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超声协同果胶酶提取黑木耳糖醛酸工艺优化

吴俐 汤葆莎 赖谱富 李怡彬 翁敏劼 陈君琛

吴俐, 汤葆莎, 赖谱富, 李怡彬, 翁敏劼, 陈君琛. 超声协同果胶酶提取黑木耳糖醛酸工艺优化[J]. 福建农业学报, 2019, 34(6): 719-729. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2019.06.014
引用本文: 吴俐, 汤葆莎, 赖谱富, 李怡彬, 翁敏劼, 陈君琛. 超声协同果胶酶提取黑木耳糖醛酸工艺优化[J]. 福建农业学报, 2019, 34(6): 719-729. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2019.06.014
Li WU, Bao-sha TANG, Pu-fu LAI, Yi-bin LI, Min-jie WENG, Jun-chen CHEN. Optimization of Ultrasound-assisted and Pectinase-added Extraction for Uronic Acid from Auricularia auricula (L. ex Hook) Underw[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2019, 34(6): 719-729. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2019.06.014
Citation: Li WU, Bao-sha TANG, Pu-fu LAI, Yi-bin LI, Min-jie WENG, Jun-chen CHEN. Optimization of Ultrasound-assisted and Pectinase-added Extraction for Uronic Acid from Auricularia auricula (L. ex Hook) Underw[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2019, 34(6): 719-729. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2019.06.014

超声协同果胶酶提取黑木耳糖醛酸工艺优化

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2019.06.014
基金项目: 

福建省自然科学基金项目 2018J0101

国家重点研发计划项目 2018YFD0400203

福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项 2018R1014-6

福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项 2018R1014-1

详细信息
    作者简介:

    吴俐(1985-), 女, 硕士, 助理研究员, 研究方向:功能营养食品资源(E-mail:xxj1963@163.com)

    通讯作者:

    陈君琛(1959-), 男, 研究员, 研究方向:食用菌精深加工技术(E-mail:junchencc@sina.com)

  • 中图分类号: S646.9

Optimization of Ultrasound-assisted and Pectinase-added Extraction for Uronic Acid from Auricularia auricula (L. ex Hook) Underw

  • 摘要: 目的 优化黑木耳糖醛酸提取工艺,提高黑木耳资源的开发、应用价值。 方法 通过比较热水、超声波、微波、光波、中性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等方法的黑木耳糖醛酸提取率,得到最佳提取方法;通过单因素试验比较黑木耳粒径、果胶酶添加量、液料比、提取温度、提取时间、pH值、超声功率、超声时间等对黑木耳糖醛酸提取率的影响,得到关键影响因素;在单因素实验基础上,以液料比、提取温度、超声功率和pH值为自变量,利用4因素3水平响应面法优化黑木耳糖醛酸提取工艺。 结果 超声波、微波、光波等3种物理破壁方法和中性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶等3种生物酶法中分别以超声波法和果胶酶法最佳;单因素提取黑木耳糖醛酸的最佳条件分别为:黑木耳粒径58 μm、果胶酶0.25%、液料比100 mL·g-1、提取温度50℃、提取时间2 h、pH值5.50、超声功率540 W、超声时间30 min;确定响应面最优工艺参数为:液料比110 mL·g-1、pH5.60、超声功率540 W、提取温度49℃。本研究在超声波协同果胶酶提取黑木耳糖醛酸的最佳条件下,糖醛酸提取率达7.95‰,比传统热水法提高了201%。 结论 通过超声波与果胶酶协同提取超微粉碎的黑木耳粉的糖醛酸工艺,确定响应面最优工艺参数为:液料比110 mL·g-1、pH5.60、超声功率540 W、提取温度49℃。
  • 图  1  不同粒径对糖醛酸提取率的影响

    Figure  1.  Effect of substrate particle size on uronic acid extraction rate

    图  2  不同果胶酶添加量对糖醛酸提取率的影响

    Figure  2.  Effect of pectinase dosage on uronic acid extraction rate

    图  3  不同液料比对糖醛酸提取率的影响

    Figure  3.  Effect of solvent-to-substrate ratio on uronic acid extraction rate

    图  4  不同提取温度对糖醛酸提取率的影响

    Figure  4.  Effect of temperature on uronic acid extraction rate

    图  5  不同提取时间对糖醛酸提取率的影响

    Figure  5.  Effect of extract time on uronic acid extraction rate

    图  6  不同pH值对糖醛酸提取率的影响

    Figure  6.  Effect of pH on uronic acid extraction rate

    图  7  不同超声功率对糖醛酸提取率的影响

    Figure  7.  Effect of ultrasonic power on uronic acid extraction rate

    图  8  不同超声时间对糖醛酸提取率的影响

    Figure  8.  Effect of ultrasonic application time on uronic acid extraction rate

    图  9  响应面法优化不同因素对糖醛酸提取率的影响

    Figure  9.  Effect of various factors on uronic acid extraction rate based on response surface methodology

    表  1  黑木耳糖醛酸提取条件

    Table  1.   Various methods to extract uronic acid from A. auricula

    方法
    Method
    提取条件
    Extraction conditions
    热水Hot water 液料比50 mL·g-1, 温度80℃, 时间2.5 h
    超声波Ultrasonic 液料比50 mL·g-1, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 温度60℃
    微波Microwave 液料比50 mL·g-1, 微波功率600 W, 提取时间1.5 min/次,共提取3次(<40℃)
    光波Light wave 液料比50 mL·g-1, 提取功率400 W, 提取时间1.0 min/次,共提取3次(<40℃)
    中性蛋白酶Neutral protease 液料比50 mL·g-1, 酶用量120 U·g-1木耳(1.25%), 提取温度45℃, pH 7.0, 时间2.5 h
    纤维素酶Cellulase 液料比50 mL·g-1, 酶用量100 U·g-1木耳(0.2%), 提取温度50℃, pH5.0, 时间2.5 h
    果胶酶Pectinase 液料比50 mL·g-1, 酶用量100 U·g-1木耳(0.2%), 提取温度55℃, pH5.0, 时间2.5 h
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    表  2  黑木耳糖醛酸的单因素提取条件

    Table  2.   Conditions for uronic acid extraction from A. auricula by single-factor experiment

    提取因素
    Extraction factors
    因素水平
    Factor level
    其他提取条件
    Other extraction conditions
    粒径Particle size /μm 880, 600, 270, 212, 150, 150, 106, 75, 58 液料比50 mL·g-1, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 酶用量0.25%, 提取温度55℃, pH 5.0, 提取时间2 h
    果胶酶Pectinase /% 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.25, 1.50, 1.75, 2.00 粒径58 μm, 液料比50 mL·g-1, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 提取温度55℃, pH 5.0, 提取时间2 h
    液料比Liquid material ratio/(mL·g-1) 20, 40, 50, 60, 80, 100, 110, 120 粒径58 μm, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 酶用量0.25%, 提取温度55℃, pH 5.0, 提取时间2 h
    温度Temperature /℃ 40, 45, 50, 55, 60, 65 粒径58 μm, 液料比60 mL·g-1, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 酶用量0.25%, pH 5.0, 提取时间2 h
    提取时间Extraction time/h 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 粒径58 μm, 液料比60 mL·g-1, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 酶用量0.25%, 提取温度50℃, pH 5.0
    pH值pH value 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0 粒径58 μm, 液料比60 mL·g-1, 超声功率480 W, 超声时间20 min, 酶用量0.25%, 提取温度50℃, 提取时间2 h
    超声功率Ultrasound power/W 240, 360, 420, 480, 540, 600 粒径58μm, 液料比60 mL·g-1, 超声时间20 min, 酶用量0.25%, 提取温度50℃, pH 5.0, 提取时间2 h
    超声时间Ultrasound time/min 10, 20, 30, 40, 50, 60 粒径58 μm, 液料比60 mL·g-1, 超声功率480 W, 酶用量0.25%, 提取温度50℃, pH 5.0, 提取时间2 h
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    表  3  试验因素水平

    Table  3.   Codes for factors and levels of experiment

    水平
    Level
    液料比
    Liquid material ratio/(mL·g-1)
    提取温度
    Extract temperature/℃
    超声功率
    Ultrasonic power/W
    pH值
    pH value
    -1 90 45 480 5.0
    0 100 50 540 5.5
    1 110 55 600 6.0
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    表  4  不同提取方法对黑木耳糖醛酸提取率影响

    Table  4.   Effect of method on uronic acid extraction rate

    项目
    Items
    热水
    Hot water
    超声波
    Ultrasonic
    微波
    Microwave
    光波
    Light wave
    中性蛋白酶
    Neutral protease
    纤维素酶
    Cellulase
    果胶酶
    Pectinase
    糖醛酸
    uronic acid/‰
    2.64±0.03e 3.94±0.12ab 3.44±0.06d 3.44±0.25cd 3.72±0.16bc 3.79±0.14b 3.96±0.02a
    注:同行数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
    Note:Different lowercase letters means significant differences in the same line (P<0.05).
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    表  5  响应面法试验方案及结果

    Table  5.   Response surface design and results on uronic acid extraction

    序号
    No.
    液料比
    Liquid-material ratio/(mL·g-1)
    提取温度
    Extract temperature/℃
    超声功率
    Ultrasonic power/W
    pH值
    pH value
    糖醛酸提取率
    Uronic acid extraction rate/‰
    1 90 45 540 5.5 6.38±0.28
    2 110 45 540 5.5 7.36±0.07
    3 90 55 540 5.5 5.81±0.60
    4 110 55 540 5.5 6.78±0.41
    5 100 50 480 5.0 5.58±0.10
    6 100 50 600 5.0 5.96±0.49
    7 100 50 480 6.0 6.02±0.10
    8 100 50 600 6.0 6.38±0.28
    9 90 50 540 5.0 5.83±0.13
    10 110 50 540 5.0 5.84±0.10
    11 90 50 540 6.0 5.37±0.22
    12 110 50 540 6.0 6.60±0.21
    13 100 45 480 5.5 6.69±0.42
    14 100 55 480 5.5 5.74±0.34
    15 100 45 600 5.5 6.51±0.08
    16 100 55 600 5.5 6.37±0.09
    17 90 50 480 5.5 5.16±0.27
    18 110 50 480 5.5 6.65±0.14
    19 90 50 600 5.5 5.27±0.35
    20 110 50 600 5.5 6.10±0.52
    21 100 45 540 5.0 6.92±0.23
    22 100 55 540 5.0 5.91±0.23
    23 100 45 540 6.0 6.49±0.42
    24 100 55 540 6.0 6.85±0.46
    25 100 50 540 5.5 7.70±0.19
    26 100 50 540 5.5 7.65±0.23
    27 100 50 540 5.5 7.75±0.48
    28 100 50 540 5.5 7.93±0.53
    29 100 50 540 5.5 7.84±0.28
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    表  6  回归模型方程方差分析

    Table  6.   Variance analysis of regression equation

    方差来源
    Source
    平方和
    Sum of squares
    自由度
    Degrees of freedom
    均方
    Mean square
    F
    F value
    P
    Pvalue
    显著性
    Significance
    模型Model 17.18 14 1.23 29.53 <0.0001 **
    A 2.53 1 2.53 60.90 <0.0001 **
    B 0.6960 1 0.6960 16.75 0.0011 **
    C 0.0469 1 0.0469 1.13 0.3061
    D 0.2324 1 0.2324 5.59 0.0330 *
    AB 0.0000 1 0.0000 0.0006 0.9808
    AC 0.1089 1 0.1089 2.62 0.1277
    AD 0.3721 1 0.3721 8.96 0.0097 **
    BC 0.1640 1 0.1640 3.95 0.0668
    BD 0.4692 1 0.4692 11.29 0.0047 **
    CD 0.0001 1 0.0001 0.0024 0.9616
    A2 5.65 1 5.65 136.11 <0.0001 **
    B2 0.7999 1 0.7999 19.25 0.0006 **
    C2 6.80 1 6.80 163.62 <0.0001 **
    D2 4.78 1 4.78 115.12 <0.0001 **
    残差Residual 0.5816 14 0.0415
    失拟项Lack of fit 0.5315 10 0.0531 4.24 0.0882
    纯误差Pure error 0.0501 4 0.0125
    总误差Cor total 17.76 28
    标准偏差Standard deviation 0.2038 R2 0.9672
    平均值Average value 6.46 RAdj2 0.9345
    变异系数Coefficient of variation/% 3.15 RPred2 0.8232
    注:“-”表示无。*、**分别表示在0.05、0.01水平差异显著。
    Note:‘-’means no. *,** means significant difference at 0. 05 and 0. 01 level,respectively.
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  • [1] 范秀芝, 殷朝敏, 叶罗娜, 等.黑木耳发酵菌质总黄酮体外抗氧化活性研究[J].核农学报, 2019, 33(2):313-321. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hnxb201902013

    FAN X Z, YIN C M, YE L N, et al.In vitro antioxidant activity of total flavonoids from solid fermented fungal substance of Auricularia heimuer[J].Journal of Nuclear Agricultural Science, 2019, 33(2):313-321.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hnxb201902013
    [2] 吴俐, 沈恒胜, 陈君琛, 等.木耳虫草胶囊对高脂血症大鼠的降血脂作用[J].福建农业学报, 2016, 31(6):657-662. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2016.06.017

    WU L, SHEN H S, CHEN J C, et al.Efficacy of Muerchongcao on reducing serun lipidin hyperlipidemic rats[J].Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2016, 31(6):657-662.(in Chinese) doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2016.06.017
    [3] 吴洪军, 么宏伟, 谢晨阳.黑木耳超微粉强化营养粥配方及其降脂效果的研究[J].农业机械, 2013(32):51-56. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/nyjx201332008

    WU H J, YAO H W, XIE C Y, et al.Study on formula of Auricularia auricula superfine powder fortified nutritional porridge and its lipid-lowering effect[J].Farm Machinery, 2013(32):51-56.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/nyjx201332008
    [4] 宋学岐, 刘海青.黑木耳对中老年疗养员高脂血症的干预效果[J].实用医药杂志, 2014, 31(5):415. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/syyyzz201405018

    SONG X Q, LIU H Q. Intervention effect of Auricularia auricula on hyperlipidemia in middle-aged and elderly convalescents[J].Practical Journal of Medicine & Pharmacy, 2014, 31(5):415.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/syyyzz201405018
    [5] 刘大政.黑木耳多糖的分离纯化及结构分析[D].沈阳: 东北师范大学, 2008: 5-7. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10200-2008109185.htm

    LIU D Z. Fracitonation and structural analysis of polysaccharides from Auricularia auricula[D]. Shenyang: Northeast Normal University, 2008: 5-7(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10200-2008109185.htm
    [6] 郭武汉, 关二旗, 卞科.超微粉碎技术应用研究进展[J].粮食与饲料工业, 2015(5):38-40. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lsyslgy201505013

    GUO W H, GUAN E Q, BIAN K.Review on application of superfine grinding technology[J].Cereal & Feed Industry, 2015(5):38-40.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/lsyslgy201505013
    [7] 吴琼, 于淑艳, 邹险峰, 等.超声波协同果胶酶提取黑木耳粗多糖[J].食品研究与开发, 2014(10):33-36. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/spyjykf201410011

    WU Q, YU S Y, ZOU X F, et al.Ultrasonic-assisted pectinase extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha[J].Food Research and Developent, 2014(10):33-36.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/spyjykf201410011
    [8] 黄艺宁, 陈国平, 柯丽娜.响应面法优化白背毛木耳子实体多糖的酶法提取工艺[J].西昌学院学报(自然科学版), 2018, 32(4):6-10. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xcxtxb201804002

    HUANG Y N, CHEN G P, KE L N.Optimization of enzymatic extraction of polysaccharide from Auricularia polytricha using response surface methodology[J].Journal of Xichang University (Natural Science Edition), 2018, 32(4):6-10.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xcxtxb201804002
    [9] 樊黎生.黑木耳多糖AAP-Ⅱa级分的制备及其生物活性的研究[D].武汉: 华中农业大学, 2006. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10504-2006190189.htm

    FAN L S. Studies on preparation and bioactivities of theAAP-Ⅱa fraction of polysaccharidesfrom Auricularia Auricular[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2006.(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10504-2006190189.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-19
  • 修回日期:  2019-05-17
  • 刊出日期:  2019-06-28

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