响应面优化超声波提取猴头菇多糖工艺的研究 赵洪梅，孙君， 谢春阳 （吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春１ ３０１ １ ８） 摘要：以猴头菇子实体为原料，通过单因素试验，确定液料比、超声温度、超声时间３个因素对猴头菇多糖得 率的影响，并进行响应面优化，确定了猴头菇多糖提取工艺的最佳条件为：液料比２１：１，超声温度４０℃，超 声时间２０ ｍｉｎ。在此条件下提取猴头菇多糖，可充分利用其原料，大大提高多糖得率，最终猴头菇多糖得率达 ４．８５２％。 关键词：响应面；超声波；猴头菇多糖 中图分类号：Ｑ９４６—３３ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ．１６７１—９６４６（Ｃ）．２０１１．１１．００９ Ｔｈｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｈｅｒｉｃｉｕｍ Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ Ｚｈａｏ Ｈｏｎｇｍｅｉ，Ｓｕｎ Ｊｕｎ，＂Ｘｉｅ Ｃｈｕｎｙａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ １３０１１８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓ￣ａｃｔ：Ｈｅｒｉｃｉｕｍ ｅｒｉｎａｃｅｕｓ ａｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉｌａ，ｂｙ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌｉｑｕｉｄ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｉｍｅ ｏｎ ｈｅｒｉｃｉｕｍ ｐｏｌｙｓａｅｃｈａｒｉｄｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ，ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｅｒｉｃｉｕｍ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ：ｍａｔｅｒｉｌａ ｌｉｑｕｉｄ ２１：１， ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ４０℃，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｉｍｅ ２０ ｍｉｎ．Ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｃａｎ ｍａｋｅ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｅｃｈａｒｉｄｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ．ｈｅｒｉｃｉｕｍ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｒａｔｅ ｏｆ ４．８５２％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ￣ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ；ｈｅｒｉｃｉｕｍ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ 虚损的功效，对慢性胃炎、十二指肠溃疡、胃溃疡 ０引言 等多种消化道疾病和神经衰弱均有较好疗效，能提 猴头菌（Ｈｅｒｉｃｉｕｍ ｅｒｉｎａｃｅｕｓ）在分类学上隶属 高人体免疫能力。近年来的医学研究证明，猴头菌 菌物界、担子菌门、担子菌纲、猴菇目、猴菇科、 的生物活性主要来自其多糖和多糖肽类【５１。多糖系 猴菇属［１Ｊ。因其整个子实体形状象猴子的脑袋，颜 细胞产生的一类代谢产物，根据存在部位可分为胞 色黄褐色，象猴子的毛，故取名“猴头”Ｂ ３１。猴头 内多糖和胞外多糖，胞内多糖存在于菌丝细胞内， 菌是著名的四大名菜（猴头、熊掌、海参、鱼翅） 胞外多糖一般指液体培养中分泌到培养液中的多 之一，素有“山珍猴头、海味燕窝”之称 。 糖［６１。本实验采用超声波提取猴头菇子实体胞内多 猴头菇是著名的药食兼用型真菌，其子实体和 糖，研究了液料比、超声时间和超声温度对多糖得 发酵菌丝体均可入药。传统中医认为，猴头菇性 率的影响，并应用响应面对提取工艺进行优化，确 平、味甘，有助消化、利五脏、润六肺的功能和补 定了猴头菇多糖的最佳提取工艺条件。 收稿日期：２０１１－０９—２４ 作者简介：赵洪梅（１９８６一），女，山东人，硕士，研究方向：农产品加工与贮藏工程。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｏｈｏｎｇｍｅｉａｎｙｙ＠１２６．ｔｏｍ。 为通信作者：谢春阳（１９６５一），男，辽宁人，副教授，硕士，研究方向：农产品加工与贮藏工程。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｕｎｙａｎｇｘｉｅＣ￣ｅａｈ．ｎｅｔ。 Ｉ ７３ 按表１操作，静止１０ ｍｉｎ，手动充分 昆匀，沸 １ 实验材料与仪器 水浴２０ ｒａｉｎ，取出冷却至室温，以０号管为空白对 １．１材料与试剂 照，在波长４９０ ｎｍ处测吸光度，以葡萄糖标准溶 干制猴头菇，购于当地市场；乙醇、苯酚、硫 液的体积为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲 酸、氯仿、乙酸铅，均为分析纯。 线，得回归；ｂ－程： Ｙ＝６．７２２ ７ Ｘ一０．００２ ４．Ｒ。＝０．９９９ ７． １．２设备与仪器 ＪＹ９２一ＩＩ型超声波细胞粉碎机，宁波新芝生物 科技股份有限公司提供；ＦＫ—Ａ型组织捣碎机，江 ２．２超声波提取试验设计 将猴头菇置于干燥箱中，８０ ｏＣ下干燥３０ ｍｉｎ， 苏金坛市金城国胜实验仪器厂产品；１０１型电热鼓 风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司提供； ＤＺＫＷ－－Ｄ型水浴锅，河北黄骅市航天仪器厂产品； ＦＡ２００４型电－Ｔ－天平，上海上平仪器公司提供； ＲＥ一５２Ａ型旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂产 品；Ｔ６新世纪型紫外可见分光光度计，北京普析通 用仪器有限责任公司提供；ＴＧ卜１６Ｇ型高速台式 离心机，上海安亭科学仪器厂产品。 ２实验方法 ２．１多糖标准曲线的绘制 采用苯酚硫酸法测定猴头菇中的粗多糖含量。 质量浓度０．０４ ｍｇ／ｍＬ葡萄糖标准溶液的配置：精确 称取在干燥箱中经１０５ ｏＣ干燥至恒质量的分析纯无 水葡萄糖１０ ｍｇ，加适量水溶解，转移至２５０ ｍＬ 容量瓶中，加水至刻度，摇匀，配成质量浓度为 ０．０４ ｍｇ／ｍＬ的葡萄糖标准溶液。取１０支试管，加 入不同量试剂。 多糖标准溶液的配制见表１。 表１ 多糖标准溶液的配制 Ｖ／ｍＬ 除去大部分水分。用滤纸将猴头菇干粉包成滤纸 包，数量视实验用量而定，放入索式提取器的滤纸 筒内，加入无水乙醚，使滤纸包完全浸于无水乙醚 中。在６３ ｏＣ水浴中加热，使乙醚７次／ｈ回流，检 查抽提管流水，以乙醚挥发后不留下油迹即为抽提 终点。将去脂后的滤纸包自然晾干，精确称取猴头 菇菌粉２ ｇ，以猴头菇多糖得率为评价指标，以液 料比、超声时间、超声温度为因素，进行单因素试 验，超声次数为１次。将超声后的混合液在转速 ４ ０００ ｒ／ｍｉｎ下离一ｔ２，１０ ｍｉｎ，取上清液，去沉淀，得 到猴头菇多糖混合液。采用Ｓｅｖａｇｅ法与乙酸铅相 结合来去除蛋白质。将多糖混合液按３ｏ％￣ｕ入氯 仿试剂（三氯甲烷与正丁醇的质量比为１：３），在 常温下用空气恒温摇床振荡９０ ｍｉｎ，装入分液漏 斗，静止６０ ｍｉｎ，弃去沉淀。取上清液，加入质 量分数２％的乙酸铅０．２７％，将剩余的蛋白质去 除。按１：５加入体积分数９５％的乙醇，静止 ３０ ｍｉｎ醇沉，在转速４ ０００ ｒ／ｍｉｎ下离心１０ ｍｉｎ， 弃上清液，将沉淀用蒸馏水溶解，定容于１００ ｍＬ 容量瓶中，在波长４９０ ｎｍ处测定吸光度，计算多 糖得率。 粗多糖得率＝掣囊 ｘ １００％． ２．３单因素试验设计 根据超声波对多糖得率的影响，选择液料比、 超声时间、超声温度３个因素，进行单因素试验。 猴头菇多糖提取的单因素与水平设计见表２。 ２．４响应面试验设计 根据单因素试验，选取３因素３水平进行响应 面试验。 表２猴头菇多糖提取的单因素与水平设计 ３结果与分析 ３．１液料比对多糖得率的影响 在超声时间２０ ｍｉｎ、超声温度４０ ｏＣ的条件下， 研究液料比对多糖得率的影响。 不同液料比对多糖得率的影响见图１。 褂 驼 察 液料比／ｍＬ：ｇ 图１ 不同液料比对多糖得率的影响 由图１可知，多糖得率随溶剂量的增大而增 大，液料比为１５：１～２５：１时的多糖得率增加较明 显，而２５：１后的得率开始下降，因此选择液料比 为１５：１，２０：１，２５：１进行响应面试验。 ３．２超声时间对多糖得率的影响 在液料比２０：１、超声温度４０℃的条件下，研 究超声时间分别为１０，１５，２０，２５，３０ ｍｉｎ对多糖 得率的影响。 不同超声时间对多糖得率的影响见图２。 超声时间ｔ／ｍｉｎ 图２不同超声时间对多糖得率的影响 由图２可知，超声时间对多糖得率的影响较 大，在１５，２０，２５ ｍｉｎ时的得率变化明显，这是因 为超声波产生的强烈振动、高的加速度、强烈的空 化效应和搅拌作用等，加速有效成分进人溶剂，从 而有利于多糖的提取，但时间过长会使部分多糖结 构破坏，从而影响了多糖提取率。因此，选择 １５，２０，２５ ｍｉｎ进行响应面试验。 ３．３超声温度对多糖得率的影响 在液料比２０：１、超声时间２０ ｍｉｎ的条件下， 选择超声温度分别为３０，３５，４０，４５，５０ ｏＣ进行 提取，以优化超声温度。 不同超声温度对多糖得率的影响见图３。 超声温度 ℃ 图３不同超声温度对多糖得率的影响 由图３可知，随着超声温度的升高，多糖得率 也随２５提高，在４５℃以后，多糖提取率增幅较小， 这是由于超声作用随着温度的升高，空化作用加 强，使得细胞破碎程度过大，其他杂质也被溶出， 从而影响多糖提取率。因此，选择３５，４０，４５ ｏＣ 进行响应面试验。 ３．４响应面试验 选取液料比、超声时间、超声温度３个因素进 行响应面优化试验。 多糖得率响应面试验因素与水平设计见表３， 试验；ｂ－案与结果见表４。 表３多糖得率响应面试验因素与水平设计 ３．５方差分析及显著性检验 ７５ 表４试验方案与结果 应用Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｘｐｅｒｔ软件进行多元回归拟合分 析，得出多糖得率与超声处理各因素变量的二次方 程模型为： Ｙ＝４．８５＋０．０４０ Ｘ１＋０．０４９ Ｘ２—０．０１２ Ｘ３－０．１３ Ｘ１Ｘ２＋ ０．１ ２ Ｘ１Ｘ３＋０．１ １ Ｘ２ ３—０．０９３ Ｘ１２－０．２２ Ｘ２２＿ ０．２３ Ｘ３２． 式中： ｙ——猴头菇多糖得率的预测值； 、 ：、 ——分别为变量的编码值。 对表４数据进行方差分析。 方差分析及显著性检验见表５。 从表５中可以得出，本实验的模型极显著 （ｐ＜０．０１），失拟项不显著（ｐ＝０．４６８ ９）说明该模型 是合理的。由Ｐ值可知，各因素对得率影响的大小 顺序为：超声时间＞液料比＞超声温度。一次项 显著， 极显著，二次项 ：、 ，Ｘ，、 、Ｘ 、 ２２、 ３２极显著。Ｒ ＝Ｏ．９８６ １，说明该模型可以解释 ９８．６１％ｎｌｈ］应值的变化，说明该模型拟合程度较好， 可以用来分析和预测猴头菇多糖得率。 ３．６响应面分析３个因素的相互作用 超声温度 ，）与液料比 ）交互作用对多 糖得率的响应面和等高线示意图见图４。 ７６ 表５方差分析及显著性检验 注： ＜Ｏ．０５显著，｝ ＜Ｏ．０１极显著。 褂 贮 ００：ｌ 得率／％ 赠 缸 ｎ Ｘｌ液料比／ｍＬ：ｇ 图４超声温度（ ）、液料比（ ，）交互作用 对多糖得率的响应面和等高线示意图 由图４可知，在超声时间取最佳值２０ ｍｉｎ时， 超声温度和液料比之间的交互作用显著，在液料比 １８：１－２４：１，超声温度３８～４１℃时的多糖得率可 达到最大值。 超声时间 ２）与超声温度 ，）交互作用对 多糖得率的响应面和等高线示意图见图５。 ＼ 瓣 驼 越 赠 诅 辋 ２超声时间ｔ／ｍｉｎ 图５超声时间（ ）与超声温度（ ）交互作用 对多糖得率的响应面和等高线示意图 由图５可知，当液料比取最佳值２０：１时，超 声时间与超声温度之间的交互作用显著，在超声时 间１８－２２ ｒａｉｎ，超声温度３８—４１℃时的多糖得率可 达到最大值。 超声时间（ｘ９与液料比 ）交互作用对多 糖得率的响应面和等高线示意图见图６。 由图６可知，当超声温度取最佳值４０℃时， 超声时间与液料比之间的交互作用显著，在液料比 １７．８：１～２４．７：１，超声时间为１８－２２ ｍｉｎ时的多糖 得率可达到最大值。 ４结论 （１）在响应面优化后，可得出最佳的超声波提取 参数，即液料比２０．９９：１，超声时间２０．３３ ｍｉｎ，超 声温度４０．２２℃的条件下，猴头菇多糖得率的理论值 为４．８５ １ ７％，可应用上述参数来检验结论的可靠性。 ＼ 悱 驰 Ｏ０：１ 得率，％ 盘 厘 曹 讯 ｌ液料比／ｍＬ：ｇ 图６超声时间（ ）与液料比（墨）交互作用 对多糖得率的响应面和等高线示意图 （２）为实际操作需要，调整液料比为２１：１， 超声时间为２０ ｒａｉｎ，超声温度为４０℃，在此条件 下的验证试验表明，多糖得率为４．８１０ ３％，与理论 值的误差为０．８５％。由此可知，响应面优化猴头菇 多糖提取工艺参数准确，具有实际可操作性。 参考文献： ＨａｗｄｓｗｏｉｔＩｌ Ｄ Ｌ．Ａｉｎｓｗｏｒｔｈ＆Ｂｉｓｈｂｙ’ｓ ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｎｇｉ（８ｔｈ ｅｄ） 【Ｍ】．ＣＡＢ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９９５． 董宜勋．中国食用蘑菇大观【Ｍ】．北京：中国旅游出版 社，１９８６． 李应华．食用菌栽培与加工【Ｊ］．北京：金盾出版社， １９８５． 刘海森，陈海晏．猴头菌的生物学及其应用研究进展叨． 江西科学，１９９８，１６（１）：６１－７０． 张筱梅，苗晓燕．猴头菌多糖的研究与开发［Ｊ】．保定 学院学报，２０１０，５（２３）：７６—７９． 张树海．猴头菇多糖提取及纯化的研究『Ｊ］．食品研究 与开发，２００６，２７（１１）：１０３—１０６．一 ｆ ７７
