一种香菇β-1,3-酸性异葡聚糖制备方法与应用

本发明涉及食品科学与工程，具体涉及一种基于可再生四元天然低共熔溶剂的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖制备方法与应用。

背景技术：

1、香菇，因其独特的风味、极高的营养价值和显著的保健功效而成为全球第二大的栽培食用菌。香菇含有多种营养成分，包括多糖、必需氨基酸、脂肪、矿物质和维生素。其中，香菇多糖具有很高的营养价值和应用于饮食治疗的巨大潜力。研究表明，香菇多糖具有多种生物活性，如降血糖活性、抗氧化活性、免疫调节活性、抗病毒活性和抗肿瘤活性等。

2、香菇多糖一般从香菇的子实体中提取。香菇多糖的生物活性与分子量大小相关，香菇多糖的分子量与提取过程中的化学试剂密切相关，因此提取方法会影响多糖的生物功能和活性。但目前现有的提取方法对于香菇多糖分子量大小缺乏选择性，提取的香菇多糖具有不同的分子量。对于选择性提取特定分子量香菇多糖的提取方法还未见报道。

3、固液提取法是从香菇中提取香菇多糖的传统方法。传统萃取中最常用的溶剂是水。虽然水提法使用广泛，但它对香菇多糖的提取效率和选择性较低，无法满足日益增长的需求量。2003年，首次提出低共熔溶剂的概念，其被定义为由氢键受体和氢键供体组成的溶剂。遵循绿色提取的原则，2011年开发的天然低共熔溶剂将生物可降解天然代谢产物结合在一起。天然低共熔溶剂不仅以其高提取效率而闻名，而且可以通过不同的组合方案定制出具有特定分子量香菇多糖选择性的天然低共熔溶剂，在食品、化妆品和制药行业拥有巨大应用潜力。超声辅助提取是一种常用的香菇多糖提取方法，然而持续的超声容易引发局部过热，影响香菇多糖的稳定性。通过脉冲式的间歇超声，能够解决局部过热的问题，提高提取效率。

4、香菇多糖的分子量范围大，在4.5×103到5.8×105da范围内均有分布。研究表明，3.5-3.8×105da范围的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖具有更高的降血糖、抗炎、抗肿瘤和抗氧化活性。因此，为了更好地利用香菇中的β-1,3-酸性异葡聚糖，需要实现对分子量在3.5-3.8×105da范围的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖进行选择性制备，以充分发挥其功能活性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于可再生四元天然低共熔溶剂的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖制备方法与应用，该可再生四元天然低共熔溶剂对分子量在3.5-3.8×105da范围的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖具有高度选择性，并且可再生四元天然低共熔溶剂能够循环再生，可以用于香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的多次提取。

2、本发明采用如下技术方案：

3、本发明一方面提供了一种碱化的四元天然低共熔溶剂，所述四元天然低共熔溶剂是以氯化胆碱为氢键受体，尿素和葡萄糖为氢键供体，水为稀释溶剂合成制得的。所述的四元天然低共熔溶剂中中各组分的质量比为氯化胆碱：尿素：葡萄糖：水＝2-4:2:1:1-2

4、而且，所述的四元天然低共熔溶剂中加入3-5％的naoh(m/v)，制备可再生四元天然低共熔溶剂。加入naoh的目的是去除香菇色素杂质，并选择性提取香菇β-1,3,-酸性异葡聚糖。

5、本发明另一方面提供了一种基于可再生四元天然低共熔溶剂的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖制备方法与应用，包括以下步骤：

6、(1)设计合成权利要求1-2所述的可再生四元天然低共熔溶剂；

7、(2)将新鲜香菇置于超低温冰箱中预冷后，采用真空冷冻干燥机冻干并磨粉；

8、(3)采用次氯酸溶剂熏蒸香菇冻干粉，再将可再生四元天然低共熔溶剂与熏蒸破壁后的香菇冻干粉混合，脉冲式超声提取香菇β-1,3-酸性异葡聚糖；

9、(4)将步骤3)的提取液通过聚多巴胺改性的sp80大孔树脂纯化，并回收可再生四元天然低共熔溶剂；

10、(5)将步骤4)回收的可再生四元天然低共熔溶剂重新用于香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的提取。

11、在本技术方案中，本发明是利用可再生四元天然低共熔溶剂所带来的分子间相互作用体系。不同于传统水溶剂，该可再生四元天然低共熔溶剂通过分子间氢键相互作用作为连接香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的桥梁，实现对分子量介于3.5×105da-3.8×105da之间的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的选择性制备，具有极大的应用潜力。

12、而且，步骤1)中，氯化胆碱、尿素、葡萄糖通过磁力搅拌器在75-85℃下搅拌加热，形成三元天然低共熔溶剂，加入水合成四元天然低共熔溶剂，再加入naoh合成可再生四元天然低共熔溶剂。

13、而且，步骤2)中，所述预冷冻的温度为-75--80℃，时间为18-20h。

14、而且，步骤2)中，所述真空冷冻干燥的条件是：温度为-60--65℃，真空的压力为0.1-0.2mbar，冷冻干燥的压力为3-4mbar，冷冻干燥时间为45-48h。

15、而且，步骤2)中，所述磨粉的条件是：液氮与冻干香菇的液固比为10-15ml/g，研磨速率为500-600r/min。

16、而且，步骤3)中，次氯酸熏蒸的浓度为10-15mg/cm3，熏蒸时间为20-30min，获得熏蒸破壁香菇冻干粉。

17、而且，步骤3)中，碱化天然低共熔溶剂与熏蒸破壁香菇冻干粉的液固比为30-40ml/g，脉冲式超声功率为500-600w，脉冲频率为0.5-1.0hz，超声温度为75-85℃，超声总时间为10-15min。

18、而且，步骤4)中，所述聚多巴胺改性大孔树脂的条件是：5000da-8000 da聚多巴胺溶液(1mol/l)与sp80大孔树脂的液固比为45-50ml/g，磁力搅拌温度为2-4℃，搅拌速率为300-400r/min，改性时间为4-5h。

19、而且，步骤4)中，提取液与改性sp80大孔树脂的液固比为15-20ml/g。

20、而且，步骤4)中，回收可再生四元天然低共熔溶剂的条件是：用20-30ml nacl溶液(0.30mol/l)洗脱，洗脱速率为0.1-0.2ml/min。

21、而且，步骤5)中，可再生四元天然低共熔溶剂重复提取香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的次数为2-4次。

22、本发明的可再生四元天然低共熔溶剂对分子量在3.5-3.8×105da范围的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖具有高度选择性，并且可以有效解决传统水提法低效、耗能、重复利用率低等问题，对构建绿色、低碳、可持续发展的现代化社会具有重要意义。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、本发明采用的可再生四元天然低共熔溶剂，能够循环再生。采用聚多巴胺改性sp80大孔树脂，能够特异性吸附四元天然低共熔溶剂中的3.5-3.8×105da的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖，再通过洗脱回收天然低共熔溶剂，可以用于分子量在3.5-3.8×105da范围香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的多次提取，在保证提取效率的同时减少对环境的污染，并且降低成本，适合产业化应用。

25、本发明采用可再生四元天然低共熔溶剂制备香菇β-1,3-酸性异葡聚糖，对分子量在3.5-3.8×105da范围的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖具有高度选择性，能够充分发挥其功能活性。

26、本发明将可再生四元天然低共熔溶剂与香菇冻干粉混合，利用脉冲式超声选择性提取3.5-3.8×105da分子量的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖；采用5000da-8000 da聚多巴胺改性sp80大孔树脂回收四元天然低共熔溶剂，重新用于香菇β-1,3-酸性异葡聚糖的提取，重复3次提取后的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖提取率仍能达到首次提取的90％。本发明工艺简单，获得的可再生四元天然低共熔溶剂选择性提取3.5-3.8×105da分子量的香菇β-1,3-酸性异葡聚糖，并且具有可再生特性，能够重复利用，有利于降低实际生产中的成本