食用菌膳食纖維功能特性及其應(yīng)用研究進(jìn)展

陳 龍，郭曉暉，李富華，夏春燕，明 建,2,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715； 2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715)

食用菌膳食纖維功能特性及其應(yīng)用研究進(jìn)展

陳 龍1，郭曉暉1，李富華1，夏春燕1，明 建1,2,*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715； 2.重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶 400715)

膳食纖維對(duì)于人體健康有著重要作用。食用菌作為一種新的膳食纖維資源，將其添加到食品中既能發(fā)揮其保健功能又可提升食品的品質(zhì)，具有廣闊的開發(fā)前景。本文綜述食用菌膳食纖維的組成、功能特性、改性方法及其應(yīng)用現(xiàn)狀，為食用菌膳食纖維的綜合開發(fā)和利用提供一定的參考。

食用菌；膳食纖維；改性；應(yīng)用

膳食纖維(dietary fiber，DF)通常是指能抗人體小腸消化吸收，而在人體大腸能部分或全部發(fā)酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其類似物質(zhì)的總和，包括一部分不能被消化的多糖、寡糖、木質(zhì)素以及其他植物締合物[1]。根據(jù)DF溶解特性可將其分為水溶性膳食纖維(soluble dietary fiber，SDF)和水不溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber，IDF)，SDF主要包括葡聚糖、抗性糊精、羧甲基纖維素、植物膠體等，IDF主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。雖然DF不能被人體消化吸收，但大量研究表明，攝入足夠量的DF對(duì)于平衡人體營(yíng)養(yǎng)，調(diào)節(jié)人體生理功能，防治冠心病、糖尿病等多種疾病有著重要作用[2-3]，因而DF被列為繼蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)和水之后的“第七大營(yíng)養(yǎng)素”[4]。

食用菌是指可供食用的大型高等真菌的統(tǒng)稱。我國(guó)是真菌物種最豐富的國(guó)家之一，大型真菌估計(jì)約有3800種以上，食藥用菌達(dá)近2000種，其中已知的食用菌達(dá)981種[5]。食用菌營(yíng)養(yǎng)非常豐富，含有大量蛋白質(zhì)、氨基酸、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)，且低能量、低脂肪，是目前已知最佳的植物性食品。因此，食用菌作為一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維資源極具開發(fā)前景。

1 食用菌膳食纖維的組成

食用菌膳食纖維的主要組成成分包括β-葡聚糖、半纖維素、幾丁質(zhì)、甘露聚糖等，其中最重要的成分為β-葡聚糖[6]。不同種類的食用菌，β-葡聚糖在DF中的結(jié)構(gòu)和含量均有不同?；⒛叹鶧F中β-葡聚糖主要是β-1,3-葡聚糖和β-1,6-葡聚糖[7]，而香菇DF中β-葡聚糖則為β-1,3-葡聚糖[8]。側(cè)耳屬食用菌β-葡聚糖的含量約占其干質(zhì)量的0.22%～0.53%[9]。另外，β-葡聚糖可同時(shí)存在于食用菌SDF和IDF中，比例也因食用菌種屬的不同而有所差異。在食用菌總膳食纖維(total dietary fiber，TDF)中，IDF的含量(2.28～8.99g/100g)高出SDF(0.32～2.20g/100g)很多[10]，因此β-葡聚糖在IDF中比例也較高。

幾丁質(zhì)是一種非水溶性多糖，作為食用菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)聚合物，主要作用是維持細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和形狀，生理活性很小，對(duì)人體基本無(wú)保健作用[11]，和半纖維素、甘露聚糖等在食用菌TDF中所占比例很小[12]。

2 食用菌膳食纖維的功能特性

2.1 抑制腫瘤

食用菌膳食纖維對(duì)腫瘤的抑制作用可以分為兩個(gè)方面，一方面是其水溶性多糖的作用，另一方面是其非水溶性成分，如纖維素、半纖維素的作用[13]。

大量研究證實(shí)，食用菌多糖對(duì)于人體免疫調(diào)節(jié)和抑制腫瘤方面有著顯著作用[14-15]。食用菌多糖中的活性成分是具有分支的β-1,3-葡聚糖，其生物活性大小隨多糖的精細(xì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)象不同而變化[16]。研究表明，只有分支度在0.20～0.33的β-1,3-葡聚糖才有較強(qiáng)的生物活性。豬苓多糖、茯苓多糖抗腫瘤作用的機(jī)制是通過(guò)影響腫瘤細(xì)胞的繁殖過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。香菇多糖可直接激活人體的T淋巴細(xì)胞，增強(qiáng)抗體形成細(xì)胞的功能，提高外周血中淋巴細(xì)胞的百分率和吞噬指數(shù)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[17]。靈芝多糖的抗腫瘤活性是因?yàn)槠浠罨怂拗鞯拿庖呦到y(tǒng)，而不是直接的細(xì)胞毒性作用，在體外均不能抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。

食用菌IDF抗腫瘤作用主要是因?yàn)槔w維素、半纖維素具有較強(qiáng)的吸水力和溶脹性，且不易被消化道的酶消化或腸道內(nèi)微生物酵解，可以形成較多的固體食物殘?jiān)?，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，增加糞便體積，縮短排便時(shí)間，減少糞便中誘變物質(zhì)與腸道的接觸，從而降低誘變物質(zhì)誘發(fā)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)[13]。

2.2 預(yù)防心腦血管疾病

高血脂和高膽固醇是引起心腦血管疾病的重要原因。血中膽固醇來(lái)源于食物的外源性攝取和人體的內(nèi)源性合成。肝臟中的膽固醇經(jīng)過(guò)代謝后變成膽酸，膽酸到達(dá)小腸以消化脂肪，隨后膽酸被小腸吸收回肝臟轉(zhuǎn)變成膽固醇。

研究表明，不同種類的DF對(duì)于抑制血中血脂和膽固醇水平的升高有很好的效果[18-20]。食用菌SDF如銀耳多糖可降低高膽固醇血癥小鼠的血清膽固醇含量，并隨劑量加大而增強(qiáng)。食用菌IDF的降膽固醇作用機(jī)理大致為通過(guò)直接吸附體內(nèi)膽固醇，隨糞便排出體外或在大腸發(fā)酵產(chǎn)生一些短鏈脂肪酸，干擾體內(nèi)相關(guān)物質(zhì)代謝而降低膽固醇水平[21]。

2.3 預(yù)防腸道疾病

由于食用菌SDF和IDF具有不同的生理功能，在預(yù)防腸道疾病上IDF發(fā)揮了更多的作用。首先，IDF化學(xué)機(jī)構(gòu)中含有較多的親水基團(tuán)，具有較高的持水性，因此加快了人體排便的體積和速度，減輕了泌尿系統(tǒng)的壓力。其次，IDF化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含一些羥基類側(cè)鏈基團(tuán)，能夠吸附腸道中的陽(yáng)離子，使糞便中的有害物質(zhì)特別是致癌物質(zhì)及時(shí)排出體外，大大減少腸道癌和痔瘡等疾病的發(fā)病率。再次，IDF可吸水膨脹，刺激腸道蠕動(dòng)及增大糞便體積，加速糞便排泄，防止便秘。最后，大腸中寄生的各種微生物可對(duì)IDF進(jìn)行不同程度的分解和發(fā)酵，產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸，降低腸道pH值，有益于益生菌的繁殖，從而改變腸道系統(tǒng)中的微生物群系，起到防止腸道黏膜萎縮的作用[22]。

2.4 其他生理功能

食用菌DF除了上述功能外，還有降血壓、降血糖、預(yù)防肥胖癥、清除體內(nèi)自由基、改善口腔和牙齒功能、提高人體免疫力等作用[23]。

3 食用菌膳食纖維的改性

3.1 DF改性的目的及意義

目前研究表明，IDF和SDF在人體內(nèi)發(fā)揮的作用有所不同，某種DF的生理功能與二者的比例有很大聯(lián)系。膳食中DF的數(shù)量很重要，但其質(zhì)量更為重要，具有顯著生理活性的高品質(zhì)DF，才能更有效地預(yù)防上述疾病的侵害。有學(xué)者認(rèn)為，高品質(zhì)DF中SDF的含量應(yīng)該在10%以上，否則只能稱為填充型DF，然而很多植物DF包括食用菌DF中的SDF含量很少，無(wú)法達(dá)到膳食平衡[24-25]，且其口感較為粗糙，某些特性存在缺陷，無(wú)法滿足其在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。一般方法制備的DF中IDF比例很高，因此DF改性的主要目的是提高DF中SDF的比例。通過(guò)改性處理，促使某些DF的大分子組分連接鍵斷裂，轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿樱共糠諭DF轉(zhuǎn)變?yōu)镾DF；還可改變DF致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有更高的持水性和膨脹力，更好地發(fā)揮DF的生理功能。

3.2 DF的改性方法

目前，關(guān)于食用菌DF的改性研究較少，可以借鑒其他DF改性方面的研究，為食用菌DF改性提供一些思路和參考。目前已應(yīng)用的DF改性方法有：物理方法(超高壓技術(shù)、超微粉碎技術(shù)、擠壓蒸煮技術(shù)、瞬時(shí)高壓技術(shù)、納米技術(shù)等)、化學(xué)方法(酸法、堿法)和生物技術(shù)方法(酶法、發(fā)酵法)。也有綜合利用上述幾種方法同時(shí)進(jìn)行改性處理，以獲得高品質(zhì)SDF。

3.2.1 超高壓技術(shù)

超高壓技術(shù)(ultra high pressure，UHP)，又稱高流體靜壓技術(shù)(high hydrostatic pressure，HHP)，是一種物理冷加工技術(shù)，是指在室溫較低的條件下將物料放入液體介質(zhì),利用100～1000MPa的極高靜壓影響細(xì)胞形態(tài)，改變細(xì)胞化學(xué)結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)凝固、淀粉變性，以達(dá)到殺菌、鈍化酶和改善食品功能特性等作用[26-27]。

李鳳[28]通過(guò)UHP處理大豆DF，發(fā)現(xiàn)其持水力和膨脹力明顯提高。奚灝鏘等[29]利用UHP處理干香菇，比熱水浸提和超聲波酶解更能促進(jìn)香菇多糖的溶出，其多糖性質(zhì)更為穩(wěn)定。

3.2.2 超微粉碎技術(shù)

超微粉碎技術(shù)是近30年來(lái)隨著現(xiàn)代化工、電子、生物、材料等高新技術(shù)的不斷發(fā)展而興起的，是國(guó)內(nèi)外食品加工的高科技尖端技術(shù)，即利用機(jī)械或流體動(dòng)力對(duì)物料進(jìn)行碾磨、沖擊、剪切等，將3mm以上的物料顆粒粉碎至10～25μm[30]。與傳統(tǒng)的粉碎加工技術(shù)相比，超微粉碎后物料顆粒度更加微小，具有一定的表面活性，呈現(xiàn)出高溶解性、高吸附性、高流動(dòng)性等一些特殊功能。就DF而言，超微粉碎使DF中大分子糖苷鍵發(fā)生斷裂，DF的顆粒度越小，其比表面積越大，持水力和膨脹力也相應(yīng)增大，生理活性更強(qiáng)[31]。

目前超微粉碎技術(shù)有化學(xué)合成法和機(jī)械粉碎法(干法粉碎和濕法粉碎)，機(jī)械粉碎法因其成本低、產(chǎn)量大，是制備超微粉體的主要方法。Zhang Min等[32]通過(guò)對(duì)茶樹菇進(jìn)行超微粉碎，結(jié)果表明，隨著茶樹菇微粒粒徑的減小，其流動(dòng)性、持水性均有所增大。史德芳等[33]在研究香菇柄多糖溶出率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，香菇柄經(jīng)過(guò)超微粉碎后，可使細(xì)胞內(nèi)成分充分暴露出來(lái)，促進(jìn)了多糖等有效成分的溶出，使其活性提高，更有利于在體內(nèi)的吸收。

3.2.3 擠壓蒸煮技術(shù)

擠壓蒸煮技術(shù)是集輸送、混合、攪拌、破碎、加熱和加壓等多種單元操作為一體，使原料在擠壓膨化設(shè)備中受到高溫、高壓、高剪切作用，將物料中部分IDF斷裂形成SDF[34]，從而使物料的持水性和膨脹力增加。鄭建仙等[35]對(duì)蔗渣進(jìn)行擠壓蒸煮改性后發(fā)現(xiàn)，SDF增加2.7%～9.5%，而TDF變化很小。張艷榮等[36]將姬松茸DF應(yīng)用于面包生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，姬松茸DF經(jīng)擠出處理后，由于分子的斷裂與重組及可溶性成分的增加，使其形成了立體交織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，持水性和保水性大大增強(qiáng)。

3.2.4 酸法和堿法

目前對(duì)食用菌DF主要采用了硫酸化進(jìn)行改性，研究表明，多數(shù)食用菌的不溶性多糖經(jīng)過(guò)硫酸化處理后，得到的衍生物具有更好的水溶性和穩(wěn)定性，對(duì)多種腫瘤細(xì)胞和病毒有良好的抑制作用[37-39]。

雖然酸堿處理都能使食用菌SDF的含量得以提高，但是酸堿處理常存在轉(zhuǎn)化率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、副反應(yīng)多、易造成離子殘留、在食品中應(yīng)用困難等不利因素，限制了該法的推廣應(yīng)用。

3.2.5 酶法和發(fā)酵法

酶法反應(yīng)速度快，條件溫和，專一性強(qiáng)，制得的DF色澤淺、易漂白、無(wú)異味、純度高，是一種較有潛力的改性方法，但因酶制劑成本高，推廣應(yīng)用也受到限制。發(fā)酵法改性是利用微生物發(fā)酵將DF大分子組分分解成小分子化合物，提高SDF的含量，從而改善DF的持水力等物化特性[40]。

林孌等[41]采用纖維素酶法對(duì)香菇柄DF進(jìn)行改性研究，結(jié)果顯示部分IDF轉(zhuǎn)化成非消化性的SDF，SDF溶出量為10.15%，提高了SDF比例，獲得的香菇柄DF粒度均勻，無(wú)特殊性氣味，達(dá)到了改善香菇DF質(zhì)量和生理活性的目的。

4 食用菌膳食纖維的應(yīng)用現(xiàn)狀

與普通DF相比，食用菌DF作為真菌類纖維，除具有普通DF的生理功能外，還具有高蛋白、低脂肪、富含免疫活性物質(zhì)及獨(dú)特風(fēng)味等特性。在食品加工中適量添加不同種類食用菌DF，即可制成具有不同特色的功能食品和風(fēng)味食品，改善產(chǎn)品的黏度、質(zhì)地和傳遞特性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。這也是當(dāng)前食用菌DF最具社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用領(lǐng)域。

4.1 在主食中的應(yīng)用

主要將食用菌DF添加到面包、面粉、饅頭中。面包現(xiàn)已成為世界性的大眾化食品，產(chǎn)銷量很大，是最便于強(qiáng)化添加DF的食品。食用菌DF相對(duì)于麥麩DF、大豆DF、甘蔗DF等纖維而言，纖維分子更小，口感更為細(xì)膩，營(yíng)養(yǎng)更為均衡，產(chǎn)品風(fēng)味更為濃郁。對(duì)于如何添加DF、添加比例、添加后烘焙條件以及后續(xù)處理等都有人進(jìn)行了研究。Fan Lisheng等[42]將黑木耳子實(shí)體中的多糖提取出來(lái)按9%的比例添加到面粉中，制的的面包口感良好，且具有很好的抗氧化性。羅志剛[43]在香菇膳食纖維面包的研制中發(fā)現(xiàn)，用6%的香菇DF替代等量面粉，經(jīng)發(fā)酵、醒發(fā)、烘烤等工序后制得的面包，在外觀、內(nèi)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)功能上都有了明顯的提升。張艷榮等[36]將經(jīng)不同方法處理的姬松茸DF用于面包的生產(chǎn)，最終確定姬松茸DF采用擠出處理，粒度為0.175mm，用量為15%，面包添加劑用量1.0%生產(chǎn)的面包綜合品質(zhì)最好。

4.2 在休閑食品中的應(yīng)用

餅干等膨化類休閑食品在制作時(shí)糖油量較高，水分含量相對(duì)較低，適合添加較多的食用菌DF。香菇在加工時(shí)常棄去香菇柄，造成很大的浪費(fèi)，而香菇柄中所含DF與菌蓋大致相同，將其經(jīng)過(guò)適當(dāng)改性處理后，膨化磨成粉末添加到餅干中，可制成高纖維膨化保健食品。

4.3 在飲料制品中的應(yīng)用

在飲料中添加適量的食用菌DF除了發(fā)揮它的保健功能以外，還可以使飲料中的其他微粒分布均勻，不易產(chǎn)生沉淀和分層現(xiàn)象，從而提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、改善口感。Hou Xujie等[44]將巴楚菇中的多糖提取出來(lái)制成一種混合飲料，質(zhì)地均勻透徹，香氣濃郁，比壓榨的蘋果汁味道更好。另外將香菇DF與枸杞、胡蘿卜混合制成復(fù)合型保健飲料，產(chǎn)品外觀良好，具有多種保健功能。生產(chǎn)飲料時(shí)，一般IDF用量為1.0%，粒度應(yīng)在200目以上，以防生成沉淀，而SDF用量可適當(dāng)提高[45]。

4.4 在肉制品中的應(yīng)用

研究認(rèn)為，攝取過(guò)多具有高能量密度的肉類是引發(fā)肥胖癥的一個(gè)重要原因。通過(guò)攝取低能量密度的食品替代高能量密度的肉類食品是治療肥胖的一個(gè)良好途徑。將食用菌DF添加到肉類制品中，不僅能降低能量和脂肪的攝入，還可提高肉品營(yíng)養(yǎng)、改善肉品風(fēng)味、增進(jìn)人的食欲。Lawrence等[46]將白蘑菇替代部分牛肉后，經(jīng)過(guò)人體食用實(shí)驗(yàn)證明，能量和脂肪的攝入大大降低，而在口感、食欲和飽腹感方面沒(méi)有太大的差異。

4.5 在其他食品中的應(yīng)用

食用菌DF除了上述應(yīng)用外，還可用于早點(diǎn)、糖果、調(diào)味品、速溶類食品等，用量上既要滿足人體生理對(duì)其的需要，又不能過(guò)多而影響食品品質(zhì)。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)自身健康的日益重視，DF因其獨(dú)特的生理功能和保健作用成為目前營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究及功能性食品開發(fā)的熱點(diǎn)之一。目前，我國(guó)對(duì)于DF的研究多集中在植物性纖維方面，主要以提取和研究IDF為主，能適應(yīng)市場(chǎng)的高品質(zhì)纖維產(chǎn)品還很少。食用菌富含DF，而且來(lái)源廣泛，品質(zhì)優(yōu)良，具有一般DF所不具有的特殊生理功能，極具開發(fā)前景。

雖然我國(guó)的食用菌種類豐富，但實(shí)際用于開發(fā)研究的品種為數(shù)不多，其生理功能及作用機(jī)理還有待進(jìn)一步發(fā)掘研究。在食用菌DF改性方面，應(yīng)用于食用菌DF改性的技術(shù)方法還很少，為獲得高品質(zhì)的DF，應(yīng)加大研究力度，擴(kuò)展其改性范圍，增加SDF所占比例。另外，食用菌DF在食品工業(yè)的應(yīng)用范圍還很局限，創(chuàng)新產(chǎn)品思路、改進(jìn)提取技術(shù)、完善工藝流程將是今后研究的重點(diǎn)。

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Research Progress on the Function and Application of Dietary Fiber from Edible Fungi

CHEN Long1，GUO Xiao-hui1，LI Fu-hua1，XIA Chun-yan1，MING Jian1,2,*
(1. College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China；2. Chongqing Special Food Programme and Technology Research Center, Chongqing 400715, China)

Dietary fiber plays a very important role on human health. Edible fungi are a new resource of dietary fiber. Dietary fiber added to foods can not only exert its healthy function, but also improve food quality. Therefore, edible fungi will have a wide exploitation prospect. In this paper, the composition, function properties, modification methods and application situation of dietary fiber from edible fungi are reviewed with the aim of providing some references for its comprehensive exploitation and utilization.

edible fungi；dietary fiber；modification；application

TS201.4

A

1002-6630(2012)11-0303-05

2011-09-05

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2011AA100805-2)；重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(CSTC 2011AC1010)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(XDJK2009C044)

陳龍(1988—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：chanloong2007@163.com

*通信作者：明建(1972—)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：mingjian1972@163.com