摘要 [目的] 尋求一種新型的萃取黑木耳多糖的工藝。[方法]以強電場技術(shù)萃取黑木耳多糖，首先探討了單因素電場強度、脈沖頻率、料液比、電極間距、提取時間對多糖得率的影響，然后根據(jù) BoxBehnken 試驗設(shè)計研究黑木耳多糖得率的最佳提取工藝條件。[結(jié)果] 研究表明，在料液比1∶50 g/ml、時間2 h條件下，采用強電場萃取黑木耳多糖的最佳工藝參數(shù)為電場強度1.9 "kV、脈沖頻率2 300 Hz、電極間距3 mm，在此工藝下黑木耳多糖的得率為14.79%。[結(jié)論]強電場萃取技術(shù)用于黑木耳多糖是可行的，并且可為強電場萃取技術(shù)用于活性成分提取提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 黑木耳多糖;強電場;響應(yīng)面法;工藝

中圖分類號 S646.6 "文獻標識碼

A "文章編號 0517-6611（2014）32-11488-04

The Strong Electric Field Extraction Technology of Polysaccharide from Auricularia auricula

MIAO Chunrui1， WANG Zhenyu1，2*， LI Tingting1 et al "（1. Department of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040; 2. Department of Food Science and Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin， Heilongjiang 150090）

Abstract [Objective] To find a new technique for extracting polysaccharides from Auricularia auricula. [Method] Using the strong electric field technology to extract Auricularia auricula polysaccharide， first discusses the effects of single factor of electric field strength， pulse frequency， material liquid ratio， extraction time， electrode spacing on yield of polysaccharide， then according to the optimum extraction conditions of BoxBehnken experiment， designs the optimum extraction technique conditions for Auricularia auricula polysaccharide yield. [Result] Under the condition of solidliquid ratio 1∶50 g/ml， time 2 h， using the strong electric field extraction ofAuricularia polysaccharide as the electric field strength 1.9 kV， pulsefrequency of 2 300 Hz， the distance between electrodes of 3 mm， in this process of Auricularia polysaccharide yield was 14.79%. [Conclusion] The strong electric field extraction technology for Auricularia auricula polysaccharide is feasible， and provide a theoretical basis for application of the strong electric field technology in extraction of active components.

Key words Auricularia auricula polysaccharide; Strong electric field; Response surface method; Process

作者簡介 苗春瑞（1991- ），女，黑龍江勃利人，碩士研究生，研究方向：功能性食品的研究與開發(fā)。*通訊作者，教授，從事食用植物極端環(huán)境營養(yǎng)學(xué)、生物分離工程、功能性食品方面的研究。

收稿日期 20140928

黑木耳（Auricularia auricula）是一種藥食兩用的真菌?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，黑木耳的生物活性主要來自其多糖成分[1]，具有抗凝血[2-3]、抗腫瘤[4-7]、降低血糖[8-9]、血脂[10-11]以及抗衰老[12-13]、抗輻射[14-15]等多種生理功能[16]。目前從黑木耳子實體中提取黑木耳多糖的技術(shù)常用的主要有：熱水浸提法[17]、超聲波法[18]、微波法[19]等。但是，熱水浸提法存在著有效成分損失大、周期長、工序多、提取率不高等缺點。超聲波、微波處理時間過長，導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，糖鏈斷裂，使多糖萃取含量下降。同時，這些方法有著成本高、產(chǎn)品安全性低等缺點。

與傳統(tǒng)的提取方法相比，該研究引入的強電場技術(shù)[20]是近年來興起的一項高效、省時、節(jié)能的提取新技術(shù)，具有良好的經(jīng)濟效益與社會效益。它能夠有效促進生物活性物質(zhì)的浸出，提高黑木耳多糖的得率。筆者進行該研究不但為多糖的提取提供了一個新的高效節(jié)能的方法，還拓寬了強電場設(shè)備的應(yīng)用范圍，為其理論的深入研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

原料：黑木耳，購于當?shù)丶覙犯３?。主要試劑：石油醚、無水乙醇、苯酚、濃硫酸、葡萄糖、氯仿、正丁醇、過氧化氫，均為國產(chǎn)分析純。主要儀器：DMC200高壓電源，大連鼎通科技發(fā)展有限公司;FW100高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司;RE52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠;ALC1104分析天平，北京賽利多斯儀器系統(tǒng)有限公司;JAZO03電子天平，上海良平儀器儀表有限公司;T6紫外可見分光光度計，北京普析通用公司;DHG9240 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司;FD1 型真空冷凍干燥機，北京博醫(yī)康試驗儀器有限公司;TDL40BW 臺式低速離心機，河南星科科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 黑木耳多糖的提取。原料預(yù)處理→強電場提取→離心→上清液→濃縮→Sevage法除蛋白→醇沉過夜→離心→脫色→透析→凍干→多糖粗品。

1.2.2 多糖標準曲線繪制及樣品多糖得率測定。采用苯酚-硫酸比色法[21]測定黑木耳多糖的含量。

多糖得率（%）=測量濃度×稀釋倍數(shù)×提取液體積×0.9×100/原料干重

1.2.3 強電場作用條件單因素試驗。使用電場強度、脈沖頻率、液料比、電極間距、處理時間5個因素作為單因素，進行強電場提取黑木耳多糖的單因素試驗，根據(jù)試驗結(jié)果設(shè)計響應(yīng)面試驗的水平值。

1.2.4 響應(yīng)面法優(yōu)化提取工藝條件。

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，以電場強度、脈沖頻率、電極間距3個因素為自變量，黑木耳多糖得率為響應(yīng)值，進行3因素3水平響應(yīng)面試驗，使用 MINITAB15 軟件，根據(jù) BoxBenhnken 的中心組合試驗設(shè)計原理，采用響應(yīng)面法對強電場提取黑木耳多糖的條件進行優(yōu)化。試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 響應(yīng)面分析因素水平編碼

編碼

水平因素電場強度（X1）

kV脈沖頻率（X2）

Hz電極間距（X3）

mm

-11.51 3002

02.01 9003

12.52 5004

2 結(jié)果與分析

2.1 苯酚-硫酸法標準曲線

多糖標準曲線見圖1，方程的擬和度R2=0.999 5，回歸方程見式：

y=0.033 1x+0.014 3。其中，y，溶液在490 nm處的吸光度;x，溶液中的葡萄糖濃度（μg/ml）。

圖1 苯酚-硫酸法標準曲線

2.2 單因素試驗

2.2.1 電場強度對黑木耳多糖得率的影響。

稱取黑木耳粉1 g，分別以1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 "kV的場強，在脈沖頻率為700 Hz、電極間距為4 mm、料液比為1∶20 g/ml下，提取30 min，用苯酚-硫酸法測定多糖含量。

如圖2所示，電場強度在1.0～2.0 "kV時，黑木耳多糖得率隨電場強度的增大而增加，當電壓增加到2.0 kV時，多糖得率最大。電場強度在2.0～4.0 kV時，黑木耳多糖得率隨電場強度的增大而降低，這可能是由于電場強度高于2.0 kV時，多糖會被降解，造成得率降低。因此，電場強度在2.0 kV為宜。

圖2 電場強度對黑木耳多糖得率的影響

2.2.2 脈沖頻率對黑木耳多糖得率的影響。

稱取黑木耳粉1 g，分別以100、700、1 300、1 900、2 500、3 100 Hz的脈沖頻率，在場強為2.0 kV、電極間距為4 mm、料液比為1∶20 g/ml下，提取30 min，用苯酚-硫酸法測定多糖含量。

如圖3所示，脈沖頻率在100～1 900 Hz時，黑木耳多糖得率隨脈沖頻率的增大而增加，脈沖頻率為1 900 Hz時達到最大，繼續(xù)增大脈沖頻率值黑木耳多糖得率呈下降趨勢。因此，脈沖頻率在1 900 Hz為宜。

圖3 脈沖頻率對黑木耳多糖得率的影響

2.2.3 料液比對黑木耳多糖得率的影響。

稱取黑木耳粉1 g，分別以1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70 g/ml的料液比，在場強為2.0 kV、脈沖頻率為1 900 Hz、電極間距為4 mm下，提取30 min，用苯酚-硫酸法測定多糖含量。

如圖4所示，料液比在1∶20～1∶50 g/ml時，黑木耳多糖的得率隨料液比中溶劑用量的增加呈明顯的線性上升趨勢。當料液比在1∶50～1∶70 "g/ml時，得率隨料液比中溶劑用量的增加上升趨勢平緩，增加有限。因此，料液比為1∶50 g/ml為宜。

圖4 料液比對黑木耳多糖得率的影響

2.2.4 電極間距對黑木耳多糖得率的影響。

稱取黑木耳粉1 g，分別以1、2、3、4、5、6 mm的電極間距，在場強為2.0 kV、脈沖頻率為1 900 Hz、料液比為1∶50 g/ml下，提取30 min，用苯酚-硫酸法測定多糖含量。

如圖5所示，電極間距在1～3 mm時，黑木耳多糖的得率隨電極間距的增大而增加。電極間距為3 mm時達到最大，繼續(xù)增大電極間距值黑木耳多糖得率呈下降趨勢。因此，電極間距在3 mm為宜。

圖5 電極間距對黑木耳多糖得率的影響

2.2.5 提取時間對黑木耳多糖得率的影響。

稱取黑木耳粉1 g，在電壓為2.0 kV、脈沖頻率為1 900 Hz、電極間距為3 mm、料液比為1∶50 g/ml下，分別提取30、60、90、120、150、180 min，用苯酚-硫酸法測定多糖含量。

如圖6所示，黑木耳多糖的得率隨提取時間的增加而增加，當提取時間在30～120 min時，黑木耳多糖的得率增加呈明顯的線性上升趨勢。當提取時間在120～180 min時，增加趨勢平緩。因此，提取時間在120 min為宜。

圖6 提取時間對黑木耳多糖得率的影響

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化提取結(jié)果 根據(jù)表2安排試驗，對試驗結(jié)果回歸擬合所得回歸模型如下：

Y=14.536 7+0.800 000X1+0.402 500X2+0.177 500X3-2.239 58X12-3.104 58X22-3.749 58X32-1.242 50X1X2+0.427 500X1X3+2.352 50X2X3。

響應(yīng)面分析優(yōu)化后模型的系數(shù)檢驗見表3，決定系數(shù)R2=99.49%。響應(yīng)面回歸模型方差分析顯示，F(xiàn)回歸=108.49，P回歸=0.000;F線性=16.89，P線性=0.005;F平方=235.02，P平方=0.000;F交互=73.55，P交互=0.000;F失擬=3.67;P失擬=0.222。響應(yīng)面回歸模型高度顯著，模型失擬項P失擬=0.222，不顯著，說明該二次模型可以較好地描述各因素與響應(yīng)值之

間的真實關(guān)系。

表2 響應(yīng)面分析方案及試驗結(jié)果

試驗

號因素電場強度

（X1）脈沖頻率

（X2）電極間距

（X3）多糖得率

（Y）∥%

101-15.81

2-1-106.61

300014.54

4-10-18.15

50-114.85

6-11010.34

700014.31

81109.29

900014.76

100119.92

11-1017.18

121-1010.53

130-1-110.15

141019.80

1510-19.06

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) " " " " " " " " " " " " 2014年

表3 響應(yīng)面分析優(yōu)化后模型的系數(shù)檢驗

項系數(shù)系數(shù)標準誤TP

常量14.536 70.209 569.4000.000

X10.800 00.128 36.2370.002

X20.402 50.128 33.1380.026

X30.177 50.128 31.3840.225

X1X1-2.239 60.188 8-11.8620.000

X2X2-3.104 60.188 8-16.4430.000

X3X3-3.749 60.188 8-19.8590.000

X1X2-1.242 50.181 4-6.8500.001

X1X30.427 50.181 42.3570.065

X2X32.352 50.181 412.9690.000

注：R2=99.49%。

圖7～9分別為電場強度、脈沖頻率、電極間距3因素影響多糖得率的響應(yīng)面及等高線分析圖。

圖7 Y=f（X1，X2）響應(yīng)曲面和等值線

圖8 Y=f（X1，X3）響應(yīng)曲面和等值線

圖9 Y=f（X2，X3）響應(yīng)曲面和等值線

綜合分析響應(yīng)面試驗結(jié)果可知，電場強度對多糖得率的影響最大，次之是脈沖頻率，電極間距影響較小。依據(jù)回歸模型確定最佳工藝參數(shù)為電場強度1.9 kV 、脈沖頻率2 300 Hz 、電極間距3 mm，回歸模型預(yù)測的得率理論值為14.83%。

2.4 驗證試驗

為了驗證模型的可靠性，以最佳工藝參數(shù)重復(fù)3次，3次平行試驗的多糖得率分別為14.73%、14.68%、14.96%，平均為14.79%，預(yù)測值與實際值接近?？梢娫撃Ｐ湍茌^好地模擬和預(yù)測強電場萃取多糖的得率。

3 結(jié)論

采用強電場萃取黑木耳多糖，在料液比1∶50 g/ml、時間2 h條件下，根據(jù)響應(yīng)面分析法確定強電場萃取黑木耳多糖的最佳工藝參數(shù)為：電場強度1.9 kV 、脈沖頻率2 300 Hz、電極間距3 mm，在此條件下多糖得率達14.79%，工藝驗證試驗表明，該最優(yōu)工藝條件可靠。該研究表明，強電場萃取技術(shù)用于黑木耳多糖是可行的，并且可為強電場萃取技術(shù)用于活性成分提取提供一定的理論依據(jù)。

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