使用亚临界水和加压乙醇从香菇（Lentinula edodes）和平菇（Pleurotus ostreatus）的废弃培养基中提取生物活性化合物的比较研究

《Industrial Crops and Products》：Comparative extraction of bioactive compounds from spent mushroom substrates of Lentinula edodes and Pleurotus ostreatus using subcritical water and pressurized ethanol

本研究评估了亚临界水提取（SWE）和高压乙醇提取（PEE）从双孢菇和香菇废料中提取生物活性化合物的效率。实验采用32设计分析温度（125-175℃）和时间（0-30分钟）对提取率的影响，发现SWE在提取多糖和β-葡聚糖方面更优，而PEE对酚酸提取效果显著，尤其是平菇废料。抗氧化活性测试表明，SWE提取的香菇废料提取物DPPH和FRAP活性更高，而PEE提取的平菇废料TEAC活性更优。研究证实两种方法均能有效 valorize 废料资源，但适用条件因物种而异。

　　### 对食用菌废弃培养基提取生物活性化合物的研究解读

食用菌因其丰富的营养成分和健康促进的生物活性化合物而受到越来越多的关注，成为全球食品市场的重要组成部分。随着蘑菇产量的增加，其生产过程中产生的废弃培养基（Spent Mushroom Substrate, SMS）也呈上升趋势，成为环境管理和资源再利用的重要问题。SMS是培养过程中未被完全分解的木质纤维素材料和菌丝体的混合物，通常被视作废物处理，如填埋、堆肥或焚烧。这些处理方式不仅带来了环境负担，还可能浪费其中潜在的生物活性物质。因此，如何有效提取SMS中的生物活性化合物，已成为推动蘑菇产业可持续发展的重要课题。

本研究聚焦于从香菇（*Lentinula edodes*）和杏鲍菇（*Pleurotus ostreatus*）的废弃培养基中提取生物活性化合物的方法。研究采用两种不同的提取技术：亚临界水提取（Subcritical Water Extraction, SWE）和加压乙醇提取（Pressurized Ethanol Extraction, PEE）。SWE使用高于水的沸点但低于临界点的水温进行提取，而PEE则使用乙醇与水的混合溶剂进行提取。两种方法都具有较高的提取效率，且对环境友好，避免了有毒或昂贵溶剂的使用，同时能够显著减少提取时间和能耗。

#### 提取条件与生物活性化合物的提取效率

在SWE实验中，研究人员采用了32实验设计，即温度（125°C、150°C、175°C）和提取时间（0分钟、15分钟、30分钟）作为独立变量。结果表明，香菇SMS在175°C和15分钟的条件下，提取效率最高。相比之下，杏鲍菇SMS在SWE条件下表现出相对较低的提取效率，但在某些条件下，如150°C和15分钟的提取时间，其生物活性化合物的浓度显著提高。在PEE实验中，研究人员选择了单一的温度（175°C）和两种不同的提取时间（0分钟和15分钟）。实验结果显示，杏鲍菇SMS的PEE提取物在抗氧化活性方面表现优于香菇SMS，且随着提取时间的延长，抗氧化活性呈下降趋势。

从整体来看，SWE和PEE均显示出从SMS中提取生物活性化合物的潜力。然而，两者在提取效率和提取物组成上存在差异。SWE在提取总酚类化合物、总碳水化合物和β-葡聚糖方面表现出更高的效率，而PEE则在提取酚酸方面更有效。此外，SWE的提取效率在高温和长时间提取条件下显著提高，而PEE的效率则受到提取时间的影响更大。这些结果表明，SWE和PEE各自具有独特的适用范围，可以用于不同的目标提取物。

#### 生物活性化合物的种类与含量

研究发现，SWE和PEE提取物中均含有多种酚酸，如抗坏血酸、香草酸、对香豆酸、没食子酸和儿茶酸。这些酚酸在两种提取物中均被检测到，且在提取过程中含量有所变化。在SWE提取物中，香菇SMS的抗坏血酸含量显著高于杏鲍菇SMS，而杏鲍菇SMS的香草酸含量较高。PEE提取物中，杏鲍菇SMS的香草酸和没食子酸含量明显高于香菇SMS，这可能与不同菌种在培养过程中分泌的代谢产物有关。

除了酚酸，研究还检测了提取物中的β-葡聚糖含量。β-葡聚糖是香菇SMS中的主要成分，其含量显著高于杏鲍菇SMS。这可能与香菇菌丝体中β-葡聚糖的含量较高有关。此外，β-葡聚糖的提取效率在SWE条件下明显高于PEE，尤其是在高温和长时间提取时。这表明，SWE在提取β-葡聚糖方面更具优势，而PEE可能更适合提取其他类型的生物活性化合物。

#### 抗氧化活性的评估

研究采用三种不同的抗氧化活性评估方法：FRAP（铁还原抗氧化能力）、DPPH（2,2-二苯基-1-苦肼自由基清除能力）和TEAC（Trolox等效抗氧化能力）。结果显示，SWE提取物在高温和长时间提取条件下，其DPPH和FRAP抗氧化活性显著提高，而PEE提取物在杏鲍菇SMS中表现出更高的DPPH清除活性。这些结果表明，不同提取方法和条件对抗氧化活性的影响存在显著差异。

在SWE提取物中，香菇SMS的抗氧化活性显著高于杏鲍菇SMS，尤其是在高温和长时间提取时。这可能与香菇中富含的β-葡聚糖和酚酸有关，而杏鲍菇SMS中某些酚酸的含量较高，但其β-葡聚糖的提取效率较低。在PEE提取物中，杏鲍菇SMS的抗氧化活性高于香菇SMS，尤其是在提取时间较短的情况下。这可能是因为PEE更有效地提取了某些特定的酚酸，而这些酚酸对抗氧化活性的贡献更大。

#### 生物活性化合物的来源与影响因素

研究还探讨了生物活性化合物的来源及其在不同提取条件下的变化。SWE和PEE提取物中的酚酸和β-葡聚糖可能来源于培养基中的木质纤维素成分，如木屑和小麦麸，以及菌丝体代谢产生的化合物。此外，某些酚酸可能在提取过程中发生降解或转化，从而影响其在提取物中的含量。

研究发现，SWE提取物中的酚酸含量与提取温度和时间密切相关。随着温度和时间的增加，酚酸的提取效率提高，尤其是在高温条件下。这可能是因为高温促进了某些酚酸的溶解和释放。然而，在某些情况下，如提取时间过长，某些酚酸的含量反而下降，这可能与降解或溶剂极性的变化有关。相比之下，PEE提取物中的酚酸含量变化较小，可能与乙醇溶剂的极性有关，其对某些酚酸的提取效率更高。

#### 结论与未来研究方向

本研究的结果表明，SWE和PEE均是提取食用菌废弃培养基中生物活性化合物的有效方法。SWE在提取总碳水化合物和β-葡聚糖方面表现出更高的效率，而PEE在提取酚酸方面更具优势。此外，两种提取方法的抗氧化活性也有所不同，SWE提取物在高温和长时间提取时表现出更高的抗氧化活性，而PEE提取物在杏鲍菇SMS中具有更高的DPPH清除活性。

研究还指出，不同提取条件对提取物的组成和活性具有显著影响。因此，未来的研究可以进一步优化提取条件，以提高特定生物活性化合物的提取效率。此外，研究还提到，不同菌种和培养基的成分可能对提取物的组成产生影响，因此，未来可以探索不同菌种和培养基的组合，以获得更丰富的生物活性化合物。同时，研究还建议，可以进一步分析不同生物活性化合物之间的相互作用，以更好地理解其对整体抗氧化活性的影响。

综上所述，本研究为食用菌废弃培养基的资源化利用提供了重要的理论依据和技术支持。通过优化提取条件和方法，可以有效提高生物活性化合物的提取效率和抗氧化活性，从而为蘑菇产业的可持续发展和循环经济提供新的思路。