食藥用菌多糖抑菌作用研究進(jìn)展

蔡小雨，李雪晗，于美翠，巫小慧，王玉青，李夢(mèng)瑤

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州 061100）

“無(wú)葉無(wú)芽無(wú)花，自身結(jié)果；可食可補(bǔ)可藥，周身是寶?！泵鑼懙木褪鞘乘幱镁?。食藥用菌從廣義上可以認(rèn)為是可以食用的真菌，狹義上認(rèn)為是可食藥用的大型真菌。總的來(lái)說(shuō)可食藥用菌屬于真菌的一類分支，屬于微生物的范疇。如今食藥用菌的菌體培養(yǎng)多用液體培養(yǎng)的方法，食藥用真菌在液體中進(jìn)行發(fā)酵，在此過(guò)程發(fā)酵液中會(huì)產(chǎn)生豐富的多糖。由于真菌多糖具有多種生物活性，國(guó)內(nèi)外對(duì)于食藥用菌多糖提取方法與功能的研究一直在進(jìn)行，綜述食藥用菌多糖抑菌作用相關(guān)研究進(jìn)展，為抑菌功能更好的利用提供一定的科學(xué)依據(jù)。菌體多糖名稱見表1。

表1 菌體多糖名稱

1 食藥用菌多糖抑菌作用機(jī)理

有關(guān)食藥用菌多糖的抑制作用的研究有很多，但大多是以一種菌為研究對(duì)象進(jìn)行抑制作用機(jī)理的研究。通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，本文將不同種菌的抑菌機(jī)理進(jìn)行匯總，大致可以分為3種，即阻止有害菌進(jìn)入細(xì)胞，破壞有害菌的細(xì)胞膜與細(xì)胞壁與影響有害菌的基因表達(dá)。

1.1 阻止有害菌進(jìn)入細(xì)胞

當(dāng)有害菌還未接近宿主細(xì)胞時(shí)，一些多糖會(huì)與有害菌所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)鐵進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而影響了有害菌的活性，鐵與多糖結(jié)合能力越強(qiáng)，有害菌體得到的鐵越少,對(duì)于菌體的抑制能力越強(qiáng)[1],到達(dá)宿主細(xì)胞的有害菌就越少。一些食藥用菌多糖可以代替某些細(xì)菌宿主的受體結(jié)構(gòu)，與細(xì)菌的黏附素結(jié)合，阻止細(xì)菌侵染宿主細(xì)胞[2]。

1.2 破壞有害菌的細(xì)胞膜與細(xì)胞壁

一些食藥用菌多糖可以破壞微生物的細(xì)胞壁與細(xì)胞膜。例如呈現(xiàn)正電荷的殼聚糖可以與呈現(xiàn)負(fù)電荷的革蘭氏陰性菌（G-）外膜上的脂多糖和革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）特有的脂磷壁酸（磷壁酸與脂類分子）發(fā)生靜電反應(yīng)。G-的外膜-與G+細(xì)胞壁會(huì)有不同程度的損壞，使其內(nèi)容物流出，進(jìn)而影響細(xì)菌的活性，甚至造成細(xì)菌的死亡[3]。有一些細(xì)菌群體被某些生物大分子（多為糖蛋白復(fù)合物）組成的生物膜包裹著，生物膜使細(xì)菌的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，食藥用菌多糖可以抑制細(xì)菌的活性、破壞細(xì)菌的生物膜。如食藥用菌中提取的半乳聚糖[4]。還有一些多糖易于吸附在微生物的細(xì)胞表面，形成抑菌膜，影響微生物的新陳代謝與活性[5]。

1.3 影響有害菌的基因表達(dá)

從可食用菌提取低分子量的多糖可以進(jìn)入微生物的細(xì)胞核中，靶向作用于細(xì)胞核中的帶負(fù)電荷的遺傳物質(zhì)，影響遺傳物質(zhì)的復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，翻譯等過(guò)程，進(jìn)而達(dá)到抑菌的效果[6]。小分子的多糖可以通過(guò)某些微生物的多孔細(xì)胞壁進(jìn)入到微生物的內(nèi)部，改變微生物的內(nèi)部膠體狀態(tài)，使其絮凝，變性，影響微生物的存活狀態(tài)。如果多糖分子繼續(xù)裂解，有可能會(huì)失去抑菌的作用。如果是分子量過(guò)大的多糖，會(huì)通過(guò)復(fù)雜的卷曲與纏疊，影響微生物活性的有效基因的表達(dá)，抑菌作用會(huì)因此減弱。

2 食藥用菌多糖提取方法

不同種類的食藥用菌多糖的提取是以提取多糖的含量與提取多糖的活性為綜合考慮因素，確定最優(yōu)提取方案。提取方法不是亙古不變的，是推陳出新的。因此，相關(guān)人員需要不斷進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，獲取更好的多糖提取方案。目前，食藥用菌多糖的提取方法有水提醇沉法、酶提取法與超聲波輔助法等多種方法[7]。本文對(duì)水提醇沉法、堿浸提取法、超聲波輔助溶劑浸提法、復(fù)合酶提取菌體多糖、微波輔助極性溶劑萃取與亞臨界水提取菌體多糖6種方法進(jìn)行綜述。

2.1 水提醇沉法

水提醇沉法是根據(jù)提取的多糖易溶于水（尤其是熱水）,不溶于極性的乙醇溶液中的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)而成。此方法簡(jiǎn)便，成本小，易操作。但是水提中的水一般為熱水，熱水會(huì)影響多糖的活性，造成多糖的損失。張麗等[8]利用水提醇沉法對(duì)于杏鮑菇的子體進(jìn)行多糖的提取。試驗(yàn)得到，當(dāng)料液比為1∶20，提取溫度保持在80 ℃左右條件下，提取時(shí)間為2 h的杏鮑菇粗多糖產(chǎn)率最優(yōu)。

2.2 堿浸提取法

堿浸提取法由于某些菌體多糖為酸性，這些菌體的細(xì)胞壁與細(xì)菌在堿性環(huán)境中可以更好的吸水破裂，讓菌體多糖流出。由于這種方法需要用到堿液，堿液對(duì)于提取設(shè)備具有腐蝕性，維護(hù)成本高。堿液pH的調(diào)控也是一個(gè)難題，pH太高破壞多糖的結(jié)構(gòu)，影響多糖的性質(zhì)，如果pH太低，達(dá)不到提取菌體多糖產(chǎn)率高的效果。王琪[9]利用此方法進(jìn)行靈芝多糖的提取，提取效果較好。

2.3 超聲波輔助溶劑浸提法

應(yīng)用超聲波的空化作用、機(jī)械作用和熱作用[10]，會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的微射流與沖擊波，可以起到破壞菌體細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的作用，但提高浸提劑的提取效率的同時(shí)，也會(huì)影響多糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，故仍有待改進(jìn)。總體看來(lái)此方法所用的設(shè)備普遍，操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)多種菌類的多糖提取。趙夢(mèng)瑤等[11]采用水提法與超聲提取法兩種方法分別進(jìn)行黑木耳多糖的提取，應(yīng)用超聲提取法提取的黑木耳多糖對(duì)于大腸桿菌的抑制效果更好。許瑞等[12]對(duì)于杏鮑菇多糖的超聲波提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定最優(yōu)的提取條件是提取溫度95 ℃，超聲波功率213 W，提取劑的用量20 mg/mL，提取82 min.

2.4 復(fù)合酶提取法

第4種方法是應(yīng)用復(fù)合酶提取菌體多糖，酶具有專一性，所以在破壞細(xì)胞壁與細(xì)胞膜時(shí)，不會(huì)對(duì)提取的多糖結(jié)構(gòu)有影響，但是此方法與其他方法相比，提取的多糖有更多的蛋白質(zhì)雜質(zhì)，需要進(jìn)行去蛋白的操作。由于復(fù)合酶本身的獲取與保藏成本較高，所以該種提取方法的應(yīng)用范圍小，多用于對(duì)熱異常敏感的菌體多糖的提取[13]。

2.5 微波輔助法

第5種方法為微波輔助法，利用微波使菌體內(nèi)部溫度迅速升高，由于熱脹冷縮，使菌體內(nèi)部的壓強(qiáng)迅速大于環(huán)境中的大氣壓，使菌體的內(nèi)容物流出。該方法可與極性溶劑進(jìn)行配合使用，該方法中有兩個(gè)作用：①浸提多糖；②吸收傳遞微波熱量，也可以與微波協(xié)同作用。此方法提取速度快，但是熱敏感的菌體不易用此方法進(jìn)行提取[14]。趙有偉等[15]比較3種不同的粗毛纖維孔菌粗多糖的提取工藝，最終確定利用超聲微波協(xié)同提取的方案最佳。當(dāng)料液比為1∶33 g/mL，在微波功率為500 W，持續(xù)時(shí)間50 s，超聲時(shí)間51 min的條件下，提取效率最高。

2.6 亞臨界水提取法

亞臨界水提取法現(xiàn)在僅為試驗(yàn)階段，即利用亞臨界水提取菌體多糖的方法。亞臨界水提取法綜合了前5種方法的所有優(yōu)點(diǎn)，如能耗低，操作簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保，保護(hù)多糖的結(jié)構(gòu)，亞臨界水可以使菌體細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、淀粉變性，還方便于后續(xù)純化多糖的步驟。但是該方法如果大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)上，因?yàn)樵摲椒ㄋ璧臈l件為高溫高壓，這種條件下菌體多糖非常容易裂解。故其在實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用中還需進(jìn)一步的 研究[16]。

3 食藥用菌多糖抑菌活性

3.1 靈芝多糖

白丹等[17]應(yīng)用紙片瓊脂法測(cè)定靈芝多糖對(duì)于胡蘿卜歐氏菌，指狀青霉，灰葡萄孢，枯草芽孢桿菌，蠟狀芽孢桿菌，大腸桿菌，黑根霉與黑曲霉8種微生物的抑制程度，最終發(fā)現(xiàn)靈芝多糖對(duì)于前兩種植物病原菌與蠟狀芽孢桿菌，枯草芽孢桿菌的抑制效果最為明顯，對(duì)于大腸桿菌抑制效果一般，但是對(duì)于黑根霉與黑曲霉的抑制效果幾乎沒有。王琪[18]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)靈芝多糖對(duì)于大腸桿菌（G-）、枯草芽孢桿菌與金黃色葡萄球菌（G+）沒有抑制效果。原因可能是由于靈芝多糖的空間結(jié)構(gòu)過(guò)大，不能夠沖破細(xì)胞壁的阻礙。趙成萍等[19]的試驗(yàn)結(jié)果表示，在酸性環(huán)境中，靈芝多糖對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌效果優(yōu)于堿性環(huán)境，可能是由于酸性環(huán)境促進(jìn)菌體細(xì)胞壁與細(xì)胞膜的瓦解。根據(jù)蘇玲等的[20]研究，靈芝發(fā)酵液浸膏多糖（靈芝胞外多糖與胞內(nèi)、多糖混合）對(duì)于大腸桿菌具有良好的抑制效果。根據(jù)潘明等對(duì)[21]靈芝發(fā)酵液多糖的研究發(fā)現(xiàn)，靈芝發(fā)酵液多糖對(duì)于金黃色葡萄球菌的抑菌效果最優(yōu)，對(duì)于枯草芽孢桿菌也有明顯的抑菌效果，但是對(duì)于釀酒酵母菌與黑曲霉沒有抑菌圈的產(chǎn)生。同一種類食藥用菌的多糖，由于提取多糖的位置與方法不同，對(duì)于菌的抑制效果也具有選擇性。

王紅艷等[22]通過(guò)溫室盆栽試驗(yàn)探究靈芝多糖對(duì)于尖孢鐮刀菌的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，200 mg/mL靈芝多糖溶液處理棉花幼苗葉片，使過(guò)氧化物酶的活性大于對(duì)照組，增加了棉花對(duì)于尖孢鐮刀菌的抗性。寧玉波[23]發(fā)現(xiàn)用經(jīng)過(guò)靈芝多糖溶液處理過(guò)的番茄葉片感染番茄灰霉菌的幾率下降。這是由于經(jīng)過(guò)靈芝多糖處理的番茄葉片，提升了植株體內(nèi)過(guò)氧化物酶的活性，多酚氧化酶與過(guò)氧化氫酶等防御酶的活性顯著提高。靈芝多糖在抑制植物病菌方面具有良好的作用。

3.2 香菇多糖

雷莉輝等[24]從奶牛的乳房炎病例中分離出金黃色葡萄球菌與大腸桿菌兩種細(xì)菌，用香菇多糖進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，利用平板擴(kuò)散法發(fā)現(xiàn)，香菇多糖對(duì)于金黃色葡萄球菌的抑菌圈要小于大腸桿菌的抑菌圈；對(duì)于前者的MIC為37.5 mg/mL,對(duì)于后者的MIC為18.75 mg/mL。綜合看出，香菇多糖對(duì)于兩種菌都有良好的體外抑制效果，但是對(duì)于大腸桿菌的抑制效果最優(yōu)。王嘉銘[25]發(fā)現(xiàn)未純化的L2P20組分具有更好的抗氧化效果，但L2P20A組分對(duì)金黃色葡萄球菌具有更好的抑菌效果。

3.3 木耳多糖

羅敬文等[26]研究發(fā)現(xiàn)玉木耳對(duì)于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑菌能力較強(qiáng)，毛木耳和黑木耳對(duì)于三者的抑菌能力相同，且抑菌能力一般。3種多糖對(duì)于大腸桿菌的抑菌效果要優(yōu)于其他兩種菌種。蔡銘等[27]利用牛津杯進(jìn)行抑菌試驗(yàn)的探究。研究發(fā)現(xiàn)木耳多糖對(duì)于金黃色葡萄球菌與大腸桿菌具有抑制作用，對(duì)于枯草芽孢桿菌、藤黃微球菌、啤酒酵母與黑曲霉沒有抑制效果。張廷婷等[28]在黑木耳多糖對(duì)于小鼠腸道菌群調(diào)節(jié)的研究試驗(yàn)中，高油脂飲食的小鼠體內(nèi)的擬桿菌門升高，厚壁菌門降低。小鼠同時(shí)攝取黑木耳多糖后，乙肝菌門降低，厚壁菌門相對(duì)升高，表明黑木耳多糖可調(diào)節(jié)小鼠的腸道菌群。

3.4 杏鮑菇多糖

張麗等[29]采用濾紙片法探究杏鮑菇多糖對(duì)8種微生物的抑菌作用，發(fā)現(xiàn)杏鮑菇多糖只對(duì)白色鏈球菌與產(chǎn)氣桿菌有抑制作用。許瑞[30]應(yīng)用紙片法進(jìn)行抑菌探究，發(fā)現(xiàn)提取的杏鮑菇多糖對(duì)于大腸桿菌、變形桿菌和黑霉菌具有良好的抑制作用，但對(duì)于白色鏈球菌與產(chǎn)氣桿菌（兩者都是產(chǎn)孢菌）幾乎沒有抑菌作用。這兩個(gè)研究結(jié)果完全是相反的，原因應(yīng)該是由于杏鮑菇多糖的提取方法不同，而導(dǎo)致的結(jié)果不相符。

3.5 竹蓀多糖

黃慶斌等[31]以吸光度代表青春雙歧桿菌菌體濃度的大小。當(dāng)竹蓀粗多糖達(dá)到0.25 mg/mL后，2 mg/mL青春雙歧桿菌菌體隨著多糖濃度的提升顯著下降，菌體在多糖環(huán)境中產(chǎn)酸得到抑制。白新偉[32]應(yīng)用瓊脂濾膜法進(jìn)行抑菌試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)粗多糖及3種多糖組分對(duì)乳酸菌的抑制作用顯著強(qiáng)于對(duì)金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和根瘤菌的抑制作用。

3.6 孔菌多糖

鄒麗等[33]從樺褐孔菌的菌絲體中提取粗多糖，用平板表面涂抹法對(duì)于楊樹爛病菌與落葉松枯梢病菌進(jìn)行抑菌效果的探究，粗多糖對(duì)于前者病菌的抑菌率只有3.64%，而對(duì)于后者病菌的抑菌率達(dá)到了29.52%。用不同濃度的乙醇對(duì)從發(fā)酵液中提取的多糖進(jìn)行分級(jí)純化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，體積分?jǐn)?shù)為70%乙醇洗脫后的多糖組分的抑菌效果最佳，對(duì)于楊樹爛皮病菌、落葉松枯稍病的抑菌率分別提升為54.65%，67.41%。對(duì)于楊樹爛皮病菌與落葉松枯稍病的最小抑菌濃度（MIC）分別為65 g/mL、60 g/mL。褐孔菌分級(jí)純化過(guò)的抑菌能力提升。

唐玉琴等[34]從榆生擬層孔菌子實(shí)體中提取粗多糖，然后用濾紙片法進(jìn)行粗多糖抑菌能力的探究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)粗多糖對(duì)于青霉、毛霉、根霉和黑曲霉這4種真菌沒有抑制效果，對(duì)大腸桿菌、四聯(lián)球菌、金黃色葡萄球菌與谷草芽孢桿菌這4種細(xì)菌有抑制作用，其中對(duì)于大腸桿菌的抑制效果最佳。對(duì)于酵母菌的抑菌效果與對(duì)大腸桿菌的抑菌效果相差不大?？赡苁怯捎诩?xì)胞壁結(jié)構(gòu)的不同帶來(lái)抑菌效果的差異，前4種真菌細(xì)胞壁厚，酵母菌的細(xì)胞壁中的葡聚糖與甘露聚糖容易受到外界環(huán)境的破壞，4種原核細(xì)菌的細(xì)胞壁主要由較薄的肽聚糖組成，容易受到菌體多糖的影響。

趙有偉等[35]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)環(huán)磷酰胺處理過(guò)的小鼠與正常小鼠相比，發(fā)現(xiàn)變形菌門與ε-變形菌門在總腸道菌群中的占比升高，經(jīng)過(guò)粗毛纖維孔菌粗多糖灌腸處理后的小鼠變形菌門與ε-變形菌門在總腸道菌群中的占比下降，說(shuō)明其對(duì)于這兩門的菌群有抑制作用。唐少軍等[36]提取粗毛纖菌胞外粗多糖，用牛津杯法進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果顯示，其對(duì)于金黃色葡萄球菌、白色念珠菌與酵母菌有明顯的抑菌圈生成，對(duì)于大腸桿菌，副溶血性弧菌沒有抑制圈形成，粗毛纖菌胞外粗多糖對(duì)于微生物的抑制具有選 擇性。

4 結(jié)語(yǔ)

從6種食藥用菌抑菌方面，發(fā)現(xiàn)食藥用菌多糖在抑制植物病菌上有很好的效果，可以結(jié)合植物抗菌劑一起使用，作用抗菌誘導(dǎo)劑，減少植物抗菌劑的使用，保護(hù)環(huán)境，減緩植物耐藥性的出現(xiàn)。還可以作為調(diào)節(jié)腸道菌落的藥物使用，因?yàn)槭乘幱镁嗵强梢哉{(diào)節(jié)腸道菌群，抑制有害菌門比例的升高，改善腸道菌群環(huán)境，恢復(fù)體內(nèi)正常的糖脂代謝機(jī)制[37]。天然菌類提取無(wú)化學(xué)合成藥品的毒性。由于食藥用菌對(duì)于一些細(xì)菌有著良好的抑菌效果，目前可以聯(lián)合某些特定的抗生素達(dá)到共同抑菌的效果，可以有效地緩解某些細(xì)菌耐藥性對(duì)人們的健康造成的不良后果[38]。但在食藥用菌多糖成分既可以抑菌，又可以做成食品防腐劑方面，目前沒有相關(guān)研究。原因可能是因?yàn)樘崛〖夹g(shù)還未成熟、提取效率低、抑菌能力不足以代替市面上已經(jīng)存在的化學(xué)防腐劑且成本高，因此，有關(guān)這方面的研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。