超声波-微波提取猴头菇多糖的条件优化

周小伟，郭冬玲，程金生，易道生

（1. 韶关学院 英东食品学院，广东 韶关 512005；2. 韶关学院 创新创业学院，广东 韶关 512005；3. 韶关学院 英东生物与农业学院，广东 韶关 512005）

多糖由于其潜在的功能活性，一直被广大研究者所青睐.如茯砖茶多糖因有良好的体外发酵特性和抗炎效果，已成为治疗相关炎症的候选物质［1］.猴头菇作为药食两用食用菌，可以起到抗肿瘤、抗溃疡、抗衰老、保护肝脏、健脾益胃等作用［2］.猴头菇因其食用价值和药用价值而被广泛应用到食品行业中，如市场上有较多的猴头菇制作而成的蛋糕、饼干、酸奶、保健醋、保健酒等食品［3］.由此可见，猴头菇发展前景良好.

猴头菇多糖是一种β-葡聚糖，具有保护黏膜、增强免疫力及抗氧化等功效［2］. 猴头菇多糖的提取方法有很多，比如水提法、酸碱法、单一酶法、复合酶法、超声波法和微波浸提法等［4-7］.余蕊宏等在研究酶解法提取猴头菇多糖时发现酶解后的猴头菇多糖的免疫活性得到明显增强［8］. 目前为止，超声波-微波被广泛应用于植物天然活性成分的提取中，如采用超声波-微波来提取薏苡仁多糖［9］、三七多糖［10］、铁皮石斛多糖［11］，但提取猴头菇多糖的还未见报道，本文拟采用超声波-微波对猴头菇多糖的提取进行研究.

1 材料与设备

1.1 材料与试剂

猴头菇（韶关市五马寨菌业有限公司）；Seveg试剂、乙醇、葡萄糖、苯酚、浓硫酸等试剂均为分析纯.

1.2 仪器与设备

实验所用仪器设备见表1.

表1 实验仪器设备

2 方法

2.1 提取工艺

猴头菇多糖提取工艺流程为：猴头菇→粉碎→称重→溶解→超声波-微波提取→抽滤→浓缩→Seveg法除蛋白→醇沉→冷冻干燥→猴头菇多糖.

2.2 多糖提取率的测定

采用苯酚硫酸法测定猴头菇多糖含量［12］，在490 nm处测定吸光度，以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得到的回归曲线方程为A=8.802 9C+0.009 5，R2=0.998，标准曲线见图1，测定得到吸光度值后，通过回归方程求出多糖提取液浓度后，计算可得出样品的多糖提取率（%）.

图1 葡萄糖标准曲线

2.3 单因素实验

以多糖提取率为指标，考查了料液比、超声波功率、超声波处理时间、微波功率对猴头菇多糖提取率的影响.

2.3.1 料液比实验

猴头菇粉碎后过筛处理，以蒸馏水为提取溶剂，以猴头菇原料（g）与蒸馏水体积（mL）的比例计算料液比，固定超声波处理时间15 min、超声波功率 250 W，固定微波功率231 W、微波处理时间2 min. 按料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分别进行提取猴头菇多糖实验，分别计算多糖提取率.

2.3.2 超声波功率实验

猴头菇粉碎后过筛处理，以蒸馏水为提取溶剂，固定料液比1∶15、超声波处理时间15 min、微波功率231 W、微波处理时间2 min.分别按超声波功率200、250、300、350、400 W进行实验，分别计算多糖提取率.

2.3.3 超声波处理时间实验

猴头菇粉碎后过筛处理，以蒸馏水为提取溶剂，固定料液比1∶15、超声波功率300 W、微波功率231 W、 微波处理时间2 min.分别按超声波处理时间5、10、15、20、25 min进行实验，分别计算多糖提取率.

2.3.4 微波功率实验

猴头菇粉碎后过筛处理，以蒸馏水为提取溶剂，固定料液比1∶15、超声波处理时间15 min、超声波功率300 W、微波处理时间2 min. 分别按微波功率119、231、385、539、700 W进行实验，分别计算多糖提取率.

2.4 正交实验

以单因素实验结果为基础，以猴头菇多糖提取率为指标，进行L9（34）的正交实验，得出最优提取条件.

2.5 验证实验

在正交实验确定的最优组合条件下进行提取的验证实验，测出猴头菇多糖提取率.

3 结果与分析

3.1 单因素实验结果

3.1.1 料液比对猴头菇多糖提取率的影响

料液比对多糖提取率的影响结果见图2. 当料液比从1∶10减小到1∶15时，猴头菇多糖提取率逐步升高，料液比小于1∶15时，猴头菇多糖提取率出现下降现象，原因可能是该料液比下多糖能够被充分提取，但过低的料液比会对提取液的浓缩产生影响，反而降低了猴头菇多糖的提取率.通过以上分析，得出最佳料液比为1∶15，可选择料液比1∶10、1∶15、1∶20进行正交实验.

3.1.2 超声波功率对多糖提取率的影响

如图3，当超声波功率从200 W增加到350 W时，猴头菇多糖提取率逐步升高，然而当超声波功率大于350 W的时候，多糖的提取率反而下降.由此可见，超声波功率为350W时多糖提取率最高，可能是过高的超声波功率会减少猴头菇原料在超声场中的停留时间，不能起到破壁作用［13］，因此使猴头菇多糖的提取率降低. 根据该实验结果，选择300 W、350 W和400 W的超声波功率进行正交实验.

图2 料液比对提取率的影响

图3 超声波功率对提取率的影响

3.1.3 超声波处理时间对多糖提取率的影响

如图4，超声波处理时间从5 min到15 min，提取的猴头菇多糖含量不断增加，然而当超声波处理超过15 min时，多糖含量反而减少且处于稳定阶段.这可能是由于随着超声波处理时间的延长，破壁作用变得强烈、充分，但当超声波处理时间达到一定程度，猴头菇提取液的渗透压处于平衡，多糖浸出率也就处于稳定. 因此，15 min为进行超声波处理的最佳时间，可选择10 min、15min和20 min的超声波处理时间进行正交实验.

3.1.4 微波功率对多糖提取率的影响

如图5， 微波功率从119 W增大到231 W时，猴头菇多糖提取率也随之升高，然而当微波功率大于231 W的时候，多糖的提取率出现了下降后趋于平稳.由此可见，微波功率为231 W时多糖提取率最高，可能是因为过低的微波功率不能够起到破壁作用，过高又会破坏猴头菇多糖的结构［14］.确定正交实验时微波功率按119 W、231 W和385 W这3个水平进行.

图4 超声波处理时间对提取率的影响

图5 微波功率对提取率的影响

3.2 正交实验结果与分析

正交实验因素水平设计见表2，料液比、超声波功率、超声波处理时间、微波功率分别设定为因素A、B、C、D，并以质量百分比表示的多糖提取率（%）为考查指标Y，实验结果及分析见表3.

表2 正交实验因素水平表

表3 正交实验结果及分析

从表3可以看出，各个因素对猴头菇多糖的提取率均有一定的影响，通过比较极差R可以看出，各因素对猴头菇多糖提取率的影响主要次序为A＞D＞C＞B，即料液比＞微波功率＞超声波处理时间＞超声波功率. 从而得出超声波-微波提取猴头菇多糖的最优条件方案组合为A2B2C2D2，即液料比1∶15，超声波功率350 W，超声波处理时间15 min，微波功率231 W.

3.3 验证性实验

按本实验得到的提取最优条件进行3次平行验证性实验，测得猴头菇多糖提取率为14.15%，与正交实验最高提取率接近并略高，说明优化后得到的提取条件可靠，具有较好的实际应用价值.

4 结论与展望

本实验在料液比、超声波功率、超声波处理时间、微波功率4个单因素实验的基础上，进行了正交实验，得出实验最优组合条件为：料液比1∶15，超声波功率350 W，超声波提取时间15 min，微波功率 231 W，经验证实验测得在最优方案条件下猴头菇多糖提取率为14.15%. 由此可见，超声波和微波这样新型的技术同时用于猴头菇多糖的提取，具有效率高、操作方便等特点.

通过超声波-微波提取到的猴头菇多糖还可以用来制作猴头菇功能性饮料. 除此以外，到底是哪个部位起功能性作用还需要对多糖结构做进一步分析. 猴头菇作为一种高营养的保健食用菌，所含蛋白质也多，还可以对其猴头菇多肽及分离出来的膳食纤维进行加工利用，使其高值化.