超声波浸提提取猴头菇粗多糖的研究
超声波提取技术是指以超声波辐射产生的机械振动效应、空化效应和热效应,引起机械搅拌、加速扩散溶解的一种利用外场介入的强化溶剂提取方法。“空化现象”产生巨大压力的会破坏原料细胞壁,加速提取物的溶出。“机械振动”和“热效应”使溶出成分进一步扩散,最终实现实现固--液萃取分离,具有时间短,效率高,成本低的特点。目前利用超声波提取猴头菇多糖的研究很多,也取得了较为理想的结果。柴军红等人采用超声波法提取猴头菇下脚料多糖,得率为9.56%;张素斌等人对比7种提取方法对猴头菇多糖得率的影响,结果表明:超声波与复合酶法的协同作用可使多糖提取率大为提高,达到15.59%。
1 料液比对猴头菇多糖提取效果的影响
猴头菇子实体粉碎成过20目筛,按重量的20倍、30倍、40倍加入蒸馏水,分别在超声波中提取15分钟,用3号玻璃坩埚过滤并洗涤残渣得清液,合并清液并定容至250mL,清液用超纯水再稀释10倍后,取1mL滤液测定多糖浓度,每个处理3个重复。
2 超声时间对猴头菇多糖提取效果的影响
称取等量的子实体粉末(2.00克),按重量的20倍加入蒸馏水,于超声波中分别提取10、15、20分钟,用3号玻璃坩埚过滤并洗涤残渣得清液,合并清液并定容至250mL,清液用超纯水再稀释10倍后,取1mL滤液测定多糖浓度,每个处理3个重复。
3 超声水浴温度对猴头菇多糖提取效果的影响
称取同等量的子实体粉末(2.00克)三份,按重量的20倍加入蒸馏水,于,超声波的水浴温度分别为40℃、50℃、60℃中提取二次,用3号玻璃坩埚过滤并洗涤残渣得清液,合并清液并定容至250mL,清液用超纯水再稀释10倍后,取1mL滤液测定多糖浓度,每个处理3个重复。
4 正交试验
为进一步探讨浸提参数中的料液比、时间和浸提次数对子实体多糖的影响,进行3因素3水平的正交试验。
结果与讨论
1、料液比对猴头菇多糖提取效果的影响
以猴头菇粉末为实验材料,在水浴温度为50℃、超声时间为20min的条件下,研究料液比对猴头菇粗多糖浸提效果的影响,实验结果如图1。由图1可知,当料液比为1:20时,猴头菇多糖浸出量较大;随着料液比加大,粗多糖提取率提高不显著,为了节约成本及提高效率,故选择料液比为1:20作为水浴浸提的最佳条件。
表1 料液比对猴头菇粗多糖浸提的影响
Table1 The effect of the mixture ratio on theextraction yield of H. erinaceus polysaccharide
料液比 | 1:10 | 1:20 | 1:30 | 1:40 | 1:50 | 1:60 |
第一次提取率(%) | 14.78 | 15.86 | 15.41 | 15.41 | 15.67 | 15.28 |
第一次提取率(%) | 14.31 | 15.50 | 15.61 | 15.41 | 15.28 | 15.34 |
第一次提取率(%) | 14.29 | 15.41 | 15.54 | 15.41 | 15.19 | 15.19 |
平均提取率(%) | 14.46 | 15.59 | 15.52 | 15.41 | 15.38 | 15.27 |
差异性显著分析 | Aa | Bb | Bb | Bb | Bb | Bb |
图1 料液比对猴头菇粗多糖浸提的影响
Fig1 The effect of solid-liquid ratio on theextraction yield of H. erinaceus polysaccharide
以剪碎后的猴头菇子实体为实验材料,在料液比为1:20、超声时间为20 min的条件下,研究温度对猴头菇粗多糖浸提效果的影响,实验结果如图2。由图2可知,当水浴温度为50℃时,猴头菇多糖浸出量较大;随着温度的升高,粗多糖提取率反而下降,这是因为提取温度过高时,粗多糖类化合物容易降解失活,故选择水浴温度为50℃作为水浴浸提的最佳条件。
表2 温度对猴头菇粗多糖浸提的影响
Table2 Theeffect of temperature on the extraction yield of hericium polysaccharide
温度(℃) | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
第一次提取率(%) | 9.89 | 12.09 | 15.56 | 14.04 | 11.7 |
第一次提取率(%) | 9.69 | 11.87 | 15.62 | 13.92 | 11.54 |
第一次提取率(%) | 9.79 | 11.98 | 15.59 | 13.98 | 11.62 |
平均提取率(%) | 9.79 | 11.98 | 15.59 | 13.98 | 11.62 |
差异性显著分析 | Aa | Bb | Bb | Bb | Bb |
Fig2 The effect of temperature on the extractionyield of hericium polysaccharide
3 浸提时间对猴头菇多糖提取效果的影响
以剪碎后的猴头菇子实体为实验材料,在料液比为1:20、温度为50℃的条件下,研究浸提时间对猴头菇粗多糖浸提效果的影响,实验结果如图3。由图3可知,当浸提时间为20min时,猴头菇多糖浸出量较大;随着浸提时间的延长,粗多糖提取率反而下降,这是因为浸提时间过长时,粗多糖类化合物易降解失活,故选择浸提时间为20min作为水浴浸提的最佳条件。
表3 超声时间对猴头菇粗多糖浸提的影响
Table3 Theeffect of ultrasonic time on the extraction yield of H. erinaceus polysaccharide
时间(min) | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
第一次提取率(%) | 13.94 | 14.87 | 15.68 | 15.61 | 15.58 |
第二次提取率(%) | 14.21 | 15.16 | 15.63 | 15.42 | 15.41 |
第三次提取率(%) | 14.18 | 15.09 | 15.46 | 15.68 | 15.39 |
平均提取率(%) | 14.11 | 15.04 | 15.59 | 15.57 | 15.46 |
差异性显著分析 | Aa | Bb | Bb | Bb | Bb |
图3 超声时间对猴头菇粗多糖浸提的影响
Fig3 Theeffect of ultrasonic time on the extraction yield of hericium polysaccharide
4 最佳条件下水浴提取法的多糖提取率
在最佳的因素下,进行了浸提取,结果见表4。
表4 超声提取最优条件下多糖提取率
Table4 Theextraction rate of polysaccharide under the optimum condition by ultrasonic
实验次数 | 多糖提取率(%) | 平均提取率 (%) | RSD(%) | ||||
1 | 15.01 | 15.13 | 0.76 | ||||
2 | 15.24 | ||||||
3 | 15.14 | ||||||
在最佳的超声波条件下:料液比为1:20、水浴温度:50℃、浸提时间:20分钟的条件下,进行三次平行实验,得到平均粗多糖提取率为15.13%,RSD符合要求。
表5 L9(33)正交实验结果及其分析
Table5 Results and analysis of orthogonal experiment
实验号 | 因素 | 实验指标 | ||||
料液比A | 时间B | 温度C | 误差 | 提取率(%) | ||
1 | (1)1:20 | (1)10 | (1)30 | 1 | 9.61 | |
2 | (1)1:20 | (2)15 | (2)40 | 2 | 12.24 | |
3 | (1)1:20 | (3)20 | (3)50 | 3 | 15.59 | |
4 | (2)1:30 | (1)10 | (2)40 | 3 | 13.21 | |
5 | (2)1:30 | (2)15 | (3)50 | 1 | 15.52 | |
6 | (2)1:30 | (3)20 | (1)30 | 2 | 9.79 | |
7 | (3)1:40 | (1)10 | (3)50 | 2 | 14.11 | |
8 | (3)1:40 | (2)15 | (1)30 | 3 | 9.97 | |
9 | (3)1:40 | (3)20 | (2)40 | 1 | 11.98 | |
总 糖 | K11 | 37.44 | 36.93 | 29.37 | 37.11 | |
K12 | 38.52 | 37.73 | 37.43 | 36.14 | ||
K13 | 36.06 | 37.36 | 45.22 | 38.77 | ||
k1 | 12.48 | 12.3 | 9.8 | 12.4 | ||
k2 | 12.8 | 12.6 | 12.5 | 12.0 | ||
k3 | 12.0 | 12.5 | 15.1 | 12.9 | ||
R | 2.46 | 0.8 | 15.85 | 2.63 | ||
K212 | 1401.754 | 1363.825 | 862.5969 | 1377.152 | ||
K222 | 1483.79 | 1423.553 | 1401.0049 | 1306.1 | ||
K232 | 1300.324 | 1395.77 | 2044.8484 | 1503.113 | ||
Q | 1395.289 | 1394.382 | 1436.150067 | 1395.455 | ||
S | 1.01 | 0.11 | 41.87 | 1.18 |
表6 正交试验方差分析表
Table6 Analysis of variance table for orthogonalexperiment
变异来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | 显著水平 |
料液比A | 1.01 | 2 | 0.51 | 0.86 |
F0.05(2,2)=19.0 |
时间B | 0.1 | 2 | 0.1 | 0.09 | |
温度C | 41.9 | 2 | 20.9 | 35.51 | |
误差 | 1.2 | 2 | 0.6 |
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总和 | 44.2 | 8 |
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从本试验的极差分析可知,对猴头菇多糖提取量的影响大小依次为浸提温度C、料液比A及浸提时间B。即在料液比为1:20, 浸提时间为20min,浸提温度为50℃,粗多糖浸出量最高。