超声波法提取蛹虫草多糖的工艺研究

一３７８一　江苏农业科学２０１１年第３９卷第５期　秦秀丽，李凤林．超声波法提取蛹虫草多糖的工艺研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０１１，３９（５）：３７８—３８０　超声波法提取蛹虫草多糖的工艺研究　秦秀丽，李凤林　（吉林农业科技学院，吉林吉林１３２１０１）　摘要：通过单因素和正交试验方法对超声波提取蛹虫草多糖工艺进行研究，得到了超声提取蛹虫草多糖最佳工　艺参数为超声波功率３００　Ｗ，料液比（ｇ：ｍＬ）为１：５５，在３５　条件下提取３０　ｍｉｎ，多糖提取率为５．５７％，与热水浸提　法进行比较，超声波法提取时间短、效率高，可以减少蛹虫草多糖活性的破坏。　关键词：蛹虫草；多糖；超声波法提取；正交试验　中图分类号：ＴＳ２４１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—１３０２【２０１１）０５—０３７８－０３　蛹虫草又称北冬虫夏草，是著名的食药用菌。其菌体内　含有多种生物活性成分，可与冬虫夏草相媲美。多糖是蛹虫　工艺进行了研究，并对提取工艺进行了优选。　１材料与方法　１．１材料与设备　草最重要的活性物质，含量很高，具有提高机体免疫力、抑制　肿瘤细胞生长的作用，还具有补肺肾、益精气之功效，已广泛　应用于医药与保健食品的生产与研究中　。　１．１．１菌种１．１．２设备蛹虫草母种由吉林农业科技学院生物工程分　超声波清洗槽、真空泵、旋转蒸发器、分光光度　目前，多糖提取的主要方法是碱提或热水提，这些方法存　在着费时长、耗能高、提取率低等不足。超声波提取原理是利　用超声波破坏细胞和细胞膜结构，增加细胞内容物通过细胞　膜的穿透能力，有助于多糖的释放与溶出，超声波使提取液不　断震荡，有助于溶质扩散，缩短了提取时间，提高了有效成分　的提取率和原料的利用率。超声波提取操作简便快捷，无需　加热，提出率高，速度快，提取物的结构不被破坏，效果好，显　示出明显的优势　。本试验对超声波法提取蛹虫草多糖的　收稿日期：２０１０—１１—０８　作者简介：秦秀丽（１９６６一），女，副教授，从事微生物学、食药用菌的　教学及科研工作。Ｅ～ｍａｉｌ：ｑｉｎｘｉｕｌｉ８８＠１２６．ｃｏｒｎ。　院微生物实验室提供。　计、电热恒温振荡培养箱、手提高压灭菌锅、超净工作台、离心　机、电热恒温干燥箱、电子分析天平等。　１．１．３培养基配方试管培养基：马铃薯２００　ｇ（去皮过滤取　汁），葡萄糖２０　ｇ，蛋白胨ｌ０　ｇ，Ｋ：ＨＰＯ　１．５　ｇ，ＭｇＳＯ　２　ｇ，琼脂　２０　ｇ，加水至ｌ　０００　ｍＬ，ｐＨ值６．５。液体发酵培养基　：马铃　薯２０％，葡萄糖２％，酵母膏１％，蛋白胨１％，Ｋ：ＨＰＯ　０．１５％，Ｍｇ２ＳＯ４　０．２％，ｐＨ值６．５。　１．２方法　１．２．１　蛹虫草多糖超声波提取方法　将液体深层培养得到　的蛹虫草菌丝体，经真空抽滤、洗涤、烘干并研磨成粉末状，取　３０％、柠檬酸用量为０．２０％、明胶和琼脂的用量分别为　６．０％和１．０％。　参考文献：　［１］钱林，丁长河，李里特，等．雪莲果的化学组分及其功能特性　［Ｊ］．食品研究与开发，２００６，２７（６）：１７９—１８０，１８８．　［２］李卓亚．雪莲果化学成分及其药理作用的研究进展［Ｊ］．食品与　药品，２００７，９（６）：４１～４３．　（上接第３７７页）　３结论与讨论　雪莲果是一种极易褐变的果实，在雪莲果软糖的加工过　程中如何抑制其褐变是影响产品最终品质的关键环节之一。　本试验表明，对雪莲果打浆护色效果影响最大的是亚硫酸钠，　其次是抗坏血酸，柠檬酸的影响相对较小，最佳护色混合液配　方为０．２０％柠檬酸、０．２０％抗坏血酸和０．１５％亚硫酸钠。　明胶是一种蛋白质，它在软糖中起吸水和骨架作用。试　［３］李赤翎，俞建，许凯扬，等．雪莲果果汁饮料的研制［Ｊ］．食品　工业科技，２００７，２８（４）：１８６—１８７．　验表明，单独使用明胶作为胶凝剂，产品质地均匀、透明、口感　良好，但凝结速度较慢、弹性较低、软烂。因此，使用琼脂与其　复配使用，在组织状态和口感上均可得到较好的效果　。　此外，明胶除缺少色氨酸外，含有其他全部必需氨基酸，添加　［４］孙蕾，王太明，乔勇进，等．果实褐变机理及研究进展［Ｊ］．经　济林研究，２００２，２０（２）：９２—９４．　［５］杜秀虹，岳艳玲，李竹英．雪莲果果浆护色配方的研究［Ｊ］．保鲜　与加工，２０１０（１）：３２—３４．　到软糖中可以提高其营养价值。在试验中，除了蔗糖外，还添　加了木糖醇作为辅助甜味剂。木糖醇作为一种功能性甜味　剂，具有预防龋齿，改善胃肠功能，同时不增加血糖值，因此，　适量添加木糖醇也具有改善产品营养的功效，在加工中还可　防止褐变　］。本研究中雪莲果软糖制作的最佳配方：甜味剂　（蔗糖：木糖醇配比为６：１）用量为５０％、雪莲果果浆用量　［６］黄伟，黄莎，麻成金，等．新型软姜糖的研制［Ｊ］．中国食物　与营养，２００９（７）：４０—４２．　［７］南昌希，权伍荣，崔福顺，等．营养保健型荠菜胡萝ｈ软糖的加工　工艺［Ｊ］．食品工业科技，２００７，２８（５）：１７８—１８０，２１４．　［８］邵金良，袁唯．大豆多肽木糖醇饮料加工工艺的探讨［Ｊ］．食　品工业科技，２００５，２６（２）：１１６—１１８．　秦秀丽等：超声波法提取蛹虫草多糖的工艺研究　１　ｇ菌丝体粉末，加入若干倍蒸馏水，在超声波清洗槽中超声　提取一定时间，然后转入水浴９０℃提取５　ｈ，提取结束后过　滤提取液，用真空旋转蒸发仪将滤液浓缩到适当体积，取滤液　在４℃下进行醇析、离心，所得沉淀用７５％乙醇重复洗涤２　・－——３７９－－——　固体表面扩散以及固体微粒（如多糖分子、蛋白质）等从固体　主体向液相主体的传质，提高了液相体积的效能。　２．２．２超声温度对多糖提取率的影响称取６份样品，每份　１　ｇ，按ｌ：６０加入蒸馏水，在超声波清洗槽中在２０、２５、３０、　３５、４０、４５℃条件下超声提取３０　ｍｉｎ，然后按“１．２”操作，测　次后再用６０℃蒸馏水溶解，最后将样品提取液稀释到适当体　积，待测。　１．２．２多糖含量的测定方法　量样品的吸光度，考察超声温度对多糖提取率的影响（图２）。　从图２可以看出，多糖提取率随超声温度的升高而增长，在　３５℃时达到最高，以后又缓慢下降。结果表明提取时适宜的　温度应为３５℃左右。　１．２．２．１　标准曲线的制作精确称取干燥至恒重的葡萄糖　１０　ｇ，加水溶解定容到１　０００　ｍＬ所得标准液浓度为　０．０１　ｇ／ｍＬ，取７支试管，分别吸取葡萄糖标准溶液０、０．１、　０．２、０．３、０．４、０．６、０．８　ｍＬ，置于０…１　２　３、４、５、６号７支试管　中，再分别加蒸馏水补至１　ｍＬ。每支试管立即加入蒽酮试剂　４．０　ｇ，迅速浸于冰水浴中冷却，各管加完后一起浸于沸水浴　中，管口加盖玻璃球，以防蒸发。自水浴重新煮沸起，准确煮　沸１０　ｍｉｎ取出，用流水冷却，室温暗处放置１０　ａｒｉｎ，以零管调　仪器零点。在６２０　ｎｍ波长下测定吸光度　，以标准葡萄糖　浓度（ｇ／Ｌ）作横坐标，以吸光值作纵坐标，用最小二乘法进　行线性回归，得葡萄糖溶液浓度（ｃ）与吸光度值（Ｄ）关系曲　线的回归方程式。　１．２．２．２样品多糖含量的测定吸取１　ｍＬ提取液与４　ｍＬ　蒽酮溶剂混合后如上法先在沸水中加热１０　ｍｉｎ，再在暗处放　置１０　ｒａｉｎ后，以蒸馏水的混合液为调零点，在６２０　ｎｍ波长下　测定吸光度，最后把吸光度放入标准曲线中计算出多糖含量。　１．２．２．３得率计算多糖提取率＝多糖含量／蛹虫草菌丝体　粉末质量×１００％。　２结果与分析　２．１标准曲线及回归方程　以葡萄糖为标准品，按葡萄糖标准曲线，求得回归方程　Ｃ（葡萄糖含量，ｇ／Ｌ）＝０．０６９　１Ｄ（吸光度）＋０．００１　８，ｒ　＝　０．９９４　５，说明葡萄糖在规定范围内线性良好。　２．２单因素试验结果　２．２．１料液比对多糖提取率的影响称取１　ｇ样品共６份，　每份Ｉ　ｇ，分别以１：３０、１：４０、１：５０、１：６０、１：７０、１：８０　（ｇ：ｍＬ）加入蒸馏水，在超声波清洗槽中３０℃条件下超声提　取３０　ｍｉｎ，然后按“１．２”操作，测量样品的吸光度，考察料液　比对多糖提取率的影响（图１）。从图１可以看出，当料液比　为１：６０时，多糖得率最高，当料液比过大或者过小时多糖得　率都有所降低。当溶剂过少时原料难于溶解，不能达到理想　值，过多时也对多糖得率产生影响。相对于普通提取方法而　言，多糖提取过程中引入超声波后，超声的空化效应、机械效　应以及超声波处理所引起体系温度的上升，都增大了固液界　面的湍动程度，同时空化效应产生的微射流会促进提取剂向　鬟　料液比（ｇ：ｍＬ）　图ｌ料液比对多糖提取率的影响　一、　、＿／　僻　盛　一　温度（℃）　图２　超声温度对多糖提取率的影响　２。２．３超声时间对多糖提取率的影响称取６份样品，每份　１　ｇ，按１：６０加入蒸馏水，在超声波清洗槽中３Ｏ℃条件下超　声提取１５、２０、２５、３０、３５、４０　ｍｉｎ，然后按“１．２”操作，测量样　品的吸光度，考察超声时间对多糖提取率的影响（图３）。从　图３看出，多糖提取率随超声波作用时间的延长先增加后减　少，当作用时间为２０～３０　ｒａｉｎ时，多糖提取率增加较快，当作　用时间为３０　ｍｉｎ时，多糖提取率最大，３５　ｒａｉｎ时的提取率反　而下降。这可能是由于超声具有较强的的机械切割作用，长　时间的作用会破坏多糖，在后处理过程中损失增大而影响多　糖的提出率，造成负面影响，表明提取时间不宜过长，控制在　３０　ｍｉｎ左右为宜。　１　时间（ｍｉｎ）　图３　超声时间对多糖提取率的影响　２．２．４超声波功率对多糖提取率的影响称取６份样品，每　份１　ｇ，按１：６０加入蒸馏水，在超声波清洗槽中３Ｏ℃，超声　提取时间３０　ｍｉｎ，超声功率分别为１００、２００、３００、４００、５００、　６００　Ｗ，然后按“１．２”操作，测量样品的吸光度，考察超声功　率对多糖提取率的影响（图４）。从图４结果看出，随着超声　波功率的增加，吸光度逐渐增大，超声波功率达到３００　Ｗ时，　／＾、　一　槲　釜　功率（ｗ）　图４　超声功率对多糖提取率的影响　江苏农业科学２０１１年第３９卷第５期　吸光度最大，以后随着超声功率的增加吸光度变化较小。考　虑到经济性和超声波功率过高可能使多糖降解，降低多糖活　性，选择超声波功率为３００　Ｗ为宜。　２．３　正交试验优化超声法提取工艺条件　在单因素试验的基础上，选料液比、超声时间、超声温度　等３因素，在其他各项工艺条件都不变的情况下，进行正交试　验，以多糖提取率为指标优化超声法提取工艺条件，正交试验　设计见表１，结果见表２。　表１超声波提取多糖Ｌ　６（４　）正交试验因素及水平　由表２看出，影响多糖提取率的主次因素排序为超声温　度＞超声功率＞超声时间＞料液比，最优组合为Ａ　Ｂ　Ｃ：Ｄ：，　即料液比为１：５５，超声温度为３５℃，超声时间为３０　ｍｉｎ，超　声功率为３００　Ｗ，蛹虫草多糖提取率为５．５７％。　２．４热水浸提法对比试验　为检验超声波法的优点，在研究中采用项珥等优化的热　水浸提法　对蛹虫草多糖进行提取，取干重１　ｇ蛹虫草菌丝　体，加人３Ｏ倍蒸馏水，７Ｏ℃提取２　ｈ，提取结束后过滤提取　液，用真空旋转蒸发仪将滤液浓缩到适当体积，取滤液，在　４℃下进行醇析、离心，所得沉淀用７５％乙醇重复洗涤２次后　再用６０℃蒸馏水溶解，最后将样品提取液稀释到适当体积，　表２超声波提取多糖Ｌ１６（４　）正交试验结果　测量样品的吸光度，热水浸提法多糖提取率为５．１２％，低于　超声波法的提取率。　３结论　试验结果表明，超声波提取蛹虫草多糖最佳提取工艺为　菌丝体（干重）按１：５５加入蒸馏水，超声功率为３００　Ｗ，在超　声波清洗槽中３０℃条件下超声提取３０　ｍｉｎ，然后转入水浴　９０℃提取５　ｈ，提取结束后过滤提取液，用真空旋转蒸发仪将　滤液浓缩到适当体积，取滤液在４℃下进行醇析、离心，所得　沉淀用７５％乙醇重复洗涤２次后再用６０℃蒸馏水溶解，在　此最佳条件下，蛹虫草多糖提取率为５．５７％，高于热水浸提　法提取率，该提取工艺不仅降低了成本，提高了经济效益，并　为开发利用蛹虫草资源提供了有益的借鉴。　参考文献：　［１］张平，朱述钧，钱大顺，等．北冬虫夏草功能成份及保健作用的　分析［Ｊ］．江苏农业科学，２００３（６）：１０５—１０７．　［２］李凤林，李应华．超声波法提取白灵菇多糖的工艺研究［Ｊ］．食　用菌，２００９（３）：７４—７５．　［３］朱姣，王德源，任燕，等．蛹虫草液体深层发酵的研究［Ｊ］．　山东科学２００７，２０（３）：４６—４８．　［４］车振明，王燕．人工蛹虫草子实体多糖分离最佳工艺研究［Ｊ］．　食品研究与开发，２００４，２５（５）：７８—７９．　．　［５］宋江峰，李大婧，刘春泉．响应曲面法优选人工蛹虫草多糖微波　提取工艺［Ｊ］．江苏农业学报，２００９，２５（５）：１１４３—１１５０．　［６］项珥，唐芳荣，昌艳，等．蛹虫草菌丝体胞内多糖热水浸提工　艺探究［Ｊ］．食品研究与开发，２００８＂，２９（８）：１３—１５．