肉桂木栽培的食用菌多糖抗氧化與降血糖作用

肖 陽，沈維治，楊 瓊，李慶榮，邢東旭，鄒宇曉,2

（1廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所/農業(yè)農村部功能食品重點實驗室/廣東省農產品加工重點實驗室，廣州 510610；2嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室茂名分中心，廣東 茂名 525032）

0 引言

近年來珍稀食用菌在國內外很受歡迎，珍稀食用菌之所以能成為消費熱點，部分原因是由于產品尚未大規(guī)模生產，物以稀為貴，更主要的是這些菇品營養(yǎng)價值高，風味口感獨特，越來越多的藥用功能被發(fā)現(xiàn)?！阄耗ⅰ且砸恢晁谋扼w側耳‘香平菇’與‘阿魏蘑’通過種或變種間有性雜交選育的新菇種，具有良好的營養(yǎng)與食用價值[1]?！茳S蘑’又名‘金頂側耳’，為珍貴的經濟菌之一[2]，具有抗腫瘤、免疫調節(jié)、抗疲勞、抗氧化性、抗炎和抗衰老等生物活性[3-5]，深受人們的喜愛。肉桂為樟科植物，最早記載源于《神農本草經》，為臨床常用的溫里藥，肉桂所含成分有揮發(fā)油、多糖類、倍半萜、二萜類化合物等[6]，常用的中藥材和調料桂皮即是樟科植物肉桂的樹皮及莖部表皮干燥而成[7]，而將桂皮剝離之后所剩下的樹干則通常被用作燃料或丟棄。

因肉桂中含有大量的肉桂油，肉桂油具有廣譜抗菌活性[8]，因此一直被認為不能用于栽培食用菌。來自中國肉桂之鄉(xiāng)羅定的桂之神實業(yè)有限公司經過多年努力，突破行業(yè)認為肉桂富有揮發(fā)性肉桂油而不適宜培植食用菌的瓶頸，利用當?shù)厝夤鹳Y源成功培育出珍稀食用菌肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’。采用肉桂木栽培珍稀食用菌，既解決了食用菌栽培材料緊張的問題，充分利用了當?shù)厥a的優(yōu)質肉桂資源，減少資源浪費，又能使食用菌充分利用肉桂中營養(yǎng)和活性物質，增加食用菌功能和風味。據報道，肉桂食用菌的營養(yǎng)活性成分高于甘蔗渣、高粱秸稈和中藥渣等原料栽培的食用菌[9-11]。

隨著功能性食品消費的日益增長，食用菌類食品以其安全、天然、富有營養(yǎng)、可調節(jié)多項生理功能而贏得越來越多人的青睞。隨著食用菌類食品的藥用價值與營養(yǎng)成分不斷被揭示，其食用和藥用價值更受到重視[12]。食用菌中的多糖是其中的重要生物活性成分之一，它可通過淋巴細胞、巨噬細胞、網狀內皮系統(tǒng)的作用而調節(jié)機體的免疫功能，提高身體抵抗病毒和細菌的入侵的能力[13]。大量研究表明食用菌多糖具有很好的抗氧化和降血糖作用[14-17]，但是肉桂食用菌的抗氧化和降血糖效果尚無人研究，本研究對2種肉桂食用菌多糖抗氧化和降血糖作用進行了分析，以期為肉桂木資源、‘香魏蘑’和‘榆黃蘑’等珍稀食用菌的開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實驗材料與主要試劑 SPF級雄性昆明種小鼠，體重18～22 g（動物與飼料均購自廣州中醫(yī)藥大學實驗動物中心），許可證號：SCXK（粵）2013-0034，實驗單位使用許可證編號：SYXK（粵）2015-0149；普通‘香魏蘑’、普通‘榆黃蘑’、肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’的干菇（羅定市桂之神實業(yè)有限公司），其中普通‘香魏蘑’、普通‘榆黃蘑’以雜木屑為主要栽培料，肉桂‘香魏蘑’、肉桂‘榆黃蘑’以肉桂木為主要栽培料；Trolox標準品、熒光素鈉、ABAP、鏈脲佐菌素（Sigma公司），拜糖平片（國產分析純）。

1.1.2 主要儀器 BioTek SynergyTMLX多功能酶標儀（BioTek公司）、HGM-112血糖儀（歐姆龍健康醫(yī)療中國有限公司）、SB-2512DTD超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）、CS-2000中藥粉碎機（永康市天祺盛世工貿有限公司）等。

1.2 方法

1.2.1 食用菌多糖的制備與含量測定 將‘香魏蘑’和‘榆黃蘑’干品60℃干燥恒重后粉碎，過80目篩，以料液比1:20加入蒸餾水，80℃水浴浸提，每次4 h，過濾后合并濾液，減壓濃縮后加入4倍95%的乙醇放入4℃冰箱靜置過夜，取沉淀后加入熱水完全溶解后加Sevage試劑多次除蛋白，脫蛋白后的多糖溶液經過72 h透析、濃縮和真空冷凍干燥后，獲得食用菌多糖，通過苯酚-硫酸法測定多糖含量。

1.2.2 ORAC抗氧化能力測定 ORAC的測定采用熒光檢測法。Trolox標準品與食用菌多糖樣品分別用75 mmol/L磷酸緩沖液(pH 7.4)溶解稀釋到適當?shù)臐舛?，向空白孔中加?0 μL磷酸緩沖液，其余孔中分別加入不同濃度的Trolox標準溶液、樣品溶液以及17.5 μmol/L的沒食子酸溶液，將96孔板放入多功能酶標儀中37℃孵育10 min，每孔加入200 μL 0.96 μmol/L的熒光素鈉溶液，37℃孵育20 min，再加入20 μL濃度為119 mmol/L的ABAP溶液，測定每孔的熒光值。測定條件為：激發(fā)波長485 nm，發(fā)射波長520 nm，35個循環(huán)，各循環(huán)4.5 min。根據Trolox標準曲線計算樣品的ORAC值，單位為mmol Trolox eq./g。

1.2.3 糖尿病模型小鼠的建立 將適應性喂養(yǎng)7天后的SPF級昆明種雄性小鼠禁食24 h，鏈脲佐菌素(STZ)130 mg/(kg.bw)劑量腹腔注射，STZ用0.1 mol/L，pH 4.2的檸檬酸鈉緩沖液新鮮配制（冰上操作）。3天后測空腹血糖(BG)，血糖值在10～25 mmol/L則為糖尿病(DM)小鼠。

1.2.4 肉桂食用菌多糖對糖尿病小鼠血糖的影響 選高血糖模型小鼠分組，隨機分為模型對照組；肉桂‘香魏蘑’高劑量組A1和肉桂‘榆黃蘑’高劑量組B1：每天灌胃樣品200 mg/kg；肉桂‘香魏蘑’低劑量組A2和肉桂‘榆黃蘑’低劑量組B2：每天灌胃樣品100 mg/kg；另設一個空白組和陽性對照組。每組小鼠血糖組間差不大于1.1 mmol/L，每組8只小鼠。劑量組給予不同濃度受試樣品，模型對照組和空白組給予蒸餾水，陽性對照組給予拜糖平。連續(xù)給藥20天，每天灌胃給藥一次，分別于給藥5、10、15、20天測一次空腹血糖。

1.2.5 肉桂食用菌多糖對正常小鼠血糖的影響 選SPF級昆明種雄性小鼠40只，禁食6 h，取尾血測得基礎血糖值，隨機分成5組，每組8只，實驗組為肉桂‘香魏蘑’高劑量組A1、肉桂‘香魏蘑’低劑量組A2、肉桂‘榆黃蘑’高劑量組B1、肉桂‘榆黃蘑’低劑量組B2，B1和B2組每天灌胃給藥100 mg/kg，A1和A2組每天灌胃給藥200 mg/kg，正常對照組給予等體積蒸餾水。連續(xù)給藥20天，每天灌胃給藥一次，分別于給藥5、10、15、20天測一次空腹血糖。

1.3 數(shù)據統(tǒng)計分析

使用Excel進行數(shù)據處理，通過SPSS Statistics 19進行方差齊性檢驗和單因素方差分析(One-way ANOVA)，結果以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同栽培料食用菌的多糖含量

對普通食用菌多糖和肉桂食用菌的多糖含量進行測定分析，實驗結果顯示，不同品種間以及不同栽培料生產的食用菌之間多糖含量均存在較大差異，普通‘香魏蘑’和肉桂‘香魏蘑’的多糖含量分別為16.89%和14.44%，肉桂‘香魏蘑’所含多糖量顯著低于普通‘香魏蘑’；普通‘榆黃蘑’和肉桂‘榆黃蘑’的多糖含量分別為4.22%和5.95%，肉桂‘榆黃蘑’所含多糖量顯著高于普通‘榆黃蘑’（見圖1）。

圖1 不同栽培料食用菌的多糖含量

2.2 不同栽培料食用菌多糖的抗氧化能力

通過ORAC法對普通食用菌多糖和肉桂食用菌多糖的體外抗氧化能力進行評價，實驗結果顯示，肉桂‘香魏蘑’多糖ORAC值顯著高于普通‘香魏蘑’，肉桂‘榆黃蘑’多糖ORAC值極顯著高于普通‘榆黃蘑’，表明用肉桂栽培料培養(yǎng)這2種食用菌能顯著或極顯著提高其抗氧化能力(P＜0.05)。不同食用菌多糖其抗氧化能力差異較大，不論是普通‘榆黃蘑’還是肉桂‘榆黃蘑’，其多糖ORAC值均顯著高于‘香魏蘑’多糖的ORAC值，表明‘榆黃蘑’多糖的抗氧化能力強于‘香魏蘑’多糖（見圖2）。

圖2 不同栽培料食用菌多糖的ORAC值

2.3 肉桂食用菌多糖對糖尿病小鼠血糖的影響

為評價肉桂食用菌多糖的降血糖效果，分析了2種肉桂食用菌多糖對糖尿病小鼠血糖的影響。實驗結果顯示，給藥前模型組和各處理組小鼠血糖值顯著升高，與空白組小鼠血糖值有顯著性差異；模型組和各處理組間血糖值相近，差異不顯著，表明糖尿病模型造模成功。給藥5天后，各處理組小鼠血糖值均顯著低于模型組，各處理組之間、處理組與陽性對照組之間均無顯著性差異，表明飼喂5天后拜糖平組和食用菌多糖（高劑量、低劑量）均可對小鼠血糖值降低發(fā)揮積極的作用。給藥10天后，模型組血糖值升高，各處理組血糖值呈現(xiàn)下降的趨勢，并顯著低于模型組，與陽性對照組之間差異不顯著，表明飼喂10天后食用菌多糖的降血糖效果與拜糖平持平。給藥15天和20天后，模型組血糖值繼續(xù)升高，各處理組小鼠血糖值仍然顯著低于模型組，高劑量處理組與陽性對照組無顯著性差異，但低劑量組與陽性對照組之間存在顯著性差異，表明飼喂15、20天后高劑量的食用菌多糖可維持對糖尿病小鼠的降血糖效果與拜糖平相當，低劑量多糖仍然具有較好的降血糖作用，但效果不及拜糖平藥物（見表1）。

表1 肉桂食用菌對糖尿病小鼠血糖的影響(n=8)

從該結果可知，高劑量的肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’均可顯著改善小鼠的糖尿病癥狀，低劑量的肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’對小鼠的糖尿病癥狀也有一定程度的改善作用，各實驗組療效有隨劑量的加大而增強的趨勢。

2.4 肉桂食用菌多糖對正常小鼠血糖的影響

為分析肉桂食用菌是否對正常小鼠的血糖造成影響，對正常對照組小鼠給予高劑量組和低劑量組的肉桂食用菌多糖飼喂，分析其血糖值變化。實驗結果顯示，在給藥5、10、15、20天后各處理組血糖值較穩(wěn)定，與正常對照組血糖值之間均不存在顯著性差異，表明肉桂‘香魏蘑’多糖和肉桂‘榆黃蘑’多糖對正常對照組小鼠血糖均無不良影響（見表2）。

表2 肉桂食用菌對正常小鼠血糖的影響(n=8)

3 討論

3.1 食用菌多糖及其抗氧化作用

多糖為食用菌重要活性成分，其主要組分為β-葡聚糖，結構多為具有分支的β-(1,3)-D-葡聚糖[18]。食用真菌多糖的一級結構由單糖種類、連接順序與比例共同決定，對多糖的生物活性有著非常重要的影響[19]。不同食用菌種類、不同提取方法所獲食用菌多糖的含量、得率和結構差異均較大，冮潔等[20]對不同食用菌的多糖含量進行測定，發(fā)現(xiàn)‘平菇’、‘金針菇’、‘真姬菇’和‘茶樹菇’子實體的多糖含量分別為7.1%、9.2%、9.0%和7.7%。王耀輝[21]通過超聲波輔助法提取‘白靈菇’多糖的得率為12.3%，比熱水浸提的多糖得率高44.4%。楊金濤等[22]報道通過熱水浸提法、超聲波提取法和堿提取法獲得的‘榆黃蘑’多糖的單糖組成不同，抗氧化能力也有所差異，其抗氧化水平與組成多糖的單糖種類及比例相關。本實驗中測得肉桂‘香魏蘑’的多糖含量低于普通‘香魏蘑’，肉桂‘榆黃蘑’的多糖含量高于普通‘榆黃蘑’，而2個品種肉桂食用菌多糖抗氧化能力均顯著高于該品種普通食用菌多糖，推測這2種食用菌多糖的抗氧化水平與其結構相關，具體結構還有待進一步分析。

目前體外抗氧化水平評價的方法較多，在眾多的檢測方法中不同食用菌表現(xiàn)出差異性的抗氧化活性[23]。在清除自由基能力方面通常檢測對DPPH·、ABTS+·、ORAC等的清除能力。ORAC即氧自由基吸收能力，ORAC法的檢測原理是根據自由基可對熒光探針造成破壞，而抗氧化劑可抑制由自由基引起的熒光變化，通過抑制程度即可反映抗氧化劑對自由基的抗氧化能力，可對親水性過氧基、親脂性過氧基、氫氧基、過氧亞硝基、超氧陰離子和單線態(tài)氧等活性氧自由基清楚能力進行分析。該方法是目前國際上常用的評價食品抗氧化能力的方法，較一般的自由基清除法更準確靈敏[24]，被認為是抗氧化檢測中最佳的方法之一[25-26]。本研究通過ORAC法評價食用菌多糖的抗氧化水平，可為‘香魏蘑’多糖和‘榆黃蘑’多糖的應用提供一定的參考。

3.2 食用菌多糖的降血糖功效

食用菌提取物具有較好的降血糖作用，羅麗平等[16]報道濃度為5 mg/mL的‘茶樹菇’和‘松乳菇’的提取物對α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的抑制率均較高。Xiao等[27]從‘靈芝’中獲得的吡喃環(huán)雜多糖可抑制肝糖原分解和糖異生，達到降血糖的效果。在食用菌提取物中，多糖是表現(xiàn)出顯著血糖效果且被研究得最多的活性化合物。食用菌多糖調節(jié)糖代謝主要是通過抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B活性、調節(jié)胰島素信號轉導通路、促進糖代謝、抑制糖異生以及調節(jié)腸道菌群等途徑，從而達到使血糖保持穩(wěn)態(tài)的效果[17]。本研究中，肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’多糖對正常小鼠的血糖無明顯影響，而對糖尿病小鼠均有降血糖作用，各劑量組均能一定程度緩解糖尿病小鼠癥狀，且隨著給藥時間的延長，其對鏈脲佐菌素所致的小鼠血糖升高均有明顯的修復和抑制作用，表明肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’多糖對糖尿病遠期病情有較好的抑制作用。

3.3 栽培料對食用菌品質的影響

中國大部分食用菌為木腐菌，栽培主要原料為闊葉樹的木屑和棉籽殼等培養(yǎng)料，通過分解木材中的纖維素、半纖維素以及木質素來汲取營養(yǎng)，‘香魏蘑’和‘榆黃蘑’均屬于木腐菌。越來越多的研究表明，不同栽培原料不僅影響食用菌的農藝性狀，還影響其營養(yǎng)、活性成分等品質指標，比如生長于75%蘋果木的‘香菇’其多糖、粗蛋白和粗纖維等含量均高于常規(guī)基質[28]。棗樹木質部栽培‘香菇’的多糖含量高于玉米芯、巨菌草等常規(guī)基質[29]。‘平菇’在栽培料中馬鈴薯渣添加量為1%時，其總糖、粗蛋白、VC含量提高，而粗脂肪、粗纖維、粗灰分等含量降低[30]。從活性成分多糖的含量來看，在本實驗供試的食用菌中，生長于肉桂木栽培料的‘榆黃蘑’多糖含量顯著高于普通栽培料產出的‘榆黃蘑’，生長特性和其他品質指標均表現(xiàn)較優(yōu)良（數(shù)據待發(fā)表）。從抗氧化能力來看，‘香魏蘑’和‘榆黃蘑’均適于用肉桂木進行栽培。

肉桂為廣東傳統(tǒng)優(yōu)勢特產資源，西江流域多個縣市的肉桂均已獲批國家地理標志性產品。目前廣東地區(qū)肉桂綜合利用主要集中于桂皮和肉桂油兩大產品，作為特色香料在食品工業(yè)和輕化工業(yè)中廣泛使用。肉桂剝取桂皮和對枝葉進行蒸餾后產生大量的肉桂木剩余物，通常僅作為普通燃料利用或作為廢棄物丟棄，造成了極大的資源浪費。肉桂木中含有肉桂醛等揮發(fā)性芳香成分，這些成分對多種細菌和真菌均具有較強的抑菌活性[31]，但經過60～65℃發(fā)酵和栽培料滅菌后，大部分揮發(fā)性成分被蒸發(fā)，并不影響食用菌的生長[32]。近年來隨著闊葉木屑、玉米芯、棉籽殼等食用菌栽培原料成本的上漲，利用肉桂加工中的大宗剩余物肉桂木屑栽培經濟價值較高的食用菌，可提高肉桂產業(yè)的附加值，減少資源的浪費。

4 結論

本研究分析了基于肉桂木栽培料的食用菌和普通食用菌的多糖含量與抗氧化水平，發(fā)現(xiàn)不同栽培料生產的食用菌多糖含量具有顯著性差異，普通‘香魏蘑’和肉桂‘香魏蘑’的多糖含量分別為16.89%和14.44%，普通‘榆黃蘑’和肉桂‘榆黃蘑’的多糖含量分別為4.22%和5.95%。通過ORAC方法評價其抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)肉桂‘香魏蘑’多糖ORAC值顯著高于普通‘香魏蘑’，肉桂‘榆黃蘑’多糖ORAC值極顯著高于普通‘榆黃蘑’，表明用肉桂培養(yǎng)后的兩種食用菌抗氧化能力均得到了顯著提高。進一步對肉桂食用菌多糖的降血糖作用進行了評價，灌胃高劑量（每天200 mg/kg）的肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黃蘑’多糖均可顯著抑制鏈脲佐菌素所致的小鼠血糖升高，灌胃低劑量（每天100 mg/kg）多糖仍然具有較好的降血糖作用，療效隨著劑量的加大而增強，即高、低劑量的肉桂食用菌多糖均能一定程度緩解糖尿病小鼠的癥狀。