二次通用旋转组合设计优化杏鲍菇寡糖提取工艺

二次通用旋转组合设计优化杏鲍菇寡糖提取工艺谢三都;陈思洁【摘要】以杏鲍菇为原料,采用超声波技术辅助提取杏鲍菇寡糖.在单因素实验基础上,采用二次通用旋转组合设计优化杏鲍菇寡糖提取工艺条件.得到杏鲍菇寡糖最优提取工艺条件:杏鲍菇原液(杏鲍菇粉末∶80％乙醇溶液=1∶15,料液比g/mL)超声时间为15 min,超声温度为60℃,杏鲍菇寡糖提取得率达11.28％.【期刊名称】《云南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(027)003【总页数】5页(P176-180)【关键词】杏鲍菇;寡糖;超声波;二次通用旋转组合设计【作者】谢三都;陈思洁【作者单位】福建师范大学闽南科技学院,福建泉州362332;福建师范大学闽南科技学院,福建泉州362332【正文语种】中文【中图分类】TS201杏鲍菇（Pleurotus eryngii），别名刺芹侧耳，属于真菌门、真担子菌纲伞菌目、侧耳属，是一种药食两用珍稀真菌，被列为21世纪最具开发潜力的食用菌之一［1］.杏鲍菇质地脆嫩，口感风味独特，且营养丰富，具有抗氧化、降血脂、抑制肿瘤、抗病毒、降低胆固醇以及增强机体免疫等药用价值［2－3］.近年来，有关于杏鲍菇多糖的提取、分离纯化和结构鉴定等有了一定的研究［4－7］，但尚无对杏鲍菇寡糖的提取、分离纯化和结构鉴定的研究报道.寡糖，又称为低聚糖，是指聚合度介于2～10之问的一类复合碳水化合物的总称，多为水溶性，具有甜味［8］.近年来随着对低聚糖的深人研究，发现一些新型低聚糖具有防病抗病、增进健康的生理功能，称功能型低聚糖，主要表现在：难消化、低热量，不引起肥胖；难腐蚀性，不易造成龃齿；特别是能够增殖肠道有益菌群的作用，越来越受到各界的关注［9－11］.随着社会发展和人民生活水平不断提高，健康和环境已成为人们生活重心.寡糖作为一种安全、稳定、绿色的营养强化剂，其研究价值也逐渐升高［12］.目前，寡糖主要从雪莲果［13］、野西瓜［14］、洋根［15］、香蕉［16］、大豆［17］、山药［18］等原料中提取.到目前为止，未见有将超声波辅助提取法应用于杏鲍菇寡糖提取的相关文献报道.本文以杏鲍菇为原料，以杏鲍菇寡糖得率为指标，采用超声波技术，在单因素实验基础上，采用二次通用旋转组合设计优化杏鲍菇寡糖提取工艺条件.本研究有利于提升杏鲍菇加工技术水平，并为其它食用菌寡糖的相关研究提供理论依据.1 主要实验药品与仪器1.1 实验仪器PL 203型电子精密天平（梅特勒－托利多仪器（上海）有限公司）；WFZ UV－2000型紫外可见分光光度计（龙尼柯（上海）仪器有限公司）；HWS－28电热恒温水浴锅：上海齐欣科学仪器有限公司；TDL－40B型台式离心机（上海安亭科学仪器厂）；JY88－II超声波细胞粉碎机（宁波新艺超声设备有限公司）.1.2 实验药品材料：杏鲍菇（由福建宁德市古田县绿生园农产品有限公司提供）.试剂：无水乙醇、浓硫酸、苯酚，试剂均为分析纯.1.3 实验方法1.3.1 杏鲍菇寡糖提取工艺流程杏鲍菇→烘干→粉碎→超声波辅助提取→离心分离→上清液→杏鲍菇寡糖溶液.1.3.2 杏鲍菇寡糖测定及提取率计算采用苯酚－硫酸法［19］测定杏鲍菇寡糖的含量.吸光度值与葡萄糖质量浓度（μg ／mL）的关系为：式中，Y表示吸光度值；X表示葡萄糖质量浓度（μg／mL）.吸取样品离心后上清液1μL，用相应浓度乙醇稀释50倍，其他步骤按标准曲线操作进行，测定杏鲍菇寡糖吸光度值.做4个平行，取平均值.根据标准曲线方程求出提取物中杏鲍菇寡糖的含量，按下面方法计算杏鲍菇寡糖得率：式中，M0表示杏鲍菇质量（g）；M1杏鲍菇寡糖质量（g）.1.3.3 杏鲍菇寡糖制备的单因素实验料液比：在乙醇体积分数80%、提取时间15 min、超声温度60℃，改变料液比（m∶V）（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35提取杏鲍菇寡糖，以确定适宜的料液比.乙醇体积分数：在料液比m∶V＝1∶15，提取时间15 min，超声波温度60℃，改变乙醇体积分数（20、40、60、80、100%）提取杏鲍菇寡糖，以确定适宜的乙醇体积分数.超声时间：在料液比m∶V＝1∶15，乙醇体积分数80%，超声波温度60℃，改变超声时间（0、5、10、15、20、25、30 min）提取杏鲍菇寡糖，以确定适宜的超声波时间.温度：在料液比m∶V＝1∶15，提取时间 15 min，超声波时间15 min，改变超声波温度（30、40、50、60、70、80℃）提取杏鲍菇寡糖，以确定适宜的超声波温度.1.3.4 杏鲍菇寡糖制备工艺优化试验在单因素试验基础上，选用二次通用旋转组合设计优化提取条件，采用4因素5水平原则，设计试验，试验因素和水平编码见表1.表1 二次通用旋转组合试验因素水平水平编码料液比（Z1）／（g·m L－1）乙醇体积分数（Z2）／%超声波时间（Z3）／min超声波温度（Z4）／℃2 1∶25100 25 80 1 1∶20 90 20 70 0 1∶15 80 15 60－1 1∶10 70 10 50－2 1∶5 60 5 40 Δj 5 10 5 101.4 数据分析采用DPS2.0数据处理软件对正交试验结果进行极差分析.2 结果与分析2.1 料液比对杏鲍菇寡糖得率的影响植物化学物提取过程中为了充分提取出目标产物，必须考虑目标产物的在溶剂中的溶出率，而料液比是关键的影响因素.如图1所示，当料液比低于1∶15 g／mL时，料液比越高，杏鲍菇寡糖得率越高，当料液比为1∶15 g／mL时，杏鲍菇寡糖得率最高，为10.55%，当料液比高于1∶15 g／mL时，杏鲍菇寡糖得率开始下降，并逐渐趋于平缓，变化趋势逐渐减小，这可能是由于溶剂增加，寡糖回收时间增加，导致寡糖分解.2.2 提取液乙醇体积分数对杏鲍菇寡糖得率影响如图2所示，随乙醇体积分数升高，杏鲍菇寡糖得率上升，当乙醇体积分数达到80%提取杏鲍菇寡糖得率最高，为10.66%，之后乙醇体积分数继续升高，寡糖得率呈下降趋势.乙醇体积分数适当提高有利于杏鲍菇寡糖的提取，这可能是因为在所选试验条件下，溶剂与寡糖极性相似性较大，使寡糖得率升高.2.3 超声波辅助提取时间对杏鲍菇寡糖得率的影响超声波具有破壁功能，能够增加寡糖的溶出，但长时间的超声波作用，有可能引起寡糖结构被破坏，反而不利于寡糖的提取.如图3所示，当超声波辅助时间少于15 min时，杏鲍菇寡糖得率呈现显著升高的趋势，在超声波辅助时间为15 min时，杏鲍菇寡糖得率最高，为10.18%，当超声波辅助时间高于15 min时，杏鲍菇寡糖得率开始下降，当超声波辅助时间高于20 min时，杏鲍菇寡糖得率变化逐渐减小并趋于平缓，这可能就是由于超声时间过长导致杏鲍菇寡糖分解、破坏.2.4 超声波辅助提取温度对杏鲍菇寡糖得率的影响增加温度有利于增加分子热运动，增加寡糖的溶出率，但温度过高，在超声波作用下，可能导致寡糖被破坏反而不利于寡糖的提取.如图4所示，当超声波辅助提取温度为60℃时，杏鲍菇寡糖得率最高，为10.85%，当超声波辅助提取温度高于60℃时，杏鲍菇寡糖得率大幅度下降，这可能就是因为过高温度导致杏鲍菇组织中的寡糖被破坏，使寡糖得率下降.2.5 二次通用旋转组合设计优化杏鲍菇寡糖提取工艺条件根据单因素试验结果，选用四因素二次通用旋转组合设计表优化超声波辅助提取杏鲍菇寡糖的工艺条件，试验方案及结果见表2.表2 四因素二次回归通用旋转组合设计试验方案及结果实验号 Z1 Z2 Z3 Z4 杏鲍菇寡糖得率／%1 1 1 1 1 6.41 2 1 1 1－1 5.23 3 1 1－1 1 9.16 4 1 1 －1 －1 8.28 5 1－1 1 1 5.58 6 1 －1 1 －1 6.78 7 1 －1 －1 1 8.01 8 1 －1 －1 －1 7.22 9 －1 1 1 1 6.49 10 －1 1 1 －1 5.84 11 －1 1 －1 1 7.02 12 －1 1 －1 －1 5.69 13 －1 －1 1 1 6.90 14 －1 －1 1 －1 6.15 15 －1 －1 －1 1 5.78 16 －1 －1 －1 －1 7.28 17 －2 0 0 0 7.09 18 2 0 0 0 9.75 19 0－2 0 0 5.10 20 0 2 0 0 4.44 21 0 0－2 0 8.07 22 0 0 2 0 7.25 23 0 0 0－2 5.30 24 0 0 0 2 6.47 25 0 0 0 0 9.88 26 0 0 0 0 10.65 27 0 0 0 0 8.95 28 0 0 0 0 10.99 29 0 0 0 0 11.03 30 0 0 0 0 10.95 31 0 0 0 0 9.54运用DPS分析软件对表1中的试验数据进行统计分析，得到回归方程：从表3知，失拟F1＝0.678 31＜F0.05（10，6）＝4.06，P＝0.729 6＞0.05，拟合不足是不显著的；回归 F2 ＝12.589 04 ＞F0.01（14，16）＝3.45，P ＝0.000 1，回归呈极显著，因此说明该模型拟合度较好．对模型中各项系数进行检验，得出X2X3，X3X4对实验结果的影响不显著，在α＝0.01显著水平剔除不显著项后，简化后的回归方程为：表3 试验结果方差分析变异来源平方和自由度均方偏相关 F值 P值1.965 4 1 1.965 4 0.427 8 3.584 0.076 6 X2 0.349 9 1 0.349 9 －0.195 8 0.638 1 0.4361 X3 3.136 4 1 3.136 4 －0.5132 5.7193 0.0294 X4 0.430 4 1 0.430 4 0.2162 0.784 9 0.388 8 X12 9.667 4 1 9.667 4 －0.724 17.628 7 0.000 7 X22 53.617 5 1 53.617 5 －0.927 97.773 2 0.000 1 X32 11.968 1 1 11.968 1 －0.759 6 21.824 2 0.000 3 X42 34.009 7 1 34.009 7 －0.891 6 62.017 7 0.0001 X1X2 0.018 6 1 0.018 6 0.046 0.034 0.856 1 X1X3 2.450 8 1 2.450 8 －0.467 3 4.469 1 0.050 6 X1 X4 0.159 6 1 0.159 6 －0.133 7 0.291 0.597 X2 X3 0.109 9 1 0.109 9 －0.111 2 0.200 4 0.660 4 X2 X4 0.645 6 1 0.645 60.261 8 1.177 3 0.294 X3 X4 0.219 5 1 0.219 5 0.156 2 0.400 3 0.535 9回归96.651 2 14 6.903 7 12.589 04 0.000 1剩余 8.774 2 16 0.548 4失拟 4.655 9 10 0.465 6 0.678 31 0.729 6误差 4.118 3 6 0.686 4总和X1 105.425 4 30最高值的各个因素组合：Z1＝0、Z2＝0、Z3＝0、Z4＝0，此时Y max＝11.28%．即最优工艺条件是：料液比m∶V＝1∶5、提取液乙醇体积分数80%、超声波时间15 min、超声波温度60℃，杏鲍菇寡糖得率为11.28%.3 结语采用二次通用旋转组合设计，得到超声波辅助法提取杏鲍菇寡糖的数学回归模型为：在本试验范围内应用该模型可预测杏鲍菇寡糖的提取得率.通过二次通用旋转组合设计优化提取工艺条件获得超声波辅助法提取杏鲍菇寡糖的最优提取条件为料液比1∶15（g∶mL）、提取液乙醇体积分数 80%、超声波时间15 min、超声波温度60℃，提取得率达11.28%.参考文献：［1］姚自奇，兰进.杏鲍菇研究进展［J］.食用菌学报，2004，11（1）：52－58. ［2］张桂芳，张东杰，郭希娟.杏鲍菇提取物抗氧化活性的研究［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2010，22（5）：76－80.［3］许世凯.抗衰老药物学［M］.北京：中国医药科技出版社，1944：42－46. ［4］王凤芳.杏鲍菇中营养成分的分析测定［J］.食品科学，2002，23（4）：132－135.［5］颜明娟，江枝和，蔡顺香.杏鲍菇营养成分的分析［M］.食用菌，2002（4）：11－12.［6］范文秀，王振河.杏鲍菇多糖的提取及含量测定［J］.广东微量元素科学，2006，13（7）：53－56.［7］杨立红，史亚丽，王晓洁，等.杏鲍菇多糖的分离纯化及生物活性的研究［J］.食品科技，2005（6）：18－21.［8］郑建仙，耿立萍.功能性低聚糖析论［J］.食品发酵工业，1997，23（1）：39－46.［9］黄琼华.低聚糖类［J］.中国食品添加剂，1995（4）：35－38.［10］陈瑞娟.新型低聚糖的介绍［J］.食品与发酵工业，1993（2）：82－90. 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