1. 研究目的与意义
随着生态环境问题日益突出和社会经济水平的不断提高,森林资源的利用由以木材生产为主转变为以生态建设为主,给林区经济社会发展带来不小的压力。
非木质资源的开发利用不仅能够推动林区经济发展,解决富余劳动力就业问题,而且可以避免由木质资源开发利用带来的生态环境的破坏,对山区农民持续增收和资源环境保护都具有重要意义。
银耳是我国久负盛名的食药兼用真菌,已成为我国一些山区农民脱贫致富的支柱产业,然而与之对应的银耳的精、深加工目前还处于起步阶段,产品附加值不高,经济效益无法体现。
2. 国内外研究现状分析
银耳多糖传统的提取方法是热水浸提法,但这种方法存在着耗时长和提取率低等问题。近年来,研究人员采用酶解提取法、超声波提取法和微波提取法提取银耳多糖,尽管一定程度上提高了银耳多糖的提取率,但由于生产成本较高,难以适应于工业化生产要求。亚临界水萃取技术是一种新兴的提取技术,通过控制亚临界水的温度和压力,使水的极性在较大范围内变化,可以选择性地提取天然产物中的活性成分,实现从水溶性成分到脂溶性成分的连续提取[1-5]。
近年来,国际上使用亚临界水对植物有效成分进行提取研究的应用报道日益增多。如:basile等[6]使用亚临界水提取迷迭香挥发油,并与水蒸气蒸馏法进行了比较。结果表明:亚临界水提取时间短,含氧化合物产量高,挥发油质量好,而且亚临界水不需要蒸发汽化,大部分热量又可循环利用,与水蒸气蒸馏法相比能耗低,因而证实亚临界水萃取技术是提取挥发油的切实可行方法。budrat等[7]使用亚临界水提取苦瓜中多酚化合物,结果表明:在温度150~200℃,压力10mpa,流速2ml/min下,提取物中总多酚含量为52.63mg/g,大大高于甲醇超声提取的6.00mg/g和沸水回流提取的6.68mg/g。ueno等研究了用60、80、120和160℃亚临界水提取柑橘皮中果胶,发现160℃亚临界水提取效果最好,果胶的收率高达80%。而使用水、0.4%六偏磷酸钠溶液和50mm盐酸溶液连续提取柑橘皮中果胶,果胶的总收率仅为21%。kubatova等[8]使用亚临界水从卡瓦胡椒中提取卡瓦内酯,并与索氏提取、沸水提取和丙酮超声提取方法进行了比较。结果表明:粉碎的卡瓦胡椒用100℃水完全提取需要2h,而用175℃亚临界水提取只需20min。未粉碎的卡瓦胡椒用175℃亚临界水完全提取需要40min,而用沸水提取2h,或索氏提取6h,提取收率只有40~60%。未粉碎的卡瓦胡椒用175℃亚临界水提取40min,卡瓦内酯提取收率与使用丙酮、二氯甲烷或甲醇超声提取18h相同。因此,亚临界水提取的出现相比常规提取(水蒸气蒸馏、索氏提取)和新提取技术(超临界co2萃取),是一种非常有前景和强有力的变革技术,显示出很强和决定性的优势。
郭娟等[9]使用亚临界水提取花椒精油,最佳提取工艺条件为:原料粒度0.5mm、时间40min、压力5mpa、温度100~150℃连续程序升温,花椒精油得率为5.42%。与常用抗氧化剂bht和bha进行了对比,亚临界水提取所得的花椒精油具有更好的抗氧化性。李双明等[10]以东北红豆杉乙醇提取紫杉醇后的废弃物为原料,利用亚临界水技术提取活性物质红豆杉多糖。系统考察了提取条件对红豆杉多糖提取得率的影响,确定了利用亚临界水提取东北红豆杉多糖的最佳工艺条件:料液比1:15(g/ml),提取温度150℃,提取时间1h,提取1次,醇沉质量分数90%。在上述工艺条件下,亚临界水提取红豆杉多糖的提取得率为3.03%。此外,将亚临界水萃取法与热水回流提取和超声波辅助提取进行了比较,结果表明,亚临界水提法提取的多糖收率最高(3.03%), 分别是热水回流提取和超声提取的2.31倍和7.97倍。利用红外光谱对得到的多糖进行了初步的结构分析,结果表明红豆杉多糖为β-吡喃型的酸性多糖。
3. 研究的基本内容与计划
研究方案:
1)亚临界水萃取法提取水溶性银耳多糖
本论文拟采用亚临界水萃取法提取水溶性银耳多糖。首先以银耳子实体为原料,经干燥、粉碎和过筛后,将原料置于萃取釜中,真空抽尽萃取釜中的空气,然后将经过预热的脱氧去离子水注入到萃取釜中,在萃取温度100~150 ℃、萃取压力0.1~5.0 mpa、萃取时间10~120 min条件下进行银耳多糖的萃取,萃取液快速冷却至室温进行收集。以银耳多糖的提取得率为主要目标,研究温度、压力、时间、料液比、原料粒度和提取次数等因素对提取得率的影响。在此条件下,釆用分步醇沉技术对银耳多糖水浸提液进行分段沉降,得到银耳粗多糖,并对银耳粗多糖中总糖含量(苯酚-硫酸法)、还原糖含量(3,5-二硝基水杨酸比色法)、糖醛酸含量(硫酸-间羟联苯法)及蛋白质含量(考马斯亮蓝法)进行测定。
4. 研究创新点
1)通过对亚临界水萃取银耳多糖工艺的研究,研究温度、压力、时间、料液比、原料粒度和提取次数等因素对提取效率的影响,结合响应面优化法,确定最佳的提取工艺条件,使银耳多糖的提取得率比常规提取方法提高50%以上。
2)采用亚临界水萃取-大孔树脂吸附除杂-超滤膜分离联用技术,精制银耳水溶性高分子多糖,使产品纯度大于70%。
3)银耳水溶性高分子多糖的平均分子量大于100kD、保水性能大于400倍,且具有良好的物理稳定性和安全性。