CN101933610B - 一种食药用菌细胞组分的综合提取法及提取物的应用 - Google Patents

Abstract

一种食药用菌细胞组分的综合提取法及提取物的应用，属于天然产物提取及应用技术领域。本发明首先对食药用菌细胞进行酶法结合超声破壁，然后分别对提取液和菌渣采用不同顺序的水提、醇提和脂提工艺进行提取，获得纤维素、蛋白质、核酸、多糖、脂肪酸等多种营养组分和生物活性组分。本发明采用先破壁后提取的方案，从而显著提高了食药用菌细胞组分的提取率。本发明对提取液采用水提、醇提、脂提的顺序操作，对菌渣则采用脂提、醇提、水提的提取顺序，从而有效保留了提取组分的食用菌风味。本发明以食药用菌为原料综合提取多种细胞组分，进行深度开发，提取出的各组分均属天然物质，具有营养作用和保健药理作用的双重功效，可根据其特点衍生出多个产品。

Description

一种食药用菌细胞组分的综合提取法及提取物的应用

技术领域

本发明涉及一种以食药用菌为原料，综合提取包括生物活性组分和营养组分在内的多种细胞成分，并用于开发各种功能性食品、保健食品，属于天然产物提取及应用技术领域。

背景技术

2002年，中国食药用菌的产量就已超过860万吨，现在中国已成为世界食、药用菌第一生产和消费大国，产量占到世界总产量的70％。

与谷物类、肉类等食物相比较，食药用菌在碳水化合物、蛋白质、脂肪三大营养素方面具有鲜明的特点和明显的优势。

除了纤维素以外，食药用菌中的碳水化合物主要以多糖形式存在，含量在25.5％～45.4％之间。食药用菌多糖不仅具有提供能量的作用，而且在抗肿瘤和免疫调节、消炎、抗病毒、降血糖、降血脂、抗氧化、抗凝血等方面具有生物活性作用。以食药用菌多糖为主开发的保健食品，近几年发展很快，已有多个产品进入市场，成为食药用菌深加工的主要发展方向。

食药用菌干品的蛋白质含量一般为19％～35％，仅低于肉类。食药用菌蛋白质含有九种人体必需的氨基酸，氨基酸配比合理，符合联合国粮农组织FAO推荐的理想氨基酸模式，易被人体吸收，且谷氨酸、天冬氨酸等鲜味氨基酸的含量很高。

食药用菌干品中总脂肪含量在0.6％～8.3％之间，平均含量4％，脂肪组成的75％以上为人们营养和健康必需的不饱和脂肪酸。此外，食药用菌中的风味物质如1-辛烯-3-醇、1，2，3，5，6-五硫杂环庚烷、以及酮、酯、烷烃和醛类等，都属于脂溶性组分。

在微生物界，食药用菌的核酸含量仅次于酵母细胞，在2.66％～4.06％之间。核酸虽不直接提供能量，却是一类在代谢上极为重要的生化物质，它负责遗传信息的表达、蛋白质的合成，几乎参与细胞的所有生化过程。现代研究表明人体补充外源性核酸可增强体内的核酸代谢，提高能量代谢，促进蛋白质(酶)的合成，进而从整体上提高生理代谢水平，具有明显的保健功能，因此目前营养专家将核苷酸称作半必须营养物质或条件营养物质，并提出了核酸营养学与核酸代谢疗法的概念。从80年代开始，国内外已先后有多个核酸类保健品上市，低聚核苷酸更是目前保健品研究的一个热点。食药用菌核酸中，鸟苷酸占的比例最大，例如其在香菇中的含量达7.05mg/g干品，在所有天然食品中含量最高。鸟苷酸与食药用菌的鲜味氨基酸起到协同增鲜作用，赋予食药用菌强烈的鲜味。

食药用菌中生物活性物质主要包括三萜类、甾醇类、甙类、大环内酯类、生物碱、黄酮类等，例如食药用菌中普遍含有丰富的麦角甾醇，平均含量为大豆的21倍、紫菜的8倍、甘薯的7倍，这些活性物质大多属于脂溶性或醇溶性组分，它们赋予了食药用菌许多独特的药理保健作用。

综上所述，食药用菌的细胞成分包含营养和生物活性两大部分，其中有些组分(例如多糖)具有营养和药理保健的双重功效。提取食药用菌的有效成分，开发各种药品、保健品和功能性食品，具有十分重要的意义。

虽然目前国内关于食药用菌提取的专利很多，但大多是对食药用菌的单一组分进行提取，仅单独提取多糖的专利就达20余项，提取多糖后的剩余物大多被放弃，不仅导致提取成本较高，还造成了原料的浪费。

迄今为止，关于食药用菌组分综合提取技术的国内专利仅两项：CN1947732A公开了食用菌活性物质的原态提取方法；CN101416721A公开了从香菇干粉中综合提取多种生物活性成分的方法。但是这两个方法共同特点是未对食用菌细胞进行破壁，仅简单地进行脂提、醇提、碱提、水提等萃取操作，提取收率比较低，其目的仍是以提取活性组分为主，并不是一种针对食药用菌细胞组分进行最大限度深度提取的技术。此外，这两个方法均在第一步对食用菌干粉进行醇提或脂提，这会使蛋白质发生变性，降低后道的提取率，并且还会破坏后道提取物的风味。

对食药用菌原料进行充分利用，综合提取食药用菌中包括营养物质和生物活性物质在内的多种细胞组分，是开发食药用菌资源，提升食药用菌附加值的最有效方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种食药用菌细胞组分的综合提取法及提取物的应用，本发明方法既能保持提取物的食药用菌风味，又能实现各组分最大提取率，以及利用所提取的细胞组分衍生开发各种食药用菌类功能食品、保健食品。

本发明的进一步目的是提供一种综合提取食药用菌细胞组分的新方法，即首先对食药用菌细胞进行酶水解破壁结合超声破壁，然后采用醇提、脂提和水提工艺分别对提取液和菌渣进行处理，并通过工艺顺序的合理组合，在保持风味的前提下，实现最大提取率。

本发明的更进一步目的是采用新方法提取的食药用菌组分，通过与其他食品组分或保健组分相配伍，开发出食药用菌特色调味品、食药用菌膳食纤维、食药用菌蛋白质粉、食药用菌特色油，以及各种食药用菌保健产品等。

本发明的技术方案：一种食药用菌细胞组分的综合提取方法，提取方法步骤如下：

(1)破壁：将食药用菌原料经过干燥、粉碎至100～180目，粉碎后混入水中，加水量为食药用菌重量的10-40倍，先酶法破壁，再超声破壁，破壁结束后，离心，使提取液与菌渣分离；

A、酶法破壁：所用的酶选用木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶、大豆多肽水解酶、纤维素酶、果胶酶、食用菌水解酶的一种或几种，酶用量为食药用菌干粉重量的0.1％-1.0％，温度50-60℃，酶解时间1-6h，pH4.0-7.0；

B、超声破壁：酶法处理后的料液在功率500～1000W、频率20～35KHz条件下超声处理10～60分钟，控制温度30℃以下；然后采用1000～4000转/分的转速进行离心分离，获得菌渣和提取液；

(2)提取液的处理：

C、酶水解：提取液进行酶水解，所用的酶选用木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶、大豆多肽水解酶的一种或几种，酶用量为食药用菌干粉重量的0.1％-1.0％，温度50-60℃，酶解时间1-6h，pH4.0-7.0；浓缩至适当体积；

D、分步等电：用盐酸逐次分步调节等电点，在每一等电点所得之沉淀均采用8000转/分高速离心，在等电点pH6、pH5、pH4、pH3分别收集食药用菌的酸性蛋白质-氨基酸混合物，在等电点pH2收集食药用菌核酸沉淀；上清液用NaOH溶液分步调pH8及pH10分别收集食药用菌的碱性蛋白质-氨基酸混合物；

E、醇沉：所余的上清液进一步浓缩至稀糖浆状后，加入3～5倍体积95％乙醇或无水乙醇，4000转/分离心或过滤收集多糖沉淀；

F、脂提：提取完多糖后的滤液真空浓缩脱去乙醇，按体积比1∶1～2加入有机溶剂，室温搅拌萃取2-3次，将有机相真空浓缩脱去溶剂，即得到以脂肪酸为主的食药用菌油；

G、第二次醇沉：将步骤F萃取时所获水相进一步浓缩至干糖浆状，加入无水乙醇，沉淀过滤，获得单糖、双糖和低聚糖的混合糖；

(3)菌渣的处理：

H、粉碎或膨化：将菌渣烘干至水分5％以下，进行超微粉碎或膨化处理，膨化处理为采用挤压膨化机，在25～100kw条件下高温膨化10～50秒，控制物料进机温度50℃、出机温度70～100℃；

I、脂提：然后加入有机溶剂萃取，离心，萃取液真空浓缩脱溶剂，得到含有脂肪酸和甾醇的脂溶性组分；

J、醇提：脱脂后的菌渣，加入无水乙醇萃取，离心，萃取液真空浓缩脱乙醇，得到含有生物碱的醇溶性组分；

K、水提：经脂提和醇提后的菌渣再加入热水浸提，浸提液经真空脱水，获得食药用菌水溶性组分；

最后的菌渣为食药用菌纤维素，由于经过醇洗和水洗，已无有机溶剂味道，可作为食药用菌膳食纤维。

步骤(2)-F及步骤(3)-I中脂提工艺所使用的有机溶剂选用石油醚、丙烷、丁烷、正己烷、正戊烷、或异戊烷。

所使用的食药用菌原料选用香菇、猴头菇、鸡腿菇、茶树菇、杏鲍菇、木耳、灵芝、姬松茸、或灰树花食药用菌子实体。

所述提取方法获得的提取物的应用，

(1)提取液处理后获得的酸性蛋白质-氨基酸混合物、碱性蛋白质-氨基酸混合物及核酸用于开发食药用菌调味产品、食药用菌保健产品；例如与味精(谷氨酸钠)、呈味核苷酸钠(肌苷酸钠和鸟苷酸钠)、食盐等，按照一定比例混合、包装而成食药用菌特色调味品；或将这些提取物与香料、蔬菜粉、糊精、酵母抽提物等混合，开发成食药用菌特色汤料。

(2)提取液处理后获得的多糖及混合糖用于开发食药用菌保健产品；

(3)提取液处理后获得的食药用菌油用于开发食品添加剂及保健产品；例如将提取的食药用菌香油与大豆油、玉米胚芽油、米糠油、棕榈油、橄榄油等，按照一定比例复配成食药用菌特色调和油；或将其与灵芝孢子油、五倍子油、红花籽油、月见草油等保健油脂配伍，开发成食药用菌类保健油产品。

(4)菌渣处理后获得的食药用菌纤维素用于开发膳食纤维产品；

(5)菌渣处理后获得的脂溶性组分、醇溶性组分及水溶性组分用于开发食药用菌保健产品。

本发明的有效创新点：

①本发明将酶法破壁、超声破壁与提取工艺相结合，先破壁再提取，提取收率明显高于目前的直接萃取法。

②食药用菌渣中含有未破壁的细胞，也含有从已破壁细胞中释放出来的非水溶性物质(例如水不溶性多糖、脂溶性和醇溶性组分等)，本发明创新地建立了食药用菌渣的提取工艺，即膨化(或超微粉碎)-脂提-醇提-水提工艺，最后的菌渣纤维素无任何有机溶剂味道，可作膳食纤维使用。从而既得到了多种生物活性组分，又实现了对废弃物的综合利用。

③食药用菌破壁后的提取液中，有一部分蛋白质以糖蛋白、脂蛋白及核酸蛋白的形式存在，本发明采用蛋白酶、多肽酶对提取液进行水解，将多糖、脂肪、核酸与蛋白质分离，从而显著提高了三者的提取收率和纯度。

④在对提取液的处理工艺中，本发明创造性地将蛋白质、氨基酸、核酸的提取放在醇提和脂提之前，从而使这三种提取物保留了浓郁的食药用菌风味。

⑤食药用菌破壁以后，一部分脂溶性物质(例如脂肪酸)会以水包油的体系存在于提取液中，本发明根据物质的相似相溶原理，创造性地采用有机溶剂将脂溶性组分从水相中萃取出来，使用的溶剂都是国家规定的常用食用油浸出剂，从而得到了具有浓郁食药用菌香味的油脂产品。

⑥对于经过萃取后的水相溶液，本发明不是简单地放弃，而是进一步浓缩，第二次醇沉出含单糖、双糖及低聚糖的混合糖。这部分糖由于分子量较小，所以亲水性较强，其中含有一些高附加值的单糖、双糖及低聚糖，具有特殊的用途，从而实现了原材料没有一点浪费。

⑦由于菌渣很难再用酶法或超声破壁，为了提高菌渣的提取率，本发明创新地借鉴了现代植物油脂提取工艺中的挤压膨化技术，将菌渣在高温下经挤压膨化机组织化处理，使蛋白质适度变性，细胞壁充分破坏，同时形成多微孔结构，脂溶性组分和醇溶性组分充分扩散至物料表面，有利于溶剂的渗透和内容物的释放，从而显著提高了浸出速度和浸取收率。

⑧本发明方法提取过程中使用的所有溶剂经回收后，都可以重复利用，从而大大降低了提取成本。

以上技术创新点，使本发明方法的提取收率显著提高，原料得到充分利用，提取成本大幅度降低，同时也大大降低了相关衍生产品的生产成本。本发明方法具有较强的实用性，具备实现产业化的条件。

附图说明

图1食药用菌细胞组分综合提取法的流程图。

具体实施方式

实施例1

1、选取香菇干子实体，粉碎至过150目筛；称取1000g香菇干粉，按照1∶35(重量比)料液比加水，搅拌均匀。

2、调节pH值4.8，同时加入香菇干粉重量0.5％的纤维素酶和香菇干粉重量0.5％的果胶酶，55℃搅拌水解1.5小时；然后回调pH7.0，加入香菇干粉重量0.7％的中性蛋白酶，55℃搅拌水解2小时。

3、料液采用800w、25KHz、30℃的条件，超声破壁30分钟。破壁结束，4000转/分离心15分钟，得到提取液和菌渣。

4、提取液的处理

(1)提取液同时加入香菇干粉重量0.5％的木瓜蛋白酶和香菇干粉重量0.3％的大豆多肽水解酶，pH7.0、55℃搅拌水解2小时。

(2)酶水解后的提取液浓缩至1/4体积，用5N食品级盐酸溶液调节pH6、pH5、pH4、pH3，8000转/分离心30分钟，收集酸性蛋白质-氨基酸混合物；再继续调节pH2，同样方法收集核酸；然后用5N食品级氢氧化钠溶液回调pH8、pH10，收集食药用菌碱性蛋白质-氨基酸混合物。此工艺中总的蛋白质-氨基酸混合物的提取收率为12％、粗品核酸的提取收率为3％。

(3)上清液进一步浓缩至1/4体积后，加入5倍体积的无水乙醇，冰箱冷藏一整夜，过滤收集沉淀，烘干，此工艺香菇粗多糖提取收率15％。

(4)母液加入2倍体积的石油醚，常温常压下回流萃取2小时，分离有机相，水相同法再连续萃取2次。合并有机相，真空浓缩脱溶剂，得到的剩余物为香菇菌油，粗油收率为1.2％。

(5)水相进一步浓缩至干糖浆状，加入5倍体积的无水乙醇，冰箱冷藏一整夜，过滤收集沉淀，烘干，此工艺小分子量混合糖提取收率14％。

5、菌渣的处理

(1)香菇渣烘干至含水量5％以下，然后采用挤压膨化机进行挤压膨化，功率75kw、物料机内停留时间20秒、物料进机温度50℃、出机温度100℃，膨化比为1∶1.2(体积比)。

(2)加入膨化物料2倍体积的石油醚，常温常压下回流萃取2小时，4000转/分离心收集萃取液，菌渣再连续萃取2次。合并萃取液，真空浓缩脱溶，得到的剩余物为香菇脂溶性组分，粗油收率为0.7％。

(3)脱脂香菇渣加入2倍体积的无水乙醇，常温常压下回流萃取2小时，4000转/分离心收集萃取液，菌渣再连续萃取2次。合并萃取液，真空浓缩，得到的剩余物为香菇醇溶性组分，干品收率为3.4％。

(4)脱脂脱醇香菇渣加入2倍体积的水，100℃浸提2小时，4000转/分离心收集浸提液，菌渣再连续浸提2次。合并浸提液，真空浓缩，得到的剩余物为香菇水溶性组分，干品收率为5.2％。

实施例2-9

食药用菌分别选用猴头菇、鸡腿菇、茶树菇、杏鲍菇、木耳、灵芝、姬松茸、或灰树花食药用菌子实体之一。

操作条件同实施例1，也都获得相应的食药用菌细胞组分的提取物。

实施例10

采用实施例1的方法，从1000g香菇干粉中，提取出香菇蛋白质-氨基酸混合物120g(干重)，香菇核酸粗品30g(干重)。将两种提取物混合，然后以混合提取物∶味精(含谷氨酸钠99％)∶呈味核苷酸钠(99％纯度)∶食盐按照40∶38∶2∶20的重量比混合均匀，包装，即得香菇特色调味粉，其鲜味是普通味精的3倍，同时具有浓郁的香菇味。

实施例11

采用实施例1的方法，从1000g干香菇粉中，提取出香菇粗油19g，精制后得到香菇香油15g，然后以香菇香油∶普通大豆色拉油按照1∶99的重量比混合均匀，得到具有香菇风味的调和油。

Claims (3)

1.一种食药用菌细胞组分的综合提取方法，其特征在于提取方法步骤如下：

(1)破壁：将食药用菌原料经过干燥、粉碎至100～180目，粉碎后混入水中，加水量为食药用菌重量的10-40倍，先酶法破壁，再超声破壁，破壁结束后，离心，使提取液与菌渣分离；

A、酶法破壁：所用的酶为中性蛋白酶、纤维素酶和果胶酶，酶用量为食药用菌干粉重量的0.1％-1.0％，温度50-60℃，酶解时间1-6h，pH4.0-7.0；

B、超声破壁：酶法处理后的料液在功率500～1000W、频率20～35KHz条件下超声处理10～60分钟，控制温度30℃以下；然后采用1000～4000转/分的转速进行离心分离，获得菌渣和提取液；

(2)提取液的处理：

C、酶水解：提取液进行酶水解，所用的酶选用木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中性蛋白酶、大豆多肽水解酶的一种或几种，酶用量为食药用菌干粉重量的0.1％-1.0％，温度50-60℃，酶解时间1-6h，pH4.0-7.0；浓缩至适当体积；

D、分步等电：用盐酸逐次分步调节等电点，在每一等电点所得之沉淀均采用8000转/分高速离心，在等电点pH6、pH5、pH4、pH3分别收集食药用菌的酸性蛋白质-氨基酸混合物，在等电点pH2收集食药用菌核酸沉淀；上清液用NaOH溶液分步调pH8及pH10分别收集食药用菌的碱性蛋白质-氨基酸混合物；

E、醇沉：所余的上清液进一步浓缩至稀糖浆状后，加入3～5倍体积95％乙醇或无水乙醇，4000转/分离心或过滤收集多糖沉淀；

F、脂提：提取完多糖后的滤液真空浓缩脱去乙醇，按体积比1∶1～2加入有机溶剂，室温搅拌萃取2-3次，将有机相真空浓缩脱去溶剂，即得到以脂肪酸为主的食药用菌油；

G、第二次醇沉：将步骤F萃取时所获水相进一步浓缩至干糖浆状，加入无水乙醇，沉淀过滤，获得单糖、双糖和低聚糖的混合糖；

(3)菌渣的处理：

H、粉碎或膨化：将菌渣烘干至水分5％以下，进行超微粉碎或膨化处理，膨化处理为采用挤压膨化机，在25～100kw条件下高温膨化10～50秒；

I、脂提：然后加入有机溶剂萃取，离心，萃取液真空浓缩脱溶剂，得到含有脂肪酸和甾醇的脂溶性组分；

J、醇提：脱脂后的菌渣，加入无水乙醇萃取，离心，萃取液真空浓缩脱乙醇，得到含有生物碱的醇溶性组分；

K、水提：经脂提和醇提后的菌渣再加入热水浸提，浸提液经真空脱水，获得食药用菌水溶性组分；

最后的菌渣为食药用菌纤维素，由于经过醇洗和水洗，已无有机溶剂味道，可作为食药用菌膳食纤维；

步骤(2)-F及步骤(3)-I中脂提工艺所使用的有机溶剂选用石油醚、丙烷、丁烷、正己烷、正戊烷、或异戊烷。

2.根据权利要求1所述的提取方法，其特征在于所使用的食药用菌原料选用香菇、猴头菇、鸡腿菇、茶树菇、杏鲍菇、木耳、灵芝、姬松茸、或灰树花食药用菌子实体。

3.用权利要求1所述提取方法获得的提取物的应用，其特征在于

(1)提取液处理后获得的酸性蛋白质-氨基酸混合物、碱性蛋白质-氨基酸混合物及核酸用于开发食药用菌调味产品、食药用菌保健产品；

(2)提取液处理后获得的多糖及混合糖用于开发食药用菌保健产品；

(3)提取液处理后获得的食药用菌油用于开发食品添加剂及保健产品；

(4)菌渣处理后获得的食药用菌纤维素用于开发膳食纤维产品；

(5)菌渣处理后获得的脂溶性组分、醇溶性组分及水溶性组分用于开发食药用菌保健产品。

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