雙孢蘑菇營養(yǎng)活性物質(zhì)及其提取工藝的研究進(jìn)展

商海軍，閆曉明

（阜陽師范大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院，安徽 阜陽 236037）

蘑菇是大型絲狀真菌的子實(shí)體，在人類生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。隨著世界人口的增加，人們對(duì)可食用蘑菇的種植和消費(fèi)逐漸產(chǎn)生興趣。近年來，世界各地漸漸開始關(guān)注蘑菇產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)量也迅速增加[1]。由于蘑菇的風(fēng)味、營養(yǎng)功效成分及其具有促進(jìn)健康的功效，蘑菇已成為功能性食品和藥物的重要來源之一[2]。蘑菇種類繁多，生物活性多樣，具有很大的研究價(jià)值[3]。

雙孢蘑菇（Agaricus bisporus） 是傘菌科的一員，通常也被稱為鈕扣蘑菇，在食品市場中很受歡迎。是世界上種植最廣泛的蘑菇，其生產(chǎn)主要集中在北美、歐洲、印度和中國[4]，占世界蘑菇總產(chǎn)量的30%左右。由于其烹飪和藥用價(jià)值，被認(rèn)為是最重要的蘑菇之一。雙孢蘑菇富含營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性化合物，具有脂肪和膽固醇含量低的特點(diǎn)[5]。目前，雙孢蘑菇對(duì)人類健康的益處已被廣泛報(bào)道，經(jīng)常食用雙孢蘑菇能促進(jìn)人體新陳代謝，可以降血壓、降血脂、預(yù)防癌癥及提高機(jī)體免疫力，具有很高的醫(yī)療保健作用[6]，而研究表明這些功效作用取決于雙孢蘑菇中的生物活性成分。因此，闡述雙孢蘑菇中主要營養(yǎng)和生物活性成分的功效作用及其提取技術(shù)，旨在全面了解雙孢蘑菇的營養(yǎng)和藥用價(jià)值。

1 雙孢蘑菇的營養(yǎng)價(jià)值

目前，已經(jīng)開展了各種研究來評(píng)價(jià)雙孢蘑菇的營養(yǎng)價(jià)值。與其他一些普遍可食用的食品相比，雙孢蘑菇的碳水化合物、蛋白質(zhì)和維生素含量相對(duì)豐富[7]，是符合人體基本營養(yǎng)需求的健康食品。

雙孢蘑菇的營養(yǎng)成分含量見表1。

表1 雙孢蘑菇的營養(yǎng)成分含量

雙孢蘑菇含有豐富的蛋白質(zhì)，其含量遠(yuǎn)高于大多數(shù)果蔬類食品。雙孢蘑菇蛋白具有良好的品質(zhì)和很高的吸收率，因此雙孢蘑菇蛋白也被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)。另外，雙孢蘑菇的氨基酸種類豐富，具有17 種氨基酸[8]，8 種人體必需氨基酸含量極其豐富，占氨基酸總量的40%以上[9]，尤其是具有豐富含量的賴氨酸。有研究表明不同發(fā)育階段的雙孢蘑菇具有不同的蛋白質(zhì)和氨基酸含量[10]，但含量均高于大多數(shù)果蔬類。大量的必需脂肪酸（如亞油酸） 存在于雙孢蘑菇中，亞油酸幾乎占雙孢蘑菇中脂肪含量的90%左右。長時(shí)間食用雙孢蘑菇產(chǎn)品，對(duì)調(diào)節(jié)血壓、降血脂和降膽固醇具有促進(jìn)作用。Reis F S 等人[11]檢測雙孢蘑菇中的碳水化合物，發(fā)現(xiàn)海藻糖和甘露醇2 種含量最豐富。除此之外，雙孢蘑菇也被認(rèn)為是一種重要的礦物質(zhì)來源，主要富含銅（Cu）、鈷（Co）、鐵（Fe）、硒（Se）、鉀（K） 和錳（Mn）[12]。雙孢蘑菇的維生素含量也十分豐富，Bernas E 等人[13]指出雙孢蘑菇中的煙酸和核黃素是最豐富的維生素，另外還含有其他重要的維生素，如α -生育酚、抗壞血酸、維B1和維B3。然而，收獲前和收獲后的條件會(huì)影響雙孢蘑菇的營養(yǎng)和化學(xué)成分，所以在研究中需要重點(diǎn)關(guān)注。

2 雙孢蘑菇的活性成分

雙孢蘑菇除了富含營養(yǎng)物質(zhì)外，還含有多種生物活性成分，比如多糖類、酚類化合物、凝集素和酪氨酸酶等，具有抗癌、抗氧化、抗肥胖和抗炎特性，可用于治療冠心病、癌癥、糖尿病、免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病及細(xì)菌感染等[14]。在功能性食品的開發(fā)上具有很大的研究價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值[15-16]。

2.1 雙孢蘑菇多糖

2.1.1 簡述

自然界中的糖類基本以多糖形式存在，具有多種生物活性作用。多糖由一類稱為聚糖的碳水化合物組成，是具有超過10 個(gè)連接的單糖單元的復(fù)雜大分子化合物。Li H J 等人[17]從雙孢蘑菇中提取得到粗多糖，檢測其相對(duì)分子質(zhì)量為1.2×105，通過分析發(fā)現(xiàn)其單糖組成為果糖、甘露糖和葡萄糖。He J Z 等人[18-19]也通過檢測發(fā)現(xiàn)雙孢蘑菇糖的組成中具有D -甘露糖、D -半乳糖和D -葡萄糖，檢測相對(duì)分子質(zhì)量為5.1×104～66.0×104。

2.1.2 活性作用

雙孢蘑菇多糖是其具有豐富活性作用的關(guān)鍵成分[20]，雙孢蘑菇多糖被證明具有許多明顯的活性作用。Tian Y 等人[15]檢測發(fā)現(xiàn)雙孢蘑菇多糖在不同的質(zhì)量濃度下，其抗氧化性均高于維C。當(dāng)質(zhì)量濃度低于80 μg/mL 時(shí)，雙孢蘑菇多糖的自由基清除活性明顯高于維C，且活性作用呈濃度依賴性。一些研究證實(shí)了雙孢蘑菇多糖的抗炎特性，甘露半乳聚糖、巖藻甘露聚糖和巖藻半乳聚糖是從雙孢蘑菇中分離出來的多糖，具有鎮(zhèn)痛和抗炎特性[21]。最近的報(bào)道證實(shí)，從雙孢蘑菇中提取的多糖由于具有顯著的抗癌活性而抑制癌細(xì)胞株的生長。Jeong S C 等人[22]將提取得到的雙孢蘑菇粗多糖進(jìn)一步分離純化，獲得2 種多糖的組分，通過體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這2 種多糖組分都能夠明顯抑制人乳腺癌細(xì)胞MCF-7 的生長活力。通過體內(nèi)小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2 種多糖組分均對(duì)腫瘤發(fā)揮抑制作用。因此能夠說明一些雙孢蘑菇多糖對(duì)癌細(xì)胞具有明顯的抑制作用。另外，蘑菇多糖對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)也尤為重要，Jeong S C 等人[22]又將從雙孢蘑菇多糖中分離得到的2 種多糖組分作用于小鼠的巨噬細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2 種雙孢蘑菇的多糖組分明顯促進(jìn)了NO 的產(chǎn)生，且顯著提高了IL-6 和TNF-a 的分泌。因此，判斷雙孢蘑菇多糖具有調(diào)節(jié)免疫活性。除了上述描述的生物活性作用外，雙孢蘑菇多糖還具有抑菌、抗炎、降血脂和降血糖等活性作用。

2.2 雙孢蘑菇酚類化合物

2.2.1 簡述

雙孢蘑菇中含有豐富的多酚類物質(zhì)，近年來，有許多研究已檢測雙孢蘑菇中酚類化合物的種類。Abah S E 等人[23]通過高效液相色譜法檢測從雙孢蘑菇中提取到的物質(zhì)，結(jié)果表明，該提取物含有多種酚類化合物，如沒食子酸、咖啡酸、蕓香苷和兒茶素等。Liu J 等人[24]對(duì)從雙孢蘑菇中提取的提取物進(jìn)行檢測分析，發(fā)現(xiàn)其含有沒食子酸、咖啡酸、兒茶素、阿魏酸、原兒茶酸和楊梅素等，證實(shí)雙孢蘑菇存在天然抗氧化劑。此外，雙孢蘑菇中酚類物質(zhì)的種類受很多因素影響，比如雙孢蘑菇的種植環(huán)境、菌株的種類、提取方法及條件等，所以研究雙孢蘑菇酚類物質(zhì)時(shí)需要注意這些因素。

2.2.2 活性作用

雙孢蘑菇多酚類化合物已被證明在抗氧化、抗過敏、調(diào)節(jié)免疫力、抑菌及抗癌等方面具有顯著效果。酚酸是雙孢蘑菇中酚類物質(zhì)的主要代表性化合物，表現(xiàn)出廣泛的生物活性，這歸因于其強(qiáng)大的抗氧化活性和具有保護(hù)細(xì)胞重要結(jié)構(gòu)的能力。Ey J 等人[25]對(duì)雙孢蘑菇中的酚類化合物進(jìn)行研究，結(jié)果表明，雙孢蘑菇中的酚類化合物具有抗氧化、防突變及防輻射等作用。Abah S E 等人[23]通過甲醇從雙孢蘑菇提取酚類化合物，并進(jìn)行抗氧化研究，主要測定其自由基清除能力，最終結(jié)果發(fā)現(xiàn)其具有明顯的抗氧化活性。Liu J 等人[24]和Labus K 等人[26]通過體內(nèi)和體外試驗(yàn)研究，證明了雙孢蘑菇酚類化合物具有抗氧化、抗細(xì)菌、抗病毒、抗真菌、抗炎癥和刺激胃液分泌的作用。Wee J J 等人[27]證明，原兒茶酸具有免疫調(diào)節(jié)、解痙、心臟保護(hù)、抗凝和化學(xué)預(yù)防特性。此外，Siwulski M 等人[28]從雙孢蘑菇中提取分離酚類化合物，包括羥基苯甲酸和原兒茶酸，這些物質(zhì)除了具有典型的抗癌活性外，還具有抗氧化和抗感染等活性作用。

2.3 雙孢蘑菇凝集素

2.3.1 簡述

凝集素廣泛存在于真菌中，是在蘑菇子實(shí)體和體外培養(yǎng)的菌絲體中發(fā)現(xiàn)的一種具有治療性的活性化合物。凝集素是具有血凝活性的蛋白質(zhì)，其活性主要因?yàn)槠渚哂凶R(shí)別和可逆結(jié)合碳水化合物和糖綴合物（糖蛋白和糖脂） 的能力。凝集素不是一種免疫球蛋白，但對(duì)糖類型具有高度的選擇性和特異性，可以與結(jié)合的和游離的多糖相互作用。這種相互作用類似于抗原與抗體或酶與底物之間的相互作用[29]。凝集素的選擇性和特異性是其在免疫血液學(xué)中作用的基礎(chǔ)，如可作為人類血型的標(biāo)記[30]。雙孢蘑菇凝集素是一種真菌植物凝集素，分子量為64 KDa 左右，其整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)四聚體[31]。

2.3.2 活性作用

雙孢蘑菇凝集素的活性作用已被廣泛研究。最明顯的生物活性就是其具有明顯的抗癌作用[32]，它能夠在體外抑制癌細(xì)胞HT-29，MCF-7 和Caco-2 的增殖。Jeong S C 等人[22]研究發(fā)現(xiàn)，含有凝集素的雙孢蘑菇提取物通過增強(qiáng)抗氧化防御的細(xì)胞機(jī)制和抑制癌細(xì)胞的生長而有效地抗肺癌細(xì)胞。此外，將雙孢蘑菇凝集素作用于人角質(zhì)形成細(xì)胞和乳頭狀瘤細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的生長活性降低[33]。雙孢蘑菇凝集素也被認(rèn)為是潛在的抗糖尿病物質(zhì)，在預(yù)防和治療方面都是有效的，能夠降低葡萄糖和增加胰島素含量，將大鼠胰島暴露于雙孢蘑菇凝集素可增強(qiáng)體內(nèi)胰島β細(xì)胞的增殖，從而增加胰島素原向胰島素的轉(zhuǎn)化[34]。因此，雙孢蘑菇凝集素可用于治療胰腺受損的1 型和2 型糖尿病患者。雙孢蘑菇凝集素對(duì)正常細(xì)胞沒有細(xì)胞毒性，具有廣泛的細(xì)胞靶點(diǎn)，可作為抗癌、抗糖尿病和抗病毒藥物用于治療。

2.4 雙孢蘑菇酪氨酸酶

2.4.1 簡述

酪氨酸酶通常也被稱為多酚氧化酶（PPO），是一種含銅的金屬蛋白，廣泛存在于細(xì)菌、真菌、植物和動(dòng)物中。有研究發(fā)現(xiàn)，在植物中，酪氨酸酶參與傷口愈合、防御反應(yīng)[35]及花色素的合成[36]。在真菌中，酪氨酸酶參與孢子形成、防御反應(yīng)和色素沉著[37]。真菌酪氨酸酶最早是從食用菌雙孢蘑菇[38]中鑒定出來的，并被認(rèn)為是導(dǎo)致發(fā)育和采后貯藏期間褐變的原因。

2.4.2 活性作用

雙孢蘑菇的藥理特性和應(yīng)用與人體黑素生成過程密切相關(guān)。皮膚中黑色素的生物合成是由酪氨酸酶催化的。自從發(fā)現(xiàn)這種酶以來，人們一直在研究這種物質(zhì)的天然來源，研究者發(fā)現(xiàn)雙孢蘑菇含有大量這種天然化合物。酪氨酸酶在單酚和雙酚的羥基化反應(yīng)中起催化作用[39]。研究還表明，從雙孢蘑菇中分離的酪氨酸酶可催化雙酚反應(yīng)，可能使其成為有用的生物修復(fù)劑[40]。酪氨酸酶在表皮黑素細(xì)胞和神經(jīng)嵴細(xì)胞中黑素的合成中起重要作用。Zaidi K U 等人[39]已經(jīng)描述了酪氨酸酶與黑色素瘤發(fā)展的關(guān)系，以及與皮膚色素沉著問題（如白癜風(fēng)或白化?。?的聯(lián)系，對(duì)從雙孢蘑菇中分離的酪氨酸酶的研究表明，與人類酪氨酸酶具有高度的相似性，表明雙孢蘑菇可能成為醫(yī)療和化妝品中所需酪氨酸酶豐富的來源。酪氨酸酶還是一種不耐熱的蛋白質(zhì)，對(duì)人類淋巴瘤細(xì)胞系具有保護(hù)作用，防止DNA 氧化損傷。

2.5 其他活性成分

雙孢蘑菇除了多糖類、酚類化合物、凝集素和酪氨酸酶這幾種主要的生物活性物質(zhì)之外，目前的研究還發(fā)現(xiàn)一些其他的活性成分。Chen S 等人[41]發(fā)現(xiàn)，雙孢蘑菇的活性成分共軛亞油酸和其衍生物可能是芳香酶的抑制劑，在飲食中經(jīng)常食用雙孢蘑菇，可能會(huì)預(yù)防乳腺癌及其他疾病。雙孢蘑菇還富含吲哚化合物，在許多代謝途徑中發(fā)揮重要作用，這是因?yàn)榭勺鳛樯窠?jīng)遞質(zhì)或其前體。另外，吲哚化合物還具有抗癌和抗衰老的活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和血液凝固及抗氧化活性。麥角硫因在雙孢蘑菇子實(shí)體中被發(fā)現(xiàn)，除抗氧化作用外，Chen Y C 等人[42]還發(fā)現(xiàn)，麥角硫因具有抗誘變、化學(xué)和放射防護(hù)活性，使其成為一種重要的醫(yī)學(xué)物質(zhì)，并檢測出該化合物的含量最高可達(dá)0.93 mg/g，表明雙孢蘑菇是這種化合物的最佳來源之一。

3 主要活性成分的提取技術(shù)

3.1 多糖的提取

雙孢蘑菇多糖提取的傳統(tǒng)方法主要有熱水、酸或堿溶液提取[43-44]。傳統(tǒng)提取方法操作簡便，適用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)化生產(chǎn)。但傳統(tǒng)提取法存在提取時(shí)間長、多糖容易降解等缺點(diǎn)，影響最終的提取效率。因此，有必要對(duì)傳統(tǒng)提取多糖的方法進(jìn)行優(yōu)化。除了傳統(tǒng)方法提取雙孢蘑菇多糖外，目前超聲輔助法也應(yīng)用到雙孢蘑菇的提取中。超聲波空化效應(yīng)可以加速多糖釋放到溶劑中，提高多糖的提取率。Qiao D L 等人[45]采用四因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化了超聲波輔助提取雙孢蘑菇多糖的工藝參數(shù)，當(dāng)超聲功率170 W，溫度65 ℃，時(shí)間40 min，料液比1∶30（g∶mL）時(shí)，雙孢蘑菇多糖的提取率為5.60%。Tian Y 等人[15]研究超聲輔助提取雙孢蘑菇多糖的工藝，通過響應(yīng)面法對(duì)提取條件進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)工藝為料液比1∶30（g∶mL），溫度70 ℃，時(shí)間62 min，超聲功率230 W，此時(shí)雙孢蘑菇多糖的提取率達(dá)到最高為6.02%，該提取率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)提取法。

3.2 酚類化合物的提取

酚類化合物提取的方法主要有傳統(tǒng)的溶劑提取法，及新型的超聲提取法和微波提取法。溶劑提取法主要是根據(jù)不同的溶解性，從樣品里溶解出多酚類物質(zhì)。在提取多酚類物質(zhì)之前，要根據(jù)多酚類物質(zhì)的性質(zhì)，選擇合適的有機(jī)試劑進(jìn)行提取。劉俊等人[46]使用乙醇提取雙孢蘑菇中的多酚物質(zhì)，通過正交試驗(yàn)對(duì)提取多酚的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，最后在最優(yōu)參數(shù)條件下，多酚最大的提取量為13.49 mg/g。超聲輔助提取法是通過破碎樣品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，讓提取使用的溶劑快速滲透進(jìn)去，以此提高提取效率。沈雅萍[47]利用超聲提取法從雙孢蘑菇中提取多酚類物質(zhì)，通過響應(yīng)面優(yōu)化提取工藝，在最優(yōu)工藝參數(shù)下，雙孢蘑菇多酚提取量為37.21 mg/g。微波輔助提取法是當(dāng)前活性成分提取的一個(gè)研究重點(diǎn)，不但可提高提取量，而且還能通過縮短提取的時(shí)間和降低溶劑的消耗來提高提取的效率，是多酚提取中的一種高效新型技術(shù)。Oezyuerek M 等人[48]研究3 種野生食用蘑菇多酚的微波輔助提取工藝，并對(duì)其提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定最優(yōu)參數(shù)為甲醇體積分?jǐn)?shù)80%，提取時(shí)間5 min，溫度80 ℃。

3.3 凝集素的提取

凝集素的提取分離通常是使用傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)提純方法。目前，隨著親和層析技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)已被用于凝集素提純。主要是通過DEAE -纖維素或CM -纖維素柱、凝膠過濾或基于凝集素糖特異性的親和層析，以及尺寸排阻層析從蛋白質(zhì)混合物中分離凝集素。張迪等人[49]使用硫酸銨鹽析法從雙孢蘑菇中提取粗凝集素，然后通過DEAE-Sepharose 層析和Sephadex G-100 層析分離得到雙孢蘑菇凝集素。另外，根據(jù)凝集素的生化特性，現(xiàn)代色譜技術(shù)如高效液相色譜法和快速蛋白液相色譜法也被用于純化凝集素。雖然還能通過磁性納米顆粒、親和膜、水相法和親和沉淀法等技術(shù)提取凝集素，但這些技術(shù)都不能替代層析方法[50]。親和層析仍然是凝集素純化的首選方法和最常用的方法，無論是單獨(dú)使用還是與其他技術(shù)結(jié)合使用。

3.4 酪氨酸酶的提取

酪氨酸酶常用的提取方法包括研磨、過濾、離心、鹽析和透析等工藝。閔玉濤等人[51]以雙孢蘑菇為原料，通過鹽溶、鹽析、透析及反滲透等方法對(duì)雙孢蘑菇中的酪氨酸酶進(jìn)行提取純化。鹽溶后的雙孢蘑菇酪氨酸酶與提取的粗酶比較，其酶的活力提升了5 倍左右，比活力也隨之增高了8.75 倍左右；用60%的飽和硫酸銨處理后，再通過半透膜進(jìn)行透析及反滲透方法對(duì)酪氨酸酶進(jìn)行純化，與粗酪氨酸酶比較，純化后酶的活力大幅度提高了68.4 倍左右，比活力更是提高了501.2 倍左右。此外，還能通過離子交換色譜法對(duì)粗酪氨酸酶進(jìn)行分離純化。該方法可以把離子交換劑作為其固定相，然后通過離子交換劑與荷電溶質(zhì)間的靜電相互作用力的差別將溶質(zhì)進(jìn)行洗脫分離。

4 結(jié)語

雙孢蘑菇作為一種珍貴的食物來源，由于獨(dú)特的生物學(xué)特性和營養(yǎng)特性使其成為改善人類健康的最佳食物選擇之一。近年來，越來越多的研究報(bào)道了其營養(yǎng)價(jià)值、促進(jìn)健康的益處，以及從中提取的化學(xué)物具有抗氧化、抗癌、抗菌和抗炎等特性，經(jīng)常食用雙孢蘑菇還可輔助治療癌癥、糖尿病，增強(qiáng)人體的免疫功能等。已證明雙孢蘑菇具有豐富的活性化合物和功能特性，但是目前只有相對(duì)較少的研究報(bào)道是利用雙孢蘑菇對(duì)人類進(jìn)行直接治療試驗(yàn)，所以后期研究中在保證安全可靠的基礎(chǔ)上，以確認(rèn)雙孢蘑菇對(duì)各種疾病的藥用潛力。此外，通過應(yīng)用新技術(shù)以高產(chǎn)量和高選擇性提取分離這些活性化合物，尤其是通過使用綠色提取技術(shù)，開發(fā)出具有保健作用的食品或者具有治療作用的藥品，提升雙孢蘑菇的營養(yǎng)和藥用價(jià)值。