超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖工藝的優(yōu)化研究

陳 嬋，黃 靖，陳曉波，賴騰強(qiáng)

（福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福州 350119）

0 引言

2018年我國(guó)銀耳鮮品年產(chǎn)量已超35×104t，占全球產(chǎn)量的90%以上，并每年以10%的速度增長(zhǎng)[1-2]。銀耳已成為古田縣生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)量最大、生態(tài)效益且發(fā)展前景最好的品種之一。銀耳蒂頭是銀耳加工過(guò)程中產(chǎn)生的菌渣廢料，據(jù)估算，一個(gè)食用菌加工廠正常每天可產(chǎn)生200～300 kg的銀耳蒂頭等廢料。由此可見(jiàn)，每年產(chǎn)生的銀耳蒂頭等菌渣廢料數(shù)量巨大。隨著銀耳栽培規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)生的銀耳蒂頭栽培廢料越來(lái)越多且難以處置。若將銀耳蒂頭和栽培廢料隨意丟棄、焚燒或直接傾倒入河流等水體中，不僅造成了生物質(zhì)資源的浪費(fèi)，也給周邊的生產(chǎn)和生活環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的潛在危害[3]。

多糖是銀耳的主要成分，也是最有效、最富活性的重要成分之一。大量研究結(jié)果證明，銀耳多糖具有清除自由基、抗氧化[4-5]、調(diào)節(jié)免疫功能[6]、抗腫瘤[7]、降血糖[8]、抗輻射[9]、抗凝血[10]、抗?jié)僛11]、降血脂[12]、抗病毒[13]、延緩衰老等功效[14-15]。目前，銀耳多糖的提取多采用整朵銀耳干制后粉碎，銀耳多糖的提取方法有熱水浸提法、酶提法、超聲波提取法、高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取法等方式[16-19]，單以銀耳加工中廢棄的銀耳蒂頭為研究對(duì)象未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。以銀耳蒂頭為原料，研究超聲波對(duì)銀耳蒂頭多糖的提取，得出銀耳蒂頭多糖的最佳提取工藝，試驗(yàn)提供了銀耳蒂頭菌渣資源的高值化合理利用新途徑，促進(jìn)銀耳產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，并對(duì)我國(guó)銀耳產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

1 試驗(yàn)材料主要儀器與試驗(yàn)方法

1.1 材料與試劑

銀耳蒂頭，福建省祥云生物科技發(fā)展有限公司提供。葡萄糖、95%乙醇、苯酚、硫酸，均為分析純。

1.2 儀器

BL1025A型多功能料理機(jī)，廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品；101-2型鼓風(fēng)干燥箱，上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；KQ-300VDV型三頻數(shù)控超聲波清洗機(jī)，昆山超聲儀器有限公司產(chǎn)品；TDL-5型低速臺(tái)式大容量離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；722s型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 銀耳蒂頭多糖含量的測(cè)定方法[20]

采用苯酚硫酸法時(shí)，精確稱取經(jīng)干燥至恒質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖20 mg，用蒸餾水定容至500 mL，分別吸取 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8 mL，分別加蒸餾水補(bǔ)至2.0 mL，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%苯酚溶液1.0 mL，再快速加入5.0 mL濃硫酸，顯色后用冷水冷卻，于波長(zhǎng)490 nm處測(cè)定吸光度，以零管作空白對(duì)照。得線性方程：Y=0.398 6X+0.199 4，R2=0.999 1。

根據(jù)銀耳蒂頭提取液中多糖的含量，取適宜濃度樣品液1.0 mL按1.3.1操作，測(cè)吸光度，并以上述標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖含量。

1.3.2 銀耳蒂頭粗多糖的超聲波提取工藝流程

將新鮮銀耳蒂頭烘干至恒質(zhì)量，粉碎，40目過(guò)篩。過(guò)篩后的銀耳蒂頭粉以料液比為1∶40～1∶100加入50℃蒸餾水浸泡10 min，按提取溫度為50～80℃，超聲功率為40～80 W的條件提取20～80 min，將提取后的樣品液離心15 min（轉(zhuǎn)速3 000 r/min），取上清液定容至100 mL，稀釋至一定濃度后測(cè)定銀耳多糖的含量，計(jì)算銀耳多糖得率。計(jì)算公式如下：

式中：C——經(jīng)過(guò)稀釋后測(cè)定并計(jì)算出的銀耳蒂頭多糖含量，μg；

V1——銀耳蒂頭提取后得到的上清液體積，mL；

N——銀耳蒂頭提取液的稀釋倍數(shù)；

V2——用于測(cè)定多糖含量時(shí)的上清液體積，mL；

m——用于提取的銀耳蒂頭質(zhì)量，mg。

1.3.3 單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 單因素試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果選定因素及水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖的最佳工藝參數(shù)。

1.3.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取1 g銀耳蒂頭5份，以正交試驗(yàn)得出的最佳提取工藝進(jìn)行5次平行驗(yàn)證試驗(yàn)，并按照1.3.2中的試驗(yàn)方法進(jìn)行粗多糖含量的測(cè)定，得出驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

精確稱取1 g的銀耳蒂頭粉，分別選用料液比為1∶60，1∶70，1∶80，1∶90，1∶100 在超聲功率50 W連續(xù)提取1 h，溫度設(shè)置為50℃，研究料液比對(duì)銀耳蒂頭中粗多糖提取率的影響。

料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖1可知，料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率有較大的影響，隨著料液比的增加提取率先增后減，料液比為1∶80時(shí)，銀耳蒂頭粗多糖的提取率達(dá)到最高，當(dāng)料液比超過(guò)1∶80時(shí)銀耳蒂頭粗多糖的提取率略有下降。

2.2 超聲提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取銀耳蒂頭粉各1 g，在料液比為1∶80，超聲功率50 W，提取溫度為50℃時(shí)分別提取20，40，60，80，100 min，考查超聲提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭中粗多糖提取率的影響。

提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖2可知，超聲波連續(xù)提取時(shí)間為60 min后，銀耳蒂頭多糖的提取率明顯提高，在提取時(shí)間為80 min時(shí)，提取率達(dá)到32.63%，隨著提取時(shí)間延長(zhǎng)，提取率反而下降?？赡苁怯捎诔暡栈饔眉皬?qiáng)度，短時(shí)間有助于水溶性多糖物質(zhì)的提取，而長(zhǎng)時(shí)間的超聲波可造成水溶性的其他物質(zhì)溶出，反而造成水溶性多糖物質(zhì)的降解。

2.3 提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取銀耳蒂頭粉各1 g，料液比1∶80，功率50 W，溫度為40，50，60，70，80℃時(shí)提取1 h，考查提取超聲溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響。

提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖3可知，提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖的提取率有明顯的影響，提取溫度高有助于銀耳蒂頭粗多糖的提取。在超聲波條件下，溫度70℃時(shí)，提取率最高，銀耳粗多糖的提取率為36.11%。

2.4 超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

準(zhǔn)確稱取1 g銀耳蒂頭粉，選用超聲功率40，50，60，70，80 W時(shí)，料液比1∶80，浸提溫度70℃的條件下浸提1 h，研究超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的作用。

超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

由圖4可知，超聲功率對(duì)銀耳蒂頭提取率影響不大，超聲功率60 W時(shí)，有利于銀耳蒂頭多糖的提取，當(dāng)超聲功率超過(guò)60 W時(shí)，粗多糖提取率開(kāi)始降低。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，確定提取時(shí)間、超聲功率、提取溫度、料液比4種因素選用正交試驗(yàn)表L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)，得到銀耳蒂頭粗多糖的最佳提取條件。

正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

將正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，以此來(lái)判斷上述因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

正交設(shè)計(jì)方差分析見(jiàn)表3。

表3 正交設(shè)計(jì)方差分析

由表3可知，料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖的提取率影響最顯著，提取時(shí)間與提取溫度的影響為顯著。而超聲功率（顯著水平p＞0.05） 無(wú)明顯顯著差異。采用超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖，其最佳提取工藝條件為提取溫度70℃，超聲功率50 W，料液比1∶90，提取時(shí)間100 min。

2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)及精密度

按照上述試驗(yàn)結(jié)果得出的條件A3B2C1D2進(jìn)行5次平行試驗(yàn)，取平均值，結(jié)果與正交試驗(yàn)一致。銀耳蒂頭粗多糖的提取率達(dá)到36.38%，RSD值測(cè)定為0.84%，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小，表明超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖工藝穩(wěn)定可行。

3 結(jié)論

（1）銀耳蒂頭組織較緊密，不易干燥，不易煮爛，因此在加工中常作為菌渣廢料。研究表明，銀耳蒂頭含有豐富的多糖物質(zhì)，可為其開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。采用超聲波提取的銀耳蒂頭多糖的物理化學(xué)性質(zhì)、生物活性機(jī)理、功效因子還需進(jìn)一步研究。

（2）與傳統(tǒng)的水提法相比，用超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖可有效提高多糖的提取速率，減少銀耳蒂頭粗多糖的提取時(shí)間。正交試驗(yàn)得到的最佳工藝條件為超聲波提取溫度70℃，超聲功率50 W，料液比1∶90條件下提取100 min時(shí)，提取率36.38%。