RSM优化香菇中多糖热水浸提工艺

张静佳,濮 玲,李海朝,祁正兴*

(青海民族大学化学化工学院，青海西宁810007)

RSM优化香菇中多糖热水浸提工艺

张静佳,濮 玲,李海朝,祁正兴*

(青海民族大学化学化工学院，青海西宁810007)

本文通过单因素实验分别考察了浸提温度（A）、提取时间（B）、料液比（C）等因素，针对香菇中多糖提取率影响较大的水平值，并以A、B、C为自变量，以香菇中多糖得率为响应值，进行组合实验设计，采用响应面法（RSM）分析这些因素对香菇中多糖提取率的影响。结果表明：从香菇提取多糖的最佳工艺条件为浸提温度91℃，提取时间99 min，料液比1∶76 g/mL。

香菇中多糖；提取工艺；RSM；热水

香菇为担子菌亚门，担子菌纲，伞菌目，口蘑科。香菇属真菌，口味鲜美，香味浓郁，营养丰富，有显著的药用及滋补作用,常食香菇有降低胆固醇、防止血管硬化、增强人体免疫功能和防治癌症的作用[1]。香菇中的多糖，具有抗肿瘤、抗感染和调节免疫力等作用，建立高效、经济的香菇中多糖的提取方法以及含量测定方法具有重要意义[2]。我们选用热水浸提法，通过RSM优化了其所建立的提取工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

原料及制备：市售香菇经干燥、粉碎、过筛（40～60目）后备用。

主要仪器：TU-1901双光束紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;HH-S恒温水浴锅,巩义市英峪予华仪器厂;FA1064N型电子天平,上海精密仪器仪表有限公司;KQ-300B型超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司;AXLH10100阿修罗高端纯水系统，中美合作阿修罗科技发展有限公司;QE-500g粉碎机,浙江屹立工贸有限公司;DZF 6050真空干燥箱,上海新苗医疗器械制造有限公司。

主要试剂：正丁醇,乙醚,95%乙醇,氯仿,苯酚,为天津市大茂化学试剂厂生产;浓硫酸,天津市风船化学试剂科技有限公司生产。试剂均为分析纯。

葡萄糖标准品（上海金穗生物科技有限公司）实验室所用试剂均为国产分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 葡萄糖标准曲线制备

吸取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2 mL葡萄糖标准溶液至10 mL试管，加蒸馏水至2 mL，分别加人5%的苯酚1 mL，浓硫酸5 mL，摇匀静置30 min，选择490 nm范围测定其吸光度。以葡萄糖的浓度为横坐标，吸光值为纵坐标绘制标准曲线[3]，见图1。

图1 葡萄糖标准曲线

1.2.2 香菇中多糖工艺提取流程

香菇经洗净、阴干、粉碎、过筛,用热水浸提后过滤,Sevage法去蛋白,再经醇沉、过滤、二次沉淀,沉淀物经洗涤、干燥即得多糖。

1.2.3 香菇中多糖测定

称取香菇中多糖干品5 mg溶解稀释定容至100 mL容量瓶中，吸取2 mL稀释液，分别加人5%苯酚1 mL，浓硫酸5 mL，摇匀静置30 min，于490 nm测定吸光度[4]，并计算得率。

1.2.4 单因素实验

称取2 g香菇粉末，按提取时间（A）、料液比（B）、浸提温度（C）分别进行单因素试验[5]，以确定各因素最佳浸提条件。

1.2.5 香菇中多糖提取工艺的优化

根据Box-Behnken中心组合实验设计原理，结合单因素实验结果分析，选择合理的水平，对香菇中多糖提取效果影响较大的因素提取温度(A)、提取时间(B)、液料比(C)进行中心组合实验。以苯酚硫酸法来测定多糖含量，计算多糖得率，并以多糖得率为响应值，通过RSM分析后，得出用热水浸提法提取香菇中多糖的最佳提取工艺条件[6]。实验设计因素及水平详见表1。

表1 中心组合设计因素与水平表

2 结果与分析

2.1 单因素对香菇中多糖的提取成效的影响（见图2）

2.1.1 浸提温度（A）对香菇中多糖得率的影响

拟定浸提时间为90 min，料液比为1∶60，浸提温度分别选定为60,70,80,90,100℃，采取单因素进行试验，测定吸光度并计算多糖的得率。随温度的升高，多糖提取率会逐渐升高。

2.1.2 浸提时间（B）对香菇中多糖得率的影响

浸提温度拟定为90℃，料液比为1∶60，浸提时间分别选定为70,80,90,l00,110 min，采取单因素进行试验，测定吸光度并计算多糖得率。发现浸提时间为90 min时多糖的得率会逐渐提高，90 min后出现降低趋势。

2.1.3 料液比（C）对香菇中多糖得率的影响

浸提时间拟定为90 min，温度为90℃，分别选择料液比为1∶30，1∶45，1∶60，1∶75，1∶90，采取单因素进行试验，测定吸光度并计算多糖得率。料液比为1∶75时多糖得率最高，料液比增加或减少多糖得率都降低。

图2 各单因素对香菇中多糖提取成效的影响

将表2中的数据用DesignExpert8.0分析软件行多元回归拟合和RSM分析，可得出回归模型方差分析表（表3）和RSM图（图3）。

表2 Box-Behnken中心组合方案设计及实验结果

图3 各两因素交互作用对总生物碱提取效果影响的响应面图

表3 拟合二次多项式模型的方差分析

方差分析结果表明：该模型的F=6.58，P=0.011，证明实验中所选二次多项模型具有明显显著性；F失拟=21.92，失拟项P=0.096，证明该模型失拟具有不显著性；该模型的决定系数R2Adj值为0.936。数据分析表明，该模型拟合度比较好，可以解释93.58%响应值的变化，可进一步分析并预测热水浸提法提取香菇中多糖的提取工艺条件。

通过拟合求出影响因素的一次效应、二次效应以及交互效应的关联方程，用多元回归拟合分析后得到香菇中的多糖（Y）与因素变量A（浸提温度）、B（浸提时间）、C（料液比）的二次方程模型：

回归模型方差分析的结果表明：A、B、C、BC（P＜0.01）为极显著项，AC、A2（P＜0.05）为显著项，其余项不显著。通过对比F值得出：料液比（C）对香菇中多糖提取率影响最为显著，其次是浸提温度（A），浸提时间（B）的影响相对较小。

采用DesignExpert8.0软件分析处理数据后，预测热水浸提法提取香菇中香菇中多糖的最佳工艺条件为：浸提温度91.59℃，浸提时间99.26 min，料液比1∶76.58 g/mL，预测在此条件下香菇中多糖得率为30.06%。

2.2 实验验证

因为该模型的预测条件和结果，对其进行近似实验验证。有鉴于实验操作与理论值之间存在差异，现将最佳工艺提取条件修正为：浸提温度91℃，提取时间99 min，料液比1∶76 g/mL，在此条件下香菇中多糖的得率为30.01%。

3 结论

通过预实验证实，采用热水浸提法提取香菇中的多糖，选用不同浸提温度、浸提时间、料液比有益于增大提取效果。根据单因素实验结果，采用Box-Behnken设计，用RSM分析数据，对提取工艺进行设计优化，最终可得出，热水浸提法提取香菇中的多糖最优提取工艺条件为：浸提温度91℃，提取时间99 min，料液比1∶76 g/mL。在此工艺条件下，称量2 g阴干香菇粉末，所提取到的香菇中多糖得率为30.01%（n=3）。该实验结果表明：本实验可为分离纯化香菇中多糖的研究提供帮助，为工业化生产提取香菇中的多糖具有一定的理论及实际方面的参考价值。

[1]李蕾，岳喜华，于欢，等．RSM优化酸浆果多糖的提取工艺[J].食品与生物技术学报，2009，28(1)：53-56．

[2]白玉静，佟丽华.香菇中多糖提取工艺和含量测定方法研究[J].黑龙江医药科学，2006，29(1)：55-56．

[3]李博，朱俊访.正交试验优化香菇中多糖热水浸提工艺[J].中国医药指南，2013(26)：63-65．

[4]杜小燕，侯颖，张晓楠，等.正交实验法优选香菇中多糖的提取工艺及其硫酸酯化研究[J].现代生物医学进展,2008(12)：2466-2468．

[5]陈来同.生化工艺学实验教程[M].科学出版社，2007．

[6]吴立军.天然药物化学[M].科学技术文献出版社，2006．

〔责任编辑 杨德兵〕

Optimization of Hot Water Extract Lentinan Process with RSM

ZHANG Jing-jia，PU Ling，LI Hai-chao，QI Zheng-xing*
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Qinghai University for Nationalities,Xining 810007)

In this article,through single factor experiment we separately inspected these factors namely extracting temperature(A),extracting time(B),and solid-liquid ratio(C).Select influential levels which have significant effects on the lentinan extraction yield and conduct composite experiment design,using A,B,C as the independent variables and the lentinan yield as the response value.And then we analyzed the impact of these factors on the lentinan extraction yield with the response surface method(RSM).The results show that the optimum technological conditions extracting lentinan from mushroom is extracting time 99 min,solid-liquid ratio1∶76 g/mL,reaction temperature 91℃.

lentinan;extraction process;RSM;hot water

Q949.9

A

1674-0874(2016)03-0040-04

2016-03-28

青海民族大学校级重点课题[2014XJZ01]；青海高校研究生创新研究项目[QHGX02140031]和[QHGX2015002]；青海省自然科学基金项目[2015-ZJ-909]

张静佳（1986-），女，青海西宁人，硕士，研究方向：有机化学；∗祁正兴，男，教授，硕士生导师，通信作者。