1、 23 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 2 期表面活性剂协同超声提取香菇多糖张琴1，康明丽1*，赵茹1，张扬2，朱志强2,3，周永斌2,3*1.河北科技大学食品与生物学院（石家庄 050000）；2.国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室（天津 300384）；3.天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所（天津 300384）摘要以香菇为原料,探究表面活性剂协同超声优化提取香菇多糖,以香菇多糖含量为指标,通过单因素试验,研究表面活性剂添加量、料液比和超声处理时间三个因素对香菇中多糖含量的影响,在单因素试验基础上,利用三因素三水平的Box-Beh
2、nken试验设计及响应面分析方法对香菇多糖提取工艺进行优化。结果表明:最佳提取工艺条件为聚乙二醇-400添加量2%、超声处理时间40 min、料液比120(g/mL);此工艺条件下,香菇多糖含量达到7.05%,该结果与建立模型预测值7.247%基本相符。关键词香菇多糖;表面活性剂;超声处理;响应面分析法;3,5-二硝基水杨酸 The Extraction of Lentinan by Surfactant Synergistic UltrasoundZHANG Qin1,KANG Mingli1*,ZHAO Ru1,ZHANG Yang2,ZHU Zhiqiang2,3,ZHOU Yongbi
3、n2,3*1.School of Food and Biology,Hebei University of Science and Technology(Shijiazhuang 050000);2.National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products(Tianjin),Key Laboratory of Agricultural Products Storage and Preservation,Ministry of Agriculture and Rural Aff
4、airs(Tianjin 300384);3.Institute of Agricultural Products Preservation and Processing Technology,Tianjin Academy of Agricultural Sciences(Tianjin 300384)Abstract To optimize the extraction of lentinan by surfactant-assisted ultrasonication extration by using lentinan edodes as raw material,with the
5、content of lentinan as the index,the extraction process of Lentinan was optimized by single factor experiment,a three-factor and three-level Box-Benhnken experiment design and response surface analysis.The results showed that the optimun extraction conditions were 2%addition of polyethylene glycol-4
6、00,40 min of extractive time and 120(g/mL)of material-liquid ratio.Under these conditions,the content of Lentinan reached 7.05%,which was basically consistent with the predicted value of 7.24%.Keywords lentinan;surfactant;ultrasonic extraction;response surface method;3,5-dinitrosalicylic acid*通 信 作
7、者；基 金 项 目：欧 盟 S w i t c h-A s i a 项 目（ACA/2021/428-472），中央引导地方科技发展专项（20Z：YCGSN00150）我国食用菌产量位居世界第一，其中香菇产量2020年达1 188万 t，占食用菌总产量29.3%1。香菇（Lentinus edodes）是药食两用真菌2，属担子菌纲、口蘑科、伞菌目的香菇属，营养丰富，味道鲜美，被视为“菇中之王”3。香菇多糖（Lentinan，LNT）是从香菇中提取的天然活性物质，具有免疫调节、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等活性，在药物研发行业有着较大的发展潜力，是目前的研究热点4-6。香菇多糖的提取工艺主要有热水浸提
8、法、酸浸提法、低温气流破壁法、微生物发酵提取法和酶提取法7-10，这些方法存在耗时长、提取效率不高或能耗较高等不足。超声波辅助提取法相对于传统的方法，操作更加简单快捷，提高了提取效率，节约了大量的时间，其工艺成本也相对较低11-13。表面活性剂是近年来发展起来的一种提取方法，可以降低溶剂与物料之间的界面张力，使得物料更易浸润，溶剂也易于渗透植物细胞中，增强物质的溶解性14-15。利用表面活性剂协同超声提取香菇多糖的研究较少，表面活性剂协同超声提取香菇多糖，能更大程度上使多糖析出，提高提取效率。试验以香菇为原材料，进行了表面活性剂的筛选，并采用表面活性剂协同超声辅助提取技术对多糖进行提取，为香菇
9、多糖提取提供实践参考。1材料与方法1.1材料与仪器香菇：河北省涞水县香菇基地，挑选形状大小基本一致、无病虫害的香菇子实体，使用恒温鼓风干燥箱将样品烘干至质量差低于0.01 g，经FW100型高速万能粉碎机粉碎得粉末，过0.250 mm筛，备用。吐温-80（分析纯，天津市光复精细化工厂）；十二烷基硫酸钠（分析纯，天津市福晨化学试剂厂）；聚乙二醇-400、酒石酸钾钠（分析纯，天津市永大化学试剂有限公司）；蔗糖酯（分析纯，北京迪朗生化科技有限公司）；3,5-二硝基水杨酸（分析纯，津东天正精细化学试剂厂）；盐酸（分析纯，烟台市双双化工有限公司）；无水亚硫酸钠（分析纯，天津市红岩化学试剂厂）；亚铁氰化钾
10、（分析纯，天津欧博凯化工有限公司）；乙酸锌（分析纯，天津博迪化工股份有限公司）。UV-5100B紫外分光光度计（上海元析仪器有限食品工业 2023 年第44卷第 2 期 24 工艺技术公司）；DHG-9076A型电热恒温鼓风干燥机（上海精宏试验设备有限公司）；SB-5200DT超声清洗机（宁波新芝生物科技有限公司）；TGL-16C离心机（上海安亭科学仪器厂）；FA1204B型分析天平（上海越平科学仪器有限公司）；FW100型高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）。1.2试验方法1.2.1香菇多糖提取工艺参考王莉丽等16的方法稍作修改。准确称取2.0 g香菇粉末样品置于250 mL锥形瓶中，
11、按照一定的料液比加入含有表面活性剂的去离子水，在室温下超声处理提取一段时间后，离心10 min，吸取15 mL上清液，加入3 mL乙酸锌溶液和3 mL亚铁氰化钾溶液，在容量瓶中定容至50 mL，离心取上清液，得多糖提取液。1.2.2单因素试验设计1.2.2.1不同表面活性剂种类对多糖含量的影响以多糖含量为指标，固定超声处理时间40 min、料液比130（g/mL）、表面活性剂添加量2%，考察不同类型表面活性剂（聚乙二醇-400、十二烷基硫酸钠、吐温-80、蔗糖酯）对多糖含量的影响。1.2.2.2不同表面活性剂用量对多糖含量的影响以多糖含量为指标，按1.3.2.1小节选择表面活性剂种类聚乙二醇-
12、400，固定超声处理时间40 min和料液比120（g/mL），考察不同表面活性剂用量（1.0%，1.5%，2.0%，2.5%和3.0%）对多糖含量的影响。1.2.2.3不同料液比对多糖含量的影响以多糖含量为指标，按以上小节确定表面活性剂种类聚乙二醇-400，聚乙二醇-400添加量为2%，固定超声处理时间40 min，考察不同料液比（110，120，130，140和150 g/mL）对多糖含量的影响。1.2.2.4不同超声处理时间对多糖含量的影响以多糖含量为指标，按以上小节确定的最佳条件聚乙二醇-400、料液比120（g/mL）、聚乙二醇-400添加量2.0%，考察不同超声处理时间（20，30
13、，40，50和60 min）对多糖含量的影响。1.2.3响应面试验设计在单因素试验结果的基础上，以多糖含量为响应值，根据Box-Behnken的中心组合设计原理，设计三因素三水平响应面试验，响应面分析因素与水平见表1，并进行方程拟合最适条件的验证。表1响应面分析因素水平编码因素A表面活性剂添加量/%B料液比/(gmL-1)C超声处理时间/min-11.51 1520012.02.51 201 2540601.2.4多糖含量的计算1.2.4.1葡萄糖标准曲线的制作按照葡萄糖标准曲线的制作方法17，用移液枪精精移取0.1，0.2，0.3，0.4，0.5和0.6 mL 1.0 mg/mL的葡萄糖标准
14、溶液，各自置于10 mL比色皿中，分别补水至2.0 mL，以纯水为对照，依次加入2.0 mL的DNS，沸水浴5 min，冷却，摇匀，设置波长540 nm，测定吸光度。以葡萄糖质量（mg）为横坐标，相对应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。得回归方程y=1.437 6x-0.065 2（R2=0.997 1）。1.2.4.2多糖含量的测定及含量的计算采用3,5-二硝基水杨酸法测定多糖含量18-19，按式（1）计算香菇多糖的含量。X=（1）m2v1v3100Mv2v41 000式中：X为多糖含量，%；M为香菇称样量，g；m2为样品溶液的吸光度对应标准曲线，查得的多糖质量，mg；v1为提取体积，mL；v
15、2为分取体积，mL；v3为最后定容体积，mL；v4为用于比色的样液体积，mL；100为换算为百分含量的系数；1 000为将g换算成mg的系数。1.3数据处理采用SPSS 17.0、Origin 8.0和Design Expert 11处理试验数据。2结果与分析2.1单因素试验2.1.1不同表面活性剂种类对香菇多糖含量的影响如图1所示，在其他条件相同的情况下，处理组比空白组的多糖含量高，说明表面活性剂协同超声提取香菇多糖的效果明显，多糖含量由大到小排列：聚乙二醇-400十二烷基硫酸钠蔗糖酯吐温-80空白。其中聚乙二醇-400的提取效果最好，多糖含量为6.42%。因此，在后续采用聚乙二醇-400协
16、同超声提取香菇多糖。图1表面活性剂种类对多糖含量的影响 25 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 2 期2.1.2不同表面活性剂添加量对香菇多糖含量的影响如图2所示，表面活性剂添加量在1%2%时香菇多糖含量表现出上升趋势，当添加量为2.0%时，多糖含量达到最大值5.58%，当添加量超过2.0%后，多糖含量降低，因此，聚乙二醇-400提取香菇多糖的最佳添加量为2.0%。图2表面活性剂添加量对多糖含量的影响2.1.3不同料液比对香菇多糖含量的影响由图3可知，多糖含量随着料液比中液体占比的增加而呈现上升趋势，当料液比为120（g/mL）时，香菇多糖含量达到了最大值5.51%，当继续增加料液比中液体占比时，多糖含量降低。综合考虑，料液比选择120（g/mL）合适。图3料液比对多糖含量的影响2.1.4不同超声处理时间对香菇多糖含量的影响由图4可知，随着超声处理时间的延长，香菇多糖含量增加，在超声处理时间为40 min时，多糖含量为5.57%，高于其他超声处理时间，随着超声处理时间延长，多糖含量降低。因此，超声处理时间选择40 min最为合适。图4超声处理时间对多糖含量的影响2.2响应面试