CN101712727B

CN101712727B - 一种黑木耳多糖的提取方法

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Publication number: CN101712727B
Application number: CN200910154839XA
Authority: CN
Inventors: 张拥军; 何杰民; 李佳
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: CN101712727A

Abstract

本发明提供了一种黑木耳多糖的提取方法，所述的方法为：(1)取干燥黑木耳机械粗粉碎，过40目筛，然后用超微粉碎机进行粉碎，调控超微粉碎机风机转速为10000～22000r/min，得到黑木耳超微粉体；取黑木耳超微粉体与水按质量比1∶20～100混合，在温度40～80℃条件下，用10～40KHz的超声波提取20～90min，提取液离心后，得到上清液与沉淀物，取上清液，加入硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物，所述混合物加入的量为上清液的2～8wt％，充分搅拌后，过滤，取滤液用50kD的聚砜膜进行膜过滤，收集未滤过膜的大分子浓缩液，所述大分子浓缩液干燥得到黑木耳多糖。所制得黑木耳多糖纯度高，生物活性高。

Description

一种黑木耳多糖的提取方法

(一)技术领域

本发明涉及一种黑木耳多糖的提取方法。

(二)背景技术

黑木耳Auricularia auricula(L.exHook.)Underwood，又称光木耳、细木耳、云耳，是一种大型真菌，属于担子菌纲，木耳目、木耳科、木耳属。从黑木耳子实体中提取到的多糖是由岩藻糖、甘露糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸组成，包括β-(1→3)、β-(1→6)和α-(1→3)几种糖苷键类型，分子量在1×10⁵Da～2×10⁵Da之间。大量的医学和药理学研究表明，黑木耳多糖具有抗血小板聚集、抗肿瘤、抗衰老、抑菌、降血糖、调节免疫功能、抗溃疡、抗肝炎和抗突变、降血脂和促进血清蛋白生物合成等功效。如李文宁(2003)在专利“黑木耳多糖保健品的制备方法”中，提出一种快速的黑木耳多糖保健品的制备方法，将黑木耳放入3-10％的草酸或3-10％的氢氧化钠溶液中浸泡后，在70℃下干燥10-30分钟，利用粉碎设备将干燥后的黑木耳粉碎制成口服剂；Muraki Shigeru等(1988)在日本专利“黑木耳多糖的制备”中，采用热水抽提、超滤膜过滤、酒精沉淀等方法制备的分子量在10万～20万之间的黑木耳多糖，对机体免疫有调节作用；Chan等(2002)在美国专利“黑木耳多糖的制备及其在动物中应用”中，提出黑木耳多糖有降动物血清总胆固醇的作用；Byun Yu Ryang等(2004)在欧洲专利“黑木耳多糖提取物对作用于胃壁细胞的helicobacter pylori有抑制作用，可作为功能性添加剂”，提出了黑木耳多糖的制备方法，并提出黑木耳多糖对由helicobacter pylori引起的胃病有良好的治疗效果，且没有任何毒副作用。因此，黑木耳多糖制成的药品和保健品深受人们喜爱，开发前景广阔。

由于黑木耳细胞壁关键组分几丁质和β-葡聚糖，质地坚韧，不易被人体所消化，细胞壁内所含有的多糖类物质很难透过细胞壁，被人体所吸收，因而破壁处理是开展黑木耳深加工首要考虑的问题，是提取细胞内有效成分的关键步骤，破壁可使黑木耳细胞内富含的功能性成分溶出于水中，提高黑木耳的消化吸收率。破碎细胞壁的方法较多，其中超微粉碎操作和超声波处理是破碎黑木耳细胞壁的重要手段之一。

超微粉碎产品在物性和微观结构方面的变异，以及在提取效率、溶解性、吸附力、固香性、药效和生物利用率等方面都会提高。当黑木耳被细化到微米、纳米级尺寸时，功效成分将可以被直接吸收利用或更易于快速提取。目前黑木耳超微粉碎方面的研究已有少量报道，如国内杨春瑜等(2004)采用F型高速万能粉碎机和JM-50胶体磨机械法结合真空冷冻干技术制备了黑木耳超微粉，并比较了超微粉碎后黑木耳氨基酸和维生素含量变化，表明超微粉碎后黑木耳氨基酸总量增加显著，但维生素B₂受到很大破坏，采用机械法和机械结合真空冷冻干燥两种方法制备黑木耳超微粉，比较粉碎后样品粒度、微观结构、复水性等性能，结果表明机械结合真空冷冻干燥方法制备的黑木耳超微粉在各方面性能明显优于机械法制备的黑木耳超微粉；张桂英等(2005)对黑木耳超微粉蛋白质的营养价值进行了研究，表明粉碎程度与其营养学价值有一定的关系。

超声波是一种20KHz以上的高频机械波，它在溶液体系中产生的声空化过程使液体中空腔的形成、振荡、生长、收缩至崩溃，是集中声场能量并瞬间释放的过程。空化泡崩溃时，在极短的时间和在空化泡周围的极小空间内，可产生5000K以上的高温和大约50Mpa的高压，温度变化率可高达109K/s，并伴有强烈的冲击。超声波辐射无论辐射时间长短，解聚分子量有个低限；而且，解聚物具有相当窄的分子量分布，经过超声波降解后的多糖分子量分布具有一定的规律性，即不管处理前多糖的分子量分布如何，产物的分子量总分布在较窄的范围内，且超声降解不会引起多糖空间构象发生变化，可以保持原有活性。如李翔等用超声波降解黑木耳酸性杂多糖后，其相对分子质量和相对分子质量分散度指数均随时间增加而降低，超声波不影响该多糖的糖醛酸含量。认为可采用超声波方法制备系列不同相对分子质量的酸性杂多糖。并且认为，超声波更容易打断相对分子质量较大的链，随相对分子质量的降低被打断的可能性变小；相对分子质量的降低是逐步进行的，不会存在大量过高或过低的相对分子质量的碎片。

传统的黑木耳多糖提取采用水提醇沉，多糖难以从胞内扩散出来；而酸、碱法容易破坏多糖的结构，降低其生物利用率。本文采用超微粉碎结合超声波协同作用于黑木耳子实体，使得黑木耳细胞壁破裂，促进多糖的溶出，提高多糖的提取率，并结合超滤膜处理，进一步提纯多糖，为黑木耳保健食品的开发提取一条新的工艺路线和方法。本文采用超微粉碎结合超声波提取多糖，使提取率大为提高且工业生产可行，这对于黑木耳的综合开发及提高其经济价值具有实际意义。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种以黑木耳为原料，利用超微粉碎结合超声波提取工艺，并结合超滤膜处理，进一步提纯多糖的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种黑木耳多糖的提取方法，所述的方法为：(1)取干燥黑木耳机械粗粉碎，过40目筛，然后用超微粉碎机进行粉碎，调控超微粉碎机风机转速为10000～22000r/min，得到黑木耳超微粉体；取黑木耳超微粉体与水按质量比1∶20～100混合，在温度40～80℃条件下，用10～40KHz的超声波提取20～90min，提取液离心后得到上清液与沉淀物，取上清液加入硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物，所述混合物加入的量为上清液的2～8wt％，充分搅拌后，过滤，取滤液用50kD的聚砜膜进行膜过滤，收集未滤过膜的大分子浓缩液，将大分子浓缩液进行干燥得到黑木耳多糖。

优选所述硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物的加入量为所述上清液的5wt％。

所述过滤优选为：使用板框过滤机，用6～8层滤布压滤。

所述超声波提取优选为两次，合并两次提取得到的上清液，取合并的上清液，加入质量为所述合并的上清液5wt％的硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物，充分搅拌后，以板框过滤机用6～8层滤布压滤，取滤液用50kD的聚砜膜进行膜过滤，收集未滤过膜的大分子浓缩液，所述大分子浓缩液干燥得到黑木耳多糖。较为具体的，所述第二次提取的操作为：沉淀物再加水，沉淀物与水按质量比1∶20～100混合，在温度40～80℃条件下，以10～40KHz的超声波提取20～90min，提取液离心，取上清液与第一次提取得到的上清液合并，得到合并的上清液。

本发明所述的大分子浓缩液干燥优选微波真空干燥，所述微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为35-45mmHg，干燥5～30分钟。

本发明所述的取黑木耳超微粉体优选与水以质量比1∶50～60混合；所述的超声波提取优选在温度50～70℃条件下，用28～30KHz的超声波提取40min。

本发明所述的黑木耳超微粉体经检测，粉体表面积平均粒径为30μm～50μm，如实施例1中得到的黑木耳超微粉体，表面积平均粒径为35.89μm，按《中国药典》2005年版(二部)的规定，只要粉体能全部通过8号筛(90μm)，无论其小的具体细度如何，均称为“极细粉”。由于黑木耳属胶质菌，物料韧性较大，不易得到粒径极细的粉体。本发明通过控制超微粉碎机电机的风机，在较低的风机风量下，可得黑木耳的极细粉。

本发明所述的用50kD的聚砜膜进行膜过滤，优选采用切向流过滤技术，即液体流动方向与过滤方向呈垂直方向的过滤形式，相对于常规的垂直流过滤有着能保持稳定的过滤速度、能连续循环进行过滤和在膜表面不形成凝胶层的特点。

本发明以黑木耳为原料，采用超微粉碎结合超声波协同作用于黑木耳子实体，提高多糖的提取率，并结合超滤膜处理，进一步提纯多糖。发明的技术要点在于超微粉碎结合超声波协同作用，促使多糖有效溶出，并结合超滤膜处理，得到的多糖纯度高、活性破坏小。

本发明的有益效果主要体现在：

1.所制得产品纯度高，其中多糖含量可高达40％以上，生物活性高。

2.针对黑木耳细胞壁质地坚韧，细胞壁内所含有的多糖类物质很难透过细胞壁，筛选适用于此的超微粉碎和超声波协同处理工艺，可有效破壁，黑木耳粗多糖的得率可达16.84％，比传统的热水浸提机械式粉碎粗粉得到的粗多糖提高了4.31倍。工艺条件温和，不易损坏多糖结构，绿色环保，符合保健食品的生产要求。

3.所采用的研磨式超微粉碎机具有粉碎细度高、粉碎温度低(生产的粉末温度不会超过45℃)、粉碎成本低(一般情况下得到1kg 1000目以上的超微粉耗电量低于1°)、对物料无污染，可保证物料洁净度等优势，特别适于热敏性多糖的制备工艺。

4.采用聚砜膜，将切向流过滤技术应用到黑木耳多糖的制备中，在过滤的同时也对聚砜膜表面冲刷，使膜表面不会形成杂质，确保稳定快速的超滤速度，大大缩短工艺时间，提纯过程中的同时亦对样液进行浓缩，便于工业化生产。

(四)附图说明

附图1实施例1中的黑木耳超微粉体的粒度与粒径分布图。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

1材料与试剂

黑木耳(由浙江省富来森绿色产业集团公司提供)；无水乙醇、浓硫酸、葡萄糖、苯酚，均为分析纯。

2实验仪器

UV-2000紫外分光光度计；HMB-701超微粉碎机；HELDS/BF激光粒度仪；RE-52A旋转蒸发器；WVD-01微波真空干燥箱。

3实验方法

3.1黑木耳粉碎工艺

取200g的黑木耳，经普通机械粗粉碎后，先用40目标准筛进行筛分，然后把筛下物采用超微粉碎机进行粉碎，调控超微粉碎机风机转速为16000r/min，得到黑木耳超微粉体。

3.2黑木耳超微粉碎获得的干粉粒径测定

使用HELDS/BF激光粒度仪，采用VIBRI进样器，在分散压力为3.01bar，分散真空度为87.00mbar，进样速率为65.00％，漏斗高度为2.00mm，分散管直径为4mm的条件下对黑木耳超微粉体的粒径进行测定，得黑木耳超微粉体的粒度与粒径分布图如附图1。

由附图1可知，黑木耳粉的粒径分布在5.72-86.67μm之间，粉体表面积平均粒径为35.89μm，按《中国药典》2005年版(二部)的规定，只要粉体能全部通过8号筛(90μm)，无论其小的具体细度如何，均称为“极细粉”。由于黑木耳属胶质菌，物料韧性较大，不易得到粒径极细的粉体。本实验通过控制超微粉碎机电机的风机，在较低的风机风量下，可得黑木耳的极细粉。

3.3黑木耳多糖(APS)的提取

取3.1得到的黑木耳超微粉体20g，加水1600g，温度50℃条件下用28KHz的超声波对其提取40min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液1630ml。

3.4黑木耳多糖(APS)的制备

取合并的上清液1630ml(1630g，密度以水的密度计算)，加入上清液质量5％(81.5g)的硅藻土活性炭的混合物(硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合)，充分搅拌后，以板框过滤机用6层滤布压滤，取滤液用聚砜膜材料进行膜过滤，采用切向流超滤技术，使用50kD聚砜膜材料(北京特里高膜技术有限公司)，压力不超过0.4MPa，收集未滤过膜的大分子浓缩溶液，大分子浓缩溶液微波真空干燥，微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为35mmHg，干燥14分钟得到黑木耳多糖3.368g，多糖含量47.91％。

3.5APS溶出量计算

APS采用改良的苯酚-硫酸法对其进行含量测定，然后按下式计算APS提取率：

黑木耳多糖溶出量(％)＝(C×D×f)/W×100

式中，C为供试液中葡萄糖浓度(mg/ml)；D为多糖的稀释因素(ml)；f为换算因子，W为供试黑木耳的重量(mg)。

得到黑木耳多糖的溶出量见下表1。

比较例1

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，取200g的黑木耳，经普通机械粗粉碎后，用40目标准筛进行筛分，得到的黑木耳粗粉不采用超微粉碎机进行粉碎，直接进行步骤3.3，进行黑木耳多糖的提取，提取条件为：黑木耳粗粉20g，加水1600g，温度50℃条件下提取40min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液1820ml；后续的步骤3.4操作都同实施例1，得到黑木耳多糖0.782g，多糖含量36.81％。黑木耳多糖的溶出量见下表1。

表1不同工艺黑木耳多糖的溶出量

	黑木耳粗粉热水提取	黑木耳极细粉超声提取
			多糖溶出量(％)	3.91	16.84

由表1可知，黑木耳的提取工艺对多糖的溶出量影响很大，原料粒度及超声处理可使多糖溶出量大大增长，当原料粒度达到极细粉级别并协同超声处理时，多糖的溶出量是普通机械粉碎(40目)的4.31倍。

实施例2

实验操作同实施例1，所不同的是取黑木耳超微粉体20g，加水2000g，温度80℃条件下用18KHz的超声波对其提取30min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液1890ml，其他操作和条件同实施例1，得到黑木耳多糖2.95g，多糖含量43.18％，黑木耳多糖的溶出量为14.75％。

实施例3

实验操作同实施例1，所不同的是取黑木耳超微粉体20g，加水600g，温度40℃条件下用22KHz的超声波对其提取50min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液530ml，其他操作和条件同实施例1，得到黑木耳多糖2.59g，多糖含量42.18％，黑木耳多糖的溶出量为11.96％。

实施例4

实验操作同实施例1，所不同的是取黑木耳超微粉体20g，加水1000g，温度60℃条件下用30KHz的超声波对其提取40min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液920ml，其他操作和条件同实施例1，得到黑木耳多糖3.412g，多糖含量46.49％，黑木耳多糖的溶出量为17.06％。

实施例5

实验操作同实施例1，所不同的是取黑木耳超微粉体20g，加水1800g，温度80℃条件下用10KHz的超声波对其提取80min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液1740ml；干燥时优选微波真空干燥，所述微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为40mmHg，干燥12分钟，其他操作和条件同实施例1，得到黑木耳多糖2.684g，多糖含量42.71％，黑木耳多糖的溶出量为12.42％。

实施例6

实验操作同实施例1，所不同的是取黑木耳超微粉体20g，加水2000g，温度50℃条件下用40KHz的超声波对其提取20min，提取2次，离心，合并2次提取得到的上清液，得合并的上清液1870ml，干燥时优选微波真空干燥，所述微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为45mmHg，干燥8分钟，其他操作和条件同实施例1，得到黑木耳多糖3.124g，多糖含量45.82％，黑木耳多糖的溶出量为15.62％。

Claims

1.一种黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述的方法为：(1)取干燥黑木耳机械粗粉碎，过40目筛，然后用超微粉碎机进行粉碎，调控超微粉碎机风机转速为10000～22000r/min，得到黑木耳超微粉体；取黑木耳超微粉体与水按质量比1∶20～100混合，在温度40～80℃条件下，用10～40KHz的超声波提取20～90min，提取液离心后，得到上清液与沉淀物，取上清液，加入硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物，所述混合物加入的量为上清液的2～8wt％，充分搅拌后，过滤，取滤液用50kD的聚砜膜进行膜过滤，收集未滤过膜的大分子浓缩液，所述大分子浓缩液干燥得到黑木耳多糖。

2.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述的大分子浓缩液干燥为微波真空干燥，所述微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为35～45mmHg，干燥5～30分钟。

3.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物的加入量为所述上清液的5wt％。

4.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述过滤为：使用板框过滤机，用6～8层滤布压滤。

5.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述的超声波提取为两次，合并两次提取得到的上清液，取合并的上清液，加入质量为所述合并的上清液5wt％的硅藻土与活性炭按质量比1∶3混合的混合物，充分搅拌后，以板框过滤机用6～8层滤布压滤，取滤液用50kD的聚砜膜进行膜过滤，收集未滤过膜的大分子浓缩液，所述大分子浓缩液干燥得到黑木耳多糖。

6.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述的黑木耳超微粉体与水的质量比为1∶50～60。

7.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述的超声波提取在温度50～70℃条件下，用28～30KHz的超声波提取40min。

8.如权利要求1所述的黑木耳多糖的提取方法，其特征在于所述的膜过滤采用切向流过滤，所述的切向流过滤就是需过滤的液体流动方向与过滤方向呈垂直的过滤形式。