香菇多糖提取技術(shù)研究進(jìn)展

敖珍，羅迎春，劉楊，何錦林，譚紅*

（1.貴州民族大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，貴州 貴陽 550000；2.貴州科學(xué)院，貴州 貴陽 550000；3.貴州省分析測試研究院，貴州 貴陽 550000）

香菇（Lentinus edodes）是藥食兩用的真菌，屬擔(dān)子菌綱、口蘑科、香菇屬[1]，又名香草、香信、冬菇、厚菇[2]。香菇起源于我國，是世界第二大食用菌種類[3]，屬于高蛋白、低脂肪的碳水化合物，其味道可口、營養(yǎng)豐富、香氣怡人，被譽為“菇中之王”“菌中皇后”“抗癌新兵”[4]。香菇多糖是Chihara等[5]于1969年研究香菇時發(fā)現(xiàn)的活性物質(zhì)，主要是以β-D-（1→3）葡聚糖殘基為主鏈，以（1→6）葡萄糖殘基為側(cè)鏈連接而成的葡聚糖[6]。因其具有抗腫瘤[7]、抗氧化[8-9]、抗癌[10]、抑菌[11]、提高免疫力[12-13]、抗病毒[14]等功能效果被廣泛應(yīng)用于臨床治療。

香菇多糖的發(fā)現(xiàn)使得香菇資源得到進(jìn)一步開發(fā)利用，成為研究熱點。本研究對國內(nèi)近年來香菇多糖的相關(guān)研究進(jìn)行分析提煉，探討不同方法提取香菇多糖的差異。以期為多糖研究提供一定的參考依據(jù)，最后展望了香菇多糖的開發(fā)利用前景。

1 香菇預(yù)處理方法

近年來，在香菇多糖提取領(lǐng)域，研究者們開發(fā)了多種預(yù)處理技術(shù)，不僅能獲得化學(xué)活性優(yōu)良、純度高的多糖產(chǎn)品，還能提高香菇多糖的提取效率。

1.1 低溫水提法

香菇中的蛋白質(zhì)具有不耐熱的性質(zhì)，在低溫條件下用水浸泡香菇，能使大量蛋白質(zhì)溢出，提高后續(xù)提取香菇多糖的純度。在蛋白質(zhì)溢出的同時，香菇中的黏性物質(zhì)也會減少，有利于后續(xù)香菇多糖的有效分離。宣麗等[15]以花蓋菇為原料，經(jīng)過低溫水提處理后，采用10種不同提取方法獲得的香菇多糖感官性狀良好。

1.2 超微粉碎法

超微粉碎法利用氣流、研磨、沖擊等原理，借助超微粉碎機將香菇原料粉碎至微米級，得到超微香菇細(xì)粉。超微細(xì)粉因分子間間隙變大，能快速溶于水中，增大香菇多糖的溶解性。劉巧紅[16]采用半仿生技術(shù)，秦令祥等[17]采用超聲波輔助法提取香菇多糖之前，均采用超微粉碎方法對香菇進(jìn)行了預(yù)處理，得率明顯提高。

1.3 雙螺桿擠壓法

雙螺桿擠壓法是將香菇置于雙螺桿擠壓機中，通過雙螺桿擠壓的力量將香菇細(xì)胞壁破壞，從而加快香菇多糖的溢出。周婧琦等[18]運用此預(yù)處理法與微波輔助提取法聯(lián)用獲得了香菇多糖。

1.4 動態(tài)超高壓微射流法

動態(tài)超高壓微射流法原理是借助高壓微射流作用快速沖擊、瞬時剪碎、渦旋香菇原料，香菇顆粒迅速變小。姜穎等[19]在提取香菇多糖的試驗中，對試驗組進(jìn)行動態(tài)超高壓微射流預(yù)處理，并與對照組進(jìn)行比較，結(jié)果表明，試驗組的多糖得率明顯優(yōu)于對照組。

1.5 超臨界CO2流體法

超臨界CO2流體法是以超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，將混合物中某種成分進(jìn)行提取和分離的一種技術(shù)。張素霞[20]采用超臨界CO2流體預(yù)處理法先處理香菇中的油脂，獲得功能性香菇不飽和脂肪酸，再繼續(xù)提取香菇多糖，所得香菇多糖純度較好。

1.6 醇醚回流法

醇醚處理會使香菇多糖充分地裸露出來，進(jìn)而提高香菇多糖的得率。田光輝[21]借助索氏提取器用乙醚、甲醇回流香菇子實體粉末，脫脂處理至無色后，用熱水提1次、碳酸鈉溶液提2次，獲得了純度較高的多糖。

以上預(yù)處理方法雖都被研究報道，但預(yù)處理條件及提取率各不相同，比較數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同預(yù)處理方法處理香菇Table 1 Different pretreatment methods to treat lentinus edodes

不同的預(yù)處理方法有不同的優(yōu)缺點，超聲波與微波預(yù)處理法環(huán)保又快速，但儀器操作比較復(fù)雜；動態(tài)高壓微射流、超臨界CO2流體處理效果明顯，但設(shè)備投資高昂，一次性投入大；醇醚預(yù)處理得到的多糖純度好，但有機試劑需進(jìn)行處理；低溫水提提取效果欠缺，可能是由于在低溫去除蛋白質(zhì)時，部分多糖損失，但除去香菇蛋白，便于香菇多糖后續(xù)的有效分離。研究工作者應(yīng)根據(jù)試驗條件，對產(chǎn)品的要求以及成本選擇合適的預(yù)處理方法。

2 香菇多糖提取的影響因素

2.1 原料

原料是影響香菇得率的第一因素。在進(jìn)行提取香菇多糖時，因香菇產(chǎn)地不同，其多糖含量也不同。例如，均采用超聲法提取香菇多糖，王希等[22]得到的湖南江永香菇多糖得率為29.71%；李宏睿等[23]得到的河南伏牛山香菇多糖得率為13.75%；范培培等[24]得到的河南寶天曼香菇多糖得率為11.92%。其次，香菇的栽培方式有異，多糖含量也各異。例如，從香菇菌絲體[25]與香菇子實體[13]中提取的多糖含量是不同的。此外，香菇的品種不同、原料粒徑不同，其多糖含量也不同。

2.2 提取工藝

選用不同的提取方法[26]研究香菇多糖，因提取環(huán)境與設(shè)備條件的差異，香菇多糖提取率不同。在傳統(tǒng)提取工藝中，影響香菇多糖提取率的主要因素有料液比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等。

料液比的減小能增大香菇與溶劑的接觸表面積，加快多糖的溶出，但到達(dá)一定比例后，多糖溢出緩慢，對后續(xù)工藝產(chǎn)生不良影響，增加能耗；反應(yīng)時間延長，多糖的提取率會呈現(xiàn)上升的趨勢，但隨著時間延長，上升的趨勢會逐漸變緩，時間過長，多糖含量因糖苷鍵斷裂反而會導(dǎo)致下降；反應(yīng)溫度上升伴隨著多糖提取率的顯著上升，但溫度過高會破壞多糖分子結(jié)構(gòu)，降低其活性。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)試驗條件探究最佳工藝條件。

張靜佳等[27]以響應(yīng)曲面法優(yōu)化香菇多糖提取工藝，得到優(yōu)化后的料液比為1∶76（g/mL），提取時間99 min，提取溫度91℃。羅其昌等[13]以香菇子實體為原料，采用100℃熱水浸提香菇多糖，隨后探究提取溫度為100、119、140℃時對多糖含量的影響，結(jié)果顯示，香菇多糖含量隨著溫度的升高而增大。

2.3 分離工藝

香菇多糖常見的分離方法有分級沉淀、水提醇沉、膜分離、金屬絡(luò)合等方法。采用分級沉淀法時，酒精濃度會影響對香菇多糖含量。李順峰等[28]以香菇柄為原料，以熱水法提取香菇柄多糖，采用不同濃度酒精對多糖進(jìn)行分級醇沉，試驗結(jié)果顯示，在酒精濃度為30%時，通過醇析的香菇柄多糖含量最高。同時，不同的分離工藝均有不同的影響因素，比如采用膜分離法時，膜材料、分離順序、壓力等因素都會對香菇多糖提取率產(chǎn)生影響。

3 香菇多糖提取技術(shù)

常見的提取方法分為化學(xué)方法、生物方法、物理方法等?；瘜W(xué)方法需要加入溶劑（如水、酸、堿）進(jìn)行提取，生物方法常進(jìn)行生物酶解或發(fā)酵提取，物理方法借助儀器（如超聲儀、微波儀）進(jìn)行輔助提取。此外，還有一些鮮見的其它方法以及多種技術(shù)復(fù)合聯(lián)用進(jìn)行提取的方法。

3.1 化學(xué)方法

熱水提取是最傳統(tǒng)的提取方法，常見工藝流程：以水為溶劑，在加熱的條件下使香菇多糖溶出，過濾后將濾液收集，然后加入2倍～5倍體積的乙醇醇沉，多糖呈絮狀沉淀析出。熱水提取法設(shè)備簡單、成本低。但需改進(jìn)熱水提取時間長、提取效率低等問題。鐘仙龍等[29]以香菇廢菌棒為原料，采用熱水法提取得到了香菇廢菌棒多糖，使香菇廢菌棒變廢為寶，合理利用了資源。齊小瓊等[30]也用熱水法分別從香菇和茶樹菇中獲得香菇多糖和茶樹菇多糖。

酸堿提取是以稀酸稀堿為溶劑，使香菇多糖快速游離出來。與傳統(tǒng)熱水提取比，酸堿提取極大縮短提取時間。但選用此法進(jìn)行提取時，酸堿濃度不宜過大，否則會改變多糖結(jié)構(gòu)，使活性降低。石來寶等[31]以三氯乙酸為溶劑，馮賢達(dá)[32]以碳酸鈉為溶劑研究了酸堿法提取香菇多糖的條件。

3.2 生物方法

酶解提?。合愎郊?xì)胞壁膜由蛋白質(zhì)、纖維素、果膠等物質(zhì)組成，選擇相應(yīng)的酶可以使香菇細(xì)胞壁降解。王景翔等[33]選取中性蛋白酶水解香菇中蛋白質(zhì)，吳佳慧等[34]采用復(fù)合酶（果膠酶/纖維素酶/漆酶）提取了香菇多糖。酶法提取，反應(yīng)條件溫和、提取效果好，但酶的成本較高、易失活。

發(fā)酵提取：除了可從香菇子實體中獲得香菇多糖外，還可從香菇菌絲體中得到香菇多糖。馬銀鵬等[25]采用深層發(fā)酵技術(shù)，通過正交優(yōu)化了香菇液體發(fā)酵培養(yǎng)基配方，不僅制取了香菇胞外粗多糖，還制取了胞內(nèi)粗多糖。發(fā)酵提取不僅有效克服香菇子實體生長周期長、勞動強度大、受氣候限制等問題，還能提高香菇多糖的提取效率。

3.3 物理方法

超聲波輔助法：超聲波能產(chǎn)生空化、擊碎及熱效應(yīng)，破壞香菇細(xì)胞，加快傳質(zhì)效率，增加擴(kuò)散能力，促進(jìn)多糖溶于水中。萬閱等[35]利用超聲波輔助提取香菇多糖，通過響應(yīng)面優(yōu)化提取工藝條件。付麗娜等[36]以香菇為原料，設(shè)計L9（34）正交設(shè)計優(yōu)化超聲輔助提取香菇多糖工藝條件。此外，黃超等[37]通過正交試驗與響應(yīng)面分析，研究了二段式超聲波輔助提取工藝，香菇多糖得率比直接恒溫水浴提取提高了12.76%。超聲波破碎是一個物理過程，借助超聲波輔助提取香菇多糖，效率高、省時，但超聲時間過長會使多糖分子發(fā)生降解。

微波輔助法：香菇細(xì)胞與溶劑能吸收微波能量，細(xì)胞內(nèi)溫度和壓力均上升，當(dāng)上升至其承受負(fù)荷時，細(xì)胞壁會破裂，釋放出香菇多糖。陸娟等[38]采用微波輔助水浸提法提取香菇多糖，探究了香菇提取率的因素影響大小為微波處理時間＞浸提溫度＞浸提時間＞料液比。張鵬等[39]以翹鱗香菇為原料，采用微波輔助法提取了翹鱗香菇多糖。目前，微波輔助提取已涉及多糖、黃酮、生物堿等幾大天然產(chǎn)物，引起廣泛關(guān)注。

為更清晰地理解各種提取技術(shù)，表2對不同提取技術(shù)進(jìn)行了比較分析。

表2 不同提取技術(shù)提取香菇多糖Table 2 Different extraction techniques to extract lentinan

提取香菇多糖的方法眾多，大致看來，酶法提取等生物方法提取效果好，但是提取時間長達(dá)4 h。微波輔助法提取率較低，但提取時間短，僅需幾分鐘。實際中，可根據(jù)試驗條件選擇不同的提取方法。

3.4 復(fù)合法

多種技術(shù)復(fù)合提取不僅比單一提取方法節(jié)約時間，還能提高產(chǎn)率。因此，目前越來越多的研究者將兩種或多種方法復(fù)合起來提取香菇多糖。如，超聲波復(fù)合法[40-43]、高壓熱水復(fù)合法[44-46]等，具體見表3。

表3 不同復(fù)合技術(shù)提取香菇多糖Table 3 Extraction of lentinan by different compound techniques

3.5 其他方法

除上述傳統(tǒng)方法外，香菇多糖提取還有一些其他方法。如，劉巧紅[16]的半仿生提取法、秦令祥等[48]的閃式提取法、婁冠群等[49]的亞臨界水提取法等。見表4。

表4 其他提取技術(shù)提取香菇多糖Table 4 Other extraction techniques to extract lentinan

4 結(jié)論與展望

中國是農(nóng)業(yè)大國，也是香菇生產(chǎn)大國，香菇資源極其豐富。目前，我國香菇消費的商品形式主要以鮮品為主，我國深加工效率亟待改進(jìn)。香菇多糖具有多種功能效果，開發(fā)香菇多糖產(chǎn)品是香菇資源開發(fā)利用的方向。香菇多糖提取制備工藝對其化學(xué)結(jié)構(gòu)影響較大，因此選擇合適的提取技術(shù)工藝或者研發(fā)新提取技術(shù)來獲得活性高的香菇多糖是目前醫(yī)藥以及功能食品行業(yè)研究的熱點。未來，應(yīng)通過不斷探索和提升香菇加工提取技術(shù)，增加香菇多糖活性和產(chǎn)量，延長香菇產(chǎn)業(yè)鏈，提升香菇附加值，促進(jìn)香菇產(chǎn)業(yè)朝著更好方向發(fā)展。