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        不同干燥方法及生長期對(duì)香菇水提物成分的影響研究

        2024-08-23 00:00:00付璽雯吳樹連趙權(quán)
        中國食品 2024年16期
        關(guān)鍵詞:水提物凍干成熟期

        香菇中豐富的多糖、蛋白質(zhì)和其他生物活性成分具有抗癌、降血脂、提高免疫力等多種功能,應(yīng)用潛力無限,因此,香菇及其提取物的商業(yè)價(jià)值與日俱增。香菇中的活性成分主要通過水提取的方式從原材料中分離出來,但這些敏感的生物活性分子在提取和后續(xù)的處理過程中,很容易受到物理和化學(xué)因素的影響而發(fā)生變化,尤以干燥過程中的操作條件,如溫度、濕度和干燥技術(shù)對(duì)其影響最大。此外,不同生長階段香菇中的生物活性成分也不一樣。本研究分析了不同干燥方法及生長期對(duì)香菇水提物成分的影響,旨在提高香菇提取物中生物活性物質(zhì)的含量,提升其在食品及醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

        1. 研究方法

        1.1 香菇的采集

        不同生長階段的香菇,含有的生物活性成分也不一樣。比如,初生期香菇(生長后10d),由于其生物活性物質(zhì)如多糖和蛋白質(zhì)正處于積累階段,通常含有較高的營養(yǎng)成分;成熟期香菇(生長后20d)的抗氧化物質(zhì)含量達(dá)到高峰,顯示出更高的藥用價(jià)值;老熟期香菇(生長后30d)雖然生長更加完全,但一些關(guān)鍵的營養(yǎng)成分可能因自然代謝出現(xiàn)降解和轉(zhuǎn)化,價(jià)值降低。

        1.2 水提物的制備

        水提物的制備流程如下:選擇相同生長階段、健康無病害的香菇作為原料。將清洗干凈的香菇切成小片,以增加接觸面積,促進(jìn)有效成分的溶出。將切片放入不銹鋼或玻璃容器中,按一定比例加入去離子水或蒸餾水,通常比例為1:10(香菇質(zhì)量:水體積),并在控制的加熱條件下(通常為85℃-90℃),持續(xù)加熱提取1-2h。這一步驟是為了充分提取香菇中的可溶性成分,如多糖和蛋白質(zhì)。提取完成后,將混合液冷卻至室溫,使用細(xì)孔濾網(wǎng)或布袋進(jìn)行初步過濾,去除大的顆粒和雜質(zhì)。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器或減壓蒸發(fā)設(shè)備對(duì)過濾后的提取液進(jìn)行濃縮,以減少體積,提高提取物的濃度。

        1.3 干燥方法的選擇

        干燥技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)成本效率與產(chǎn)品質(zhì)量之間的最佳平衡,目前,常見的干燥技術(shù)包括噴霧干燥、凍干以及真空干燥等,各有特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。

        噴霧干燥通過快速將液體噴灑成微小的霧滴,并在熱空氣中迅速蒸發(fā)水分來實(shí)現(xiàn)干燥,具有高效率和成本低的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。但由于噴霧干燥過程涉及高溫,對(duì)熱敏感的生物活性物質(zhì),如香菇中的某些多糖和蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生降解作用。凍干是更為溫和的干燥方法,通過先將物料冷凍成固態(tài),然后在低溫下進(jìn)行次生干燥,使冰晶直接升華去除,從而保留了更多的原有生物活性和結(jié)構(gòu)完整性。真空干燥則是在真空環(huán)境及較低的溫度下進(jìn)行干燥,減少了熱敏感物質(zhì)的熱降解,適用于需要低溫干燥環(huán)境的物料,可以有效保護(hù)香菇水提物中的活性成分。

        1.4 實(shí)驗(yàn)方法

        在實(shí)驗(yàn)過程中,采用硫酸蒽酮法測(cè)定香菇中的多糖含量,采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定香菇中的蛋白質(zhì)含量,采用DPPH自由基清除法測(cè)定香菇的抗氧化活性。

        2. 不同干燥方法對(duì)香菇水提物成分的影響

        2.1 成分保留率

        本研究采用三種不同的干燥技術(shù)(凍干、噴霧干燥、真空干燥),得出了香菇水提物中幾種主要生物活性成分的保留率,結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1可知,不同的干燥技術(shù)對(duì)香菇水提物中活性成分的保留率具有顯著影響。采用凍干技術(shù)的香菇提取物中,多糖、蛋白質(zhì)及抗氧化物的保留率均較高,這得益于凍干過程中的低溫條件,有助于避免熱敏感成分的熱降解。噴霧干燥由于在高溫條件下進(jìn)行,對(duì)熱敏感成分的保護(hù)較差,導(dǎo)致多糖、蛋白質(zhì)及抗氧化物的保留率較低。真空干燥作為在較低溫度下進(jìn)行的干燥方法,成分保留率介于凍干和噴霧干燥之間,較好地平衡了成本和成分保留率之間的關(guān)系。

        2.2 活性變化

        在凍干、噴霧干燥和真空干燥三種方法下,香菇水提物中幾種關(guān)鍵生物活性指標(biāo)的變化情況詳見表2。根據(jù)表2可知,凍干過程中溫和的干燥條件有助于保持復(fù)雜的生物大分子如多糖和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),從而維持其生物功能,因此凍干法在保持抗氧化活性、抗炎活性以及免疫增強(qiáng)活性方面表現(xiàn)最佳,活性損失較小。相比之下,噴霧干燥因處理過程中的高溫和快速水分去除,導(dǎo)致活性成分尤其是熱敏感的蛋白質(zhì)和多糖遭受較大破壞,從而活性損失較大。真空干燥的活性損失介于凍干和噴霧干燥之間,這是因?yàn)榈蜏丨h(huán)境有利于減少熱敏感成分的降解,而干燥過程中的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致一定程度的生物活性降低。

        3. 不同生長期對(duì)香菇水提物成分的影響

        3.1 成分差異

        初生期、成熟期和老熟期的香菇水提物中幾種關(guān)鍵生物活性成分的含量如表3所示。根據(jù)表3可知,香菇水提物中的關(guān)鍵生物活性成分在不同生長階段呈現(xiàn)出明顯的差異。成熟期的香菇在多糖、蛋白質(zhì)以及抗氧化成分的含量上都達(dá)到峰值,這是因?yàn)榇穗A段香菇的生物合成活動(dòng)最為旺盛,積累了較高濃度的生物活性物質(zhì)。初生期的香菇雖然已經(jīng)開始積累活性成分,但含量較低,這與其生物合成活動(dòng)較少有關(guān);老熟期的香菇由于某些成分開始降解或轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì),導(dǎo)致成分含量有所下降。因此,在工業(yè)生產(chǎn)和功能性食品開發(fā)中,為最大限度地利用香菇的生物活性成分,應(yīng)多選擇成熟期的香菇進(jìn)行水提物的制備。

        3.2 生物活性評(píng)估

        不同生長期香菇水提物的生物活性測(cè)定結(jié)果如表4所示。根據(jù)表4可知,不同生長期香菇的水提物在生物活性上表現(xiàn)出一定的差異。成熟期香菇水提物顯示出最佳的抗氧化和抗炎活性,這與此階段香菇中生物活性成分含量的增加有關(guān)。具體來看,成熟期香菇的抗氧化活性表現(xiàn)為最低的IC50值,即在較低的濃度下即可達(dá)到50%的自由基清除能力,說明具有較高的抗氧化能力。同時(shí),成熟期的提取物在抗炎測(cè)試中也表現(xiàn)出較高的抑制效果,表明其具有較強(qiáng)的生理活性,對(duì)于炎癥相關(guān)的健康問題具有治療或預(yù)防效果。

        初生期和老熟期的香菇雖然在生物活性方面表現(xiàn)略為遜色,但仍具有顯著的活性。初生期香菇的生物合成機(jī)制剛開始活躍,而老熟期可能由于某些生物活性成分的降解而導(dǎo)致活性下降。因此,在開發(fā)具有特定健康效益的功能性食品或藥物時(shí),應(yīng)選擇最合適的香菇生長階段,以便最大化地利用其生物活性,確保產(chǎn)品的功能性和健康效益。

        4. 結(jié)論及展望

        香菇水提物在開發(fā)功能性食品和保健品方面顯示出了巨大的潛力。香菇水提物的高抗氧化性使其成為天然抗氧化劑的理想來源,在食品保存和加工中具有重要應(yīng)用,為食品提供了健康、安全的防腐方式。香菇提取物中的多糖和蛋白質(zhì)等活性成分被研究證實(shí)具有增強(qiáng)免疫力、降低血壓等作用,將其添加到飲料、酸奶和營養(yǎng)棒等食品中,可為消費(fèi)者提供更健康的飲食選擇。另外,香菇提取物中的多糖β-葡聚糖,已被證明可以激活機(jī)體的免疫響應(yīng),增強(qiáng)宿主對(duì)腫瘤的防御能力,這為開發(fā)基于天然成分的抗癌藥物提供了新的思路。

        本研究全面探討了不同干燥方法及生長期對(duì)香菇水提物成分的影響,結(jié)果顯示,凍干在維持香菇水提物的化學(xué)和生物活性方面表現(xiàn)最為優(yōu)越,只是成本較高;噴霧干燥雖效率高,但對(duì)熱敏感成分的保護(hù)較差;而真空干燥使成本和活性成分保留率之間達(dá)到了平衡。另外,不同生長期香菇的水提物在化學(xué)成分和生物活性上表現(xiàn)出顯著差異,成熟期香菇因成分豐富且生物活性最高,成為最理想的選擇。這些研究成果為香菇提取物的生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù),也為其在食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供了借鑒。

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