一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法與流程
2023-04-29 19:28:37 1
本發明屬於多糖提取技術領域，具體涉及一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法。
背景技術：
香菇味道鮮美，香氣沁人，營養豐富，不僅含有多種營養成分如多糖、纖維素、胺基酸、香菇菌素、香菇香精及礦物質元素鐵、鈣、磷等，還含有豐富的維生素d原。香菇具有很好的免疫作用，它可以提高機體免疫功能、延緩衰老、防癌抗癌、降血壓、降血脂、降膽固醇，另外香菇還對糖尿病、肺結核、傳染性肝炎、神經炎等起治療作用，又可用於消化不良、便秘等，而這些作用的發揮都與其多糖密切相關。
但香菇屬於含水量高（一般在90%左右）極容易腐爛、保鮮難的食材，採後必須儘快鮮銷或加工，否則產品將很快失去商品價值。另外，在香菇加工整形修剪工藝中，產生大量的菇柄、殘次菇等，除少量將其加工成香菇醬、菇松等產品外，大部分被廢棄，廢棄的香菇菇柄、殘次菇等至少為其產量的1/10～1/8，大多廠家都將其直接棄去或廉價處理，不僅造成極大的資源浪費，還對環境造成汙染。如能將其中所含的多糖等有效成分進行充分有效利用，不僅可提高香菇的產品附加值，提高香菇加工產值，同時還可降低廢棄物的排放量，具有良好的經濟和環境效益。
香菇多糖是從香菇中提取得到的有效活性成分，是香菇的主要有效成分。目前對香菇多糖的提取多採用熱水及稀鹼溶液，申請號為201410700171.5的中國專利公開了一種半仿生提取香菇多糖的方法，主要步驟為：原料預處理、弱酸性水提取、弱鹼性水提取、中性水提取、製備洗脫液、製備截留液、減壓濃縮、離心去除沉降物、沉澱真空乾燥及粉碎包裝；該方法雖然提取收率高，但存在提取時間長，易造成多糖中糖苷鍵斷裂及構象變化影響其活性。另外，也有採用超聲波、微波等對香菇多糖進行提取的報導，雖然提取時間縮短，但設備成本較高，限制了其在工業上的應用。
技術實現要素：
基於現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法，採用新鮮或乾燥後的香菇為原材料，經機械剪切破壁和負壓空化破壁相結合的方法，於不高於50℃的溫度下浸提多糖，不僅可以提高破壁率，促進多糖的溶出，提高多糖得率，又可以縮短提取時間，減少能源消耗，最大限度地保持其生理活性。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法，包括以下步驟：
（1）將鮮香菇原料加水打漿，得到香菇漿液；或將鮮香菇原料乾燥、粉碎，得到幹香菇粉，將幹香菇粉加水混勻，得到香菇漿液；
（2）將香菇漿液在剪切攪拌的條件下進行提取，提取溫度不高於50℃，提取壓力採用脈衝負壓；提取結束後，固液分離，得到濾渣和提取液；
（3）將步驟（2）所得提取液濃縮，並用乙醇沉澱，將沉澱進一步乾燥，即得。
優選地，步驟（1）中將鮮香菇原料加水打漿時，鮮香菇原料與水的質量比為1：5~8。
進一步，步驟（2）中所述剪切攪拌的轉速為5000~10000轉/分。
優選地，步驟（1）中幹香菇粉加水混勻時，幹香菇粉與水的質量比為1：8~10。
進一步，步驟（2）中所述剪切攪拌的轉速為200~500轉/分。
優選地，步驟（2）中所述脈衝負壓為負壓-常壓交替形成的脈衝式循環，具體操作為：抽真空至-93~-97kpa，保持1~2分鐘後，恢復至常壓，以此循環3~5次。
優選地，步驟（3）中所述乾燥採用真空乾燥（真空度-80~-98kpa、溫度40~60℃）或冷凍乾燥。
上述方法中所用鮮香菇原料是指清洗後的優質香菇、等外香菇及殘缺香菇（如菇蓋、菇柄）中的一種或兩種以上混合，所述幹香菇粉由鮮香菇原料乾燥、粉碎而得，也可以採用市面上普通市售的幹香菇直接破碎製得。
本發明減少了因（香菇原料）處理不及時造成的資源浪費以及對環境的汙染，擴大產品的應用範圍，增加了香菇的附加值，提高種植單位和農戶的經濟效益；本發明採用機械剪切破壁與負壓空化破壁相結合的方法，不僅可以提高破壁率，促進目標物（香菇多糖）的溶出，提高目標物的得率，還可縮短破壁浸提時間，提高浸提效率；本發明在不超過50℃的溫度下進行浸提，不僅可縮短加熱時間，還可減少由於高溫長時浸提對目標物結構的破壞，保持目標物的生理活性。總之，本發明所述方法具有成本低廉、環保、操作簡單、安全、節省能源等優點。
附圖說明
圖1為所述提取裝置的結構示意圖；
圖2為圖1中導流罩的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的技術目的、技術方案和有益效果更加清楚，下面結合具體實施例對本發明的技術方案作出進一步的說明，但所述實施例旨在解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制，實施例中未註明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。
下述實施例所用的提取裝置，如圖1及圖2，包括罐體10、上蓋5及攪拌機構。所述上蓋5安裝於罐體10的上埠，上蓋5上安裝有用於檢測罐體10內真空度的真空表6，上蓋5上設有提手22以及用於觀察罐體10內情況的視窗4，上蓋5上還設有進氣口及抽氣口，所述進氣口連通有進氣管道3，進氣管道3上設有用於控制進氣口開/閉的進氣閥2，抽氣口連通有抽氣管道，抽氣管道上設有控制抽氣口開/閉的抽氣閥7，抽氣管道的另一端連通有真空罐19，真空罐19上通過管路連接有用於抽真空的真空泵17，且真空罐19與真空泵17之間的管路上設有真空閥18。所述罐體10上部的側壁上設有進料口，進料口連通有進料管道8，進料管道8上設有用於控制進料口開/閉的進料閥9；罐體10下部的內側壁上設有用於加熱的加熱管16，罐體10的下部安裝有用於檢測罐體10內溫度的溫度表14；罐體10的底面呈向下凸的球面，罐體10底面的中心處設有出料口，出料口連通有出料管道20，出料管道20上設有用於控制出料口開/閉的出料閥21。罐體10內的下部設有導流罩13，以利於剪切攪拌時形成渦流負壓，將物料吸入導流罩13內破碎物料；所述導流罩13包括呈筒狀的罩殼131，且罩殼131的軸向中心線與罐體10的軸向中心線相重合，罩殼131上沿圓周方向均勻間隔設有若干圓孔132，罩殼131的上端固定有若干連接杆12，所述導流罩13通過連接杆12與罐體10固定連接。所述攪拌機構包括攪拌軸11，所述攪拌軸11的軸向中心線與罐體10的軸向中心線相重合，攪拌軸11的上端穿過並伸出上蓋5，且伸出上蓋5的攪拌軸11的端部安裝有用於驅動攪拌軸11轉動的可調速電機1，攪拌軸11的下端延伸至導流罩13的下部，且攪拌軸11的下端部安裝有剪切刀頭15。
其中，所述加熱管16為電熱管或蒸汽加熱盤管，並連接有溫度傳感器。所述真空罐19體積為罐體10體積的3倍以上，可使罐體10內瞬間達到所需負壓。使用時，根據物料中目標營養成分和功能活性成分，在進行提取時，可選擇非加熱（常溫）提取或加熱（不高於50℃）提取。
非加熱提取時，首先利用提手22打開上蓋5，關閉進氣閥2、抽氣閥7、進料閥9及出料閥21，打開真空泵17及真空閥18，使真空罐19內處於一定的真空狀態；將物料和提取溶劑（水）加入罐體10內，或將物料加入罐體10內，蓋好上蓋5後，打開可調速電機1，使攪拌軸11帶動剪切刀頭15運轉，打開抽氣閥7，使罐體10內瞬間形成真空狀態，然後打開進料閥9，利用負壓將提取溶劑（水）抽入罐體10內，關閉進料閥9；此時罐體10內處於負壓真空狀態，保持該真空度1~2min，然後關閉抽氣閥7並打開進氣閥2解除負壓，待真空表6讀數為0後，關閉進氣閥2，再次打開抽氣閥7，使罐體10與真空罐19連通形成負壓，如此反覆3～5次即可，打開出料閥21，將物料提取液放出，即完成一次提取過程。
加熱提取時，首先利用提手22打開上蓋5，關閉進氣閥2、抽氣閥7、進料閥9及出料閥21，打開真空泵17及真空閥18，使真空罐19內處於一定的真空狀態；將提取溶劑（水）加入罐體10內，或蓋好上蓋5，打開可調速電機1，使攪拌軸11帶動剪切刀頭15運轉，打開抽氣閥7，使罐體10內瞬間形成真空狀態，然後打開進料閥9，利用負壓將提取溶劑（水）抽入罐體10內，關閉進料閥9及抽氣閥7，然後蓋好上蓋5，打開加熱管16進行加熱，待達到設定溫度後，打開上蓋5，將物料放入罐體10內，蓋好上蓋5；打開可調速電機1，使攪拌軸11帶動剪切刀頭15運轉，打開抽氣閥7，使罐體10內瞬間形成真空狀態，保持該真空度1~2min，然後關閉抽氣閥7並打開進氣閥2解除負壓，待真空表6讀數為0後，關閉進氣閥2，再次打開抽氣閥7，使罐體10與真空罐19連通形成負壓，如此反覆3～5次即可，打開出料閥21，將物料提取液放出，即完成一次提取過程。
實施例1
一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法，包括以下步驟：
（1）將清洗後的鮮香菇原料和水按照質量比1：5放入提取裝置內，以5000轉/分的轉速剪切攪拌進行打漿，得到香菇漿液；
（2）將香菇漿液在剪切攪拌（5000轉/分的轉速）的條件下進行提取，抽真空至-95kpa，保持2分鐘後，恢復至常壓，以此循環4次，離心得到料渣和上清液；將料渣在剪切攪拌的條件下進行提取，抽真空至-95kpa，保持2分鐘後，恢復至常壓，以此循環3次，離心分離後，得到濾渣和濾液，合併濾液和上清液，得到提取液；
（3）將步驟（2）所得提取液減壓濃縮（真空度-98kpa、溫度45～50℃）至原體積的1/2~1/3，加入3倍體積的乙醇來沉澱香菇多糖，離心後取沉澱真空乾燥（真空度-80~-98kpa、溫度40~60℃），即得。
實施例2
一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法，包括以下步驟：
（1）將清洗後的鮮香菇原料和水按照質量比1：8放入提取裝置內，加熱至50℃，以10000轉/分的轉速剪切攪拌進行打漿，得到香菇漿液；
（2）將香菇漿液在剪切攪拌（10000轉/分的轉速）的條件下進行提取，抽真空至-93kpa，保持2分鐘後，恢復至常壓，以此循環5次，離心得到料渣和上清液；將料渣在剪切攪拌的條件下進行提取，抽真空至-93kpa，保持2分鐘後，恢復至常壓，以此循環5次，離心分離後，得到濾渣和濾液，合併濾液和上清液，得到提取液；
（3）將步驟（2）所得提取液減壓濃縮（真空度-98kpa、溫度45～50℃）至原體積的1/2~1/3，加入3倍體積的乙醇來沉澱香菇多糖，離心後取沉澱真空乾燥（真空度-80~-98kpa、溫度40~60℃），即得。
實施例3
一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法，包括以下步驟：
（1）將鮮香菇原料乾燥、粉碎、過40目篩，得到幹香菇粉，將幹香菇粉和水按照質量比1：10放入提取裝置內，加熱至50℃，以500轉/分的轉速剪切攪拌，得到香菇漿液；
（2）將香菇漿液在剪切攪拌（500轉/分的轉速）的條件下進行提取，抽真空至-97kpa，保持1分鐘後，恢復至常壓，以此循環3次，離心得到料渣和上清液；將料渣在剪切攪拌的條件下進行提取，抽真空至-97kpa，保持1分鐘後，恢復至常壓，以此循環2次，離心分離後，得到濾渣和濾液，合併濾液和上清液，得到提取液；
（3）將步驟（2）所得提取液減壓濃縮（真空度-98kpa、溫度45～50℃）至原體積的1/2~1/3，加入3倍體積的乙醇來沉澱香菇多糖，離心後取沉澱真空乾燥（真空度-80~-98kpa、溫度40~60℃），即得。
實施例4
一種脈衝負壓低溫提取香菇多糖的方法，包括以下步驟：
（1）將鮮香菇原料乾燥、粉碎、過40目篩，得到幹香菇粉，將幹香菇粉和水按照質量比1：8放入提取裝置內，以200轉/分的轉速剪切攪拌，得到香菇漿液；
（2）將香菇漿液在剪切攪拌（200轉/分的轉速）的條件下進行提取，抽真空至-95kpa，保持2分鐘後，恢復至常壓，以此循環4次，離心得到料渣和上清液；將料渣在剪切攪拌的條件下進行提取，抽真空至-95kpa，保持2分鐘後，恢復至常壓，以此循環3次，離心分離後，得到濾渣和濾液，合併濾液和上清液，得到提取液；
（3）將步驟（2）所得提取液減壓濃縮（真空度-98kpa、溫度45～50℃）至原體積的1/2~1/3，加入3倍體積的乙醇來沉澱香菇多糖，離心後取沉澱真空乾燥（真空度-80~-98kpa、溫度40~60℃），即得。
經測量，實施例1香菇多糖得率為71.34g/kg，實施例2香菇多糖得率為100.42g/kg，實施例3香菇多糖得率為95.65g/kg，實施例4香菇多糖得率為88.67g/kg；將鮮香菇原料按照傳統熱水浸提（90℃提取3h），香菇多糖得率為35.13g/kg，實施例1~4的提取時間均遠遠小於傳統熱水浸提的時間，但實施例1~4香菇多糖得率分別為熱水浸提香菇多糖得率的2.03倍、2.86倍、2.72倍、2.52倍。