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响应面法优化超声波辅助提取皱盖假芝粗多糖工艺



全 文 :食 用菌学报 ◎20 15 . 22 ( 2 ) :62 ?67
DOI  : 10 . 16488/ j .cnk i .1 005 -987 3 . 20 1 5 . 02 . 012
响应面法优化超声波辅助提取皱盖假芝粗多糖工艺
黄纪国 韩 园 园s 谢意珍 潘鸿辉^

1 广东 省微生 物研究所 ,省部共建华南应用微生 物国 家重 点实验室 ,广东广州 5 100 70 ;
2广东 粤微食用菌技术有限公 司 , 广东广州 510 66 3)
摘 要 : 以 经过渗漉脱杂处理的皱 盖假芝 (Ama Mr odemw nt cfe )子实 体为材料 ,研究超声 波辅助提取皱盖假芝
粗多糖工艺 , 考察液料 比 、提取温度 、提取功率和提取 时间 4 个 因 素对提取率 的 影响 , 采用响 应面法优化后 ,最
终确定最佳工艺条件为 :液料 比 30 : 1 , 提取温 度 8 0°C, 提取 功 率 5 0W , 提取 时 间 60 min , 获得最 大提取率
为 3 . 18% 。
关键词 : 皱盖假芝 ; 粗多糖 ; 响应面法 ; 超声波辅助提取
皱盖假芝 ( Amau rode rmflmde ) , 又名血芝 ,心杨 小兵研究 员 鉴 定 。 CTXNW- 2B 循环 超 声
隶 属 灵 芝 科 ( Ganoderma taceae) , 假 芝 属提取机 为北 京 弘祥 隆生 物技术 股份有 限公 司
(Amaw roderma ) ,截止至 2013 年在全球范 围 内产品 。
已发现大概 3 0 多种 , 主要分布 于热带及亚热带1 . 2 提取流程
地 区 ,在中 国的华南及西南地 区有分布 [ 1 ] 。 王谦将 自 然风干 的皱盖假芝子实体经粉碎机粉
等 [ 2 _3]研究了皱盖假芝 的发酵及其提取物有延长碎后 ,称取一定量装人渗漉筒 中 , 依次 加入石油
果蝇寿命的作用 ,优化 了深层发酵液多糖的提取醚 : 无水 乙醇 =8 : 2和无水 乙醇 : 水 = 8 : 2 (溶剂用
工艺 ;焦春伟等 [ 1 ] 研究 了皱盖假芝 的 抗癌活性 , 量是子实体体积 的 10 倍 ) 渗漉 , 渗漉后将子实体
表 明其水提物在抑制肿瘤细胞繁殖 、诱导凋亡和残渣于 55°C 烘箱 中烘干至恒重 。 称取 5g 烘干
提高免疫力方 面具有优势 。 研究 发现皱盖假芝后的子实体残渣装人锥形瓶 中 ,按照 响应面法设
多糖具有非常好的免疫效果 ,能够促进脾淋 巴细计的实验条件 , 采用循环超声 提取机进行水 提
胞增殖 ,增强 巨 噬细胞吞 噬功能和代谢功 能 , 使取 ,提取后过滤 ,滤液常温真空浓缩 ,最终冷冻干
自 然杀伤细胞 (na tura lk illercel l , NK )杀伤能力燥即得到皱盖假芝子实体粗多糖 。
增强 , 能 够 有 效 提 高 肿 瘤 坏 死 因 子 ( tumo r m
丽o si sfactor? , TNF- a ) 、 白 细 胞 介 素 -2多糖提取率 ^# 100%
( i nterleuk in- 2 , IL -2 ) 和 7-干扰素 ( interferon -7 ,式中 , 爪 :粗多糖质量 ( g)渗漉处理后子实体
IFN -y )等多种细胞 因子的 表达水平 ,促进诱导型残渣干重 ( g)
一氧化氮合酶 ( iNOS) 和 P3 8 蛋 白 的表达 (另 文待1 . 3 提取工艺优化
发表 笔者通过对皱盖假芝粗多糖提取工艺进采用 响 应面法 优化超声波辅助 提取皱盖假
行研究 ,为其进一步开发利用奠定基础 。芝子实体粗多糖 的工艺 , 分别选取 液料 比 、提取
l温度 、 提 取 功 率 和 提 取 时 间 , 采 用 Des ign-、Expert _ 8 .05 b (原版 )软件设计的Box-Behnken
l . i 主要材料和仪器 设计方案 , 以 子实体粗多糖提取率 ( y )为响应值
皱盖假芝 ( A .mde ) 购 自 安 徽大别 山 种植进行 4 因素 3 水平响 应面试验设计 ,总计 2 9 个试
户 ,经广东 省微生物研究 所食用 菌研究发 展 中验 (表 1 ) 。
收稿 日 期 : 2 0 1 5 -04- 1 1 原稿 ; 20 15 -0 5-04 修改稿
基金项 目 :广东省教育部科技部产学研结合项 目 (科技创新平 台建设专项 ) (2 012B09 060 00 50 )的部分研究内 容
作者简介 : 黄纪国 ( 1 986 - ) , 男 , 2 012 年毕业 于广西师范大学环境 与资源学 院 , 硕士 , 助理研究员 , 主要从事食药用
真菌研究及开发工作 。

本文通讯作 者E-mai l : phhcy s@ yahoo . com
第 2 期

黄纪 国 ,等 : 响应面法优化超声 波辅助提取皱盖假芝粗多糖工艺

63
_
表 1 响应面实验因 素水平表1 . 4 验证实验
Tab le1Factors andlevel sinresponsesurfacedesign在最佳工艺条件下 ,称取3次 50g经过渗漉
因素代码处理过后的皱盖假芝子实体残渣 ,分别测定其粗
FactorNumber —

—一——多糖质量和提取率 。
液料比 *Liqu id - to -
 ̄^
15 ; 122 . 5 : 130 : 12结果与分析
so lidratio

 (mL/ g)
温度 Tem pe ratureCC )X 25065802 .1 响应面试验方案及结果
Power (W )^ 350658 0 以 足 、 X2 、 Z3 、 Z 4为 自 变量 , 皱盖假芝粗多
时间 Time (m in)
£ .—^0__45__P一 糖提取率 ( Y ) 为 响 应 值 , 设计 方 案 及 结 果 见
* 蒸镏 水与 子实体 残渣的 比值
" Ra t ioofd isti lledwat ertofruit bodyr es idue表0
表 2 响应面试验方案及结果
Tab le2Respons esurfa ce des ignformatand data
实验号Number尤 (mL/g )XZ CC )X 3 (W)X4 (mm )Y(% )
1- 1 0 0 + 1 2 . 224
2 0000 2 . 6 48
30 + 1 0 + 1 2 . 8 86
4 - 100- 11 . 9 52
50 0 0 0 2 . 5 90
6 0- 1+ 10 2 . 681
7+ 1 - 1 0 0 2 . 7 18
8 0- 10- 12 . 4 1 1
90 0 0 0 2 . 7 12
1 0 00+ 1- 12 . 8 12
1 1- 1 0 - 1 0 1 . 992
12 00002 . 5 62
130 - 1 - 1 0 2 . 342
14 - 1+ 1002 . 378
1 5- 1 0 + 1 0 2 . 37 2
1 6 + 10- 102 . 83 6
1 7+ 1 0 0 + 1 2 . 8 52
1 8 + 1 00- 12 . 8 12
1 9- 1- 1. 001 . 99 8
20 0 + 1 0 - 1 2 . 5 16
2 100 — 1- 12 . 6 16
22 + 10+ 102 . 9 18
230 0 - 1 +1 2 . 770
24 0+1- 102 . 69 6
25+ 1 + 1 0 0 3 . 12 0
26 0- 10+ 1 2 . 71 6
270 0 0 0 2 . 53 2
28 0+ 1+ 102 , 8 5 6
2 90 0 + 1 + 1 2, 9 16
6 4

食 用 菌 学 报

第 22 卷
2 . 2响应面试验结果分析XZ!xX2-0 . 000662222xXX3+0 . 000515556
采用Design-Expert _8 _ 0 5b软件对 响 应值x不xX4-0 . 0001 98889xX2xZ3-0? 0000722222
( Y )进行 回归分析 ,经 回归拟合后 ,皱盖假芝粗多XZ2xX4-0 . 000056XX3XZ4-0 . 00235496 x无
糖提取率 ( Y )与液料 比 (尤 ) 、提取温度 (Z2 ) 、提+ 0 ?0000479259x 名 + 〇 ?〇〇〇3 1937XZ|+
取功率 (Z3 )和提取时间 (Z 4 )的 回归方程为 : 7 =0 . 00013937 X ZL 通过方差分析表 3 可以看出 ,该
- 1 .40046+0■2 1726x 不 +0 .011159xX2-回归方程模型极其显著 ,其中 不 、不 、X 3 , Z4和 Z?
0 . 0039337 XZ3+0 . 00491667XZ 4+ 0 ? 0000488889对皱盖假芝粗多糖提取率的影响极其显著 。
表 3 方差分析表
Tabl e3Resu ltso fextrac tionregression ana l ysis
方差来源平方和自 由度^
Pr> FVariances ou rceSumof squareFreedegreeMeansqua reFValue
模型Mode l2 . 29140 . 16 16 . 3 9< 0 . 0 00 1 *
X1 1 . 57 1 1 . 57157 . 6 1<0 . 0 00 1 *
X20 . 2110 . 2 1 21 . 0 5 0 . 00 04 *
Xz 0 . 14 1 0 . 1414 . 2 00 . 00 2 1 *
X40 . 13 10 . 13 12 . 9 6 0 . 0029 *
X1X2 0 . 000 12 11 0 . 00 01 210 . 0 120 . 9 138
H0 . 022 10 . 02 2 2 . 2 3 0 . 157 6


X4 0 . 0131 0 . 0 131 . 3 50 . 264 5
X2 X30 . 008 0 1 10 . 00 80 10 . 80 0 . 38 50
X2X4 0 . 00 105 61 0 . 00 10 560 . 1 10 . 7495
XZ X,0 . 000 63 5 10 . 00 06 350 . 06 40 . 80 43
X\ 0 . 111 0 . 1 11 1 . 43 0 . 00 45 *
X\0 . 000 75 4310 . 00 07 5430 . 07 60 . 78 72
Xl 0 . 033 1 0 . 03 33 . 36 0 . 08 80
X \0 . 00 637 810 . 640 . 4369
0 . 00 63 78残差Residualer ro r0 . 14 14
000 99 59失拟项La ckof fi t0 . 1210'2 . 300 . 2 18 7
纯误差Pu re erro r0 . 02 1 4
0 . 0051 57总值To talva lue 2 . 4228
* 表示极其显著

 indic a t eshigh ly s ignificant
2. 3 响应面及等高线分析也增加 。
响应面及等高线可直观反映各试验因素 间 的图 2 反映的是液料 比与提取功率对提取率的
两两交互作用对皱盖假芝粗多糖提取率的影响 。 影响 。 当液料比相 同时 ,提取功率越高 ,提取率也
根据回归模型方程 ,将液料 比 、提取温度 、提取功率越高 ;功率相同时 ,液料比越高 ,提取率也越高 。
和提取时间对皱盖假芝粗多糖提取率 的影响绘制图 3 反映的是液料 比 与提取时 间对提取率的
成等高线和三维响应面图 。 各个 因素在试验范 围影响 。 当液料比不变时 , 随着提取时间 的延长 , 其
内对皱盖假芝粗多糖提取率影响 的顺序为 :液料 比提取率先是逐渐增加 ,达到一定值之后又逐渐下
足>提取温度 X2 >提取功率 Z3 >提取时间 X4 。降 ; 当提 取时 间 一定 时 , 液料 比 越 高 , 提取 的 越
其中液料比与提取温度 、液料比与提取功率 、液料充分 。
比与提取时间的作用关系显著 。图 4 是提取温度与提取功率对提取率的影响 。
图 1 反映的是液料比与提取温度对提取率的当提取温度相同 ,提取功率越高 ,其相应的提取率
影响 。 当液料 比不变 ,提取温度越高 ,其提取率越也越高 ; 当功率相同时 ,提取率随着提取温度升高
高 ; 当温度恒定时 ,液料 比越大 ,水溶性成分提取率而增大 。
第 2 期

黄纪 国 ,等 : 响 应面法优化超声波辅助提取皱盖假芝粗多糖工艺

6 5
图 5 反映的是提取时间 、提取温度与提取率三同 ,提取率 是先逐渐增加 , 到 达最大 值后 又 慢慢
者之间的作用关系 。 当提取温度相 同时 ,提取时 间减小 。
越长 , 越有利于水溶性成分的浸 出 ;提取时 间相 同通过 D es ig n-Exp e r t .8 . 0 5 b 软件 分析 , 推 算
时 , 随着提取温度的升高 ,提取率逐渐增加 。出 皱盖 假芝 粗 多 糖 提 取 最 佳 工 艺 为 : 液 料 比
图 6 反映 的是提取时间与提取功率之 间 如何29 . 9 8 : 1 , 提取温度 8 0°C, 提取功率 5 0W , 提 取
作用于提取率的 。 相 同 时 间 内 , 功率越高 , 其提取时 间 60m in , 在 此条件 下 皱盖假芝 粗多 糖 的 提
率也越高 ; 当功率相 同 时 , 时 间 不 同 , 提取率也不取率为 3 . 1 8% 。
Yz—、
80 . 00 -TVr——V r
 ̄ ̄T
3 .5 00 . …
.
74 . 00 P
\\tIM]2 .933 「
mm:\ 80 . 00
*

-^3〇 .o o
m 〇 ( lL—.174 00^^^z^^00
1 5 .0 01 8 .002 1 . 0024 .0027 .00 30. 00 X
262 '〇 〇5 6. 0〇 '* l 8 .0〇2 1 〇 °^
& 50 . 00

1 5 . 00 1
图 1 液料 比与提取温度 之 交互作 用对提取率 影 响 的 等高 线 和 响 应面 图
F ig. 1Con tou rm apandre sp onse su rfac ed i agr amofe x trac t io ny ie l dve rsus l i qu id-s o l i dr a t ioandext rac t i ont emperatu re
Y ^.
8 0. 00 “ ^*^^ ̄ ̄?—一「

*"
3 .50 0-L I
74 . 00 3 . 2 1 7
卜 ?’ '卜' 丨
: :t \ l1
50 .00 . |H—t 'l -r—■—I— -T 

J ._,_68 .00^^^^^^24 . 00
.5 . 00 ! 8 .002 1 .00
^24 .00 27 . 0030 . 00 ^ ^
图 2 液料比 与 提取功率 之 交互作 用对提取率 影 响 的 等高线 和 响 应面图
F ig .2Con tour ma pan dr es pon ses ur fac ed iagr amo fex trac t ion y ie ld vers usl iq u id- so l i dra t ioand ex t rac t io npower
Y ^

 ̄ ̄
T ̄ r ̄—^
6000 ' sr ̄ ̄y3. 500^
54 〇〇
\\\\^
48- °°
1\ [ 2400 1fa]M. 2- 65 〇 i -
侧 , 1_X_——)u . uu iIit42 00^\^^r) \o n
1 5 .001 8 .00 2 1 .0024 . 0027 .003 0. 00 x3 6 〇〇^-

1 800X



30 . 00

15 .00 '
图 3 液料 比与 提取 时 间之 交 互作用 对提取率 影 响 的 等 高线 和 响应面图
F ig. 3Co ntou rmap and re sp onse s ur fa ced i agramofext ra ct i ony i el dv ersu sl iq u id -sol idrat ioa nd extrac ti on t im e
6 6

食 用 菌 学 报

第 22 卷
80 .00
^-3- 一-
服
6 8 0° -> 2^0 0 1\、 kfei^
1/画^^.'^^8。 .。。50 . 00
4— ̄—r ̄L ̄—1 ■ . .々—-.—^丁 <? 68Wfi^ 〇〇\ no6 80050
.005 6. 0062 . 0068 .0074 .00 80 .00七56^、、\、,56〇〇62 00义2X2 50 . 0050 .0 0
图 4 提取温度与 提取功 率 之 交互 作用对提取 率影响 的 等 高 线 和 响应面图
Fig.4Conto urmap and r espons es ur facedi agramofextrac tio nyi e ldve rs usextrac t io ntemperatu reand ex trac t ionpower
I :|\\xl\\ [ 2JTO]2 .6 33C\ 、
[S〇 〇]\\2 . 08 3
36 . 00- 1\ ]h 90。 匕^’
\\ 6_S〇\
3 0. 0〇4 1  ̄^


-^n 4 8 -°°4 2 0〇-, . <rnn6 8 00
1 5 .001 8 .002 1 .0024

0027

003 0

00v'36 .M * 、 -^ .^00X2
x2 30 .0050 . 00
图 5 提取温度 与 提取时 间之 交 互作用 对提 取率影响 的等高线 和 响 应面图
Fig.5Con tou rmap andrespon ses ur face di agramof ext r act i onyi e ldve rs usextrac t io nt emperatu reand ex trac t io nt ime
5 〇 ' °v
f z T s ot 2. 8 1 7
\\5 4 .0(T\、74 .0 0
3 0 . 0 0^ r ̄ ̄、 1 1^1L >^ 48 〇〇 ^ z^68 .00
5 0 . 0 05 6 . 0 06 2 . 0 06 8 . 0 07 4 . 0 08 0 . 0 0 42. 00^62. 00
a &36 00 3^ r^5 6 00x、
图 6 提取功率与提取时 间之 交 互作用 对提 取率影 响 的 等高线 和 响应面 图
Fig.6Con to urmap andresponses ur face di agramof ex trac ti ony iel d ve rs usextra cti onpowerandextrac ti on time
2 . 4 验证结果q在最佳工艺条件下得到皱盖假芝 的粗多糖J^
质量 (提取率 )分 别 为 1 . 62g( 3 . 23% ) 、 1 . 59g最终确定超声辅助 提取皱盖假芝粗多糖 的
( 3 . 1 8% ) 和 1 . 6g(3 . 20% ) , 与理论预测值存在最佳工艺条件为 : 液料 比 30 : 1 , 提取温度 8 0 °C ,
细 小的差距 。 提取功率 50W ,提取时间 60min 。
第 2 期

黄纪 国 , 等 :响应面法优化趄声波辅助提取皱盖假芝粗多糖工艺

6 7
_
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[2] 王谦 , 闫蕾 蕾 , 张霄林 . 皱盖假芝的发酵研究及其提
Optimizat ionofUltrasound- ass is tedExtractionof
CrudePolysacch ar idesfromAmau rodermarudeFrui t
Bod iesU s ingRespon seSurfaceMethodo logy
HUANGJ iguo1 ' 2 ,HANYuanyuan 1 ,XIEYizhen1 ' 2 ,PANHonghu i1 - 2 *
[GuangdongInstitu teofMicrob io logy ,Sta teKe yLaboratoryo fApp liedM icrob io logy ,Sou thChina
(TheMinistryProvinceJo in tDeve lopment )’Guangzhou , Guangdong5 10 070 ,China ;
2GuangdongYuew eiEd ib leFun giTechnologyCo .Ltd ,Guangzhou ,Guangdong5 106 63 ,China]
Abs tract :Op tim iza t ionofu l tras ound -as sistede xtractionofpolysac cha ridesfromAmaurodermarudefru it
bod ies wa sundertakenusing Box-BehnkendesignandResponse Sur faceMethodology .Op tim umextract ion
cond i t ionswere asfo l lows : liqu id -so lidratio 30 :1 ,extract iontemperature80
°C,extractionpower 50Wand
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Keywords :Am aurodermarudapo ly saccha ride ?r esponsesur facemethod ;u ltrasound -assistedex traction
[本文编辑] 马 丹丹