超声波法提取香菇粗多糖的提取条件研究

张君　王波　王冬妍

摘要：本文以市售香菇为原料，蒸馏水为提取溶剂，采用超声波法提取香菇粗多糖。首先对料液比、超声波功率、超声时间这三个因素对香菇粗多糖提取率的影响进行单因素试验，然后采用正交试验确定香菇粗多糖最佳提取条件。最佳提取条件为：料液比为1：80（克/毫升），超声波功率为160瓦，超声时间为2小时。在上述条件下香菇粗多糖提取率为16.7%。

关键词：超声波法；香菇；粗多糖

香菇粗多糖是一种特殊的免疫调节剂，能够清除氧自由基，延缓衰老，在抗癌防癌方面有着重大的作用。目前香菇粗多糖多做成胶囊作为药品出售，比如健立欣牌香菇粗多糖胶囊，可以作为乙肝和消化道肿瘤的辅助药物。在生态农业方面应用也越来越多，香菇粗多糖抗病毒剂现在已经被用于有机蔬菜农药的病毒防治中。

众所周知，香菇是一种药食两用菌，它含有丰富的香菇粗多糖、香菇嘌呤、氨基酸等营养成分。经常食用香菇或者香菇制品，可以降低血液中胆固醇含量，降低高血压患病的风险，还具有减肥美容等功效。

由于人们对于健康的关注度越来越高，对于香菇粗多糖的提取条件研究也日渐增多，张昌军和邵红兵等人就研究过超声波法在提取粗多糖物质。酸提法、碱提法和热水浸提法这些是传统的香菇粗多糖提取方法，在本试验中，采用的是超声波法提取香菇粗多糖。超声波法不仅提取时间短，而且耗能低，还节约了大量溶剂，大大提高了提取效率。

1材料与方法

1.1试验材料

市售鲜香菇。

1.2仪器设备

TU-1810紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；AL204-IC电子天平，梅特勒托利多仪器（上海）有限公司；KQ-250DB数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；DHG9145A电热鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司；TD5Z台式低速离心机，湖南省凯达实业发展有限公司；FW100万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3试验方法及设计

1.3.1香菇粗多糖的超声波法提取工艺流程香菇→干燥→过筛→配制溶液→超声波浸提→离心→过滤→定容→稀释→测定吸光度→计算粗多糖提取率。

1.3.2操作要点

（1）原料预处理

将超市买来的鲜香菇先用清水冲洗干净，去除木屑等杂质成分，用菜刀切成1厘米的方块大小，放入电热恒温鼓风干燥箱内80℃烘干5小时至恒重。然后放置于粉碎机中粉碎两遍后过80目筛，得到香菇干粉。

（2）离心

将超声波法浸提得到的粗多糖溶液放入离心管内，分别标上号，在4000转/分的转速下离心10分钟，取上层清液。

（3）定容

把滤液和洗涤液一起倒入100毫升容量瓶中，蒸馏水定容到100毫升。

1.3.3单因素试验设计

（1）料液比的选择

用天平精确称量香菇粉0.500克，蒸馏水为提取溶剂，按照料液比为1：20（克/毫升），1：30（克/毫升），1：40（克/毫升），1：50（克/毫升），1：60（克/毫升）分别加入5个试管中，试管分别放入超声波清洗机中，设定超声时间30分钟，超声波功率200瓦，超声波提取温度35℃，处理过的香菇溶液倒入离心管中，在4000转/分速度下离心10分钟，用滤纸进行过滤得到A液，将A液用蒸馏水定容至100毫升，得到B液，再取1毫升B液稀释40倍，用苯酚硫酸法测粗多糖含量，选择最佳料液比。

（2）超声时间的选择

用天平精确称量香菇粉0.500克，蒸馏水为提取溶剂，料液比上一步所确定的值，超声波功率200瓦，超声波提取温度35℃，分别在超声时间为0.5、1、2、3、4小时的条件下进行处理，处理后将溶液倒入离心管中，在4000转/分的离心速度下离心10分钟后，用滤纸进行过滤后得到A液，将A液用蒸馏水定容至100毫升，得到B液，再取1毫升B液稀释40倍，最后用苯酚硫酸法测粗多糖含量，选择最佳超声时间。

（3）超声波功率的选择

用天平精确称量0.500克香菇粉，蒸馏水为提取溶剂，料液比为第一步确定的值，超声时间为第二步确定的值，超声波提取温度35℃，分别在超声波功率为40瓦，80瓦，120瓦，160瓦，200瓦的条件下进行处理，处理后样品倒入离心管中，在4000转/分的离心机中离心10分钟，用滤纸进行过滤得到A液，将A液用蒸馏水定容至100毫升得到B液，再取1毫升B液稀释40倍，用苯酚硫酸法测粗多糖含量，选择最佳超声波功率。

1.3.4正交试验设计 以单因素试验结果为依据，3个因素是料液比、超声时间和超声波功率，再分别选取对应的3个水平，采用L9（34）正交表來设计试验，得到香菇粗多糖提取率，根据粗多糖提取率大小，最后确定多糖提取最佳条件。

1.3.5香菇粗多糖标准曲线的制作 精确称量5.000克葡萄糖，在105℃的电热恒温鼓风干燥箱烘至恒重，得到标准葡萄糖，然后精确称量标准葡萄糖1.000克，放入100毫升容量瓶中，加蒸馏水定容到100毫升得到1克/100毫升储备液。再取1毫升的储备液加入100毫升容量瓶中，加蒸馏水定容到100毫升，得到0.1毫克/毫升的工作液。5%的苯酚溶液配制：用烧杯称量苯酚5.000克，向烧杯中加入20毫升蒸馏水，在石棉网上加热烧杯，用玻璃棒不断搅拌，直至苯酚全部溶解于蒸馏水中，把烧杯中液体倒入100毫升容量瓶中，用蒸馏水冲洗烧杯1～2次并定容至100毫升。先取7支试管标上号，如表1所示。首先向试管中分别加入不同体积的标准葡萄糖溶液，其次用吸量管吸取蒸馏水补至2毫升刻度线，混合均匀，再用1毫升的吸量管吸取5%的苯酚溶液1毫升分别加入到试管中，振荡两三次后，再用5毫升的吸量管吸取浓硫酸5毫升倒入试管内，振荡后，先把试管放在沸水浴中加热10分，加快反应的进行速度，再放在冰水混合物的水浴里冷却5分，停止反应，有利于比色进行。用蒸馏水做空白对照，于紫外490纳米处测定吸光值。

1.3.6香菇粗多糖含量的测定 香菇粗多糖的含量测定采用苯酚硫酸法。首先准确吸取1毫升定容后的粗多糖溶液倒入烧杯中，再向烧杯中加入39毫升的水，稀释40n，得到粗多糖工作液。取2毫升多糖工作液加入试管中，向其中加入1毫升5%苯酚，振荡，再加入浓硫酸5.0毫升，摇匀，先置于沸水浴中加热10分，再置于冰水浴中冷却5分，最后在紫外490纳米处测吸光值，用2毫升蒸馏水进行同样的显色操作为空白对照组，此时吸光值设为0。根据葡萄糖标准曲线建立回归方程，计算粗多糖含量。

1.3.7香菇粗多糖提取率计算

式中：c为香菇粗多糖的含量（毫克/毫升）；m为香菇粉质量（毫克）；n为稀释倍数；v为粗多糖提取液的体积（毫升）。

2结果与分析

2.1回归曲线的绘制

根据表1所得到的数据结果，做吸光值关于葡萄糖浓度的曲线，如图1所示。

由图1分析，标准曲线的回归方程为：y=8.0286x+0.00914，其中，R2=0.99873，x为标准葡萄糖溶液的浓度，y为吸光值。

2.2单因素试验

2.2.1料液比对香菇粗多糖提取率的影响 精确称取0.5000克香菇粉，设定超声时间30分，超声波功率200瓦，分别在料液比为1：20（克/毫升），1：30（克/毫升），1：40（克/毫升），1：50（克/毫升），1：60（克/毫升）的条件下进行试验，超声波温度35℃，离心速度4000转/分，离心时间10分，研究料液比对香菇粗多糖提取率的影响，结果见图2。

由图2可知，随着溶剂量增加，香菇粗多糖提取率也随之增大，当料液比为1：20（克/毫升）、1：30（克/毫升）、1：40（克/毫升）、1：50（克/毫升）和1：60（克/毫升）时，粗多糖提取率分别为1.93%、3.12%、8.04%、8.94%、14.69%。因此料液比选择1：60（克/毫升）最佳，主要是由于蒸馏水与香菇粉的接触面积太小，粗多糖不能完全溶解。随着溶剂量增加，香菇粉与蒸馏水接触的面积变大，粗多糖分子流出量会增多，因此，粗多糖提取率增大。料液比选择1：60（克/毫升）最佳，此时粗多糖提取率最大，为14.69%。

2.2.2超声时间对香菇粗多糖提取率的影响 精确称取0.5000克香菇粉，在超声波功率200瓦，料液比1：60，超声时间分别为30分、1小时、2小时、3小时、4小时的条件下进行5组试验，其他工艺条件保持不变，研究超声时间对香菇粗多糖提取率的影响，结果见图3。

由图3可以看出：当超声时间为30分、1小时、2小时、3小时、4小时时，粗多糖提取率分别为11.27%、12.26%、7.95%、7.05%、6.82%。当超声时间处于30分和1小时之间时，粗多糖提取率快速升高，当超声时间在1～4小时之间时，粗多糖提取率缓慢降低。随着超声时间的不断延长，香菇粗多糖分子会从细胞壁中流出至溶液中，提取率会增大；超声处理时间太长会破坏多糖分子间化学键，令粗多糖提取率下降。可知在超声时间为1h，此条件下香菇粗多糖提取率最高，为12.26%。

2.2.3超声波功率对香菇粗多糖提取率的影响 精确称取0.5000克香菇粉，提取条件为料液比1：60（克/毫升），超声时间1小时，超声波功率分别为40瓦、80瓦、120瓦、160瓦和200瓦，由于使用的超声波清洗机最高功率为200瓦，即在20%、40%、60%、80%和100%功率条件进行试验，其他工艺条件保持不变，研究超声波功率对香菇粗多糖提取率的影响，结果见图4。

由图4可以看出，当超声波功率处于40瓦，80瓦，120瓦，160瓦和200瓦时，多糖提取率分别为3.21%、5.17%、8.62%、10.33%、7.84%。当超声波功率介于40瓦到160瓦之间时，超声波功率增大，粗多糖提取率也增大。超声波能在几秒钟产生几千帕压力是由于超声波自身强大的空化作用，破坏香菇粗多糖细胞壁组织结构，使香菇粗多糖溶出速度加快；当超声波功率在160-200瓦之间时，随着超声波功率的增大，粗多糖提取率减小，由于超声功率变大，粗多糖提取液中分子热运动加快，粗多糖分子在溶液中的滞留时间大大缩短，减轻了损坏细胞壁能力；另一方面，过高的超声波功率會令糖苷键破坏，使粗多糖分解，降低了粗多糖提取率。在超声波功率处于160瓦时，粗多糖提取率最大，为10.33%。

2.5正交试验

2.3.1正交试验设计 采用L9（33）的正交试验表设计试验，试验因素1-3水平：A分别是1：40，1：60，1：80，B分别是30分、1小时、2小时；C分别是120瓦、160瓦、200瓦，正交试验因素水平见表2。

2.3.3工艺验证试验 为了验证最佳提取条件是否正确，按照上述得到的最佳提取条件，即在料液比为1：80（克/毫升），超声时间为2小时，超声波功率为160瓦的条件下进行三次独立重复试验，结果得到粗多糖提取率平均值为16.7%，这次试验得到的粗多糖提取率超过了正交试验的测定值，所以选择的工艺条件是科学的。

3结论

超声波功率是影响香菇粗多糖提取率的主要因素，料液比和超声时间是影响香菇粗多糖提取率的次要因素。超声波法提取香菇粗多糖结果显示：在料液比1：80（克/毫升），超声时间2小时，超声波功率160瓦的条件下，香菇粗多糖提取率最高，为16.7%。