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(貴州民族大學化學與生態(tài)環(huán)境工程學院,貴州貴陽 550025)

杏鮑菇多糖研究進展

姚秋萍,楊瓊,衛(wèi)亞麗,嚴敏,譚承建

(貴州民族大學化學與生態(tài)環(huán)境工程學院,貴州貴陽 550025)

杏鮑菇是近年來我國開發(fā)栽培成功的集食療一體的食用菌新品種。本文對杏鮑菇多糖的國內(nèi)外研究情況進行了系統(tǒng)的總結(jié)和歸納,分別介紹了杏鮑菇多糖的提取、純化、結(jié)構(gòu)表征、生物活性以及應用研究進展,展望了杏鮑菇多糖對人體保健的應用前景,并對杏鮑菇多糖將來的研究和應用提出了可供參考的建議。

杏鮑菇,多糖,研究進展

杏鮑菇(Pleurotuseryngii)又名刺芹側(cè)耳,隸屬傘菌目側(cè)耳科,是近年來開發(fā)出的名貴珍稀食用菌,口味鮮美,營養(yǎng)成分豐富,被譽為“菇中之王”[1-2]。杏鮑菇作為一種傳統(tǒng)中藥,用于免疫刺激、護膚、傷口愈合、癌癥和腰痛等的治療[3]?，F(xiàn)代藥理研究表明,杏鮑菇具有抗腫瘤[4]、抗氧化[5]、降血脂[6-7]、抗病毒[8]及改善腸胃功能[9]等多種功效。杏鮑菇多糖是杏鮑菇中主要化學成分和生物活性的主要作用因子之一,目前國內(nèi)外有較多關(guān)于杏鮑菇多糖的研究報道。本文對杏鮑菇多糖的研究現(xiàn)狀進行系統(tǒng)的總結(jié)和歸納,以期為進一步開發(fā)利用杏鮑菇,提高其在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的應用提供參考。

1 杏鮑菇多糖的提取

食用菌多糖的提取方法主要有浸提法、酶解提取法、超聲波法、微波法、超臨界流體萃取、雙水相萃取等。由于提取方法和特點的不同(表1),多糖的提取率也各不相同,杏鮑菇多糖的提取率在8%～20%之間。

1.1浸提法提取

目前有關(guān)杏鮑菇多糖的提取已有不少研究。浸提法是提取杏鮑菇多糖的傳統(tǒng)方法,提取溶劑各不相同。凡軍民等[10]采用水浴浸提法確定了杏鮑菇多糖最佳條件為提取溫度81 ℃、提取時間3.4 h、料液比1∶27 (g/mL)、提取1次,多糖提取率為8.29%。苗敬芝等[11]確定水提杏鮑菇多糖的最佳條件為料液比1∶20 (g/mL)、時間50 min、溫度30 ℃,多糖提取率為13.64%。趙慧等[12]采用傳統(tǒng)水浴加熱法對新鮮杏鮑菇粗多糖的提取工藝進行響應面法分析優(yōu)化,得到最佳提取工藝條件:提取時間4.9 h,料液比為1∶19 (g/mL),提取溫度47 ℃,杏鮑菇粗多糖提取率為5.66%,根據(jù)同等質(zhì)量條件下鮮體僅相當于干質(zhì)量的1/4左右,粗多糖實際提取率至少應在20%以上。梁濤等[13]用稀堿溶液提取杏鮑菇多糖,得到新的多糖組分PEAP-1,但提取過程中稀堿等有機溶劑使用量大。相比于其他方法,浸提法的操作簡單,但是耗時較長,提取率較低。

1.2酶法提取

表1 杏鮑菇多糖提取方法的比較Table 1 Comparison on the extraction methods of polysaccharides from Pleurotus eryngii

酶法目前已廣泛應用于從動植物原料中提取多種生物活性物質(zhì),具有提取率高、能源需求低、成本低、操作簡單等優(yōu)點[14]。近年來,有學者采用酶法提取食用菌多糖,酶法處理較浸提法可明顯提高多糖的提取率[15]。凡軍民[16]等確定了纖維素酶處理提取杏鮑菇多糖的最佳工藝條件為:料液比1∶30、酶加量0.35%、酶解溫度50 ℃、酶解時間2 h、酶提1次,多糖提取率為18.57%,酶法比傳統(tǒng)水提取方法多糖提取率高1.24倍。苗敬芝[11]采用復合酶法提取杏鮑菇多糖,最佳工藝條件為酸性纖維素酶2.0%、酸性蛋白酶1.5%、料液比1∶20 (g/mL)、溫度30 ℃、時間50 min,多糖提取率為15.86%,復合酶法比水提法提取率提高了16.28%。酶法最大的特點是作用溫和,溫和的提取環(huán)境降低了杏鮑菇多糖的損失,進而提高得率。但酶法提取對提取條件的要求比較苛刻,酶的種類、最適pH、最適溫度等都會影響多糖的提取率。

1.3超聲波輔助提取

超聲波是一種高頻率的機械波,利用超聲的空化作用對細胞膜(壁)進行破壞,可以加速并提高多糖的溶出率,另外超聲波的次級效應也能加速杏鮑菇多糖的擴散釋放并充分溶解,具有能耗低、效率高的特點[17]。賴譜富等[18]利用響應面法優(yōu)化了杏鮑菇多糖的超聲波-內(nèi)部沸騰法提取工藝,乙醇濃度47%、液料比23 mL/g、提取時間8 min、提取溫度90 ℃、超聲波功率475 W,在此條件下杏鮑菇多糖得率可達11.05%。黃倩等[19]采用超聲真空條件提取杏鮑菇多糖,最佳提取條件為料液比1∶30 (g/mL)、超聲功率420 W、提取時間28 min、提取溫度65 ℃、真空度0.05 MPa,多糖得率為9.33%。王雅等[20]采用超聲波協(xié)同復合酶法優(yōu)化了杏鮑菇多糖的提取工藝,最佳配比為纖維素酶1.0%,酸性蛋白酶1.0%,糖化酶0.6%,杏鮑菇多糖提取率為12.01%;超聲波協(xié)同復合酶法提取最佳工藝條件為料液比1∶25 (g/mL),超聲功率125 W,超聲時間15 min,杏鮑菇多糖提取率為14.56%;超聲協(xié)同復合酶法比復合酶法提取杏鮑菇多糖提取率提高了21.23%。超聲波法提取時間短、效率高,并且提取過程在低溫下進行,有效成分損失小。但超聲時間不宜過長,否則可能造成多糖鏈斷裂而降低多糖的得率。

1.4微波輔助提取

微波輔助提取是在傳統(tǒng)提取工藝的基礎(chǔ)上強化傳熱、傳質(zhì)的物理過程。微波輔助提取已在植物活性成分提取中得到較為廣泛的應用[21]。李志洲等[22]采用微波輔助提取杏鮑菇子實體多糖適宜工藝條件為提取溫度76 ℃,提取時間12 min,料液比1∶35,微波功率700 W,提取2次,杏鮑菇多糖的得率可達11.80%?？聵非鄣萚23]采用微波輔助提取杏鮑菇殘渣中多糖的較佳條件為水料比35∶1 mL/g,提取時間15 min,微波功率570 W,此條件下多糖的提取率為12.11%,比熱水提取高出 41.21%,且提取時間縮短了105 min。該法用時短,這是由于微波具有較強的穿透力,可同時在杏鮑菇內(nèi)外部快速均勻加熱,使多糖易于溶出和釋放,但是微波具有較強的輻射性,對物質(zhì)的破壞作用也較強。

2 杏鮑菇多糖的純化

多糖的純化方法有沉淀法、鹽析法、金屬絡合物法、柱層析法等,或者多種方法聯(lián)合使用。杏鮑菇多糖經(jīng)提取工藝獲得的粗多糖,里面含有非多糖成分,為了獲得高品質(zhì)的杏鮑菇多糖需要進行進一步的純化,主要工藝涉及脫蛋白、透析以及柱層析等純化步驟,最終獲得分子量相對集中的多糖精品。在杏鮑菇多糖分離純化過程中,目前采用了分級沉淀法中的醇沉、Sevage法(氯仿和戊醇或正丁醇)、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法和無機陶瓷膜來主要除去蛋白質(zhì)[24-25],進一步純化多糖的方法報道最多的是利用DEAE Sepharose Fast Flow、DEAE-52纖維素離子交換柱層析和Sephacryl S-500系列、Sephades G-100葡聚糖凝膠柱層析兩種層析方法[26-28]。

3 杏鮑菇多糖的結(jié)構(gòu)表征

多糖的生物活性依賴于自身的化學組成、空間構(gòu)象及分子量大小。羅懿洋等[29]利用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)柱前衍生化高效液相色譜分析了杏鮑菇多糖是一種典型的雜多糖,由D-甘露糖、D-核糖、D-鼠李糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖、D-木糖、D-半乳糖、D-巖藻糖組成,相對摩爾比為9.8∶1.6∶0.15∶0.8∶62.8∶0.05∶24.4∶0.4。Xu等[30]經(jīng)DEAE-52和Sephadex G-50得到的水溶性杏鮑菇多糖(EPA-1)為均多糖,分子量為9.97×104Da,單糖由Man,Glc和Gal組成,其摩爾比為2.2∶1.0∶3.2,GC-MS分析其特征結(jié)構(gòu)由7個糖殘基和2個分支組成,由(1→6)糖苷鍵組成的骨架結(jié)構(gòu)。Chen等[31]的研究表明杏鮑菇多糖的平均分子量在30～38 kDa,可顯著抑制脂質(zhì)積累。梁濤等[13]采用堿提獲得一種新的杏鮑菇多糖組分PEAP-1,為均一多糖,相對分子質(zhì)量450 kDa,單糖基由葡萄糖和半乳糖組成,其摩爾比為16.9∶0.37,存在吡喃環(huán)結(jié)構(gòu),其分支結(jié)構(gòu)中沒有三股螺旋構(gòu)型,單個分子呈無規(guī)則鏈狀,直徑在0.13～1.20 nm。張化朋等[32]采用熱水浸提法從杏鮑菇中純化得到一種新的多糖WPP2,其平均分子量為4.499×105,主要由Glc組成,每個重復單元存在2條支鏈,→1,2,3)-β-D-Manp位于支鏈位點,支鏈由→1,3)-β-D-Glcp,→1,6)-β-D-Glcp和→1,3)-β-D-Manp構(gòu)成;WPP2固體為片狀結(jié)構(gòu),在水溶液中存在三螺旋結(jié)構(gòu),具有高度分枝結(jié)構(gòu),在較高濃度下呈棒狀鏈構(gòu)象,低濃度下以單鏈存在,單鏈長度為1～3 μm,高度為0.2～0.5 nm。

4 杏鮑菇多糖的生物活性

4.1抗氧化

杏鮑菇多糖的抗氧化活性可通過對超氧陰離子自由基、羥自由基、和DPPH三種自由基的影響、還原能力以及對抗氧化酶的活性來進行研究。Xu等[33]研究表明杏鮑菇多糖的質(zhì)量濃度為1 mg/mL時對羥基自由基和DPPH自由基的抑制作用分為 59.98%和37.01%。柯樂芹等[23]報道杏鮑菇多糖對DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子自由基具有一定的清除作用,其半數(shù)抑制濃度(IC50)分別為22.9、19、21.1 mg/mL。朱月等[34]報道杏鮑菇多糖對羥自由基和超氧陰離子自由基均有清除作用,在一定范圍內(nèi)清除作用與多糖濃度呈正相關(guān),質(zhì)量濃度為0.7 mg/mL時,對羥自由基的清除率高達98.65%,對超氧陰離子自由基的清除率高達37.66%。汪建中等[5]對杏鮑菇子實體、菌絲體和發(fā)酵液粗多糖清除DPPH自由基、羥自由基的能力、鐵離子螯合能力以及還原力進行了比較分析,結(jié)果表明菌絲體、發(fā)酵液粗多糖清除DPPH自由基能力較強,清除率EC50值分別為4.15、4.81 mg/mL;子實體、菌絲體和發(fā)酵液粗多糖清除羥自由基、螯合鐵離子的能力較強,羥自由基清除率EC50值分別為1.27、1.31、3.54 mg/mL,鐵離子螯合能力EC50值分別為3.01、1.53、4.17 mg/mL;在一定濃度范圍內(nèi),多糖濃度增加其清除DPPH自由基、羥自由基的能力以及鐵離子螯合能力亦增強,并呈現(xiàn)良好的量效關(guān)系。實驗濃度范圍內(nèi),3種粗多糖的還原力均較弱。杏鮑菇多糖具有良好的還原能力及對DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子的清除能力,說明杏鮑菇多糖具有良好的抗氧化活性,可以作為一種天然的抗氧化劑[29,35]。與未修飾杏鮑菇多糖相比,羧甲基杏鮑菇多糖對羥基自由基和超氧陰離子的清除能力增強,對DPPH清除能力減弱,可能是由于杏鮑菇多糖經(jīng)過羧甲基化修飾改變了多糖的結(jié)構(gòu),相對分子質(zhì)量變小,使多糖性質(zhì)如親水性等發(fā)生了改變[36]。Li等[37]的研究表明經(jīng)磺化修飾后的杏鮑菇多糖具有很好的抗氧化能力,可以提高超氧化物酶,過氧化氫酶,谷胱甘肽過氧化物酶的活性。

4.2抗腫瘤及免疫活性

菌類多糖作為一種益生元,具有抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)作用,對營養(yǎng)食品和藥品的發(fā)展具有一定意義[38]。劉海英等[4]報道杏鮑菇多糖能夠顯著降低S180荷瘤小鼠的死亡率,延長小鼠存活時間,增加血液內(nèi)白細胞數(shù)量,增強腹水SOD和CAT的酶活性,降低MDA濃度,降低化療對小鼠免疫能力的影響(p<0.05)。Yang等[39]的研究表明杏鮑菇多糖的抗腫瘤活性與激活荷瘤小鼠的免疫應答有關(guān)。杏鮑菇多糖對人類肝癌細胞HepG-2表現(xiàn)出顯著的高抗腫瘤活性[28,40]。陳琳[41]等對堿提的杏鮑菇粗多糖(PEAP)進行了硫酸化、磷酸化、乙?；揎?化學修飾后的PEAP均對白血病細胞K562的抑制作用有一定提高,其中乙?；吁U菇粗多糖對白血病細胞K562的抑制作用最強。從杏鮑菇中提取的一種水溶性多糖(EPA-1)能誘導巨噬細胞釋放免疫活性因子NO、TNF-α、IL-1和IL-6[30]。杏鮑菇多糖經(jīng)磺化修飾后抗炎活性和抗惡性細胞腫瘤的活性明顯提高,具體表現(xiàn)在抑制活性氧和一氧化氮的作用,抑制Caco-2和HepG2細胞的增殖[42]。Ma等[43]報道從杏鮑菇渣中提取的多糖,其抗腫瘤活性是通過激活線粒體凋亡通路誘導腫瘤細胞的凋亡。

4.3保肝、降血脂

黃家福等[44]報道杏鮑菇甲殼素對脂肪肝有預防作用,能極顯著地降低大鼠血清中ALT、AST、TC、TG水平,顯著提高肝臟組織中SOD活性、降低MDA活性,減輕肝組織脂肪性樣變,減少TC、TG在肝組織中積累,并呈現(xiàn)劑量效應。Zhang等[45]從杏鮑菇菌絲得到的酸性多糖可以提高血清酶活性和膽紅素水平,提高肝抗氧化水平,減少肝臟損傷。Xu等[33]用酶法提取的杏鮑菇菌絲鋅多糖能減少肝臟脂質(zhì)水平,增加過氧化酶的活性(SOD,GSH-Px,CAT和T-AOC),降低脂質(zhì)過氧化水平。Xu等[46]分別用酸和堿提取得到的杏鮑菇菌絲鋅多糖(AcMZPS,AlMZPS)可以預防高血脂癥和非酒精性脂肪肝。Chen等[6]研究表明杏鮑菇多糖可以通過下調(diào)CD36基因的轉(zhuǎn)錄與蛋白表達,抑制細胞中脂質(zhì)的積累,從而降低血脂和預防動脈粥樣硬化。

4.4抑菌、抗病毒

Li等[8]研究表明,經(jīng)過磺化作用后的杏鮑菇多糖抗菌作用明顯提高,其中對大腸桿菌ATCC25922和金黃色葡萄球菌CMCC26003的抑制效果最好?？聵非鄣萚23]的研究結(jié)果表明杏鮑菇多糖對枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有較好的抑制作用,其最低抑制質(zhì)量濃度分別為8、16、16 mg/mL,對黑曲霉和釀酒酵母沒有明顯的抑制作用。張麗等[47]采用濾紙片法觀察杏鮑菇多糖對多種食品污染菌和致病菌的抑菌效果,結(jié)果表明杏鮑菇多糖對白色鏈球菌和產(chǎn)氣桿菌具有抑制作用,抑菌圈直徑分別為6～10 mm和10～15 mm,對其他細菌(大腸桿菌、藤黃八疊球菌和變形桿菌)和霉菌(青霉-1、黑曲霉和曲霉-2)沒有抑制作用。

4.5其他功能

除了上述功效外,杏鮑菇多糖還具有其他方面的功效。杏鮑菇多糖具有一定的抗疲勞作用,可顯著延長小鼠的爬桿和游泳時間,能顯著增加小鼠的肝糖原和肌糖原的儲備量[48]。杏鮑菇多糖能改善D-半乳糖衰老模型小鼠學習記憶能力和腦組織抗氧化能力[49]。杏鮑菇多糖有降血糖作用,能降低腎上腺素和葡萄糖所致的高血糖[50]。杏鮑菇多糖可提高雞群免疫功能,口服杏鮑菇多糖后,免疫新城疫疫苗抗體水平和紅細胞免疫黏附力比對照組有明顯的提高[51]。

5 杏鮑菇多糖的應用

張志軍等[52]對杏鮑菇粗多糖保濕性能初步研究表明,1%杏鮑菇粗多糖在6 h內(nèi)保濕性能優(yōu)于5%甘油。吳龍月等[53]研究也表明杏鮑菇多糖可作為一種兼具保濕和抗氧化雙重功能的天然保濕劑。張文州等[54]采用單一輔料篩選研究杏鮑菇多糖顆粒劑制備工藝,結(jié)果表明,可溶性淀粉作為杏鮑菇多糖顆粒劑的輔料綜合分值最高,乳糖次之。以80%乙醇為潤濕劑制粒,混合輔料可溶性淀粉-乳糖(3∶1)時,杏鮑菇多糖顆粒劑綜合評分最高,臨界相對濕度為77%。劉曉娟等[55]將杏鮑菇多糖濃縮液添加到苦蕎燕麥復合粉中,研制出一種新型谷物飲料,將雜糧和真菌多糖這兩類食物的營養(yǎng)進行了合理的搭配和彌補。Li等[9]的研究表明杏鮑菇多糖對雙歧桿菌有顯著的益生菌保護效應,在豆?jié){的發(fā)酵過程中,添加杏鮑菇多糖組的雙歧桿菌活菌數(shù)明顯高于未添加組。賴譜富等[56]以杏鮑菇多糖為原料,配以一定的杏鮑菇及黃秋葵超細粉,制備成杏鮑菇秋葵咀嚼片。

6 展望

近年來,關(guān)于杏鮑菇多糖的研究一直受到國內(nèi)外研究者的關(guān)注,并且已經(jīng)取得了一些成果,其中對杏鮑菇多糖的結(jié)構(gòu)和活性進行了研究。但杏鮑菇多糖的開發(fā)和利用仍然存在一些問題,對杏鮑菇多糖的高級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)修飾、藥理學、臨床學研究不夠深入。因此,本文在介紹杏鮑菇多糖的最近研究進展的基礎(chǔ)上,提出了今后杏鮑菇多糖的研究趨勢。第一,不斷挖掘杏鮑菇品種資源,對不同品種間杏鮑菇成分進行系統(tǒng)的研究,開發(fā)更多杏鮑菇的食用和藥用價值。第二,杏鮑菇多糖的結(jié)構(gòu)和功能之間的構(gòu)效關(guān)系還有待于深入研究,為豐富杏鮑菇的食用和藥用價值提供技術(shù)保障。第三,探索對杏鮑菇多糖修飾效果更好、副作用更小的結(jié)構(gòu)修飾方法,闡明藥理作用機制。第四,深入研究杏鮑菇的保健功能,針對不同人群的需要開發(fā)特色杏鮑菇功能食品,明確其功能因子及作用機理,為人類的健康服務。杏鮑菇多糖研究的空間非常大,應用前景廣闊,隨著科研人員的不懈追求以及科學技術(shù)的逐步提高,多糖作為一類新型大分子物質(zhì),將在人類的生活和健康方面發(fā)揮更大的應用價值。

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ResearchprogressonpolysaccharidesfromPleurotuseryngii

YAOQiu-ping,YANGQiong,WEIYa-li,YANMin,TANCheng-jian

(School of Chemistry and Eco-Environmental Engineering,Guizhou Minzu University,Guiyang 550025,China)

Pleurotuseryngiiis a kind of edible fungus varieties,which was edible,medicinal and diet developed and cultivated successfully in our country. The publications about the polysaccharides fromPleurotuseryngiiwere reviewed in this paper,including the extraction and purification methods,structure characterization,biological activities,and the application prospective ofPleurotuseryngiipolysaccharides for the health benefit of human beings. Furthermore,personal suggestions regarding the future research and application ofPleurotuseryngiipolysaccharides were posed for reference.

Pleurotuseryngii;polysaccharides;review

2017-05-05

姚秋萍(1978-)，女，博士，副教授，研究方向：食品化學，E-mail:wonderyqp@aliyun.com。

貴州省科技合作計劃項目(黔科合字[2015]7210)。

TS201.2

A

1002-0306(2017)21-0347-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.067