靈芝功能食品的研究進(jìn)展

關(guān)穎賢,冮 潔,薛晨光,潘 玲

(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116605)

靈芝(Ganodermalucidum)為擔(dān)子菌門(Basidiomycota)傘菌綱(Agaricomycetes)多孔菌科(Polyporaceae)靈芝屬(Ganodelma)真菌[1],是我國(guó)傳統(tǒng)的珍貴中藥材,其富含多糖、三萜類、甾醇、生物堿、蛋白質(zhì)、核苷類等多種生物活性成分,具有抗氧化[2]、抗病毒[3]、抗腫瘤[4]、增強(qiáng)免疫力[5]、預(yù)防心臟病[6]、降血糖血脂[7, 8]、改善睡眠[9]、保肝護(hù)肝[10]等功效。近年來,對(duì)靈芝的研發(fā)已突破常規(guī)藥用的目的,在食品中的研究越來越廣泛。但由于靈芝不是藥食同源物質(zhì),一直未能作為普通食品原料應(yīng)用于食品加工生產(chǎn)中,僅能作為藥品、保健食品的原料。靈芝在我國(guó)保健食品領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的地位,通過國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局特殊食品信息查詢平臺(tái)查詢得知,截至2022年9月,已注冊(cè)的靈芝類保健食品共1 140種,其中國(guó)產(chǎn)保健食品注冊(cè)1128種,進(jìn)口保健食品注冊(cè)12種;有單方及復(fù)方,應(yīng)用劑型包括膠囊、片劑、沖劑、口服液、粉劑、顆粒劑、丸劑、茶劑、酒劑等,其中以膠囊劑最為常見,占62%。已注冊(cè)的靈芝類保健食品的保健功效共11種,以“提升機(jī)體免疫水平”占67.19%,還包括輔助保護(hù)化學(xué)性肝損傷、緩解機(jī)體疲勞、提升睡眠質(zhì)量、抗氧化等多種功效。隨著越來越多規(guī)定靈芝按“藥食同源”物質(zhì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)試點(diǎn)政策的出臺(tái),為靈芝在食品領(lǐng)域內(nèi)的普遍應(yīng)用提供了可能。本文對(duì)以靈芝孢子、子實(shí)體、菌絲體及其發(fā)酵產(chǎn)物為原料研發(fā)的功能食品類型及特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝、發(fā)展前景進(jìn)行綜述,為靈芝在食品中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 靈芝孢子

靈芝孢子是靈芝生長(zhǎng)成熟后其菌蓋下方菌孔中彈射出的褐色粉末狀卵形生殖細(xì)胞,含有靈芝的所有遺傳活性物質(zhì),其有效成分含量是子實(shí)體的數(shù)十倍[11]。截至2022年9月,我國(guó)已申報(bào)的靈芝孢子類保健食品共438種,占所有靈芝類保健食品的38.42%。由于靈芝孢子壁由堅(jiān)硬的幾丁質(zhì)成分構(gòu)成,且為雙層骨架結(jié)構(gòu)[12],肽鍵多且架構(gòu)致密,人體消化系統(tǒng)無法將其有效分解,使孢子粉的功效成分難以被吸收。靈芝孢子粉的破壁主要綜合超微粉碎、擠壓膨化、高壓均質(zhì)等機(jī)械方法與超臨界二氧化碳、超聲波、微波等物理方法[13]。破壁后孢子粉中的多糖、三萜類、蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)活性成分更易于溶出[14],人體對(duì)其有效成分吸收率達(dá)90%以上[12],同時(shí)其調(diào)節(jié)腸道菌群和保護(hù)機(jī)體能力提高,可使腸道中優(yōu)勢(shì)菌群數(shù)量增多,致病菌數(shù)量減少[15]。

靈芝孢子粉在食品中的應(yīng)用見表1。可直接以孢子粉為原料或輔料加工處理,如孢子粉保健食品制劑及酒、乳、茶、冰淇淋等;或提取孢子粉中的有效成分,以提取物為原料加工成孢子油膠囊、功能飲料等。靈芝孢子粉功能食品以保健制劑為主,復(fù)方輔以西洋參、紅景天、黃芪、當(dāng)歸、棗仁、葛根、山藥、刺五加等食藥兼容材料。此外,將靈芝孢子粉作為原料添加至酒、乳、茶、冰淇淋等大眾食品加工中,可以提高產(chǎn)品的感官風(fēng)味及保健價(jià)值。如靈芝孢子茶由靈芝孢子粉和茶青混合揉捻、共同發(fā)酵,孢子粉帶有的干果清香可以提高紅茶的香氣及滋味,且共同發(fā)酵可以使孢子粉與茶葉結(jié)合緊密,提高紅茶的外形及葉底[24]。向白酒中添加靈芝孢子粉,經(jīng)過冷浸泡制、調(diào)配、降度、澄清、陳釀研制的靈芝孢子酒具有抗疲勞、提高免疫力功效[20, 21]。由于孢子粉中的靈芝酸成分較為苦澀,可加入甜味劑及植脂末、椰子粉、核桃粉、香蕉粉等改善孢子粉飲料口味,以及采用復(fù)烘烤工藝增加香味成分的釋出[27]。

表1 靈芝孢子功能食品類型

靈芝孢子油是從靈芝孢子中提取的油狀脂質(zhì)物,主要成分是靈芝三萜、脂肪酸甘油酯、飽和與不飽和脂肪酸、類固醇[28]。靈芝孢子油中的不飽和脂肪酸容易被氧化,可通過油脂微囊化將液態(tài)油脂包裹延長(zhǎng)保質(zhì)期,且微囊經(jīng)過乳化工藝,可以提高人體對(duì)油脂的吸收。如趙志錦[29]等以變性淀粉HI-CAP100、麥芽糊精為囊材,通過乳化、均質(zhì)將靈芝孢子油包裹,并添加抗氧化劑維生素E、阿拉伯膠以及金屬離子螯合劑EDTA,通過噴霧干燥將液態(tài)的孢子油固態(tài)化,降低其過氧化值,提高了穩(wěn)定性。此外,以大豆分離蛋白為乳化劑,將靈芝孢子油包埋于乳狀液內(nèi)[30],加入多糖[31]及茶多酚、抗壞血酸[30]等抗氧化劑,也可以起到改善其氧化的作用,可應(yīng)用于孢子油液體口服類產(chǎn)品的開發(fā)。

2 靈芝子實(shí)體

靈芝子實(shí)體由氣生菌絲特化而成,由骨架菌絲及纏繞菌絲等菌肉菌絲構(gòu)成。傳統(tǒng)的靈芝加工是將子實(shí)體干燥粉碎后的靈芝絨與藥粉(或淀粉)加水充分混勻再干燥粉碎[32],以提高制粉效果。超微粉碎技術(shù)在靈芝加工中被廣泛應(yīng)用,其超微粉粒度分布在2.92～6.03 μm,平均粒徑為3.18 μm[33],可顯著提高子實(shí)體中有效成分的提取及溶出率[34, 35]。靈芝子實(shí)體粉常用于酒、餅干、醋等產(chǎn)品開發(fā),如酒中加入靈芝粉可以降低甲醇及SO2含量[36],提高酒的品質(zhì),還能作為功能補(bǔ)充劑,如Jae-HoKim等[37]研制的靈芝米酒具有ACE酶抑制活性及類似SOD活性,具有輔助抗高血壓作用。靈芝子實(shí)體富含粗纖維,制備餅干過程中添加靈芝粉可以增加面團(tuán)的持水性和柔韌性,改善面團(tuán)加工性能[38]。此外,子實(shí)體中的半木質(zhì)化纖維具有較高的耐酸強(qiáng)度,纖維交織后呈現(xiàn)多孔性,可作為吸附性固定化載體,如以靈芝粒為載體吸附固定醋酸桿菌,于蘋果酒中發(fā)酵可制備靈芝蘋果醋[39]。

靈芝子實(shí)體食品制劑類型見表2,其先經(jīng)過粗提取制成靈芝浸膏,再干燥粉碎成靈芝精粉[46],或精提子實(shí)體中的多糖、靈芝酸成分,由于多糖等親水性成分吸濕性強(qiáng),容易阻礙其固態(tài)制劑成型,可添加麥芽糊精、微晶纖維素后采用噴霧干燥制成[40]。對(duì)于大眾食品開發(fā),靈芝子實(shí)體抽提主要采用熱水浸提的方式,其水提液和蔗糖熬煮得到的靈芝糖漿可制備凝膠型軟糖[41],同時(shí)抽提物中含有豐富的氨基酸及呈味作用的核苷酸,可用于醬油、醋等調(diào)味品開發(fā)。靈芝速溶粉由子實(shí)體經(jīng)過超微粉碎、破壁、抽提、濃縮、干燥后制成,它可以與其它速溶配料融合研發(fā)咖啡、速溶茶等固體飲品[42],如靈芝速溶咖啡以靈芝提取物結(jié)合咖啡豆及其它天然活性成分制成,有助于保持頭腦清醒、提高工作效率及免疫力[43]。由于靈芝水提液偏苦澀,適口性差,制備飲品的過程中可以添加適量穩(wěn)定劑 β-環(huán)糊精對(duì)其中苦味物質(zhì)進(jìn)行包埋[44],改善口感。此外,水提液中的多糖具有較好的流變性和穩(wěn)定性,可賦予發(fā)酵產(chǎn)品較好的質(zhì)構(gòu)和口感,不需另外添加穩(wěn)定劑及增稠劑,能夠普遍用于傳統(tǒng)發(fā)酵飲品[45],如以靈芝多糖與黑莓濃漿混合,接種酵母、醋酸菌發(fā)酵制備靈芝黑莓醋[45],能夠維持黑莓花青素等酚類成分的穩(wěn)定性。

3 靈芝菌絲體及其發(fā)酵產(chǎn)物

靈芝菌絲體由靈芝孢子萌發(fā)繁殖而成的許多分支絲狀的菌絲組成,其發(fā)酵工藝簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)周期短、原料使用廣泛,易于規(guī)?；a(chǎn)且沒有季節(jié)限制,更易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)發(fā)酵方式不同,其應(yīng)用包括液態(tài)發(fā)酵的菌絲體、發(fā)酵液及固態(tài)發(fā)酵菌質(zhì)。

3.1 靈芝菌絲體

靈芝菌絲體在食品中的加工方式有三種,見表3。一是在食品加工過程中添加菌絲體繼續(xù)發(fā)酵,如醬油、腐乳等發(fā)酵食品;二是直接以菌絲體為原料進(jìn)行加工,或作為輔料添加,如調(diào)味料、餅干、人造肉;三是對(duì)菌絲體進(jìn)行浸提,以提取液為原料再加工,如顆粒劑、保健口服液、乳、酒、固體飲料等。靈芝菌絲體中含有1-辛烯-3-醇、苯甲醛、3-辛酮、苯甲酸甲酯等主要風(fēng)味物質(zhì)[49],本身具有獨(dú)特風(fēng)味,可作為呈味原料或輔料,且菌絲體在發(fā)酵過程中富含的活性成分浸出,可以賦予食品獨(dú)特的保健功能。菌絲體不僅蛋白質(zhì)、纖維含量高,脂肪含量低,還具有天然的纖維狀結(jié)構(gòu),其菌絲蛋白可替代植物蛋白應(yīng)用于人造肉生產(chǎn)[50],且由于菌絲體所含生物活性成分存在抗菌及抗氧化效果,生產(chǎn)的“人造肉”保質(zhì)期更長(zhǎng)[51]。此外,靈芝菌絲體能有效富集具有營(yíng)養(yǎng)及藥理意義的鐵、鋅、硒、鋰、鍺等微量元素[52],可以作為富含微量元素的功能性食品替代品。

3.2 靈芝發(fā)酵液

靈芝液態(tài)發(fā)酵食品的類型取決于液體基質(zhì),發(fā)酵液可直接作為原料加工處理,其成品以液態(tài)食品為主,如酒、茶、乳、飲料、醋;或在食品加工過程中作為輔料添加,使其在加工過程中繼續(xù)發(fā)酵,如饅頭、米、醋;三是配制型,發(fā)酵液經(jīng)過濾與離心后與其他物質(zhì)共同調(diào)配,使含有的原料活性物質(zhì)富集,如茶、飲料,見表4。靈芝發(fā)酵液中含有菌絲體代謝分泌的活性成分及淀粉酶、漆酶、蛋白酶等酶,可以提高食品營(yíng)養(yǎng)及品質(zhì)。例如靈芝漆酶能增大饅頭比容,并催化小麥蛋白交聯(lián),優(yōu)化面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使饅頭內(nèi)淀粉顆粒膨大與聚集,有助于人體吸收[63];發(fā)酵液中的淀粉酶能催化淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?促進(jìn)酵母菌生長(zhǎng)代謝釋放CO2,提高饅頭比容、氣孔數(shù)及氣孔面積,降低饅頭硬度[64]。靈芝菌絲體具有較強(qiáng)的多酚氧化酶分泌能力,其在茶湯中的適應(yīng)性較強(qiáng),能有效分解茶多酚,并提升茶中氨基酸含量,使茶酚氨比達(dá)到合理水平[65]。靈芝功能飲料以大豆蛋白為原料,通過菌絲體發(fā)酵使大豆蛋白分解成小分子的肽及氨基酸,制備的轉(zhuǎn)化肽飲料集靈芝與大豆肽功效于一體,具有抗疲勞、免疫調(diào)控等功效[66],也可以果汁為原料,其清新果味可以改善靈芝醇厚的風(fēng)味,兼顧營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)更易被消費(fèi)者接受。將發(fā)酵液與鮮乳結(jié)合研發(fā)酸乳,可以彌補(bǔ)靈芝中限制性氨基酸的不足,起到蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用[67];且發(fā)酵液中的多糖可以促進(jìn)乳酸菌增殖,改善酸乳的組織形態(tài),提升乙醛含量,發(fā)酵液中多肽能促進(jìn)酸乳中丁二酮合成[68],從而提升酸乳品質(zhì)。此外,發(fā)酵液中含有的淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶等可以緩解淀粉老化[69],有助于提高米質(zhì);馬譽(yù)暢等[70]向糙米中添加靈芝發(fā)酵的粗酶液,使糙米回生值比率達(dá)24.0%,同時(shí)糙米中酯類、烴類成分增加,糙米香味提升,其熟制后粘性提高、硬度下降,糙米口感得到改善。

3.3 靈芝固態(tài)發(fā)酵菌質(zhì)

靈芝固態(tài)發(fā)酵以谷物基質(zhì)為主,菌絲體具有分解、利用谷物中纖維素和木質(zhì)素的能力,同時(shí)谷物中富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分,可作為菌絲體生長(zhǎng)的原料。靈芝固態(tài)發(fā)酵在食品中的應(yīng)用見表5,其產(chǎn)品包括雜糧粉、復(fù)合米、餅干、茶、酒、飲料、醬油等。通過靈芝固態(tài)發(fā)酵可以提高食品營(yíng)養(yǎng)及品質(zhì),如以靈芝固態(tài)發(fā)酵大米或玉米制備復(fù)合米,可使谷物淀粉降解,提升米質(zhì)中氨基酸及多糖含量[76],其粒形、粒度、色澤、食味均與普通大米相近而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。以鹿角靈芝發(fā)酵小麥,得到的全麥粉幾乎不含面筋蛋白,與面粉混合制備餅干可抑制面筋網(wǎng)絡(luò)形成,降低餅干咀嚼性及硬度,提高餅干品質(zhì)[77]。此外,靈芝固態(tài)發(fā)酵的原料選擇廣泛,茶葉及食品加工產(chǎn)生的副產(chǎn)物如豆渣、豆腐渣、甘蔗渣、麩皮等都可作為發(fā)酵基質(zhì)。經(jīng)過靈芝固態(tài)發(fā)酵甘蔗渣、豆渣、麥麩制備雜糧粉,菌絲體會(huì)對(duì)豆渣、甘蔗渣細(xì)胞降解,其分泌的纖維素酶、半纖維素酶等胞外酶,可降解膳食纖維原料中難以消化的粗纖維形成多糖,促進(jìn)豆渣及甘蔗渣中營(yíng)養(yǎng)成分的釋放,提高蔗渣、豆渣、麩皮的使用價(jià)值[78]。

表5 靈芝固態(tài)發(fā)酵功能食品類型

4 結(jié) 語(yǔ)

靈芝功能食品的研發(fā)應(yīng)回歸靈芝本質(zhì),深加工是靈芝產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整唯一出路。通過子實(shí)體為主導(dǎo)深度研發(fā)分離純化技術(shù),研發(fā)靈芝單體、幾種純化合物復(fù)合靈芝保健品是未來的主要發(fā)展方向,這需要研發(fā)前沿的、低成本、可以工業(yè)化生產(chǎn)的提取分離純化技術(shù)。作為一種具有發(fā)酵功能的真菌,靈芝菌絲體發(fā)酵具有許多子實(shí)體無法替代的優(yōu)勢(shì),其發(fā)酵食品的研發(fā)是未來靈芝產(chǎn)品深加工的一個(gè)重要趨勢(shì)。我國(guó)靈芝功能食品的研發(fā)應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的靈芝資源和食品加工形式進(jìn)行制備,通過多元化產(chǎn)品拓寬靈芝消費(fèi)人群,促進(jìn)靈芝產(chǎn)業(yè)升級(jí)。伴隨有關(guān)靈芝及其化學(xué)成分安全性,藥理作用機(jī)制的深層次研究,以及統(tǒng)一的靈芝產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范和有效物質(zhì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的建立,未來靈芝在保健食品領(lǐng)域應(yīng)用范圍會(huì)不斷拓寬,此外,靈芝也會(huì)作為普通食品原料應(yīng)用,靈芝食品產(chǎn)業(yè)也將具有廣闊的發(fā)展前景。