葉坤+左金+黃昊宇

摘要：以微波預(yù)處理對靈芝孢子進(jìn)行脆化，采用正交試驗法對影響靈芝孢子含水量、脆化率的因素進(jìn)行了試驗和分析，獲得了微波的最佳工藝組合，并結(jié)合氣流粉碎進(jìn)行破壁。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度為40 ℃、功率為9 kW、處理時間達(dá)到30 min時微波預(yù)處理的效果最好。與預(yù)處理前相比，經(jīng)過預(yù)處理后的靈芝孢子采用氣流粉碎的破壁率明顯提高，而粉碎所用時間大大縮短。氣流破壁靈芝孢子的多糖和三萜含量較破壁前顯著增加，同時不會引入重金屬雜質(zhì)。

關(guān)鍵詞：靈芝孢子；微波預(yù)處理；正交試驗；脆化；氣流粉碎；破壁

中圖分類號： S567.3+10.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）01-0178-03

靈芝孢子即靈芝的種子，是靈芝在生長成熟時期從菌蓋彈射出來的極為細(xì)小的顆粒，內(nèi)含豐富的生物活性成分，其中多糖類和三萜類化合物被看作是主要活性物質(zhì)，具有抗腫瘤、抗心血管疾病、增強(qiáng)免疫等作用[1-2]，其有效成分含量高出靈芝75倍[3]。

靈芝孢子具有堅韌的雙層外壁結(jié)構(gòu)，研究表明孢壁成分中幾丁質(zhì)含量為52.08%～57.64%，無機(jī)元素構(gòu)成以硅（19.01%）、鈣（24.31%）為主，硅、鈣摻入幾丁質(zhì)使得孢壁更加結(jié)實堅韌、耐酸堿，極難氧化分解[4]。因此，利用一般的物理、化學(xué)方法很難將靈芝孢子壁打破。研究表明，人體對不破壁孢子內(nèi)的營養(yǎng)成分很難吸收，生物利用率低[5]。未破壁的靈芝孢子有效成分進(jìn)入體內(nèi)的消化利用率僅為12%，破壁后的靈芝孢子有效成分的消化吸收率可達(dá)95%，而且破壁前后孢子的活性成分是有差異的，研究結(jié)果顯示，破壁靈芝孢子的多糖與三萜含量明顯高于未破壁靈芝孢子[6-7]。因此，為了充分利用靈芝孢子內(nèi)的有效成分，必須對其進(jìn)行破壁。目前，國內(nèi)的研究人員已經(jīng)對靈芝孢子的破壁方法進(jìn)行了大量的研究。這些破壁方法可以歸納總結(jié)為生物法[8]、化學(xué)法[9]、物理法[10]、機(jī)械法[11]4種類型，但是這些方法普遍存在生產(chǎn)成本高、破壁率低、產(chǎn)品中的有害殘留較高、生產(chǎn)效率較低等缺點。為了彌補靈芝孢子現(xiàn)有破壁技術(shù)的不足，充分利用其中的營養(yǎng)成分，本試驗研究了一種對靈芝孢子進(jìn)行預(yù)處理后采用氣流粉碎破壁的綜合方法，該方法易于實現(xiàn)、操作簡單，既可以保證靈芝孢子破壁完全，又可以完整保留其中的有效成分，而且不會引入重金屬雜質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料來自安徽省金寨縣提供的大別山靈芝孢子（未破壁），平均粒徑為4～6 μm，水分含量約為10%。

自制真空低溫微波預(yù)處理設(shè)備；自制CP-20型超微氣流粉碎分級機(jī)；XSP-24N生物顯微鏡，南京江南永新光學(xué)有限公司生產(chǎn)；S-4800掃描電子顯微鏡，日本日立公司生產(chǎn)。1.2 試驗方法

1.2.1 靈芝孢子的預(yù)處理 取1 kg靈芝孢子原料，在真空條件下分別用3、6、9 kW功率的微波處理10～30 min。在微波處理過程中保持相對較低的環(huán)境溫度，溫度調(diào)節(jié)為 30～50 ℃。

1.2.2 靈芝孢子的破壁 將預(yù)處理過后已經(jīng)干燥、脆化的靈芝孢子加入自制CP-20型超微氣流粉碎分級機(jī)進(jìn)行破壁，破壁時間控制在10～30 min。

1.2.3 靈芝孢子成品破壁率的測定 采用血球計數(shù)板法計算破壁率[12]。

1.2.4 靈芝孢子成品中所含有效成分及重金屬的測定 多糖和三萜含量由中國農(nóng)業(yè)部食用菌產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心（上海）負(fù)責(zé)檢測，重金屬含量由綿陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所負(fù)責(zé)檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理

采用真空低溫微波對靈芝孢子原料進(jìn)行預(yù)處理有以下三大好處：（1） 微波通過水分子的振動使靈芝孢子壁的幾丁質(zhì)纖維素斷裂，從而達(dá)到提高靈芝孢子壁脆性的目的。（2） 在預(yù)處理的過程中微波會向靈芝孢子輻射能量，從而導(dǎo)致溫度上升，使靈芝孢子的有效成分受到破壞和流失，而低溫環(huán)境有效克服了微波對靈芝孢子的加熱作用產(chǎn)生的熱破壞，保存了有效成分。（3） 在真空環(huán)境下對靈芝孢子進(jìn)行微波處理可以有效避免靈芝孢子的氧化，減少空氣中的氧氣對靈芝孢子中的營養(yǎng)物質(zhì)的影響，同時還可以進(jìn)一步提高增加孢子壁脆性的效果。

在對靈芝孢子進(jìn)行氣流粉碎時，其含水量越低，越容易破壁；孢子壁的脆化程度越高，破壁的效果越好。以預(yù)處理后靈芝孢子的含水量、影響破壁的脆化率作為指標(biāo)，選取微波處理溫度、處理時間、微波的功率3個影響因素進(jìn)行正交設(shè)計優(yōu)選工藝試驗（表1）。

脆化率測定：采集預(yù)處理后的靈芝孢子，對其進(jìn)行掃描電鏡分析。按照式（1）統(tǒng)計脆化率。

脆化率=1-預(yù)處理后未脆化的完整靈芝孢子個數(shù)預(yù)處理前完整靈芝孢子個數(shù)×100%。（1）

每次分別取3組樣品進(jìn)行試驗，結(jié)果采用3次試驗的平均值（表2）。

因素A對靈芝孢子含水量的影響最為顯著，經(jīng)過分析可以得出，最佳干燥工藝組合為A3B3C3；而A、B、C這3個因素對靈芝孢子脆化率的影響程度大小依次為C>B>A， 對試驗結(jié)果進(jìn)行分析后可以確定，最佳脆化工藝組合為A2B3C3（表2）。綜合分析含水量和脆化率指標(biāo)的影響因素及優(yōu)水平組合，確定A2B3C3為試驗的最佳水平組合，即微波處理溫度40 ℃、微波功率9 kW、處理時間30 min。

2.2 試驗驗證

取1 kg靈芝孢子原料，經(jīng)過測定可知其含水量為10.23%，按照最佳工藝進(jìn)行3次驗證試驗，經(jīng)過微波預(yù)處理后其含水量為4.70%，脆化率達(dá)到95%，驗證試驗結(jié)果與正交試驗結(jié)果基本相符靈芝孢子原料在預(yù)處理前表面光滑，形態(tài)完整，萌發(fā)孔較??；而經(jīng)過微波預(yù)處理后，靈芝孢子絕大部分萌發(fā)孔變大，有內(nèi)容物溢出，部分已經(jīng)脆化出現(xiàn)破裂（圖1）。

2.3 氣流粉碎

氣流粉碎采用超聲速氣流對撞原理對靈芝孢子實現(xiàn)超微粉碎與破壁，整個粉碎過程在低溫、瞬間條件下進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)過微波預(yù)處理的靈芝孢子采用氣流粉碎法進(jìn)行破壁的效果不理想，經(jīng)過30 min粉碎之后破壁率才達(dá)到20%左右；而經(jīng)過預(yù)處理后，其破壁率明顯提高，經(jīng)過 30 min 的氣流粉碎后，其破壁率可以超過99%（圖2、表3）。與原料相比，破壁后的靈芝孢子多糖和三萜含量都有了顯著提高，當(dāng)破壁率達(dá)到99%以上時，其多糖、三萜含量分別是原料的1.6、1.42倍；而重金屬Fe、Cr、Ni、Mn的含量幾乎沒有變化（其值的少許變化是測定過程中的誤差所造成的）（圖2、表1），這是由于在氣流粉碎的過程中，靈芝孢子由于相互之間進(jìn)行碰撞達(dá)到破壁的目的，不銹鋼容器對靈芝孢子顆粒的影響基本可以忽略。

3 結(jié)論與討論

以靈芝孢子為原料，采用微波進(jìn)行預(yù)處理，并用正交試驗法分析影響靈芝孢子含水量和脆化率的因素， 結(jié)合氣流粉碎進(jìn)行破壁。結(jié)果表明，當(dāng)處理溫度為40 ℃、功率為 9 kW、處理時間為30 min時，微波預(yù)處理的效果最好。與靈芝孢子原料相比， 經(jīng)過預(yù)處理后的靈芝孢子采用氣流粉碎的破壁率明顯提高，而粉碎所用時間大大縮短。靈芝孢子破壁后的多糖與三萜含量較破壁前顯著提高，同時由于氣流粉碎的特性，不會引入重金屬雜質(zhì)。本試驗初步研究了微波與氣流粉碎相結(jié)合的破壁技術(shù)對于靈芝孢子的破壁率以及多糖、三萜和重金屬含量的影響，但是靈芝孢子破壁后容易發(fā)生氧化，形成酸敗生成有害物質(zhì)并對人體產(chǎn)生危害，因此采用綜合法破壁技術(shù)對靈芝孢子的過氧化值和酸值的影響有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Daniel S，Carlos L，Slivova V，et al. Ganoderma lucidum suppresses motility of highly invasive breast and prostate cancer cells[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications，2002，298：603-612.

[2]Sanodiya B S，Thakur G S，Baghel R K，et al. Ganoderma lucidum：a potent pharmacological macrofungus[J]. Current Pharmaceutical Biotechnology，2009，10（8）：717-742.

[3]張炯炯. 靈芝孢子的開發(fā)和應(yīng)用[J]. 湖南中醫(yī)藥導(dǎo)報，2000，6（5）：21-22.

[4]陳體強(qiáng)，李開本，陳朝旭，等. 靈芝，紫芝擔(dān)孢子及其孢壁的超微結(jié)構(gòu)[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，1998，13（4）：33-38.

[5]趙東旭，徐建蘭，楊新林. 靈芝孢子研究進(jìn)展[J]. 中草藥，1999，30（4）：305-309.

[6]黃曉蘭，吳惠勤，黃 芳，等. 破壁與不破壁靈芝孢子粉多糖的分析[J]. 中草藥，2006，37（6）：813-816.

[7]楊小英，竹劍平. 破壁與不破壁靈芝孢子粉三萜類化合物含量比較[J]. 藥物分析雜志，2010，30（11）：2227-2228.

[8]夏志蘭，王春暉，姜性堅，等. 靈芝孢子粉生物酶破壁技術(shù)的研究[J]. 食用菌學(xué)報，2005，12（1）：14-18.

[9]張新新，劉元法，李進(jìn)偉，等. 不同破壁技術(shù)對靈芝孢子油提取的影響[J]. 中國油脂，2012，37（7）：5-7.

[10]李 綺，李 瑩，張 鵬，等. 超聲—液氮凍融處理對靈芝孢子粉多糖提取的影響[J]. 遼寧大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，31（1）：81-82.

[11]王春濤，潘家禎，崔 寧. 超高壓超臨界撞擊流技術(shù)制備破壁靈芝孢子粉的研究[J]. 化工裝備技術(shù)，2005，26（2）：17-22.

[12]尚曉冬，李明容，王 南，等. 應(yīng)用血球計數(shù)板檢測靈芝破壁孢子粉破壁率的研究[J]. 食用菌學(xué)報，2005，12（2）：37-40.牛春艷，劉陽陽. 超聲波法制備玉米抗性淀粉的工藝條件[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（1）：181-183.