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155工艺技术食品科学 2010, Vol. 31, No. 24 响应面法优化杏鲍菇菌糠多糖提取工艺 侯 军，林晓民 *，李 瑛，白莉娟，张家进，耿翠敏，张 虹，李冬琳 (河南科技大学林学院，河南 洛阳 471003) 摘 要：目的：优化杏鲍菇菌糠多糖的提取工艺。方法：在单因素试验基础上根据 Box-Behnken 中心组合试验设 计原理，采用三因素三水平响应面分析法，依据回归分析确定各工艺条件的影响因素。结果：杏鲍菇菌糠多糖提 取的最佳工艺条件为提取温度 88、提取时间 8.5h、水料比 57:1(mL/g)，多糖最大提取率 6.43%。结论：响应面 优化法能够提高杏鲍菇菌糠的多糖提取率。 关键词：杏鲍菇；菌糠；多糖；响应面分析法 Optimization of Extraction Processing of Polysaccharide from Waste Materials of Pleurotus eryngii by Response Surface Methodology HOU Jun，LIN Xiao-min*，LI Ying，BAI Li-juan，ZHANG Jia-jin， GENG Cui-min，ZHANG Hong，LI Dong-lin ( College of Forestry, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China ) Abstract ： Objective: To optimize the extraction processing of polysaccharide from waste materials Pleurotus eryngii. Method: On the basis of single-factor experiments and the principles of Box-Behnken central composite experimental design, response surface methodology (RSM) with 3 factors and 3 levels was used to explore the effect of each factor on extraction rate of polysaccharide. Results: The optimal extraction processing conditions of polysaccharide were extraction temperature of 88 , extraction time of 8.5 h and water-material ratio of 57:1 (mL/g). Under the optimal extraction conditions, the extraction rate of polysaccharide was up to 6.43%. Conclusion: RSM can improve extraction rate of polysaccharide from P. eryngii. Key words：Pleurotus eryngii；waste material；polysaccharide；response surface methodology (RSM) 中图分类号：R284.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)24-0155-04 收稿日期：2010-07-27 基金项目：河南科技大学(SRTP)基金项目(2010193) 作者简介：侯军(1971 )，男，讲师，硕士，研究方向为食用菌栽培和真菌分子系统学及真菌活性物质开发。 E-mail：houjunhoujun * 通信作者：林晓民(1961 )，男，教授，博士，研究方向为真菌学和植物病理学。E-mail：xiaomlin 杏鲍菇多糖是一种特殊的免疫调节剂，具有抗病 毒、抗肿瘤1、抗疲劳2、抗损伤3、抗氧化3-6、防 止动脉硬化7、增强人体免疫力和抗癌的作用8。一些 学者对杏鲍菇子实体及菌丝体多糖的提取工艺进行了大 量研究，但目前从杏鲍菇菌糠中提取多糖的研究还未见 报道9-17。杏鲍菇菌糠作为栽培食用菌后的培养料含有 丰富的多糖，与子实体多糖具有相似的生物活性和功 能。从菌糠中提取多糖，不仅可以延伸产业链，增加 附加值，还可以减少环境污染，保证食用菌产业的可 持续发展，具有显著的经济和生态效益。本实验研究 提取温度、提取时间、水料比对杏鲍菇菌糠多糖提取 率的影响，利用响应面分析法对其提取工艺参数进行优 化，以获得杏鲍菇菌糠多糖提取的最佳工艺条件，为 杏鲍菇菌糠多糖的应用研究提供依据。 1材料与方法材料与方法 1.1材料与试剂 杏鲍菇菌糠 洛阳福达美农业生产有限公司；葡萄 糖、蒽酮、浓硫酸、蒽酮试剂(1g蒽酮溶解到浓硫酸中 定容至 500mL，现配现用)，以上试剂皆为分析纯级。 1.2仪器与设备 101-2-BS- 电热恒温鼓风干燥箱 上海跃进医疗器械 厂；T6 新世纪 - 紫外分光光度计 北京普析通用仪器有 限责任公司；HH.S- 精密恒温水浴锅 江苏金坛市医疗 仪器厂；PL203- 电子天平、TGL-16C- 高速台式离心机 梅特勒 - 托利多(上海)有限公司。 1.3方法 1.3.1原料预处理 2010, Vol. 31, No. 24食品科学工艺技术156 杏鲍菇菌糠掰碎如核桃大小，60电热恒温鼓风干 燥至质量恒定，粉碎，过 4 0 目筛存放备用。 1.3.2菌糠多糖提取工艺及多糖检测反应体系 菌糠(0.1g)浸提(不同因素)离心两次取上清液 定容(30mL)取上清液(1.5mL)蒽酮 - 硫酸试剂(6mL) 摇匀水浴 10min(90)常温水浴冷却测定吸光度 1.3.3标准曲线制作 标准曲线以葡萄糖为标准品，于波长 620nm 处测定 吸光度，以含糖量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制 标准曲线，并求出回归方程。每轮实验皆做标准曲线， 以保证菌糠多糖检测的准确性。 1.3.4杏鲍菇菌糠多糖提取正交试验设计 在温度、时间、水料比 3 个单因素试验基础上根 据 Box-Behnken 中心组合试验设计原理，采用三因素三 水平响应面分析法，依据回归分析确定各工艺条件的影 响因子，以多糖提取率为响应值作响应面与等值线图， 分析优化最佳提取条件。 2结果与分析结果与分析 2.1单因素试验 2.1.1提取温度对杏鲍菇菌糠多糖提取率的影响 精确称取 5 份 0.1g 杏鲍菇菌糠置于 7mL 离心管中， 各加入 3mL 蒸馏水，摇匀后，水浴加热，加热温度分 别为 50、60、70、80、90、100，4h 后取出，冷 却，10000r/min 离心 10min 得上清液，加去离子水定容 至 30mL，检测上清液中的多糖提取率，结果见图 1。 图图 1 提取温度对提取率的影响 提取温度对提取率的影响 Fig.1 Effect of extraction temperature on extraction rate of polysaccharide 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 提取率/% 提取温度 / 5060708090100 从图 1 可以看出，杏鲍菇菌糠多糖的提取率随温度 的上升而增加，当超过 80，提取率增加开始变慢， 当温度 90到时，提取率增加更缓，但温度过高，水 分挥发过多不利于操作。因此，提取多糖的温度以不 超过 100为宜。 2.1.2提取时间对杏鲍菇菌糠多糖提取率的影响 精确称取 5 份 0.1g 杏鲍菇菌糠置于 7mL 离心管中， 各加入 3mL 蒸馏水，摇匀后，分别于 60水浴各加热 2、4、6、8、10、12h 后，冷却，10000r/min 离心 10min 得上清液，加去离子水定容至 30mL，检测上清 液中多糖提取率，结果见图 2 。 5.6 5.4 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 提取率/% 提取时间 /h 24681012 图图 2 提取时间对提取率的影响 提取时间对提取率的影响 Fig.2 Effect of extraction time on extraction rate polysaccharide 从图 2 可以看出，开始阶段，随着时间的增加， 杏鲍菇菌糠多糖的提取率不断增加，当达到 8h 时提取 率最大；此后，随着时间的增加，提取率开始下降。 因此，时间控制在 8 h 左右为宜。 2.1.3水料比对杏鲍菇菌糠多糖提取率的影响 精确称取5份各0.1g杏鲍菇菌糠置于7mL离心管中， 按照水料比为 10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1(mL/ g ) ，分别加入 1、2 、3 、4 、5 、6mL 蒸馏水，摇匀 后，60水浴加热 4h。10000r/min 离心 10min 得上清液， 加去离子水定容至 30mL，检测上清液中的多糖提取 率，结果见图 3 。 从图 3 可以看出，开始阶段，随着水料比的增加， 杏鲍菇菌糠多糖的提取率增加，当水料比达 50:1 时提取 率最大；此后，随着水料比的增加，提取率开始下降。 因此，水料比控制在为 50:1 左右为宜。 2.2响应面分析法优化工艺 2.2.1多糖提取试验方案和因素水平 根据 Box-Behnken 中心组合试验设计原理，综合单 4.6 4.4 4.2 4.0 3.8 3.6 提取率/% 水料比(mL/g) 20:130:140:150:160:1 图图 3 水料比对提取率的影响 水料比对提取率的影响 Fig.3 Effect of water-material ratio on extraction rate polysaccharide 10:1 157工艺技术食品科学 2010, Vol. 31, No. 24 因素影响试验结果，选取提取温度、水料比、提取时 间对杏鲍菇菌糠多糖提取率影响显著的 3 个因素，在单 因素试验基础上采用三因素三水平响应面分析方法进行 试验设计，见表 1 。 水平 因素 X1 温度 /X2 时间 /hX3 水料比(mL/g) 180740:1 085850:1 190960:1 表表 1 杏鲍菇菌糠多糖提取工艺响应面试验因素及水平 杏鲍菇菌糠多糖提取工艺响应面试验因素及水平 Table 1 Factors and levels of RSM 注：X1=(x1 85)/5，X2=(x2 8)/1，X3=(x3 50)/10，X 为编码值、x 为真实值。 试验号X1X2X3提取率/% 10005.97 2 1105.56 3 1 105.02 410 15.37 5 1015.81 6 10 15.64 701 15.75 81015.94 90006.17 100 115.95 110006.06 121106.44 131 105.6 140115.92 150 1 15.35 表表 2 杏鲍菇菌糠多糖提取工艺响应面分析方案及结果 杏鲍菇菌糠多糖提取工艺响应面分析方案及结果 Table 2 Design and results of RSM 2.2.2响应面分析方案及结果 对杏鲍菇菌糠多糖提取工艺进行响应面分析，具体 试验方案见表 2。 2.2.3因素间的交互影响 图图 4 各因素交互作用对提取率的影响 各因素交互作用对提取率的影响 Fig.4 Effect of cross-interaction of any two factors on extraction rate of polysaccharide 6.3 6.0 5.7 5.5 提取率/% X2：时间 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 X3：水料比 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 5.90 X2：时间 X1：温度 X3=0。 1.00.50.00.51.0 5.60 5.45 5.75 6.05 A.温度和时间 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 X3：水料比 X2：时间 1.00.50.00.51.0 5.55 5.35 5.75 5.95 X1= 0。 B.时间和水料比 6.15 6.25 6.00 5.75 5.50 提取率/% X1：温度 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 X3：水料比 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 X3：水料比 X1：温度 1.00.50.00.51.0 5.55 5.70 5.85 X2=0。 C.温度和水料比 6.15 5.70 6.00 6.25 6.00 5.75 5.50 提取率/% X1：温度 1.0 0.5 0.0 1.0 0.5 1.0 0.5 0.0 0.5 1.0 X2：时间 2010, Vol. 31, No. 24食品科学工艺技术158 图 4 直观地反映了多糖提取各个因素的交互作用和 影响。由图 4 可知，3 个因素对响应值的影响的大小： 温度水料比时间。 2.2.4方程求解及最佳条件 对响应值与各个因素进行回归拟合，得到回归方程： Y=0.0606667 0.0016500X1 0.0021875X2 0.0018875X30.0023208X10.0017958X20.0014458X3 0.0007500X1X20.0010000X1X30.0010750X2X3 为进一步确定最佳点的值，对回归方程取一阶偏导 等于零，整理得： 0.00165000.0046416X10.0007500X20.0010000X3=0 0.00218750.0035916X20.0007500X10.0010750X3=0 0.00188750.0028916X30.0010000X10.0010750X2=0 求解方程组得：X1=0.58312，X2=0.534578，X3= 0.655675。可得温度 87.9156、时间 8.534578h、水料 比 56.55675:1(mL/g)。考虑到实际操作的便利性，将杏 鲍菇菌糠多糖的最佳提取条件修正为提取温度 88、提 取时间 8.5h、水料比 57:1(mL/g)。 2.3验证实验 为检验 RSM 优化法的可靠性，采用上述最优提取 条件进行多糖提取实验，实际测定的提取率 6.43%，与 理论预测值 6.24% 误差 3% 左右，因此 RSM 优化提取条 件参数可靠，具有实用价值。 3结 论结 论 通过单因素试验设计，以及在此基础上通过设计三 因素三水平响应面分析法试验，确定杏鲍菇菌糠多糖的 提取最佳工艺参数：提取温度 88、提取时间 8.5h、 水料比 57:1(mL/g)，多糖提取率 6.43%。 参 考 文 献 ：参 考 文 献 ： 1迟桂荣, 徐琳, 吴继卫. 杏鲍菇多糖的抗病毒、抗肿瘤研究J. 莱 阳农学院学报: 自然科学版, 2006, 23(3): 174-176. 2郑素玲, 郭立英, 范永山. 杏鲍菇多糖对老龄小鼠抗疲劳能力的影 响J. 食品科学, 2010, 31(7): 269-271. 3XIAONAN L, BO Z, RONGSHAN L, et al. Extraction and antioxidant activities of intracellular polysaccharide from Pleurotus sp. mycelium J. International Journal of Biological Macromolecules, 2010, 47(2): 116-119. 4史亚丽, 杨立红, 蔡德华, 等. 杏鲍菇多糖对力竭小鼠抗氧化、抗 损伤的作用J. 体育学刊, 2005, 12(1): 56-58. 5张俊会, 王谦. 杏鲍菇多糖的抗氧化活性研究J. 中国食用菌, 2003, 22(2): 38-39. 6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. 7潘崇环, 孙萍. 珍稀食用菌栽培与名贵野生菌的开发利