黑木耳多糖生物活性及應(yīng)用研究進(jìn)展*

李珉夢，郭 航，李 侃，王新慧**，段旭昌**

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西 西安 710000）

黑木耳 [Auricularia auricula(L.ex Hook.)Underwood]屬擔(dān)子菌門（Basidiomycota） 傘菌綱（Ag aricomycetes） 木耳目（Auriculariales） 木耳科（Auriculariaceae） 木耳屬（Auricularia），又名木菌、光木耳、樹耳、木蛾、黑菜云耳，是世界四大食用菌之一。黑木耳廣泛栽培于北溫帶的許多國家，我國吉林、黑龍江、陜西、云南、四川、湖北、貴州等多個省區(qū)均有栽培。我國黑木耳產(chǎn)量巨大，是全球黑木耳主要出口國，近幾年產(chǎn)量持續(xù)增長，至2019年已達(dá)701.81萬噸[1]。黑木耳的主要功能活性成分是黑木耳胞內(nèi)多糖（Auricularia auricular polysaccharides，AAP），包括水溶性多糖和水不溶性多糖。目前對黑木耳可溶性多糖生物活性的研究報道較多，大量研究證實其具有抗氧化、抗凝血、抗腫瘤、降血糖、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、降血脂、抑菌以及抗輻射等生物活性功能[2]。黑木耳多糖作為功能性食品添加劑或治療劑的應(yīng)用前景十分廣闊，研究黑木耳多糖的生物活性對黑木耳資源開發(fā)具有十分重要的意義。

1 黑木耳多糖的生物活性

1.1 抗氧化活性

氧化應(yīng)激是炎癥、衰老以及包括癌癥在內(nèi)許多慢性疾病的主要誘發(fā)因素，與多種人類疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，因此，開發(fā)天然有效且安全無毒的抗氧化劑十分重要。從不同地區(qū)、不同品種的黑木耳中提取的5種不同多糖（AAP1、AAP2、AAP3、AAP4和AAP5） 的單糖組成和抗氧化活性存在差異，這表明多糖的抗氧化活性可能與其單糖的組成相關(guān)。其中來自東北的黑木耳多糖（AAP1）抗氧化活性最強(qiáng)，能清除氧化應(yīng)激下線蟲體內(nèi)自由基；上調(diào)抗應(yīng)激相關(guān)酶活性：超氧化物歧化酶（SOD）活性上調(diào)（70.04±8.75） %、過氧化氫酶（CAT） 活性上調(diào)（117.32±8.06） %；降低活性氧（ROS） 水平，說明黑木耳多糖的抗氧化機(jī)制可能與體內(nèi)的抗氧化酶活性能力有關(guān)[3]。此外，Ma等[4]和Wu等[5]研究發(fā)現(xiàn)，通過H2O2協(xié)同溶液等離子體法（solution plasma process，SPP）降解后的黑木耳多糖，與未經(jīng)降解處理的黑木耳多糖相比，具有較低的特性黏度和分子量，但有較強(qiáng)的清除ABTS·+、DPPH·和超氧自由基的能力，這表明黑木耳多糖的抗氧化活性還可能和多糖的分子量和特性黏度有關(guān)。Qian等[6]對黑木耳酸性雜多糖AAP-3-1的細(xì)胞內(nèi)抗氧化活性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其通過防止活性氧生成、抑制丙二醛形成和促進(jìn)抗氧化酶活性的方式可有效改善2，2-偶氮二（2-甲基丙基咪） 二鹽酸鹽（AAPH） 誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞氧化應(yīng)激。

1.2 抗凝血活性

凝血和抗凝失衡是導(dǎo)致血栓形成和心血管疾病的主要原因，據(jù)世界衛(wèi)生組織報道，與血栓相關(guān)的腦血管疾病和中風(fēng)是全球疾病死亡率增加的主要因素，我國因血栓及相關(guān)疾病導(dǎo)致死亡的人數(shù)占全球死亡總?cè)藬?shù)的51%[7]。近年研究發(fā)現(xiàn)，目前臨床常用的抗凝、抗血栓藥物肝素有血小板減少、高血鉀癥和出血等副作用[8]，因此，迫切需要開發(fā)一種安全的抗凝劑。Bian等[9]通過測定凝血酶時間（thrombin time，TT）、凝血酶原時間 （prothrombin time，PT）和活化部分凝血活酶時間（activated partial thromboplastin time，APTT） 評估抗凝機(jī)制和途徑，與生理鹽水對照相比，酸性黑木耳多糖aAAP經(jīng)DEAE-purose6快流柱離子交換層析進(jìn)一步純化得到的aAAP-1顯著延長了APTT、PT和TT，但是遠(yuǎn)低于肝素對照，說明aAAP-1通過內(nèi)源和外源性途徑具有協(xié)同抗凝血活性，但弱于肝素。Yoon等[10]采用水提、NaOH堿提和HCl酸提3種方法提取黑木耳多糖，其中堿提多糖主要由甘露糖、葡萄糖、木糖和己糖醛酸組成，表現(xiàn)出最強(qiáng)的抗凝血活性，且這種抗凝血活性不是由肝素輔助因子II介導(dǎo)的，而是通過抗凝血酶抑制凝血酶的催化作用實現(xiàn)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖抗凝血活性與葡萄糖醛酸的殘基羧基有十分密切的關(guān)系，還原羧基后其抗凝血活性幾乎消失。Li等[11]比較了不同提取方法提取的AAPs抗凝血活性，與超聲波輔助提?。╱ltrasonic-assisted extraction method，UAEM） 和微波輔助提取 （microwave-assisted extraction method，MAEM）相比，電場強(qiáng)度為24 kV·cm-1的脈沖電場輔助提取技術(shù) （high intensity pulsed electric fields，HIPEF）提取的AAPs抗凝效果更好。其抗凝作用主要通過抑制血小板聚集和延緩凝血，顯著延長APTT和PT，提高AAPs的抗凝效果。

1.3 抗腫瘤活性

大量研究證實黑木耳多糖存在體內(nèi)和體外抗腫瘤活性，可以單獨或與其他生物活性成分結(jié)合用于癌癥治療。Misaki等[12]于1981年首次報道了從黑木耳子實體中提取的具有支鏈β-（1→3）-D-葡聚糖的水溶性多糖，對植入S180腫瘤細(xì)胞小鼠具有體內(nèi)抗腫瘤活性。Song和Du[13]獲得了純化后黑木耳多糖（AAFRC）的一級結(jié)構(gòu)，是一種葡聚糖，由1，3-β-葡聚糖、1，4-α-葡聚糖和1，3-α-葡聚糖主鏈組成，每六個殘基帶有一個1→）-α-D-吡喃葡萄糖基側(cè)支單元。AAFRC對小鼠移植性腫瘤細(xì)胞S180的生長有顯著的抑制作用，抑制率達(dá)43.61%，其抗腫瘤活性可能與多糖中天然存在的硫酸基有關(guān)。從黑木耳中分離得到的一種水溶性β-d-葡聚糖，可通過上調(diào)Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bcl-2 Associated X Protein，Bax） 和下調(diào)B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2） 的表達(dá)，誘導(dǎo)S180腫瘤細(xì)胞凋亡，對腺泡細(xì)胞癌增殖有較強(qiáng)的抑制作用，且呈劑量依賴性，劑量為20 mg·kg-1時抗腫瘤活性最高[14]。另外，提純的黑木耳多糖還可以作為抗腫瘤藥物輔助載體。Xiong等[15]以陰離子AAP和陽離子CS作為親水藥物鹽酸阿霉素的載體，制備了具有良好載藥性能的Dox AAP-CS-NPs，改善了其在納米藥物傳遞系統(tǒng)中的低載含量；試驗證明AAPCS-NPs在結(jié)合強(qiáng)力霉素方面非常有效，并能滲透到腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮作用。這說明黑木耳多糖不僅是一種潛在的抗腫瘤藥物，而且是一類理想的天然抗腫瘤藥物傳遞載體。

1.4 降血糖活性

糖尿病是目前全球引起死亡的第三大原因，屬于慢性代謝疾病，發(fā)病率呈逐年上升趨勢。傳統(tǒng)胰島素注射和口服降糖藥等治療方法容易導(dǎo)致胃腸功能損傷、體重增加等副作用[16]，現(xiàn)有研究表明黑木耳多糖是一種具有較大開發(fā)潛力的天然降血糖藥物。Hu等[17]讓食用鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ） 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠口服水提AAP，結(jié)果表明與糖尿病大鼠相比，AAP（400 mg·kg-1）使其血清HbA1水平降低了80.2%。此外，與模型組相比，100 mg·kg-1和400 mg·kg-1AAP處理分別顯著降低了其空腹血糖水平（fasting blood glucose，F(xiàn)BG） 34.7%和57.2%。該研究表明黑木耳多糖通過促進(jìn)葡萄糖代謝顯著降低了血糖水平，通過調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)和NF-κB相關(guān)信號通路實現(xiàn)了對Ⅱ型糖尿病大鼠腎臟保護(hù)，活性機(jī)制可能與抗氧化劑和自由基的調(diào)節(jié)有關(guān)。Lu等[18]將黑木耳多糖在體外模擬胃消化的環(huán)境中降解為寡糖片段后純化用于試驗，以0.15 g·kg-1的劑量對Ⅱ型糖尿病模型大鼠進(jìn)行為期4周的胃內(nèi)給藥，結(jié)果表明在給藥120 min后大鼠血糖水平比糖尿病對照組降低了14.6%。說明黑木耳多糖可在一定程度上改善胰島素抵抗，恢復(fù)STZ誘導(dǎo)的部分胰島細(xì)胞凋亡，具有治療高血糖和高脂血癥的潛力。

1.5 免疫調(diào)節(jié)活性

免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)對健康十分重要，近年來對天然產(chǎn)物的免疫調(diào)節(jié)活性研究發(fā)現(xiàn)，天然多糖具有廣譜的免疫調(diào)節(jié)活性且安全無毒，逐漸成為近年來治療研究和功能食品開發(fā)中的熱點[19]。Bao等[20]的研究證明添加黑木耳多糖顯著提高了RAW264.7巨噬細(xì)胞的NO生成量和吞噬能力，經(jīng)0.5 mg·mL-1AAP處理巨噬細(xì)胞后，白介素6（IL-6） 和腫瘤壞死因子-α（TNF-α） 的產(chǎn)生量較空白對照分別增加了約3.0倍和0.8倍，說明AAP可以通過誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子分泌而刺激實現(xiàn)先天免疫反應(yīng)。Kong等[21]的研究發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖對體內(nèi)環(huán)磷酰胺（Cyclophosphamide，CTX）處理的小鼠具有免疫保護(hù)作用，可顯著提高免疫器官指數(shù)，刺激血清中IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10和TNF-a等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，并上調(diào)相關(guān)蛋白Claudin-1、Occludin、ZO-1的mRNA水平。Wu等[22]發(fā)現(xiàn)飼喂黑木耳多糖能顯著增加老齡小鼠脾臟和胸腺指數(shù)，可以調(diào)節(jié)老齡小鼠的免疫功能。Perera等[23]采用分子對接試驗發(fā)現(xiàn)AAPs可通過與重要的模式識別受體Toll樣受體 4（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)揮體外免疫刺激作用。此外，AAP1可以調(diào)節(jié)免疫抑制小鼠腸道菌群的組成，使有害菌厚壁菌-擬桿菌比率顯著降低，有益菌卟啉單胞菌科和類桿菌科相對豐度的增加[24]，間接發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。對于黑木耳多糖確切的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制仍然需要進(jìn)一步深入研究。

1.6 降血脂活性

高脂血癥是一種常見的代謝性疾病，大量研究認(rèn)為高脂血癥與冠心病、動脈粥樣硬化等多種疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[25]。膽汁酸是一種可以促進(jìn)腸道內(nèi)脂類水解吸收的乳化劑，多糖可與膽酸鹽結(jié)合抑制脂類的吸收。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖可使高脂血癥模型小鼠總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平分別降低31.38%和41.38%，高通量測序分析進(jìn)一步表明，黑木耳多糖還可以更好地富集一些短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA） 產(chǎn)生菌來調(diào)節(jié)腸道微生物群落結(jié)構(gòu)。Zeng等[27]研究中，讓小鼠口服一種具有α-糖苷的黑木耳多糖（AAP-I） 14 d和28 d后，AAP-I顯著降低高脂飲食誘導(dǎo)的高脂血癥小鼠的總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平。Chen等[28]研究發(fā)現(xiàn)飼喂120 mg·kg-1黑木耳多糖可顯著降低ICR小鼠血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇濃度，抑制動脈粥樣硬化進(jìn)程，同時顯著影響脂蛋白酯酶活性和總抗氧化能力的升高。Zhao等[29]發(fā)現(xiàn)高膽固醇血癥雄性SD大鼠口服黑木耳水溶性多糖SPAP，可降低其血脂水平至接近正常，第29天劑量為4.5 mg·kg-1和9.0 mg·kg-1時，SPAP組總膽固醇顯著降低（34.6±7.6） %和（33.3±7.9）%。目前已發(fā)表文獻(xiàn)中關(guān)于黑木耳多糖降血脂的確切作用機(jī)制尚未明確，劉榮等[30]研究表明，堿提不除蛋白質(zhì)和堿提除蛋白質(zhì)的黑木耳多糖均能通過增加卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶（LCAT） 的含量，促進(jìn)膽固醇的逆轉(zhuǎn)運和高密度脂蛋白代謝，同時還能抑制羥甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA） 還原酶的合成，從而減少膽固醇生成；研究也表明，黑木耳多糖還可通過增加激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL）活性加快脂肪中甘油三酯水解，以降低胰島素含量抑制脂肪細(xì)胞合成脂肪的能力，達(dá)到降血脂的效果，且除蛋白質(zhì)后多糖降血脂效果更好。

1.7 抗微生物活性

研究表明，黑木耳多糖具有抑菌活性[31]。粗黑木耳多糖對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有抑菌活性，抑菌圈分別為（5.55±0.182） mm和（9.84±0.076） mm，最低抑菌濃度（MIC） 分別為12.5 mg·mL-1和6.25 mg·mL-1。然而，黑木耳多糖對枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、藤黃微球菌（Micrococcus luteus）、釀酒酵母 （Saccharomyces cerevisiae）和黑曲霉（Aspergillus niger） 等其他真菌和細(xì)菌幾乎未產(chǎn)生抗菌活性[32]。一般來說，天然多糖幾乎沒有或僅有較低的抗病毒活性，但是可以通過硫酸化修飾來獲得或提高其抗病毒活性。將3種硫酸化的黑木耳多糖（sAAPt、sAAP1和sAAP2） 分別以新城疫病毒添加前、添加后和同時添加3種方式加入雞胚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)體系中，比較其抗病毒活性，結(jié)果表明硫酸化黑木耳多糖和天然黑木耳多糖均可顯著抑制新城疫病毒的細(xì)胞侵染能力。經(jīng)硫酸化修飾的黑木耳多糖抗病毒效果優(yōu)于未修飾多糖，其中sAAP1和sAAPt具有較強(qiáng)的活性，可作為一種新型抗病毒藥物的成分。硫酸多糖的抗病毒機(jī)制尚不清楚，一些研究認(rèn)為硫酸多糖的SO42-聚陰離子可以與病毒或細(xì)胞結(jié)合，從而阻止病毒吸附或抑制病毒進(jìn)入細(xì)胞后復(fù)制的步驟[33]。

1.8 防輻射作用

越來越多研究表明許多天然多糖具有一定的抗輻射效果，近年來一些研究也證明黑木耳多糖也具有防輻射作用。Bai等[34]探討了葡萄籽原花青素（grape seed proanthocyanidin，GSP） 與黑木耳多糖（AAP-IV）聯(lián)合應(yīng)用對脾細(xì)胞輻射損傷的協(xié)同抗氧化作用及保護(hù)作用。輻射會造成大鼠脾細(xì)胞凋亡、丙二醛（MDA） 和活性氧（ROS） 明顯升高，細(xì)胞活力、總超氧化物歧化酶（T-SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX） 和活性和谷胱甘肽（GSH） 水平均顯著降低。研究表明GSP（0.3 μg·mL-1）+AAP IV（50 μg·mL-1）治療可降低MDA水平并顯著提高細(xì)胞活力和T-SOD、CAT、GSH-PX、GSH含量。小鼠體內(nèi)試驗表明，葡萄籽原花青素與黑木耳多糖協(xié)同作用能顯著改善輻射損傷小鼠脾臟指數(shù)和脾臟GSH水平的降低，并顯著抑制輻射損傷小鼠脾臟MDA水平的升高。其協(xié)同作用是通過提高抗氧化和免疫調(diào)節(jié)活性來減少輻射損傷。Chen等[35]的研究表明，黑木耳子實體多糖（SNAAP）能在一定程度上通過調(diào)節(jié)肝臟中應(yīng)激活化蛋白激酶（JNK） 通路、胰腺中的胰腺十二指腸同源框因子-1（PDX-1） 和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-2（GLUT-2），改善60Co-γ輻射小鼠糖異生和糖原合成，恢復(fù)輻射誘導(dǎo)的糖代謝紊亂。

1.9 其他活性

除了上述生物活性作用外，黑木耳多糖還表現(xiàn)出其他一些藥理作用，主要包括保肝作用、協(xié)同抗貧血作用、改善心功能等。Wang等[36]研究了水提黑木耳多糖（AP） 和酶法提取黑木耳多糖（EAP） 對急性酒精性肝?。ˋLD）的治療作用。AP和EAP可通過降低脂質(zhì)過氧化水平、改善酒精代謝和抑制炎癥介質(zhì)的表達(dá)等方式，防止酒精誘導(dǎo)的組織病理學(xué)改變，從而保護(hù)肝臟功能，這些生物活性可能與其中豐富的木糖和葡萄糖含量有關(guān)。劉通[37]制備了黑木耳多糖鐵復(fù)合物 [AAPS-iron（Ⅲ）]，其通過降低貧血大鼠血紅細(xì)胞內(nèi)游離原卟啉含量，改善缺鐵情況，并且能恢復(fù)血液中血紅蛋白、紅細(xì)胞計數(shù)、紅細(xì)胞體積等指標(biāo)，對貧血具有良好的輔助治療作用，且安全無毒可靠。Wu等[38]研究了黑木耳多糖對老齡小鼠心功能的改善作用，體內(nèi)試驗表明口服黑木耳多糖可以顯著提高心肌SOD、GSH-Px活性，并降低MDA含量，顯著改善左心室射血分?jǐn)?shù)（EF）和左室短軸縮短分?jǐn)?shù)（FS）等心功能指標(biāo)，具有改善心功能的潛力。

2 黑木耳多糖的應(yīng)用

隨著對黑木耳功能活性的深入研究，以黑木耳多糖為原料的功能性食品和保健品的開發(fā)研究越來越多，出現(xiàn)了很多不同品類的黑木耳產(chǎn)品。秦丹丹[39]以纖維素酶解的黑木耳多糖和黑枸杞為原料，加入檸檬酸、蜂蜜、果膠等輔料，研制出黑木耳黑枸杞復(fù)合飲料，其具有一定的抗氧化活性，對DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子自由基的清除能力分別達(dá)到59.20%、43.60%、67.45%。欒淑瑩[40]研制出以黑木耳粉和堿提黑木耳多糖為原料的黑木耳降脂餅干，可以降低小鼠體重和反映小鼠的肥胖程度的Lee’s指數(shù)，降低小鼠血清TG、LDL含量，升高HDL含量。同時通過調(diào)節(jié)脂代謝關(guān)鍵酶、血清瘦素、HSL以及胰島素，可加快小鼠體內(nèi)脂代謝，顯著改善肥胖小鼠血脂水平。趙影[41]以黑木耳粉、糯米粉和黑木耳多糖等研發(fā)出一款低脂、低鹽且無糖的黑木耳脆片，并評價了其功能，該產(chǎn)品能顯著降低小鼠TC含量，具有降血脂功能。劉越峰[42]研制了黑木耳多糖啤酒、黑木耳脆片、發(fā)酵泡菜和乳酸菌飲料等一系列黑木耳產(chǎn)品。此外，還研制出了餅干、發(fā)酵飲料、果凍、沖劑、軟糖、口服液、泡菜等數(shù)十種黑木耳功能性食品[43]。

3 展望

隨著人們對健康水平的追求日益提高，天然動植物中的功能性成分也成為研究熱點。黑木耳作為一種傳統(tǒng)食用和藥用菌，其中的主要功能性成分黑木耳多糖及其衍生物的許多化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性已被闡明，但其復(fù)雜的構(gòu)效關(guān)系及其生物活性的確切分子作用機(jī)制尚不明確[44]，需進(jìn)一步開展更多的體內(nèi)試驗和臨床研究，為黑木耳的深度開發(fā)利用提供新的途徑。