超声波提取银耳蒂头粗多糖工艺的优化研究

陈 婵，黄 靖，陈晓波，赖腾强

（福建农业职业技术学院，福建福州 350119）

0 引言

2018年我国银耳鲜品年产量已超35×104t，占全球产量的90%以上，并每年以10%的速度增长[1-2]。银耳已成为古田县生产规模及产量最大、生态效益且发展前景最好的品种之一。银耳蒂头是银耳加工过程中产生的菌渣废料，据估算，一个食用菌加工厂正常每天可产生200～300 kg的银耳蒂头等废料。由此可见，每年产生的银耳蒂头等菌渣废料数量巨大。随着银耳栽培规模的不断扩大，产生的银耳蒂头栽培废料越来越多且难以处置。若将银耳蒂头和栽培废料随意丢弃、焚烧或直接倾倒入河流等水体中，不仅造成了生物质资源的浪费，也给周边的生产和生活环境带来严重的潜在危害[3]。

多糖是银耳的主要成分，也是最有效、最富活性的重要成分之一。大量研究结果证明，银耳多糖具有清除自由基、抗氧化[4-5]、调节免疫功能[6]、抗肿瘤[7]、降血糖[8]、抗辐射[9]、抗凝血[10]、抗溃疡[11]、降血脂[12]、抗病毒[13]、延缓衰老等功效[14-15]。目前，银耳多糖的提取多采用整朵银耳干制后粉碎，银耳多糖的提取方法有热水浸提法、酶提法、超声波提取法、高压脉冲电场辅助提取法等方式[16-19]，单以银耳加工中废弃的银耳蒂头为研究对象未见相关报道。以银耳蒂头为原料，研究超声波对银耳蒂头多糖的提取，得出银耳蒂头多糖的最佳提取工艺，试验提供了银耳蒂头菌渣资源的高值化合理利用新途径，促进银耳产业的健康发展，并对我国银耳产业的可持续发展意义重大。

1 试验材料主要仪器与试验方法

1.1 材料与试剂

银耳蒂头，福建省祥云生物科技发展有限公司提供。葡萄糖、95%乙醇、苯酚、硫酸，均为分析纯。

1.2 仪器

BL1025A型多功能料理机，广东美的生活电器制造有限公司产品；RE-52A型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂产品；101-2型鼓风干燥箱，上海浦东荣丰科学仪器有限公司产品；KQ-300VDV型三频数控超声波清洗机，昆山超声仪器有限公司产品；TDL-5型低速台式大容量离心机，上海安亭科学仪器厂产品；722s型可见分光光度计，上海精密科学仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 银耳蒂头多糖含量的测定方法[20]

采用苯酚硫酸法时，精确称取经干燥至恒质量的标准葡萄糖20 mg，用蒸馏水定容至500 mL，分别吸取 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8 mL，分别加蒸馏水补至2.0 mL，加入质量分数6%苯酚溶液1.0 mL，再快速加入5.0 mL浓硫酸，显色后用冷水冷却，于波长490 nm处测定吸光度，以零管作空白对照。得线性方程：Y=0.398 6X+0.199 4，R2=0.999 1。

根据银耳蒂头提取液中多糖的含量，取适宜浓度样品液1.0 mL按1.3.1操作，测吸光度，并以上述标准曲线计算多糖含量。

1.3.2 银耳蒂头粗多糖的超声波提取工艺流程

将新鲜银耳蒂头烘干至恒质量，粉碎，40目过筛。过筛后的银耳蒂头粉以料液比为1∶40～1∶100加入50℃蒸馏水浸泡10 min，按提取温度为50～80℃，超声功率为40～80 W的条件提取20～80 min，将提取后的样品液离心15 min（转速3 000 r/min），取上清液定容至100 mL，稀释至一定浓度后测定银耳多糖的含量，计算银耳多糖得率。计算公式如下：

式中：C——经过稀释后测定并计算出的银耳蒂头多糖含量，μg；

V1——银耳蒂头提取后得到的上清液体积，mL；

N——银耳蒂头提取液的稀释倍数；

V2——用于测定多糖含量时的上清液体积，mL；

m——用于提取的银耳蒂头质量，mg。

1.3.3 单因素试验及正交试验

单因素试验因素与水平设计见表1。

表1 单因素试验因素与水平设计

根据单因素试验结果选定因素及水平进行正交试验，确定超声波提取银耳蒂头粗多糖的最佳工艺参数。

1.3.4 验证试验

准确称取1 g银耳蒂头5份，以正交试验得出的最佳提取工艺进行5次平行验证试验，并按照1.3.2中的试验方法进行粗多糖含量的测定，得出验证试验结果。

1.3.5 数据分析

应用DPS数据处理系统对试验数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 料液比对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

精确称取1 g的银耳蒂头粉，分别选用料液比为1∶60，1∶70，1∶80，1∶90，1∶100 在超声功率50 W连续提取1 h，温度设置为50℃，研究料液比对银耳蒂头中粗多糖提取率的影响。

料液比对银耳蒂头粗多糖提取率的影响见图1。

图1 料液比对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

由图1可知，料液比对银耳蒂头粗多糖提取率有较大的影响，随着料液比的增加提取率先增后减，料液比为1∶80时，银耳蒂头粗多糖的提取率达到最高，当料液比超过1∶80时银耳蒂头粗多糖的提取率略有下降。

2.2 超声提取时间对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

准确称取银耳蒂头粉各1 g，在料液比为1∶80，超声功率50 W，提取温度为50℃时分别提取20，40，60，80，100 min，考查超声提取时间对银耳蒂头中粗多糖提取率的影响。

提取时间对银耳蒂头粗多糖提取率的影响见图2。

图2 提取时间对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

由图2可知，超声波连续提取时间为60 min后，银耳蒂头多糖的提取率明显提高，在提取时间为80 min时，提取率达到32.63%，随着提取时间延长，提取率反而下降。可能是由于超声波空化作用及强度，短时间有助于水溶性多糖物质的提取，而长时间的超声波可造成水溶性的其他物质溶出，反而造成水溶性多糖物质的降解。

2.3 提取温度对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

准确称取银耳蒂头粉各1 g，料液比1∶80，功率50 W，温度为40，50，60，70，80℃时提取1 h，考查提取超声温度对银耳蒂头粗多糖提取率的影响。

提取温度对银耳蒂头粗多糖提取率的影响见图3。

图3 提取温度对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

由图3可知，提取温度对银耳蒂头粗多糖的提取率有明显的影响，提取温度高有助于银耳蒂头粗多糖的提取。在超声波条件下，温度70℃时，提取率最高，银耳粗多糖的提取率为36.11%。

2.4 超声功率对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

准确称取1 g银耳蒂头粉，选用超声功率40，50，60，70，80 W时，料液比1∶80，浸提温度70℃的条件下浸提1 h，研究超声功率对银耳蒂头粗多糖提取率的作用。

超声功率对银耳蒂头粗多糖提取率的影响见图4。

图4 超声功率对银耳蒂头粗多糖提取率的影响

由图4可知，超声功率对银耳蒂头提取率影响不大，超声功率60 W时，有利于银耳蒂头多糖的提取，当超声功率超过60 W时，粗多糖提取率开始降低。

2.5 正交试验结果分析

根据单因素试验的结果，确定提取时间、超声功率、提取温度、料液比4种因素选用正交试验表L9（34）进行试验，得到银耳蒂头粗多糖的最佳提取条件。

正交试验结果见表2。

表2 正交试验结果

将正交试验数据进行方差分析，以此来判断上述因素对试验结果的影响。

正交设计方差分析见表3。

表3 正交设计方差分析

由表3可知，料液比对银耳蒂头粗多糖的提取率影响最显著，提取时间与提取温度的影响为显著。而超声功率（显著水平p＞0.05） 无明显显著差异。采用超声波提取银耳蒂头粗多糖，其最佳提取工艺条件为提取温度70℃，超声功率50 W，料液比1∶90，提取时间100 min。

2.6 验证试验及精密度

按照上述试验结果得出的条件A3B2C1D2进行5次平行试验，取平均值，结果与正交试验一致。银耳蒂头粗多糖的提取率达到36.38%，RSD值测定为0.84%，试验结果稳定，重现性好，所测数据准确，相对标准偏差小，表明超声波提取银耳蒂头粗多糖工艺稳定可行。

3 结论

（1）银耳蒂头组织较紧密，不易干燥，不易煮烂，因此在加工中常作为菌渣废料。研究表明，银耳蒂头含有丰富的多糖物质，可为其开发利用提供理论基础。采用超声波提取的银耳蒂头多糖的物理化学性质、生物活性机理、功效因子还需进一步研究。

（2）与传统的水提法相比，用超声波提取银耳蒂头粗多糖可有效提高多糖的提取速率，减少银耳蒂头粗多糖的提取时间。正交试验得到的最佳工艺条件为超声波提取温度70℃，超声功率50 W，料液比1∶90条件下提取100 min时，提取率36.38%。