一种红托竹荪多糖的提取方法及设备

技术领域

本发明涉及食用菌多糖提取技术领域，特别涉及一种红托竹荪多糖的提取方法。

背景技术

红托竹荪，属鬼笔目鬼笔科竹荪属，全株由菌托、菌柄、菌盖构成，商品竹荪是菌柄和菌盖，可食部分中含有较多的竹荪多糖。竹荪菌托糖主要的生理功能有：(1)调节免疫功能；(2)抑制肿瘤和癌细胞；(3)抗氧化、延缓衰老；(4)降血糖、降血脂等。

在红托竹荪多糖的提取方面，常见的工艺是加醇提取，但是这种提取方式存在多糖提取率不高，产品纯度不高，成品所产生的生理功能不够明显的问题，因此，需要对红托竹荪多糖的提取方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红托竹荪多糖的提取方法，能够提高提取率和产品纯度。

根据本发明的第一方面，提供一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料；

S2：选料：挑选无空瘪的红托竹荪；

S3、切段：将挑选的红托竹荪切成1-2cm长的段，备用；

S4、浸泡：将切好段的红托竹荪浸泡于水中，形成红托竹荪混合液；

S5、超声波提取：将超声波生化棒浸入红托竹荪混合液中，进行超声波提取；

S6、固液分离：用过滤器将红托竹荪混合液进行过滤以分离出红托竹荪残渣，得到第一提取液；

S7、离心分离：将第一提取液进行离心分离；

S8、膜过滤：将离心分离后的第一提取液的上层液体经超滤膜进行过滤，得到第二提取液；

S9、冻干：将第二提取液进行冻干，得到冻干物；

S10、粉碎及包装：将冻干物进行粉碎，然后包装。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取方法，步骤S2中，先通过机选挑选出杂质，然后人工挑选出杂质，最后将经过人工挑选的红托竹荪过风机挑选出杂质。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取方法，步骤S5中，红托竹荪混合液的温度为40-85℃，超声波频率为20-25KHZ。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取方法，步骤S6中，过滤器的滤网目数为40-45目。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取方法，步骤S7中，离心转速为3800-4500rpm，离心时间5-10min。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取方法，步骤S8中，超滤膜的规格为5-50KD。

根据本发明的第二方面，提供一种红托竹荪多糖的提取设备，其包括：

选料系统，用于挑选原料；

切段装置，设置于选料系统的一侧，用于将原料切段；

浸泡装置，设置于切段装置的下方，用于浸泡切段的原料；

提取装置，与浸泡装置通过管道连接，用于进行超声波提取；

过滤器，与提取装置通过管道连接，用于进行过滤；

离心分离装置，与过滤器通过管道连接；

膜过滤装置，与离心分离装置通过管道连接；

冻干装置，与膜过滤装置通过管道连接；

粉碎装置和包装装置，所述冻干装置、粉碎装置和包装装置依次排列。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取设备，所述选料系统包括振动筛、输送皮带机、第一提升皮带机和风机；所述输送皮带机的一端设置于振动筛的一侧下方，所述第一提升皮带机的低侧与输送皮带机的另一端相连，第一提升皮带机的输送带上设置有第一隔条，所述风机设置于第一提升皮带机的高侧的下方。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取设备，所述切段装置包括：

机架，设置有位于风机下方的转料槽；

第二提升皮带机，其低侧伸入至转料槽内，且所述第二提升皮带机的输送带上设置有第二隔条；

导料通道，设置于机架并位于第二提升皮带机的高侧的下方，且呈上宽下窄；

回转机构，包括回转电机、回转架、放置组件和挡板，所述回转电机设置于机架上并与回转架相连接，所述放置组件设置为两个并对称布置于回转架的两端，所述放置组件包括槽座、第一槽板、第二槽板和压簧，所述槽座固设于回转架的顶部，所述第一槽板固设于槽座的一侧顶部，所述第二槽板设置于槽座的另一侧并与槽座滑动连接，所述压簧分别连接槽座和第二槽板，所述挡板设置为呈半圆形或圆弧形，且所述挡板的两端各自与一第一槽板连接，所述回转架转动时挡板位于导料通道的下方；

切割机构，包括双轴电机、刀片、压板、电推杆和推板，所述双轴电机和电推杆均横向设置于机架，所述刀片设置于双轴电机的一端，所述压板设置为呈扇形并设置于双轴电机的另一端，所述电推杆与推板相连接并可驱使推板沿第一槽板与第二槽板之间的空间移动，所述双轴电机可驱动压板转动以使压板的外侧面压设于第二槽板的外侧面。

根据所述的一种红托竹荪多糖的提取设备，所述浸泡装置包括浸泡釜体，所述浸泡釜体的顶部设置有进料口、搅拌电机和进水口，所述进料口位于切割机构的下方，所述搅拌电机连接有搅拌桨，所述浸泡釜体的底部设置有管道，管道上设置有泵体；所述提取装置包括提取釜体，所述提取釜体内设置有超声波生化棒和加热器。

上述方案具有的有益效果：

1、上述的提取方法，通过超声波进行多糖的提取，并结合多次过滤以及冻干，可得到纯度较高的多糖产品，且多糖的提取率也较高；

2、上述的提取设备，能够适配上述提取方法进行多糖的提取，能够减少人工的操作，提高生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为红托竹荪多糖的提取方法实施例的流程图；

图2为葡萄糖标准曲线；

图3为超声波频率与提取率的关系图；

图4为超声波频率与纯度的关系图；

图5为红托竹荪多糖的提取设备实施例的简图；

图6为选料系统的结构图；

图7为切段装置和浸泡装置的主视图；

图8为回转机构和切割机构的俯视图；

图9为提取装置、过滤器、离心分离装置、膜过滤装置、冻干装置的简图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

参照图1，实施例1，一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料：准备红托竹荪原料；

S2：选料：先将准备的红托竹荪通过机选以选出杂质，然后人工挑选以去除机选未能除尽的杂质，最后将经过人工挑选的红托竹荪通过风机，去除毛发、空瘪的红托竹荪以及其他杂质，从而挑选出无空瘪且干净的红托竹荪；

S3、切段：将挑选的红托竹荪切成1cm长的段，备用；

S4、浸泡：将切好段的红托竹荪浸泡于水中，形成红托竹荪混合液；

S5、超声波提取：将超声波生化棒浸入红托竹荪混合液中，进行超声波提取；

S6、固液分离：用滤网规格为40目的过滤器将红托竹荪混合液进行过滤以分离出红托竹荪残渣，得到第一提取液；

S7、离心分离：将第一提取液进行离心分离，除去小颗粒杂质；

S8、膜过滤：将离心分离后的第一提取液的上层液体(该上层液体为第一提取液中不含有沉淀的小颗粒杂质的部分)经超滤膜进行过滤，将第一提取液中的其他大分子，特别是蛋白质等杂质去除，得到第二提取液；

S9、冻干：将第二提取液进行冻干，得到冻干物；

S10、粉碎及包装：将冻干物进行粉碎，然后包装；

S11、检验：将包装的产品进行产品质量检验，经检验合格后入库保存。

其中，所述步骤S3中红托竹荪切段工艺与传统的整条水提工艺不同：切段后，红托竹荪段与超声波生化棒接触的机率会大大提高，提高了超声波提取的效率，缩短了提取时间。

其中，所述步骤S5中超声波提取，提取温度在40至85度之间(即红托竹荪混合液的温度为40至85度)，提取时间20-60min，超声波频率20KHz,提取稳定，提取率高，提取物纯度高。

其中，所述步骤S7中离心分离，转速3800rpm，离心时间5-10min，分离效率高，能把第一提取液中的不稳定大分子物质及絮状物分离出来,减少后续分离工艺压力。

其中，所述步骤S8中膜过滤，超滤膜规格为50KD,能把多聚糖及其它大分子量的多糖过滤出来，保证红托竹荪多糖的提取率和纯度。

其中，所述步骤S9中冻干，得到的红托竹荪冻干粉纯度高，避免如喷雾干燥需要添加许多辅料，使得到的粉体纯度不高的情况。

实施例2，一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料：同实施例1；

S2：选料：同实施例1；

S3、切段：将挑选的红托竹荪切成1.5cm或2cm长的段，备用；

S4、浸泡：同实施例1；

S5、超声波提取：同实施例1；

S6、固液分离：同实施例1；

S7、离心分离：同实施例1；

S8、膜过滤：同实施例1；

S9、冻干：同实施例1；

S10、粉碎及包装：同实施例1；

S11、检验：同实施例1。

实施例3，一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料：同实施例1；

S2：选料：同实施例1；

S3、切段：同实施例1；

S4、浸泡：同实施例1；

S5、超声波提取：将超声波生化棒浸入红托竹荪混合液中，进行超声波提取，其中，提取温度在40至85度之间，提取时间20-60min，超声波频率25KHz、30KHz或35KHz,提取稳定，提取率高，提取物纯度高，第一提取液中其他杂质较少；

S6、固液分离：同实施例1；

S7、离心分离：同实施例1；

S8、膜过滤：同实施例1；

S9、冻干：同实施例1；

S10、粉碎及包装：同实施例1；

S11、检验：同实施例1。

实施例4，一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料：同实施例1；

S2：选料：同实施例1；

S3、切段：同实施例1；

S4、浸泡：同实施例1；

S5、超声波提取：同实施例1；

S6、固液分离：同实施例1；

S7、离心分离：将第一提取液进行离心分离，其中，离心转速设置为4000rpm或4200rpm或4500rpm，离心时间5-10min，分离效率高，能把第一提取液中的不稳定大分子物质及絮状物分离出来,减少后续分离工艺压力；

S8、膜过滤：同实施例1；

S9、冻干：同实施例1；

S10、粉碎及包装：同实施例1；

S11、检验：同实施例1。

实施例5，一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料：同实施例1；

S2：选料：同实施例1；

S3、切段：同实施例1或2；

S4、浸泡：同实施例1；

S5、超声波提取：同实施例1；

S6、固液分离：同实施例1；

S7、离心分离：同实施例1；

S8、膜过滤：将离心分离后的第一提取液的上层液体经超滤膜进行过滤，得到第二提取液，其中，超滤膜规格为30KD、20KD或5KD，能把多聚糖及其它大分子量的多糖过滤出来，保证红托竹荪多糖的提取率和纯度；

S9、冻干：同实施例1；

S10、粉碎及包装：同实施例1；

S11、检验：同实施例1。

对比例1，一种红托竹荪多糖的提取方法，与实施例1的区别在于：

无步骤S3，将整个红托竹荪进行提取，不分段；

步骤S5为：无超声波提取，将红托竹荪混合液温度设置为85-95℃，直接进行水提1小时。

对比例2，一种红托竹荪多糖的提取方法，与实施例1的区别在于：

步骤S6中，用100目过滤布将红托竹荪混合液进行过滤；

无步骤S7和S8；

步骤S9中，加20％(以第二提取液质量计)糊精，进行喷雾干燥，得到红托竹荪多糖粉。

分别测定本发明实施例1-5和对比例1-2中红托竹荪多糖提取率、红托竹荪多糖纯度(含量)、重均分子量，对·OH清除率、对α-淀粉酶活性抑制作用进行对比。其中，为便于数据定量化对比，实施例1中，S5中选定超声波提取时间60min，超声波提取温度70℃，S7中离心时间10min；实施例2中，S3中切段长度1.5cm；实施例3中，S5中选定超声波提取时间60min，超声波提取温度70℃，超声波频率35KHZ；实施例4中，S7中离心分离转速4200rpm，离心时间10min；实施例5中，S8中超滤膜规格30KD。

表1：红托竹荪多糖提取率

多糖提取率(％)＝(提取样品质量(g)-提取过程中加入其它辅料质量)/筛选后的红托竹荪质量(g)×100

表2：红托竹荪多糖纯度(含量)

其中，竹荪菌托多糖含量测定：硫酸-苯酚法

葡萄糖标准曲线的制作：

配制100mg/L的葡萄糖标准液，分别吸取0mL、0.2mL、0.6mL、0.8mL、1mL，置于20mL具塞试管中，用蒸馏水补足1.0mL，加入5％苯酚1.0mL，再缓慢加入5.0mL浓硫酸(与液面垂直加入，勿接触试管壁，以便与反应液充分混合)，静置10分钟，使用旋涡震荡器使反应液充分混合，然后将试管置30℃水浴中反应20分钟。在波长490nm处测定各溶液的吸光度值，以葡萄糖质量浓度(mg/mL)为横坐标，吸光度值A为纵坐标，绘制标准曲线，见图2。标准曲线回归方程为y＝11.85x-0.016，相关系数R2＝0.994，线性关系良好。

多糖含量的测定及计算：

取粗多糖0.05g完全溶解于10mL容量瓶中，加蒸馏水定容至10mL，取溶液0.02mL至试管中，再加入1.0mL蒸馏水、1.0mL5％苯酚、5.0mL浓硫酸，同时作一个平行组。另取0.02mL蒸馏水于试管中，同法加入苯酚和浓硫酸，作为空白对照溶液。使用旋涡震荡器使反应液充分混合，然后将试管置30℃水浴中反应20分钟。在波长490nm处测定各溶液的吸光度值，一组测两次。由回归方程计算粗多糖中的多糖含量。标准曲线回归方程为y＝11.85x-0.016，相关系数R2＝0.994，线性关系良好。

表3：重均分子量

*样品中存在大量糊精，结果偏差很大，不做检测。

重均分子量检测方法：

分子量测定：采用HP-GPC进行检测，采用美国安捷伦公司的凝胶渗透色谱仪，色谱柱为TSK-G5000PWXL和TSK-G3000PWXL串联柱，流动相为0.02mol/L磷酸盐缓冲溶液；流速为0.6mol/L；柱温为45℃，检测器为2414型示差折光检测器。

表4：对·OH清除率

·OH清除率检测方法：

采用水杨酸显色法进行测定。反应体系为1.0mL、8mmol/LFeSO4，1.0mL、8mmol/LH2O2，1.0mL、8mmol/L水杨酸，1.0mL蒸馏水，1.0mL相应浓度的被试样品溶液。反应体系体积共计5mL，将混合体系摇匀后置于37℃恒温水浴锅中加热反应30min，后于510nm处测定混合体系的吸光度度值(A1)，用1mL的蒸馏水代替反应体系中的水杨酸测得样品本底吸光度值(A2)，用1mL的蒸馏水代替反应体系中的样品测得空白吸光度值(A0)。每组实验做三个平行，最终值取三次的平均值。

·OH清除率计算公式：

清除率(％)＝[1-(A1-A2)/A0]×100

表5：对α-淀粉酶活性抑制率

对α-淀粉酶活性抑制率检测方法：

采用二硝基水杨酸(DNS)法来测定被试样对α-淀粉酶活性的影响。向2.0mL磷酸盐缓冲液(pH 6.8)中加入0.5mL 0.5％可溶性淀粉溶液和4mL DNS作为空白调零，以1.0mL缓冲液1mL 1％α-淀粉酶溶液、0.5mL 0.5％的淀粉和4.0mL DNS作为对照组测得A。取1mL的被试样品溶液，再加入PBS定容至2.0mL，再加入1.0mLα-淀粉酶溶液，摇匀。放入37℃水浴预热10min后，加入0.5mL 0.5％的淀粉溶液，在37℃恒温水浴锅中反应10min取出并加入4mLDNS溶液，后置于沸水浴中5min，待冷却后于540nm下测得值A1。另取一组适量浓度的被试样品溶液作为本底组，加入缓冲液定容至3.0mL，置于37℃水浴预热10min后，加入0.5mLPBS，37℃水浴10min，加入4.0mL PBS溶液，置于沸水中水浴5min，待冷却后于540nm下测得吸光值A0。每组实验做三个平行，最终值取三次的平均值。

对α-淀粉酶活性抑制率计算公式：

抑制率(％)＝[1-(A1-A0)/A]×100

为了揭示超声波提取步骤中，超声波频率与提取率和纯度的关系，还做出如下实施例6：一种红托竹荪多糖的提取方法，其包括如下步骤：

S1、备料：同实施例1；

S2：选料：同实施例1；

S3、切段：同实施例1；

S4、浸泡：同实施例1；

S5、超声波提取：将超声波生化棒浸入红托竹荪混合液中，进行超声波提取，提取温度设置为70℃，提取频率和提取时间见表6和表7；

S6、固液分离：同实施例1；

S7、离心分离：将第一提取液进行离心分离，除去小颗粒杂质，离心转速3800rpm，离心时间10min；

S8、膜过滤：同实施例1；

S9、冻干：同实施例1；

S10、粉碎及包装：同实施例1；

S11、检验：同实施例1。

根据上述实施例，测量得到如下数据：

表6超声波频率与提取率的关系

表7超声波频率与纯度的关系

图3-4也示出了超声波频率与提取率和纯度的关系，由上述可以得知，在同样的提取时间条件下，超声波频率在20-25KHZ的区间，产品纯度和提取率处于均较高的水平。

为了能够应用上述提取方法来进行红托竹荪多糖的提取，参照图5-9，本发明还提供一种红托竹荪多糖的提取设备，该提取设备包括选料系统10、切段装置20、浸泡装置30、提取装置40、提取装置40、过滤器51、离心分离装置52、膜过滤装置53、冻干装置54、粉碎装置55和包装装置56。其中，选料系统10用于将红托竹荪进行筛选以完成步骤S2；切段装置20设置于选料系统10的一侧，用于将原料切段，以完成步骤S3；浸泡装置30设置于切段装置20的下方，用于浸泡切段的原料，以完成步骤S4；提取装置40与浸泡装置30通过管道连接，用于进行超声波提取，以完成步骤S5；过滤器51与提取装置40通过管道连接，用于进行过滤，以完成步骤S6；离心分离装置52与过滤器51通过管道连接，以完成步骤S7；膜过滤装置53与离心分离装置52通过管道连接，以完成步骤S8；冻干装置54与膜过滤装置53通过管道连接，以完成步骤S9，冻干装置54、粉碎装置55和包装装置56依次排列，粉碎装置55和包装装置56用于完成步骤S10。

具体的，选料系统10包括振动筛11、输送皮带机12、第一提升皮带机13和风机14，输送皮带机12的一端设置于振动筛11的一侧下方，第一提升皮带机13的低侧与输送皮带机12的另一端相连，第一提升皮带机13的输送带上设置有第一隔条15，第一隔条15设置为多个并沿着该输送带依次排列，风机14设置于第一提升皮带机13的高侧的下方。振动筛11用于将红托竹荪原料进行机选以筛出杂质，筛选的原料落到输送皮带机12上输送至第一提升皮带机，工人可位于输送皮带机12的侧方对红托竹荪人工挑选，第一提升皮带机和第一隔条15的配合将原料提升至高处，然后落下至切段装置20，在下落过程中通过风机14吹出的风吹离去除毛发、空瘪的红托竹荪以及其他杂质。

切段装置20包括机架21、第二提升皮带机22、导料通道23、回转机构24和切割机构25，机架21上于风机14下方设置有转料槽211，第二提升皮带机22的低侧伸入至转料槽211内，且第二提升皮带机22的输送带上设置有第二隔条221，第二隔条221设置为多个并沿该输送带依次排列，导料通道23设置于机架21并位于第二提升皮带机22的高侧的下方，且导料通道23呈上宽下窄。回转机构24包括回转电机241、回转架242、放置组件243和挡板244，回转电机241设置于机架21上并与回转架242相连接，放置组件243设置为两个并对称布置于回转架242的两端，放置组件243包括槽座2431、第一槽板2432、第二槽板2433和压簧2434，槽座2431固设于回转架242的顶部，第一槽板2432固设于槽座2431的一侧顶部，第二槽板2433设置于槽座2431的另一侧并与槽座2431滑动连接，压簧2434分别连接槽座2431和第二槽板2433，挡板244设置为呈半圆形或圆弧形，且挡板244的两端各自与一第一槽板2432连接。第一槽板2432和第二槽板2433之间形成用于放置红托竹荪原料的容置槽。

切割机构25包括双轴电机251、刀片252、压板253、电推杆254和推板255，双轴电机251和电推杆254均横向设置于机架21，即双轴电机251和电推杆254的输出轴垂直于回转电机241的输出轴，刀片252设置于双轴电机251的一端，压板253设置为呈扇形并设置于双轴电机251的另一端，电推杆254与推板255相连接并可驱使推板255沿第一槽板2432与第二槽板2433之间的空间移动，双轴电机251可驱动压板253转动以使压板253的外侧面压设于第二槽板2433的外侧面。

在工作时，原料落入转料槽211内，第二提升皮带机22运行以使原料提升至高位，且原料横向摆放在第二隔条221上，然后原料下落穿过导料通道23至容置槽内，当原料在容置槽内摆放有多条时，回转电机241运行以使回转架242转动换向，以使空置的容置槽移动至导料通道23的下方，且在回转架242转动的过程中使得挡板244位于导料通道23的下方，避免原料从导料通道23掉落，第二提升皮带机可以连续运行，提高工作效率；双轴电机251运行驱使刀片252和压板253转动，压板253的外侧面首先与第二槽板2433的外侧面相贴，利用压板253推压第二槽板2433以使第二槽板2433紧压在槽座2431上，容置槽的宽度减少，压簧2434被压缩，对原料进行挤压，方便切割；电动推杆驱使推板255沿着容置槽步进移动，以使原料伸出容置槽，刀片252转动将原料切段，切段后的原料下落。

在本实施例中，浸泡装置30包括浸泡釜体31，浸泡釜体31的顶部设置有进料口32、搅拌电机33和进水口34，进料口32位于切割机构25的下方，搅拌电机33连接有搅拌桨35，浸泡釜体31的底部设置有管道，管道上设置有泵体，且该管道的入口端设置有阀门，提取装置40包括提取釜体41，提取釜体41内设置有超声波生化棒42和加热器43。提取釜体41的底部设置有管道，管道上设置有泵体，且该管道的入口端设置有阀门。

切段后的原料经进料口32落入浸泡釜体31，通过进水口34进行注水，搅拌桨35进行搅拌，搅拌结束后，打开管道上设置的阀门，利用泵体将混合液通过管道泵送至提取釜体41，超声波提取结束后，打开阀门，利用泵体将液体泵送至过滤器51，通过过滤器51内的滤网进行过滤以固液分离，得到的第一提取液经管道泵送至离心分离装置52，在进行离心过滤后，将第一提取液的上层液体经管道泵送至膜过滤装置53，通过膜过滤装置53内的超滤膜过滤，得到的第二提取液经管道泵送至冻干装置54，经冻干装置54得到冻干物。利用人工将冻干物取出送至粉碎装置55，粉末经人工移送至包装装置56，将粉末称重后分袋/分瓶包装；或者，将包装装置56设置于粉碎装置55的下方，粉末直接落入包装装置56。

如上述设备能够应用上述的方法进行红托竹荪多糖的提取，且能够通过设置设备运行参数来适配方法中的工艺参数。例如，通过设置双轴电机251的转速和推板255的步进移动距离，可调整原料的切段长度和切段速度。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。