天然食用菌多糖物質(zhì)及提取開發(fā)應(yīng)用研究

鐘煉軍，王 強(qiáng)，張建斌

（廣州百花香料股份有限公司，廣東 廣州 510660）

1 食用菌多糖簡介

食用菌指的是能夠食用的大型真菌，也就是人們常說的食用蘑菇。食用菌味道鮮美，種類多，且美味誘人，營養(yǎng)豐富，尤其蛋白質(zhì)含量較高。目前，國內(nèi)共有350余種菌類可供食用，選擇性多樣，其中最常見的為擔(dān)子菌類[1]。利用全自動氨基酸分析儀與原子吸收光譜法，分別對香菇中的氨基酸及礦物元素進(jìn)行檢測、分類后發(fā)現(xiàn)，食用菌中含有豐富的礦物質(zhì)、纖維素與碳水化合物[2]。

食用菌多糖一般分為5種類型，并且各種種類的食用菌其多糖的分子量以及結(jié)構(gòu)都存在較大的差異，導(dǎo)致其營養(yǎng)價值與有效成分的功能也不相同[3]。食用菌多糖根據(jù)其結(jié)構(gòu)層次劃分為四級，一級結(jié)構(gòu)一般都是多糖的單糖殘基的構(gòu)造；食用菌多糖二級結(jié)構(gòu)側(cè)鏈的空間順序影響不大，往往只會因為主鏈結(jié)構(gòu)變化而受到一定的影響；三級結(jié)構(gòu)是那由糖殘基中的羥基、羧基等官能團(tuán)組成，在非共價的相互影響下組合成規(guī)則有序、粗大的空間構(gòu)象；四級結(jié)構(gòu)無非就是一些在非共價作用力影響下，形成的多聚體[4]。

食用菌多糖的生物活性和自身結(jié)構(gòu)存在緊密的關(guān)系，主要體現(xiàn)在以下幾點。第一，對于食用菌多糖結(jié)構(gòu)具有一定的共同性。食用菌多糖的結(jié)構(gòu)會因為生物活性變化而變化，食用菌多糖能夠用在醫(yī)學(xué)治療上，主要是因為食用菌多糖具有葡聚糖結(jié)構(gòu)。第二，因為食用菌多糖的結(jié)構(gòu)特點，具有一定的分支性。對生物活性影響非常大，相對分子質(zhì)量一般都是在（1×104Da）～（200×104Da）范圍里。一旦分子質(zhì)量超出這個范圍，認(rèn)為該食用菌多糖為三維結(jié)構(gòu)，所以對于該生物活性的表達(dá)就比較困難。第三，食用菌多糖活性和β-D-葡聚糖結(jié)構(gòu)之上的聚醛基等基團(tuán)存在緊密的聯(lián)系。第四，食用菌多糖分子一般都是膠束結(jié)構(gòu)等，影響多糖活性的主要因素為疏水鍵及其偏轉(zhuǎn)角度。Falch, B1H1通過相關(guān)實驗證明，LNT（香菇多糖）的空間結(jié)構(gòu)可決定其對腫瘤活性的抑制程度[5]。第五，食用菌多糖的溶解度及其活性。水溶性D-葡聚糖因其直鏈不容易被D-葡聚糖酶等水解，具有一定的醫(yī)學(xué)治療作用；β-(1, 3)-D-葡聚糖因為分子基團(tuán)的原因不溶于水，但是因為發(fā)生羧甲基化后，提高了食用菌多糖分子的水溶性以及抗腫瘤作用。實驗發(fā)現(xiàn)食用菌多糖具有能夠抑制細(xì)菌的生長、腫瘤增值及提高免疫力等功效[6]。

2 食用菌多糖的提取工藝及對比

食用菌主要是半纖維素、蛋白質(zhì)及果膠等復(fù)雜的多糖種類共同結(jié)構(gòu)。在提取過程中，需加入適量的酶以分解細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)。不僅可以提高溶解速度，還可以為后續(xù)提純做好充足的鋪墊[7]。目前，從食用菌中提取的多糖的方式主要有單一酶法、熱水浸提法、微波法與超臨界流體法等。

通常，食用菌多糖的提取步驟如下：第一，將食用菌進(jìn)行粉碎后浸泡于熱水中；第二，過濾后脫蛋白處理；第三，經(jīng)過沉淀后進(jìn)行離心濃縮處理以獲得多糖粗品；第四，對制成的多糖粗品進(jìn)行柱層析分離獲取多糖精品。

提取時間、溫度、pH值、含水量與其提取頻率均可影響食用菌多糖的提取率。水提醇析法實驗表明：乙醇濃度、提取率為影響菌多糖獲得率的主要因素，提取時間為其次要因素。當(dāng)杏鮑菇中原料與水的比值為1 ∶ 20，且乙醇溶度是75%時，在這種實驗條件下，萃取食用菌多糖效果高，選擇實驗材料是0.1 kg重的白靈菇，然后在25倍～30倍蒸餾水發(fā)生反應(yīng)；再把白靈菇放在70℃熱水浸泡后需要進(jìn)行二次萃取、混合；經(jīng)過濃縮以后乙醇濃度為95%；然后通過沉淀，進(jìn)行離心濃縮，就能夠得到白靈菇多糖制品。目前，輔助提取方法仍處于持續(xù)更新改善中。結(jié)合學(xué)者們的研究發(fā)現(xiàn)，微波處理能夠提高試驗中金針菇固體多糖提取量。

近年來，發(fā)酵法應(yīng)用廣泛。提取食用菌多糖的上清液濃縮方法主要分為2種。第一種能夠在合理的溫度范圍里實施真空濃縮，即傳統(tǒng)熱濃縮法；第二種利用MW 2CO10000超濾膜過濾器，對上清液進(jìn)行精密過濾，使上清液于限定溫度與壓力下濃縮到一定體積，也就是超濾濃縮法。超濾濃縮法和熱濃縮法相比較，具有顯著的優(yōu)勢，即效率高、能耗低。實驗結(jié)果表明，對于具有分子質(zhì)量等于1 000 d的聚砜不對稱膜，適合采用濃縮方式進(jìn)行靈芝發(fā)酵液的超濾。通常情況下，對于超濾適宜操作條件壓力等于0.12 Mpa，并且料液溫度需要保持在20℃～30℃；實驗過程中的循環(huán)速度為6 122 m·s-1。基于此超濾環(huán)境200 min后，通量穩(wěn)定需要保持在911 L·m-2h-1，截留率穩(wěn)定在96%。當(dāng)發(fā)酵實驗過程中濃縮濃度達(dá)到5倍以上時，實驗截留相對分子質(zhì)量分別為6×104Da與15×104Da。結(jié)果表明，采用超濾法提取香菇多糖工藝簡易便捷，具有可行性，且回收率與純度較高。與傳統(tǒng)的熱濃縮法相比，超濾濃縮法具有多糖損失小，并且濃縮溫度不高，反應(yīng)效率快，能夠有效節(jié)約原材料等。并且能夠效降低食用菌多糖色素濃度，過濾掉小分子雜質(zhì)。

3 食用菌多糖的開發(fā)與應(yīng)用

3.1 食用菌多糖的利用

食用菌多糖具有廣闊的應(yīng)用及開發(fā)空間。為進(jìn)一步開發(fā)其價值，對食用菌菌絲體及子實體進(jìn)行研究，已成為食用菌多糖利用學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點[8-10]。目前，因其良好的藥理作用，可以幫助腸胃消化吸收，得到了廣泛的應(yīng)用。食用菌多糖在各種功能性飲食的開發(fā)中具有良好的發(fā)展空間。金針菇露、金針菇豆奶飲料、靈芝口服液等飲料已經(jīng)在市場上占據(jù)的一定的份額。并且因為食用菌營養(yǎng)價值高、生長速度快，能夠作為動物飼料。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，食用菌多糖同樣可用于生產(chǎn)化妝產(chǎn)品及醫(yī)療美容產(chǎn)品。如銀耳多糖具有祛斑的特殊功效，具有潤澤肌膚、美容養(yǎng)顏等作用，在化妝品與護(hù)膚行業(yè)擁有廣闊的發(fā)展空間。

3.2 食用菌多糖的瓶頸

雖然食用菌多糖利用已取得較大進(jìn)步，但仍存在不完善的方面。如在生理活性方面，食用菌多糖存在構(gòu)效關(guān)系，尤其體現(xiàn)為分子的連接方式、相對分子量、組成及其溶解度等方面。通過研究食用菌多糖的一級結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明其活性空曠單一。因此應(yīng)加快研究食用菌多糖組成結(jié)構(gòu)的步伐，在方法領(lǐng)域爭取創(chuàng)新，深層次分析其活性。食用菌中提取多糖的純化技術(shù)尚不成熟，應(yīng)選取合適工藝設(shè)備，提高其純化工藝水平[11-12]。食用菌多糖活性在機(jī)理研究方面缺乏創(chuàng)新，從研究角度看，相對更注重生物活性、免疫機(jī)理及其指標(biāo)分析，對人體免疫力提高具有重要的意義。食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要形成一定的產(chǎn)業(yè)鏈，并且進(jìn)行規(guī)范化發(fā)展。政府應(yīng)該重視食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對一些高新技術(shù)研究需要加以支持。鼓勵從事食用菌多糖活性成分精細(xì)加工、深加工、合成等企業(yè)及相關(guān)醫(yī)藥企業(yè)等科技企業(yè)，落實政府的優(yōu)惠政策及制度，以提供更多的支持。

3.3 食用菌多糖的應(yīng)用前景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民收入水平的提高，人們逐漸將注意力轉(zhuǎn)移到醫(yī)療保健方面，相應(yīng)的需求也越來越多。但落后的傳統(tǒng)食用菌多糖提取工藝，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量較低，缺乏國際競爭力，嚴(yán)重阻礙了食用菌多糖的應(yīng)用發(fā)展。且目前產(chǎn)能過?，F(xiàn)象在食用菌行業(yè)中依然存在。與此同時，勞動力價格的迅速上漲，導(dǎo)致原材料等諸多成本及資金持續(xù)走高，嚴(yán)重阻礙了食用菌多糖在市場上的流通。成本外，食用菌多糖的消費形式存在限制，例如大多數(shù)食用菌多糖以糖制、干貨、罐裝的形式在市場中推廣銷售。由于在生產(chǎn)及利用食用菌多糖方面推進(jìn)力度較弱，導(dǎo)致食用菌多糖的應(yīng)用在藥理學(xué)等領(lǐng)域停滯不前。因此，在相關(guān)學(xué)術(shù)領(lǐng)域，食用菌多糖均有較廣闊的發(fā)展空間。應(yīng)對食用菌多糖產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整及改善，以期在新時期解決醫(yī)藥、衛(wèi)生等領(lǐng)域的難題做出貢獻(xiàn)。

4 總結(jié)

通過對食用菌多糖的活性機(jī)理及其化學(xué)結(jié)構(gòu)研究后發(fā)現(xiàn)，食用菌因為自身生物活性的特點，使得能夠在醫(yī)學(xué)上得到廣泛的應(yīng)用，并且對腫瘤患者治療具有顯著的效果。此外，還可用于對肝炎及感冒的治療；且對腦中風(fēng)、心腦供血不足等均具有較好的治療效果。綜上所述，加強(qiáng)對食用菌多糖的開發(fā)力度，對于化妝品、醫(yī)藥、保健品等領(lǐng)域具有重要引導(dǎo)作用，是食用菌多糖在未來市場立足的重要突破點[13-14]。