超聲波法提取香菇粗多糖的提取條件研究

張君　王波　王冬妍

摘要：本文以市售香菇為原料，蒸餾水為提取溶劑，采用超聲波法提取香菇粗多糖。首先對料液比、超聲波功率、超聲時間這三個因素對香菇粗多糖提取率的影響進行單因素試驗，然后采用正交試驗確定香菇粗多糖最佳提取條件。最佳提取條件為：料液比為1：80（克/毫升），超聲波功率為160瓦，超聲時間為2小時。在上述條件下香菇粗多糖提取率為16.7%。

關鍵詞：超聲波法；香菇；粗多糖

香菇粗多糖是一種特殊的免疫調節劑，能夠清除氧自由基，延緩衰老，在抗癌防癌方面有著重大的作用。目前香菇粗多糖多做成膠囊作為藥品出售，比如健立欣牌香菇粗多糖膠囊，可以作為乙肝和消化道腫瘤的輔助藥物。在生態農業方面應用也越來越多，香菇粗多糖抗病毒劑現在已經被用于有機蔬菜農藥的病毒防治中。

眾所周知，香菇是一種藥食兩用菌，它含有豐富的香菇粗多糖、香菇嘌呤、氨基酸等營養成分。經常食用香菇或者香菇制品，可以降低血液中膽固醇含量，降低高血壓患病的風險，還具有減肥美容等功效。

由于人們對于健康的關注度越來越高，對于香菇粗多糖的提取條件研究也日漸增多，張昌軍和邵紅兵等人就研究過超聲波法在提取粗多糖物質。酸提法、堿提法和熱水浸提法這些是傳統的香菇粗多糖提取方法，在本試驗中，采用的是超聲波法提取香菇粗多糖。超聲波法不僅提取時間短，而且耗能低，還節約了大量溶劑，大大提高了提取效率。

1材料與方法

1.1試驗材料

市售鮮香菇。

1.2儀器設備

TU-1810紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；AL204-IC電子天平，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司；KQ-250DB數控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；DHG9145A電熱鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司；TD5Z臺式低速離心機，湖南省凱達實業發展有限公司；FW100萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.3試驗方法及設計

1.3.1香菇粗多糖的超聲波法提取工藝流程香菇→干燥→過篩→配制溶液→超聲波浸提→離心→過濾→定容→稀釋→測定吸光度→計算粗多糖提取率。

1.3.2操作要點

（1）原料預處理

將超市買來的鮮香菇先用清水沖洗干凈，去除木屑等雜質成分，用菜刀切成1厘米的方塊大小，放入電熱恒溫鼓風干燥箱內80℃烘干5小時至恒重。然后放置于粉碎機中粉碎兩遍后過80目篩，得到香菇干粉。

（2）離心

將超聲波法浸提得到的粗多糖溶液放入離心管內，分別標上號，在4000轉/分的轉速下離心10分鐘，取上層清液。

（3）定容

把濾液和洗滌液一起倒入100毫升容量瓶中，蒸餾水定容到100毫升。

1.3.3單因素試驗設計

（1）料液比的選擇

用天平精確稱量香菇粉0.500克，蒸餾水為提取溶劑，按照料液比為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）分別加入5個試管中，試管分別放入超聲波清洗機中，設定超聲時間30分鐘，超聲波功率200瓦，超聲波提取溫度35℃，處理過的香菇溶液倒入離心管中，在4000轉/分速度下離心10分鐘，用濾紙進行過濾得到A液，將A液用蒸餾水定容至100毫升，得到B液，再取1毫升B液稀釋40倍，用苯酚硫酸法測粗多糖含量，選擇最佳料液比。

（2）超聲時間的選擇

用天平精確稱量香菇粉0.500克，蒸餾水為提取溶劑，料液比上一步所確定的值，超聲波功率200瓦，超聲波提取溫度35℃，分別在超聲時間為0.5、1、2、3、4小時的條件下進行處理，處理后將溶液倒入離心管中，在4000轉/分的離心速度下離心10分鐘后，用濾紙進行過濾后得到A液，將A液用蒸餾水定容至100毫升，得到B液，再取1毫升B液稀釋40倍，最后用苯酚硫酸法測粗多糖含量，選擇最佳超聲時間。

（3）超聲波功率的選擇

用天平精確稱量0.500克香菇粉，蒸餾水為提取溶劑，料液比為第一步確定的值，超聲時間為第二步確定的值，超聲波提取溫度35℃，分別在超聲波功率為40瓦，80瓦，120瓦，160瓦，200瓦的條件下進行處理，處理后樣品倒入離心管中，在4000轉/分的離心機中離心10分鐘，用濾紙進行過濾得到A液，將A液用蒸餾水定容至100毫升得到B液，再取1毫升B液稀釋40倍，用苯酚硫酸法測粗多糖含量，選擇最佳超聲波功率。

1.3.4正交試驗設計 以單因素試驗結果為依據，3個因素是料液比、超聲時間和超聲波功率，再分別選取對應的3個水平，采用L9（34）正交表來設計試驗，得到香菇粗多糖提取率，根據粗多糖提取率大小，最后確定多糖提取最佳條件。

1.3.5香菇粗多糖標準曲線的制作 精確稱量5.000克葡萄糖，在105℃的電熱恒溫鼓風干燥箱烘至恒重，得到標準葡萄糖，然后精確稱量標準葡萄糖1.000克，放入100毫升容量瓶中，加蒸餾水定容到100毫升得到1克/100毫升儲備液。再取1毫升的儲備液加入100毫升容量瓶中，加蒸餾水定容到100毫升，得到0.1毫克/毫升的工作液。5%的苯酚溶液配制：用燒杯稱量苯酚5.000克，向燒杯中加入20毫升蒸餾水，在石棉網上加熱燒杯，用玻璃棒不斷攪拌，直至苯酚全部溶解于蒸餾水中，把燒杯中液體倒入100毫升容量瓶中，用蒸餾水沖洗燒杯1～2次并定容至100毫升。先取7支試管標上號，如表1所示。首先向試管中分別加入不同體積的標準葡萄糖溶液，其次用吸量管吸取蒸餾水補至2毫升刻度線，混合均勻，再用1毫升的吸量管吸取5%的苯酚溶液1毫升分別加入到試管中，振蕩兩三次后，再用5毫升的吸量管吸取濃硫酸5毫升倒入試管內，振蕩后，先把試管放在沸水浴中加熱10分，加快反應的進行速度，再放在冰水混合物的水浴里冷卻5分，停止反應，有利于比色進行。用蒸餾水做空白對照，于紫外490納米處測定吸光值。

1.3.6香菇粗多糖含量的測定 香菇粗多糖的含量測定采用苯酚硫酸法。首先準確吸取1毫升定容后的粗多糖溶液倒入燒杯中，再向燒杯中加入39毫升的水，稀釋40n，得到粗多糖工作液。取2毫升多糖工作液加入試管中，向其中加入1毫升5%苯酚，振蕩，再加入濃硫酸5.0毫升，搖勻，先置于沸水浴中加熱10分，再置于冰水浴中冷卻5分，最后在紫外490納米處測吸光值，用2毫升蒸餾水進行同樣的顯色操作為空白對照組，此時吸光值設為0。根據葡萄糖標準曲線建立回歸方程，計算粗多糖含量。

1.3.7香菇粗多糖提取率計算

式中：c為香菇粗多糖的含量（毫克/毫升）；m為香菇粉質量（毫克）；n為稀釋倍數；v為粗多糖提取液的體積（毫升）。

2結果與分析

2.1回歸曲線的繪制

根據表1所得到的數據結果，做吸光值關于葡萄糖濃度的曲線，如圖1所示。

由圖1分析，標準曲線的回歸方程為：y=8.0286x+0.00914，其中，R2=0.99873，x為標準葡萄糖溶液的濃度，y為吸光值。

2.2單因素試驗

2.2.1料液比對香菇粗多糖提取率的影響 精確稱取0.5000克香菇粉，設定超聲時間30分，超聲波功率200瓦，分別在料液比為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）的條件下進行試驗，超聲波溫度35℃，離心速度4000轉/分，離心時間10分，研究料液比對香菇粗多糖提取率的影響，結果見圖2。

由圖2可知，隨著溶劑量增加，香菇粗多糖提取率也隨之增大，當料液比為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）時，粗多糖提取率分別為1.93%、3.12%、8.04%、8.94%、14.69%。因此料液比選擇1：60（克/毫升）最佳，主要是由于蒸餾水與香菇粉的接觸面積太小，粗多糖不能完全溶解。隨著溶劑量增加，香菇粉與蒸餾水接觸的面積變大，粗多糖分子流出量會增多，因此，粗多糖提取率增大。料液比選擇1：60（克/毫升）最佳，此時粗多糖提取率最大，為14.69%。

2.2.2超聲時間對香菇粗多糖提取率的影響 精確稱取0.5000克香菇粉，在超聲波功率200瓦，料液比1：60，超聲時間分別為30分、1小時、2小時、3小時、4小時的條件下進行5組試驗，其他工藝條件保持不變，研究超聲時間對香菇粗多糖提取率的影響，結果見圖3。

由圖3可以看出：當超聲時間為30分、1小時、2小時、3小時、4小時時，粗多糖提取率分別為11.27%、12.26%、7.95%、7.05%、6.82%。當超聲時間處于30分和1小時之間時，粗多糖提取率快速升高，當超聲時間在1～4小時之間時，粗多糖提取率緩慢降低。隨著超聲時間的不斷延長，香菇粗多糖分子會從細胞壁中流出至溶液中，提取率會增大；超聲處理時間太長會破壞多糖分子間化學鍵，令粗多糖提取率下降?？芍诔晻r間為1h，此條件下香菇粗多糖提取率最高，為12.26%。

2.2.3超聲波功率對香菇粗多糖提取率的影響 精確稱取0.5000克香菇粉，提取條件為料液比1：60（克/毫升），超聲時間1小時，超聲波功率分別為40瓦、80瓦、120瓦、160瓦和200瓦，由于使用的超聲波清洗機最高功率為200瓦，即在20%、40%、60%、80%和100%功率條件進行試驗，其他工藝條件保持不變，研究超聲波功率對香菇粗多糖提取率的影響，結果見圖4。

由圖4可以看出，當超聲波功率處于40瓦，80瓦，120瓦，160瓦和200瓦時，多糖提取率分別為3.21%、5.17%、8.62%、10.33%、7.84%。當超聲波功率介于40瓦到160瓦之間時，超聲波功率增大，粗多糖提取率也增大。超聲波能在幾秒鐘產生幾千帕壓力是由于超聲波自身強大的空化作用，破壞香菇粗多糖細胞壁組織結構，使香菇粗多糖溶出速度加快；當超聲波功率在160-200瓦之間時，隨著超聲波功率的增大，粗多糖提取率減小，由于超聲功率變大，粗多糖提取液中分子熱運動加快，粗多糖分子在溶液中的滯留時間大大縮短，減輕了損壞細胞壁能力；另一方面，過高的超聲波功率會令糖苷鍵破壞，使粗多糖分解，降低了粗多糖提取率。在超聲波功率處于160瓦時，粗多糖提取率最大，為10.33%。

2.5正交試驗

2.3.1正交試驗設計 采用L9（33）的正交試驗表設計試驗，試驗因素1-3水平：A分別是1：40，1：60，1：80，B分別是30分、1小時、2小時；C分別是120瓦、160瓦、200瓦，正交試驗因素水平見表2。

2.3.3工藝驗證試驗 為了驗證最佳提取條件是否正確，按照上述得到的最佳提取條件，即在料液比為1：80（克/毫升），超聲時間為2小時，超聲波功率為160瓦的條件下進行三次獨立重復試驗，結果得到粗多糖提取率平均值為16.7%，這次試驗得到的粗多糖提取率超過了正交試驗的測定值，所以選擇的工藝條件是科學的。

3結論

超聲波功率是影響香菇粗多糖提取率的主要因素，料液比和超聲時間是影響香菇粗多糖提取率的次要因素。超聲波法提取香菇粗多糖結果顯示：在料液比1：80（克/毫升），超聲時間2小時，超聲波功率160瓦的條件下，香菇粗多糖提取率最高，為16.7%。