高压均质与酶法结合工艺对黑木耳多糖提取工艺进行优化的研究
2018-11-28 09:40:16
现我国是世界上生产黑木耳的主要国家产量占世界黑木耳总产量的90%左右.黑木耳属于担子菌纲木耳目木耳科木耳属,为我国珍贵的药用和食用胶质真菌.明代李时珍撰写的《本草纲目》中,记载了黑木耳的多种药用功效.现代医学研究也进一步证实了黑木耳多糖具有抗辐射、降血糖、抗氧化、降固醇、抗肿瘤、抗血栓、抗疲劳以及增强免疫力等生物学活性.
与其他来源材料相比,制备黑木耳多糖具有特殊性,这是因为黑木耳菌丝的细胞壁异常坚韧,其细胞壁主要成分为几丁质(一种乙酰葡萄糖胺的多聚体)及小量的纤维素和称作葡聚糖的葡萄糖多聚体.同时,黑木耳是一种特殊的胶质体真菌,其碳水化合物含量很高,随着黑木耳吸水溶胀后,可溶性部分从组织中流出,增加了提取体系的粘度,给黑木耳多糖的提取制备过程增加了难度.常见黑木耳多糖的水法提取工艺,其多糖得率低且纯度不高;酸/碱/酸碱结合工艺虽然得率较高,但会造成多糖成分降解且淀粉、蛋白不能完全去除.酶法由于温和且无残留,是一种非常有前景的细胞破壁技术,现国内已有相关应用酶法提取黑木耳多糖的研究,采用的酶主要是蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等,这些酶只是破坏真菌中含量不多的相应的底物,对黑木耳没有特异性,且破壁效果不明显.本研究将物理高压均质法与生物酶法相结合,采用响应面法优化黑木耳多糖的提取工艺, 达到壁内多糖有效溶出的效果.
试验材料
苯酚、硫酸、柠檬酸钠、柠檬酸、磷酸、95%乙醇、无水乙醇购自杭州米克化学仪器有限公司,纤维素酶(10000U/g)购自江苏锐阳生物科技有限公司.供试菌床木耳(新科241)子实体购自浙江富来森食品有限公司.
试验仪器
JP-250A-I型高速多功能粉碎机(上海久品工贸有限公司),T6新世纪分光光度仪(北京普析通用有限公司),HH-2型水浴锅(江苏省金坛市恒丰仪器制造有限公司),AL04型电子天平(梅特勒-托利多有限公司),DL-5M离心机(配更换转头,购自湖南星科技科学仪器有限公司),高压均质机(苏州微流纳米生物技术有限公司),搅拌器(江苏省金坛市恒丰仪器制造有限公司),DHG-9240A型鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司).
试验方法
黑木耳预处理,黑木耳多糖的纤维素酶法提取单因素试验.纤维素酶添加量对黑木耳多糖提取得率的影响,料液比对黑木耳多糖提取得率的影响,提取时间对黑木耳多糖提取得率的影响,黑木耳多糖溶出量的计算.
结果与分析
各单因素对黑木耳多糖提取的影响,在固定料液比1:100、温度45℃、pH5的条件下酶解1.5h,多糖得率随着酶用量的增加而增大,当酶用量达到400U/g时,黑木耳多糖的提取得率大至.再增加酶用量时,多糖得率出现下降趋势,这可能是由于底物浓度一定的情况下,酶分子达到了饱和.0~1.5h,随着提取时间的延长,溶液中可溶性多糖的含量逐渐增加,细胞内多糖被释放出来;提取时间过1.5h后, 溶液中多糖含量呈现递减的趋势,这可能是因为随着酶解时间的延长,酶的稳定性受到影响,也可能是溶出的可溶性多糖由于酶的作用降解造成.因此,酶法提取多糖需控制酶解时间,避免造成多糖损失.
结论与讨论
黑木耳的细胞壁异常坚韧,常规提取方法很难有效破壁;且其内含较高的碳水化合物,随着黑木耳的吸水溶胀,可溶性部分从组织中流出,增加了提取体系的粘度,给黑木耳多糖的提取制备过程增加了难度.本研究将物理高压均质法与生物酶法相结合,从多糖提取试验条件及其结果可以看出,高压均质后,采用纤维素酶(400U/g)法可以将黑木耳多糖的得率从7.05%提高至14.81%.进一步采用响应面法优化黑木耳多糖的提取工艺,结果表明较佳提取工艺为:黑木耳粉按料液比1:15(g/mL)加入柠檬酸钠缓冲溶液充分溶胀后,在高压均质机的均质压力8~10MPa下均10~12min,再加入柠檬酸钠缓冲溶液50mL,在80℃水浴锅搅拌条件下提取2h,冷却至45℃后,添加纤维素酶355U/g,在料液比48:1、pH5.0的条件下提取1.2h,NaOH调至中性后迅速提高温度到85℃灭酶1h,此时获得黑木耳多糖得率为15.37%.下一步将在获得黑木耳多糖提取工艺的较优化基础上,进一步研究黑木耳多糖的分子组成、分子结构以及其降血糖的功能活性与机制.
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响应面法优化黑木耳多糖的制备工艺研究.pdf |
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