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        快速溶劑萃取技術(shù)在2種食藥用真菌多糖提取中的應(yīng)用

        2021-07-12 02:26:32閆佳佳鄭春英
        中國農(nóng)學(xué)通報 2021年16期
        關(guān)鍵詞:豬苓藥用茯苓

        閆佳佳,萬 璐,吳 桐,鄭春英

        (1黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心,哈爾濱 150500;2黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/黑龍江省普通高校微生物重點實驗室,哈爾濱 150080;3黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/黑龍江省普通高校分子生物學(xué)重點實驗室,哈爾濱 150080)

        0 引言

        快速溶劑萃取技術(shù)是近年發(fā)展起來的用于萃取固體或半固體樣品的前處理技術(shù)[1],具有全自動、提取效率高、節(jié)能環(huán)保等特點[2]。隨著在食品藥品活性成分提取中的廣泛應(yīng)用,該技術(shù)已逐漸應(yīng)用到黃酮[3]、生物堿[4]、酚類化合物[5]等活性成分的提取中。關(guān)于快速溶劑萃取技術(shù)在多糖提取中的應(yīng)用報道較少[6],因此該技術(shù)在多糖提取方面還需要進行深入研究。

        豬苓(Polyporus umbellatus)及茯苓(Poria cocos)是2種常用食藥用真菌,分別為多孔菌科真菌豬苓及茯苓的干燥菌核[7],有著悠久應(yīng)用歷史[8]。豬苓具有抗菌[9]、抗腫瘤[10]、抗炎[11]、抗病毒[12]、利尿[13]、護肝[14]等作用,其主要活性成分為豬苓多糖[15]、麥角甾醇[16]、生物堿[17]、甾體類化合物[18]等。茯苓具有利尿[19]、抗炎[20]、抗菌[21]、抗氧化[22]、抗腫瘤[23]、鎮(zhèn)靜[24]等作用,其主要活性成分包括茯苓多糖[25]、脂肪酸[26]、三萜類化合物[27]、甾體類化合物[28]等。在上述2種食藥用真菌活性成分中的多糖成分,因具有多種活性作用而備受關(guān)注[29],并可作為食品的主要生產(chǎn)原料用于功能性保健食品的開發(fā)應(yīng)用[30]。

        豬苓多糖及茯苓多糖常用的提取方法包括熱水提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、酶提法等[31],但上述方法存在提取效率低、提取時間長等缺點[32]。為提高這2種食藥用真菌多糖成分的提取率,并高效分析其多糖成分,筆者在前期研究的基礎(chǔ)上[33],采用快速溶劑萃取法對豬苓及茯苓的多糖成分進行提取,以單因素及正交實驗優(yōu)選快速溶劑萃取法提取2種食藥用真菌多糖的最佳工藝條件,以期為食藥用真菌多糖的研究提供新方法。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        豬苓、茯苓購于黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院,經(jīng)黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄭春英教授鑒定為豬苓、茯苓。

        供含量測定用葡萄糖對照品,純度>99.8%,Amresco。

        1.2 主要儀器

        P/N 10503型快速溶劑萃取儀,美國Applied Separations生產(chǎn)。

        1.3 方法

        1.3.1 脫脂供試品的制備 分別取2種食藥用真菌樣品適量,加入乙醇(按料液比1:8加入),熱回流2 h,濾液棄去,取藥渣低溫干燥,即得脫脂供試品,備用。

        1.3.2 2種食藥用真菌多糖的含量測定 采用蒽酮-硫酸法測定2種食藥用真菌多糖的含量[34]。以葡萄糖為對照,以標準曲線法計算2種食藥用真菌多糖的含量[35]。

        1.3.3 單因素實驗

        (1)PSE萃取溫度對2種食藥用真菌多糖的影響。精密稱取1.3.1項各樣品3.0000 g,置于PSE萃取池中,PSE萃取參數(shù)為壓力90 bar、提取時間20 min、循環(huán)2次,分別在70、80、90、100、110℃下,制備豬苓多糖、茯苓多糖萃取液,合并萃取液,采用1.3.2項的方法測定豬苓多糖和茯苓多糖的含量。

        (2)PSE萃取壓力對2種食藥用真菌多糖的影響。按1.3.3(1)取樣,操作,PSE萃取參數(shù)為提取時間20 min,循環(huán)2次,溫度100℃,分別在不同壓力(80、90、100、110、120 bar)下,制備豬苓多糖、茯苓多糖萃取液,步驟同1.3.3(1)。

        (3)PSE萃取時間對2種食藥用真菌多糖的影響。按1.3.3(1)取樣,操作,PSE萃取參數(shù)為壓力90 bar,循環(huán)2次,溫度100℃,分別在不同萃取時間(5、10、20、30 min),制備豬苓多糖、茯苓多糖萃取液,步驟同1.3.3(1)。

        (4)PSE循環(huán)次數(shù)對2種食藥用真菌多糖的影響。按1.3.3(1)取樣,處理,PSE萃取參數(shù)為壓力100 bar,時間30 min,溫度110℃,根據(jù)不同的循環(huán)次數(shù)(1、2、3、4次)制備豬苓多糖、茯苓多糖萃取液,步驟同1.3.3(1)。

        1.3.4 正交實驗 根據(jù)單因素實驗的篩選結(jié)果,選擇并設(shè)計L9(34)正交實驗的影響因素,PSE提取豬苓多糖和茯苓多糖的因素水平表見表1。

        表1 L9(34)正交實驗因素水平表

        1.3.5 驗證實驗 根據(jù)篩選結(jié)果,在最佳提取條件下提取豬苓多糖和茯苓多糖,并與熱回流提取法進行對比分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 線性關(guān)系考察結(jié)果

        經(jīng)分析測定,葡萄糖對照品線性方程為Y=7.6030X-0.0157(r=0.9996,線性范圍0.02~0.10 mg/mL)。

        2.2 單因素實驗結(jié)果

        2.2.1 PSE萃取溫度對2種食藥用真菌多糖的影響結(jié)果 由圖1可以看出,在一定萃取溫度范圍內(nèi),2種食藥用真菌多糖含量與PSE萃取溫度具有正相關(guān)性。盡管萃取溫度能夠顯著影響多糖的提取率,但當(dāng)溫度增至一定程度時,豬苓多糖和茯苓多糖含量的增加并不顯著,甚至可能使多糖在高溫下發(fā)生降解。因此,本實驗測定2種食藥用真菌多糖含量選擇PSE的最佳萃取溫度為110℃。

        圖1 不同PSE萃取溫度對2種食藥用真菌多糖含量的影響

        2.2.2 PSE萃取壓力對2種食藥用真菌多糖的影響結(jié)果由圖2可以看出,在一定壓力范圍內(nèi),PSE萃取壓力與2種食藥用真菌多糖含量的關(guān)系趨勢均為先增加后降低,萃取壓力增高有利于多糖的溶出,但萃取壓力過高,則可能會促進多糖的分解。因此,本實驗測定豬苓多糖含量時選擇PSE的最佳萃取壓力為100 bar,測定茯苓多糖含量時選擇PSE的最佳萃取壓力為110 bar。

        圖2 不同PSE萃取壓力對2種食藥用真菌多糖含量的影響

        2.2.3 PSE萃取時間對2種食藥用真菌多糖的影響結(jié)果 由圖3可知,2種食藥用真菌多糖的含量均隨著PSE萃取時間的增長而增加,兩者呈正相關(guān)性。盡管萃取時間能夠顯著影響多糖的溶出,但在一定萃取時間內(nèi),多糖的溶出會達到平衡,因而持續(xù)增加PSE的萃取時間并不能使2種食藥用真菌多糖的提取率顯著增長。本實驗測定豬苓多糖含量時選擇PSE最佳萃取時間為20 min,測定茯苓多糖含量時選擇PSE最佳萃取時間為25 min。

        圖3 不同PSE萃取時間對2種食藥用真菌多糖含量的影響

        2.2.4 PSE循環(huán)次數(shù)的篩選結(jié)果 由圖4可知,PSE循環(huán)次數(shù)對2種食藥用真菌多糖的含量增長影響并不明顯,循環(huán)次數(shù)并不是影響對豬苓多糖和茯苓多糖含量的主要因素,若多次循環(huán)萃取,高溫、高壓、長時間萃取還可能導(dǎo)致多糖的降解。根據(jù)實際操作情況設(shè)定PSE循環(huán)次數(shù)為2次。

        圖4 不同PSE循環(huán)次數(shù)對2種食藥用真菌多糖含量的影響

        2.3 正交實驗結(jié)果

        根據(jù)正交實驗表2結(jié)果及表3的方差分析可知,PSE萃取豬苓多糖的最佳工藝條件為A3B2C2,PSE溫度影響極顯著、時間影響顯著、壓力影響不顯著。PSE萃取茯苓多糖的最佳工藝條件為A3B3C3,PSE溫度影響顯著、時間和壓力影響不顯著。盡管PSE萃取溫度能顯著影響2種食藥用真菌多糖的含量,PSE萃取時間能顯著影響豬苓多糖的含量,但考慮到持續(xù)增加提取溫度和延長提取時間可能導(dǎo)致多糖的降解,最終確定豬苓多糖最佳PSE提取條件為萃取溫度110℃,萃取壓力110 bar,萃取時間20 min,循環(huán)2次;茯苓多糖最佳PSE提取條件為萃取溫度110℃,萃取壓力120 bar,萃取時間25 min,循環(huán)2次。

        表2 正交實驗結(jié)果

        表3 方差分析

        2.4 驗證實驗結(jié)果

        由表4結(jié)果可知,采用PSE提取工藝提取2種食藥用真菌多糖,其提取率與傳統(tǒng)熱水提取法相比有顯著提高,從而驗證了篩選結(jié)果的準確性。

        表4 提取方法比較結(jié)果(n=3) mg/g

        3 結(jié)論

        筆者以食藥用真菌豬苓和茯苓為研究對象,旨在借助PSE萃取技術(shù)的高溫、高壓、高效等特點,改善常見的多糖提取方法存在的提取時間長、提取效率低等弊端[32],以便高效提取2種食藥用真菌多糖成分,并采用單因素及正交實驗優(yōu)選了PSE法提取多糖的最佳工藝條件。研究結(jié)果表明,采用PSE法提取豬苓多糖成分的最佳工藝條件為萃取溫度110℃,萃取壓力110 bar,萃取時間20 min,循環(huán)2次;采用PSE法提取茯苓多糖成分的最佳工藝條件為萃取溫度110℃,萃取壓力120 bar,萃取時間25 min,循環(huán)2次。上述結(jié)果表明,PSE萃取法提取2種食藥用真菌多糖與傳統(tǒng)的提取方法相比2種多糖含量有顯著提高。

        4 討論

        食品活性成分檢測需要運用快速、靈敏的分析技術(shù)。PSE法作為一種快速前處理技術(shù)在很多食品分析中進行了應(yīng)用,Rizwan等[36]采用PSE法提取食品級辣椒果實中的酚類化合物,結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同萃取溶劑及萃取溫度對酚類化合物的提取率影響顯著;Niyaz等[37]采用PSE法提取茶和咖啡中的甲基黃嘌呤,發(fā)現(xiàn)萃取溫度及萃取溶劑對甲基黃嘌呤的提取率影響顯著。盡管PSE技術(shù)的應(yīng)用開展較為廣泛,但其在多糖樣品提取中的應(yīng)用并不多見,其中王宇晴等[38]采用PSE法提取靈芝多糖,結(jié)果發(fā)現(xiàn),萃取溫度及萃取時間對靈芝多糖的提取率影響顯著。因此,筆者在前期工作的基礎(chǔ)上,將PSE法系統(tǒng)應(yīng)用于豬苓多糖和茯苓多糖的提取,結(jié)果表明,萃取溫度及萃取時間對豬苓多糖及茯苓多糖的提取率影響較為顯著,考慮到持續(xù)增加提取溫度和延長提取時間可能導(dǎo)致多糖的降解,筆者優(yōu)選PSE法提取多糖的最佳工藝條件,從而充分證明了PSE法適用于食藥用真菌多糖的快速提取,為食藥用真菌多糖的提取提供了一種新方法,也為PSE法的廣泛應(yīng)用提供了參考。

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