超声波提取北芪菇多糖工艺的优化及含量测定

段淑敏*

（山西省食品工业研究所，太原 030024）

超声波提取北芪菇多糖工艺的优化及含量测定

段淑敏*

（山西省食品工业研究所，太原 030024）

研究超声波辅助提取法从北芪菇中提取粗多糖的工艺。通过单因素试验确定了影响多糖类化合物的主要因素及较优水平，用正交试验优化提取工艺条件。结果表明：在超声波功率350 W、提取温度80℃、料液比1 g∶60 mL、提取时间50 min的工艺条件下，北芪菇粗多糖最大提取率为8.71 g/100g。用分光光度法测定其含量，以葡萄糖为标准品，苯酚-硫酸体系显色，在波长490 nm处对样品中的粗多糖进行含量测定。结果表明，粗多糖在0.1 mg/mL～2.0 mg/mL范围内线性关系良好，相关系数为0.999 1，平均回收率为97.38%，RSD=1.29%。该方法测定北芪菇中粗多糖含量，操作简便、准确，具有良好的稳定性和重现性。

北芪菇；超声提取；粗多糖；含量测定

食用菌是一类有机、营养、保健的绿色食品，具有多种抗病治病的药用价值，现已引起国内外许多研究学者重视，逐渐由食用扩大到药用研究及药用开发研究。主要是由于食用菌中含有生物活性物质，其中食用菌多糖能刺激抗体的形成，提高并调整机体内部的防御能力，能降低某些物质诱发肿瘤的发生率，并对多种化疗药物有增效作用。因此，食用菌多糖具有抗病毒、抗肿瘤、抗辐射、抗溃疡、抗衰老、增强免疫力、降血脂、降血糖等生理活性，是新药和功能食品开发的重要原料，目前已成为农学、医学、食品科学等领域的研究热点之一。

北芪菇是根据传统中医药关于药食同源的理论，利用北岳恒山正宗黄芪和多种中药及农作物副产品作培养料，经科学配方和特殊工艺培育而成的一种营养丰富、美味可口的新型功能食用菌，具有抗肿瘤、抗病毒、改善和预防心脑血管疾病、调节免疫，有助于胃肠运动、促进消化等药理作用。他的高蛋白、低脂肪、维生素和矿物质、多糖等都是人体良好的营养源。目前对北芪菇的研究主要集中在营养及药理方面，而对主要功效成分之一的粗多糖方面的研究报道相对较少。本研究以北芪菇为材料，对其多糖化合物的提取工艺进行研究，比较了热回流法与超声波辅助法，经试验确定，将采用超声波辅助提取技术从北芪菇中提取粗多糖。在单因素试验基础上，用正交试验选取最佳提取条件，并测定北芪菇粗多糖含量，即以葡萄糖为标准品，苯酚-硫酸体系显色，用分光光度法测定其粗多糖含量。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

北芪菇，由浑源县恒山北芪菇专业合作社提供；葡萄糖、无水乙醇、浓硫酸、苯酚均为分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

UV-2800H型紫外-可见分光光度计，尤尼克（上海）仪器有限公司；101-3型数显电热恒温鼓风干燥——上海树立仪器有限公司；TP-214型电子分析天平，丹佛仪器（北京）有限公司；KQ-50DA型超声波清洗器，昆山超声仪器有限公司；1D4-2型离心机，北京医用离心机厂；HGSZ16型电热恒温水浴，上海医疗器械二厂；JM-900D型多功能食品加工机 佛山市顺德区大福建明电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品预处理

将样品粉碎后过20目筛，按照料液比为1 g∶30 mL加入体积浓度80%乙醇溶液，混匀，放入超声波清洗器中提取30 min。提取结束后，于离心机4 000 r/min离心10 min，弃去上清液，不溶物用体积浓度80%乙醇溶液洗涤、离心。将残渣置于烘箱50℃烘干备用。

1.3.2 供试品溶液的制备

方法一（热回流提取法）：准确称取处理好的备用样品粉末1.0 g若干份，置于锥形瓶中，加入蒸馏水作提取溶剂，于恒温水浴锅中，装上冷凝管，于一定温度下，回流提取数分钟，冷却后，提取液过滤于100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容。测定粗多糖的提取率。

方法二（超声波提取法）：准确称取处理好的备用样品粉末1.0 g若干份，置于锥形瓶中，加入一定体积的蒸馏水作提取溶剂，超声波提取数分钟，提取液过滤于100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容。测定粗多糖的提取率。

1.3.3 绘制葡萄糖标准曲线

精密称取103℃烘干至恒重的葡萄糖0.100 0 g，加蒸馏水溶解，定容至100 mL容量瓶中。分别吸取该葡萄糖标准溶液0.0 mL、0.1 mL、0.5 mL、1.0 mL、1.5 mL、2.0 mL于25 mL具塞试管中，并分别加蒸馏水补充至2.0 mL。向试液中加入50 g/L苯酚溶液（称取苯酚5.0 g，加水溶解，并稀释至100 mL）1.0 mL，摇匀，加入5 mL浓硫酸，静置10 min，摇匀后置30℃水浴中反应20 min，取出冷却至室温。用分光光度计在波长490 nm处以试剂空白溶液为参比，1 cm比色皿测定吸光度值。结果表明，葡萄糖在0.1 mg/mL～2.0 mg/mL浓度范围内，吸光度值与质量浓度呈良好的线性关系。以葡萄糖质量浓度为横坐标、吸光度为纵坐标，绘制葡萄糖标准曲线。得到标准曲线回归方程D(λ)=0.440 8 ρ-0.010 4，相关系数r=0.999 1。其中，D(λ)为待测样品的吸光值，ρ为待测样品的质量浓度。

1.3.4 测定样品含量

分别准确吸取1.00 mL按1.3.2项方法制备的供试品溶液于25 mL具塞试管中，按1.3.3项方法操作，测定吸光度值，根据标准曲线回归方程，由吸光度求出提取液中粗多糖的质量浓度，从而计算出样品中粗多糖的含量。

1.3.5 优化北芪菇粗多糖提取工艺

通过预试验，优选出超声波、热回流提取法中最佳的提取方法，然后进行单因素试验，即以水为提取溶剂，考察提取温度、提取时间、料液比以及超声功率对多糖提取率的影响，采用L9（34）设计进行正交试验获取最佳工艺参数。

2 结果与讨论

2.1 超声波与热回流提取法对比

设定不同的提取时间，对比超声波提取法和热回流提取法对北芪菇粗多糖提取效果的影响。采用料液比1 g∶40 mL，在超声波功率为300 W，提取温度为70℃的超声波中提取10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，60 min和在70℃热水中分别浸提10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，60 min，试验重复3次，对所得结果取平均值，结果如图1、图2所示。

图1 不同时间超声波提取的影响

图2 不同时间热回流提取的影响

由图1和图2可知，超声波提取法大大缩短了提取时间，而且多糖含量也较大幅度提高。因此，提取北芪菇粗多糖的最佳方法是超声波辅助法。其原因是经超声波处理后的北芪菇，其细胞在溶剂中瞬时产生崩溃而破裂，以加速相互渗透、溶解，因而使多糖成分迅速在溶剂中的溶解。

2.2 单因素试验

2.2.1 提取温度对北芪菇粗多糖提取的影响

为考察提取温度对北芪菇多糖提取的影响，在提取时间40 min，料液比1 g∶40 mL，超声功率300W，提取温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的条件下进行超声波辅助提取试验。结果如图3所示。

图3 提取温度对多糖提取的影响

由图3可知，随着提取温度提高，多糖提取量不断增加，当温度达到80℃时，粗多糖提取量达到最大值，温度再升高粗多糖提取量趋于平稳甚至略有降低。因此选取提取北芪菇多糖的最佳提取温度为80℃。

2.2.2 提取时间对北芪菇粗多糖提取效果的影响

选取合适的提取时间，既能较好的提高提取率，又能节约能源，从而降低成本。提取温度70℃，料液比1 g∶40 mL，超声功率300 W，提取时间分别为20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min的条件下进行超声波辅助提取试验。结果如图4所示。

图4 提取时间对多糖提取率的影响

由图4可知，随着提取时间的增加，多糖提取量随着升高，到50 min后有所下降，在30 min～50 min内的提取率增加较快，在50 min时达到最大值。因此50 min为提取北芪菇多糖的最佳提取时间。

2.2.3 料液比对北芪菇粗多糖提取效果的影响

在提取温度70℃，提取时间为40 min，提取功率300 W，在料液比为1 g∶20 mL、1 g∶30 mL、1 g∶40 mL、1 g∶50 mL、1 g∶60 mL、1 g∶70 mL 的条件下进行超声波辅助提取试验。结果如图5所示。

图5 料液比对多糖提取率的影响

由图5可知，随着料液比的增加，多糖提取量随之增加，在1 g∶50 mL时提取量达到最大后，继续增大溶剂的用量，粗多糖的提取量反而下降。因此1 g∶50 mL为提取北芪菇多糖的最佳料液比。

2.2.4 超声功率对北芪菇粗多糖提取效果的影响

提取温度70℃，料液比为1 g∶40 mL，提取时间为40 min的条件下，分别选取超声功率为200 W、250 W、300 W、350 W、400 W、450 W进行超声波辅助提取试验。结果如图6所示。

由图6可知，随着超声功率的升高，多糖提取量也随之增加，当超声功率达到350 W时增幅趋势减缓。由于超声功率过大，产生的噪音就大，能量的消耗也会增加，成本随之提高。综合考虑，选取350 W为提取北芪菇多糖的最佳提取功率。

2.3 正交试验结果分析

综合前面所做的单因素试验，确定提取时间、提取温度、料液比、超声功率为主要影响因素，利用这4种影响因素以粗多糖提取率为判定指标，采用L9（34）正交试验，获取最佳的提取工艺参数，并考察影响北芪菇粗多糖提取效果的各因素主次顺序。正交试验因素水平见表1，正交试验结果见表2。

表1 正交试验因素水平表

表2 正交试验方案及结果

由表2可以看出，各种考察因素对北芪菇粗多糖提取率影响的主次顺序依次：A＞B＞C＞D，即提取时间＞提取温度＞料液比＞提取功率。根据正交试验结果可知，北芪菇粗多糖提取的最佳条件为：A2B2C3D1，即提取时间为50 min、提取温度为80℃、料液比为1 g∶60 mL，提取功率为350 W。在此条件下，北芪菇粗多糖的提取量最高。

2.4 样品粗多糖含量的测定

2.4.1 样品溶液的制备

精确称取已处理好的北芪菇粉末1.0 000 g于锥形瓶中，加60 mL蒸馏水，在温度为80℃、超声功率350 W的条件下，超声提取50 min，冷却至室温，过滤，将滤液转移至100 mL容量瓶，残渣洗涤2～3次，洗涤液一并转入容量瓶，加水定容。此溶液为样品测定液。

2.4.2 精密度试验

精密吸取6份葡萄糖标准溶液0.50 mL，分被置于25 mL具塞试管中，按1.3.3项操作，测定吸光度分别为 0.210、0.213、0.212、0.210、0.208、0.209，平均值为0.210，RSD=0.90%，由此表明方法的精密度良好。

2.4.3 稳定性试验

精密吸取2.4.1项下样品测定液1.00mL，置于25mL具塞试管中，按1.3.3项下操作，每隔10min测定1次吸光度，共测定6次，吸光度分别为0.377、0.376、0.373、0.375、0.372、0.370，平均值为0.374，RSD=0.71%，由此表明样品测定液在显色后60min内稳定性良好。

2.4.4 重现性试验

取同一批次北芪菇样品6份，按1.3.1项及2.4.1项下制备样品测定液，精密吸取该测定液1.00 mL，置于25 mL具塞试管中，按1.3.3项下操作，测定吸光度分别为0.375、0.379、0.372、0.370、0.374、0.369，平均值为0.373，RSD=0.98%，由此表明方法的重现性良好。

2.4.5 回收率试验

精确称取1.0000g已知含量预处理好的北芪菇粉末6份，再分别准确加入葡萄糖标准溶液0.60 mL、0.80mL、1.00mL，按2.4.1项进行样品溶液的制备。准确吸取该样品溶液1.00 mL，置于25 mL具塞试管中，同时作3组平行试验，每组2份，按1.3.3项下操作，分别测定吸光度，计算回收率。结果见下页表3。

表3 回收率实验结果

由表3数据计算，平均回收率为97.38%，RSD=1.29%，由此表明方法的回收率良好。2.4.6 样品含量测定

精密吸取2.4.1项下制备的样品测定液1.00 mL，置于25 mL具塞试管中，按1.3.3项下操作，分别测定其吸光度值，根据标准曲线的回归方程,求出待测样品提取液中粗多糖的质量浓度，由此计算出样品中粗多糖的含量，结果分别为8.70 g/100 g、8.74g/100g、8.68g/100g，平均值为 8.71g/100 g，RSD=0.35%

3 结论

研究表明，采用超声波辅助提取这一新的提取工艺从北芪菇中提取多糖化合物，与热回流提取相比，穿透力强，能够快速溶出有效成分，缩短提取时间，达到节约时间、提高效率、节约能源的目的。

超声波辅助提取技术可以有效地提取北芪菇中的粗多糖。通过单因素与正交试验

结果分析得出：对北芪菇多糖提取效果影响因素大小为：提取时间＞提取温度＞料液比＞提取功率。超声波辅助提取北芪菇多糖化合物的最佳工艺为：提取时间50 min、提取温度80℃、料液比1 g∶60 mL，超声波功率350 W，在此工艺下，得到的北芪菇粗多糖含量为8.71g/100g。

采用分光光度法测定北芪菇中粗多糖含量，操作简捷、准确度高、具有良好的稳定性和重现性。

研究结果可为北芪菇多糖的提取提供一定的理论参考，但对北芪菇多糖的化学结构、生物活性以及深层开发和利用还有待进一步研究。

［1］熊绍员，刘成梅，涂宗财，等.食用菌多糖的研究进展［J］.食品科技，2002（4）：18-20.

［2］李金灿，陆辉，张湘日，等.食用菌多糖特性与保健作用研究新进展［J］.中国食用菌，2005，24（6）：7-11.

［3］袁利超，程延安，党双锁，等.大黄素、黄芪多糖抑制大鼠肝癌的研究［J］.中华现代内科学杂志，2004，1（5）：391-393.

［4］中华人民共和国农业部.NY/T 1676-2008食用菌中粗多糖含量的测定［S］.北京：中国农业出版社，2008.10.

［5］杨润亚，杨树德，董洪新，等.响应面法优化猪肚菇多糖的提取工艺［J］.食品科学，2011，32（14）：29-33.

Research on optimization of extraction process and content measurement of astragalus polysaccharide by ultrasonic-assisted extraction

DUAN Shu-min*
（Shanxi province food industry research institute，Taiyuan 030024，China）

The research aimed to study the process of the ultrasonic-assisted extraction of Astragalus polysaccharide.The effects of main factors on extraction rate of polysaccharide compound were determined by single factor experiment.The best extracting conditions were optimized by orthogonal test.Results showed that the best extracting conditions by ultrasonic-assisted water extraction method were as follows：ultrasonic power 350 w，extracting at 80 ℃for 50 min，material-liquid ratio:1 g∶60 ml.Under these conditions，the extraction rate was 8.71 g/100 g.By using glucose as the standard sample,by phenol-sulfuric acid method,the determination was done by spectrophotometry.The linear relationship was in the range of 0.1 mg/mL～2.0 mg/mL and r=0.999 1.The absorbency rate was tested in wavelength of 490 nm.The average recovery rate was 97.38%with 1.29%of RSD.The optimized procedure is simple,accurate and has a good stability and good repeatability.

astragalus；ultrasonic-assisted extraction；polysaccharide；content measurement

TS252.2

A

1673-6004（2012）03-0045-05

* 段淑敏，女，1968年出生，2012年毕业于北京化工大学工

业分析与检验专业，助理工程师

2012-06-21