金針菇提取液中麥角硫因氨基酸的功能及其在食品工業(yè)中的應用前景

摘要 麥角硫因氨基酸是金針菇提取液中富含的一種天然抗氧化物質，可作為食品抗氧化劑使用。然而，國內對麥角硫因氨基酸研究甚少。介紹了金針菇提取液中麥角硫因氨基酸的特性、檢測方法及在食品工業(yè)中的應用前景，并提出其對生鮮肉類貨架期的延長以及肉質的提高具有重要的意義。

關鍵詞 金針菇提取液；麥角硫因氨基酸；抗氧化性；功能；食品工業(yè)

中圖分類號 S646.1+5 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）11-03385-03

Abstract Flammulina velutipes is a kind of edible mushroom widely cultivated in China， with high value of medicinal and food therapy. Ergothioneine， which can be used as food antioxidant， is a natural antioxidant substance rich in Flammulina velutipes extracts. However， ergothioneine has been hardly investigated in China. In this article， the characteristics， determination methods and application prospects in food industry of ergothioneine in the extracts from Flammulina velutipes were introduced， and its significance for lengthening the shelf life of fresh meat and improvement of meat quality was proposed.

Key words Flammulina velutipes extracts； Ergothioneine； Antioxidant activity； Function； Food industry

人們日常食用的蘑菇品種中，金針菇以其健康美味、藥食兩用的特點受到廣泛歡迎，養(yǎng)殖規(guī)模逐年擴大。金針菇提取液具有抗氧化活性，活性成分包括酚類、麥角硫因氨基酸和多糖[1～3]。麥角硫因氨基酸以其有效的抗氧化、清除自由基、螯合金屬離子和抵抗紫外線輻射等功能而受到越來越多的關注，逐漸成為研究熱點。有研究發(fā)現(xiàn)，金針菇廢棄培養(yǎng)基的提取液也能有效防止脂肪氧化，同時保持低溫儲藏的牛肉和魚肉的色澤[4-5]。收獲金針菇的可食部分子實體之后，其固體培養(yǎng)基通常當做工業(yè)廢料來處理，只有極少數(shù)用來堆肥和可溶性糖的重提取[6]。因此，回收利用廢棄培養(yǎng)基從而獲得富含麥角硫因氨基酸的提取液，將在食品工業(yè)有一定的應用前景。然而，國內對麥角硫因氨基酸的研究甚少，在其應用方面更是未見報道。筆者在闡述這種天然抗氧化劑麥角硫因氨基酸特性和檢測方法的基礎上，探討具有一定麥角硫因氨基酸含量的金針菇提取液在食品工業(yè)中的應用前景。

1 麥角硫因氨基酸的特性

1.1 麥角硫因氨基酸的發(fā)現(xiàn)和分布

1909年，Charles和 Tanret同時研究了侵蝕黑麥的麥角真菌，從中分離出一種晶態(tài)的含硫化合物，這種特殊的化合物便是麥角硫因氨基酸[7]。麥角硫因氨基酸以硫醇-硫酮互變異構體的形式存在，在水溶液中硫酮的形式占優(yōu)勢。盡管麥角硫因氨基酸只能在真菌、藍藻細菌和分支桿菌里合成，但它卻存在于大多數(shù)植物和哺乳動物的細胞和組織里[8]。麥角硫因氨基酸在絕大多數(shù)生物體中的含量均極少，而在某些蘑菇品種、黑豆、紅豆、紅肉、肝、腎和谷物中卻含量豐富[9]。人體內的麥角硫因氨基酸大部分存在于紅細胞、骨髓、肝、腎、精液以及眼睛的晶狀體和角膜中，含量從100 μmol/L到2 mmol/L不等[10]。在早期的研究中科學家們意識到麥角硫因氨基酸可通過飲食而獲得。如谷物飼養(yǎng)的豬血中能夠檢測出麥角硫因氨基酸，而純化酪蛋白飼養(yǎng)的豬卻沒有檢測出[11]。給小鼠喂食人工合成的麥角硫因氨基酸后，能夠在其血液和組織中檢測出麥角硫因氨基酸[12]。盡管麥角硫因氨基酸在組織中的分布較為廣泛，但缺乏麥角硫因氨基酸并不會造成任何病癥，因此現(xiàn)在仍不能將它視為必需的飲食營養(yǎng)成分。

1.2 麥角硫因氨基酸的功能特性

1.2.1 抗氧化特性。

麥角硫因氨基酸已被證實是一種有效的天然抗氧化劑，其抗氧化能力可與常規(guī)抗氧化劑谷胱甘肽、維生素C等相媲美，國外進行過麥角硫因氨基酸抗氧化性研究的學者較多，由于這一特性較早已被定論，更多學者轉而研究麥角硫因氨基酸其他生物特性和在體內存在的狀態(tài)，然而將其抗氧化性利用到實際生產中的案例還未見報道。麥角硫因氨基酸在體外的抗氧化性主要體現(xiàn)在可以結合組織中羥自由基、次氯酸、單線態(tài)氧以及過氧亞硝酸鹽等的自由電子。與谷胱甘肽、維生素C等抗氧化劑相比，麥角硫因氨基酸能更有效預防酪氨酸的硝化和α1抗蛋白酶的鈍化[13]。麥角硫因氨基酸還能保護DNA免受損傷以及防止由過氧化氫和過氧化氫亞鐵血紅素蛋白質混合物導致的花生四烯酸過氧化[14]。Arduini等還發(fā)現(xiàn)麥角硫因氨基酸能夠阻止血紅蛋白與過氧化氫的反應[15]。

1.2.2 與金屬離子螯合的作用。

麥角硫因氨基酸可以與二價的金屬離子發(fā)生螯合反應。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的此類金屬離子有Cu2+、Hg2+、Zn2+、Cd2+、Co2+、Fe2+ 和 Ni2+[16-18]。麥角硫因氨基酸可在體內螯合這些金屬離子，從而能夠有效阻止活性氧的合成。與谷胱甘肽等在體內的作用相比，麥角硫因氨基酸的優(yōu)勢在于當二價銅離子等誘發(fā)產生活性氧時，谷胱甘肽形成具有較強氧化還原性的活躍一價銅離子和谷胱甘肽的化合物，并沒有完全去除產生活性氧的隱患。麥角硫因氨基酸與二價銅離子螯合產生的化合物性質相對穩(wěn)定，因此不會分解產生自由基[19]。

1.2.3 在細胞內的作用。

細胞內存在麥角硫因氨基酸的有機陽離子轉運體OCTN1，可以實現(xiàn)麥角硫因氨基酸在胞內的轉運，從而保護DNA及其他線粒體成分免受電子傳遞鏈產生的活性氧的損傷。目前國外對此轉運體的研究已成為一大研究熱點，人類若想真正掌握麥角硫因氨基酸在體內的存在機理，此轉運體便是一個突破點。Paul等證明了當細胞暴露于過氧化氫，會導致OCTN1沉默，線粒體DNA受損傷的可能性增加[20]。此外當細胞里的麥角硫因氨基酸耗盡，將會導致蛋白羰基化、脂質過氧化反應以及過氧化氫易感細胞的死亡。

1.2.4 對紫外線和γ射線的防護作用。

麥角硫因氨基酸能夠保護細胞免受紫外線和γ射線所導致的細胞損傷甚至死亡。對皮膚免疫組織的化學分析可知角質細胞和纖維母細胞中存在麥角硫因氨基酸的陽離子轉運體OCTN1，這就提高了麥角硫因氨基酸抑制皮膚免受生理損傷的可能性。在抵抗紫外線損傷方面，有研究發(fā)現(xiàn)暴露于紫外線輻射的角質細胞細胞活力顯著降低，且半胱天冬酶的活性提高了5倍，而添加了麥角硫因氨基酸之后細胞活力顯著提高，半胱天冬酶的活性得到抑制[21]。此外，Obayashi等證明了麥角硫因氨基酸能夠抑制纖維母細胞中腫瘤壞死因子α（TNFα）和因紫外線輻射產生的基質金屬蛋白酶1的表達[22]。在抑制γ射線方面，Motohashi等發(fā)現(xiàn)高鐵血紅蛋白受到γ輻射會導致顯著的結構變化，然而添加0.5 mM麥角硫因氨基酸就能阻止這一變化[23]。同樣，Hartman等證明了添加1 mmol/L麥角硫因氨基酸可以完全抑制由γ射線導致的噬菌體失活[24]。

1.2.5 在血液中的作用。

麥角硫因氨基酸在血液中起到抗氧化劑的作用，表現(xiàn)為其能阻止血紅蛋白受過氧化氫的影響并減少血紅蛋白的高鐵化，Spicer等通過對兔血的研究發(fā)現(xiàn)，血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白的速率與麥角硫因氨基酸的濃度成反比，而繼續(xù)添加麥角硫因氨基酸可使高鐵血紅蛋白變回血紅蛋白，相應地，在兔飼料中加入麥角硫因氨基酸后，抑制了高鐵血紅蛋白的生成[25]。另外，麥角硫因氨基酸還可以保護血紅蛋白免受中性粒細胞損傷且清除血液中的次氯酸，甚至在紅細胞的糖酵解代謝中也起到積極的作用[26]。

1.2.6 與其他細胞內防御系統(tǒng)的相互作用。

麥角硫因氨基酸與其他細胞內防御系統(tǒng)的作用主要表現(xiàn)在可還原在體內已被氧化的抗氧化劑。Arduini等發(fā)現(xiàn)當細胞內有過度氧化負擔的時候，麥角硫因氨基酸可以還原被氧化的谷胱甘肽[15]。麥角硫因氨基酸還可以保護細胞內的酶。川野博子等通過研究從小鼠體內分離出的肝微粒體，發(fā)現(xiàn)在添加了麥角硫因氨基酸之后，肝微粒體中谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶以及線粒體超氧化物歧化酶含量顯著提高[27]。另外還有學者提出氧化后的麥角硫因氨基酸能夠被半胱氨酸或谷胱甘肽還原，但這只是在體外特定情況下，在體內并非一定如此[28]。同樣的，體外試驗中被高鐵肌紅蛋白氧化的麥角硫因氨基酸能夠在添加谷胱甘肽之后再生[15]。這些均需在體內試驗中進一步驗證。

2 麥角硫因氨基酸的檢測

麥角硫因氨基酸在生物樣品中的檢測方法不斷發(fā)展改進，以增加量化方法的特異性和靈敏度。早期的研究者使用化學藥品分析和比色技術，如從血液中分離和鑒定麥角硫因氨基酸，由于這些技術缺乏特異性，因而常高估了血液中麥角硫因氨基酸的含量。這不禁使人懷疑早期估計的動植物中麥角硫因氨基酸含量的可靠性，因此應該使用目前的可行技術重新驗證。Mayumi第一個使用了液相色譜法來分析老鼠血液和組織中麥角硫因氨基酸的含量，隨后Dubost等將液相色譜-質譜法用于蘑菇中麥角硫因氨基酸的量化[3，29]。Nguyen等將高效液相色譜柱后反應分析系統(tǒng)應用到了定量分析蘑菇子實體以及生產廢料中麥角硫因氨基酸的含量中來[30]。除此之外，一些動物的血液以及肌肉中的麥角硫因氨基酸也可用此方法定量檢測。Nguyen等對此檢測方法的流速、溫度、pH等參數(shù)以及組合解決方案分別進行了優(yōu)化，其中分析物分離的最佳條件是使用10%的甲醇作為恒定流動相，溶液的最佳流速為0.15 ml/min，柱后最適宜反應溫度是25 ℃，2PySS2Py溶液的最佳濃度是50 μg/ml（0.23 mmol/L），衍生反應的最佳狀態(tài)是在pH=1時[30]。此種柱后分析方法是一種可靠、簡單、快速、準確、靈敏的分析方法，可適用于不同生物樣品中麥角硫因氨基酸含量的檢測，且檢測結果合理有效。

3 金針菇提取液在食品工業(yè)中的應用前景

金針菇作為菌類物質中富含麥角硫因氨基酸的佼佼者已被研究者們熟知，而將其作為天然添加劑的研究卻較少。目前對其應用的研究主要分為2種，一是外源性的添加，主要表現(xiàn)為應用含有一定劑量金針菇提取液的溶液浸泡生物材料；二是內源性的喂養(yǎng)，即將金針菇提取液添加到生物體飼料中作為飲食補充。以下將從提取液抗氧化作用和應用方式2個方面對其應用前景進行闡述。

3.1 金針菇提取液的抗氧化作用

無論在體內或體外，蘑菇提取液均有清除自由基和抗氧化的功能[31-32]。麥角硫因氨基酸和酚類被認為是蘑菇提取液中最有力的抗氧化劑[33-34]。Bao等研究顯示麥角硫因氨基酸在金針菇的柄和底部的末端中含量最高，而在金針菇培養(yǎng)基的表層含量甚微，因此培養(yǎng)基中的麥角硫因氨基酸應該是菌絲體產生的[5]。如今金針菇在加工過程中，其菌絲體等不可食部分以工業(yè)廢物處理。因此可以利用這些菌絲體來制備具抗氧化作用的提取液，以應用于食品工業(yè)。

3.2 金針菇提取液的應用前景

3.2.1 外源性添加。

將金針菇提取液外源性添加在甲殼類水產品中能有效降低化酵素活性以及抑制酚氧化酶原基因的表達。這是由于金針菇提取液對采后蝦黑變病的抑制功效不亞于傳統(tǒng)黑變病抑制劑亞硫酸鈉（SS）和4己基1，3苯二酚（HR）。浸泡試驗顯示金針菇提取液能夠降低蝦血淋巴中聚對苯氧化物的生成，阻止酚氧化酶原的基因表達[35]。Encarnacion等將活蟹浸泡在金針菇提取液中之后，發(fā)現(xiàn)蟹體內化酵素的活性降低，酚氧化酶原基因的表達得到抑制，其黑變病被有效遏制[36]。因此，在肉類食品中添加金針菇提取液可以提升食用品質。

3.2.2 內源性添加。

盡管高等植物和動物的某些組織中也存在麥角硫因氨基酸，但它卻只能在某些真菌和放線菌中合成。為驗證麥角硫因氨基酸能否在體內發(fā)揮其抗氧化及細胞保護等功能，Bao等使用黃尾鰤進行了飲食添加試驗，將金針菇培養(yǎng)基提取液添加到黃尾鰤的飼料中，其而合肉的色變和脂肪的氧化均得到了有效控制，并提出此發(fā)現(xiàn)可以應用到工業(yè)生產中[37]。 Misiti等研究指出麥角硫因氨基酸在生物體中不僅能夠保護各器官免受脂類過氧化的不利影響，且可以作為內源性抗氧化劑谷胱甘肽和抗壞血酸的保護劑[38]。眾所周知，肉的變色是肌紅蛋白和脂類過氧化之間的反應所致，抗氧化劑谷胱甘肽和抗壞血酸通常被用來穩(wěn)定肉的顏色而被氧化，此時加入的麥角硫因氨基酸能夠保護這些內源性抗氧化劑且將其還原，從而保證了魚肉和畜禽肉顏色的穩(wěn)定性[39]。Nguyen等的研究顯示喂食了金針菇提取液的黃尾鰤全血中麥角硫因氨基酸的含量顯著高于對照組，且在冷凍儲存條件下其而合肉的貨架期明顯延長，隨后將同樣的提取液添加到牛飼料中，可觀察到牛肌肉中麥角硫因氨基酸的含量顯著提高[30]。由此可見，在畜禽魚類的飼料中加入金針菇提取液成分，可以提高產出肉類的抗氧化性，從而提升色澤等感官品質。

42卷11期 張萌萌等 金針菇提取液中麥角硫因氨基酸的功能及其在食品工業(yè)中的應用前景

4 小結與展望

金針菇在我國有悠久的養(yǎng)殖歷史，因營養(yǎng)、美味和食藥兩用價值而廣受人們喜愛。富含的麥角硫因氨基酸因其出色的抗氧化特性、細胞保護功能、強有力的金屬螯合效果和抵抗紫外線輻射等功效而越來越受到科研工作者的關注。金針菇養(yǎng)殖的廢棄固體培養(yǎng)基中含有相當可觀的麥角硫因氨基酸，這一發(fā)現(xiàn)為其大規(guī)模生產提供了可靠保障。國內目前金針菇的養(yǎng)殖規(guī)模已較為可觀，然而對麥角硫因氨基酸的研究還較少，因此應借鑒國外的研究成果積極展開這種天然物質的相關研究，將其變廢為寶，并逐漸深入到商業(yè)生產領域，這將對生鮮肉類貨架期的延長以及肉質的提高具有重要的意義。

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