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        超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖工藝的優(yōu)化研究

        2019-12-27 05:53:10陳曉波賴騰強(qiáng)
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2019年24期
        關(guān)鍵詞:銀耳廢料超聲波

        陳 嬋,黃 靖,陳曉波,賴騰強(qiáng)

        (福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建福州 350119)

        0 引言

        2018年我國(guó)銀耳鮮品年產(chǎn)量已超35×104t,占全球產(chǎn)量的90%以上,并每年以10%的速度增長(zhǎng)[1-2]。銀耳已成為古田縣生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)量最大、生態(tài)效益且發(fā)展前景最好的品種之一。銀耳蒂頭是銀耳加工過(guò)程中產(chǎn)生的菌渣廢料,據(jù)估算,一個(gè)食用菌加工廠正常每天可產(chǎn)生200~300 kg的銀耳蒂頭等廢料。由此可見(jiàn),每年產(chǎn)生的銀耳蒂頭等菌渣廢料數(shù)量巨大。隨著銀耳栽培規(guī)模的不斷擴(kuò)大,產(chǎn)生的銀耳蒂頭栽培廢料越來(lái)越多且難以處置。若將銀耳蒂頭和栽培廢料隨意丟棄、焚燒或直接傾倒入河流等水體中,不僅造成了生物質(zhì)資源的浪費(fèi),也給周邊的生產(chǎn)和生活環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的潛在危害[3]。

        多糖是銀耳的主要成分,也是最有效、最富活性的重要成分之一。大量研究結(jié)果證明,銀耳多糖具有清除自由基、抗氧化[4-5]、調(diào)節(jié)免疫功能[6]、抗腫瘤[7]、降血糖[8]、抗輻射[9]、抗凝血[10]、抗?jié)僛11]、降血脂[12]、抗病毒[13]、延緩衰老等功效[14-15]。目前,銀耳多糖的提取多采用整朵銀耳干制后粉碎,銀耳多糖的提取方法有熱水浸提法、酶提法、超聲波提取法、高壓脈沖電場(chǎng)輔助提取法等方式[16-19],單以銀耳加工中廢棄的銀耳蒂頭為研究對(duì)象未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。以銀耳蒂頭為原料,研究超聲波對(duì)銀耳蒂頭多糖的提取,得出銀耳蒂頭多糖的最佳提取工藝,試驗(yàn)提供了銀耳蒂頭菌渣資源的高值化合理利用新途徑,促進(jìn)銀耳產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,并對(duì)我國(guó)銀耳產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

        1 試驗(yàn)材料主要儀器與試驗(yàn)方法

        1.1 材料與試劑

        銀耳蒂頭,福建省祥云生物科技發(fā)展有限公司提供。葡萄糖、95%乙醇、苯酚、硫酸,均為分析純。

        1.2 儀器

        BL1025A型多功能料理機(jī),廣東美的生活電器制造有限公司產(chǎn)品;RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器,上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品;101-2型鼓風(fēng)干燥箱,上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品;KQ-300VDV型三頻數(shù)控超聲波清洗機(jī),昆山超聲儀器有限公司產(chǎn)品;TDL-5型低速臺(tái)式大容量離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品;722s型可見(jiàn)分光光度計(jì),上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 銀耳蒂頭多糖含量的測(cè)定方法[20]

        采用苯酚硫酸法時(shí),精確稱取經(jīng)干燥至恒質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖20 mg,用蒸餾水定容至500 mL,分別吸取 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8 mL,分別加蒸餾水補(bǔ)至2.0 mL,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%苯酚溶液1.0 mL,再快速加入5.0 mL濃硫酸,顯色后用冷水冷卻,于波長(zhǎng)490 nm處測(cè)定吸光度,以零管作空白對(duì)照。得線性方程:Y=0.398 6X+0.199 4,R2=0.999 1。

        根據(jù)銀耳蒂頭提取液中多糖的含量,取適宜濃度樣品液1.0 mL按1.3.1操作,測(cè)吸光度,并以上述標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多糖含量。

        1.3.2 銀耳蒂頭粗多糖的超聲波提取工藝流程

        將新鮮銀耳蒂頭烘干至恒質(zhì)量,粉碎,40目過(guò)篩。過(guò)篩后的銀耳蒂頭粉以料液比為1∶40~1∶100加入50℃蒸餾水浸泡10 min,按提取溫度為50~80℃,超聲功率為40~80 W的條件提取20~80 min,將提取后的樣品液離心15 min(轉(zhuǎn)速3 000 r/min),取上清液定容至100 mL,稀釋至一定濃度后測(cè)定銀耳多糖的含量,計(jì)算銀耳多糖得率。計(jì)算公式如下:

        式中:C——經(jīng)過(guò)稀釋后測(cè)定并計(jì)算出的銀耳蒂頭多糖含量,μg;

        V1——銀耳蒂頭提取后得到的上清液體積,mL;

        N——銀耳蒂頭提取液的稀釋倍數(shù);

        V2——用于測(cè)定多糖含量時(shí)的上清液體積,mL;

        m——用于提取的銀耳蒂頭質(zhì)量,mg。

        1.3.3 單因素試驗(yàn)及正交試驗(yàn)

        單因素試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

        表1 單因素試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

        根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果選定因素及水平進(jìn)行正交試驗(yàn),確定超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖的最佳工藝參數(shù)。

        1.3.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

        準(zhǔn)確稱取1 g銀耳蒂頭5份,以正交試驗(yàn)得出的最佳提取工藝進(jìn)行5次平行驗(yàn)證試驗(yàn),并按照1.3.2中的試驗(yàn)方法進(jìn)行粗多糖含量的測(cè)定,得出驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果。

        1.3.5 數(shù)據(jù)分析

        應(yīng)用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        精確稱取1 g的銀耳蒂頭粉,分別選用料液比為1∶60,1∶70,1∶80,1∶90,1∶100 在超聲功率50 W連續(xù)提取1 h,溫度設(shè)置為50℃,研究料液比對(duì)銀耳蒂頭中粗多糖提取率的影響。

        料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖1。

        圖1 料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        由圖1可知,料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率有較大的影響,隨著料液比的增加提取率先增后減,料液比為1∶80時(shí),銀耳蒂頭粗多糖的提取率達(dá)到最高,當(dāng)料液比超過(guò)1∶80時(shí)銀耳蒂頭粗多糖的提取率略有下降。

        2.2 超聲提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        準(zhǔn)確稱取銀耳蒂頭粉各1 g,在料液比為1∶80,超聲功率50 W,提取溫度為50℃時(shí)分別提取20,40,60,80,100 min,考查超聲提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭中粗多糖提取率的影響。

        提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖2。

        圖2 提取時(shí)間對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        由圖2可知,超聲波連續(xù)提取時(shí)間為60 min后,銀耳蒂頭多糖的提取率明顯提高,在提取時(shí)間為80 min時(shí),提取率達(dá)到32.63%,隨著提取時(shí)間延長(zhǎng),提取率反而下降??赡苁怯捎诔暡栈饔眉皬?qiáng)度,短時(shí)間有助于水溶性多糖物質(zhì)的提取,而長(zhǎng)時(shí)間的超聲波可造成水溶性的其他物質(zhì)溶出,反而造成水溶性多糖物質(zhì)的降解。

        2.3 提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        準(zhǔn)確稱取銀耳蒂頭粉各1 g,料液比1∶80,功率50 W,溫度為40,50,60,70,80℃時(shí)提取1 h,考查提取超聲溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響。

        提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖3。

        圖3 提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        由圖3可知,提取溫度對(duì)銀耳蒂頭粗多糖的提取率有明顯的影響,提取溫度高有助于銀耳蒂頭粗多糖的提取。在超聲波條件下,溫度70℃時(shí),提取率最高,銀耳粗多糖的提取率為36.11%。

        2.4 超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        準(zhǔn)確稱取1 g銀耳蒂頭粉,選用超聲功率40,50,60,70,80 W時(shí),料液比1∶80,浸提溫度70℃的條件下浸提1 h,研究超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的作用。

        超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響見(jiàn)圖4。

        圖4 超聲功率對(duì)銀耳蒂頭粗多糖提取率的影響

        由圖4可知,超聲功率對(duì)銀耳蒂頭提取率影響不大,超聲功率60 W時(shí),有利于銀耳蒂頭多糖的提取,當(dāng)超聲功率超過(guò)60 W時(shí),粗多糖提取率開(kāi)始降低。

        2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

        根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果,確定提取時(shí)間、超聲功率、提取溫度、料液比4種因素選用正交試驗(yàn)表L9(34)進(jìn)行試驗(yàn),得到銀耳蒂頭粗多糖的最佳提取條件。

        正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

        表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

        將正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,以此來(lái)判斷上述因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

        正交設(shè)計(jì)方差分析見(jiàn)表3。

        表3 正交設(shè)計(jì)方差分析

        由表3可知,料液比對(duì)銀耳蒂頭粗多糖的提取率影響最顯著,提取時(shí)間與提取溫度的影響為顯著。而超聲功率(顯著水平p>0.05) 無(wú)明顯顯著差異。采用超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖,其最佳提取工藝條件為提取溫度70℃,超聲功率50 W,料液比1∶90,提取時(shí)間100 min。

        2.6 驗(yàn)證試驗(yàn)及精密度

        按照上述試驗(yàn)結(jié)果得出的條件A3B2C1D2進(jìn)行5次平行試驗(yàn),取平均值,結(jié)果與正交試驗(yàn)一致。銀耳蒂頭粗多糖的提取率達(dá)到36.38%,RSD值測(cè)定為0.84%,試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好,所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小,表明超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖工藝穩(wěn)定可行。

        3 結(jié)論

        (1)銀耳蒂頭組織較緊密,不易干燥,不易煮爛,因此在加工中常作為菌渣廢料。研究表明,銀耳蒂頭含有豐富的多糖物質(zhì),可為其開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。采用超聲波提取的銀耳蒂頭多糖的物理化學(xué)性質(zhì)、生物活性機(jī)理、功效因子還需進(jìn)一步研究。

        (2)與傳統(tǒng)的水提法相比,用超聲波提取銀耳蒂頭粗多糖可有效提高多糖的提取速率,減少銀耳蒂頭粗多糖的提取時(shí)間。正交試驗(yàn)得到的最佳工藝條件為超聲波提取溫度70℃,超聲功率50 W,料液比1∶90條件下提取100 min時(shí),提取率36.38%。

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