白鬼筆菌托多糖作為煙草保潤劑的性能評價

李永齊 王 芬 廖頭根 劉繼輝 張 偉* 董彩虹*

（1.中國科學(xué)院微生物研究所 真菌學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650231；3.紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南 昆明 650231；4.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

白鬼筆（Phallus impudicus），別名鬼筆菌、竹下菌、竹菌、無裙竹蓀，因其出菇溫度偏低，也被菇農(nóng)稱為冬蓀。白鬼筆具有重要的食藥用價值[1]，子實(shí)體由菌蓋、菌柄、菌托等組成（圖1）。其菌柄可食用，也可入藥用于治療風(fēng)濕癥，有活血祛痛的功效，并具有抗癌活性。位處菌柄基部的菌托為苞狀，新鮮時呈明顯的膠質(zhì)狀，厚且有一定彈性。

近年來，貴州等地實(shí)現(xiàn)了白鬼筆的規(guī)?；斯ぴ耘?，發(fā)展迅速。貴州大方縣及周邊地區(qū)2015年栽種冬蓀約2 000畝（1畝≈667平方米，下同），產(chǎn)量20噸左右；2016年栽種約6 000畝，產(chǎn)量60噸左右[2]。子實(shí)體采收時菌托被栽培戶視為廢棄物隨意丟棄（圖2）。如果將其“變廢為寶”，附加值將大大提高，且可避免對環(huán)境的污染。

食用菌多糖是從子實(shí)體、菌絲體和發(fā)酵液中分離出的代謝產(chǎn)物，近年來食用菌多糖的吸濕和保濕功能日益受到人們的關(guān)注，如茯苓多糖保濕性能優(yōu)于海藻酸鈉和甘油[3]，羧甲基化的銀耳多糖顯示出與殼聚糖相似的保濕效果[4]，體內(nèi)試驗(yàn)證明香菇多糖保濕效果優(yōu)于甘油[5]等。食用菌多糖作為天然物質(zhì)替代傳統(tǒng)的甘油、丙二醇等煙草中常用的化學(xué)保潤劑[6]，除具有相似的保濕性能外，還可調(diào)節(jié)載體自身的糖堿比，改善載體燃燒時的吃味及減少煙氣入喉的干燥感；另一方面真菌多糖具有天然活性，可降低載體中的有害物質(zhì)，減少吸煙人群的患病幾率[7]。目前已用于煙草保潤劑研究的食用菌多糖僅有少數(shù)幾種，如銀耳浸提物[8]、茶樹菇多糖[9]和羧甲基化的靈芝多糖[10]等。

圖1 白鬼筆子實(shí)體

圖2 白鬼筆被廢棄的干燥菌托

本研究以貴州產(chǎn)白鬼筆的廢棄菌托為材料提取多糖，于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)評價其保濕和吸濕功效，并與在煙草中有應(yīng)用潛力的銀耳多糖及常見食用菌蛹蟲草、花臉香蘑和蝙蝠蛾擬青霉多糖進(jìn)行對比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白鬼筆廢棄菌托多糖的保濕功能與銀耳多糖類似，且在高濕條件下具有比銀耳多糖更低的吸濕性能。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評價白鬼筆廢棄菌托多糖在卷煙中的應(yīng)用效果，為中式卷煙“增香保潤”尋找一種新的天然卷煙添加劑，實(shí)現(xiàn)白鬼筆廢棄菌托資源的利用。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

白鬼筆菌托來自貴州大方縣，蝙蝠蛾擬青霉為神華藥業(yè)有限公司發(fā)酵菌粉，蛹蟲草、花臉香蘑子實(shí)體為本實(shí)驗(yàn)室所栽培，銀耳來自市售。

主要試劑透明質(zhì)酸鈉購自上海麥克林生化科技有限公司，甘油購自北京化工廠，碳酸鈉和硝酸銨購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 樣品處理

白鬼筆菌托粉碎過20目篩，置于鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9053A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）干燥至恒重，備用。新鮮蛹蟲草、花臉香蘑子實(shí)體和銀耳利用冷凍干燥機(jī)（FD-1A-80，北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）進(jìn)行真空冷凍干燥，干燥的樣品用小型高速粉碎機(jī)（KC-08，北京開創(chuàng)同和科技發(fā)展有限公司）粉碎，過20目篩，備用。

1.3 粗多糖制備

準(zhǔn)確稱取菌托或菌粉，按照1∶10的料水比加入相應(yīng)的蒸餾水，沸水浴2 h，6 000 r/min離心20 min，收集上清液并重復(fù)提取3次，合并上清液；50℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/3；收集濃縮液，在攪拌的同時加入三倍體積的無水乙醇，4℃沉淀過夜，6 000 r/min離心20 min，獲取沉淀并冷凍干燥得到粗多糖。

1.4 保濕性能測定

室溫精確稱取0.1 g樣品，放入直徑3 cm的稱量瓶中，加入9倍體積的去離子水（0.9 mL），置于盛有硅膠的干燥器內(nèi)。在常溫下放置3、6、12、24和48 h，分別精確稱量放置后的樣品重量，計(jì)算其水分的重量（Hn）和添加水分量（Ho），用甘油和透明質(zhì)酸鈉作陽性對照。每個樣品3個重復(fù)，按如下公式計(jì)算保濕率：

1.5 吸濕性能測定

室溫下精確稱取0.1 g樣品，放入直徑3 cm的稱量瓶中，將稱量瓶放置在干燥器中，干燥器內(nèi)放有碳酸鈉飽和溶液（RH=43%）或硝酸銨飽和溶液（RH=81%）。在常溫下放置3、6、12、24和48 h，分別稱量樣品放置前質(zhì)量（Wo）和放置后質(zhì)量（Wn）。用甘油和透明質(zhì)酸鈉作陽性對照，每個樣品3次重復(fù)，按如下公式計(jì)算吸濕率：

1.6 物理保潤性能評價

配制質(zhì)量濃度為20 mg/mL的白鬼筆菌托多糖溶液。分別將該溶液和丙二醇（PG）按照質(zhì)量比1∶1和1∶3混配，備用。稱取云煙（軟珍品）空白組煙絲50 g，按照單箱200 g（質(zhì)量比5%）的添加量分別噴灑混合溶液，50℃烘干后，放置于RH=60%，25℃條件下平衡48 h。密封封存?zhèn)溆?。煙絲備4種樣品，分別為：空白對照（噴灑溶液為水），陽性對照（噴灑溶液為PG），樣品1（噴灑溶液為白鬼筆菌托多糖溶液和丙二醇1∶1的混合溶液），樣品2（噴灑溶液為白鬼筆菌托多糖溶液和丙二醇1∶3的混合溶液）。

選取50 mg煙絲為實(shí)驗(yàn)樣品，用DVS advantage-1型動態(tài)水分分析儀（英國SMS公司），設(shè)置儀器工作溫度25℃，采用等溫法控制濕度，每隔1 min測定并記錄樣品質(zhì)量。

1.7 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件計(jì)算平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，并進(jìn)行單因子方差分析，以Duncan's新復(fù)極差法分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同食藥用菌多糖的保濕性能

在保濕性能評價實(shí)驗(yàn)的48 h內(nèi)，不同食藥用菌多糖樣品、陽性對照甘油和透明質(zhì)酸鈉的保濕率均呈現(xiàn)下降趨勢。白鬼筆菌托多糖樣品保濕率和陽性對照甘油之間沒有顯著差別。在檢測的時間范圍內(nèi)，白鬼筆菌托多糖保濕率和銀耳多糖較為相近，但顯著高于供試的蛹蟲草和花臉香蘑子實(shí)體多糖樣品（表1）。

2.2 不同食藥用菌多糖在不同相對濕度下的吸濕性能

（1）在RH=43%的環(huán)境下，評價不同樣品48 h內(nèi)的吸濕率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表2）可以看出，不同食藥用菌多糖樣品、陽性對照甘油及透明質(zhì)酸鈉的吸濕率均呈現(xiàn)上升趨勢。在實(shí)驗(yàn)的時間范圍內(nèi)，甘油吸濕率顯著高于供試的其他各個樣品；而透明質(zhì)酸鈉的吸濕性和各食用菌多糖樣品相當(dāng)。在各食用菌多糖樣品中，白鬼筆菌托多糖的吸濕率高于花臉香蘑和蝙蝠蛾擬青霉多糖，稍低于銀耳多糖和蛹蟲草多糖，差異不顯著。

（2）在RH=81%的環(huán)境下，在48 h內(nèi)，不同食藥用菌多糖樣品和陽性對照甘油及透明質(zhì)酸鈉的吸濕率均呈上升趨勢（表2）。其中，甘油吸濕率最高，顯著高于其他樣品；在24 h和48 h時，各食藥用菌多糖樣品的吸濕率顯著低于透明質(zhì)酸鈉；白鬼筆菌托多糖吸濕率相對較低，在各時間段內(nèi)均顯著低于銀耳多糖。表明白鬼筆菌托多糖在高濕環(huán)境下具有更低的吸濕性能。

表1 不同食藥用菌多糖樣品的保濕性能測定結(jié)果

表2 在不同濕度條件下不同食藥用菌多糖樣品的吸濕性能測定結(jié)果

2.3 白鬼筆菌托多糖在煙草中的物理保潤性能

從吸附脫附等溫線（圖3）可看出，白鬼筆菌托多糖溶液和丙二醇1∶1混合的樣品1在低濕環(huán)境下（RH=30%），吸附時（下線）和脫附時（上線）的滯后值（即差值，Hysteresis為3.18，與陽性對照（PG）的滯后值3.17比較接近（表3）。表明該樣品在低濕環(huán)境（RH=30%）下表現(xiàn)出的吸附和脫附作用，與陽性對照PG具有較為一致的持水效果。白鬼筆菌托多糖溶液和丙二醇1∶3的樣品2，其吸附和脫附時的滯后值僅為2.61。所有樣品在高濕環(huán)境（RH=80%）下發(fā)生吸附和脫附時，相互間無明顯差異。

圖3 測試樣吸附脫附等溫線

圖4 樣品動態(tài)水分吸附狀態(tài)

從樣品動態(tài)水分吸附曲線（圖3）可見，在低濕環(huán)境下（RH=30%），陽性對照（PG）、樣品2和樣品1表現(xiàn)出優(yōu)于空白對照的保潤效果，其中樣品2的保潤效果和陽性對照（PG）的保潤效果較為一致；在高濕環(huán)境下（RH=80%），陽性對照（PG）、樣品2的防潮效果低于樣品1和空白對照，而樣品1和空白對照的防潮效果則較為一致。

綜合以上結(jié)果，樣品1（即質(zhì)量濃度為20 mg/mL的白鬼筆菌托溶液與丙二醇按質(zhì)量比為1∶1配制的樣品）在低濕環(huán)境（RH=30%）下表現(xiàn)出較好的保潤效果，在高濕環(huán)境（RH=80%）下表現(xiàn)出較好的防潮效果。

2.4 白鬼筆廢棄菌托多糖成本分析

鑒于白鬼筆廢棄菌托多糖在煙草保潤劑中具有較好的應(yīng)用潛力，我們對其成本進(jìn)行分析。按照“1.3”的方法多次提取后，得到的提取率為25.03±1.91%，明顯高于大多數(shù)食用菌多糖的提取率，如本研究中蝙蝠蛾擬青霉多糖提取率為17.22±0.46%，花臉香蘑多糖提取率僅為6.3%。

表3 測試樣品質(zhì)量變化

白鬼筆菌托為產(chǎn)區(qū)廢棄物，可忽略其原料成本，僅考慮物流和提取成本。提取成本包括乙醇及水電成本，估算每千克白鬼筆廢棄菌托多糖成本約為50元。因煙草中添加量較少，質(zhì)量濃度為20 mg/mL的白鬼筆菌托多糖溶液與丙二醇按質(zhì)量比為1∶1配制樣品，煙草質(zhì)量比5%進(jìn)行添加，每千克香煙成本僅增加0.025元。

3 結(jié)論

本研究利用廢棄的白鬼筆菌托制備多糖，在實(shí)驗(yàn)室對其保濕吸濕性能進(jìn)行了評價，并與銀耳、蛹蟲草、花臉香蘑和蝙蝠蛾擬青霉多糖的保濕效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，白鬼筆菌托多糖在24 h、48 h保濕效果與銀耳多糖相近，顯著高于蛹蟲草、花臉香蘑和蝙蝠蛾擬青霉多糖，與常用保濕劑甘油相近，保濕效果好。

在測定的環(huán)境條件下，各食用菌多糖的吸濕率均顯著低于甘油。在低濕（RH=43%）環(huán)境下，各食用菌多糖的吸濕率和透明質(zhì)酸鈉相近；而在高濕（RH=81%）環(huán)境下，各食用菌多糖吸濕率則顯著低于透明質(zhì)酸鈉，即比甘油和透明質(zhì)酸鈉具有更好的防潮性能。各食用菌多糖中，白鬼筆多糖吸濕性能相對較低，在高濕條件下，比在卷煙中具有應(yīng)用潛力的銀耳多糖[8]有更低的吸濕性能。

綜上分析，白鬼筆菌托多糖具有優(yōu)異的保濕性能和較好的防潮性能。將白鬼筆菌托多糖加入到煙絲中，研究其在煙草中的應(yīng)用潛力。結(jié)果為，利用質(zhì)量濃度為20 mg/mL的白鬼筆菌托溶液與丙二醇按照質(zhì)量比為1∶1配制的樣品噴灑煙草，在低濕環(huán)境（RH=30%）下表現(xiàn)出較好的保潤效果，在高濕環(huán)境（RH=80%）下表現(xiàn)出較好的防潮效果，而白鬼筆菌托多糖成本較低，因此其具有在煙草中應(yīng)用的潛力。

本研究利用白鬼筆的廢棄菌托制備煙草用的保潤劑，如能夠用于煙草加工，將減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)白鬼筆的綜合利用。多糖的保濕性能與其組成、結(jié)構(gòu)和分子量相關(guān)[11,12]，下一步我們將深入研究白鬼筆廢棄菌托多糖的組成、結(jié)構(gòu)和分子量分布，以探明其具有較高保濕性能的機(jī)制。