适合工业化生产的香菇多糖制备工艺的研究

宣丽，胡春晓，齐森，顾培洋

（沈阳市粮油食品科学研究所，辽宁沈阳110025）

适合工业化生产的香菇多糖制备工艺的研究

宣丽，胡春晓，齐森，顾培洋

（沈阳市粮油食品科学研究所，辽宁沈阳110025）

采用低温水提法对香菇进行预处理可以使后续提取的香菇多糖中蛋白质及黏性物质含量显著下降，便于直接进行喷雾干燥；通过对10种多糖提取方法的比较，确定高温是影响香菇多糖提取率的显著因素，考虑到微波和高压提取目前在生产中无法普及，所以工业生产还是采用沸水浸提法为宜；通过正交试验确定沸水提取香菇多糖的最优工艺为料液比1∶25，柠檬酸调节pH值为4，提取次数为3次，在此条件下香菇多糖提取率最高，喷雾干燥后可获得颜色很淡的香菇多糖粉末。该法使干香菇中80%以上的多糖在短时间内得到有效分离，产品感官性状良好，适合工业化生产。

香菇多糖；提取；柠檬酸

香菇属担子菌纲伞菌目口蘑科香菇属，是一种重要的食药用栽培真菌，在我国有着悠久的栽培历史[1]。为了使香菇中含有的多种对人体有益的营养成分（如香菇多糖、香菇蛋白、香菇膳食纤维等）得到综合的开发利用，在提取香菇多糖之前首先采用低温水提法确定了香菇蛋白的提取条件：当料水比为1∶35、提取温度为10℃、提取时间为20 min时，可以使香菇干粉中的蛋白质大量溶出，而香菇多糖的损失较小，既获得了有浓郁香菇香气的蛋白提取液，又减少了后续提取的香菇多糖中蛋白质的含量。

本实验在此基础上，对比研究了10种多糖提取方法，包括热水浸提法[2]、酶法[3]、超声波辅助提取法[4]、微波辅助提取法[5]、高压热水浸提法[6]以及各方法的互配使用[7-9]，在综合考虑设备投入、多糖提取率及实际可操作性等多个因素的前提下，确定一种最适合工业化生产的香菇多糖提取方法，然后通过正交试验优化提取工艺，最终确定适合工业化生产的香菇多糖制备工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干香菇（品种为花盖菇）：辽宁省岫岩牧牛乡；葡萄糖、苯酚、柠檬酸、纤维素酶、木瓜蛋白酶、无水乙醇、氢氧化钠、浓硫酸、浓盐酸等试剂均为国产分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-1700型紫外可见分光光度计：日本岛津公司；SC-3614型低速离心机：安徽中科中佳科学仪器有限公司；HH-8型数显恒温水浴锅：金坛市荣华仪器制造有限公司；STARTER3100型pH计：奥豪斯仪器有限公司；KP-500型超声波清洗机：济南科尔超声波设备有限公司；G80Q23MSL-Q4（R1）型微波炉：格兰仕电器制造有限公司；XFLH-30CA型电热式压力蒸汽灭菌器：浙江新丰医疗器械有限公司；SD-1500实验型喷雾干燥机：上海沃迪自动化装备股份有限公司。

1.3试验方法

1.3.1 多糖含量测定

参照NY/T 1676—2008《食用菌中粗多糖含量》的测定方法[10]。

样品测定液的制备：将多糖提取液缓慢加入4倍体积无水乙醇中，漩涡振荡器振摇混合均匀，置超声提取器中超声提取30min，提取结束后，4000r/min离心10min，弃上清液，不溶物用10mL体积分数80%的乙醇溶液洗涤、离心。用水将上述不溶物转移入圆底烧瓶，加入50mL蒸馏水，装上磨口的空气冷凝管，于沸水浴中提取2h，冷却至室温，过滤，将上清液转移至100mL容量瓶中，残渣洗涤2～3次，洗涤液转至容量瓶中，加水定容。此溶液为样品测定液。提取率计算：

注：m1为从标准曲线上查得样品测定液中含糖量，mg；V1为样品定容体积，mL；V2为比色测定时所移取样品测定液的体积，mL；m2为样品质量，g；0.9为葡萄糖换算成葡聚糖的校正系数。

1.3.2 香菇的预处理

将干香菇粉碎过筛，60目筛上物备用。将香菇干粉与蒸馏水以1∶35的比例，10℃浸泡20 min，离心（4 000 r/min、5 min）后，沉淀用于提取香菇多糖。

1.3.3 香菇多糖提取方法的确定

准确称取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2所述对香菇进行预处理，离心沉淀中分别加入20 mL蒸馏水，然后按表1方法进行不同处理，每组试验做3个平行，提取结束后，4000r/min离心10min，上清液按照1.3.1所述进行处理，计算香菇多糖提取率。

1.3.4 香菇多糖提取工艺的优化

单因素试验：在其他条件相同的情况下，分别研究料液比（1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30）、pH值（2、4、5、6、7、8、10、12）、提取次数（1次、2次、3次、4次、5次）、提取时间（1 h、2 h、3 h、4 h）4个单因素对香菇多糖提取率的影响。

正交试验：在单因素试验的基础上，通过L9（33）对提取条件进行优化。

表1 香菇多糖提取方法及提取条件Table 1 Extraction methods and condition of lentinan

2 结果与分析

2.1 标准曲线

图1 葡萄糖标准曲线Fig.1 Standard curve of glucose

以葡萄糖含量为横坐标，光密度值为纵坐标，制定标准曲线，试验结果见图1，得到糖含量测定的线性回归方程为：y=10.931 4x-0.002 9，R2=0.999 8。

2.2 香菇多糖提取方法的确定

图2 不同提取方法对香菇多糖提取率的影响Fig.2 Effect of extraction methods on lentinan extraction yield

由图2可以看出，采用单一方法提取香菇多糖时，沸水浸提3 h的多糖提取率为1.26%，超声提取30 min的多糖提取率为0.63%，微波提取4 min的多糖提取率为0.98%，高压热水浸提40 min的多糖提取率为1.31%，表明单独采用高压热水浸提法提取香菇多糖时，提取40 min的效果就优于沸水浸提3 h的效果，而微波法提取4 min的效果明显优于超声法提取30 min的效果，高压热水浸提法和微波法都是使物料在短时间内达到较高的温度，由此分析可知，高温是促进香菇多糖溶出的主要因素。

采用两种方法协同提取香菇多糖时，微波协同高压热水浸提可以使香菇多糖提取率在短时间内达到1.44%，再次证明了高温是促进香菇多糖溶出的显著因素；沸水浸提法协同其他方法提取时，为了便于比较，每组处理时间总和为3 h：先用纤维素酶酶解1 h，再用沸水提取2 h，多糖提取率为1.13%；先用超声提取30 min，再用沸水提取2.5 h，多糖提取率为0.95%；先用纤维素酶和木瓜蛋白酶酶解1 h，再用沸水提取2 h，多糖提取率为0.55%。

从以上数据分析可知，单酶与沸水浸提法协同作用的效果优于超声与沸水浸提法协同作用的效果，但与单独采用沸水浸提法相比，协同作用后多糖提取率均有所降低，表明酶解和超声波对于促进香菇多糖提取率无明显贡献。而双酶与沸水浸提法协同作用时，多糖提取率低至0.55%，表明木瓜蛋白酶不仅不能促进香菇多糖的溶出，反而会起到抑制作用，这与有些文献中报道的内容不符[15-16]，具体原因有待进一步研究，初步推测可能与香菇前处理中采用低温水提法提取了大量的可溶性蛋白有关。

采用酶法、超声法协同沸水浸提法提取香菇多糖时，只采用纤维素酶酶解，处理时间总和为2.5 h时，多糖提取率1.22%；采用双酶酶解，处理时间总和为3.5h时，多糖提取率为1.09%，再次证明双酶酶解不适用于香菇多糖的提取。

综上所述，高温是影响香菇多糖提取率的显著因素，纤维素酶酶解和超声处理没有明显提高香菇多糖的提取率，而木瓜蛋白酶会使香菇多糖的提取率降低。考虑到微波和高压提取目前在生产中无法普及，而高温是影响香菇多糖提取率的主要因素，所以工业生产中还是应该采用沸水浸提法提取香菇多糖。

2.3 香菇多糖提取工艺的优化

2.3.1 单因素试验

料液比对香菇多糖提取率的影响：准确称取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2部分所述对香菇进行预处理，离心后的沉淀分别按料液比（按香菇干粉的重量计）1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30准确加入蒸馏水，于沸水浴中提取1 h，每组试验做三个平行，提取结束后，4 000 r/min离心10 min，上清液按照1.3.1所述进行处理，计算香菇多糖提取率。从图3可以看出，当料液比为1∶20和1∶25时，香菇多糖的提取率较高，分别为1.16%和1.21%，所以选择1∶15、1∶20、1∶25三个水平进行正交试验。

图3 料液比对香菇多糖提取率的影响Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on lentinan extraction yield

pH值对香菇多糖提取率的影响：准确称取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2所述对香菇进行预处理，离心后的沉淀分别加入20 mL蒸馏水，用柠檬酸和氢氧化钠调样品pH值为2、4、5、6、7、8、10、12，然后于沸水浴中提取1 h，每组实验做三个平行，提取结束后，4 000 r/min离心10 min，上清液按照1.3.1所述进行处理，计算香菇多糖提取率。从图4可以看出，当pH值为2和4时，香菇多糖提取率较高，分别为1.76%和1.80%；当pH值为10时，香菇多糖提取率也较高，为1.82%，但提取液的颜色随着pH值的增加呈显著变深的趋势，表明香菇中的色素易溶于碱液，故排除碱法提取。试验发现，当pH值为4时，醇沉出的香菇多糖为纯白色，另外考虑到酸性过强的环境会对生产设备有腐蚀，所以选择4、5、6三个水平进行正交试验。

图4 pH值对香菇多糖提取率的影响Fig.4 Effect of pH on lentinan extraction yield

提取次数对香菇多糖提取率的影响：准确称取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2部分所述对香菇进行预处理，离心后的沉淀分别加入20 mL蒸馏水，用柠檬酸调节pH值为4，然后于沸水浴中提取1 h，离心后残渣按相同料液比依次提取2次、3次、4次、5次，提取时间均为1 h，每组试验做3个平行，提取5次的上清液分别按照1.3.1所述进行处理，计算香菇多糖提取率。从图5可以看出，1次提取，多糖提取率为1.8%；2次提取，多糖提取率为0.5%；3次提取，多糖提取率为0.3%；4次、5次提取，多糖提取率不足0.2%。3次提取后，干香菇中80%以上的多糖被提出，所以工业生产中最多提取3次即可。

图5 提取次数对香菇多糖提取率的影响Fig.5 Effect of extraction times on lentinan extraction yield

提取时间对香菇多糖提取率的影响：准确称取1 g香菇干粉若干份，首先按照1.3.2部分所述对香菇进行预处理，离心后的沉淀分别加入20 mL蒸馏水，用柠檬酸调节pH值为4，然后于沸水浴中提取1 h、2 h、3 h、4 h，每组试验做三个平行，提取结束后，4 000 r/min离心10 min，上清液按照1.3.1所述进行处理，计算香菇多糖提取率。

图6 提取时间对香菇多糖提取率的影响Fig.6 Effect of time on lentinan extraction yield

由图6可以看出，当提取时间为1 h时，香菇多糖提取率为1.81%，随着提取时间的延长，香菇多糖提取率有所提高，但当提取时间为3 h时，多糖提取率仅比提取1 h提高了0.18%，考虑到延长提取时间，香菇多糖提取率无显著上升，而缩短提取时间可以节约能源，故正交试验中提取时间均为1 h。

2.3.2 正交试验

根据单因素试验结果，确定正交试验因素水平范围如下：料液比分别为1∶15、1∶20、1∶25；pH值分别为4、5、6；提取次数分别为1次、2次、3次。提取时间均为1 h。正交试验结果见表2，方差分析结果见表3。

表2 香菇多糖提取率正交试验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiment for lentinan extraction yield optimization

表3 香菇多糖提取率正交试验方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiment for lentinan extraction yield optimization

由表2、表3可知，料液比、pH值、提取次数均是影响香菇多糖提取率的显著因素，试验确定的最优组合为A3B1C3，即料液比1∶25，pH值为4，提取3次。

2.3.3 验证试验

准确称取香菇干粉400g，加入蒸馏水14L，搅拌均匀后10℃浸提20 min，过80目筛，筛上物4 000 r/min离心5 min，所得沉淀加入10 L蒸馏水，加柠檬酸调pH值为4，沸水提取1h，4000r/min离心10min，残渣进行2次提取，加水量10 L，沸水提取1 h，离心后残渣进行3次提取，加水量10 L，沸水提取1h，离心后合并3次上清液，经检测多糖提取率为2.81%，将上清液减压浓缩至原体积的1/6，趁热进行喷雾干燥，得到浅黄色的香菇多糖粉末。残渣烘干后测定其多糖含量为0.46%，表明干香菇中＞80%的多糖得到有效分离。

3 结论

采用低温水提法对香菇进行预处理可以使后续提取的香菇多糖中蛋白质及粘性物质的含量显著下降，便于直接进行喷雾干燥；通过10种多糖提取方法的比较，确定高温是影响香菇多糖提取率的显著因素，微波协同高压热水浸提可以使香菇多糖在短时间内大量溶出，但考虑到微波和高压提取目前在生产中无法普及，而沸水浸提法的设备易得，投资成本低，易于操作，所以工业生产中还是应该采用沸水浸提法；通过正交试验确定沸水提取香菇多糖的最优工艺为料液比1∶25，pH值为4，提取次数为3次，在此条件下香菇多糖提取率最高为2.81%。

[1]何永.香菇营养成分研究进展[J].农产品加工，2011（4）：10-11.

[2]王美珠，曹月坤，韩秋菊.两种方法提取香菇多糖的比较研究[J].氨基酸和生物资源，2012，34（2）：51-52.

[3]程俊文，吴学谦，贺亮，等.香菇子实体多糖分步酶解法提取研究[J].食用菌学报，2009，16（2）：67-71.

[4]李宏睿，陶浚，董兵兵，等.超声波辅助提取香菇多糖工艺优化[J].食品与机械，2010，26（6）：138-140.

[5]聂小宝，张长峰，侯成杰.微波法辅助提取香菇多糖的工艺研究[J].食品工业，2012，33（9）：37-39.

[6]奚灏锵，袁根良，杜冰，等.超高压提取香菇多糖的研究[J].现代食品科技，2010，26（9）：991-993.

[7]王广慧，戴明，魏雅冬.香菇多糖的提取工艺研究[J].食品科技，2013，38（1）：192-194.

[8]王丽波，赵玉，徐雅琴.超声波协同复合酶提取南瓜多糖的工艺优化[J].食品与发酵工业，2010，36（6）：161-163.

[9]彭川丛，孔静，游丽君，等.超声波辅助热水浸提香菇多糖响应面优化工艺及其抗氧化活性的研究[J].现代食品科技，2011，27（4）：452-456.

[10]中华人民共和国农业部.NY/T 1676—2008食用菌中粗多糖含量的测定[S].北京：中国标准出版社，2008.

[11]魏海香，梁宝东.超声波法提取珍珠香菇多糖的工艺研究[J].食品研究与开发，2012，33（9）：49-52.

[12]王广慧，魏雅冬，于德涵.微波协同高压热水浸提法提取香菇多糖的研究[J].中国食品与营养，2013，19（5）：58-60.

[13]游丽君，邹林武，梁彦豪，等.超声-高温热水提取香菇多糖及其产物特性研究[J].现代食品科技，2013，29（9）：2167-2172.

[14]李红卫，周国燕，郭慧青，等.从香菇中浸提香菇多糖的方法对比研究[J].食品科学，2008，29（11）：173-175.

[15]谢红旗，周春山，杜邵龙，等.酶法提取、超滤分离香菇多糖新工艺研究[J].食品科学，2007，28（4）：217-219.

[16]陈海强，胡汝晓，黄晓辉，等.复合酶法水解香菇工艺的研究[J].微生物学通报，2012，39（1）：62-67.

Industrialized production technology of lentinan

XUAN Li,HU Chunxiao,QI Sen,GU Peiyang
(Grain and Oil Food Scientific Institute,Shenyang 110025,China)

The pretreatment of low-temperature water extraction was used to decrease protein and stickum content of lentinan,to facilitate direct spray drying.By the comparison of 10 kinds of polysaccharide extraction method,results showed that high temperature was the most significant factor influencing the yield of lentinan.Considering the microwave and high-pressure extraction are currently hard to be widespread,so it was advisable to use boiling water extraction in industrial production.The optimum process was determined as follows:solid to liquid ratio 1∶25,pH 4,extraction times 3.Under such condition,the extraction rate of lentinan was the highest,the color of lentinan was primrose by spray drying.More than 80% lentinan in the dried mushrooms was separated in a short period of time,the sensory property of the product was good,and so the preparation technology was suitable for industrial production.

lentinan;extraction;citric acid

O658

A

0254-5071（2014）11-0131-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2014.11.030

2014-10-13

沈阳市科学事业费竞争性选择项目（2013）

宣丽（1985-），女，工程师，博士，研究方向为食品科学。