响应面法对滑子菇多糖提取工艺的优化

响应面法对滑子菇多糖提取工艺的优化
臧玉红;李仁杰
【摘要】为了优化滑子菇(Pholiota nameko)提取多糖的工艺条件,以滑子菇子实体为原料,用水提醇析法提取粗多糖,在单因素试验基础上,采用3因素3水平的Box-Behnken试验确定提取条件.结果表明,在试验范围内各因素对滑子菇多糖得率的影响依次是提取温度＞料液比＞提取时间;最优工艺参数为料液比1∶46.65 (g∶mL),提取温度74.76℃;提取时间4.80h;最佳提取工艺条件下,响应面拟合所得方程对滑子菇多糖得率预测值为9.12％,实测值为9.05％,实测结果与预测值相差较小,该模型可以较好地对滑子菇多糖提取进行预测.
【期刊名称】《湖北农业科学》
【年(卷),期】2015(054)022
【总页数】5页(P5702-5706)
【关键词】滑子菇(Pholiota nameko);多糖;提取工艺;响应面法;优化
【作者】臧玉红;李仁杰
【作者单位】承德石油高等专科学校化工系,河北承德067000;中国药科大学生命科学与技术学院,南京211196
【正文语种】中文
【中图分类】S646.1+6;TS201.2
滑子菇（Pholiota nameko）又名滑菇、鳞伞、光帽黄伞、珍珠菇、纳美菇等，
由于滑子菇子实体表面附有黏液，手摸黏滑，故以滑菇得名。

它是一种木材腐生菌，营养丰富，其中含氨基酸约15．78%、粗脂肪4%，并含有多种矿物质元素，是
汤料的美好添加品［1］。

食用菌多糖有抗病毒、抗肿瘤［2］、调节免疫功能和
抗感染活性［3，4］，同时还有增强免疫［5］、抗氧化［6］、降低血糖、抗
溃疡、抗衰老、抗辐射等方面的生物活性和生理功能。

且对防止软骨病、预防感冒、降低血清胆固醇等也有良好的效果［7］。

中国对多糖的研究始于20世纪70年代［8］，研究较多的食用菌多糖有香菇多糖［9，10］、金针菇多糖［11，12］、木耳孢糖［13］等，而滑子菇多糖［14－17］的研究报道极少。

本研究以滑子菇子实体为原料，用水提醇析法提取粗多糖，在单因素试验基础上，采用3因素3水平的Box－Behnken试验确定提取条件。

1 材料与方法
1．1 原料与试剂
滑子菇市场采购；盐酸、氢氧化钠、正丁醇、95%乙醇、三氯甲烷、蒽酮、硫酸、葡萄糖、丙酮等，以上药品均为分析纯。

1．2 主要仪器
101－2型干燥箱，组织捣碎机，80－2B型离心机，HH－6型恒温水浴锅，pHS －3型精密pH计，SHB－B型真空抽滤机，KDM型电热套，721型及722型分
光光度计；JY3002型电子天平等。

1．3 工艺流程图
1．4 试验方法
1．4．1 预处理选取无病毒害、无霉变的滑子菇清洗晾干，备用。

1．4．2 粉碎取一定量的干制滑子菇，用研钵粉碎，或用机器研磨机磨碎，过筛
备用。

1．4．3 热水浸提准确称取脱脂后的滑子菇粉末，按一定的比例加入蒸馏水在某温度下恒温提取一定时间，在此过程中不断搅拌。

1．4．4 单因素试验以提取温度、提取时间、料液比（g∶mL，下同）以及浸提物（菌盖、菌柄、子实体）等为参数，设定单因素进行试验。

1．4．5 优化试验在单因子试验的基础上采用中心组合试验Box－Behnken进行方案设计［18－21］，优化提取工艺。

选择料液比、提取温度、提取时间3个因素为自变量，分别以X1、X2、X3表示，因素与水平见表1。

表1 因素与水平水平-1 01提取时间（X1）//h 345提取温度（X2）//℃60 70 80料液比（X3）1∶35 1∶40 1∶45因素
1．4．6 葡萄糖标准曲线的制作葡萄糖标准曲线的制作参照文献［1］。

1．4．7 含量测定采用苯酚－硫酸法测定多糖含量［17］。

多糖含量计算公式如下：
其中，Y－滑子菇多糖得率（%）；X－滑子菇多糖质量浓度（g／mL）；D－滑子菇多糖样品液稀释倍数；V－滑子菇多糖样品液体积（mL）；W－滑子菇粗样品干重（g）。

2 结果与分析
2．1 标准曲线
用葡萄糖配制不同浓度的标准溶液，加入苯酚－硫酸溶液显色，用分光光度计在波长620 nm处测定相应的吸光度，根据数值绘制标准曲线（图1）。

图1 葡萄糖标准曲线
2．2 单因素试验结果
2．2．1 提取部位对提取率的影响取滑子菇菌柄、菌盖、子实体各3份在相同条件下做提取试验，测得3个部位的多糖得率分别为6．232%、8．896%、
7．720%，滑子菇菌盖中多糖得率最大，菌柄中多糖得率较小，可能是滑子菇菌
盖表面的黏液较多，可溶性多糖的含量相对也就较高。

但为了材料的充分利用，后续试验均采用滑子菇子实体为试验材料。

2．2．2 料液比对多糖得率的影响取滑子菇子实体粉末，分别加入不同量的料液比，在酸（用浓度为5%的硫酸调pH）、碱（浓度为5%的氢氧化钠调pH）、去离子水条件下做提取试验。

由图2可知，在酸性条件下，随着溶剂的增加多糖得
率也随之增加，料液比为1∶50时，多糖得率最高，之后随之溶剂的增加，多糖
得率反而减小；在碱性条件下，比例为1∶55多糖得率最高（图3）；在中性条件下，比例为1∶60时多糖得率最高，但与1∶40时的料液比相差较小（图4）。

通过上述试验可知，酸性、碱性的提取液对多糖的提取都有影响，过酸过碱都会引起得率的下降，这可能是酸碱能引起多糖降解所致，为此，后续试验以水作为提取液，尽管得率略低，但试验条件比较温和，对多糖的质量影响较小，另外，料液比在1∶60时，得率最高，但与料液比1∶40相差较小，考虑到后续水的处理等问题，后续的试验均采用料液比为1∶40进行。

2．2．3 提取时间对多糖得率的影响由图5可知，多糖得率随时间的增加而逐渐
增加，在5 h达到最大值，随后随着时间的增加，得率也在增加但提高的幅度较缓慢，因此确定提取时间为4．5～5．5 h。

图2 酸性条件料液比对得率的影响
图3 碱性条件下料液比对得率的影响
图4 中性条件下料液比对得率的影响
图5 提取时间对多糖得率的影响
2．2．4 提取温度对多糖得率的影响由图6可知，随着温度地提高，多糖得率开
始缓慢上升，60℃以后，多糖得率升高比较迅速，当温度升高到80℃以上时，得率呈下降趋势，温度过高可能会导致多糖的裂解，使多糖得率反而降低。

70～90℃
多糖得率较高，但升高幅度并不大，从节省能源的角度出发，选用70℃更实用有效。

图6 提取温度比对多糖得率的影响
2．3 响应曲面试验结果
按照表1的Box－Behnken设计方案进行试验，结果见表2。

利用Design Expert8．05b软件对表2的数据进行多元回归拟合，获得滑子菇多糖得率（Y）对料液比、提取温度、提取时间的二次多项回归方程为：
回归方程方差分析及模型系数显著性检验结果见表3。

由表3分析可知，回归模型的R2为0．991 8，说明模型的拟合度很好；P＜0．000 1，表明模型差异极显著，可以采用回归模型对滑子菇多糖得率进行预测。

所考察因素的排序为X2＞X3＞X1即：提取温度＞料液比＞提取时间。

2．4 响应面以及等高线分析
由图7可知，温度轴向等高线变化稀疏，提取时间轴向等高线变化密集，故提取温度对响应值的影响较提取时间影响大；由图8可知，料液比和时间的交互作用显著，且料液比轴向等高线变化稀疏，时间轴向等高线变化相对密集，故料液比对响应值的影响较时间影响大；由图9可知，温度和料液比的交互作用显著，且温度轴向等高线变化稀疏，料液比轴向等高线变化相对密集，故温度对响应值的影响较料液比影响略大。

利用Design Expert 8．05b软件处理所得数据，从中可以获得一组最佳的滑子菇多糖的提取条件：温度为74．76℃、时间为4．8 h、料液比为1∶46．65，在此条件下多糖的得率为9．12%。

考虑到实际情况，选用温度为75℃、时间为5 h、料液比为1∶45进行滑子菇多糖提取的验证性试验，测得多糖得率为9．05%，与理论计算值的误差较小，可见该模型可以较好地对滑子菇多糖提取进行预测。

表2 Box-Behnken试验设计与结果编号1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 X1-1 1000100000-1-1-1 011 X2-1-1 011100-10-1001000 X3000-11000-101-11001-1得率//%3.82 6.02 8.79 7.13 7.01 5.65 8.87 8.68 4.56 9.02 6.52 5.76 6.35 6.89 8.97 8.15 5.96
表3 回归方程模型方差分析及显著性检验注:“**”表示差异显著（0．000 1＜P ＜0．01）；“***”表示差异极显著（P＜0．000 1）；不显著（0．05＜P）。

变异源模型X1 X2 X3 X1X2 X1X3 X2X3 X21 X22 X23残差失拟项纯误差总离差R2 R2Adj平方和40.58 1.10 4.15 2.67 2.96 0.64 1.08 9.61 13.05 2.70 0.34 0.26 0.075 40.91 0.991 8 0.981 2自由度91111111117341 6均方4.51 1.10 4.15 2.67 2.96 0.64 1.08 9.61 13.05 2.70 0.048 0.087 0.019 F 93.72 22.76 86.20 55.46 61.49 13.30 22.48 199.68 271.25 56.08 4.66 P<0.000 1 0.002
0<0.000 1 0.000 1 0.000 1 0.008 2 0.002 1<0.000 1<0.000 1 0.000 1 0.085 6显著性************************不显著
图7 提取温度与提取时间的响应面及等高线
图8 料液比和提取时间的响应面及等高线
图9 料液比和提取温度的响应面及等高线
3 小结
滑子菇不同部位多糖含量不同，滑子菇菌柄、菌盖、子实体中均含有多糖，菌盖中含多糖量大，菌柄中含多糖量较小。

通过试验的方差分析，滑子菇子实体中多糖提取的最佳工艺参数为：料液比1∶46．65，提取温度74．76℃，提取时间4．80 h，理论得率为9．12%，实际得率9．05%，相对误差较小。

各因素的影响主次顺序为提取温度＞料液比＞提取时间。

参考文献：
［1］臧玉红，牛桂玲，李丽娟，等．滑子菇水溶性多糖提取工艺的研究［J］．食
品科技，2006（11）：135－139．
［2］TONG H B A，XIA F G，FENG K，et al．Structural characterization and invitro antitumor activity of anovel polysaccharide isolated from the fruiting bodies of pleurotus ostreatus［J］．Bioresour Technol，2009，
100（4）：1682－1686．
［3］王雪冰，赵天瑞，樊建．食用菌多糖提取技术研究概况［J］．中国食用菌，2010，29（2）：3－6．
［4］林英，曹松屹，曹冬煦，等．海带多糖提取方法研究进展［J］．水产科技
情报，2008，35（4）：168－170．
［5］LAI F R WEN Q B，LI L，et al．Antioxidant activities of water－soluble polysaccharide extracted form mungbean（V igna radiate L）hull with ultrasonic assisted treatment［J］．Carbohydrate P olymers，2010，81（2）：323－329．
［6］LIU X N，ZHOU B，LIN R S，et al．Extraction and antioxidant activities of intracellular polysaccharide form P leurotus sp．mycelium ［J］．Int Biol Macromol，2010，47（2）：116－119．
［7］赵启铎，舒乐新，马琳，等．硫酸－苯酚法测定槐甘菌质多糖的含量［J］．宜春学院学报，2011，33（8）：74－76．
［8］张敏，陈瑞战，陈瑞平，等．平菇多糖提取方法的比较［J］．吉林大学学
报（理学版），2011，49（6）：1141－1148．
［9］邹东恢，梁敏，杨勇，等．香菇多糖复合酶法提取及其脱色工艺优化［J］．农业机械学报，2009，40（3）：135－138．
［10］王万能，刘丹．香菇多糖抗肿瘤活性的进展［J］．重庆工程学院学报，2008，20（1）：50－52．
［11］姜宁，刘晓鹏，吴红江，等．金针菇菌丝体多糖超声提取工艺的研究［J］．食品科学，2008，29（8）：289－292．
［12］蒋海明，张秀华．金针菇多糖提取最佳工艺探讨研究［J］．安徽农业科学，2011，39（11）：6524－6525．
［13］陆雯，蔡振优，鲜乔，等．黑木耳多糖提取工艺条件的研究［J］．中国
食品添加剂，2010（6）：99－102
［14］李德海，孙常雁，刘利．滑菇子实体多糖纯化工艺的初步研究［J］．中国林副特产，2011，114（5）：43－45．
［15］王萍，李德海，孙莉洁，等．超声波辅助法提取滑菇多糖的工艺研究［J］．中国食品学报，2008，8（2）：84－88．
［16］侯金鑫，于淑池，杜瑶瑶．滑菇多糖的制备及体外抗氧化活性作用的研究［J］．安徽农业科学，2009，37（25）：11895-11913.
［17］刘菲霞，李红娟，徐强，等．滑菇子实体多糖提取条件优化及抗氧化活性
研究［J］．山东农业科学，2013，45（1）：117－121．
［18］杨润亚，杨树德，董洪新．响应面法优化猪肚菇多糖的提取工艺［J］．食品科学，2011，32（14）：29－33．
［19］黄芳，梁倩倩，周宏．响应面法优化龙须菜多糖提取工艺［J］．食品工
业科技，3013，34（7）：260－264.
［20］杨文雄，高彦祥．响应面法及其在食品工业中的应用［J］．中国食品添加剂，2005（2）：68－71．
［21］岳金玫，蒲彪，周月霞，等．响应面法优化块菌多糖的酶法辅助提取工艺［J］．食品科学，2013，34（2）：119－124．。