摘要:以雞樅菌為原料,采用超聲輔助離子液體法和酶解法提取雞樅菌多糖,研究雞樅菌多糖的最佳提取條件,并對(duì)提取的多糖進(jìn)行抗氧化性研究。結(jié)果表明,超聲輔助離子液體法提取多糖的最佳工藝為離子液體體積1.5 mL、超聲時(shí)間33 min、料液比1∶33、超聲溫度56 ℃,在此條件下,多糖提取量為26.79 mg/g。超聲輔助酶解法提取多糖的最佳工藝為酶溶液體積2.2 mL、提取溫度51 ℃、料液比1∶21、提取時(shí)間51 min,在此條件下多糖提取量為18.67 mg/g。在兩種方法的基礎(chǔ)上探討雞樅菌多糖對(duì)DPPH·和·OH的清除能力,將其清除能力與VC作對(duì)比。結(jié)果表明,對(duì)DPPH·和·OH的清除能力均隨著濃度的增大而增大,當(dāng)雞樅菌多糖濃度為6 mg/mL時(shí),超聲輔助離子液體法和超聲輔助酶解法得到的多糖對(duì)DPPH·和·OH的清除能力均達(dá)到最大,但均比同等濃度的VC低,對(duì)·OH的清除能力分別為59.59%和51.78%;對(duì)DPPH·的清除能力分別為73.98%和62.87%,表明雞樅菌多糖具有良好的抗氧化能力。該研究為雞樅菌多糖的研究提供了可靠的理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:雞樅菌;多糖;超聲輔助離子液體法;超聲輔助酶解法;抗氧化性
中圖分類號(hào):TS201.2 """""文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A """"文章編號(hào):1000-9973(2024)09-0079-10
Study on Extraction of Polysaccharides from Collybia albuminosa by
Ultrasonic-Assisted Ionic Liquid Method and Enzymatic Hydrolysis
Method and Their Antioxidant Activity
JIA Qing-chao
(School of Food Science and Engineering, Zhengzhou University of Science
and Technology, Zhengzhou 450064, China)
Abstract: With Collybia albuminosa as the raw material, polysaccharides are extracted from Collybia albuminosa by ultrasonic-assisted ionic liquid method and enzymatic hydrolysis method. The optimal extraction conditions for polysacharides from Collybia albuminosa and antioxidant activity of the extracted polysaccharides are studied. The results show that the optimal process for extracting polysaccharides using ultrasound-assisted ionic liquid method is ionic liquid volume of 1.5 mL, ultrasonic time of 33 min, solid-liquid ratio of 1∶33 and ultrasonic temperature of 56 ℃. Under these conditions, the extraction amount of polysaccharides is 26.79 mg/g. The optimal process for extracting polysaccharides using ultrasonic-assisted enzymatic hydrolysis method are enzyme solution volume of 2.2 mL, extraction temperature of 51 ℃, solid-liquid ratio of 1∶21 and extraction time of 51 min. Under these conditions, the extraction amount of polysaccharides is 18.67 mg/g. On the basis of the two methods, the scavenging capacity of Collybia albuminosa polysaccharides on DPPH· and ·OH is investigated, and their scavenging capacity is compared with that of VC. The results show that the scavenging capacity on DPPH· and ·OH increases with the increase of concentration. When the concentration of Collybia albuminosa polysaccharides is 6 mg/mL, the scavenging capacity of the polysaccharides extracted by ultrasonic-assisted ionic liquid method and ultrasonic-assisted enzymatic hydrolysis method on DPPH· and ·OH both reaches the highest, which is lower than that of VC at the same concentration. The scavenging capacity on ·OH is 59.59% and 51.78%
respectively, and the scavenging capacity on DPPH · is 73.98% and 62.87% respectively, indicating that the polysaccharides from Collybia albuminosa have good antioxidant capacity. This study has provided a reliable theoretical basis for the study on Collybia albuminosa polysaccharides.
Key words: Collybia albuminosa; polysaccharides; ultrasonic-assisted ionic liquid method; ultrasonic-assisted enzymatic hydrolysis method; antioxidant activity
收稿日期:2024-03-03
基金項(xiàng)目:河南省教育廳重點(diǎn)研究項(xiàng)目(24B550021);鄭州科技學(xué)院2022年度校級(jí)科研項(xiàng)目(XJKY08)
作者簡(jiǎn)介:賈慶超(1981—),男,副教授,碩士,研究方向:天然產(chǎn)物提取。
雞樅菌是一種珍稀的野生食用菌,具有較高的藥用價(jià)值和食用價(jià)值[1]。多糖是雞樅菌中的生理活性物質(zhì),具有抑制腫瘤、抑制血栓、抗病毒、增強(qiáng)免疫力、保護(hù)肝臟和腎臟等活性功能[2-3],因此,從天然物質(zhì)中提取多糖成為目前的研究熱點(diǎn)。目前雞樅菌多糖的提取方法主要包括熱水浸提法、酸性水解法、超聲輔助法、超聲微波聯(lián)用法、酶輔助法等方法[4-5]。熱水浸提法是傳統(tǒng)的提取方法,提取時(shí)間長(zhǎng)、提取率較低。酸性水解法的提取率較熱水浸提法雖有所提升,但提升有限。而超聲輔助法主要利用了超聲波的機(jī)械作用和空化效應(yīng),對(duì)植物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)行了破壞,從而提高了植物多糖釋放和傳質(zhì)效率,具有提取率高、時(shí)間短、能耗低等優(yōu)勢(shì)[5-6]。另外,酶提取法主要利用底物與酶特異性結(jié)合的特點(diǎn),在最適宜的條件下會(huì)對(duì)樣品中的物質(zhì)進(jìn)行水解,使物質(zhì)溶出,具有時(shí)間短、條件溫和、更好地保護(hù)活性成分、提取效率高等優(yōu)點(diǎn)[7-8]。同時(shí),離子液體作為一種新型的萃取分離溶劑,具有穩(wěn)定性好、萃取率高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn),能有效地從植物中提取多種活性物質(zhì),而且得到的活性物質(zhì)純度更高[9-11]。本研究采用超聲輔助離子液體法和超聲輔助酶解法提取雞樅菌多糖,為雞樅菌多糖的開(kāi)發(fā)和利用提供了數(shù)據(jù)參考。
1 材料與方法
1.1 材料與試劑
福建省莆田市仙游縣特級(jí)黑皮雞樅菌:網(wǎng)購(gòu);無(wú)水乙醇、硫酸亞鐵、水楊酸、30%過(guò)氧化氫、苯酚、濃硫酸(18.4 mol/L)、無(wú)水葡萄糖:天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;VC:石藥集團(tuán)維生藥業(yè)(石家莊)有限公司;離子液體(1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽,6.52 mol/L):安徽酷爾生物工程有限公司;纖維素酶(1×105 U/g):山東隆科特酶制劑有限公司;DPPH試劑(2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基):上海麥克林生化科技有限公司,以上試劑均為分析純。
1.2 儀器與設(shè)備
WFZUV-4802H紫外分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司;FZ102微型植物試樣粉碎機(jī) 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;TIDI-20D臺(tái)式離心機(jī) 廣州吉迪儀器有限公司;HH-420電熱恒溫水浴箱 杭州旌斐儀器科技有限公司;SN-53Y-40超聲波清洗儀 深圳潔盟技術(shù)股份有限公司;DHG-9203A電熱鼓風(fēng)干燥箱 蘇州納美瑞電子科技有限公司。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 超聲輔助離子液體法提取多糖
參考蘇適等[12]的研究結(jié)果,采用濃度為0.65 mol/L的離子液體(由6.52 mol/L離子液體配制)。
選取無(wú)霉變、無(wú)腐敗的雞樅菌若干,粉碎,過(guò)40目篩。準(zhǔn)確稱取1.000 0 g雞樅菌粉末于250 mL錐形瓶中,按1∶20的比例加入蒸餾水,置于50 ℃恒溫水浴箱中水浴1 h,加入1.5 mL 0.65 mol/L離子液體,在超聲功率200 W、超聲溫度40 ℃下提取20 min,以3 000 r/min離心5 min,棄沉淀,保留上清液備用[13]。
1.3.2 超聲輔助酶解法提取多糖
參考羅霜霜等[14]的研究結(jié)果,采用2.5%的纖維素酶溶液,配制方法:準(zhǔn)確稱取2.500 0 g纖維素酶,用去離子水定容至100 mL容量瓶中。
選取無(wú)霉變、無(wú)腐敗的雞樅菌若干,粉碎,過(guò)40目篩。準(zhǔn)確稱量1.000 0 g雞樅菌粉末于250 mL錐形瓶中,按1∶15的比例加入蒸餾水,調(diào)節(jié)pH值至4.5~5.5,再加入1 mL 2.5%纖維素酶,在200 W超聲功率、常溫下超聲20 min,置于45 ℃恒溫水浴箱中提取45 min,酶解后于90 ℃滅活10 min,冷卻至室溫后,將液體倒入離心管中,以4 000 r/min離心3 min,棄沉淀,保留上清液備用[13]。
1.3.3 雞樅菌多糖提取量測(cè)定方法
參考吳孔陽(yáng)等[15]的苯酚-硫酸法測(cè)定多糖。以無(wú)水葡萄糖質(zhì)量濃度(mg/mL)為橫坐標(biāo),以吸光度值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,見(jiàn)圖1?;貧w方程為Y=0.228X+0.013 7,相關(guān)系數(shù)R2=0.999 1。
雞樅菌多糖提取量的測(cè)定參考劉嘯宇等[16]的方法,準(zhǔn)確吸取雞樅菌多糖溶液1 mL,用去離子水定容至100 mL容量瓶中,再吸取定容后的溶液1 mL,采用苯酚-硫酸法測(cè)定吸光度值,并以吸光度值計(jì)算出雞樅菌多糖的濃度。計(jì)算公式如下:
多糖提取量W(mg/g)=c×V×n×10-3/m。
式中:c為樣品液根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的多糖濃度(mg/mL);V為定容后吸取的體積(mL);n為雞樅菌多糖溶液的稀釋倍數(shù);m為原料質(zhì)量(g)。
1.3.4 超聲輔助離子液體法單因素試驗(yàn)
以多糖提取量為指標(biāo),根據(jù)預(yù)試驗(yàn)及參考文獻(xiàn)[13,17],準(zhǔn)確稱取雞樅菌粉末1.000 0 g于250 mL錐形瓶中,單因素試驗(yàn)條件為離子液體體積1.5 mL、超聲時(shí)間20 min、超聲功率為200 W、料液比(雞樅菌質(zhì)量∶加入蒸餾水體積,g/mL)1∶20、超聲溫度40 ℃。各單因素的水平為離子液體體積0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mL;超聲時(shí)間10,20,30,40,50 min;超聲功率50,100,150,200,250 W;料液比1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60;超聲溫度20,30,40,50,60 ℃。
1.3.5 超聲輔助酶解法單因素試驗(yàn)
以多糖提取量為指標(biāo),根據(jù)預(yù)試驗(yàn)及參考文獻(xiàn)[13-14],準(zhǔn)確稱取雞樅菌粉末1.000 0 g于250 mL錐形瓶中,各單因素的基礎(chǔ)條件為料液比(雞樅菌質(zhì)量∶加入蒸餾水體積,g/mL)1∶20、提取時(shí)間55 min、超聲功率150 W、提取溫度45 ℃、酶溶液體積1.5 mL、提取液pH值4.0。各單因素的水平為料液比1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30;提取時(shí)間40,45,50,55,60 min;超聲功率50,100,150,200,250 W;提取溫度40,45,50,55,60 ℃;酶溶液體積0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mL; pH值3.0,3.5,4.0,4.5,5.0。
1.3.6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.3.6.1 超聲輔助離子液體法響應(yīng)面設(shè)計(jì)
以多糖提取量為指標(biāo),選取離子液體體積(A)、超聲時(shí)間(B)、超聲溫度(C)、料液比(D)為4個(gè)自變量,以Design-Expert 10.0.7為響應(yīng)面設(shè)計(jì)軟件、Box-Behnken為設(shè)計(jì)原理進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn),響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表1。
1.3.6.2 超聲輔助酶解法響應(yīng)面設(shè)計(jì)
以多糖提取量為指標(biāo),選取酶溶液體積(M)、提取溫度(G)、提取時(shí)間(H)、料液比(I)為4個(gè)自變量,以Design-Expert 10.0.7為響應(yīng)面設(shè)計(jì)軟件、Box-Behnken設(shè)計(jì)原理進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn),響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平見(jiàn)表2。
1.3.7 抗氧化能力的測(cè)定
將提取的雞樅菌多糖溶液于50 ℃干燥箱內(nèi)放置6 h左右,干燥成固體,分別準(zhǔn)確稱取0.100 0,0.200 0,0.300 0,0.400 0,0.500 0,0.600 0 g,加入蒸餾水定容至100 mL,配制成1,2,3,4,5,6 mg/mL的雞樅菌多糖溶液。相同濃度的VC溶液配制方法同上。參考陳灼娟等[7]的抗氧化性測(cè)定方法測(cè)定DPPH·和·OH清除率。
1.3.8 數(shù)據(jù)處理
結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示,采用Origin 2018 64Bit軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析及誤差值的計(jì)算和誤差折線圖的繪制。
2 結(jié)果與分析
2.1 超聲輔助離子液體法單因素試驗(yàn)結(jié)果分析
2.1.1 離子液體體積單因素試驗(yàn)
由圖2可知,多糖提取量隨著離子液體體積的增加呈先上升后下降的趨勢(shì),當(dāng)離子液體體積為1.5 mL時(shí),雞樅菌多糖的提取量達(dá)到最大值,為20.91 mg/g,當(dāng)離子液體體積在0.5~1.5 mL之間時(shí),多糖提取量逐漸升高,原因可能是適當(dāng)增加離子液體體積可以增強(qiáng)離子液體對(duì)植物細(xì)胞壁的破壞能力,進(jìn)而使多糖的提取量上升。當(dāng)離子液體體積大于1.5 mL時(shí),多糖提取量逐漸降低,這是由于離子液體體積過(guò)大導(dǎo)致溶液黏度增大,從而抑制了多糖的溶出[18]。因此,選擇離子液體體積1.0,1.5,2.0 mL進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.1.2 超聲時(shí)間單因素試驗(yàn)
由圖3可知,雞樅菌多糖提取量隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)超聲時(shí)間在10~30 min時(shí),多糖提取量逐漸上升,原因是隨著超聲時(shí)間的增加,雞樅菌被充分溶解,多糖更容易被提取。當(dāng)超聲時(shí)間為30 min時(shí),多糖提取量達(dá)到最大,為22.65 mg/g,當(dāng)超聲時(shí)間超過(guò)30 min后,多糖提取量逐漸下降,這是因?yàn)槌晻r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)破壞雞樅菌多糖中的糖苷鍵,從而導(dǎo)致多糖的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,同時(shí)多糖碎片化成單糖,而且超聲波處理會(huì)產(chǎn)生大量熱量,長(zhǎng)時(shí)間處理產(chǎn)生的高溫也會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu)[19]。因此,選擇超聲時(shí)間20,30,40 min進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.1.3 超聲功率單因素試驗(yàn)
由圖4可知,雞樅菌多糖的提取量隨著超聲功率的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)超聲功率為200 W時(shí),多糖提取量達(dá)到最大,為20.78 mg/g。當(dāng)超聲功率為50~200 W時(shí),多糖提取量逐漸上升,說(shuō)明隨著超聲功率的增大,能夠更好地促進(jìn)多糖的溶出,提升多糖的提取量。當(dāng)超聲功率大于200 W時(shí),多糖提取量降低,這可能是由于超聲功率的增大破壞了多糖的結(jié)構(gòu),其他活性物質(zhì)也可能進(jìn)一步溶出,進(jìn)而降低多糖的提取量[16]。同時(shí)也可以看出,在150,200,250 W的超聲功率下,多糖提取量差異不顯著(Pgt;0.05),因此,參考范三紅等[13]的研究結(jié)果,本試驗(yàn)選擇超聲功率200 W。
2.1.4 超聲溫度單因素試驗(yàn)
由圖5可知,多糖提取量隨著超聲溫度的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)超聲溫度在20~50 ℃時(shí),多糖提取量逐漸上升,原因是隨著超聲溫度的升高,多糖的溶解性和擴(kuò)散性增強(qiáng),有利于多糖的提取。當(dāng)超聲溫度為50 ℃時(shí),多糖提取量達(dá)到最大值23.28 mg/g,當(dāng)超聲溫度超過(guò)50 ℃時(shí),多糖提取量呈逐漸下降的趨勢(shì),這是由于溫度過(guò)高會(huì)使多糖部分活性降低,也會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu),從而降低多糖提取量[7]。因此,選擇超聲溫度40,50,60 ℃進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.1.5 料液比單因素試驗(yàn)
由圖6可知,多糖提取量隨著料液比的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)料液比為1∶30時(shí),雞樅菌多糖提取量達(dá)到最大值21.86 mg/g,當(dāng)料液比在1∶20~1∶30之間時(shí),多糖提取量逐漸上升,這是由于增加料液比可以促進(jìn)多糖溶出,提高多糖提取量[16]。當(dāng)料液比超過(guò)1∶30時(shí),多糖提取量逐漸下降,可能是因?yàn)殡S著料液比的增大,飽和溶劑限制了質(zhì)量傳遞的速度,不利于多糖的提取,所以多糖提取量降低[20]。因此,選擇料液比1∶20、1∶30、1∶40進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.2 超聲輔助離子液體法響應(yīng)面結(jié)果
對(duì)表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,得到回歸方程:R=25.66-0.84A+2.48B-1.85C+0.98D+0.23AB+0.51AC-1.75AD-0.81BC-0.35BD+0.50CD-3.41A2-3.21B2-1.35C2-2.56D2。方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。
由表4可知,模型的P<0.000 1(極顯著),失擬項(xiàng)的P=0.119 2>0.05(不顯著),說(shuō)明試驗(yàn)方法是可靠的,試驗(yàn)誤差小[21]。模型相關(guān)系數(shù)R2=0.958 4,RAdj2=0.970 8,說(shuō)明方程擬合良好,能夠反映因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系。變異系數(shù)C.V.=2.59%lt;10%,數(shù)值較小,表明試驗(yàn)的可信度和精確度高,方程的重現(xiàn)性好。一次項(xiàng)A、B、C、D,二次項(xiàng)A2、B2、C2、D2,交互項(xiàng)AD對(duì)結(jié)果的影響極顯著(P<0.01)。由F值可知,對(duì)多糖提取量影響的因素主次順序?yàn)锽gt;Cgt;Dgt;A。同時(shí)由圖7可知,在每個(gè)響應(yīng)面圖上均存在極大值,響應(yīng)面優(yōu)化最優(yōu)值位于所選水平范圍內(nèi),說(shuō)明各因素水平選擇合理。
2.3 超聲輔助離子液體法響應(yīng)面驗(yàn)證試驗(yàn)
運(yùn)用Design-Expert 10.0.7軟件優(yōu)化超聲輔助離子液體法提取雞樅菌多糖的最優(yōu)工藝條件,最優(yōu)工藝條件為離子液體體積1.43 mL、超聲時(shí)間32.8 min、料液比1∶32.8(g/mL)、超聲溫度56.2 ℃,在此條件下,多糖提取量的理論值為26.79 mg/g。為便于操作,將提取參數(shù)調(diào)整為離子液體體積1.5 mL、超聲時(shí)間33 min、料液比1∶33(g/mL)、超聲溫度56 ℃,3次平行試驗(yàn)得到多糖提取量為26.82,25.89,26.06 mg/g,平均值為26.26 mg/g,與模型預(yù)測(cè)值相差較小,表明該模型合理有效。
2.4 超聲輔助酶解法單因素試驗(yàn)結(jié)果分析
2.4.1 酶溶液體積對(duì)雞樅菌多糖提取量的影響
由圖8可知,多糖提取量隨著酶溶液體積的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)酶溶液體積為2.0 mL時(shí),多糖提取量達(dá)到最大值17.28 mg/g,當(dāng)酶溶液體積在0.5~2.0 mL之間時(shí),多糖提取量逐漸上升,這是由于纖維素酶可破壞雞樅菌的細(xì)胞壁,使其多糖釋放,增大多糖提取量[14]。但是當(dāng)酶溶液體積大于2.0 mL時(shí),多糖提取量反而下降,這是由于多糖發(fā)生了降解[15]。因此,選擇酶溶液體積1.5,2.0,2.5 mL進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.4.2 提取溫度對(duì)雞樅菌多糖提取量的影響
由圖9可知,雞樅菌多糖提取量隨著提取溫度的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)提取溫度在40~50 ℃之間時(shí),多糖提取量逐漸上升,這是因?yàn)殡S著溫度的升高,酶的活性隨之增大,體系反應(yīng)加快,使多糖更快溶出。當(dāng)提取溫度為50 ℃時(shí),多糖提取量達(dá)到最大值16.16 mg/g。當(dāng)提取溫度超過(guò)50 ℃時(shí),多糖提取量反而下降,可能是因?yàn)槊富钚栽谳^高溫度下會(huì)降低,從而降低多糖提取量[22]。因此,選擇提取溫度45,50,55 ℃進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.4.3 pH值對(duì)雞樅菌多糖提取量的影響
由圖10可知,雞樅菌多糖提取量隨著提取液pH值的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)pH值在3.0~4.0之間時(shí),多糖提取量逐漸上升,說(shuō)明在此pH值范圍內(nèi),酶活性逐漸升高,纖維素酶對(duì)雞樅菌細(xì)胞壁的破壞力逐漸增強(qiáng),有利于多糖的溶出。當(dāng)pH值為4.0時(shí),多糖提取量達(dá)到最大,為13.59 mg/g,此時(shí)酶活性達(dá)到最大值。而當(dāng)pH值大于4.0時(shí),多糖提取量逐漸下降,說(shuō)明此時(shí)的pH值可能引起了纖維素酶的結(jié)構(gòu)變化,降低了酶的活性,也降低了酶對(duì)雞樅菌細(xì)胞壁的破壞力,使多糖提取量降低[15],所以,pH值為4.0時(shí)纖維素酶活性較高,雞樅菌多糖提取較適宜的pH值為4.0。
2.4.4 提取時(shí)間對(duì)多糖提取量的影響
由圖11可知,雞樅菌多糖提取量隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)提取時(shí)間在40~50 min之間時(shí),多糖提取量呈現(xiàn)上升趨勢(shì),說(shuō)明提取時(shí)間延長(zhǎng)有助于多糖溶出。當(dāng)提取時(shí)間為50 min時(shí),多糖提取量達(dá)到最大值15.27 mg/g。當(dāng)提取時(shí)間超過(guò)50 min時(shí),多糖提取量逐漸下降,這是因?yàn)檩^長(zhǎng)的超聲時(shí)間會(huì)破壞多糖的糖苷鍵,導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,同時(shí)多糖碎片化成單糖,且長(zhǎng)時(shí)間超聲產(chǎn)生的熱量也會(huì)破壞多糖結(jié)構(gòu)[13]。因此,選擇提取時(shí)間45,50,55 min進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.4.5 超聲功率對(duì)雞樅菌多糖提取量的影響
由圖12可知,多糖提取量隨著超聲功率的增大呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)超聲功率為50~200 W時(shí),多糖提取量逐漸上升,這是因?yàn)槌暪β实脑龃笥欣诩?xì)胞壁的破裂,促進(jìn)多糖的溶出。當(dāng)超聲功率為200 W時(shí),多糖提取量達(dá)到最大,為17.86 mg/g。當(dāng)超聲功率大于200 W時(shí),多糖提取量反而下降,這可能是由于超聲功率過(guò)高會(huì)使多糖的結(jié)構(gòu)遭到破壞,影響多糖的穩(wěn)定性,同時(shí)也促進(jìn)了其他物質(zhì)的進(jìn)一步溶出,從而使多糖提取量下降。范三紅等[13]研究超聲法提取羊肚菌多糖時(shí),運(yùn)用Plackett-Burman試驗(yàn)方法,表明超聲功率對(duì)多糖提取量的影響不顯著,且200 W是最佳的提取功率。綜合以上分析,本研究采用超聲功率200 W。
2.4.6 料液比對(duì)雞樅菌多糖提取量的影響
由圖13可知,雞樅菌多糖提取量隨著料液比的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),當(dāng)料液比在1∶10~1∶20之間時(shí),多糖提取量逐漸增大,這是由于溶劑的增多可以促進(jìn)多糖的溶解,從而提高多糖提取量。當(dāng)料液比為1∶20時(shí),多糖提取量達(dá)到最大值13.72 mg/g。當(dāng)料液比超過(guò)1∶20時(shí)多糖提取量反而降低,這是由于較多的溶劑促進(jìn)了雞樅菌中其他物質(zhì)的溶出[20],從而降低了多糖提取量。因此,選擇料液比1∶15、1∶20、1∶25進(jìn)行后續(xù)的響應(yīng)面試驗(yàn)。
2.5 超聲輔助酶解法響應(yīng)面結(jié)果與分析
對(duì)表5中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,得到回歸方程:R=18.20+1.41M+0.97G+1.15H+0.90I+0.43MG-0.82MH+0.025MI-0.52GH-1.19GI-1.29HI-2.15M2-2.53G2-1.71H2-1.78I2。方差分析結(jié)果見(jiàn)表6。
由表6可知,模型的P<0.000 1(極顯著),失擬項(xiàng)的P=0.139 2>0.05(不顯著),說(shuō)明試驗(yàn)方法是可靠的,試驗(yàn)誤差小。模型相關(guān)系數(shù)R2=0.952 6,RAdj2=0.905 3,說(shuō)明方程擬合良好,能夠反映因素與響應(yīng)值之間的關(guān)系。變異系數(shù)C.V.=4.93%lt;10%,較小,表明試驗(yàn)的可信度和精確度高,方程的重現(xiàn)性好。一次項(xiàng)M、G、H、I,二次項(xiàng)M2、G2、H2、I2,交互項(xiàng)GI、HI對(duì)結(jié)果的影響極顯著(P<0.01),交互項(xiàng)MH的影響顯著(Plt;0.05)。由F值可知,對(duì)多糖提取量影響的因素主次順序?yàn)镸gt;Hgt;Ggt;I。同時(shí)由圖14可知,在每個(gè)響應(yīng)面圖上均存在極大值,響應(yīng)面優(yōu)化最優(yōu)值位于所選水平范圍內(nèi),說(shuō)明各因素水平選擇合理。
2.6 超聲輔助酶解法響應(yīng)面驗(yàn)證試驗(yàn)
運(yùn)用Design-Expert 10.0.7軟件優(yōu)化超聲輔助酶解法提取雞樅菌多糖的最優(yōu)工藝條件,最優(yōu)工藝條件為酶溶液體積2.16 mL、提取溫度50.85 ℃、料液比1∶20.65、提取時(shí)間50.9 min,在此條件下,多糖提取量的理論值為18.67 mg/g。為便于操作,將提取參數(shù)調(diào)整為酶溶液體積2.2 mL、提取溫度51 ℃、料液比1∶21、提取時(shí)間51 min,3次平行試驗(yàn)得到多糖提取量為18.52,18.60,18.19 mg/g,平均值為18.43 mg/g,與模型預(yù)測(cè)值相差較小,表明該模型合理有效。
2.7 兩種提取方法結(jié)果比較
由試驗(yàn)可知,超聲輔助離子液體法提取雞樅菌多糖的最佳提取量為26.79 mg/g,超聲輔助酶解法提取雞樅菌多糖的最佳提取量為18.67 mg/g,從提取量來(lái)看,超聲輔助離子液體法是超聲輔助酶解法的1.43倍,超聲時(shí)間是酶解法的0.65倍,但料液比是酶解法的1.57倍,二者超聲溫度相差不大??椎掠20]采用水提醇沉法提取黑皮雞樅菌多糖,其最佳優(yōu)化工藝得到的多糖提取量為13.4 mg/g,史碧波等[23]采用超聲波法提取雞樅菌多糖,其提取量為13.59 mg/g,均低于本試驗(yàn)兩種方法的提取量。陳灼娟等[7]采用復(fù)合酶解法提取雞樅菌多糖,其提取量為18.75 mg/g,與本研究超聲輔助酶解法提取量幾乎相當(dāng),但低于本研究中超聲輔助離子液體法的提取量,綜合以上分析,超聲輔助離子液體法提取工藝優(yōu)于超聲輔助酶解法提取工藝,為以后雞樅菌多糖的提取提供了參考依據(jù)。
2.8 雞樅菌多糖抗氧化性結(jié)果與分析
由圖15可知,隨著濃度的增加,超聲輔助離子液體法、超聲輔助酶解法提取的多糖和VC的DPPH·和·OH清除率均有所提升,說(shuō)明多糖濃度與DPPH·和·OH清除率之間存在一定的量效關(guān)系。在每個(gè)濃度下,DPPH·和·OH清除率大小順序均為VCgt;超聲輔助離子液體法多糖gt;超聲輔助酶解法多糖。同時(shí)也可以看出,多糖濃度為1 mg/mL時(shí),超聲輔助離子液體法多糖和超聲輔助酶解法多糖對(duì)DPPH·的清除率最小,分別為33.25%和28.32%,對(duì)·OH的清除率亦最小,分別為16.37%和15.35%,當(dāng)多糖濃度為6 mg/mL時(shí),二者對(duì)DPPH·的清除率均達(dá)到最大,分別為73.98%和62.87%,對(duì)·OH的清除率亦最大,分別為59.59%和51.78%,表明雞樅菌多糖具有良好的抗氧化性。
3 結(jié)論
本文以雞樅菌為主要原料,采用超聲輔助離子液體法和超聲輔助酶解法提取雞樅菌多糖,并對(duì)多糖的抗氧化活性進(jìn)行測(cè)定分析。結(jié)果表明,超聲輔助離子液體法和超聲輔助酶解法在最佳提供工藝下,提取量分別為26.79,18.67 mg/g,同時(shí)超聲輔助離子液體法超聲時(shí)間是超聲輔助酶解法的0.65倍,料液比是酶解法的1.57倍,二者超聲溫度相差不大。抗氧化活性結(jié)果表明,在相同的多糖濃度下,超聲輔助離子液體法提取多糖對(duì)DPPH·和·OH的清除率均大于超聲輔助酶解法,但均小于VC。綜上所述,超聲輔助離子液體法提取雞樅菌多糖具有較大應(yīng)用前景,為雞樅菌多糖的提取提供了可靠的數(shù)據(jù)參考。
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