超聲波輔助提取金耳多糖的工藝優(yōu)化

鐘姝霞，鄧杰，萬世旅，王艷麗，汪文鵬，李永博，黃治國

（四川理工學院生物工程學院，釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川自貢643000）

超聲波輔助提取金耳多糖的工藝優(yōu)化

鐘姝霞，鄧杰，萬世旅，王艷麗，汪文鵬，李永博，黃治國*

（四川理工學院生物工程學院，釀酒生物技術及應用四川省重點實驗室，四川自貢643000）

以干燥金耳為原料，采用超聲波輔助提取金耳多糖，優(yōu)化其提取工藝。通過單因素試驗和正交試驗得到最佳提取工藝。其結果表面：影響金耳多糖提取率的主要因素是超聲浸提溫度與超聲波浸提功率；金耳多糖的最佳提取工藝為料液比為80 mL/g，超聲波處理時間為30 min，超聲波處理功率為400 W，浸提時間為30 min，浸提溫度為70℃。采用此工藝，金耳多糖的得率為17.36%，其得率明顯提高。

金耳多糖；超聲波；提??；工藝

金耳，又稱黃金銀耳，自然分布于我國西藏，云南，四川等地，為我國特有菌種［1］。金耳含有豐富的脂肪、蛋白質以及磷、硫、錳、鐵等微量元素，并且含有18種氨基酸，其營養(yǎng)價值很高，并可作為藥用［2］，是一種理想的高級筳宴佳肴和保健佳品。金耳多糖不僅能應用于食品工業(yè)，更主要的是多糖的良好生理活性，可以滿足人們對健康日益增長的需求，可清肺生津，化痰止咳，調氣定喘，平肝陽，補心養(yǎng)氣。

80年代末，人們發(fā)現(xiàn)糖類在生物體中的作用不僅是作為能量資源或結構材料，更重要的是參與了生命現(xiàn)象中細胞的各種活動，因此開始了活性多糖的研究，對其多糖的提取分離和結構分析取得了一定的進展［3］，但金耳子實體干品復水后呈韌膠質狀，主要成分為金耳多糖，溶解于水中形成較大粘度的膠體溶液，對其提取分離造成很大的困難。采用超聲波技術提取金耳多糖成分，可以大幅度地提高有效成分的提取率，縮短提取時間［4］，簡化操作步驟，節(jié)省溶劑和能源［5］。本試驗以干燥金耳為主要原料，設計單因素試驗和正交試驗，探索出金耳多糖的最佳提取工藝，對金耳多糖工業(yè)化生產和金耳中所含生物活性物質的開發(fā)利用具有重要的意義。

1　材料與方法

1.1材料

干燥金耳：市售，產自云南。

1.2主要試劑及設備

1.2.1主要試劑

蒽酮（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司；硫酸（分析純）；重慶川東化工有限公司；葡萄糖、無水乙醇（分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2.2主要儀器及設備

TDL-5C低速臺式大容量離心機：上海安亭科學儀器廠；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長城科工貿有限公司；EYELA旋轉蒸發(fā)儀（N-1000）：上海愛朗儀器有限公司；KQ5200DB數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；UV-2000紫外可見分光光度計：尤尼柯（上海）儀器有限公司；SB350盛博多功能藥材粉碎機：上海廣沙工貿有限公司。

1.3方法

1.3.1多糖提取工藝流程

原料預處理→稱量→加入試劑→超聲波處理→水浴浸提→離心→上清液抽濾→濃縮抽濾→乙醇沉淀→抽濾→沉淀洗滌→干燥→金耳多糖粗品［6-7］

1.3.2多糖提取操作要點

1.3.2.1原料預處理

稱取干燥的黃金木耳50 g用粉碎機磨成粉備用，用電子天平準確稱量0.500 0 g金耳粉末于干燥的三角瓶中，按料液比80 mL/g加入蒸餾水配成溶液。

1.3.2.2超聲波處理

在超聲波功率為400 W，溫度為40℃的條件下，處理溶液，然后用70℃的水浴浸提30 min。

1.3.2.3樣品多糖的測定

浸提處理結束，室溫平衡，以5 000 r/min離心10 min，取上清液在旋轉蒸發(fā)器中濃縮（90℃，真空度0.04 MPa）至一定濃度，濃縮至原體積的三分之一，按體積比1∶3（1體積溶液∶3體積乙醇）的體積加入95%乙醇沉淀1 h，真空抽濾，將稱量好的濾紙及濾渣放入培養(yǎng)皿中，用烘箱恒溫70℃烘干至恒重。

1.3.3多糖含量的測定

多糖含量的測定采用蒽酮—硫酸法［8］。

1.3.4多糖得率的計算

金耳多糖的提取得率計算公式為：

式中：D為金耳多糖D的純度；M為金耳粗多糖的質量，g；Z為金耳干粉的質量，g。

1.3.5試驗設計

設計單因素試驗和L9（34）正交試驗，以金耳多糖得率為檢測標準，研究料液比、超聲波浸提時間、浸提溫度以及超聲波處理功率等因素對金耳多糖得率的影響。

1.3.5.1單因素試驗

分別考察料液比60、80、100、120、140 mL/g，超聲波處理時間10、20、30、40、50 min，浸提時間10、20、30、40、50 min，浸提溫度50、60、70、80、90℃以及超聲波處理功率300、350、400、450、500 W等5個單因素對金耳多糖得率的影響，以得率為指標，確定出各因素較優(yōu)的工藝條件。

1.3.5.2正交試驗

在單因素試驗結果的基礎上，設計L9（34）正交試驗［9-10］，見表1，研究料液比、超聲波浸提時間、浸提溫度、超聲波處理功率對金耳多糖得率的影響，從而篩選出最優(yōu)的發(fā)酵配方。

表1　試驗因素水平設計Table 1　The level of experimental factors design

2　結果與分析

2.1葡萄糖標準曲線

本試驗通過做葡萄糖標準曲線來測定多糖含量。葡萄糖標準液的回歸曲線如圖1所示。

圖1　葡萄糖標準曲線Fig.1　Glucose standard curve

2.2單因素試驗結果

2.2.1料液比對金耳多糖提取得率的影響

本試驗研究了液料比對多糖提取得率的影響。在固定的條件下，即分別稱取0.5 g金耳干粉于5個250 mL錐形瓶中，加水配制成液料比為60、80、100、120、140 mL/g的溶液，在400 W，40℃超聲波下提取30 min，70℃水浴浸提30 min。液料比對金耳多糖提取得率的影響見圖2。

如圖2所示，料液比對多糖得率影響較大。隨著料液比的增加，金耳多糖的得率呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，各試驗組多糖得率都差異顯著（P＜0.05），其中料液比在100 mL/g時的多糖得率最大。

2.2.2超聲波處理時間對金耳多糖提取得率的影響

圖2　液料比對金耳多糖提取得率的影響Fig.2　The effect of the ratio of liquid material on the yield of gold ear polysaccharide

本試驗研究了超聲波處理時間對金耳多糖提取得率的影響。在固定的條件下，即分別稱取0.5 g金耳干粉于5個250 mL錐形瓶中，加入40 mL蒸餾水。在超聲波功率為400 W，溫度為40℃的條件下分別提取10、20、30、40、50 min，再在70℃的水浴中浸提30 min。其結果發(fā)現(xiàn)：隨著超聲時間的延長，金耳多糖的得率呈現(xiàn)先增加后減少又增加的變化規(guī)律，但其變化不明顯。超聲波處理時間對金耳多糖得率的影響見圖3。

圖3　超聲波處理時間對金耳多糖得率的影響Fig.3　The effect of the ratio of ultrasonic processing time on the yield of gold ear polysaccharide

如圖3所示，金耳多糖的得率在超聲波處理時間為20、30、50 min時顯著高于10、40 min（P＜0.05）。因為超聲波處理時間對金耳多糖得率的影響很小，故沒有選擇此因素做正交試驗，而選擇30 min作為超聲波處理的最佳時間。

2.2.3超聲波處理功率對金耳多糖提取得率的影響

本試驗研究了超聲波處理功率對多糖提取得率的影響。在固定的條件下，即分別稱取0.5 g金耳干粉于5個250 mL錐形瓶中，加入40 mL蒸餾水，分別在超聲波功率為300、350、400、450、500 W，溫度為40℃下提取30 min，再在70℃的水浴中浸提30 min。超聲波處理功率對金耳多糖得率的影響見圖4。

圖4　超聲波處理功率對金耳多糖得率的影響Fig.4　The effect of the ratio of ultrasonic processing power on the yield of gold ear polysaccharide

如圖4所示，隨著超聲功率的增大，金耳多糖的得率呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，各試驗組多糖的得率都差異顯著（P＜0.05），其中超聲波處理功率在400 W時，多糖的得率達到最高值。

2.2.4浸提溫度對金耳多糖提取得率的影響

本試驗研究了浸提溫度對多糖提取得率的影響。在固定的條件下，即分別稱取0.5 g金耳干粉于5個250 mL錐形瓶中，加入40 mL蒸餾水，在超聲波功率為400 W，溫度為40℃下提取30 min，之后分別在50、70、80、90、100℃下水浴浸提30 min。其結果發(fā)現(xiàn)：隨著浸提溫度的升高，金耳多糖的得率呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，浸提溫度對金耳多糖得率的影響見圖5。

圖5　浸提溫度對金耳多糖得率的影響Fig.5　The effect of the ratio of leaching of temperature on the yield of gold ear polysaccharide

如圖5所示，各試驗組都差異顯著（P＜0.05）。其中浸提溫度在60℃時金耳多糖的提取得率最高，故選擇50、60、70℃進行正交試驗。

2.2.5浸提時間對金耳多糖提取得率的影響

本試驗研究了浸提時間對金耳多糖得率的影響。在固定的條件下，即分別稱取0.5 g金耳干粉于5個250 mL錐形瓶中，加入40 mL蒸餾水，在超聲波功率為400 W，溫度為40℃下提取30 min，再分別在70℃的水浴中浸提10、20、30、40、50 min。浸提時間對金耳多糖得率的影響見圖6。

圖6　浸提時間對金耳多糖得率的影響Fig.6　The effect of the ratio of leaching of time on the yield of gold ear polysaccharide

如圖6所示，隨著浸提時間的延長，金耳多糖的得率呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，各試驗組都差異顯著（P＜0.05），其中浸提時間在30 min時金耳多糖的得率最高，因此選擇20、30、40 min進行正交試驗。

2.3正交試驗結果

分析各因素的極差［11-13］可知各因素對金耳多糖得率影響的大小順序依次排列為RD>RB>RC>RA，即浸提溫度>超聲波處理功率>浸提時間>料液比。最佳工藝條件為A1B2C2D3，即料液比為80 mL/g，超聲波處理功率為400 W，浸提時間為30 min，浸提溫度為70℃，正交試驗結果見表2。

表2　正交試驗結果表Table 2　Orthogonal test results table

2.4最佳工藝驗證試驗

正交試驗結果得知理論的最佳提取條件為A1B2C2D3，為了驗證正交試驗得到的理論最佳提取條件，將其與正交試驗中多糖得率最高的試驗組（A1B2C2D2）進行對比試驗，結果發(fā)現(xiàn)：組合A1B2C2D3金耳多糖的得率為17.36%，顯著高于A1B2C2D2的得率15.38%（P＜0.05），所以金耳多糖提取的最佳工藝條件為料液比為80 mL/g，超聲波處理功率為400 W，浸提時間為30 min，浸提溫度為70℃。

3　結論

如今，國際上正掀起天然藥物研究熱潮，菌多糖也將成為探索和發(fā)掘新藥制劑的重要領域之一，以食用菌多糖為功能因子的藥品及保健產品將具有更加廣闊的市場和應用前景。目前，提取多糖常用的方法有：熱水浸提法，酸浸提法以及酶法等。近幾年來，超聲波輔助和微波輔助法使提取多糖的得率得到較大提高。本試驗以金耳為原料，采用超聲波輔助熱水浸提金耳多糖。結果發(fā)現(xiàn)所研究的因素中浸提溫度最為重要，其次是超聲波處理功率，而料液比的影響相對較小。通過對金耳多糖提取工藝的優(yōu)化，得出了最佳提取工藝參數(shù)為：料液比為80 mL/g，超聲波處理時間為30 min，超聲波處理功率為400 W，浸提時間為30 min，浸提溫度為70℃。在此條件下，由驗證試驗得金耳多糖的得率為17.36%。

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Optimization of Polysaccharides Extracting Process from Tremella by Ultrasonic Assisted

ZHONG Shu-xia，DENG Jie，WAN Shi-lü，WANG Yan-li，WANG Wen-peng，LI Yong-bo，HUANG Zhi-guo*
（School of Biotechnology Engineering，Sichuan University of Science&Engineering，Liquor Making Bio-Technology&Application of Key Laboratory of Sichuan Province，Zigong 643000，Sichuan，China）

This article took dried tremella as the raw material，using ultrasonic assisted extraction，optimization of its extraction process.Single factor test and orthogonal study showed the best extraction conditions.The results showed that：the extraction temperature and ultrasonic power were the key factors；the best extraction conditions were 80 mL/g，solid to liquid；30 min，ultrasonic time；400 W，ultrasonic power；30 min，extraction time；70℃，temperature.By such conditions，extraction yield of tremella polysaccharide was significantly improved to 17.36%.

tremella polysaccharide；ultrasonic wave；extraction；process

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.013

鐘姝霞（1990—），女（漢），碩士研究生，主要從事發(fā)酵工程研究。

黃治國（1978—），男（漢），副教授，博士，主要從事發(fā)酵工程研究。

2016-01-04