内部沸腾法提取香菇多糖的工艺优化

陈晓光，韦藤幼，彭梦微，童张法*

(广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004)

内部沸腾法提取香菇多糖的工艺优化

陈晓光，韦藤幼，彭梦微，童张法*

(广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004)

目的：为加快香菇多糖的提取速率，提高浸膏中香菇多糖的含量。方法：采用内部沸腾法提取香菇多糖，采用少量的乙醇润湿物料使多糖溶出，然后加入热水让物料内部的乙醇沸腾，快速把多糖提取出来。结果：在乙醇体积分数为20%、提取用热水量为物料的25倍及热水温度在90℃时，提取过程在5min完成，提取液经浓缩与醇沉，香菇多糖的提取率为5.05%，浸膏中香菇多糖含量为51.6%。结论：与传统法相比，新的提取方法的多糖提取率提高0.18%、浸膏中多糖含量提高10.2%，整个提取时间缩短85min。内部沸腾法用于提取香菇多糖优势明显。

内部沸腾法；香菇多糖；提取

香菇(Lentinus edodes)是最常见的食用菌之一，其营养丰富，多糖为其主要有效成分。研究表明，香菇多糖具有广泛的药理活性，如免疫调节作用、抗肿瘤、抗衰老、护肝以及作为L A K细胞活性向上调节剂(LURA)等作用，且毒副作用很小[1-2]。目前，香菇多糖传统提取方法工艺有热水浸提法[3]、稀酸浸提法[4]、稀碱浸提法[5]等。热水浸提法提取时间长、杂质多且只能提取胞外多糖，稀酸浸提法易引起糖苷键断裂，稀碱浸提法提取的多糖中杂质较多、易导致多糖水解。一些现代提取方法如酶法提取[6-7]、超声波[8-9]、微波辅助浸提法[10-11]等，虽然能够同时提取胞内和胞外多糖，但是酶法提取需要进行高温灭活及酶的成本较高，超声波、微波辅助提取由于设备昂贵、安全性差等因素，很难实现规模化生产。

文献[12]提出了内部沸腾提取植物有效成分的方法，该方法是先用少量乙醇溶剂充分润湿被提物料，然后迅速加入一定温度的提取液，使渗透到物料内部的乙醇发生汽化，发生内部沸腾，强化提取过程。本实验采用内部沸腾法提取大分子物质——香菇多糖，优化提取工艺，为开发以香菇为资源的绿色保健型功能食品提供技术基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香菇购于南宁超市，产地广西百色市，30℃烘干后粉碎至60～80目；葡萄糖(AR，比旋光度[α]20D：+52.5°～+53.0°)、乙醇(AR)、苯酚(AR) 广东汕头市西陇化工厂；浓硫酸(AR) 廉江市爱廉化剂有限公司。

1.2 仪器与设备

UV-2102 PC型紫外-可见分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司；HS-4精密恒温浴槽 成都仪器厂；凯式定氮装置 自制。

1.3 方法

1.3.1 香菇多糖提取工艺流程

1.3.2 内部沸腾法提取香菇总糖

称取5g香菇粉末，用5mL一定体积分数的乙醇溶液均匀润湿30min，使乙醇溶液充分渗透物料；迅速加入一定量的某温度的水，提取一定时间后，过滤，取少量的滤液，用苯酚-硫酸法测定粗多糖含量。

按单因素试验法，分别在热水温度90℃、10倍水用量提取5min条件下测定乙醇体积分数对香菇总糖提取率的影响；在热水温度90℃、5mL 20%乙醇润湿的条件下测定水用量(提取5min)和提取时间(25倍用水量)对香菇总糖提取率的影响；及在用5mL 20%乙醇润湿、25倍用水量及提取5min情况下确定最佳的提取温度。

1.3.3 传统煎煮法提取香菇总糖

为与内部沸腾提取法对比，取5g香菇粉末，加入125mL水，加热回流2h，过滤，取少量的滤液，用苯酚-硫酸法测定粗多糖含量。

1.3.4 醇沉法制备香菇多糖

分别将内部沸腾法和传统法得到的提取液的体积浓缩到被提物料的1.2倍，然后加入95%乙醇使浓缩液中的乙醇含量为7 5%，静置，醇沉过夜，过滤，50℃真空干燥，取少量粗浸膏分析多糖含量，确定最佳的含醇量。

1.4 分析方法

1.4.1 总糖含量的测定

采用苯酚-硫酸法[13]，精密称取105℃干燥至质量恒定的无水葡萄糖14.8mg，置100mL容量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，摇匀。分别取0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8mL，加水补充至2.0mL，再加1mL 5%苯酚溶液，迅速加入浓硫酸5mL，摇匀，静置20min冷却至室温，以蒸馏水为空白，在490nm波长处测定吸光度，绘制标准曲线，得回归方程为：Y =0.006X＋0.032，R2=0.9991，线性范围：0～266.4μg。

1.4.2 还原糖含量的测定

采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法测定[14]，精密称取105℃干燥至质量恒定的无水葡萄糖102.0mg，分置100mL容量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，摇匀。分别取0、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45mL于试管中，用去离子水补足至0.50mL，再加入0.5mL的DNS溶液于试管中，混匀，沸水中加热5min后冷却，每管再加入4mL去离子水，摇匀后以空白管为对照，于540nm处测定其吸光度，绘制标准曲线，得回归方程为：Y=0.0028X－0.0165，R2=0.9991线性范围：0～459μg。

1.4.3 香菇多糖含量的计算[15]

香菇多糖的含量计算如下：

式中：Y、C1及C2分别是香菇多糖、总糖及还总糖的含量/%；0.9为还原糖换算为多糖的系数[16]。

1.4.4 浸膏中蛋白质含量的计算

醇沉后的蛋白质含量采用凯氏定氮法[17]测定。

2 结果与分析

2.1 内部沸腾法中提取单因素对香菇总糖收率的影响

2.1.1 乙醇体积分数对总糖提取率的影响

图1 内部沸腾法提取过程中乙醇体积分数对香菇总糖提取率的影响Fig.1 Effect of ethanol concentration on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

图1是不同解吸剂乙醇体积分数对香菇总糖提取率的影响。可以看出，随着乙醇体积分数的变化总糖提取率先增后减，在20%达到最大值。根据相似相容的原则，60%～80%的乙醇溶液渗透植物细胞及解吸有效成分的能力是最好的，文献[9]给出的最佳解吸剂乙醇体积分数为80%，但由于在高体积分数乙醇下，多糖溶解度很小，解吸不充分，所以，乙醇体积分数过高，提取率下降。但乙醇体积分数低于20%，物料内部乙醇少，内部沸腾不够强烈，维持时间也短，提取率也低。

2.1.2 提取温度对总糖提取率的影响

图2 内部沸腾法提取过程中提取温度对香菇总糖提取率的影响Fig.2 Effect of extraction temperature on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

图2是在解析剂乙醇体积分数20%条件下，不同提取温度对总糖提取率的影响。由图2可知，90℃为最佳温度。20%乙醇的共沸点87.1℃，当物料的温度高于87.1℃，物料内部的乙醇产生沸腾，提取过程为对流扩散，当物料的温度低于87.1℃，物料内部的乙醇不沸腾，提取过程为分子扩散。所以温度低于87.1℃时由于扩散速度慢，在5min内提取不完全。但温度高于90℃时，物料内部沸腾过快，对流扩散维持时间太短，另一方面，由于多糖分子大，扩散迁移速度较慢，所以对流扩散的过早结束导致了提取率的下降。

2.1.3 提取时间对总糖提取率的影响

图3 内部沸腾法提取过程中提取时间对香菇总糖提取率的影响Fig.3 Effect of extraction time on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

从图3可以看出，内部沸腾过程提取速度很快，只要提取5min，香菇总糖的提取率已趋向恒定。通常，对流扩散的速度要比普通分子扩散速度快100倍，所以内部沸腾的提取速度是最快的。

2.1.4 用水量对总糖提取率的影响

从图4可以看出，香菇总糖的提取率随用水量的增加而慢慢趋向恒定。这是因为随着用水量的增加，残留在物料内部的糖减少，提取率升高，当用水量到达为物料的25倍后，提取率上升已不明显。最佳的用水量为物料的25倍。

图4 内部沸腾法提取过程中用水量对香菇总糖提取率的影响Fig.4 Effect of water amount on extraction rate of total sugar during inner ebullition extraction

2.2 内部沸腾法与传统煎煮法的比较

表1 内部沸腾法与传统法的比较(n=3)Table 1 Comparison between inner ebullition and traditional decoction for extracting polysaccharides from shiitake mushroom

表1是内部沸腾法与传统煎煮法的比较，从表中可以看出：1)内部沸腾法总的提取时间为35min(加上乙醇解吸30min)，比传统法少85min；2)内部沸腾提取的总糖提取率比传统法高2.72%，这是由于内部沸腾提取比较充分，各种糖的提取均比较完全；3)经醇沉后，内部沸腾多糖的提取率比传统法高0.18%，两种方法多糖的提取都比较完全；4)经醇沉后，内部沸腾法得到的多糖的含量比传统法高10.2%，主要原因是由于内部沸腾法缩短提取时间，一些非糖杂质如蛋白质、色素、鞣酸等的提出量降低所致，如表中给出的测定结果，由内部沸腾法提取的粗浸膏中蛋白质含量比传统煎煮法低2.2%。

3 结 论

本实验采用内部沸腾法提取香菇多糖，确定最佳提取工艺条件为解吸剂乙醇体积分数20%、提取用水量为物料的25倍、提取时间(包括解析30min)35min、提取温度90℃，在此条件下，香菇多糖提取率为5.05%，浸膏多糖含量可以达到51.6%，比传统煎煮法高10.2%。可见，内部沸腾的提取方法，完全适合于植物多糖的提取，为多糖的提取的提供了一种高效安全的提取方法。

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Process Optimization for Extraction of Polysaccharides from Polysaccharides from Shiitake Mushroom by Inner Ebullition

CHEN Xiao-guang，WEI Teng-you，PENG Meng-wei，TONG Zhang-fa*
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Objective: To accelerate and enhance the extraction of polysaccharides from shiitake mushroom by inner ebullition.Methods: A small amount of ethanol was used to wet the raw material for the dissolution of polysaccharides, and a given volume of hot water was then added to boil ethanol entering the raw material, resulting in rapid extraction of polysaccharides. Results:The maximum extraction of polysaccharides was obtained by wetting with 20% ethanol followed by 5 min extraction with a 25-fold volume of 90 ℃ hot water. The extraction yield and purity of polysaccharides obtained after concentration and subsequent ethanol precipitation was 5.05% and 51.6%, respectively. Compared to the traditional decoction method, the optimized method displayed an increase in polysaccharide yield purity respectively by 0.18% and 10.2% and a reduction in extraction time by 85 min. Conclusions: Inner ebullition has distinctive advantages in extracting polysaccharides from shiitake mushroom.

inner ebullition；polysaccharides；extraction

TQ018

A

1002-6630(2011)10-0031-04

2010-07-23

广西科学研究与技术开发计划课题(桂科能05112001-3A6)

陈晓光(1981—)，男，博士研究生，研究方向为基本有机化工。E-mail：chen_007051@sina.com

*通信作者：童张法(1963—)，男，教授，博士，研究方向为化学工程基础和精细化工应用。E-mail：zhftong@sina.com