猴头菇水不溶性膳食纤维的提取工艺研究

2018-04-19张江萍刘靖宇

山西农业科学 2018年4期

张江萍，刘靖宇

（1.山西林业职业技术学院，山西太原 030012；2.山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷 030801）

猴头菇（Hericium erinaceus（Bull.）Pers）隶属于担子菌门层菌纲非褶菌目猴头菌科猴头菌属[1]。猴头菇性平、味甘，有利于五脏，具有促消化、滋补身体等功效[2]。

近代医学研究表明，猴头菇可加强胃黏膜的保护机能，对消化不良、胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡等有显著的疗效，对食道癌、贲门癌、胃癌等也有很高的治愈率[3-5]。水不溶性膳食纤维对有害物质有较强的吸附和清除能力，可刺激肠道蠕动，加速肠内有毒物质排出体内，防止便秘、结肠癌，抑制与肠胃有关的其他疾病[6-11]。因此，猴头菇中的水不溶性膳食纤维的提取具有重要的意义。

本研究以山西林业职业技术学院食用菌研究团队栽培并保藏的猴头菇子实体作为试验材料，以NaOH浓度、料液比、提取温度、提取时间进行单因素试验，并采用L9（34）进行正交试验优化提取工艺，以确定猴头菇水不溶性膳食纤维最佳的提取工艺。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试材料猴头菇子实体由山西林业职业技术学院园艺系提供。

1.1.2 供试试剂 98%浓硫酸、氢氧化钠、乙醚均为分析纯，由山西林业职业技术学院分析检测中心提供。乙酸乙酯（天津市天力化学试剂有限公司（分析纯））；无水乙醇（天津市富宇精细化工有限公司（分析纯））；0.1 mol/L稀硫酸（由98%浓硫酸配制）；不同浓度NaOH溶液（由氢氧化钠配制）。

1.1.3 主要试验仪器和设备 FX303-Z型电热恒温培养箱（上海树立仪器仪表有限公司）；双列六孔型水浴锅（上海树立仪器仪表有限公司）；FA1004型电子天平（上海越平科学仪器有限公司）；9FZ-21型粉碎机（河南郑州粉碎机厂）；101-13型电热鼓风干燥箱（天津市宏诺仪器有限公司）；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 供试材料的预处理将猴头菇子实体在干燥箱中烘干，用粉碎机粉碎，过0.125 mm筛，备用。

1.2.2 工艺流程参照王彦玲等[12-22]的方法，猴头菇水不溶性膳食纤维的提取工艺流程设置如下：猴头菇子实体→干燥→粉碎过筛→乙酸乙酯浸泡→水洗、抽滤→烘干→酸液水解→过滤→滤液洗至中性→碱液水解→过滤→滤液洗至中性→乙醇、乙醚洗涤→干燥→磨碎即得成品。

1.2.3 NaOH浓度对产率的影响试验

1.2.3.1 脱脂样品的制备称取100 g猴头菇粉装到锥形瓶中，在室温（25℃）下用乙酸乙酯浸泡3 h，然后用蒸馏水进行水洗抽滤，烘干，得到脱脂样品。

1.2.3.2 酸水解准确称取2.0 g脱脂样品与蒸馏水按料液比1∶10混合，用0.1 mol/L H2SO4调pH值至1.5，在水浴锅中85℃条件下浸提2 h，趁热过滤，滤渣用热水洗涤至中性。

1.2.3.3 碱水解选取NaOH浓度为0.15，0.20，0.25，0.30，0.50 mol/L，在25℃条件下，按料液比为1∶9处理滤渣3 h，过滤、洗涤至中性。

1.2.3.4 洗涤、烘干将滤渣用无水乙醇、乙醚各洗涤1次，然后放在鼓风干燥箱中55℃烘干，磨碎即为水不溶性膳食纤维。

1.2.4 料液比对产率的影响试验在NaOH浓度为0.30 mol/L条件下，分别按料液比为1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12 进行碱解。其他操作同1.2.3。

1.2.5 浸提温度对产率的影响试验在NaOH浓度为0.30 mol/L条件下，浸提温度分别选择25，35，45，55，65，70 ℃进行碱解。其他操作同1.2.3。

1.2.6 浸提时间对产率的影响试验在NaOH浓度为0.30 mol/L条件下，浸提时间分别选择1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h 进行碱解。其他操作同 1.2.3。

不同单因素对产率影响的试验因素水平设置列于表1。

表1 单因素试验水平设置

1.2.7 猴头菇水不溶性膳食纤维工艺优化试验基于上述NaOH浓度、料液比、温度和时间等4个因素对猴头菇水不溶性膳食纤维产率影响的结果，采用正交试验L9（34）对猴头菇水不溶性膳食纤维提取工艺进一步优化，因素水平设置列于表2。

表2 工艺优化因素水平

1.3 测定项目及方法

1.3.1 水不溶性膳食纤维的产率测定称取脱脂样品的质量，记为m，单位为g；对提取的水不溶性膳食纤维称质量，记为m1，单位为g；水不溶性膳食纤维的产率为m/m1×100%。

1.3.2 水不溶性膳食纤维的品质测定

1.3.2.1 持水力的测定准确称取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纤维于100 mL小烧杯中，加入蒸馏水20 mL（淹过样品表面），室温下浸泡1 h，将浸泡后的膳食纤维刮到滤纸上沥干，然后再把纤维全部转移到表面皿中称质量，重复测定3次，计算持水力。

1.3.2.2 溶胀度的测定准确称取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纤维，置于10 mL量筒中，读取干品体积，用移液管准确吸取5 mL蒸馏水加入量筒中，振荡均匀，在室温下放置24 h后，读取膨胀后的体积，重复测定3次，计算溶胀度。

2 结果与分析

2.1 NaOH浓度对产率的影响结果

分别选取NaOH溶液浓度为0.15，0.20，0.25，0.30，0.50 mol/L，在室温（25℃）条件下按料液比为1∶9处理酸水解后的滤渣3 h，研究不同NaOH溶液浓度对提取水不溶性膳食纤维产率的影响。

试验结果显示（图1），随着NaOH浓度的升高，猴头菇水不溶性膳食纤维产率在NaOH浓度为0.15～0.20 mol/L范围内呈现下降趋势；产率在NaOH浓度为0.20～0.30 mol/L范围内呈现上升趋势；产率在NaOH浓度为0.30～0.50 mol/L范围内时呈现下降趋势；当NaOH浓度为0.30 mol/L时产率最大，达到42.89%。因此，进行工艺优化时，选择NaOH浓度范围为0.25～0.35 mol/L。

2.2 浸提温度对产率的影响结果

将酸水解后的滤渣和浓度为0.3 mol/L的NaOH溶液按料液比1∶9混合，分别选取温度为25，35，45，55，65，70 ℃处理时间 3 h，研究不同温度对提取猴头菇水不溶性膳食纤维产率的影响。

试验结果显示（图2），随着浸提温度的提升，猴头菇水不溶性膳食纤维产率在浸提温度为25～55℃范围内呈现上升趋势；产率在浸提温度为55～70℃范围内呈现下降趋势；当浸提温度为55℃时产率最大，为31.77%。因此，进行工艺优化时，选择温度范围为50～60℃。

2.3 料液比对产率的影响结果

将酸水解后的滤渣和0.30 mol/L NaOH的溶液分别按 1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，1∶11，1∶12料液比混合，在室温（25℃）条件下浸提3 h，研究不同料液比对提取水不溶性膳食纤维产率的影响。

试验结果显示（图3），随着料液比的增加，猴头菇水不溶性膳食纤维产率在料液比为1∶5～1∶9范围内呈现上升趋势；产率在料液比为1∶9～1∶12范围内呈现下降的趋势；当料液比为1∶9是产率最大，为36.19%。因此，进行工艺优化时，选择料液比范围为1∶8～1∶10。

2.4 浸提时间对产率的影响结果

将酸水解后的滤渣和浓度为0.3 mol/L的NaOH溶液按料液比1∶9混合，选取浸提温度为25 ℃，处理时间分别为 1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h，研究不同浸提时间对提取猴头菇水不溶性膳食纤维产率的影响。

试验结果显示（图4），随着浸提时间的延长，猴头菇水不溶性膳食纤维产率在浸提时间为1～2 h范围内呈现上升趋势；产率在浸提时间为2～3 h范围内呈现下降趋势；当浸提时间为2 h时产率最大，达到36.82%。因此，进行工艺优化时，选择时间范围为1.5～2.5 h。

2.5 最佳工艺优化结果

基于上述NaOH浓度、料液比、温度和时间等4个因素对猴头菇水不溶性膳食纤维产率影响的结果，通过正交试验L9（34）对猴头菇水不溶性膳食纤维提取工艺进行了优化，工艺优化结果如表3 所示。

表 3 L9（34）正交试验结果

根据极差R的大小判断，各因素作用的主次顺序为：NaOH浓度＞浸提时间＞浸提温度＞料液比。猴头菇水不溶性膳食纤维的最佳提取工艺为（6号处理）：NaOH浓度0.3 mol/L、料液比1∶8、浸提温度60℃、浸提时间2 h，此条件下，水不溶性膳食纤维产率高达46.03%。

2.6 水不溶性膳食纤维的品质测定结果

持水力是指每单位质量水不溶性膳食纤维所能吸附并保持住的水分质量。溶胀度是指每单位质量水不溶性膳食纤维在饱和水分条件下的容积。持水力和溶胀度是检验所制备的水不溶性膳食纤维生理活性的2个重要指标。测定猴头菇水不溶性膳食纤维的持水力结果显示（表4），猴头菇水不溶性膳食纤维的持水力测定结果在5.9～6.3 g/g范围内，测定值没有大的偏差，平均值达到6.082 7 g/g。

表4 水不溶性膳食纤维持水力测定

测定猴头菇水不溶性膳食纤维的溶胀度结果显示（表5），猴头菇水不溶性膳食纤维的溶胀度测定结果在7.1～7.3mL/g范围内，平均值达到7.2mL/g。

表5 水不溶性膳食纤维溶胀度测定

3 结论

本试验首次采用酸碱浸提法对猴头菇水不溶性膳食纤维提取工艺进行了研究。根据单因素分析和正交综合试验，确定各单因素作用的主次顺序为：NaOH浓度＞浸提时间＞浸提温度＞料液比；猴头菇子实体水不溶性膳食纤维的最佳提取工艺为：NaOH浓度0.3 mol/L、料液比1∶8、浸提温度60℃、浸提时间2 h。此条件下，产率高达46.03%。

本试验测得水不溶性膳食纤维的持水力和溶胀度分别为6.082 7 g/g和7.2 mL/g，具有较好的品质。本研究采用酸碱浸提法获得猴头菇水不溶性膳食纤维的最佳工艺条件和对水不溶性膳食纤维的品质分析，为进一步研制猴头菇的新型保健食品奠定了一定的理论基础，也为其他食药用真菌膳食纤维的提取提供了重要参考。

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