图1 微波强度对双孢菇多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of microwave power on polysaccharide extraction rate
摘 要：采用微波辅助方法来提高双孢菇中多糖的提取率。通过单因素试验和正交试验分别对微波强度、微波作用时间、料液比及浸提时间4个因素进行了分析。优化得到微波辅助提取双孢菇中的多糖的最佳工艺条件为：微波强度640 W，微波处理时间4 min，料液比1∶30（g/mL），浸提时间2 h，该工艺条件下双孢菇多糖的提取率达到4.11 %。
关键词：微波辅助提取；双孢菇；多糖；最佳工艺条件
双孢菇又名白蘑菇、洋蘑菇、蘑菇，双孢菇是世界上生产数量最大、消费人群最广、尤其受发达国家消费者青睐的主要品种之一，也是我国出口食用菌的主要品种。双孢菇子实体除富含优质蛋白质和人体必需的矿质元素外，还含有丰富的多糖、纤维素、超氧化物歧化酶（SOD）和丰富的核苷酸类等公认的对人体起保健作用的物质[1]。双孢菇所含蘑菇多糖和异蛋白具有一定的抗癌活性，可抑制肿瘤的发生和发展，同时双孢菇多糖还具有降低血糖和血脂、抗衰老、抗爱滋病病毒、抗疲劳、抗凝血、消除自由基和抗动脉粥样硬化等作用[2]。
多糖是极性大分子化合物，易溶于水，不溶于乙醇。目前双孢菇多糖的提取多用回流浸提法，微波辅助法提取双孢菇多糖鲜有研究报道。微波辅助提取法具有选择性高、提取时间短、提取得率高等优点[3]。本文采用微波辅助技术探讨双孢菇多糖的最佳提取工艺条件。
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料
双孢菇（市售）：购自超市，烘干至恒重，粉碎后过80目筛备用。
1.1.2 试验仪器
FW100型高速粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司；WD800G型微波炉：格兰仕微波炉电器有限公司；AR1530/C型电子天平：奥豪斯国际贸易上海有限公司；RE-52AA型旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；HH-4型恒温水浴锅：常州国华电器公司；TGL-16C型离心机：上海安亭科学仪器厂；DS型循环水式真空泵：郑州长城科工贸公司；电热恒温鼓风干燥箱：上海跃进医疗器械厂；TU-1810DS型紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司。
1.2 方法
1.2.1 双孢菇多糖提取工艺流程
双孢菇→烘干、粉碎→称取双孢菇粉5 g，加水→微波处理→80℃的热水浸提→真空抽滤→滤液在旋转蒸发仪中浓缩→浓缩液加入3倍体积量的95 %乙醇，醇沉24 h→3 000 r/min离心15 min，弃去上清液→沉淀用无水乙醇洗涤2次～3次→真空干燥至恒重
1.2.2 试验设计
先通过单因素试验研究微波强度、微波处理时间、料液比、浸提时间等因素对多糖提取率的影响。然后在单因素试验的基础上，选L9（34）作正交试验设计[4]，综合考虑微波强度、微波处理时间、料液比、浸提时间对双孢菇多糖提取率的交互影响，确定提取双孢菇中多糖的最佳工艺条件。
1.2.3 双孢菇多糖含量测定
双孢菇多糖含量的测定采用改进的苯酚-硫酸法[5]。
1.2.4 双孢菇粗多糖提取率的计算
粗多糖提取率/%=多糖质量/双孢菇干重×100
2.1 单因素试验
2.1.1 微波强度对双孢菇多糖提取率的影响
称取双孢菇粉样品，按料液比1∶30（g/mL）加蒸馏水，混匀。分别在不同微波炉强度20 %、40 %、60 %、80 %、100 %（微波炉功率为800 W）下微波处理4 min。取出后放入80℃的水浴中浸提2 h，进行真空抽滤，浓缩、醇沉、离心、洗涤、干燥，计算多糖提取率。不同微波强度对提取率的影响见图1。
图1 微波强度对双孢菇多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of microwave power on polysaccharide extraction rate
从图1可以看出，当微波强度为80 %时多糖的提取率达到最高，当微波强度大于80 %时提取率反而有所下降，这可能是因为温度过高造成多糖损失。确定最佳微波强度为80 %，即640 W。
2.1.2 微波处理时间对双孢菇多糖提取率的影响
称取双孢菇粉样品，按料液比1∶30（g/mL）加蒸馏水，混匀。在微波炉强度80 %（微波炉功率为800 W）下分别处理2、4、6、8、10 min。取出后在放入80℃的水浴中浸提2 h，进行真空抽滤，浓缩、醇沉、离心、洗涤、干燥，计算多糖提取率。不同微波处理时间对提取率的影响见图2。
从图2可以看出，微波辐射4 min时多糖提取率率最高。超过4 min时，多糖因可能产生降解现象而导致提取率降低。且随着微波辐射时间的延长，细胞壁进一步破裂，溶解的杂质也会增加，所以试验中选取微波作用时间为4 min。
图2 微波处理时间对双孢菇多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of microwave action time on polysaccharide extraction rate
2.1.3 料液比对双孢菇多糖提取率的影响
称取双孢菇粉样品，分别按料液比1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50（g/mL）加蒸馏水，混匀。在微波炉强度80 %（微波炉功率为800 W）下处理4 min。取出后在放入80℃的水浴中浸提2 h，进行真空抽滤，浓缩、醇沉、离心、洗涤、干燥，计算多糖提取率。不同料液比对提取率的影响见图3。
图3 料液比对双孢菇多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on polysaccharide extraction rate
从图3可以看出，双孢菇多糖提取率随料液比的增加而增加，但是增加的逐渐趋于平缓。考虑到随着料液比的提高，给浓缩增加了困难，确定最佳提取料液比为1∶30（g/mL）。
2.1.4 浸提时间对双孢菇多糖提取率的影响
称取双孢菇粉样品，按料液比1∶30（g/mL）加蒸馏水，混匀。在微波炉强度80 %（微波炉功率为800 W）下处理4 min。取出后在放入80℃的水浴中分别浸提0.5、1、2、3、4 h，进行真空抽滤，浓缩、醇沉、离心、洗涤、干燥，计算多糖提取率。不同浸提时间对提取率的影响见图4。
从图4可以看出，双孢菇多糖提取率随提取时间的增加而增加，提取时间超过2 h时，提取率增加的逐渐趋于平缓，考虑到能耗问题，最终确定浸提时间为2 h。
2.2 微波辅助提取双孢菇多糖工艺条件的优化
在单因素试验基础上综合考虑试验条件，以微波强度、微波处理时间、料液比、浸提时间为正交试验的影响因素，以双孢菇多糖提取率为指标，做L9（34）正交试验，结果见表1和表2。
图4 浸提时间对双孢菇多糖提取率的影响
Fig.4 Effect of extraction time on polysaccharide extraction rate
表1 双孢菇多糖提取工艺L9（34）正交试验因素水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal test L9（34）
水平因素微波强度/W 微波处理时间/min料液比/ （g/mL） 浸提时间/h 1 480 2 1∶20 1 2 640 4 1∶30 2 3 800 6 1∶40 3
表2 L9（34）正交试验结果
Table 2 Results of orthogonal test
试验号 A微波强度B微波处理时间 C料液比 D浸提时间 提取率/% 1 1 1 1 1 2.12 2 1 2 2 2 3.76 3 1 3 3 3 4.11 4 2 1 2 3 3.67 5 2 2 3 1 2.82 6 2 3 1 2 3.71 7 3 1 3 2 3.58 8 3 2 1 3 3.85 9 3 3 2 1 2.31 K1 9.99 9.37 9.68 7.25 K2 10.20 10.43 9.74 11.05 K3 9.74 10.13 10.51 11.63 k1 3.330 3.123 3.227 2.417 k2 3.400 3.477 3.247 3.683 k3 3.247 3.377 3.503 3.877 R 0.153 0.354 0.276 1.460
由正交试验极差分析的结果可以看出A、B、C、D四因素的影响大小顺序为D>B>C>A，即提取时间对双孢菇多糖提取率影响最大，其次是微波处理时间及料液比，而微波强度影响最小。极差分析的最佳组合为A2B2C3D3。
将正交试验结果进行方差分析，见表3。
通过表3分析可知，D具有显著影响（a=0.10）外，其他因素不具有显著影响。
表3 双孢菇多糖提取正交试验的方差分析
Table 3 Range analysis of polysaccharide extraction rate
注：*表示显著。
因素 偏差平方和 自由度 F值 F临界值 显著性A 0.035 2 0.034 F（0.05）=4.460 F（0.10）=3.110 B 0.199 2 0.192 C 0.143 2 0.138 D 3.773 2 3637 *误差 4.15 8
根据方差分析结果，料液比对双孢菇多糖提取的影响不显著，考虑到浸提之后浓缩的成本问题，提取时间延长增大能耗和人工投入问题。最终确定最佳工艺条件为A2B2C2D2，即微波强度为640 W，微波处理时间为4 min，料液比为1∶30（g/mL），浸提时间为2 h。
利用文献[6]的普通提取条件，即在提取温度71.8℃、提取时间125 min、料液比1∶31.3（g/mL）的提取条件下进行烘干后的双孢菇多糖提取，并与本研究优化的提取条件进行了验证试验，结果见表4。
表4 验证试验结果
Table 4 Result of verification test
3 平均值普通工艺 2.28 2.25 2.32 2.28微波辅助提取 4.16 4.09 4.07 4.11提取方法 提取率/% 1 2
影响双孢菇多糖提取率的4个因素中，浸提时间是主要因素，其次是微波处理时间和料液比，最后是微波强度。双孢菇多糖的最佳提取条件优化为：微波强度为640 W，微波处理时间为4 min，料液比为1∶30（g/mL），浸提时间为2 h，在该工艺条件下双孢菇多糖的提取率可达到4.11 %。
参考文献：
[1]吴素玲,孙晓明,王波,等.双孢蘑菇子实体营养成分分析[J].中国野生植物资源,2006,25(2):47-52
[2]孙运风.食用菌多糖的药理作用及应用前景[J].社区医学杂志, 2005,15(2):174
[3]曾里,夏之宁.超声波和微波对中药提取的促进和影响[J].化学研究与应用,2002,14(3):245-249
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[5]徐光域,颜军,郭晓强,等.硫酸-苯酚定糖法的改进与初步应用[J].食品科学,2005,26(8):342
[6]熊泽,邵伟,黄艺.双孢磨菇多糖提取工艺优化研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2007,29(4):367-340
Study on Microwave-assisted Extracting Technology of Polysaccharides from Agaricus Bisporus
Abstract：The microwave -assisted extraction technology was used to increase the extraction ratio of polysaccharides from Agaricus bisporus．Single factor tests and orthogonal test were adopted to ananlyze the effect of each factor including microwave power，microwave action time，solid-liquid ratio and extraction time. The results indicated that the optimum conditions of extraction are as follows：microwave power 640 W，microwave action time 4 min，solid -liquid ratio 1∶30 and extraction time 2 h. Under the technological conditions，the extraction rate of Agaricus bisporus polysaccharides was up to 4.11 % .
Key words：microwave-assisted extraction；agaricus bisporus；polysaccharides；the optimum conditions of extraction
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.04.015
收稿日期：2014-11-11