超声波辅助提取黑木耳多糖及其果冻的制作

张永芳 王润梅 刘文英 张红利 周玉兴

摘 要：利用超声波辅助技术以黑木耳为材料提取其多糖，探究在提取过程中温度、时间、液固比以及超声波频率对提取的影响。通过单因素实验结果分析得出：温度为45℃，时间为25min，液固比为50：1，超声波频率为50 kHz时得到最优结果，提取率为48.71mg/g。利用此法提取的多糖制备果冻，并利用单因素实验确定最佳成分比例及正交实验品味比较得出，琼脂含量为1.0%，葡萄糖含量为6%，香精含量0.08%时，得到的果冻从颜色、透明度、弹性以及口感方面最好。

关键词：超声波；黑木耳；多糖；提取；果冻

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180832001

黑木耳（Auricularia auricula）属于真菌的担子菌属，因生长于腐木之上，其颜色偏褐色，质地较柔软，形似人的耳朵，故名常被称为木耳，是我国主要栽培的食用菌之一，如：东北、吉林、湖南和湖北一带多有种植。黑木耳营养丰富，含有许多食用和药用成分，深受广大人民的喜爱，成为人们日常生活中不可缺少的保健食品之一[1]。据现代科学分析，每100g干品中含蛋白质10.6 %，脂肪0.2 %，维碳水化合物65 %，粗纤维7 %，钙0.37 %，磷0.2 %，铁0.19 %，以及多种维生素。更重要的是其还含有木耳多糖：如从子实体分离的多糖，主要成分为L-岩藻糖（fucose），L-阿拉伯糖（L-arabinose），D-木糖（D-xylose），D-甘露糖（D-mannose），D-葡萄糖（D-glucose），葡萄糖醛酸（glucuronic acid）等；从菌丝体分离的多糖主要成分为胞外多糖（exopolysaccharide）、麦角甾醇（ergosterol）、原维生素D2（provitamin D2）以及黑刺菌素（ustilaginoidin）。药理研究表明：黑木耳在抗衰老、抗辐射、降血糖、降血压以及抗血栓等多个方面具有重要的药用价值，提取木耳多糖将有利于农副产品的进一步深度开发[2]。

果冻是一种西方日常甜品，呈半固体状态，外观晶润透亮，色泽鲜美，口感软糯。其作为一种休闲时尚的零食一直被年轻人所广泛追捧，笔者认为若能将木耳多糖作为原料制作成果冻这将使其不僅仅是美味的零食，而且还将是热量低、抗衰老、降血压的保健品。从而使果冻成为全民皆食的营养美味[3-5]。

目前，有关木耳多糖的提取工艺研究已较多，包括有热水浸提法、回流法、微波辅助法和超声波辅助法、酶辅助的超声波法[6-8]，因前2种方法时间长、耗能大，因此最常用的方法为微波辅助法与超声波辅助法。

本实验通过超声波辅助法对木耳中的多糖进行提取，利用单因素实验逐步优化得出最佳的提取条件，并进一步将木耳多糖作为食品原料制作果冻利用单因素与正交实验相结合的方法探究木耳多糖果冻的最佳配方，使农副产品得到充分的开发利用，也增加了果冻的保健属性，拓展了果冻的消费群体，具有很好的应用及市场前景。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

黑木耳，产自东北；苯酚；浓硫酸；食用琼脂粉，海南省贝斯特食品有限公司；甜橙味儿香精，上海华宝孔雀香精香料有限公司，白砂糖，保鲜膜，市售；一次性纸杯，市售。

1.1.2 主要仪器

万分之一电子分析天平：FAI004型，上海舜宇恒平有限公司；紫外可见分光光度计：Sp-755pc型，上海光谱仪器有限责任公司；台式离心机：80-3型，常州国华电器有限公司；高功率数控超声波清洗器：KQ-400KDE型，空山市超声波仪器有限公司；立式压力蒸汽灭菌器；小型中药粉碎机：XFB-500型，吉首市中诚制药机械场；60目筛；恒温鼓风干燥机：XMA-600型，余姚市亚泰仪表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 硫酸苯酚法测定多糖含量

取一定量的纯净干燥恒重的葡萄糖，分别配制成浓度为0mg/mL、0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL、0.4mg/mL、0.5mg/mL的溶液各40mL，然后向各溶液中加入6%的苯酚各2mL，摇匀后分别迅速向其中加入10mL的浓硫酸，再次摇匀，静置10min后将各试管置于沸水中加热0.5h，静置，冷却至室温，在波长为490nm处测其吸光度，并绘制标准曲线，经回归处理得出回归方程：A=33.418C+0.004，r=0.9999，线性范围0～0.025mg/mL[9]。

1.2.2 木耳多糖的提取

取适量的干燥恒重的木耳经过中药捣碎机捣碎后过1mm的网筛获得木耳粉末，通过不同的料液比、不同的提取温度、不同的pH以及不同的提取时间的设置，对木耳中的多糖进行提取，提取前应先将木耳悬浊液静置20min，接着将提取液在离心机中经过4000r离心10min，取其上清液，加入6%的苯酚和一定浓硫酸，用紫外分光光度计测其吸光度值，计算木耳多糖浓度，探究提取木耳多糖的最佳条件。

1.2.2.1 料液比对木耳多糖提取效率的影响

固定提取温度为45℃，提取时间为20min，将超声波频率设为50kHz，然后设置不同的液料比，分别为20：1、30：1、40：1、50：1、60：1（mL/g）进行提取实验。获取最佳液料比。

1.2.2.2 提取温度对木耳多糖提取效率的影响

液料比取最佳液料比，提取时间为20min，超声波频率设为50kHz，然后设置不同的提取温度，分别为25℃、35℃、45℃、55℃、65℃，获得最佳提取温度。

1.2.2.3 提取时间对木耳多糖提取效率的影响

固定液料比、温度分别为获得的最佳结果，超声波频率为50kHz，设置不同的提取时间：10min、15min、20min、25min、30min，按照此比例进行实验。

1.2.2.4 超声波频率对木耳多糖提取效率的影响

将液料比、温度、提取时间均设为上述实验得出的最佳结果，超声波频率分别设为40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz，然后进行实验，获得提取木耳多糖的最佳超声波频率。

1.2.3 果冻的制作

通过单因素实验和多因素实验相结合的方法来探究琼脂含量、葡萄糖含量和香精含量的最佳配比。取40g木耳粉末，向其中加1200mL的蒸馏水，按最优条件进行提取，离心后获得木耳多糖提取液500mL。将提取液均分20份，按正交实验的方法，分别加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的琼脂和2%、4%、6%、8%的白砂糖来确定果冻的弹性、保水性，再加入0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%的甜橙香精调节口味。加热溶解，然后冷却成型后通过感官来判断果冻成品的各项指标。

1.2.3.1 正交实验

通过对琼脂含量和葡萄糖含量的正交实验获得最佳配方比例。

1.2.3.2 单因素实验

根据以上的正交实验确定琼脂含量和白砂糖含量的最适比，按最适配比制作果冻，即以1.0%的琼脂含量，6%的白砂糖作为原料比用水溶解并分别向其中加如0.02%、0.04%。0.06%、0.08%、0.10%的甜橙香精，通过感官判断最适配比，并以A、B、C分级，表1为质量评分表，通过这种分级方式来统计果冻的质量差异。

2 结果分析

2.1 测定木耳多糖提取率实验结果分析

经过单因素实验得出，在木耳多糖提取的過程中并不是温度越高，时间越长越好，温度太高时间太长，或者是超声波频率越高反而会破坏木耳多糖的结构，降低木耳多糖的提取率。

根据表2 可以看出，木耳多糖的提取率并不是随着液料比增大而逐渐增大，而是先增大后减小的趋势，木耳具有相当的溶胀性，在提取过程中，液料比太低溶胀过度会影响木耳多糖提取率，液料比太高，会使木耳溶胀不充分导致影响提取率。由图表可以得出在液料比为50：1时，提取率最佳。

由表3 可知，在液料比、提取时间、超声波频率保持一定的情况下，随着温度的升高，木耳多糖的提取率呈先升后降的趋势，随着温度的升高，分子热运动加快，木耳多糖的提取率随之升高，但如果温度太高的话，会破坏木耳多糖的结构，反而会使木耳多糖的提取率降低。结合表2可知，将液料比设为最佳，固定其他2个因素，提取温度为45℃时，木耳多糖的提取率最佳。

由表4 可知，在液料比、提取温度、超声波频率保持一定的情况下，随着提取时间的延长，木耳多糖的提取率呈先升后降的趋势，随着提取时间的延长，超声波对木耳的作用时间也就越长，超声波的机械破坏力得到更好地发挥，但如果一直持续作用的话，则会将木耳多糖的分子打断，也就降低了木耳多糖的提取率。实验中，若将木耳多糖提取过程中的液料比和提取温度固定至最优，则结果为，在提取时间为25 min时木耳多糖的提取率最佳。

结合表5 综合分析，可知在液料比、提取温度、提取时间保持一定的情况下，随着超声波频率的增大的延长，木耳多糖的提取率呈先升后降的趋势，超声波通过机械力破坏木耳中的各种分子，从而有助于将木耳多糖提取出来，随着超声波频率的增大，机械断链作用逐渐增强，会更容易提取出木耳多糖，但过高频率的超声波会将木耳多糖的分子链打断，破坏木耳多糖的结构，从而降低木耳多糖的提取率。在其他3个条件都达到最优的情况下，超声波频率达到50kHz时，木耳多糖的提取率最佳[10]。

可知在液料比为50：1，提取温度为45℃，超声波频率为50kHz时，经过25min的提取过程，木耳多糖的提取率最高，达到48.71mg/g。

2.2 木耳多糖果冻制作实验结果分析

通过实验对比分析：若琼脂含量太低，制成的果冻不成形，口感较差，若琼脂含量太高，果冻的保水性太差并且果冻硬度增加，影响口感，由表 6 与表7 知，当琼脂含量为1.0%，葡萄糖含量为4.0%，甜橙香精含量为0.08%时，果冻色泽浅，清透，甜味儿适中，弹性恰好，气味清香。并且其中含有的木耳多糖又使果冻增加了保健功能的属性，具有良好的市场与前景。

3 讨论与结论

实验采用超声波辅助提取的方法以木耳为原材料提取其中多糖，并采用单因素逐步优化条件的方法探究出木耳多糖的最佳提取条件：液料比为50：1，提取温度为45℃，提取时间为25min，超声波频率为50kHz；此时，木耳的多糖提取率为48.71 mg/g。在果冻的制作过程中，本文采用了单因素实验与正交实验相结合的方法探究出木耳多糖果冻的最佳配方：琼脂含量为1.0%，葡萄糖含量为6%，香精含量0.08%。以该配方制作出的果冻颜色清润透亮，保水性好，弹性适中且口感极佳。同时，木耳多糖使果冻具有了抗衰老，降血压等保健功效，提高了果冻的营养价值，同时拓展了农副产品的进一步深层次开发利用，扩大了果冻的消费群体，具有良好的应用前景。

参考文献

[1]陈琼华，夏尔宁.黑木耳多糖的生物活性[J].中国药科大学学报，1989，20（4）：227-230.

[2]张永才.木耳的化学成分及药理作用的研究进展[J].中国医药指南，2011，9（26）：201-202.

[3]林国荣，姚剑瑞.海带多糖的超声波辅助提取及果冻的制作[J].食品工业，2015，36（2）：54-57.

[4]董志铭，汤兴福，吴云辉，等.红茶果冻的加工工艺研究[J].现代食品科技，2011，27（11）：1367-1371.

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[9]徐秀卉，杨波.超声波法提取木耳多糖的工艺[J].药学与临床研究，2011，19（2）：189-190.

[10]Zhao Y， Shi Y. Y.，Yang H. X.，et.al. Extraction of Angelica sinensis polysaccharides using ultrasound-assisted way and its bioactivity [J]. Int. J. Biol. Macromol.， 2016（88）：44-50.

作者简介：张永芳（1982-），女，山西朔州，讲师，硕士，研究方向：植物生理及分子生物学。