食用真菌多糖的研究進(jìn)展

姜 浩，孫 濤，姚皓昱，李興愷，王燕玲，雷 鵬, ，王 瑞，徐 虹，李 莎，孫達(dá)鋒

（1.南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院，江蘇南京 211816；2.中華全國(guó)供銷合作總社昆明食用菌研究所，云南昆明 650033）

食用真菌是地球上分布廣泛的食物資源，自古以來(lái)就備受人們關(guān)注，食用真菌一般都是高等真菌的子實(shí)體，味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖、維生素等成分，具有優(yōu)異的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，靈芝就是一種人們非常熟悉的食用真菌，備受人們的喜愛。近年來(lái)隨著健康飲食理念的興起，食用真菌中的一些生物活性成分越來(lái)越受到人們的重視。多糖是食用真菌最主要的活性成分之一，是由各種中性糖或糖醛酸通過(guò)糖苷鍵復(fù)雜聚合而成的碳水化合物長(zhǎng)鏈。目前，多糖作為天然活性成分已被應(yīng)用在化妝品行業(yè)以及食品行業(yè)。最新的研究表明，它們具有豐富的保健和治療作用，如抗氧化、抗腫瘤、抗突變、抗HIV、抗炎、抗凝血、抗輻射、抗疲勞、抗增殖、降糖治療、保肝、降壓以及免疫調(diào)節(jié)等[1-3]。目前，研究人員已經(jīng)對(duì)食用真菌如銀耳、靈芝、猴頭菇等進(jìn)行了深入的研究，從多糖提取及發(fā)酵工藝研究到多糖生物合成研究，再到多糖生物活性研究都已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，但是，過(guò)高的分子量使得多糖的黏度非常大，過(guò)高的黏度成為了多糖各種領(lǐng)域研究的一大難題，并且生產(chǎn)的難度大大提高了多糖的成本，使得多糖難以普遍得到應(yīng)用。本文針對(duì)近年來(lái)有關(guān)食用真菌多糖的研究進(jìn)行了整理、歸納，將從結(jié)構(gòu)、提取、發(fā)酵、生物合成以及生物活性幾個(gè)方面闡述其研究進(jìn)展，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，為接下來(lái)真菌多糖的研究以及產(chǎn)業(yè)化利用提供理論依據(jù)。

1 多糖的結(jié)構(gòu)特征

多糖根據(jù)單糖的組成可以分為兩大類：同多糖和雜多糖。其中雜多糖除了具有不同類型的單糖單元外，還具有不同的糖苷鍵，導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)的多樣性。食用真菌多糖大多為雜多糖，由兩個(gè)或多個(gè)不同單糖以不同組合組成主鏈，在單糖組成、分子量以及糖苷鍵的連接方式等方面都表現(xiàn)出多樣性[4-7]。表1總結(jié)了幾種常見食用真菌多糖的單糖組成、分子量以及糖苷鍵的連接方式。不同的食用真菌來(lái)源可以看出其單糖組成是有顯著差別的，連接方式也具有很強(qiáng)的特異性，不同來(lái)源的同一種食用真菌在單糖組成和糖苷鍵上有一定的相同之處。

表1 幾種不同來(lái)源食用菌多糖的單糖組成、分子量及其糖苷鍵連接方式Table 1 Monosaccharide composition, molecular weight and glycosidic bond connection mode of several edible fungus polysaccharides from different sources

食用真菌多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)由單糖連接的順序和摩爾比決定，對(duì)多糖的生物活性有著非常重要的影響[5]。目前幾種常見的單糖組分包括葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖和巖藻糖；不常見的單糖成分包括果糖、核糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、N-乙酰氨基葡萄糖和N-乙酰氨基半乳糖等。有人總結(jié)了過(guò)去幾十年中靈芝多糖的單糖組成和摩爾比的研究結(jié)果。發(fā)現(xiàn)同一菌株的子實(shí)體、菌絲體或發(fā)酵液中多糖的單糖組成也有所不同[5]。

分子量是影響天然多糖化學(xué)特性和生物活性的關(guān)鍵參數(shù)[6]。一般來(lái)說(shuō)，食用真菌多糖的分子量從幾千到幾百萬(wàn)不等。目前，多糖分子量的測(cè)定方法主要有滲透壓分析、沉降分析、粘度測(cè)定、高效液相色譜法和高效凝膠滲透色譜法等。其中，高效液相色譜法是目前研究中測(cè)量多糖分子量應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)間短且檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

多糖的糖苷鍵連接方式復(fù)雜多樣，并且難以精確檢測(cè)。甲基化分析是目前研究單糖殘基間糖苷鍵的主要方法。Li等對(duì)從猴頭菇中提取到的多糖進(jìn)行了甲基化分析，推測(cè)猴頭菇多糖的糖苷鍵為α-（1→6）-半乳糖苷鍵以及O-2位置的α-L-巖藻糖苷鍵[7]。

2 多糖的提取工藝

以經(jīng)濟(jì)可持續(xù)和節(jié)能的方式從食用菌中回收生物活性多糖有很多障礙。傳統(tǒng)的食用真菌多糖提取策略包括熱水提取法和酸堿提取法，但是傳統(tǒng)的提取方法都有很明顯的缺點(diǎn)。因此，以食用真菌多糖提取為重點(diǎn)的創(chuàng)新技術(shù)和先進(jìn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，如超聲輔助提取法、微波輔助提取法、酶輔助提取法、亞臨界水萃取法等[12-14]。目前已經(jīng)應(yīng)用的一些提取方法以及它們的優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。

表2 多糖的提取方法Table 2 Extraction methods of polysaccharides

2.1 熱水提取法

熱水提取法是最常用的傳統(tǒng)提取工藝，一般是在高溫（50～100 ℃）下用熱水提取一定時(shí)間（1.5～5 h）。對(duì)于熱水提取法，提高處理溫度通常會(huì)提高多糖的提取效率[29-30]。然而，當(dāng)溫度高于最佳溫度時(shí)，產(chǎn)率或純度會(huì)隨著溫度的進(jìn)一步升高而降低[31-32]。并且當(dāng)溫度高于150 ℃時(shí)，15 min后，三螺旋結(jié)構(gòu)將不再存在[33]。提取時(shí)間是熱水提取法的另一個(gè)重要因素，較長(zhǎng)的提取時(shí)間通常對(duì)提取率有積極影響[29-30]，但過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間也會(huì)導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)的破壞和生物活性的喪失。液固比在多糖的熱水提取法中也起著重要作用，因?yàn)檩^高的液固比可能導(dǎo)致較低的粘度，這可以提高溶劑進(jìn)入細(xì)胞的擴(kuò)散率、多糖到溶劑的傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力以及提取粗多糖的純度[30]。然而，較高的液固比也意味著用于進(jìn)一步加工的溶液體積較大，影響整體純化和生產(chǎn)成本[29]。重復(fù)提取有時(shí)也用于提高提取率，有研究報(bào)告，在熱水提取法中重復(fù)提取多達(dá)6次，可以達(dá)到最大提取率[34]。熱水提取法具有運(yùn)行成本低、設(shè)備要求簡(jiǎn)單的顯著優(yōu)勢(shì)[2]。然而，這種提取技術(shù)存在一些缺點(diǎn)，如處理時(shí)間延長(zhǎng)、能量需求過(guò)剩和操作溫度高[2,35]。

2.2 酸堿提取法

在酸堿提取法中，堿（如NaOH或KOH）和酸（如HCl或草酸銨）可以用于促進(jìn)多糖的提取[36]。酸堿提取法通常在熱水提取法之后的連續(xù)提取步驟中進(jìn)行，以最大限度地從食用菌中提取多糖，通過(guò)熱水、1%（w/v）草酸銨和1.25 mol/L氫氧化鈉/硼氫化鈉溶液連續(xù)提取平菇多糖會(huì)有更高的產(chǎn)量[18]。與堿性多糖相比，酸性多糖的產(chǎn)量和碳水化合物含量最高，蛋白質(zhì)雜質(zhì)較少。酸和堿的處理會(huì)破壞細(xì)胞壁，降解粗纖維結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁蛋白質(zhì)與葡聚糖之間的可水解連接，從而釋放細(xì)胞內(nèi)多糖并提取酸和堿溶部分，將不溶于水的組分轉(zhuǎn)化為水溶性組分。這也是酸堿提取法與熱水提取法相比獲得更高多糖產(chǎn)量的原因[17,37]。然而，除了可能的高工作溫度外，酸堿提取法還有處理時(shí)間長(zhǎng)的限制。

2.3 超聲輔助提取法

超聲輔助提取法是利用溶劑中聲空化的形成和非對(duì)稱微氣泡的崩塌所產(chǎn)生的空化效應(yīng)，這些氣泡釋放大量能量，產(chǎn)生微射流、沖擊波和高剪切力。流體動(dòng)力促進(jìn)細(xì)胞壁破裂、不互溶相之間的傳質(zhì)、增強(qiáng)滲透和毛細(xì)管效應(yīng)以及減小粒徑，從而提高提取率和效率[38]。

超聲輔助提取法中，在較低的蒸汽壓（30～100 mmHg）和溫度（30～50 ℃）下利用水，會(huì)由于氣泡尺寸的增大而促進(jìn)空化強(qiáng)度[39]，產(chǎn)生的局部高溫高壓、沖擊波、微射流、光輻射等物理效應(yīng)，加快多糖的提取。除水外，還可以使用聚乙二醇（PEG）和NaOH溶液作為溶劑從真菌中提取多糖[22]。較低的頻率（20～100 kHz）具有降低溶劑和能源消耗、高處理吞吐量和更短的處理時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)[39]。但是，超聲輔助提取法過(guò)程中的溫升難以監(jiān)測(cè)，可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果重復(fù)性較低。此外，有報(bào)道稱超聲波處理導(dǎo)致多糖分子量（MW）下降高達(dá)70%[40]。

2.4 微波輔助提取法

在過(guò)去的二十年中，微波技術(shù)作為食品科學(xué)中的干燥和提取工具發(fā)揮了重要作用[41]。微波是一種非接觸熱源，通過(guò)溶劑和溶解離子之間的離子傳導(dǎo)產(chǎn)生熱能，進(jìn)而破壞細(xì)胞壁，協(xié)助多糖分子的釋放。高頻交變電場(chǎng)（通常為2450 MHz）引起極性分子取向的改變，從而引起分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而引起碰撞頻率的增加、內(nèi)壓的增加和溫度的突然升高，最終導(dǎo)致細(xì)胞破裂和溶劑通過(guò)細(xì)胞壁的擴(kuò)散[42]。有研究[23]優(yōu)化了微波輔助提取法提取多糖的操作條件，結(jié)果表明，最佳提取條件為：提取時(shí)間為24.65 min，微波功率為109.98 W，水與原料之比為21.62 mL/g。在優(yōu)化條件下，多糖的產(chǎn)率和純度分別為35.41%±0.62%和73.92%±0.83%。與熱水提取法、超聲輔助提取法相比，微波輔助提取法提取多糖的產(chǎn)率更高，加工時(shí)間更短[24]。微波輔助提取法具有靈活性強(qiáng)、溶劑消耗低、加工時(shí)間短、提取率高等優(yōu)點(diǎn)[24]。然而，微波輔助提取法的主要缺點(diǎn)之一是加熱不均勻[43]，容易造成一些不必要的損失。

2.5 酶輔助提取法

真菌細(xì)胞壁基質(zhì)的水解和降解可以被酶有效催化，釋放出細(xì)胞內(nèi)的生物活性化合物。纖維素酶是提取蘑菇多糖的常用酶，最佳操作溫度為50 ℃，pH為4～5[44]。多酶水解（纖維素酶和其他酶，如木瓜蛋白酶、果膠酶、蛋白酶或胰蛋白酶）也已被采用，因?yàn)樗鼈冇兄诖蚱评w維素、果膠、蛋白質(zhì)和其他分子之間的物理化學(xué)聯(lián)系，并有助于多糖的釋放，從而提高提取率。采用熱水提取法、超聲輔助提取法和酶輔助提取法三種技術(shù)從黑木耳中提取多糖，在三種提取方法中，酶輔助提取法提取黑木耳多糖的得率（35.35±0.54 g/kg）顯著高于熱水提取法（29.55±0.36 g/kg）和超聲輔助提取法（24.68±0.39 g/kg）[25]。有研究表明，與單酶提取和熱水提取法相比，利用纖維素酶、果膠酶、胰酶比例2:2:1的組合酶從灰樹花中提取的多糖會(huì)具有較低的分子量，并表現(xiàn)出更好的抗氧化活性[26]。酶輔助提取法具有操作簡(jiǎn)單、特異性高、環(huán)境友好、效率高、能耗低、工作溫度低等優(yōu)點(diǎn)[3]。然而，相對(duì)較高的酶成本是酶輔助提取法的主要缺點(diǎn)之一[41]。此外，酶輔助提取法的規(guī)模化是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槊傅幕钚詴?huì)受到多種因素的影響，如溫度和溶氧等。酶的種類、濃度、溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間以及液固比對(duì)酶輔助提取法的提取率也有影響。

2.6 亞臨界水萃取法

亞臨界水萃取法（也稱為水熱萃取或熱壓縮水萃?。┦且环N萃取技術(shù)，在足夠的壓力（1～22.1 MPa）下，水在超過(guò)沸點(diǎn)（100～374 ℃）的溫度下保持液態(tài)。因此，亞臨界水與室溫常壓水相比表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。亞臨界水萃取法對(duì)香菇多糖提取的研究表明，隨著處理溫度和時(shí)間的增加，葡萄糖含量會(huì)逐漸增加[27]。隨著溫度的升高，亞臨界水的極性降低，非極性同時(shí)增加。因此，使用不同的處理溫度可以提取不同極性的多糖。提取的多糖的分子量也隨著處理溫度的升高而逐漸增加，但由于熱降解使得多糖的分子量在130 ℃的臨界點(diǎn)上減少。同樣，有研究利用亞臨界水萃取法研究了溫度對(duì)杏鮑菇多糖單糖和低聚糖含量的影響。低聚糖含量隨著工作溫度的升高而增加，在210 ℃時(shí)達(dá)到最大葡聚糖含量73%。其中，葡萄糖含量在150 ℃時(shí)達(dá)到最大值，而果糖、甘露糖和海藻糖在180 ℃時(shí)達(dá)到最大值[28]。

亞臨界條件降低了水的介電常數(shù)和粘度，使其能夠溶解極性、中等極性以及非極性化合物，包括分子量更高的多糖[15]。此外，亞臨界水的電離常數(shù)隨著溫度的升高而顯著增加，使其更像一種酸性溶液，在無(wú)需催化劑的情況下催化化學(xué)反應(yīng)，如降解和水解聚合物鍵中的醚鍵和酯鍵[33,45]。因此，亞臨界水萃取法提供了同時(shí)提取、多糖分離和解聚的益處[28]。然而，多糖的鏈構(gòu)象和結(jié)構(gòu)對(duì)超過(guò)臨界點(diǎn)的壓力和溫度敏感，會(huì)影響多糖的生物活性[33]。

3 多糖的發(fā)酵工藝

在人工栽培技術(shù)出現(xiàn)之前，各種食用菌可以從野外采集，但是由于氣候因素影響較大，導(dǎo)致價(jià)格昂貴，而且產(chǎn)量有限。隨著人工栽培和發(fā)酵技術(shù)的快速發(fā)展，許多此類自然資源已被工業(yè)擴(kuò)展和利用，從而成為食品、醫(yī)藥和化妝品的重要來(lái)源[46]。目前有很多研究人員已經(jīng)在發(fā)酵培養(yǎng)條件下得到了食用真菌多糖，并通過(guò)改變培養(yǎng)條件（培養(yǎng)基組成、pH、添加劑、激素、含氧量、攪拌、光照等）來(lái)提高產(chǎn)率，然而，目前報(bào)道的食用真菌多糖的發(fā)酵研究大多局限于少量的搖瓶及小型發(fā)酵罐的生產(chǎn)和提取，而大規(guī)模的發(fā)酵和分離研究較少，一方面是因?yàn)槭秤谜婢纳L(zhǎng)時(shí)間久，工廠發(fā)酵周期過(guò)長(zhǎng)，還有一方面是因?yàn)槭秤谜婢l(fā)酵溫度大多在25～28 ℃，生長(zhǎng)條件較苛刻。

Pokhrel等[47]在搖瓶培養(yǎng)條件下，研究了不同碳源、氮源、濃度、pH和發(fā)酵時(shí)間對(duì)食用真菌多糖產(chǎn)量的影響。其中葡萄糖（3%）是產(chǎn)多糖的最佳碳源，酵母抽提物（1%）是菌絲生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)多糖的最佳氮源，并且中性和弱堿性環(huán)境為最佳發(fā)酵條件。以蛹蟲草為材料，在不同培養(yǎng)條件（溫度、pH、培養(yǎng)基組成）下，對(duì)蛹蟲草菌絲生長(zhǎng)和多糖產(chǎn)量進(jìn)行了研究，在蔗糖濃度為6%、多肽濃度為1%、磷酸二鉀濃度為0.05%時(shí)，多糖的產(chǎn)量較高[48]。在桑黃發(fā)酵培養(yǎng)基中添加氯化鈉后，菌絲生長(zhǎng)的速率降低，但多糖的產(chǎn)生及其抗腫瘤活性明顯增加[49]。從這些研究中我們可以看到，優(yōu)化了發(fā)酵培養(yǎng)條件后，多糖的產(chǎn)量有了明顯的提高。

對(duì)于食用真菌多糖的小型發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)，有研究[50]比較了攪拌釜式反應(yīng)器（STR）和氣升式反應(yīng)器（AR）在5 L體積多糖發(fā)酵生產(chǎn)中的作用，發(fā)現(xiàn)剪切應(yīng)力顯著影響胞外多糖的產(chǎn)生，顆粒致密性與胞外多糖含量呈正相關(guān)。氣升式反應(yīng)器雖能防止菌絲破裂，但由于混合不均，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，其產(chǎn)量低于攪拌釜式反應(yīng)器。麥芽糖（53.12 g/L）和多肽（4.21 g/L）的濃度為最佳的培養(yǎng)條件，培養(yǎng)5 d后可得到最大的生物量增長(zhǎng)（10.81 g/L）和胞外多糖產(chǎn)量（1.86 g/L）。另一項(xiàng)使用灰樹花菌絲體發(fā)酵的研究表明[51]，補(bǔ)料發(fā)酵顯著提高了菌絲體的生物量和胞外多糖的產(chǎn)量。在培養(yǎng)了13 d后，分批進(jìn)料（將葡萄糖含量保持在10～15 g/L）的胞外多糖產(chǎn)量高于分批發(fā)酵。總的來(lái)說(shuō)，發(fā)酵法制備多糖更方便，更快捷，在未來(lái)的醫(yī)藥和食品工業(yè)中具有非常好的應(yīng)用前景。

4 多糖的生物合成

隨著基因編輯技術(shù)的逐步成熟，人們可以利用該技術(shù)對(duì)某些物種的特定生物性狀進(jìn)行基因改造，生產(chǎn)難以人工合成的高純度化合物。目前，食用真菌多糖主要從栽培或野生食用真菌中提取，也可從發(fā)酵培養(yǎng)基中提取，利用基因工程或代謝工程方法生產(chǎn)食用真菌多糖的研究還很有限，其主要原因是多糖的合成機(jī)制尚未完全獲得破解。目前，普遍認(rèn)為多糖的生物合成途徑主要包括核苷酸糖前體的合成、重復(fù)單元的組裝和聚合過(guò)程。但是，針對(duì)核苷酸糖前體到重復(fù)單元之間的糖基轉(zhuǎn)移酶的研究十分有限，使得后續(xù)的合成過(guò)程還是未知的。因此，許多研究人員在研究合成相關(guān)酶的基礎(chǔ)上構(gòu)建了食用真菌多糖的核苷酸糖前體的簡(jiǎn)化生物合成途徑?；虮磉_(dá)和RNAi介導(dǎo)的基因沉默等方法也被用于生物合成途徑的研究。在圖1中，根據(jù)先前的文獻(xiàn)提出了可能的多糖生物合成途徑，主要描述了以葡萄糖為碳源時(shí)食用真菌中多糖核苷酸糖前體的生物合成途徑，以期為食用真菌多糖中代謝途徑的分析提供基礎(chǔ)。

圖 1 以葡萄糖為碳源時(shí)食用真菌中多糖核苷酸糖前體的生物合成途徑Fig.1 Biosynthetic pathway of polysaccharide nucleotide sugar precursors in edible fungi using glucose as the carbon source

表達(dá)α-磷酸葡萄糖變位酶（PGM）和UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UGP）的基因是增加胞外多糖產(chǎn)量的有效靶點(diǎn)。α-磷酸葡萄糖變位酶（PGM）是糖代謝的關(guān)鍵酶，催化6-磷酸葡萄糖和1-磷酸葡萄糖之間的可逆相互轉(zhuǎn)化，6-磷酸葡萄糖進(jìn)入糖酵解途徑以產(chǎn)生能量，1-磷酸葡萄糖是多糖中糖核苷酸的前體[52]，例如，UDP-葡萄糖、UDP-半乳糖、dTDP-鼠李糖。有人研究了PGM基因的過(guò)表達(dá)對(duì)多糖產(chǎn)生和轉(zhuǎn)錄水平的影響，發(fā)現(xiàn)PGM基因的過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致多糖產(chǎn)量增加的同時(shí)還會(huì)上調(diào)下游編碼多糖生物合成相關(guān)酶的基因，包括UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UGP）基因等，這很好的證明了PGM基因是多糖生物合成的重要調(diào)控基因[53]。UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UGP）催化1-磷酸葡萄糖和UDP-葡萄糖的可逆相互轉(zhuǎn)化[54]，是參與碳水化合物代謝和細(xì)胞壁生物合成的關(guān)鍵酶。Li等[54]從靈芝中克隆了UGP基因，并研究了UGP基因?qū)Χ嗵呛铣傻挠绊憽Ｔ谝后w培養(yǎng)中，UGP沉默菌株的多糖濃度遠(yuǎn)低于野生型菌株（30%～56%），可能是因?yàn)楹塑账崽乔绑w的減少導(dǎo)致多糖產(chǎn)量的降低，這表明UGP在多糖生物合成中起著重要作用。磷酸葡萄糖異構(gòu)酶（PGI）和磷酸甘露糖異構(gòu)酶（PMI）也是多糖合成途徑中的關(guān)鍵酶，通過(guò)改變不同的培養(yǎng)條件來(lái)改變PGI和PMI兩種酶的酶活，會(huì)導(dǎo)致多糖的單糖組成和摩爾比發(fā)生變化[55]，說(shuō)明這兩種酶會(huì)對(duì)多糖的合成產(chǎn)生一定的影響，是合成途徑中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)食用真菌的研究以及多糖的生產(chǎn)具有積極的作用，在食用真菌多糖生物合成的研究方面有著巨大的潛在應(yīng)用。然而，利用分子生物學(xué)改造技術(shù)生產(chǎn)生物大分子的挑戰(zhàn)仍然存在，包括菌株不穩(wěn)定性、未知的副作用、隨后的復(fù)雜下游過(guò)程、法律可接受性和更高的成本等，仍需要進(jìn)一步探索。

5 多糖的生物活性

大量研究表明，由于單糖組成、分子量以及結(jié)構(gòu)構(gòu)象等方面的不同，食用真菌多糖具有多種生物活性，如抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、降血糖、抗炎癥以及抗衰老等。越來(lái)越多的食用真菌多糖被用來(lái)對(duì)抗疾病，并且可以作為改善或緩解癥狀的膳食補(bǔ)充劑[56]。目前食用真菌多糖在不同的生物活性領(lǐng)域都有了一定的研究基礎(chǔ)，并對(duì)其發(fā)揮生物活性進(jìn)行了一定的機(jī)制解析。但由于實(shí)驗(yàn)材料的限制，大部分生物活性的研究都停留在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

5.1 抗腫瘤活性

目前，癌癥是無(wú)法解決的致命疾病之一，各種類型的惡性腫瘤因其高發(fā)病率和高死亡率而成為世界范圍內(nèi)的重大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)[57]。在前人工作研究的基礎(chǔ)上，已知的食用真菌多糖發(fā)揮其抗腫瘤的主要途徑有：a.口服或制劑預(yù)防和延緩癌癥的發(fā)生；b.直接抑制各類癌細(xì)胞的生長(zhǎng)；c.聯(lián)合化療對(duì)腫瘤的免疫刺激作用；d.對(duì)體內(nèi)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移或遷移的預(yù)防作用[58]。

食用真菌多糖可以通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期改變和抑癌基因表達(dá)發(fā)揮抗腫瘤作用。Zhang等[59]發(fā)現(xiàn)從靈芝中提取的多糖可以通過(guò)線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑發(fā)揮抗腫瘤活性。一方面，靈芝多糖通過(guò)降低線粒體膜電位，增加線粒體細(xì)胞色素c的釋放。另一方面，靈芝多糖促進(jìn)p53基因和Bax基因轉(zhuǎn)錄，下調(diào)Bcl-2基因表達(dá)并激活caspase酶家族來(lái)促進(jìn)CT26腫瘤細(xì)胞凋亡。此外，Li等[60]的研究發(fā)現(xiàn)食用真菌多糖可導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯在S期或G0/G1期，并促進(jìn)HepG2和HeLa癌細(xì)胞的凋亡。細(xì)胞周期阻滯的原因可能是多糖可以明顯上調(diào)HepG2癌細(xì)胞中p27kip基因和p21cip基因的表達(dá)，而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育所必需的cyclinD1/CDK4基因和cyclinE/CDK2基因的活性[61]。

5.2 免疫調(diào)節(jié)活性

免疫調(diào)節(jié)活性是天然多糖的關(guān)鍵生物活性之一。目前對(duì)食用真菌多糖免疫調(diào)節(jié)活性的研究主要集中在其對(duì)巨噬細(xì)胞功能（吞噬功能和細(xì)胞因子的產(chǎn)生）的影響[61]。香菇多糖可以通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞因子的釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)作用，同時(shí)，與鈣離子形成復(fù)合物會(huì)增強(qiáng)這種免疫調(diào)節(jié)作用[62]。在一些體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，多糖可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬、自然殺傷細(xì)胞的活化和脾細(xì)胞的增殖以及小鼠體內(nèi)Th1細(xì)胞因子的水平增加[63]。一些研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，多種天然免疫受體能與蘑菇多糖相互作用。有研究人員對(duì)不同來(lái)源的多糖與TLR4的關(guān)系進(jìn)行了綜述[64]，發(fā)現(xiàn)TLR4是連接多糖和免疫靶細(xì)胞的關(guān)鍵細(xì)胞表面多糖受體。黑木耳的干燥子實(shí)體粉末中制備得到的水溶性黑木耳多糖可通過(guò)與這種重要的多糖受體TLR4結(jié)合，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化分泌促炎細(xì)胞因子，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[65]。

5.3 抗氧化活性

細(xì)胞正常代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧（ROS）在各種信號(hào)傳導(dǎo)途徑中起著重要的作用。由于細(xì)胞應(yīng)激和酶活性的受損，會(huì)導(dǎo)致ROS的過(guò)量產(chǎn)生進(jìn)而引發(fā)各種疾病，如衰老、糖尿病、癌癥等[66]。目前的研究表明，多糖的抗氧化活性主要是通過(guò)清除自由基以及促進(jìn)抗氧化酶活性實(shí)現(xiàn)的。黑木耳多糖具有清除DPPH、超氧陰離子和羥自由基的體外抗氧化能力，且與分子量呈顯著正相關(guān)[67]。富含β-葡聚糖的紅菇粗多糖通過(guò)清除OH、DPPH、ABTS和超氧自由基顯示出強(qiáng)大的螯合能力和還原能力以及抗氧化活性[68]?？寡趸竿ㄟ^(guò)催化自由基穩(wěn)定形成，在防止氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用。蘑菇多糖已在各種體內(nèi)外抗氧化活性模型中進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其可調(diào)節(jié)過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH）等[61]。從茶樹菇菌絲體中分離的多糖可以增強(qiáng)抗氧化酶活性，也可以降低抗氧化酶活性MDA的產(chǎn)生，這是氧化損傷減輕的原因，從而在保護(hù)細(xì)胞免受ROS氧化應(yīng)激中發(fā)揮了重要作用[69]。

5.4 降血糖活性

食用真菌多糖對(duì)糖尿病模型有一定的積極作用，主要通過(guò)防止β細(xì)胞氧化應(yīng)激、再生胰島細(xì)胞、增加葡萄糖消耗和糖原生物合成以及預(yù)防糖尿病相關(guān)的其他并發(fā)癥來(lái)發(fā)揮抗糖尿病活性[70]。靈芝多糖可以通過(guò)調(diào)節(jié)Bcl-2和PDX-1的表達(dá)促進(jìn)β細(xì)胞再生[71]。桑黃多糖可促進(jìn)核分裂并刺激導(dǎo)管干細(xì)胞分化以再生胰島細(xì)胞，從而保護(hù)受損組織[72]。猴頭菇多糖通過(guò)降低血糖水平和增加胰島素水平顯示出優(yōu)異的降血糖活性[73]。血糖水平升高，糖原生成降低，會(huì)導(dǎo)致高血糖狀態(tài)。靈芝多糖可以激活A(yù)MPK并下調(diào)與糖原分解相關(guān)的酶水平來(lái)降低血糖，這些酶包括糖原磷酸化酶、果糖-1,6二磷酸酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶等。此外，它還提高了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（GLUT4）的表達(dá)，以促進(jìn)葡萄糖消耗[74]。從云芝中提取的一種多糖增加了血清中葡萄糖激酶和葡萄糖-6-磷酸酶的含量，降低了糖原合成酶激酶3β，從而增強(qiáng)了糖原生物合成[70]。

5.5 抗炎活性

炎癥反應(yīng)是臨床比較常見的病理過(guò)程。細(xì)胞或組織損傷可能引發(fā)炎癥反應(yīng)，這是一種自我保護(hù)機(jī)制。然而，過(guò)度的炎癥反應(yīng)可能導(dǎo)致慢性炎癥，這與多種疾病有關(guān)。食用真菌多糖具有潛在的抗炎活性。從香菇中提取的多糖在脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷小鼠中試驗(yàn)，可減輕肺濕重/干重比率，減少炎癥因子，并且可以通過(guò)增強(qiáng)肺酶活性（SOD、GSH-Px、CAT和T-AOC）和消除脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)（MDA和LPO）來(lái)達(dá)到抗氧化狀態(tài)，顯示出更高的抗氧化酶活性，表明其對(duì)肺保護(hù)的有益作用[75]。此外，猴頭菌多糖被發(fā)現(xiàn)是對(duì)抗炎癥性腸病的潛在營(yíng)養(yǎng)素，猴頭菇多糖在治療C57BL/6小鼠結(jié)腸炎后，氧化應(yīng)激降低，抗氧化酶活性增強(qiáng)，炎性因子、iNOS、COX的釋放及轉(zhuǎn)錄水平降低。這些對(duì)腸損傷的保護(hù)作用通過(guò)NF-κB、p65和MAPK/Akt途徑激活[76]。

5.6 抗衰老

食用真菌多糖可以通過(guò)調(diào)節(jié)新陳代謝和改善免疫系統(tǒng)來(lái)防止衰老。通過(guò)研究老年小鼠的腸道健康和尿液代謝組學(xué)，Xu等[77]發(fā)現(xiàn)，香菇中提取的一種多糖可以增強(qiáng)老年小鼠的免疫應(yīng)答，并影響腸道微生物群的組成，逆轉(zhuǎn)了年齡改變的腸道微生物群結(jié)構(gòu)，如厚壁菌/類桿菌比率降低，緩解了小鼠的衰老。食用真菌多糖也可以通過(guò)提高機(jī)體免疫力來(lái)延緩衰老。靈芝多糖通過(guò)促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖和IL-2的產(chǎn)生提高了老年小鼠的免疫功能，改善了小鼠衰老性氧化應(yīng)激和免疫損傷[78]。食用真菌多糖還可以通過(guò)增加IL-6分泌，抑制脂褐素、糖基化終產(chǎn)物（一種與年齡相關(guān)的指標(biāo)）和p53（可能是一種主要的衰老促進(jìn)劑）的表達(dá)，顯著減輕氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老[79]。

食用真菌多糖現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于美容領(lǐng)域，主要用于延緩皮膚衰老。氧化損傷和紫外線輻射的作用會(huì)降低皮膚膠原蛋白含量，加速皮膚老化、出現(xiàn)皺紋、降低彈性和黑色素沉積。黑木耳多糖由于其潛在的抗氧化活性而增加了羥脯氨酸含量（反映膠原蛋白含量），導(dǎo)致MDA的產(chǎn)生和皮膚脂褐素水平的降低（通常稱為皮膚表面的老年斑，這是衰老的重要指標(biāo)之一）[80]。

6 總結(jié)與展望

在我國(guó)，食用真菌的歷史相當(dāng)悠久，到了近三四十年，人們對(duì)食品健康和營(yíng)養(yǎng)的追求逐漸提升，同時(shí)隨著研究手段逐漸成熟，人們開始對(duì)食用真菌中的活性成分進(jìn)行了提取和研究。多糖是食用真菌中研究最為廣泛的活性成分，來(lái)源廣泛，且種類繁多，同時(shí)由于幾千到幾百萬(wàn)不等的分子量以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多樣性使其具有多種良好的生物活性。在近幾十年的研究中，許多食用真菌多糖的提取方法已經(jīng)趨于成熟，傳統(tǒng)的食用真菌多糖提取策略以及近些年發(fā)展起來(lái)的新興策略都各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是如果將兩種或兩種以上方法結(jié)合，有望提高食用真菌多糖提取效率并減少成本。

為了進(jìn)一步提高食用真菌多糖的產(chǎn)量，發(fā)酵是一種相對(duì)較好的策略，與從子實(shí)體中提取多糖相比較，發(fā)酵生產(chǎn)的周期短、產(chǎn)量高，且提取方便。將提取多糖的方法應(yīng)用于發(fā)酵液有望得到更高產(chǎn)量的多糖。生物合成途徑的研究是為了探索食用真菌多糖在分子領(lǐng)域的合成機(jī)制，但大多數(shù)工作都停留在糖基轉(zhuǎn)移酶這一階段，之后的合成過(guò)程還有待研究。很多研究者已經(jīng)對(duì)食用真菌多糖的生物活性進(jìn)行了研究，足以說(shuō)明食用真菌多糖是一種很有價(jià)值且很有前景的生物活性成分。

目前對(duì)于食用真菌的很多研究都僅僅只是一個(gè)基礎(chǔ)，除了銀耳、靈芝等小部分研究較多，大部分食用真菌的研究都僅僅只是剛開始，但是食用真菌多糖有良好的生物活性，并且在食品和工業(yè)發(fā)展上具有重大的應(yīng)用前景，值得進(jìn)一步廣泛研究。