《武汉工程大学学报》  2009年09期 20-22   出版日期：2009-09-28   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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酶法水解香菇工艺的研究


0引言香菇（Lentinula edodes） 属担子菌纲，伞菌目，香菇属.香菇不仅是味美的食用菌，而且具有一定的药用价值.现代医学研究发现，香菇有降低胆固醇，防止血管硬化，有助于儿童生长发育，能增强人体免疫功能和防治癌症的作用.香菇多糖能显著增强癌症患者抵抗力［1］.本实验采用纤维素酶和木瓜蛋白酶水解香菇菌柄或菌盖获得营养丰富的抽提液，从而为香菇的深加工奠定基础.1实验部分1.1材料干香菇，福建古田产，市场购买.分别将香菇菌柄、菌盖置60 ℃烘烤2~3 h，粉碎过0.15 mm筛备用.纤维素酶，上海伯奥生物科技有限公司生产，酶活大于15 U·mg-1；木瓜蛋白酶，Sigma公司生产，6 000 U·mg-1；茚三酮，苯酚，浓硫酸，葡萄糖等均为国产分析纯试剂.1.2方法
1.2.1提取工艺称取1 g 香菇菌柄或菌盖粉，按料水比1∶20（g/mL）加水浸泡2 h后，加热煮沸20 min，冷却至室温，加酶水解一定时间，灭酶活，抽滤，收集香菇水解滤液.
1.2.2单酶水解试验采用单因素试验确定酶浓度，水解时间，初始pH及水解温度对香菇菌柄或菌盖浸提率的影响［29］.纤维素酶各因素设如下水平：酶浓度（0.10%，0.15 %，0.20%）；初始pH（4.0，4.4，4.8）；水解时间 （2 h，4 h，6 h）；水解温度 （40 ℃，45 ℃，50 ℃ ）.木瓜蛋白酶各因素设如下水平：酶浓度（0.15%，0.20%，0.25%）；pH（5.6，6.0，6.4）；水解时间 （2 h，3 h，4 h）；水解温度 （50 ℃，55 ℃，60 ℃ ）.
1.2.3复合酶水解正交试验根据单酶水解试验结果及相关文献的报道［2，5，9］，对影响复合酶水解香菇菌柄或菌盖α氨基氮与多糖得率较大的酶浓度，初始pH，水解时间及水解温度等4个因素进行L9（34）正交试验，确定香菇菌柄或菌盖α氨基氮与多糖的最适提取条件.
1.2.4测定方法将1.2.1获得的香菇水解滤液定容至100 mL.取1 mL，加9 mL蒸馏水摇匀后取1 mL进行α氨基氮与多糖含量的测定.α氨基氮的测定：采用茚三酮比色法［2 ］.多糖的测定：采用苯酚—硫酸法［10 ］.2结果与分析2.1单酶水解香菇菌柄或菌盖条件的确定以酶浓度，初始pH，水解时间，水解温度为4个因素条件，分别确定出纤维素酶、木瓜蛋白酶水解香菇菌柄或菌盖的最适水平条件，然后在各自的最适水平条件下进行试验，比较水解液中α氨基氮含量和多糖含量.结果如表1和表2所示，香菇菌柄的纤维素酶水解液中α氨基氮含量最高，而香菇菌盖的的纤维素酶水解液中多糖含量最高.表1不同酶水解香菇菌柄的最适条件
Table 1The optimal hydrolysis conditions of different enzyme for stipe of L.edodes
酶的质量
分数/%初始
pH水解温
度/℃水解时
间/hα氨基氮/
（mg·g -1）多糖/
（mg·g -1）纤维素酶0.154.54543.215168.19木瓜蛋白酶0.206.05530.240133.02表2不同酶水解香菇菌盖的最适条件
Table 2The optimal hydrolysis conditions of different enzyme for cap of L.edodes
酶的质量
分数/%初始
pH水解温
度/℃水解时
间/hα氨基氮/
（mg·g -1）多糖/
（mg·g -1）纤维素酶0.154.54540.293194.73木瓜蛋白酶0.206.05530.289172.912.2复合酶水解香菇菌柄或菌盖的正交试验由于香菇的细胞壁由蛋白质、几丁质、纤维素组成，较坚固，为了更好地使蛋白质和多糖等溶出，又不使成本过高，采用纤维素酶和木瓜蛋白酶共同作用，以提高香菇细胞壁的破碎率［2，5，9］. 在使用纤维素酶和木瓜蛋白酶共同作用时，以前者用量为0.15%作为基准，后者分别以0.15%、0.3%、0.45%与之合用，在单酶试验的基础上，同时又考虑了复合酶的水解初始pH，水解时间和水解温度的影响，选用L9 （ 34 ）进行正交试验，正交试验因素水平如表3.以水解液中α氨基氮、多糖含量为考察指标，分析试验结果，确定复合酶法水解香菇菌柄、菌盖的最适条件.
第9期龚世伟，等：酶法水解香菇工艺的研究
武汉工程大学学报第31卷
表3正交试验L9（34）因素与水平
Table 3Factors and levels of orthogonal test L9（34）
水平因素A（纤维素酶∶
木瓜蛋白酶）B（初始pH）C（水解
时间）/hD（水解
温度）/℃11∶14.524521∶25.035031∶36.04552.2.1香菇菌柄的正交试验分别以α氨基氮和多糖含量为指标，香菇菌柄的正交试验结果及分析如表4所示.表4香菇菌柄的正交试验结果与分析
Table 4Results and analysis of orthogonal design tests for stipe of L.edodes
试验号ABCDα-氨基氮/
（mg·g -1）多糖/
（mg·g -1 ）111113.198171.37212223.304168.43313333.145135.19421233.211191.20522313.066225.28623122.575167.32731324.245209.22832133.688175.42933213.887165.36α-氨基氮K13.2163.5513.1543.383K22.9513.3533.4673.375K33.9373.2023.4853.348R0.9860.3490.3310.036多糖K1158.33190.60171.37187.34K2194.60189.71174.50181.66K3183.33155.96189.90167.26R36.2740.6418.5320.07由表4可知，按级差（ R） 大小，香菇菌柄各指标下各因素的主次顺序分别为：α氨基氮A> B>C >D；多糖B> A>D >C.根据各水平下K1 、K2 、K3 确定各因素的最优水平组合为: α氨基氮A3B1 C3D1；多糖B1A2 D1C3.由此可知，复合酶量对α氨基氮含量影响最大，其次为初始pH和水解时间，而水解温度影响最小；初始pH对多糖含量影响最大，其次为复合酶量和水解温度，而水解时间影响最小.通过复合酶法水解菌柄验证试验表明，以α氨基氮含量为指标，复合酶法水解香菇菌柄的最适条件是：纤维素酶0.15%，木瓜蛋白酶0.45%，初始pH 4.5，水解时间4 h，温度45 ℃，在此条件下香菇菌柄水解液中α氨基氮含量可达4.219 mg·g -1；以多糖含量为指标，复合酶法水解香菇菌柄的最适条件是：纤维素酶0.15%，木瓜蛋白酶0.3%，初始pH 4.5，水解时间4 h，水解温度45 ℃，在此条件下香菇菌柄水解液中多糖含量可达224.86 mg·g -1.
2.2.2香菇菌盖的正交试验分别以α氨基氮和多糖含量为指标，香菇菌盖的正交试验结果及分析如表5所示.表5香菇菌盖的正交试验结果与分析
Table 5Results and analysis of orthogonal design tests for cap of L.edodes
试验号ABCDα-氨基氮/
（mg·g -1）多糖/
（mg·g -1 ）111110.450187.85212220.446195.25313330.467158.93421230.495211.04522310.276207.68623120.491181.42731320.488218.44832130.533198.05933210.419185.47α－氨基氮K10.4540.4780.4980.382K20.4210.4180.4530.475K30.4800.4590.3970.498R0.0590.0600.1010.116多糖K1180.68205.78189.11193.67K2200.05200.33197.25198.37K3200.65175.27195.02189.34R19.9730.518.149.03由表5可知，按级差（R）大小，香菇菌盖各指标下各因素的主次顺序分别为：α氨基氮，D>C>B>A；多糖，B>A>D>C.根据各水平下K1、K2、K3确定各因素的最优水平组合为:α氨基氮，D3C1B1A3；多糖，B1A3D2C2.由此可知，水解温度对α氨基氮含量影响最大，其次为初始pH和水解时间，而复合酶量影响最小；初始pH对多糖含量影响最大，其次为复合酶量和水解温度，而水解时间影响最小.复合酶法水解菌盖验证试验表明，以α氨基氮含量为指标，复合酶法水解香菇菌盖的最适条件是：纤维素酶0.15%，木瓜蛋白酶0.45%，初始pH 4.5，水解时间2 h，水解温度55 ℃，在此条件下香菇菌盖水解液中α氨基氮含量可达0.528 mg·g -1；以多糖含量为指标，复合酶法水解香菇菌盖的最适条件是：纤维素酶0.15%，木瓜蛋白酶0.45%，初始pH 4.5，水解时间3 h，水解温度55 ℃，在此条件下香菇菌盖水解液中多糖含量可达223.61 mg·g -1.3讨论通过纤维素酶和木瓜蛋白酶复合法水解香菇菌柄或菌盖的工艺研究，发现菌柄的α氨基氮含量比菌盖高，菌柄的多糖含量与菌盖相当，复合酶法水解比单酶水解效果好，与微波法、热水浸提法等方法相比，复合酶法操作简单，条件温和，α氨基氮和多糖的提取率高.复合酶法不仅降低了能耗，而且减少了香菇营养物质、生物活性物质和风味物质的损耗.该方法可用于香菇α氨基氮及多糖的大规模提取，便于产业化.该方法用于多糖制备，饮料生产，食品添加剂或药品生产，具有潜在的开发利用价值.对香菇氨基酸及多糖的提取具有参考价值，但应用于中试阶段及大规模生产还有待于进一步研究.