黑木耳營養(yǎng)和生物活性成分及其提取工藝研究進展*

黃 莎，李偉榮**，林 芳，任愛清**，段振華

（1．浙江省麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院，浙江 麗水 323000；2．賀州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，廣西 賀州 542899；3．賀州學(xué)院食品科學(xué)與工程技術(shù)研究院，廣西 賀州 542899）

黑木耳（Auricularia auricular）又名木耳、黑菜、云耳，隸屬于木耳科（Auriculariales）木耳屬（Auricularia），是世界上目前最重要的四大人工栽培食用菌之一[1]。中國作為人工栽培黑木耳的發(fā)源地，目前已有1 400多年的人工栽培歷史[2-3]。黑木耳富含人體所需營養(yǎng)物質(zhì)，如8種人體必需氨基酸，特別是B族維生素、鈣和鐵含量尤為突出，是一種營養(yǎng)豐富的藥食兩用的食用菌[4]。運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，從黑木耳中分離出多糖、黑色素、黃酮和多酚等功能性營養(yǎng)成分，具有抗氧化[5]、抗腫瘤[6，8-9]、降血脂[7]、抗疲勞和提高免疫力[10]等功能特性。

因此，研究黑木耳營養(yǎng)成分及功能對人類健康具有重要意義。針對黑木耳的主要營養(yǎng)成分、生物活性成分物質(zhì)以及提取工藝的研究進展進行綜述，為黑木耳更深入的開發(fā)利用提供理論參考。

1 主要營養(yǎng)成分

黑木耳在我國作為一種藥食兼用的食用菌，含有占干重約63%的碳水化合物，還含有豐富的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，以及多糖類物質(zhì)[11]。據(jù)報道黑木耳中含有42．5%的碳水化合物，包含葡萄糖、木糖、鼠李糖、糖醛酸及其硫酸鹽、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖[12]。黑木耳中鈣、鐵含量較高，還含有豐富的氨基酸，包括人體必需的8種氨基酸，且所含必需氨基酸含量為 26．35%，總氨基酸含量為 （75．83±0．52）%，必需氨基酸占總氨基酸的34．7%。不同品種、不同栽培條件的黑木耳營養(yǎng)物質(zhì)存在較大差異[13]。此外，巫仁高[14]在培養(yǎng)基質(zhì)中添加不同濃度的砷（As）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）栽培黑木耳，研究黑木耳子實體對As、Hg、Cd、Pb四種有害重金屬富集作用，研究證明黑木耳子實體對汞、鎘有較強的富集作用，對鉛富集作用有限；但在沒有人為添加重金屬的情況下，黑木耳子實體中鉛、鎘、汞、砷4種金屬的含量都很低，因此，在產(chǎn)地環(huán)境、水質(zhì)、栽培基質(zhì)無污染的情況下，黑木耳中重金屬的含量在安全限量內(nèi)。據(jù)相關(guān)文獻報道，黑木耳主要營養(yǎng)成分如表1～表4所示[15-16]。

表1 黑木耳主要營養(yǎng)成分及糖類含量Tab．1 Main nutrients and carbonhydrades content of Auricularia auricular

表2 黑木耳礦物質(zhì)元素和重金屬元素含量Tab．2 Mineral elements and toxicelements content of Auricularia auricular

表3 黑木耳維生素和生物堿含量Tab．3 Vitamins and alkaloids contentof Auricularia auricular

表4 黑木耳氨基酸含量Tab．4 Amino acids contentof Auricularia auricular

2 主要生物活性成分及其提取工藝

黑木耳含有多種生物活性成分，具有抗凝血、抗腫瘤、降血糖和降膽固醇活性[16]。近年來，人們對黑木耳的研究較多，主要集中在黑木耳多糖方面，黑木耳的子實體除含有多糖外，還含有黑色素、黃酮類、多酚等生物活性物質(zhì)[1]。黑木耳多糖由單糖葡萄糖（72%）、木糖（10%）、果糖（10%）和甘露糖（8%）組成，而 (1-3)-β-D-葡聚糖是多糖的基本鏈[17]。黑木耳乙醇提取物的多酚類化合物也具有顯著的降膽固醇作用及抗氧化活性，可以降低總膽固醇水平和動脈粥樣硬化指數(shù)，增加高密度脂蛋白[18]。黑木耳中提取得到的部分活性成分及功能如表5所示。

表5 黑木耳活性成分及功能Tab．5 Active ingredients and functions of Auricularia auriculata

2.1 黑木耳多糖及其提取工藝

黑木耳提取的多糖類物質(zhì)，具有降血糖[25]、抗血栓[26]、降血脂[27]、抗動脈粥樣硬化[28]等功效。黑木耳多糖是由L-阿拉伯糖、D-甘露糖、L-巖藻糖、D-葡萄糖、D-木糖和葡萄糖醛酸等單糖組成[29-30]。Ma等[20]從黑木耳中提取了水溶性β-D-葡聚糖，對腺泡細胞癌增殖有較強的抑制作用。還有研究發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖可以提高荷瘤小鼠的細胞免疫功能[31]。Qiu等[32]研究證明黑木耳多糖-鉑復(fù)合物是一種有效的、有潛力的、臨床可行的腫瘤細胞靶向制劑。黑木耳多糖的提取方法以水提法為主，也有少量研究采用有機溶劑提取的報道。Reza等[33]評價了黑木耳70%乙醇提取物不同溶劑組分（乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、丁醇和水）分別對P388D1巨噬細胞和肉瘤180細胞的抗腫瘤活性，結(jié)果表明二氯甲烷組分有較強的抗腫瘤作用。Hu等[34]研究了黑木耳多糖的降血糖和抗糖尿病、腎病作用，結(jié)果表明與二甲雙胍類似，黑木耳多糖通過促進葡萄糖代謝而顯著降低血糖水平，同時還具有抗氧化活性，對糖尿病、腎病具有保護作用。王波等[35]研究發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖提取物可減輕大鼠脂質(zhì)過氧化損傷問題，延緩大鼠肝纖維化。黑木耳多糖還可通過抑制炎性介質(zhì)釋放、保護腸黏膜屏障，對梗阻性黃疸大鼠肝臟起到保護作用[36]。Luo等[37]的研究也證明黑木耳多糖具有改善血清和肝臟抗氧化狀態(tài)的功效。郭國麗等[38]研究了水溶性黑木耳根多糖的特性及其對四氯化碳所致小鼠肝損傷的保護作用。

較多研究報道中為了提高黑木耳多糖的功效而將其進行衍生化處理。黑木耳多糖硫酸化衍生物對輻射所致?lián)p傷有保護作用[39]。黑木耳多糖硫酸化衍生物還是一種有效的抗輻射誘導(dǎo)的血細胞損傷的保護劑。Zhang等[21]采用微生物發(fā)酵法制備了具有較強抗凝血活性的黑木耳多糖衍生物。Hua等[40]研究證明，經(jīng)黑木耳中多糖硫酸化衍生物預(yù)處理的大鼠脾臟淋巴細胞在比經(jīng)輻照處理的大鼠脾臟淋巴細胞的存活率更高；在60Co誘導(dǎo)下，處理降低了輻照小鼠血液中丙二醛水平，增加了過氧化物酶活性和谷胱甘肽過氧化物酶活性。

2.2 黃酮類化合物及其提取工藝

黃酮類化合物是以2-苯基色原酮為骨架衍生的一類黃色色素物質(zhì)的總稱，以游離態(tài)或糖苷形式存在，具有抗凝血、降血脂、延緩細胞衰老、抗癌等多種生物活性作用，是目前最受關(guān)注的天然活性化合物之一[41-43]。鄭佳東等[44]采用超聲波輔助乙醇提取黑木耳類黃酮，采用正交試驗優(yōu)化結(jié)果，在乙醇濃度75%、料液比1∶6（g/mL）、超聲溫度70℃、超聲功率70W的條件下，最終提取率可達0．92%。王鵬等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在無氧條件下提取的黑木耳類黃酮，提取率和抗氧化活性均高于有氧條件下提取的黑木耳類黃酮，研究還發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖和類黃酮復(fù)配物可提高DPPH自由基和羥自由基清除能力，兩者抗氧化能力具有協(xié)同抗效應(yīng)。韓秋菊等先后研究了乙醇浸提法[46]和微波法輔助法[47]提取黑木耳中的黃酮類化合物，乙醇浸提法提取黑木耳中黃酮類化合物的最佳工藝條件為料液比1∶7、乙醇濃度80%、時間6 h、溫度50℃，黃酮類化合物的提取率為0．43%；微波法輔助法提取黑木耳中黃酮類化合物的最佳工藝條件為料液比1∶9、微波輻射功率560W、時間50 s、乙醇濃度90%，最終黑木耳黃酮提取率為0．665%。對比兩者工藝發(fā)現(xiàn)，微波輔助乙醇浸提黑木耳中的黃酮類化合物，可提高其提取率。

2.3 蛋白質(zhì)及其提取工藝

蛋白質(zhì)是組成生命機體及維持生命正?；顒拥闹匾镔|(zhì)。黑木耳所含蛋白質(zhì)較其他植物而言更豐富，含量達到12%～13%，是獲取植物蛋白的新興資源[48]。蛋白質(zhì)的提取方法一般采用堿溶解蛋白質(zhì)后，再將溶液調(diào)至酸性沉淀得到蛋白質(zhì)。趙玉紅等[49]采用堿溶酸沉法提取黑木耳中的蛋白質(zhì)，通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到最佳提取工藝為溫度50℃、料液比1 ∶90、提取時間 2．5 h、堿液濃度 0．07 mol·L-1。在此基礎(chǔ)上，研究者們采用超聲波和酶解法輔助提取黑木耳中的蛋白質(zhì)，提取率明顯升高。李福利等[50]通過超聲波輔助堿法提取黑木耳蛋白質(zhì)，得到最佳工藝條件為 pH11．0、超聲功率 200 W、時間 20 min，此時提取率為66．32%。劉靜波等[51]研究了酶解法提取黑木耳蛋白質(zhì)，得到最佳的提取工藝為采用胰蛋白酶，添加量為8%，酶解時間為2 h，酶解pH 為 8．0，料液比為 1 ∶52．5。林洋[52]比較了堿法、超聲波輔助堿法、強電場技術(shù)提取黑木耳蛋白質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)超聲波輔助堿法明顯優(yōu)于堿法和強電場技術(shù)，提取率高，時間短，效果好。

2.4 黑色素及其提取工藝

黑色素是由酚或吲哚類化合物氧化聚合形成的高分子化合物，是黑木耳中重要的活性成分之一，在黑木耳的藥理活性上發(fā)揮著重要作用[53]。侯若琳等[54]采用纖維素酶-超聲波協(xié)同提取黑木耳黑色素，研究正交試驗和響應(yīng)面分析法，優(yōu)化提取工藝參數(shù)為酶添加量12 mg、時間120 min、溫度40℃，pH 5.0，1.27 mol·L-1NaOH濃度，料液比1∶40，結(jié)合超聲輔助，60℃條件下，功率300W超聲處理52 min，最終黑木耳黑色素提取得率高達10.48%，相較于未添加纖維素酶的對照組提取得率增加了12.93%。劉城移等[55]采用傅里葉紅外光譜對黑木耳黑色素進行鑒定，研究對DPPH自由基和羥自由基清除能力的試驗證明黑木耳黑色素具有體外抗氧化能力，還以急性肝損傷小鼠為模型，研究證明黑木耳黑色素能有效改善小鼠肝損傷。張艷榮等[56]采用正交試驗優(yōu)化碳酸鈉提取木耳黑色素的工藝，并對黑色素的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果表明，單因素及正交試驗確定最優(yōu)工藝條件為超聲功率160W、料液比1∶30、碳酸鈉濃度2.00mol·L-1、提取時間50min。潘磊等[57]采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化超聲波輔助提取木耳黑色素，得到最佳的提取工藝參數(shù)為氫氧化鈉濃度0.5mol·L-1，功率348 W超聲處理9 min，料液比1∶21。張敏等[58]利用深層發(fā)酵法制取木耳黑色素，采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化確定最佳發(fā)酵培養(yǎng)基，即酪蛋白、可溶性淀粉、Ca－CO3添加量分別為0.747%、1.726%、0.140%，得到的木耳黑色素具有較強的超氧陰離子和ABTS陽離子自由基清除能力。

2.5 多酚及其提取工藝

多酚是一類酚羥基類及其衍生物的總稱，因其具有極強的抗氧化作用而被稱為“第七大營養(yǎng)素”[59]。有研究證明，黑木耳提取物具有較強的抗氧化活性，與其所含的多酚物質(zhì)有著密不可分的關(guān)系[21]。Oke等[22]研究了黑木耳的酚類成分、抗氧化活性和細胞毒性，結(jié)果表明，黑木耳提取物對H2O2誘導(dǎo)的細胞氧化損傷具有保護作用，黑木耳提取物對幼鼠腎成纖維細胞無毒，可以作為一種潛在的天然抗氧化劑來源。蘇偉等[60]對云南、黑龍江和福建3個地區(qū)的黑木耳多酚提取，比較其抗氧化活性發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)黑木耳多酚粗體物抗氧化活性有所不同，黑龍江黑木耳多酚提物物的還原能力、對DPPH自由基的清除能力及對超氧陰離子的清除能力最強，云南黑木耳多酚提物物的羥自由基的清除能力和抗脂質(zhì)過氧化的能力最強。陳鋼等[61]研究了微波輔助法提取黑木耳多酚化合物，在單因素試驗基礎(chǔ)上，結(jié)合正交試驗得到最佳提取工藝為功率450W微波處理120 s、乙醇濃度75%、料液比1∶25，各因素對提取率影響由大到小依次為乙醇體積分數(shù)＞料液比＞微波處理功率＞微波處理時間。刁小琴等[62]采用中心組合試驗，二次多項式回歸分析超聲輔助提取黑木耳多酚，得到最佳工藝參數(shù)，在55℃條件下，采用乙醇濃度55%，功率180 W超聲處理26 min，多酚得率為0.92%。陳龍等[63]研究發(fā)現(xiàn)，在80%丙酮、80%甲醇、石油醚和乙酸乙酯4種溶劑中，采用80%丙酮提取黑木耳多酚的效果最佳，對DPPH自由基、超氧陰離子和羥自由基均具有較好的清除能力。

3 總結(jié)與展望

黑木耳中含有豐富的糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)和黃酮類化合物，以及黑色素、多酚等生物活性成分，目前，對其功能性成分研究主要集中在多糖方面，對其他活性物質(zhì)如黑色素、黃酮類化合物方面研究較少。多糖研究方面從提取純化工藝，逐漸轉(zhuǎn)移到作用機理研究?？傮w而言，黑木耳生物活性方面的研究還不夠全面和深入，需要更多研究為黑木耳產(chǎn)業(yè)提供理論和數(shù)據(jù)支持。未來黑木耳深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展可注重以下幾方面：1）更全面、深入地探索黑木耳中含有的活性物質(zhì)，及其作用機理；2）目前有少數(shù)關(guān)于多糖、黑色素衍生化方面的研究，獲得了較好的預(yù)期效果，未來可重點關(guān)注黑木耳提取物衍生化的研究，以提高其功效；3）黑木耳作為深受國人推崇的藥食同源材料，值得深入研究，開發(fā)黑木耳系列功能性食品對黑木耳產(chǎn)業(yè)鏈的延伸至關(guān)重要。