謝建華， 龐 杰， 李志明， 謝丙清， 余奇飛， 陳藝石羨

(1．福建漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系，福建漳州 363000;2．福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002;3．武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072)

微波輔助提取雙孢蘑菇柄中多糖的工藝研究

謝建華1， 龐 杰2， 李志明1， 謝丙清1， 余奇飛1， 陳藝石羨3

(1．福建漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系，福建漳州 363000;2．福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002;3．武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072)

為提高雙孢蘑菇柄中多糖的提取得率，采用微波輔助法提取雙孢蘑菇柄中多糖．分別對微波功率、微波處理時間、液料比、提取次數(shù)4個因素進行單因素實驗和正交試驗，并通過極差、方差分析，對提取過程中顯著影響提取率的因素進行了統(tǒng)計分析．結(jié)果表明:微波輔助提取多糖的較佳工藝條件為微波強度60%、輻射時間6 min、液料比1∶12、提取次數(shù)4次，該工藝條件下提取多糖提取率為1.64%．

雙孢蘑菇柄;多糖;微波輔助提取;正交試驗

多糖是來自高等植物、動物細胞膜、微生物細胞壁中的一類天然生物大分子物質(zhì)，具有多方面的生物活性和保健功能，是所有生命有機體的重要組成部分，并與維持生命所必需的多種生理功能有關(guān)，對于預(yù)防和治療包括癌癥在內(nèi)的多種疾病都有巨大的潛力［1－5］．由于多糖多種多樣的生物活性功能以及在功能食品和臨床上廣泛使用，使多糖生物資源的開發(fā)利用和研究日益活躍，成為天然藥物、生物化學(xué)、生命科學(xué)的研究熱點．

目前關(guān)于多糖提取的方法很多，如常規(guī)的水提法、酶提取法等［6－7］，但這些方法存在著費時，耗能高，成本高等缺點．近年來，國內(nèi)外已將微波輔助技術(shù)應(yīng)用于天然植物活性成分的提?。?－11］，該技術(shù)具有選擇性高、提取時間短、易揮發(fā)性成分的提取得率高以及不需要特殊的分離步驟等優(yōu)點．鑒于此，我們嘗試將微波應(yīng)用于雙孢蘑菇柄中多糖的提取，并確定微波提取的較佳工藝條件，以期為工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘑菇柄，采摘福建漳州;95%濃硫酸(AR級);無水乙醇(AR級);苯酚(AR級);標準葡萄糖．

D8523CTL－2H電腦型微波爐(微波爐總功率1 350 W)，格蘭仕集團有限公司;80－2型離心機，上海浦東物理光學(xué)儀器廠;高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司;WF722型可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司;SHB－Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司．

1.2 實驗設(shè)計

1.2.1 單因素實驗設(shè)計

采用微波輔助提取蘑菇柄中多糖，研究微波強度、料液比、微波時間、提取次數(shù)等因素對多糖提取效果的影響．

1.2.1.1 不同微波強度的提取實驗

稱取蘑菇柄樣品，以1∶6料液比加入蒸餾水，微波輻射6 min，提取次數(shù)為1次，比較不同微波爐強度(20%，40%，60%，80%，100%)對多糖提取效果的影響，以選取較佳微波強度．

1.2.1.2 不同料液比的提取實驗

在微波強度為60%，微波輻射6 min，提取次數(shù)為1 次的條件下，比較不同料液比(1∶4，1∶6，1∶8，1∶10，1∶12)對多糖提取效果的影響，以選取較佳料液比．

1.2.1.3 不同時間的提取實驗

稱取蘑菇柄樣品，以1∶8料液比加入蒸餾水，微波功率60%，提取次數(shù)為1次的條件下，比較不同輻射時間(2，6，10，14，18 min)對多糖提取效果的影響，以選取較佳輻射時間．

1.2.1.4 不同提取次數(shù)的提取實驗

稱取蘑菇柄樣品，以1∶8料液比加入蒸餾水，微波輻射6 min，微波爐功率采用60%，比較不同提取次數(shù)(1，2，3，4，5 次)對多糖提取效果的影響，以選取較佳提取次數(shù)．

1.2.2 正交試驗設(shè)計

為進一步優(yōu)化蘑菇柄中多糖的提取工藝條件，在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選L16(45)作正交試驗設(shè)計［12］，以確定提取蘑菇柄中可溶性多糖的較佳工藝參數(shù)．

1.3 實驗方法

1.3.1 蘑菇柄中多糖提取方法

準確稱取50 g新鮮蘑菇柄→放入高速粉碎機粉碎→將粉碎后的蘑菇按各種條件(液固比、功率、時間、提取次數(shù))進行微波提取→離心過濾→濾液濃縮→乙醇沉淀→粗多糖→定容(即為待測樣液)．

1.3.2 多糖的含量測定［13］

標準曲線制作:準確稱取已干燥的標準葡萄糖0.5 g于500 mL容量瓶中，配制成1 mg/mL的標準葡萄糖溶液．分別吸取0，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0 mL標準葡萄糖溶液，置于具塞試管中，加入苯酚試液各1 mL，搖勻．迅速加入濃硫酸各10 mL，放置5 min后，置于沸水浴中加熱2 min，定容至25 mL，冷卻后在490 nm處比色，繪制標準曲線，如圖1．

圖1 多糖標準曲線Fig．1 Standard curve of glucose

樣品測定:吸取定容液2 mL，按上述步驟測定吸光度，計算含量．

2 結(jié)果與結(jié)論

2.1 單因素實驗

2.1.1 微波強度對蘑菇柄中多糖提取率的影響

不同功率對微波輔助提取多糖效果的影響見圖2．

圖2 不同功率對微波輔助提取多糖效果的影響Fig．2 Effect of microwave power on polysaccharide yield

從圖2中可以看出，當(dāng)微波作用時間一定時，60%微波強度(微波爐總功率為1 350 W)時多糖的提取效果較佳，而超過60%時，微波強度對多糖提取率反而下降，這可能是由于強度增加，提取體系劇烈沸騰，導(dǎo)致多糖損失，為方便操作所以功率采用60%為較佳．

2.1.2 料液比對蘑菇柄中多糖提取率的影響

料液比是提取過程的一個重要影響因素，從傳質(zhì)速率的角度講，主要表現(xiàn)在影響固相主體和液相主體之間的濃度差，即傳質(zhì)推動力，料液比大，提取過程中液相濃度增加快，兩相間的濃度差減少加快，從而使傳質(zhì)推動力衰減加快，見圖3．從圖3中可以看出，隨著料液比下降，蘑菇柄多糖提取率也逐漸上升，但從提取成本考慮，料液比1∶8處為較佳．

2.1.3 時間對蘑菇柄中多糖提取率的影響

時間對多糖提取率的影響見圖4．從圖4中可以看出，輻射6 min，多糖提取效果較好，然后隨時間增加，對多糖提取影響減小．可能由于微波短時間內(nèi)對細胞膜的破碎作用較大，溶出物增多．當(dāng)溶解到飽和時有效成分不再被溶解．所以選擇6 min左右為宜．

2.1.4 提取次數(shù)對蘑菇柄中多糖提取率的影響

提取次數(shù)對多糖提取率的影響見圖5．從圖5中可以看出，提取率隨提取次數(shù)的增加而增加，提取2次后其增加不明顯，所以從提取成本考慮，選取較佳提取次數(shù)為2次．

圖3 不同料液比對微波輔助提取多糖效果的影響Fig．3 Effect of solvent/solid ratio on polysaccharide yield

圖4 不同微波時間對多糖提取效果的影響Fig．4 Efect of microwave time on polysaccharide yield

2.2 正交試驗

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，以料液比、微波強度、輻射時間、提取次數(shù)4個因素進行正交試驗設(shè)計，因素水平見表1，實驗結(jié)果及極差分析見表2．

圖5 微波提取次數(shù)對多糖提取效果的影響Fig．5 Effect of distillation times on polysaccharide yield

表1 正交試驗因素水平表L16(45)Tab．1 Factors and levels of orthogonal test L16(45)

表2 微波輔助提取多糖正交試驗設(shè)計與結(jié)果Tab．2 Design and results of orthogonal experiment

續(xù)表2

由表2正交試驗結(jié)果極差分析可知，微波輔助提取蘑菇柄多糖的各因素影響的主次為微波強度＞輻射時間＞料液比＞提取次數(shù)，較佳提取工藝為B2C2A4D4，即微波強度為60%，輻射時間6 min，料液比1∶12，次數(shù)為4次．將正交結(jié)果進行方差分析，見表3，從方差分析來看，微波強度、輻射時間和料液比均有極顯著差異(P＜0.01)，而提取次數(shù)差異顯著(P＜0.05)．

表3 微波輔助提取多糖正交試驗的方差分析Tab．3 Range analysis of polysaccharide yield

2.3 正交試驗各水平間的多重比較

2.3.1 料液比各水平間差異顯著性的SSR檢驗

表4 SSR檢驗顯示:料液比水平4、水平3與水平1之間存在極顯著性差異(P＜0.01)，而水平2與水平1之間顯著性差異(P＜0.05);水平4、水平3、水平2之間不存在顯著性差異(P＞0.05)．從表2的極差分析顯示料液比1∶12較佳，但由于水平4與水平3、水平2之間不存在顯著性，如果從成本角度考慮，可選擇料液比為1∶8．

表4 料液比各水平間差異顯著性SSR檢驗Tab．4 Shortest significant test of solvent/solid ratio among different levels

2.3.2 微波強度各水平間差異顯著性的SSR檢驗

表5 SSR檢驗顯示:微波強度水平2與水平3之間存在顯著性差異(P＜0.05)，水平2和水平3與水平1、水平4之間則存在極顯著性差異(P＜0.01)，所以微波強度的較佳工藝參數(shù)確定為微波強度為60%．

表5 微波強度各水平間差異顯著性SSR檢驗Tab．5 Shortest significant test of microwave power among different levels

2.3.3 輻射時間各水平間差異顯著性的SSR檢驗

表6 SSR檢驗顯示:輻射時間水平3與水平2之間、水平4與水平1之間不存在顯著性差異(P＞0.05)，而水平2與水平1、水平4之間存在極顯著性差異(P＜0.01)，水平3與水平4之間存在顯著性差異(P＜0.05)．所以輻射時間以6 min較為合適．

表6 輻射時間各水平間差異顯著性SSR檢驗Tab．6 Shortest significant test of microwave time among different levels

2.3.4 提取次數(shù)各水平間差異顯著性的SSR檢驗

表7 SSR檢驗顯示:提取次數(shù)水平4、水平3、水平2之間沒有顯著性差異(P＞0.05)，而水平4、水平3、水平2與水平1之間存在顯著性差異(P＜0.05)，這說明提取次數(shù)達到2次后其提取次數(shù)增加對提取效果影響不大，所以提取次數(shù)選擇2次為宜．

表7 提取次數(shù)各水平間差異顯著性SSR檢驗Tab．7 Shortest significant test of distillation times among different levels

2.4 驗證實驗

取一定量樣品，根據(jù)方差分析得到的較佳提取條件(微波強度為60%，輻射時間6 min，料液比1∶12，次數(shù)為4次)和修正后的較佳提取條件(即微波強度為60%，輻射時間6 min，料液比1∶8，次數(shù)為2次)進行實驗，各平行提取3次，測定多糖提取率如表8．實驗證明，根據(jù)較佳的提取條件所測得的多糖提取率均大于正交設(shè)計表中其他提取條件下多糖提取率，且提取條件修正對提取結(jié)果不會起到影響．

表8 驗證實驗結(jié)果Tab．8 Result of verification test %

3 結(jié)論

通過單因素實驗和正交試驗表明，在微波輔助提取雙孢蘑菇中多糖的過程中，微波強度、料液比和輻射時間是影響多糖提取率的主要因素．通過極差分析得出微波輔助提取雙孢蘑菇中多糖的較佳條件是B2C2A4D4，即微波強度為60%，料液比1∶12，輻射時間6 min，次數(shù)為4次．而方差分析表明微波強度、料液比和輻射時間對雙孢蘑菇中多糖提取效果具有極顯著影響(P＜0.01)，而料液比對多糖提取具有顯著的影響(P＜0.05)．通過各因素水平間的比較，表明較佳的工藝參數(shù)微波強度60%，輻射時間6 min，料液比1∶8，次數(shù)為2次．通過驗證實驗證明較佳提取工藝B2C2A4D4和修正后工藝B2C2A2D2的實驗結(jié)果相一致，且多糖提取率也較正交試驗的其它結(jié)果高．微波技術(shù)應(yīng)用于食用菌中多糖的提取是可行的，是一種省時便捷，值得推廣的方法．

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［13］張惟杰．糖復(fù)合物生化研究技術(shù)［M］．杭州:浙江大學(xué)出版社，1994:16-17．

(責(zé)任編輯:檀彩蓮)

Microwave-assisted Technology for Extracting Polysaccharides from Root of Agaricus Bisporus Stipe

XIE Jian-hua1， PANG Jie2， LI Zhi-ming1， XIE Bing-qing1， YU Qi-fei1， CHEN Yi-xian3
(1．Department of Food and Biology Engineering，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou 363000，China;2．Food Science College，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002，China;3．School of Resource and Environmental Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China)

The microwave-assisted extraction technology was used to increase the extraction ratio of polysaccharides from the root of Agaricus bisporus stipe．The influence of factors on the extraction of the polysaccharides was studied by single factor test and orthogonal experiment design methods，including microwave power，lid-liquid ratio，radiation time and extraction times．Results showed that the optimum conditions were obtained as follows:the microwave power 60%，the ratio of material to solvent 1∶12，the time for microwave extraction 6 minute and extraction times 4．Under the technological conditions，the content of polysaccharides was 1.64%．

root of agaricus bisporus stipe;polysaccharides;microwave-assisted extraction;orthogonal experiment

TS210.4;TS242.9

A

1671-1513(2011)05-0030-06

2011-05-23

福建漳州市科技項目(Z05011)．

謝建華，男，講師，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工及產(chǎn)品開發(fā)方面的研究;

龐 杰，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品深加工及產(chǎn)品開發(fā)方面的研究．通訊作者．