超声波辅助提取榛菇多糖的工艺研究

徐兵

（常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟215500）

超声波辅助提取榛菇多糖的工艺研究

徐兵

（常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟215500）

以榛菇为试验材料，以榛菇多糖提取得率为考察指标，首先对超声波法提取多糖的提取温度，料液比、提取时间、超声波功率进行单因素试验，在此基础上，采用响应面试验进一步对榛菇多糖提取工艺进行优化。结果表明：榛菇多糖的最佳提取工艺为液料比20∶1（mL/g），超声波时间75 min，提取温度60℃，超声波功率70 W，在此条件下，榛菇多糖提取得率为6.56%。

超声波；榛菇多糖；工艺；优化

榛菇，即榛蘑，为真菌植物门真菌蜜环菌的子实体，榛蘑滑嫩爽口、味道鲜美、营养丰富，被一些发达国家列为一类食品[1-2]。传统多糖的提取方法主要有热水浸提[3]、碱提[4]、酸提[5]和酶法[6]。这些方法提取时间长，耗能高，提取率低。近年来，超声波和微波提取法[7-8]在多糖提取方面应用较多，因为超声波法的提取物的结构不被破坏，效果好，提取率较高，而目前，关于榛菇多糖提取的研究尚未见报告，所以本文对超声波法提取榛菇多糖的工艺进行研究，旨在为后续的研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验原料和试剂

榛菇：市购，产自东北长白山。

葡萄糖、浓硫酸、乙醚、乙醇、苯酚、氯仿、正丁醇等试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

722型分光光度计：上海新苗医疗器械制造有限公司；KH-100SP型双频数控声波清洗器：天津市泰斯特仪器有限公司；TG16-WS台式高速离心机：上海申安医疗器械厂；M124A型电子天平：BEL；WGL-45B型电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；BL25C33搅拌机：上海知楚仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 超声波提取多糖工艺

将购买的榛菇研磨成粉末，低温烘干后进行脱脂操作[9-10]。称取一定量的脱脂后的榛菇粉末于烧杯中，按照不同料液比，加入一定量的蒸馏水，然后在超声波下进行超声处理提取，提取结束后滤掉提取液中的残渣，采用旋转蒸发仪将提取液浓缩至100 mL左右，在低温下加入适量的质量分数为95%的乙醇醇析、离心，所得沉淀用95%乙醇重复洗涤2次～3次后，真空干燥即得榛菇多糖。

1.3.2 多糖含量测定

采用蒽酮硫酸法[11]。

榛菇多糖提取率/%=（榛菇多糖含量/榛菇粉末质量）×100

1.3.3 单因素试验

1.3.3.1 温度对榛菇多糖提取率的影响

以多糖提取率作为指标，考察不同温度对榛菇多糖提取率的影响。温度分别设定为40、50、60、70、80℃。超声波功率为80 W，提取时间为70 min，液料比为 20∶1 mL/g。

1.3.3.2 液料比对榛菇多糖提取率的影响

以多糖提取率为指标，考察不同液料比对榛菇多糖提取率的影响。液料比分别设定为10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1（mL/g）。温度为60℃，提取时间为 70min，超声波功率为80 W。

1.3.3.3 提取时间对榛菇多糖提取率的影响

以多糖提取率作为指标，考察不同提取时间对榛菇多糖提取率的影响。提取时间为 10、30、50、70、90 min，提取温度为60℃，液料比为20∶1（mL/g），超声波功率为80 W。

1.3.3.4 超声波功率对榛菇多糖提取率的影响

以多糖提取率作为指标，考察超声波功率对榛菇多糖提取率的影响。超声波功率为50、60、70、80、90 W。温度为60℃，液料比为20∶1（mL/g），提取时间为70 min。

1.3.4 响应面试验设计

采用响应面法中的Box-Behnken模型对影响榛菇多糖提取的关键因素（温度、时间、液料比、功率）进行优化。数据处理软件为Design Expert 8.05 b。编码与因子的实际浓度的对应关系见表1。

表1 编码与因子的实际浓度的对应关系Table 1 The corresponding relation between encode and factor practical concentration

2 结果与分析

2.1 榛菇多糖提取单因素试验

2.1.1 温度对榛菇多糖提取率的影响

温度对榛菇多糖提取率的影响见图1。

图1 温度对榛菇多糖提取率的影响Fig.1 Effect of temperature on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由图1可知，当提取温度为60℃时，多糖提取率最大为6.334%。当温度高于60℃时，多糖提取率下降，因此，选择60℃作为最佳的发酵温度。

2.1.2 液料比对榛菇多糖提取率的影响

液料比对榛菇多糖提取率的影响见图2。

图2 液料比对榛菇多糖提取率的影响Fig.2 Effects of liquid ratio on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由图2可知，当液料比为20∶1 mL/g时，多糖提取率最高，所以选择20∶1 mL/g为最佳的液料比。

2.1.3 提取时间对榛菇多糖提取率的影响

提取时间对榛菇多糖提取率的影响见图3。

图3 提取时间对榛菇多糖提取率的影响Fig.3 Effects of ultrasound time on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由图3可知，从提取时间到70 min时，多糖提取率达到最大值，随后多糖提取率急速下降，因此选择70 min作为最佳的提取时间。

2.1.4 超声波功率对榛菇多糖提取率的影响

超声波功率对榛菇多糖提取率的影响见图4。

图4 超声波功率对榛菇多糖提取率的影响Fig.4 Effects of ultrasonic power on the extraction rate of hazel mushroom polysaccharide

由图4可知，榛菇多糖提取率随着超声波功率的提高而增大，当超声波达到80 W时，榛菇多糖提取率趋于平缓，因此，选择80 W作为最佳的功率。

2.2 响应面试验设计

响应面试验设计及结果见表2。

表2 Box-Behnken试验设计及相关结果Table 2 Design and results of Box-Behnken design

续表2 Box-Behnken试验设计及相关结果Continue table 2 Design and results of Box-Behnken design

按照Design Expert 8.05 b软件中的Box-Behnken Design方法，3个因素经过拟合得到的回归方程为：多糖提取率=6.54－0.065A+0.092B+0.033C+0.051D－0.020AB+0.015AC－0.020AD－0.005BC－0.042BD+0.030CD－0.42A2－0.56B2－0.052C2－0.24D2。

对该回归方程进行方差分析，结果见表3。

表3 响应面试验方差分析Table 3 The variance analysis result of Response Test

由表3可知，该模型达到极显著水平（P=0.000 1<0.01），该模型的R2=0.992 9，说明该模型与试验拟合良好，故可用于设计范围内的预测。由表3可知，在一次项中，液料比、功率、时间和温度对榛菇多糖提取率的影响显著（P＜0.05）。在二次项中，液料比、功率、温度和时间的影响都达到了显著水平，交互项中，功率和温度的交互作用显著。

根据Design Expert 8.05 b软件对数据进行二次多元回归拟合，所得到的二次回归方程的响应面及等高线图如图5～图7所示，液料比、功率、时间、温度及交互作用对响应值的影响及其等高线可以从图中直观地反映出来，并确定各个因素的最佳水平。

图5 液料比和超声波功率对榛菇多糖提取率的交互效应的响应面图和等高线Fig.5 Liquid ratio and ultrasonic power on the interaction hazel mushroom polysaccharide yield of a response surface plot and contour lines

图6 液料比和提取时间对榛菇多糖提取率的交互效应的响应面图和等高线Fig.6 Liquid ratio and ultrasonic treatment time on the interaction hazel mushroom polysaccharide yield of a response surface plot and contour lines

图7 提取温度和超声波功率对榛菇多糖提取率的交互效应的响应面图和等高线Fig.7 Extraction temperature and ultrasonic power on the interaction hazel mushroom polysaccharide yield of a response surface plot and contour lines

通过分析得到超声波提取榛菇多糖提取率最大值为 6.56%，及当 A（液料比）=19.3∶1（mL/g），B（超声波功率）=70.8 W，C（提取时间）=73.5 min，D（提取温度）=61℃。但是考虑到实际操作便利，确定超声波提取榛菇多糖的最佳组合为：温度为60℃，液料比为20 ∶1（mL/g），超声波功率为 70 W，提取时间为 75 min。在此工艺条件下重复试验3次，榛菇多糖提取率平均值为6.48%，与预测值相对误差为1.22%，与预测值拟合较好。

3 结论

本研究采用超声波提取法提取榛菇子实体多糖，经单因素试验和响应面试验设计得出榛菇多糖最佳提取工艺条件为：超声波功率为70 W，超声波时间位75 min，液料比为 20 ∶1（mL/g），60 ℃为提取温度，所得榛菇多糖提取率为6.56%。本试验为榛菇多糖提取及其活性成分研究提供了一定的理论参考。

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Study on Ultrasonic Assisted Extraction Technology of Hazel Mushroom

XU Bing
（College of Biology and Food Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，Jiangsu，China）

Mellea armillaria sporophore was used as experimental material，whose extraction rate of polysaccharide as important examining index，single factor test of material liquid ratio，exaction time，exaction temperature and ultrasonic power were studied.On the basis of this，orthogonal test of four factors and three levels were used to optimize the extraction process of olysaccharide from mellea armillaria sporophore.The optimal extraction process were as follows，material liquid ratio was 20 ∶1，ultrasonic time was 75 min，extraction temperature was 60℃ and ultrasonic power was 70 W.Under these conditions，the extraction rate of polysaccharide from mellea armillaria sporophore was 6.56%.

Ultrasonic；mellea armillaria sporophore；process；optimization

2016-09-09

苏州市农业科技创新项目（SNG201615）

徐兵（1982—），男（汉），实验师，学士，研究方向：食用菌学。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.13.011