灵芝孢子粉破壁工艺与装备

• 灵芝孢子粉是 80 年代开发的新药源。 灵芝孢子有二层由几丁质和葡聚糖构成的孢壁 (多醣壁),且具有同心圆的层网结构, 质地坚韧, 耐酸碱, 极难氧化分解, 因此限制了人们对孢内有效物质的消化吸收。 为了充分利用灵芝孢子内的有效物质, 必需对孢子粉进行破壁, 以便于人们对其有效物质的利用。国内外科技工作曾对灵芝孢子粉破壁工艺进行多年、 多方案的探讨, 有的已取得较高的破壁率, 现把我们自 1996 ～ 1998 做的一系列灵芝孢子粉破壁试验结果和开发的专用设备及存在问题介绍如下{体育外围主词}。

  1 材料与方法

  1.1 材料 灵芝孢子粉由福建省食用菌技术联合开发总公司提供的松溪县产段木灵芝孢子粉。灵芝孢子粉的物性测定:用日产 LMS —24 激光散射式粒度分布测定仪对孢子粉粒径分布和松装密度进行测定 (见图 1略)。

    平均粒径:7.123μm ;最大粒径 :13.984μm;最小粒经:5.032μm:集中平均粒径:8.388μm (占17.64 %) 孢子粒堆集密度:1g/ cm3。 收购后孢子粉含水率:≤12%, 在 50 ℃温度下用带排风电烘箱干燥 20h 含水率达<6%。< span="">溶壁酶由广东省微生物研究所提供。 灵芝发酵液由福州闽江真菌研究所提供

  1.2 仪器 生物显微镜 (上海莱卡-EMED -6);恒温水浴锅;索氏提取器。

  1.3 设备 高压均质机—上海申鹿均质机厂;高剪切混合乳化机—上海威宇机电设备公司 ;超声粉碎机一美产;三维振动分离筛;STJ 型扁平气流超微粉碎机一日产;250 型孢子粉破壁机 (自制)。

  1.4 方法

  1.4.1 破壁率的测定:取破壁和未破壁孢子粉各1g , 放 在 曲 面 玻 璃 上, 进 行 4h 真 空 干 燥(<50℃){体育外围主词}。 用电光分析天平 (精度 ±0.1μg) 分别秤取干燥孢子粉 2μg , 放入 10mL 试管中, 再用精密手持滴管在各试管中加入 2mL 的蒸馏水, 并用振荡搅拌 5min 成悬浊液待用{体育外围主词}。 用微细玻璃管各吸悬浊液分别滴入血球计数板上, 并放在显微镜下观察, 并按规定计数代入公式:(A-B)/A。 A 为破壁前完整孢子数, B 为破壁后完整孢子数。

  1.4.2 酶法破壁 Ⅰ -溶壁酶破壁法:灵芝孢子粉经 50℃干燥 1h 称量后进行前处理 , 再经化学溶液灭菌处 理后, 用 pH6 缓 冲液 配 成浓 度为 0.5 %(w/ v)的孢子粉悬浊液, 在 30 ～ 40 ℃的水浴中, 不断搅拌下加入溶壁酶, 使酶的浓度达到 2%或 5 %进行酶解反应, 反应结束后, 取样按规定, 测定破壁率 (见表 1略)。

  1.4.3 酶法破壁 Ⅱ -灵芝自身酶解破壁法:孢子粉经 50℃干燥 1h 称量, 再经化学溶液灭菌处理后,用 pH6 缓冲液配成浓度为 0.5%(W/V)的孢子悬浊液, 并按体积比为 1∶1 加入去除菌丝体后的灵芝发酵液, 置 30 ～ 35℃水浴中不断搅拌进行酶解 45h,取样按规定测定破壁率为 30 %。

  1.4.4 机械 、物理法Ⅰ -高压均质机破壁法(湿法):在 10L 的水中放 50g 灵芝孢子粉, 混合成悬浊液, 放入高压均质机的料斗中, 开动设备, 调节流量和工作压力由 30Mpa※70Mpa (700 大气压力),在最高工作压力中 连续重复均 质 3 次, 时间约0.5h, 取样测定破壁率, 结果无破壁现象。

  1.4.5 机械、 物理法 Ⅱ -高剪切混合乳化机破壁法 (湿法):在 5L 的水中放入 25g 灵芝孢子粉, 混合成悬浊液, 放入剪切混合乳化机物料罐中, 开动设备, 调 节到最高转速 进行破碎试 验, 时间 约0.5h , 取样测定破壁率, 结果无破壁现象。

  1.4.6 机械{体育外围主词}、 物理法 Ⅲ -超声波破碎机 破壁法(湿法):在 1L 的水中放 5g 灵芝孢子粉混合成悬浊液, 取适量悬浊液放入专用试管中, 将超声波振子浸入试管, 并安装固定好, 开动设备, 调到最大功率, 连续破碎 20min, 取样测定破碎率, 结果无破碎现象{体育外围主词}。

  1.4.7 机械、 物理法 Ⅳ-水平盘式超音速气流粉碎机破壁法 (干法):见表 2。

  1.4.8 机械、 物理法 V -自行研制孢子粉破壁机破壁法 (干法):用 200 型孢子粉破壁机破壁:孢子粉经 50℃, 24h 电热烘干机干燥和 180 目筛选前处理。 取 250g 孢子粉放入物料罐中, 封盖开动设备, 分别破碎 20min, 25min 和 30min 时取样测定破壁率, 结果破壁率分别为 41 %, 59 %, 69%。250 型孢子粉破壁机破壁 (在 200 型破壁机基础上改进设计):孢子粉经 50℃, 10h 真空干燥机干燥和 180 目筛选前处理, 取 1kg 孢子粉放入物料罐中, 封盖开动设备, 破碎时间为 19min, 在此期间 4 次?；墙姓潮阪咦臃鄣墓纬? 破壁结束后, 取样测定破壁率为 85 %±2 %

  2 分析与讨论

  2.1 采用酶法破壁过程平缓, 孢内有效活性成分损失少{体育外围主词}。 溶壁酶破壁法由于外购酶每批活性不一致,每批试验结果相差很大{体育外围主词}、 重复性不好, 破壁率低、酶价格贵、 故不于考虑。 灵芝自身酶酶解破壁法是个很有前途的破壁法, 由于经费等种种原因, 没有对发酵液中酶活性进行筛选, 再进行细致的实验。

  2.2 机械、 物理破壁法Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ 的试验结果是无破壁现象。 虽然在以上三种设备都用了最强的功率, 仍达不到破壁目的, 说明灵芝孢子壁结构紧密既坚又韧, 不能混在液体中破壁, 故采用直接作用于孢子本体的作用力 (干法)才有可能达到破壁的目的。

  2.3 采用水平盘式超音速气流粉碎机进行孢子粉破壁是有效果的, 也是可行的{体育外围主词}。 由试验 (1)、 (2)结果可知孢子经干燥后, 可成倍提高破壁率, 重复破碎也可提高破壁率, 但每次破壁率呈下降趋势,原因是孢子内有 20 %的油滴, 破壁后油滴外溢,使孢子间, 孢子与罐壁间粘结, 形成软性撞击。 孢子之间撞击机会减少。由试验 (3) 结果可知, 孢子粉经 180 目筛选后, 砂砾少了破壁率也下降了, 说明砂砾混在孢子粉中有增加破壁的作用, 但我们不能以增加砂砾的比例来增加破壁率, 因为即使破壁率达到要求, 由36 中国食用菌 EDIBLE FUNGI OF CHINA Vol.20, No.1于油滴外溢孢子粉失去粉体物性, 砂{体育外围主词}、 粉不易分离。试验 结果说明粉碎气流压力高, 破壁率也高, 可以通过提高气流压力提高破壁率, 但破壁率提高有限, 因设备原因, 压力只能在 0.7Mpa ～1.0Mpa 之间调节 , 当压力调至 1.0Mpa 时, 破壁率可达 80 %左右, 此法每次破壁后, 均需拆机刮除粘壁孢子粉, 辅助时间长。试验 (5) 结果说明利用60Co-γ射线辐射对孢子壁进行脆化处理没有效果。

  2.4 机械、 物理法 V (1){体育外围主词}、 (2) 试验结果说明,采用直接接触法粉碎孢子粉是有效果的{体育外围主词}{体育外围主词}。 随着粉碎时间的增加, 破壁率成比例地增加, 用人工间歇地刮除粘壁孢子粉可增加破壁率, 并可在短时间内达到较高的破壁率, 此法在破碎过程中有热量产生,为了保证加工期间温度不超 50℃, 每次加工后需冷却 20min。

  3 破壁方案的选择

  机械物理法Ⅳ-气流超微粉碎机组与机械物理法 V-250 型孢子粉破壁机组的破壁率均能稳定在80%左右;生产率均在 1kg/ h, 由于气流粉碎机组在功率消耗、 噪声和机组价格方面均高于 250 型孢子粉破壁机组, 故选用后者, 见表 3 {体育外围主词}。

  5 小结

  5.1 采用研制的 250 型灵芝孢子粉破壁机组, 可以进行小规模破壁孢子粉生产, 以每天 (二班)生产 15kg 计, 每年可生产 4t 破壁孢子粉, 按目前国内市场需求已足够了。 在破壁过程中喷淋液氮可不需冷却时间, 可提高 50%生产率。

  5.2 250 型孢子粉破壁机组破壁法属干法破壁, 破壁率可达 85%±2 %{体育外围主词}。 随时间增加还可提高破壁率, 由于孢子内油滴外溢, 过高的破壁率影响操作和包装, 作者认为破壁率稳定在 85%±2%为好。

  5.3 我们曾试探用化学法对孢子壁的几丁质进行脱乙?；砗? 变成可溶于弱酸的壳聚糖, 进而可使孢内物质溶出, 在此过程中加以高能物理辅助处理, 可在 10min 完成此过程, 由于孢壁变成可溶性, 故可说破壁率达 100%, 鉴于经费等原因未使此项工作继续深入下去。

  5.4 根据砂砾与孢子粉比重不同原理, 采用热风(50℃)沸腾床法对孢子粉进行破壁前处理, 可达到干燥与纯化两工序合二为一目的, 这样可缩短前处时间和设备投资。

  5.5 孢子粉破壁后, 孢内占 20%的油滴外溢并粘附在孢子壁表面, 按孢子平均直径 8μm 计, 油表面积增大约2 500倍, 如油脂氧化速度与油脂表面积×贮存时间成正比(设温度条件相同)。