响应面法对滑子菇多糖提取工艺的优化

2015-12-18臧玉红李仁杰

湖北农业科学 2015年22期

臧玉红　李仁杰

摘要：为了优化滑子菇（Pholiota nameko）提取多糖的工艺条件，以滑子菇子实体为原料，用水提醇析法提取粗多糖，在单因素试验基础上，采用3因素3水平的Box-Behnken试验确定提取条件。结果表明，在试验范围内各因素对滑子菇多糖得率的影响依次是提取温度>料液比>提取时间；最优工艺参数为料液比1∶46.65（g∶mL），提取温度74.76 ℃；提取时间4.80 h；最佳提取工艺条件下，响应面拟合所得方程对滑子菇多糖得率预测值为9.12%，实测值为9.05%，实测结果与预测值相差较小，该模型可以较好地对滑子菇多糖提取进行预测。

关键词：滑子菇（Pholiota nameko）；多糖；提取工艺；响应面法；优化

中图分类号：S646.1+6；TS201.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）22-5702-05

Abstract： The extraction conditions of polysaccharides from pholiota nameko was optimized in order to improve extraction efficiency. The pholiota nameko fruiting bodies was used material to extract crude polysaccharide by water and ethyl alcohol.On the basic of single factor test，three-variable and three-level Box-Behnken experimental design were used to optimize process conditions. The results showed that within the tested range of levels， the impact of three process conditions on crude polysaccharide yield decreased in the following order： extraction temperature>solid-liquid ratio>extraction time.The optimum technological conditions were found to be solid-liquid ratio was 1：46.65， the best temperature was 74.76℃，the extraction time was 4.80 hours. Under the optimal conditions， the maximum extraction yield of polysaccharides was predicted to be 9.12% and observed to be 9.05%. Therefore， there was a good accordance between the predicted and observed values.

Key words： pholiota nameko；polysaccharide；response surface analysis

滑子菇（Pholiota nameko）又名滑菇、鱗伞、光帽黄伞、珍珠菇、纳美菇等，由于滑子菇子实体表面附有黏液，手摸黏滑，故以滑菇得名。它是一种木材腐生菌，营养丰富，其中含氨基酸约15.78%、粗脂肪4%，并含有多种矿物质元素，是汤料的美好添加品[1]。食用菌多糖有抗病毒、抗肿瘤[2]、调节免疫功能和抗感染活性[3，4]，同时还有增强免疫[5]、抗氧化[6]、降低血糖、抗溃疡、抗衰老、抗辐射等方面的生物活性和生理功能。且对防止软骨病、预防感冒、降低血清胆固醇等也有良好的效果[7]。

中国对多糖的研究始于20世纪70年代[8]，研究较多的食用菌多糖有香菇多糖[9，10]、金针菇多糖[11，12]、木耳孢糖[13]等，而滑子菇多糖[14-17]的研究报道极少。本研究以滑子菇子实体为原料，用水提醇析法提取粗多糖，在单因素试验基础上，采用3因素3水平的Box-Behnken试验确定提取条件。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

滑子菇市场采购；盐酸、氢氧化钠、正丁醇、95%乙醇、三氯甲烷、蒽酮、硫酸、葡萄糖、丙酮等，以上药品均为分析纯。

1.2 主要仪器

101-2型干燥箱，组织捣碎机，80-2B型离心机，HH-6型恒温水浴锅，pHS-3型精密pH计，SHB-B型真空抽滤机，KDM型电热套，721型及722型分光光度计；JY3002型电子天平等。

1.3 工艺流程图

1.4 试验方法

1.4.1 预处理选取无病毒害、无霉变的滑子菇清洗晾干，备用。

1.4.2 粉碎取一定量的干制滑子菇，用研钵粉碎，或用机器研磨机磨碎，过筛备用。

1.4.3 热水浸提准确称取脱脂后的滑子菇粉末，按一定的比例加入蒸馏水在某温度下恒温提取一定时间，在此过程中不断搅拌。

1.4.4 单因素试验以提取温度、提取时间、料液比（g∶mL，下同）以及浸提物（菌盖、菌柄、子实体）等为参数，设定单因素进行试验。

1.4.5 优化试验在单因子试验的基础上采用中心组合试验Box-Behnken进行方案设计[18-21]，优化提取工艺。选择料液比、提取温度、提取时间3个因素为自变量，分别以X1、X2、X3表示，因素与水平见表1。

1.4.6 葡萄糖标准曲线的制作葡萄糖标准曲线的制作参照文献[1]。

1.4.7 含量测定采用苯酚-硫酸法测定多糖含量[17]。多糖含量计算公式如下：

其中，Y-滑子菇多糖得率（%）；X-滑子菇多糖质量浓度（g/mL）；D-滑子菇多糖样品液稀释倍数；V-滑子菇多糖样品液体积（mL）；W-滑子菇粗样品干重（g）。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

用葡萄糖配制不同浓度的标准溶液，加入苯酚-硫酸溶液显色，用分光光度计在波长620 nm处测定相应的吸光度，根据数值绘制标准曲线（图1）。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 提取部位对提取率的影响取滑子菇菌柄、菌盖、子实体各3份在相同条件下做提取试验，测得3个部位的多糖得率分别为6.232%、8.896%、7.720%，滑子菇菌盖中多糖得率最大，菌柄中多糖得率较小，可能是滑子菇菌盖表面的黏液较多，可溶性多糖的含量相对也就较高。但为了材料的充分利用，后续试验均采用滑子菇子实体为试验材料。

2.2.2 料液比对多糖得率的影响取滑子菇子实体粉末，分别加入不同量的料液比，在酸（用浓度为5%的硫酸调pH）、碱（浓度为5%的氢氧化钠调pH）、去离子水条件下做提取试验。由图2可知，在酸性条件下，随着溶剂的增加多糖得率也随之增加，料液比为1∶50时，多糖得率最高，之后随之溶剂的增加，多糖得率反而减小；在碱性条件下，比例为1∶55多糖得率最高（图3）；在中性条件下，比例为1∶60时多糖得率最高，但与1∶40时的料液比相差较小（图4）。通过上述试验可知，酸性、碱性的提取液对多糖的提取都有影响，过酸过碱都会引起得率的下降，这可能是酸碱能引起多糖降解所致，为此，后续试验以水作为提取液，尽管得率略低，但试验条件比较温和，对多糖的质量影响较小，另外，料液比在1∶60时，得率最高，但与料液比1∶40相差较小，考虑到后续水的处理等问题，后续的试验均采用料液比为1∶40进行。

2.2.3 提取时间对多糖得率的影响由图5可知，多糖得率随时间的增加而逐渐增加，在5 h达到最大值，随后随着时间的增加，得率也在增加但提高的幅度较缓慢，因此确定提取时间为4.5～5.5 h。

2.2.4 提取温度对多糖得率的影响由图6可知，随着温度地提高，多糖得率开始缓慢上升，60 ℃以后，多糖得率升高比较迅速，当温度升高到80 ℃以上时，得率呈下降趋势，温度过高可能会导致多糖的裂解，使多糖得率反而降低。70～90 ℃多糖得率较高，但升高幅度并不大，从节省能源的角度出发，选用70 ℃更实用有效。

2.3 响应曲面试验结果

按照表1的Box-Behnken设计方案进行试验，结果见表2。利用Design Expert8.05b软件对表2的数据进行多元回归拟合，获得滑子菇多糖得率（Y）对料液比、提取温度、提取时间的二次多项回归方程为：

Y=8.87+0.37X1+0.72X2+0.58X3-0.86X1X2+0.40X1X3-0.52X2X3-1.51X12-1.76X22-0.80X32

回歸方程方差分析及模型系数显著性检验结果见表3。由表3分析可知，回归模型的R2为0.991 8，说明模型的拟合度很好；P<0.000 1，表明模型差异极显著，可以采用回归模型对滑子菇多糖得率进行预测。所考察因素的排序为X2>X3>X1即：提取温度> 料液比 >提取时间。

2.4 响应面以及等高线分析

由图7可知，温度轴向等高线变化稀疏，提取时间轴向等高线变化密集，故提取温度对响应值的影响较提取时间影响大；由图8可知，料液比和时间的交互作用显著，且料液比轴向等高线变化稀疏，时间轴向等高线变化相对密集，故料液比对响应值的影响较时间影响大；由图9可知，温度和料液比的交互作用显著，且温度轴向等高线变化稀疏，料液比轴向等高线变化相对密集，故温度对响应值的影响较料液比影响略大。利用Design Expert 8.05b软件处理所得数据，从中可以获得一组最佳的滑子菇多糖的提取条件：温度为74.76 ℃、时间为4.8 h、料液比为1∶46.65，在此条件下多糖的得率为9.12%。考虑到实际情况，选用温度为75 ℃、时间为5 h、料液比为1∶45进行滑子菇多糖提取的验证性试验，测得多糖得率为9.05%，与理论计算值的误差较小，可见该模型可以较好地对滑子菇多糖提取进行预测。

3 小结

滑子菇不同部位多糖含量不同，滑子菇菌柄、菌盖、子实体中均含有多糖，菌盖中含多糖量大，菌柄中含多糖量较小。通过试验的方差分析，滑子菇子实体中多糖提取的最佳工艺参数为：料液比1∶46.65，提取温度74.76 ℃，提取时间4.80 h，理论得率为9.12%，实际得率9.05%，相对误差较小。各因素的影响主次顺序为提取温度>料液比>提取时间。

参考文献：

[1] 臧玉红，牛桂玲，李丽娟，等.滑子菇水溶性多糖提取工艺的研究[J].食品科技，2006（11）：135-139.

[2] TONG H B A， XIA F G， FENG K，et al. Structural characterization and invitro antitumor activity of anovel polysaccharide isolated from the fruiting bodies of pleurotus ostreatus[J].Bioresour Technol， 2009，100（4）：1682-1686.

[3] 王雪冰，赵天瑞，樊建.食用菌多糖提取技术研究概况[J].中国食用菌，2010，29（2）：3-6.

[4] 林英，曹松屹，曹冬煦，等.海带多糖提取方法研究进展[J].水产科技情报，2008，35（4）：168-170.

[5] LAI F R WEN Q B， LI L，et al.Antioxidant activities of water-soluble polysaccharide extracted form mungbean（Vigna radiate L）hull with ultrasonic assisted treatment[J].Carbohydrate Polymers，2010，81（2）：323-329.

[6] LIU X N， ZHOU B， LIN R S，et al. Extraction and antioxidant activities of intracellular polysaccharide form Pleurotus sp. mycelium[J].Int Biol Macromol，2010，47（2）：116-119.

[7] 赵启铎，舒乐新，马琳，等.硫酸-苯酚法测定槐甘菌质多糖的含量[J].宜春学院学报，2011，33（8）：74-76.

[8] 张敏，陈瑞战，陈瑞平，等.平菇多糖提取方法的比较[J].吉林大学学报（理学版），2011，49（6）：1141-1148.

[9] 邹东恢，梁敏，杨勇，等.香菇多糖复合酶法提取及其脱色工艺优化[J].农业机械学报，2009，40（3）：135-138.

[10] 王万能，刘丹.香菇多糖抗肿瘤活性的进展[J].重庆工程学院学报，2008，20（1）：50-52.

[11] 姜宁，刘晓鹏，吴红江，等.金针菇菌丝体多糖超声提取工艺的研究[J].食品科学，2008，29（8）：289-292.

[12] 蒋海明，张秀华.金针菇多糖提取最佳工藝探讨研究[J].安徽农业科学，2011，39（11）：6524-6525.

[13] 陆雯，蔡振优，鲜乔，等.黑木耳多糖提取工艺条件的研究[J].中国食品添加剂，2010（6）：99-102

[14] 李德海，孙常雁，刘利.滑菇子实体多糖纯化工艺的初步研究[J].中国林副特产，2011，114（5）：43-45.

[15] 王萍，李德海，孙莉洁，等.超声波辅助法提取滑菇多糖的工艺研究[J].中国食品学报，2008，8（2）：84-88.

[16] 侯金鑫，于淑池，杜瑶瑶.滑菇多糖的制备及体外抗氧化活性作用的研究[J].安徽农业科学，2009，37（25）：11895-11913.

[17] 刘菲霞，李红娟，徐强，等.滑菇子实体多糖提取条件优化及抗氧化活性研究[J].山东农业科学，2013，45（1）：117-121.

[18] 杨润亚，杨树德，董洪新.响应面法优化猪肚菇多糖的提取工艺[J].食品科学，2011，32（14）：29-33.