超声波辅助提取金耳多糖的工艺优化

钟姝霞，邓杰，万世旅，王艳丽，汪文鹏，李永博，黄治国

（四川理工学院生物工程学院，酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000）

超声波辅助提取金耳多糖的工艺优化

钟姝霞，邓杰，万世旅，王艳丽，汪文鹏，李永博，黄治国*

（四川理工学院生物工程学院，酿酒生物技术及应用四川省重点实验室，四川自贡643000）

以干燥金耳为原料，采用超声波辅助提取金耳多糖，优化其提取工艺。通过单因素试验和正交试验得到最佳提取工艺。其结果表面：影响金耳多糖提取率的主要因素是超声浸提温度与超声波浸提功率；金耳多糖的最佳提取工艺为料液比为80 mL/g，超声波处理时间为30 min，超声波处理功率为400 W，浸提时间为30 min，浸提温度为70℃。采用此工艺，金耳多糖的得率为17.36%，其得率明显提高。

金耳多糖；超声波；提取；工艺

金耳，又称黄金银耳，自然分布于我国西藏，云南，四川等地，为我国特有菌种［1］。金耳含有丰富的脂肪、蛋白质以及磷、硫、锰、铁等微量元素，并且含有18种氨基酸，其营养价值很高，并可作为药用［2］，是一种理想的高级筳宴佳肴和保健佳品。金耳多糖不仅能应用于食品工业，更主要的是多糖的良好生理活性，可以满足人们对健康日益增长的需求，可清肺生津，化痰止咳，调气定喘，平肝阳，补心养气。

80年代末，人们发现糖类在生物体中的作用不仅是作为能量资源或结构材料，更重要的是参与了生命现象中细胞的各种活动，因此开始了活性多糖的研究，对其多糖的提取分离和结构分析取得了一定的进展［3］，但金耳子实体干品复水后呈韧胶质状，主要成分为金耳多糖，溶解于水中形成较大粘度的胶体溶液，对其提取分离造成很大的困难。采用超声波技术提取金耳多糖成分，可以大幅度地提高有效成分的提取率，缩短提取时间［4］，简化操作步骤，节省溶剂和能源［5］。本试验以干燥金耳为主要原料，设计单因素试验和正交试验，探索出金耳多糖的最佳提取工艺，对金耳多糖工业化生产和金耳中所含生物活性物质的开发利用具有重要的意义。

1　材料与方法

1.1材料

干燥金耳：市售，产自云南。

1.2主要试剂及设备

1.2.1主要试剂

蒽酮（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；硫酸（分析纯）；重庆川东化工有限公司；葡萄糖、无水乙醇（分析纯）：成都市科龙化工试剂厂。

1.2.2主要仪器及设备

TDL-5C低速台式大容量离心机：上海安亭科学仪器厂；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司；EYELA旋转蒸发仪（N-1000）：上海爱朗仪器有限公司；KQ5200DB数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；UV-2000紫外可见分光光度计：尤尼柯（上海）仪器有限公司；SB350盛博多功能药材粉碎机：上海广沙工贸有限公司。

1.3方法

1.3.1多糖提取工艺流程

原料预处理→称量→加入试剂→超声波处理→水浴浸提→离心→上清液抽滤→浓缩抽滤→乙醇沉淀→抽滤→沉淀洗涤→干燥→金耳多糖粗品［6-7］

1.3.2多糖提取操作要点

1.3.2.1原料预处理

称取干燥的黄金木耳50 g用粉碎机磨成粉备用，用电子天平准确称量0.500 0 g金耳粉末于干燥的三角瓶中，按料液比80 mL/g加入蒸馏水配成溶液。

1.3.2.2超声波处理

在超声波功率为400 W，温度为40℃的条件下，处理溶液，然后用70℃的水浴浸提30 min。

1.3.2.3样品多糖的测定

浸提处理结束，室温平衡，以5 000 r/min离心10 min，取上清液在旋转蒸发器中浓缩（90℃，真空度0.04 MPa）至一定浓度，浓缩至原体积的三分之一，按体积比1∶3（1体积溶液∶3体积乙醇）的体积加入95%乙醇沉淀1 h，真空抽滤，将称量好的滤纸及滤渣放入培养皿中，用烘箱恒温70℃烘干至恒重。

1.3.3多糖含量的测定

多糖含量的测定采用蒽酮—硫酸法［8］。

1.3.4多糖得率的计算

金耳多糖的提取得率计算公式为：

式中：D为金耳多糖D的纯度；M为金耳粗多糖的质量，g；Z为金耳干粉的质量，g。

1.3.5试验设计

设计单因素试验和L9（34）正交试验，以金耳多糖得率为检测标准，研究料液比、超声波浸提时间、浸提温度以及超声波处理功率等因素对金耳多糖得率的影响。

1.3.5.1单因素试验

分别考察料液比60、80、100、120、140 mL/g，超声波处理时间10、20、30、40、50 min，浸提时间10、20、30、40、50 min，浸提温度50、60、70、80、90℃以及超声波处理功率300、350、400、450、500 W等5个单因素对金耳多糖得率的影响，以得率为指标，确定出各因素较优的工艺条件。

1.3.5.2正交试验

在单因素试验结果的基础上，设计L9（34）正交试验［9-10］，见表1，研究料液比、超声波浸提时间、浸提温度、超声波处理功率对金耳多糖得率的影响，从而筛选出最优的发酵配方。

表1　试验因素水平设计Table 1　The level of experimental factors design

2　结果与分析

2.1葡萄糖标准曲线

本试验通过做葡萄糖标准曲线来测定多糖含量。葡萄糖标准液的回归曲线如图1所示。

图1　葡萄糖标准曲线Fig.1　Glucose standard curve

2.2单因素试验结果

2.2.1料液比对金耳多糖提取得率的影响

本试验研究了液料比对多糖提取得率的影响。在固定的条件下，即分别称取0.5 g金耳干粉于5个250 mL锥形瓶中，加水配制成液料比为60、80、100、120、140 mL/g的溶液，在400 W，40℃超声波下提取30 min，70℃水浴浸提30 min。液料比对金耳多糖提取得率的影响见图2。

如图2所示，料液比对多糖得率影响较大。随着料液比的增加，金耳多糖的得率呈现先增加后减少的变化趋势，各试验组多糖得率都差异显著（P＜0.05），其中料液比在100 mL/g时的多糖得率最大。

2.2.2超声波处理时间对金耳多糖提取得率的影响

图2　液料比对金耳多糖提取得率的影响Fig.2　The effect of the ratio of liquid material on the yield of gold ear polysaccharide

本试验研究了超声波处理时间对金耳多糖提取得率的影响。在固定的条件下，即分别称取0.5 g金耳干粉于5个250 mL锥形瓶中，加入40 mL蒸馏水。在超声波功率为400 W，温度为40℃的条件下分别提取10、20、30、40、50 min，再在70℃的水浴中浸提30 min。其结果发现：随着超声时间的延长，金耳多糖的得率呈现先增加后减少又增加的变化规律，但其变化不明显。超声波处理时间对金耳多糖得率的影响见图3。

图3　超声波处理时间对金耳多糖得率的影响Fig.3　The effect of the ratio of ultrasonic processing time on the yield of gold ear polysaccharide

如图3所示，金耳多糖的得率在超声波处理时间为20、30、50 min时显著高于10、40 min（P＜0.05）。因为超声波处理时间对金耳多糖得率的影响很小，故没有选择此因素做正交试验，而选择30 min作为超声波处理的最佳时间。

2.2.3超声波处理功率对金耳多糖提取得率的影响

本试验研究了超声波处理功率对多糖提取得率的影响。在固定的条件下，即分别称取0.5 g金耳干粉于5个250 mL锥形瓶中，加入40 mL蒸馏水，分别在超声波功率为300、350、400、450、500 W，温度为40℃下提取30 min，再在70℃的水浴中浸提30 min。超声波处理功率对金耳多糖得率的影响见图4。

图4　超声波处理功率对金耳多糖得率的影响Fig.4　The effect of the ratio of ultrasonic processing power on the yield of gold ear polysaccharide

如图4所示，随着超声功率的增大，金耳多糖的得率呈现先增加后减少的变化趋势，各试验组多糖的得率都差异显著（P＜0.05），其中超声波处理功率在400 W时，多糖的得率达到最高值。

2.2.4浸提温度对金耳多糖提取得率的影响

本试验研究了浸提温度对多糖提取得率的影响。在固定的条件下，即分别称取0.5 g金耳干粉于5个250 mL锥形瓶中，加入40 mL蒸馏水，在超声波功率为400 W，温度为40℃下提取30 min，之后分别在50、70、80、90、100℃下水浴浸提30 min。其结果发现：随着浸提温度的升高，金耳多糖的得率呈现先增加后减少的变化趋势，浸提温度对金耳多糖得率的影响见图5。

图5　浸提温度对金耳多糖得率的影响Fig.5　The effect of the ratio of leaching of temperature on the yield of gold ear polysaccharide

如图5所示，各试验组都差异显著（P＜0.05）。其中浸提温度在60℃时金耳多糖的提取得率最高，故选择50、60、70℃进行正交试验。

2.2.5浸提时间对金耳多糖提取得率的影响

本试验研究了浸提时间对金耳多糖得率的影响。在固定的条件下，即分别称取0.5 g金耳干粉于5个250 mL锥形瓶中，加入40 mL蒸馏水，在超声波功率为400 W，温度为40℃下提取30 min，再分别在70℃的水浴中浸提10、20、30、40、50 min。浸提时间对金耳多糖得率的影响见图6。

图6　浸提时间对金耳多糖得率的影响Fig.6　The effect of the ratio of leaching of time on the yield of gold ear polysaccharide

如图6所示，随着浸提时间的延长，金耳多糖的得率呈现先增加后减少的变化趋势，各试验组都差异显著（P＜0.05），其中浸提时间在30 min时金耳多糖的得率最高，因此选择20、30、40 min进行正交试验。

2.3正交试验结果

分析各因素的极差［11-13］可知各因素对金耳多糖得率影响的大小顺序依次排列为RD>RB>RC>RA，即浸提温度>超声波处理功率>浸提时间>料液比。最佳工艺条件为A1B2C2D3，即料液比为80 mL/g，超声波处理功率为400 W，浸提时间为30 min，浸提温度为70℃，正交试验结果见表2。

表2　正交试验结果表Table 2　Orthogonal test results table

2.4最佳工艺验证试验

正交试验结果得知理论的最佳提取条件为A1B2C2D3，为了验证正交试验得到的理论最佳提取条件，将其与正交试验中多糖得率最高的试验组（A1B2C2D2）进行对比试验，结果发现：组合A1B2C2D3金耳多糖的得率为17.36%，显著高于A1B2C2D2的得率15.38%（P＜0.05），所以金耳多糖提取的最佳工艺条件为料液比为80 mL/g，超声波处理功率为400 W，浸提时间为30 min，浸提温度为70℃。

3　结论

如今，国际上正掀起天然药物研究热潮，菌多糖也将成为探索和发掘新药制剂的重要领域之一，以食用菌多糖为功能因子的药品及保健产品将具有更加广阔的市场和应用前景。目前，提取多糖常用的方法有：热水浸提法，酸浸提法以及酶法等。近几年来，超声波辅助和微波辅助法使提取多糖的得率得到较大提高。本试验以金耳为原料，采用超声波辅助热水浸提金耳多糖。结果发现所研究的因素中浸提温度最为重要，其次是超声波处理功率，而料液比的影响相对较小。通过对金耳多糖提取工艺的优化，得出了最佳提取工艺参数为：料液比为80 mL/g，超声波处理时间为30 min，超声波处理功率为400 W，浸提时间为30 min，浸提温度为70℃。在此条件下，由验证试验得金耳多糖的得率为17.36%。

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Optimization of Polysaccharides Extracting Process from Tremella by Ultrasonic Assisted

ZHONG Shu-xia，DENG Jie，WAN Shi-lü，WANG Yan-li，WANG Wen-peng，LI Yong-bo，HUANG Zhi-guo*
（School of Biotechnology Engineering，Sichuan University of Science&Engineering，Liquor Making Bio-Technology&Application of Key Laboratory of Sichuan Province，Zigong 643000，Sichuan，China）

This article took dried tremella as the raw material，using ultrasonic assisted extraction，optimization of its extraction process.Single factor test and orthogonal study showed the best extraction conditions.The results showed that：the extraction temperature and ultrasonic power were the key factors；the best extraction conditions were 80 mL/g，solid to liquid；30 min，ultrasonic time；400 W，ultrasonic power；30 min，extraction time；70℃，temperature.By such conditions，extraction yield of tremella polysaccharide was significantly improved to 17.36%.

tremella polysaccharide；ultrasonic wave；extraction；process

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.21.013

钟姝霞（1990—），女（汉），硕士研究生，主要从事发酵工程研究。

黄治国（1978—），男（汉），副教授，博士，主要从事发酵工程研究。

2016-01-04