響應(yīng)面法優(yōu)化雞腿菇菌絲體多糖的提取工藝

閆舒雅，董岳峰，任翔萍,李 娜

(山西省醫(yī)藥與生命科學研究院，山西 太原 030006)

雞腿菇(Coprinuscomatus)又名刺蘑菇，因其形如雞腿而得名，屬于真菌門、擔子菌亞門、層菌綱、傘菌目、鬼傘科、鬼傘屬，是一種營養(yǎng)豐富的食用菌[1-3]。藥理研究表明，雞腿菇多糖是其重要的生物活性成分，在小鼠體內(nèi)具有降低血糖值、提高機體免疫功能、抑制腫瘤生長、改善血液循環(huán)、抗疲勞等功效[4-7]，在體外具有抗氧化活性[8-11]。食用菌多糖目前主要是從食用菌子實體、發(fā)酵菌絲體中分離提取而得[12]。研究發(fā)現(xiàn)，液體發(fā)酵可以避免固體培養(yǎng)周期長、產(chǎn)量低、易污染等缺點[13-14]，通過液體發(fā)酵生產(chǎn)的雞腿菇菌絲體在蛋白質(zhì)、糖量、脂肪等營養(yǎng)成分上優(yōu)于雞腿菇子實體。鑒于此，作者通過單因素實驗和響應(yīng)面法對雞腿菇菌絲體多糖的提取工藝進行優(yōu)化，為雞腿菇菌絲體多糖的工業(yè)化生產(chǎn)和開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

雞腿菇菌絲體，山西省康欣藥業(yè)有限公司。

無水乙醇、葡萄糖、苯酚，分析純，天津凱通化學試劑有限公司。

TU-1901型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器廠；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇榮華儀器制造有限公司；GZX-9076MBE型電熱鼓風干燥箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SHZ-DⅢ型循環(huán)水式真空泵，鞏義予華儀器有限責任公司。

1.2 雞腿菇菌絲體多糖含量及提取率的測定

采用苯酚硫酸法[15-16]測定雞腿菇菌絲體多糖含量，按下式計算雞腿菇菌絲體多糖提取率：

1.3 雞腿菇菌絲體多糖提取工藝優(yōu)化

1.3.1 單因素實驗

分別考察浸提時間(0.5 h、1 h、2 h、3 h、4 h)、浸提溫度(50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃)、料液比(1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，g∶mL，下同)、浸提次數(shù)(1次、2次、3次、4次)對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響。

1.3.2 響應(yīng)面實驗

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以雞腿菇菌絲體多糖提取率為評價指標，以浸提時間、浸提溫度、料液比為考察因素，采用Box-Behnken設(shè)計響應(yīng)面實驗，優(yōu)化雞腿菇菌絲體多糖的提取工藝。響應(yīng)面實驗的因素與水平見表1。

表1 響應(yīng)面實驗的因素與水平

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 浸提時間對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響

精確稱取10 g雞腿菇菌絲體，固定料液比為1∶20、浸提溫度為90 ℃、浸提次數(shù)為2次，分別浸提0.5 h、1 h、2 h、3 h、4 h，考察浸提時間對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響，結(jié)果見圖1。

從圖1可以看出，隨著浸提時間的延長，雞腿菇菌絲體多糖提取率先升高后降低；當浸提時間為2 h時，提取率達到最高(6.4432%)。可能是由于，浸提時間延長，提取的多糖中雜質(zhì)含量過多，導(dǎo)致提取率降低。因此，浸提時間以2 h較為適宜。

圖1 浸提時間對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響Fig.1 Effect of extraction time on extraction rate of polysaccharides from Coprinus comatus mycelium

2.1.2 浸提溫度對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響

精確稱取10 g雞腿菇菌絲體，固定料液比為1∶20、浸提時間為2 h、浸提次數(shù)為2次，浸提溫度分別為50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃，考察浸提溫度對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 浸提溫度對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction rate of polysaccharides from Coprinus comatus mycelium

從圖2可以看出，隨著浸提溫度的升高，雞腿菇菌絲體多糖提取率先升高后降低；當浸提溫度為80 ℃時，提取率達到最高。可能是由于，浸提溫度太高導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)被破壞，從而影響了提取率。因此，浸提溫度以80 ℃較為適宜。

2.1.3 料液比對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響

精確稱取10 g雞腿菇菌絲體，固定浸提時間為2 h、浸提溫度為90 ℃、浸提次數(shù)為2次，料液比分別1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50，考察料液比對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響，結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，隨著料液比的減小，即提取溶劑用量的增加，雞腿菇菌絲體多糖提取率先升高后降低；當料液比為1∶20時，提取率達到最高。可能是由于，提取溶劑用量過多影響最后的醇沉效果，導(dǎo)致提取率降低。因此，料液比以1∶20較為適宜。

圖3 料液比對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on extraction rate of polysaccharides from Coprinus comatus mycelium

2.1.4 浸提次數(shù)對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響

精確稱取10 g雞腿菇菌絲體，固定料液比為1∶20、浸提時間為2 h、浸提溫度為90 ℃，分別提取1次、2次、3次、4次，考察浸提次數(shù)對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響，結(jié)果見圖4。

圖4 浸提次數(shù)對雞腿菇菌絲體多糖提取率的影響Fig.4 Effect of extraction times on extraction rate of polysaccharides from Coprinus comatus mycelium

從圖4可以看出，隨著浸提次數(shù)的增加，雞腿菇菌絲體多糖提取率先升高后降低；當浸提次數(shù)為2次時，提取率達到最高，為4.2714%。因此，浸提次數(shù)以2次較為適宜。

2.2 響應(yīng)面實驗結(jié)果

2.2.1 實驗設(shè)計與結(jié)果

根據(jù)單因素實驗結(jié)果，采用Box-Behnken設(shè)計響應(yīng)面實驗，結(jié)果見表2。

2.2.2 回歸模型方程與方差分析

根據(jù)響應(yīng)面實驗結(jié)果，對表2數(shù)據(jù)進行二次回歸擬合分析，得到二次多項回歸模型方程：Y=7.93+0.23A-0.049B+0.15C+0.41AB-0.091AC-0.047BC-1.61A2-0.96B2-0.85C2。

回歸模型方差分析見表3。

表2 響應(yīng)面實驗設(shè)計與結(jié)果

表3 方差分析

2.2.3 響應(yīng)面交互作用分析

等高線的形狀反映兩因素交互作用的強弱，圓形代表不顯著，橢圓形代表顯著。浸提時間、浸提溫度及料液比兩兩交互作用對雞腿菇菌絲體多糖提取率影響的等高線圖和響應(yīng)面圖見圖5。

圖5 各因素交互作用對雞腿菇菌絲體多糖提取率影響的等高線圖和響應(yīng)面圖Fig.5 Contour map and response surface map for effect of interaction between each factor on extraction rate of polysaccharides from Copriuus comatus mycelium

從圖5a可以看出，當料液比不變時，隨著浸提時間的延長和浸提溫度的升高，雞腿菇菌絲體多糖提取率逐漸升高而后趨于穩(wěn)定，浸提時間坡度增加的更加明顯一些，說明浸提時間對提取率的影響更大，且等高線接近橢圓形，表明浸提時間和浸提溫度的交互作用顯著。從圖5 b可以看出，當浸提溫度不變時，隨著浸提時間的延長和料液比的減小，雞腿菇菌絲體多糖提取率先升高后降低，且等高線接近圓形，表明浸提時間和料液比的交互作用對提取率的影響不顯著。從圖5c可以看出，當浸提時間一定時，隨著浸提溫度的升高和料液比的減小，雞腿菇菌絲體多糖提取率先升高后降低，且等高線呈橢圓形，表明浸提溫度和料液比的交互作用對提取率影響顯著。

2.2.4 最佳提取工藝的確定

由響應(yīng)面法優(yōu)化得到雞腿菇菌絲體多糖的最佳提取工藝為：浸提時間2.08 h、浸提溫度79.87 ℃、料液比1∶21。考慮實際操作，將最佳提取工藝調(diào)整為：浸提時間2 h、浸提溫度80 ℃、料液比1∶20，在此條件下，雞腿菇菌絲體多糖提取率為7.7980%，與模擬預(yù)測值7.9630%接近。證明該模型合理，優(yōu)化的提取工藝切實可行，適用于雞腿菇菌絲體多糖的提取。

3 結(jié)論

以雞腿菇菌絲體多糖提取率為評價指標，采用單因素實驗和響應(yīng)面法優(yōu)化雞腿菇菌絲體多糖的提取工藝。確定最佳提取工藝為：浸提時間2 h、浸提溫度80 ℃、料液比1∶20(g∶mL)，在此條件下，雞腿菇菌絲體多糖提取率為7.7980%。