（丽水学院，浙江丽水323000）

香菇以其具有种类繁多、分布广泛、营养成分丰富、药用保健价值高等优点，逐渐被人们认可，随之带来的是食用菌的规模化生产，从而也产生数额巨大的食用菌废菌棒。以丽水为例，丽水地区是香菇栽培的主产区，据1997年统计数字显示，全区袋栽香菇达6亿袋，而菌棒制作的成品率一般春季栽培为90%～95%，秋季栽培仅为70%～80%，留下的香菇废料数量惊人[1]。如何解决这些废料，使其变废为宝，重复利用，成了人们该思考的问题。栽培过香菇的菌棒仍含有丰富的营养成分[2-3]，其中包括含有丰富的多糖。该多糖与香菇子实体多糖具有相似的生物活性和功能。因此，从废菌棒中提取多糖，不仅可以延伸产业链，增加附加值，还可以减少环境污染，保证食用菌产业的可持续发展，具有显著的经济和生态效益。

热水浸提法是最早采用的一种传统方法，多糖溶于热水时，由于组织细胞膨胀破裂，多糖成分浸出[4]。该方法具有操作简单、对多糖的活性破坏小且实验成本低等优点。影响多糖提取率的因素主要包括浸提温度、浸提时间、液固比、醇沉比、浸提次数等。

近年来，对香菇子实体及菌丝体多糖的提取工艺进行了大量研究，但有关从香菇废菌棒中提取多糖的研究报道较少。本文采用单因素试验方法，对香菇废菌棒多糖的热水提取工艺条件进行筛选，以期获得高产的多糖提取工艺，为后续的二次正交旋转组合设计优化及产业化应用提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 材料、试剂及仪器

1.1.1 材料

939型号的香菇废菌棒：在丽水、云和等地的一些种植香菇农户随机采集。将香菇废菌棒于60℃干燥后，用生物粉碎机粉碎成颗粒后过40目筛备用。

1.1.2 试剂

实验所用试剂包括重蒸酚、浓硫酸、乙醇等，均为分析纯。

1.1.3 仪器

UV-2101C紫外分光光度计：上海尤尼柯公司；HITACH超高速离心机：日本日立株式会社；DGG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱：上海森信实验仪器公司；数显恒温干燥箱：上海特成机械设备有限公司；HH-8数显恒温水浴锅：常州国华仪器有限公司；分析天平：宁波英恒电子衡量器有限公司。

1.2 香菇废菌棒多糖含量的测定

多糖测定采用硫酸－苯酚法[5]。

1.2.1 葡萄糖标准曲线的制作

准确量取标准葡萄糖20 mg于500 mL容量瓶中，加水至刻度， 分别吸取 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 mL，各以蒸馏水补至 2.0 mL，然后加入 5%苯酚1.0 mL及浓硫酸5.0 mL，摇匀冷却，室温放置30 min以后于490 nm测吸光度，以2.0 mL水按同样显色操作为空白，以葡萄糖含量为横坐标（x），490 nm波长下吸光值为纵坐标（y），绘制标准曲线，得回归方程为：y=7.231 1x+0.002 1（R2=0.999 2）。

1.2.2 多糖含量的测定

根据测得的吸光度值，对照标准曲线计算出多糖含量。

多糖含量（mg/g）=多糖质量（mg）/香菇菌棒粉质量（g）

1.3 热水法提取香菇废菌棒多糖的工艺研究

1.3.1 香菇废菌棒多糖提取工艺流程

准确称取1 g的香菇废菌棒干品粉末，加入一定比例的蒸馏水，然后在一定的恒温水浴中提取一定时间，3 000 r/min离心10 min，将上清倒出，加入一定比例的95%乙醇，混匀，放置于4℃冰箱醇沉24 h。室温下3 500 r/min，弃上清，用95%乙醇洗涤沉淀3次，加入适量的重蒸水，使沉淀充分溶解，吸取该溶液0.1 mL，测定多糖含量。

1.3.2 香菇废菌棒多糖提取的工艺条件研究

将提取温度、提取时间、浸提时的液固比和醇沉的乙醇用量，分别设置了 5 个水平：温度为 60、70、80、90、100℃，提取时间为 2、4、6、8、10h，液固比为 10∶1、20∶1、30 ∶1、40 ∶1、50 ∶1（mg/g），乙醇用量为双蒸水浸提上清液的 1、2、3、4、5 倍，做各单因素实验时，除自身水平变化外，保持其他因素采用固定水平，每组试验重复3次。

1.3.3 香菇废菌棒多糖提取的最佳提取次数的确定

在最佳的提取工艺下，分别浸提 1、2、3、4、5次，比较提取次数对多糖得率的影响。

2 结果与讨论

2.1 液固比对多糖提取率的影响

分别按液固比 10∶1、20∶1、30∶1、40∶1、50∶1（mL/g）加入蒸馏水，在浸提温度90℃、乙醇用量3倍条件下浸提4 h，结果见图1。

图1 液固比对香菇废菌棒多糖提取率的影响Fig.1 Effect of liquid-material ratio on the polysaccharide yield from Lentinus edodes waste substrate

当液固比为10∶1时，多糖得率仅为5.37 mg/g，随着液固比的增加，多糖的得率也逐渐增加，这是由于溶剂越多，提取液黏度越低；多糖越容易从固体粉末中扩散出来，当液固比升至40∶1时，多糖得率升至15.02 mg/g，此后继续增大液固比，多糖得率的增加缓慢。说明香菇废菌棒多糖的水溶性很强。加水量过多既没有必要又会增大试剂消耗量，还不利于后期的分离浓缩，兼顾得率、试剂消耗及后续处理，故采用40∶1（mL/g）液固比为宜。

2.2 浸提时间对多糖提取率的影响

按液固比40∶1（mL/g）加入蒸馏水，在90℃下分别提取 2、4、6、8、10 h，结果如图 2 所示。

图2 浸提时间对香菇废菌棒多糖提取率的影响Fig.2 Effect of extraction time on the polysaccharide from Lentinus edodes waste substrate yield

由图2可以看出，当提取时间为2 h，多糖得率仅为6.60 mg/g，当时间达到6 h，多糖得率增加至15.51 mg/g，当时间延长至10 h，多糖得率达最高值，为16.84 mg/g。因此随着提取时间的增加，多糖的提取得率增加比较快，但是当时间达到6 h后，多糖提取率则增加较为缓慢。这主要是由于随着提取时间的增长，溶剂中的多糖浓度越高，扩散速度减慢，基本达到平衡状态。考虑到能耗等因素，选择最佳提取时间6 h。

2.3 浸提温度对多糖提取效率的影响

按液固比 40∶1（mL/g）加入蒸馏水，分别在 60、70、80、90、100℃下浸提 6 h，结果见图 3。

图3 浸提温度对香菇废菌棒多糖提取率的影响Fig.3 Effect of extraction temperature on the polysaccharide yield from Lentinus edodes waste substrate

图3可看出，当温度为60℃时，多糖得率为6.21 mg/g，当温度升至90℃时多糖得率增加至14.81 mg/g，当温度为100℃时，多糖得率达到最高值15.11 mg/g。因此随着温度的升高，多糖的提取得率可大幅升高，因为随着温度的升高，加快了扩散速度，而且温度越高对香菇菌棒的破坏作用越大，有利于多糖的浸出。但是，但考虑到耗能和高温对多糖结构活性的影响[6-8]，故选择90℃为最佳的浸提温度。

2.4 醇沉比例对多糖提取率的影响

醇沉比例对多糖提取率的影响见图4。

图4 乙醇用量对香菇废菌棒多糖提取率的影响Fig.4 Effect of ethanol usage on the polysaccharide yield from Lentinus edodes waste substrate

醇沉比是影响热水浸提食用菌多糖的主要因素[9]。由图4可知，随着乙醇用量的增多，多糖的提取得率逐渐升高，因为随着乙醇用量的增加多糖沉淀量增多，当醇沉比例达到3∶1时，多糖得率为15.51 mg/g。此后，增加乙醇用量，多糖得率增加缓慢。 所以选择3∶1为最佳的醇沉比。

2.5 香菇废菌棒多糖最佳提取次数的确定

在液固比 40∶1（mL/g），温度为 91℃，时间为 6 h，醇沉比例为 3 ∶1 的条件下， 分别浸提 1、2、3、4、5 次，其结果如图5所示。

由图5可知，当提取次数为1次时，多糖得率为12.78 mg/g，随着浸提次数的增多，多糖得率上升，当浸提次数达到三次，多糖得率升至16.67mg/g，此后，再增加提取次数，多糖得率基本不再上升，趋于平缓。因而，采用热水法提取香菇废菌棒多糖浸提次数为3次最佳。

图5 提取次数对香菇废菌棒多糖得率的影响Fig.5 Effect of extraction numbers on polysaccharides yield from from Lentinus edodes waste substrate

3 结论

采用单因素试验方法探讨了液固比、浸提温度、浸提时间、醇沉比和浸提次数对香菇废菌棒多糖提取率的影响。按照条件筛选后的香菇废菌棒多糖的最适热水提取工艺为：液固比40∶1（mL/g），浸提温度90℃，时间6 h，醇沉比3∶1，提取3次。在该条件下，提取的多糖含量为16.67 mg/g。该提取工艺稳定、合理、可行。

本试验初步了解了热水浸提法的5种影响因素对香菇废菌棒多糖提取率的作用，为进一步进行多糖提取工艺条件的优化提供了指导。但由于采用的方法为单因素，未考虑到不同影响因素间的交互作用，故最后得到的香菇废菌棒多糖热水提取工艺未必是最佳的。今后可在此基础上采用正交、均匀设计、响应面分析等试验方法进一步优化。