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酶解法提取银耳多糖的工艺及稳定性研究



全 文 :酶解法提取银耳多糖的工艺及稳定性研究
鲍会梅
(江苏食品药品职业技术学院食品与营养工程学院,江苏淮安 223003)
摘 要:为了对银耳多糖进行深加工,本文优化了酶解法提取银耳多糖的提取条件。酶解法最高提取率为 15.36 %,
回收率 97.3 %,精密度 1.2 %,最佳条件为:纤维素酶 1.5 %,纤维素酶 0.5 %,中性蛋白酶 2.0 %,温度 50℃,pH4.5,时
间 60 min。通过试验证明温度、pH对多糖提取液影响极小,提取液具有良好的稳定性。白砂糖对提取液有促进作用,
乳酸反之。酶解法是一种条件温和、节约能耗、提取率高的提取方法。
关键词:银耳;多糖;提取;影响因素
Study on Extraction Technology and Stability of Tremella Polysaccharide by Enzymatic Hydrolysis
BAO Hui-mei
(Jiangsu food and drug of Career Technical College College of food science and Nutritional Engineering
Huaian 223003,Jiangsu,China)
Abstract:To deep processing of tremella polysaccharide. In this paper, enzymatic hydrolysis extraction of
tremella polysaccharide extraction condition was optimized. Enzymatic hydrolysis the highest extraction rate was
15.36 %, the recovery rate of 97.3 %, the precision of 1.2 %, the best conditions for: cellulase 1.5 %, 0.5 %
cellulase and 2.0 % acid protease, temperature 50 ℃, pH4.5, time for 60 min. Through experiment that the
temperature and pH on the polysaccharide extract, extract has a good stability. Sugar has promoting effect to the
extract, lactic acid and vice. Enzymatic hydrolysis. is a kind of mild conditions, the extraction methods of saving
energy consumption, high extraction yield.
Key words:tremella; polysaccharides; extraction; impact
食品研究与开发
Food Research And Development
2015年 6月
第 36卷第 11期基础研究
DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2015.11.004
作者简介:鲍会梅(1974—),女(汉),副教授,硕士,主要从事食品
理化检验技术教学工作。
银耳多糖是银耳中的功能性成分,具有活性作
用,无甜味,易溶于热水[1],且水溶液有旋光性,无变旋
现象。银耳多糖具有多种功能,如提高机体免疫力,抗
肿瘤作用,降血糖、降血脂、降血压作用,抗疲劳、抗衰
老作用,抗病毒作用,抗氧化作用等。
近 10多年来,许多学者围绕食用菌的营养成分、
功能因子、保健功效等方面进行了研究[2]。对于银耳的
种植、提取、纯化等发面已有了部分研究,但银耳功能
成分多糖并未得到广泛深入的研究,其利用开发也是
少之又少。银耳多糖拥有广阔的市场,不仅具有较高
的营养价值,而且还具有一定的医疗保健功能和巨大
的药用价值,其功能特性越来越受到关注,故而我们
很有必要加大对银耳多糖的开发利用,实现其商品
价值[3]。
本文对水提法、碱提法、酶解法 3种提取多糖的
方法进行比较,得出最佳提取方法是酶解法,并对影
响酶解法提取多糖的影响因素进行探讨,得到提取的
最佳条件。通过试验分析温度、pH对多糖提取液的稳
定性影响,再分析不同添加量的白砂糖、乳酸对提取
液黏度的影响。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
1.1.1 原料
银耳:购于淮安市苏果超市。
1.1.2 试剂
果胶酶;纤维素酶;中性蛋白酶;三氯乙酸;氢氧
化钠溶液;乙醇;磷酸盐缓冲溶液;白砂糖;乳酸;柠檬
酸等。以上试剂购自于南京化学试剂股份有限公司,
均为分析纯。
17
1.1.3 仪器
IFM-100高速粉碎机:上海蒙特工业自动化有限
公司;R-201真空旋转蒸发仪:北京中西泰安技术服务
有限公司;UV2100型紫外可见分光光度计:上海仪托
环保仪器有限公司;NDZ-79旋转式黏度计:上海方瑞
仪器有限公司;BSZ100自动部分收集器:苏州江东精
密仪器有限公司;雷磁 PHS-3C精密 pH计:上海精密
科学仪器有限公司。
1.2 方法
1.2.1 热水提取法
银耳磨碎成粉按体积比 1 ∶60加水,置于 80℃水浴
中恒温提取 4 h,过滤,滤渣用相同方法水提 2次,合并水
提液。浓缩,加三氯乙酸除蛋白。离心,取上清液,定容。
1.2.2 碱提取法
银耳磨碎成粉按体积比 1 ∶ 100加入 1 mol/L氢氧
化钠溶液,置于 80 ℃水浴中提取 4 h,过滤,稀碱提取
液经中和、浓缩后,加三氯乙酸除蛋白,浓缩、定容。
1.2.3 酶解提取法
银耳磨碎成粉按体积比 1 ∶ 80加水,调至 pH6.6,
加入 1.5 %的复合酶(中性蛋白酶、纤维素酶、果胶
酶),置于 40 ℃水浴中恒温酶促反应 4 h,迅速升温至
80 ℃灭酶,恒温提取 1 h,过滤,滤液浓缩后加入 3倍
体积 95 %乙醇静置过夜。离心,弃上清液,沉淀加水溶
解,三氯乙酸除蛋白,定容[4]。
通过对热水提取法、碱提取法和酶碱提取法的比
较,得出酶解提取法的提取效果最好,故而下面对酶
解提取法的提取条件进行探讨。
1.2.4 酶添加量对多糖提取率的影响
精密称取银耳粉 2.0 g(6份),加入 pH5.0的磷酸
盐缓冲液各 20 mL,分别加入 0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1 %
的复合酶(中性蛋白酶、果胶酶和纤维素酶),在 50 ℃
下水浴 70 min[5],以多糖提取率为指标,确定复合酶的
最佳用量。
1.2.5 pH对多糖提取率的影响
精密称取银耳粉 2.0 g(6份),分别加入 pH3.0、
3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 的磷酸盐缓冲液 20 mL,并加入
1.2.4中最佳用量的复合酶,在 50 ℃下水浴 70 min[5],
以多糖提取率为指标,确定多糖提取的最佳 pH。
1.2.6 温度对多糖提取率的影响
精密称取银耳粉 2.0 g(5份),加入 1.2.5中最佳
pH的磷酸和磷酸钠缓冲液各 20 mL,并加入 1.2.4中
最佳用量的复合酶,分别在 10、30、50、70、90℃下水浴
70 min[6],以多糖提取率为指标,确定多糖提取的最佳
温度。
1.2.7 提取时间对多糖提取率的影响
精密称取银耳粉 2.0 g(5份),加入 pH5.0的柠檬
酸和柠檬酸钠缓冲液各 20 mL,并加入 1.2.4中最佳用
量的复合酶,分别在 2.2.6中的最佳温度下分别水浴
20、40、60、80、100 min,以多糖提取率为指标,确定多
糖提取的最佳时间[7]。
1.2.8 复合酶配比的正交实验设计
以上述影响 3种酶的最佳温度、最佳 pH和最佳
提取时间,以不同质量百分比的纤维素酶、果胶酶、中
性蛋白酶的不同酶用量设计正交实验,确定复合酶的
最佳配比。实验因素水平设计如表 1所示。
1.2.9 复合酶提取工艺正交实验设计
按照最佳复合酶配比的实验结果,加入最佳配比
的纤维素酶、果胶酶和中性蛋白酶,以提取温度、提取
时 pH和提取时间为因素,进行正交实验。实验因素水
平设计如表 2所示。
1.2.10 多糖提取液的稳定性实验
将上述酶解提取法中的银耳多糖提取液经过精
滤、浓缩、防腐制成银耳多糖提取液成品,再讨论温度
和 pH对多糖提取液的影响。
温度对多糖提取液稳定性的影响:分别将银耳多
糖提取液放置于 5 ℃条件下 2个月,25 ℃条件下 2个
月,39 ℃条件下 2个月,5 ℃和 39 ℃每 24小时交替一
次(持续 2个月),放置结束后恢复到温度 20℃时检测
银耳多糖提取液的多糖质量浓度、pH、吸光度(波长
400 nm)和黏度等理化指标[8],判断其在不同温度下的
热稳定性,从而证明多糖产品能够长期储存。
pH对多糖提取液稳定性的影响:室温下,通过加
入柠檬酸溶液或 NaOH溶液将银耳多糖提取液的 pH
调节至 4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5分别检测在各个
pH条件下银耳多糖提取液的多糖质量浓度、吸光度
(波长 400 nm)和黏度等理化指标[9],从而判断其酸碱
稳定性。
项目
A 纤维素酶
添加量/%
B果胶酶
添加量/%
C中性蛋白酶
添加量/%
1 1.0 0.5 1.0
2 1.5 1.0 1.5
3 2.0 1.5 2.0
表 1 复合酶配比正交实验因素水平表
Table 1 The ratio of compound enzymes orthogonal experiment
factor level table
表 2 复合酶提取因素正交实验因素水平表
Table 2 Compound enzyme extraction orthogonal experiment
factors and levels of factors
项目 A 温度/℃ B pH C时间/min
1 40 3.5 30
2 50 4.5 60
3 60 5.5 90
鲍会梅:酶解法提取银耳多糖的工艺及稳定性研究 基础研究
18
1.2.11 添加剂对银耳提取液黏度的影响
在银耳多糖产品生产过程中,由于会添加白砂
糖、乳酸,其加入可能会改变银耳提取液的黏度,从而
影响银耳多糖产品的质量。因此,将白砂糖、乳酸对银
耳提取液的黏度影响进行了试验[10]。
白砂糖添加量对多糖提取液黏度的影响:取 5份
1.2.10所述的银耳多糖提取液成品,分别加入 5、10、15、
20、25 g白砂糖。样品经搅拌静置后,在 30℃下进行测
定,以银耳多糖提取液的黏度作为指标,从而判断白砂
糖对银耳多糖提取液有何影响,同时进行空白试验。
乳酸添加量对多糖提取液黏度的影响:取 5份
1.2.10所述的银耳多糖提取液成品,分别加入 0.5、1.0、
1.5、2.0、2.5 mL乳酸。样品经搅拌静置后进行测定,以
银耳多糖提取液的黏度作为指标,从而判断乳酸对银
耳多糖提取液有何影响,同时进行空白试验。
2 结果与分析
2.1 水、碱、酶法提取多糖的比较
用热水提取法、碱提取法、酶解提取法提取银耳
多糖,根据多糖的提取率、回收率、误差绝对值、精密
度,将三者进行比较,结果见表 3,并选出最优方法。
由表 3可以看出,酶解法的提取率、回收率、精密
度均高于水提法和碱提法,酶解法的误差绝对值也略
低于水提法和碱提法,即酶解法为最佳提取方法。国
标中回收率的范围为 87.8 %~110.8 %,精密度小于
5.8 %,酶解法符合国标标准,所以此方法可行。
另外,水提取的缺点是提取温度高,耗时长且效
率低,成本高,安全性低,而碱提取易破坏多糖的空
间结构及活性。酶解法具有条件温和、易去除杂质和
节约能耗等优点。
2.2 酶添加量对多糖提取率的影响
由上述 1.2.4的操作步骤进行实验,实验结果如
图 1所示。
由图 1可知,随着酶添加量的增加,多糖的提取
率逐渐增加,当酶添加量为 1.8 %时,多糖的提取率达
到最高,提取率为 15.15 %。
2.3 pH对多糖提取率的影响
由上述 1.2.5所述步骤进行实验,实验结果如图 2
所示。
由图 2可知,随着 pH得升高,多糖的提取率也升
高,在 pH 为 4.5 时提取率略有下降趋势,pH 为 4.5
时,多糖提取率最高,提取率为 15.13 %。
2.4 温度对多糖提取率的影响
由上述 1.2.6的操作步骤进行实验,实验结果如
图 3所示。
由图 3可知,温度对多糖提取率的影响呈抛物线
形,温度对多糖提取率的影响较大,当温度达 50 ℃时
提取率最高,提取率为 15.16 %。
2.5 提取时间对多糖提取率的影响
由上述 1.2.7的操作步骤进行实验,实验结果如
图 4所示。
由图 4可知,在提取时间大于 40 min后,时间对
多糖提取率影响呈直线趋势,提取时间对多糖提取率
的影响不大,当提取时间为 60 min时,提取率达到最
高,提取率为 14.98 %。
2.6 酶法提取多糖的正交试验
根据单因素对多糖得率的影响,考虑到不同因素
表 3 3种提取多糖方法的比较
Table 3 Comparison of three kinds of polysaccharides extraction
method
提取方法 提取率 误差绝对值 回收率 精密度
水提法 4.5 1.5 88.2 2.3
碱提法 7.8 1.3 90.5 1.9
酶解法 12.1 1.1 97.3 1.2
%
16
14
12
10
8
6
4
2
0



/%
0.6 0.9 2.1
酶添加量/%
1.2 1.5 1.8
图 1 酶添加量对多糖提取率的影响
Fig.1 Effect of enzyme addition quantity on the rate of extraction
of polysaccharide
16
14
12
10
8
6
4
2
0



/%
3.0 3.5 5.5
pH
4.0 4.5 5.0
图 2 pH对多糖提取率的影响
Fig.2 Effect of pH on the rate of extraction of polysaccharide
16
14
12
10
8
6
4
2
0



/%
10 30 90
温度/℃
50 70
图 3 温度对多糖提取率的影响
Fig.3 Effect of temperature on the rate of extraction of
polysaccharide
鲍会梅:酶解法提取银耳多糖的工艺及稳定性研究基础研究
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和酶共同作用会影响多糖提取率,因此设计正交实
验,确定复合酶的最佳配比和最佳反应条件。
2.6.1 复合酶酶量配比正交试验
采用三因素三水平的正交试验确定复合酶最佳
配比,分 9组实验,分别选择不同质量百分比的纤维素
酶、果胶酶和中性蛋白酶的酶用量进行正交试验,结
果见表 4。
如表 4所示,从极差分析结果来看,影响酶解提
取法的各个因素的优先顺序为 C>A>B,最佳条件应为
A2B1C3,即纤维素酶添加量为 1.5 %,果胶酶添加量为
0.5 %,中性蛋白酶添加量为 2.0 %,银耳多糖的提取率
为 15.17 %。
2.6.2 复合酶提取工艺正交试验
确定了复合酶的最佳配比,再考虑提取温度、提
取 pH值和提取时间对银耳多糖提取率的影响,针对
这些因素,采用三因素三水平的正交试验确定反应的
最佳条件。分 9组实验,加入最佳配比的复合酶,分别
在不同的温度、pH、时间条件下进行正交试验,结果见
表 5。
如表 5所示,从极差分析结果来看,影响酶解提
取法的各个因素的优先顺序为 A>B>C,最佳条件应为
A2B2C2,即提取温度为 50 ℃,pH为 4.5,提取时间为
60 min,银耳多糖的提取率为 15.36 %。
2.7 多糖提取液的稳定性实验
2.7.1 温度对提取液稳定性的影响
对上所述的银耳多糖的提取液进行热稳定性测
试,调至不同温度,测试其中 pH、多糖质量浓度、吸光
度(波长 400 nm)和黏度,结果如表 6所示。
从表 6可以看出,温度对银耳多糖提取液的 pH
值、多糖质量浓度、吸光度和黏度影响都比较小。综合
测试的各项指标可知,银耳多糖提取液在很大的温度
范围内都是稳定的,所以银耳多糖产品可以长时间储
存而不变质。
2.7.2 pH对提取液稳定性的影响
对上所述的银耳多糖提取液进行酸碱稳定性测
试,调至不同 pH,测试其中多糖质量浓度、吸光度(波
长 400 nm)、流动性和黏度,结果如表 7所示。
图 4 提取时间对多糖提取率的影响
Fig.4 Effects of extraction time on yield of polysaccharide
extraction
16
14
12
10
8
6
4
2
0



/%
20 40 100
提取时间/min
60 80
表 4 复合酶配比正交试验结果分析
Table 4 Analysis of orthogonal experimental results of composite
enzyme
试验号
A纤维素酶
添加量
B果胶酶
添加量
C中性蛋白酶
添加量
提取率/%
1 1 1 1 14.25
2 1 2 2 14.47
3 1 3 3 15.17
4 2 1 2 14.76
5 2 2 3 15.11
6 2 3 1 14.39
7 3 1 3 15.08
8 3 2 1 13.46
9 3 3 2 13.85
K1 43.89 44.09 42.10
K2 44.26 43.04 43.08
K3 42.39 43.41 45.36
k1 14.63 14.70 14.00
k2 14.75 14.35 14.36
k3 14.13 14.47 15.12
R 0.62 0.35 1.12
表 5 复合酶提取工艺正交实验结果分析
Table 5 Results of orthogonal experiment of compound enzyme
extraction process analysis
试验号 A温度 B pH C时间 提取率/%
1 1 1 1 13.32
2 1 2 2 14.81
3 1 3 3 13.46
4 2 1 2 15.20
5 2 2 3 15.36
6 2 3 1 14.86
7 3 1 3 13.58
8 3 2 1 14.94
9 3 3 2 13.28
K1 41.59 42.10 43.12
K2 45.42 45.11 43.29
K3 41.80 41.60 42.40
k1 13.86 14.03 14.37
k2 15.14 14.35 14.43
k3 13.94 15.04 14.13
R 1.28 1.01 0.30
表 6 温度对提取液稳定性的影响
Table 6 Effect of temperature on the stability of the extract
温度/℃ pH
多糖质量浓
度/(mg/mL)
吸光度 黏度/(m2/s)
5 7.6 12 2.925 272
25 7.0 12 2.476 245
39 7.1 12 2.864 233
5/39 7.4 12 2.712 264
鲍会梅:酶解法提取银耳多糖的工艺及稳定性研究 基础研究
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从表 7可以看出,在 pH范围为 4.5~10.5时,银耳
多糖提取液的多糖质量浓度和流动性都未受到 pH变
化的影响,吸光度和黏度变化也比较小,所以综合测
试的各项指标可证明,银耳多糖的提取液在 pH 为
4.5~10.5范围内具有良好的酸碱稳定性,可以应用于
各类 pH范围的产品中,应用范围较为广泛。
2.8 添加剂对多糖提取液黏度的影响
2.8.1 白砂糖添加量对多糖提取液黏度的影响
向银耳多糖提取液加入不同量的白砂糖,测定其
对提取液黏度的影响,结果如表 8所示。
从表 8可以看出,随着白砂糖添加量的增加,提
取液黏度呈上升趋势,说明白砂糖并不会对其产生不
利影响,反而起到了促进作用。在银耳的多糖产品中
可根据产品的口感要求添加适量的白砂糖。
2.8.2 乳酸添加量对多糖提取液黏度的影响
向银耳多糖提取液加入不同量的乳酸,测定其对
提取液黏度的影响,结果如表 9所示。
从表 9可以看出,随着乳酸添加量的增加,多糖
提取液黏度呈下降趋势,对其造成不利影响。所以在
银耳的多糖产品加工过程中,为保证乳酸的添加不影
响产品的质量,乳酸的添加量偏小比较好。
3 结论
银耳多糖的 3种提取方法中,热水提取法提取率
最低,碱提取法提取法提取率较高,酶解提取法提取
率最高,绝对误差值最小,酶解法提取率为 12.1 %,回
收率为 97.3 %,精密度为 1.2 %,综上所述银耳多糖提
取的 3种方法中酶解提取法为最佳方法。再对酶解提
取法的影响因素进行探讨,得出酶解法的最佳提取
条件为:纤维素酶添加量为 1.5 %,纤维素酶添加量为
0.5 %,中性蛋白酶添加量为 2.0 %,反应温度为 50 ℃,
pH为 4.5,反应时间为 60 min,银耳多糖的最高提取率
为 15.36 %。通过稳定性实验证明温度和 pH对银耳多
糖的提取液的影响极小,可忽略不计,从而说明银耳
多糖的提取液具有良好的稳定性,可以广泛应用于各
类 pH范围的银耳多糖产品中,并能保证产品在长期
存放过程中的稳定性。白砂糖对银耳多糖的提取液黏
度有提升作用,白砂糖的增加不影响银耳多糖提取液
的质量,在银耳多糖的产品中可根据产品口感的要求
向产品中加入适量的白砂糖。乳酸添加会降低提取液
的黏度,影响银耳多糖提取液的质量,在银耳多糖的
产品中要少加入乳酸以保证产品的质量。本文通过实
验为建立方便、高效的多糖提取途径提供了参考,为
银耳多糖的进一步开发利用提供了参考。
参考文献:
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收稿日期:2013-12-03
表 7 pH对多糖提取液稳定性的影响
Table 7 Effect of pH on the stability of the solution of
polysaccharide extraction
pH 多糖质量浓度/(mg/mL) 吸光度 流动性 黏度/(m2/s)
4.5 12 2.021 较强 236
5.5 12 2.051 较强 245
6.5 12 2.081 较强 253
7.5 12 2.473 较强 249
8.5 12 2.465 较强 240
9.5 12 2.486 较强 248
10.5 12 2.428 较强 274
表 8 白砂糖增加量对提取液黏度的影响
Table 8 Effect of sugar increase to extract viscosity
试验号 银耳提取液/mL 白砂糖添加量/g 黏度/(m2/s)
空白 50 0 204
1 50 5 256
2 50 10 405
3 50 15 499
4 50 20 687
5 50 25 742
表 9 乳酸增加量对黏度的影响
Table 9 Effect of lactic acid on the viscosity increase
试验号 银耳提取液/mL 乳酸剂添加量/mL 黏度/(m2/s)
空白 50 0 846
1 50 0.5 760
2 50 1.0 685
3 50 1.5 613
4 50 2.0 549
5 50 2.5 498
鲍会梅:酶解法提取银耳多糖的工艺及稳定性研究基础研究
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