论文部分内容阅读
摘 要：以姬松茸为材料、有机锗提取率为指标，在单因素实验的基础上，选取NaOH浓度、乙醇浓度、超声时间、浸提温度和浸提时间等5个因素，采用L16（45）正交试验法，得到姬松茸有机锗的最佳提取条件为：NaOH浓度80g/L，乙醇浓度80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃。在此条件下，有机锗的提取率为17.52μg/g。
关键词：姬松茸；正交试验；有机锗；提取工艺
中图分类号 TQ464.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）17-0015-04
Study on Optimization of Ultrasound Assisted Extraction Process of Agaricus blazei Organic Germanium
Zhang Yiting et al.
（Institute of Biological Engineering，Daqing Normal College，Daqing 163712，China）
Abstract：Taking the Agaricus blazei as materials and its organic germanium extraction rate as index，study five factors such as NaOH concentration，alcohol concentration，ultrasonic extraction time，extraction time and extraction temperature，based on the single factor experiment，the optimum extraction process of Agaricus blazei organic germanium is found by L16（45） orthogonal test. The result showed that the NaOH concentration was 80g/L，alcohol concentration was 80%，ultrasonic extraction time was 18min，extraction time was 120min under temperature 90℃. Under the above conditions，the maximum extraction rate of organic germanium from Agaricus blazei was 17.52μg/g.
Key words：Agaricus blazei；Orthogonal test；Organic germanium；Extraction process
姬松茸（Agaricus blazei）又名巴西蘑菇，具有较高的营养价值和药用价值[1]，是一种珍贵的食药两用真菌，富含多糖、蛋白质、核酸、脂肪、皂甙、单宁、甾醇、矿物质、微量元素及人体必需的氨基酸等[2]，具有抑制肿瘤[3]、保护肝脏[4]、抗氧化[5]、增强免疫和抗疲劳[6]等药理功能。有机锗对多种癌细胞都有抑制作用，并且可以增强动物和人类的免疫功能；对于人类而言，其具有美容养颜，延缓衰老的功效，对预防感冒，骨质松软，促进血液循环都有着很好的疗效[7]。目前，对姬松茸多糖提取的报道较多[8-10]，但是关于姬松茸有机锗提取的研究则鲜见报道。为此，本实验采用苯芴酮分光光度法研究姬松茸中的锗含量，在单因素实验基础上，利用正交法对姬松茸的有机锗提取工艺进行优化，旨在为姬松茸含有机锗食品、药品和保健品的开发提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料 姬松茸菌干，购自大庆市庆客隆超市。
1.2 仪器与试剂 UV725N分光光度计（上海科学精密仪器厂）、DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）BSA-CW电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、HHS电热恒温水浴锅（上海博迅实业有限公司）、KQ3200E超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）、SIGMA3-30K离心机（德国sigma公司）。锗粉、无水乙醇、苯酚、氯仿、正丁醇、25%NH4OH、30%过氧化氢、明胶、CTMAB、苯芴酮等均为国产分析纯。
1.3 有机锗苯芴酮显色法 准确称取锗粉0.1g，利用濕式灰化法配制锗标准溶液A100mL，取1mL锗标准液A，定容至100mL制得锗标准溶液B。取标准溶液B2mL置于50mL容量瓶中，加入2mL 2%明胶溶液、5mL苯芴酮溶液、10mL CTMAB溶液和20mL缓冲液，定容至50mL，以空白试剂作对照，在540nm处测得其吸光度OD值，反复实验3次取平均值，以有机锗锗浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标。构建标准曲线，所绘标准曲线见图1。
1.5 有机锗提取基本流程 姬松茸菌干60℃烘干至恒重后粉碎，使用浓度为40g/L的NaOH溶液，按料液比1∶30配制成混悬液，超声9min后于70℃水浴内浸提90min，浸提液3000r/min离心15min取上清，按照1∶4体积加入80%乙醇溶液进行醇沉，于4℃冰箱中静置过夜，醇沉液4500r/min离心15min获得粗多糖沉淀，使用sevage法去除蛋白后将粗多糖沉淀置于通风橱内干燥，称重后取适量进行苯芴酮显色法测定并计算有机锗提取率。
1.6 单因素实验设计 在前期预实验的基础上，选择NaOH浓度，乙醇浓度，超声时间，浸提温度和浸提时间5个因素的不同水平进行单因素实验设计。
1.6.1 NaOH浓度单因素实验 其他条件不变，改变NaOH浓度（0、20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L）进行姬松茸中有机锗的提取，研究NaOH浓度对有机锗提取率的影响。 1.6.2 乙醇浓度单因素实验 其他条件不变，改变乙醇浓度（70%、75%、80%、85%、90%、95%）进行姬松茸中有机锗的提取，研究乙醇浓度对有机锗提取率的影响。
1.6.3 超声时间单因素实验 其他条件不变，改变超声时间（3min、6min、9min、12min、15min、18min）进行姬松茸中有机锗的提取，研究超声时间对有机锗提取率的影响。
1.6.4 浸提时间单因素实验 其他条件不变，改变浸提时间（30min、60min、90min、120min、150min、180min）进行姬松茸中有机锗的提取，研究浸提时间对有机锗提取率的影响。
1.6.5 浸提温度单因素实验 其他条件不变，改变浸提温度（40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）进行姬松茸中有机锗的提取，研究浸提温度对有机锗提取率的影响。
1.7 正交试验方案 根据单因素实验结果，选择适当水平进行5因素4水平L16（45）正交试验方案设计。
2 结果与分析
2.1 单因素实验对有机锗提取率的影响
2.1.1 NaOH浓度 由图2可知，随着NaOH浓度的升高，有机锗提取率呈现先增大再减小的趋势，且在40g/L时提取率达到最高。
2.2 正交试验结果与分析 根据单因素实验结果，选取正交试验的因素和水平，如表1所示。按照L16（45）正交设计进行试验，每个参数进行3次重复试验取平均值，通过分析试验结果后确定最佳工艺参数组合。
通过表2直观分析得出，各因素对有机锗提取率的影响程度大小为A>C>E>B>D，即NaOH浓度>超声时间>浸提温度>乙醇浓度>浸提时间，优组合为A4B1C4D2E3。通过表3方差分析得出NaOH浓度、超声时间和浸提温度对有机锗提取率影响显著，乙醇浓度和浸提时间影响不显著。得出姬松茸有机锗的最佳提取工艺为NaOH浓度80g/L，乙醇浓度为80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃。
2.3 验证性实验 为了验证最佳提取工艺的准确性，在NaOH浓度80g/L，乙醇浓度为80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃条件下进行验证实验，测得有机锗提取率为17.52μg/g，此提取工艺重复性好、准确可靠。
3 结论
本试验选取NaOH浓度、乙醇浓度、超声时间、浸提温度和浸提时间等5个因素，通过正交设计试验，以有机锗提取率为指标，得出姬松茸有机锗提取的最佳提取工艺为：NaOH浓度80g/L，乙醇浓度80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃。在此条件下，有机锗的提取率为17.52μg/g。
参考文献
[1]林戎斌，林陈强，张慧，等.姬松茸食药用价值研究进展[J].食用菌学报，2012，19（2）：117-122.
[2]徐勇，孙培龙，张安强.姬松茸多糖提取、生物活性及产品开发研究进展[J].食药用菌，2017，25（5）：308-312.
[3]孙培龙.姬松茸多糖的分离纯化、结构鉴定及抗肿瘤活性研究[D].杭州：浙江大学，2007.
[4]张强，林立青，董祺，等.姬松茸液体发酵培养基优化及其对小鼠酒精性肝损伤保护作用[J].中国酿造，2016，35（12）：76-79.
[5]任朝輝，冯国辉，张传博.姬松茸深层发酵多糖提取工艺优化及抗氧化活性[J].食品工业科技，2017，38（14）：216-222.
[6]李晶，魏健.姬松茸多糖增强免疫功能及抗疲劳作用的研究[J].食品研究与开发，2017，38（5）：201-204.
[7]韩东魁，高凯，张敏，等.酵母菌富集有机硒和有机锗的条件筛选[J].饲料工业，2017，38（9）：43-47.
[8]彭勇胜，王江之，黄程，等.响应面法优化姬松茸多糖的提取工艺[J].现代食品科技，2011，27（9）：1119-1122.
[9]梁婷，赵亚男，刘爱丽，等.微波法提取姬松茸多糖的工艺研究[J].食品工业科技，2013，34（4）：236-238.
[10]付志英，林花，丁玲.应用超声波技术提取姬松茸多糖工艺的优化研究[J].江西农业学报，2015，27（10）：92-95.
（责编：张宏民）
关键词：姬松茸；正交试验；有机锗；提取工艺
中图分类号 TQ464.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）17-0015-04
Study on Optimization of Ultrasound Assisted Extraction Process of Agaricus blazei Organic Germanium
Zhang Yiting et al.
（Institute of Biological Engineering，Daqing Normal College，Daqing 163712，China）
Abstract：Taking the Agaricus blazei as materials and its organic germanium extraction rate as index，study five factors such as NaOH concentration，alcohol concentration，ultrasonic extraction time，extraction time and extraction temperature，based on the single factor experiment，the optimum extraction process of Agaricus blazei organic germanium is found by L16（45） orthogonal test. The result showed that the NaOH concentration was 80g/L，alcohol concentration was 80%，ultrasonic extraction time was 18min，extraction time was 120min under temperature 90℃. Under the above conditions，the maximum extraction rate of organic germanium from Agaricus blazei was 17.52μg/g.
Key words：Agaricus blazei；Orthogonal test；Organic germanium；Extraction process
姬松茸（Agaricus blazei）又名巴西蘑菇，具有较高的营养价值和药用价值[1]，是一种珍贵的食药两用真菌，富含多糖、蛋白质、核酸、脂肪、皂甙、单宁、甾醇、矿物质、微量元素及人体必需的氨基酸等[2]，具有抑制肿瘤[3]、保护肝脏[4]、抗氧化[5]、增强免疫和抗疲劳[6]等药理功能。有机锗对多种癌细胞都有抑制作用，并且可以增强动物和人类的免疫功能；对于人类而言，其具有美容养颜，延缓衰老的功效，对预防感冒，骨质松软，促进血液循环都有着很好的疗效[7]。目前，对姬松茸多糖提取的报道较多[8-10]，但是关于姬松茸有机锗提取的研究则鲜见报道。为此，本实验采用苯芴酮分光光度法研究姬松茸中的锗含量，在单因素实验基础上，利用正交法对姬松茸的有机锗提取工艺进行优化，旨在为姬松茸含有机锗食品、药品和保健品的开发提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料 姬松茸菌干，购自大庆市庆客隆超市。
1.2 仪器与试剂 UV725N分光光度计（上海科学精密仪器厂）、DHG-9240A电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）BSA-CW电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、HHS电热恒温水浴锅（上海博迅实业有限公司）、KQ3200E超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）、SIGMA3-30K离心机（德国sigma公司）。锗粉、无水乙醇、苯酚、氯仿、正丁醇、25%NH4OH、30%过氧化氢、明胶、CTMAB、苯芴酮等均为国产分析纯。
1.3 有机锗苯芴酮显色法 准确称取锗粉0.1g，利用濕式灰化法配制锗标准溶液A100mL，取1mL锗标准液A，定容至100mL制得锗标准溶液B。取标准溶液B2mL置于50mL容量瓶中，加入2mL 2%明胶溶液、5mL苯芴酮溶液、10mL CTMAB溶液和20mL缓冲液，定容至50mL，以空白试剂作对照，在540nm处测得其吸光度OD值，反复实验3次取平均值，以有机锗锗浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标。构建标准曲线，所绘标准曲线见图1。
1.5 有机锗提取基本流程 姬松茸菌干60℃烘干至恒重后粉碎，使用浓度为40g/L的NaOH溶液，按料液比1∶30配制成混悬液，超声9min后于70℃水浴内浸提90min，浸提液3000r/min离心15min取上清，按照1∶4体积加入80%乙醇溶液进行醇沉，于4℃冰箱中静置过夜，醇沉液4500r/min离心15min获得粗多糖沉淀，使用sevage法去除蛋白后将粗多糖沉淀置于通风橱内干燥，称重后取适量进行苯芴酮显色法测定并计算有机锗提取率。
1.6 单因素实验设计 在前期预实验的基础上，选择NaOH浓度，乙醇浓度，超声时间，浸提温度和浸提时间5个因素的不同水平进行单因素实验设计。
1.6.1 NaOH浓度单因素实验 其他条件不变，改变NaOH浓度（0、20g/L、40g/L、60g/L、80g/L、100g/L）进行姬松茸中有机锗的提取，研究NaOH浓度对有机锗提取率的影响。 1.6.2 乙醇浓度单因素实验 其他条件不变，改变乙醇浓度（70%、75%、80%、85%、90%、95%）进行姬松茸中有机锗的提取，研究乙醇浓度对有机锗提取率的影响。
1.6.3 超声时间单因素实验 其他条件不变，改变超声时间（3min、6min、9min、12min、15min、18min）进行姬松茸中有机锗的提取，研究超声时间对有机锗提取率的影响。
1.6.4 浸提时间单因素实验 其他条件不变，改变浸提时间（30min、60min、90min、120min、150min、180min）进行姬松茸中有机锗的提取，研究浸提时间对有机锗提取率的影响。
1.6.5 浸提温度单因素实验 其他条件不变，改变浸提温度（40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）进行姬松茸中有机锗的提取，研究浸提温度对有机锗提取率的影响。
1.7 正交试验方案 根据单因素实验结果，选择适当水平进行5因素4水平L16（45）正交试验方案设计。
2 结果与分析
2.1 单因素实验对有机锗提取率的影响
2.1.1 NaOH浓度 由图2可知，随着NaOH浓度的升高，有机锗提取率呈现先增大再减小的趋势，且在40g/L时提取率达到最高。
2.2 正交试验结果与分析 根据单因素实验结果，选取正交试验的因素和水平，如表1所示。按照L16（45）正交设计进行试验，每个参数进行3次重复试验取平均值，通过分析试验结果后确定最佳工艺参数组合。
通过表2直观分析得出，各因素对有机锗提取率的影响程度大小为A>C>E>B>D，即NaOH浓度>超声时间>浸提温度>乙醇浓度>浸提时间，优组合为A4B1C4D2E3。通过表3方差分析得出NaOH浓度、超声时间和浸提温度对有机锗提取率影响显著，乙醇浓度和浸提时间影响不显著。得出姬松茸有机锗的最佳提取工艺为NaOH浓度80g/L，乙醇浓度为80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃。
2.3 验证性实验 为了验证最佳提取工艺的准确性，在NaOH浓度80g/L，乙醇浓度为80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃条件下进行验证实验，测得有机锗提取率为17.52μg/g，此提取工艺重复性好、准确可靠。
3 结论
本试验选取NaOH浓度、乙醇浓度、超声时间、浸提温度和浸提时间等5个因素，通过正交设计试验，以有机锗提取率为指标，得出姬松茸有机锗提取的最佳提取工艺为：NaOH浓度80g/L，乙醇浓度80%，超声时间18min，浸提时间120min、浸提温度为90℃。在此条件下，有机锗的提取率为17.52μg/g。
参考文献
[1]林戎斌，林陈强，张慧，等.姬松茸食药用价值研究进展[J].食用菌学报，2012，19（2）：117-122.
[2]徐勇，孙培龙，张安强.姬松茸多糖提取、生物活性及产品开发研究进展[J].食药用菌，2017，25（5）：308-312.
[3]孙培龙.姬松茸多糖的分离纯化、结构鉴定及抗肿瘤活性研究[D].杭州：浙江大学，2007.
[4]张强，林立青，董祺，等.姬松茸液体发酵培养基优化及其对小鼠酒精性肝损伤保护作用[J].中国酿造，2016，35（12）：76-79.
[5]任朝輝，冯国辉，张传博.姬松茸深层发酵多糖提取工艺优化及抗氧化活性[J].食品工业科技，2017，38（14）：216-222.
[6]李晶，魏健.姬松茸多糖增强免疫功能及抗疲劳作用的研究[J].食品研究与开发，2017，38（5）：201-204.
[7]韩东魁，高凯，张敏，等.酵母菌富集有机硒和有机锗的条件筛选[J].饲料工业，2017，38（9）：43-47.
[8]彭勇胜，王江之，黄程，等.响应面法优化姬松茸多糖的提取工艺[J].现代食品科技，2011，27（9）：1119-1122.
[9]梁婷，赵亚男，刘爱丽，等.微波法提取姬松茸多糖的工艺研究[J].食品工业科技，2013，34（4）：236-238.
[10]付志英，林花，丁玲.应用超声波技术提取姬松茸多糖工艺的优化研究[J].江西农业学报，2015，27（10）：92-95.
（责编：张宏民）