1.1 不同壓力對多糖提取率的影響

由圖1可知，當壓力＜400 MPa時，LNT提取率隨著壓力的增加逐漸升高，當壓力≥400 Mpa時，LNT提取率變化不大。這是由于壓力的增加，使香菇細胞破裂程度和數量增加，多糖的傳質和溶解速率增加，提取率升高。當壓力達到400 MPa后，香菇細胞幾乎完全破碎，再加大壓力，提取率不再升高。故取最適壓力為400 MPa。

圖1 不同壓力對多糖提取率的影響

2.1.2 不同料液比對多糖提取率的影響

由圖2可知，當料液比＜1∶30（g/mL）時，LNT提取率隨著溶劑的量的增加而升高，當料液比≥1∶30（g/mL）時，LNT提取率變化緩慢但不明顯。這是因為溶劑用量的增加，增大了香菇細胞內外的濃度差，傳質速率加快，多糖溶出增多，提取率上升；但溶劑用量達到一定值時，溶質基本完全溶解出來，而不再明顯變化。故取料液比為1∶30（g/mL）。

圖2 不同料液比對多糖提取率的影響

2.1.3 不同提取溫度對多糖提取率的影響

由圖3可知，LNT提取率隨著溫度的升高而提高，最后趨于穩定，當提取溫度≥50 ℃時，再繼續升高提取溫度，LNT提取率變化也不顯著而趨于平緩。這是因為提取溫度升高，提高了多糖的溶解度，加快了多糖溶出，促使提取率提高；當超過50 ℃時，多糖溶出基本徹底，提取率不再明顯變化。故取提取溫度為50 ℃。

圖3 不同提取溫度對多糖提取率的影響

2.1.4 不同保壓時間對多糖提取率的影響

由圖4可知，保壓時間＜6 min時，LNT提取率隨著保壓時間的增加而提高，當保壓時間≥6 min時，LNT提取率也基本不再變化。這是因為在超高壓下，香菇細胞的破裂需要一定的時間。延長保壓時間，香菇細胞破裂數量增多，多糖溶出也增多，提高了提取率；當時間大于6 min后，多糖被基本徹底溶出，提取率不再明顯提高。故取保壓時間 6 min為宜。

圖4 不同保壓時間對多糖提取率的影響

2.2 正交試驗結果

由表2可知，4個因素的影響大小依次為：B＞C＞D＞A，即壓力＞提取溫度＞保壓時間＞料液比。由表3可知，壓力影響達到顯著水平，其他因素不顯著。經對k分析，確定了超高壓提取LNT的最佳工藝條件為：A2B2C3D3，即料液比1∶30（g/mL），壓力400 MPa，提取溫度60 ℃，保壓時間8 min。在上述最佳工藝條件下做驗證試驗，重復3次，LNT提取率為8.62%（3次平均值）。

表2 正交試驗結果

表3 方差分析結果

3 結論

本文采用超高壓提取LNT，得到最優提取工藝條件：壓力400 MPa，提取溫度60 ℃，保壓時間8 min，料液比1∶30（g/mL），此條件下，LNT提取率為8.62%。本研究為LNT的提取及應用提供參考。