連希希，孫佳寧，孫伶俐，劉 佳，王聯(lián)芝，段正超

(湖北民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000)

香菇別名香蕈、合蕈、戴沙、香信、冬菇、香紋等，是具有代表性的藥食兩用真菌，富含肉質(zhì)，味道鮮美，被視為“菇中之王”。我國(guó)食用菌產(chǎn)量位居世界前列，其中香菇產(chǎn)量為世界之最。香菇含有多種營(yíng)養(yǎng)成分，如71%的碳水化合物、18.64%的蛋白質(zhì)、4.8%的脂肪以及多種氨基酸、粗纖維、維生素、礦物鹽等，具有很高的保健價(jià)值[1]。香菇多糖是從香菇中提取的具有天然生物活性的一種純化多糖，有較好的應(yīng)用前景，是目前的研究熱點(diǎn)之一。作者在此對(duì)香菇多糖的結(jié)構(gòu)、提取方法、分離純化方法和藥理活性進(jìn)行綜述，以期為香菇多糖的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 香菇多糖的結(jié)構(gòu)

《中國(guó)藥用孢子植物》中記載了香菇的多種功效，多糖為其主要活性成分。香菇多糖具有很高的藥理活性，這與其化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，具有β-糖苷鍵的葡聚糖是香菇多糖發(fā)揮藥理作用的主要形式[2]。Chihara等[3]于1969年從香菇中首次發(fā)現(xiàn)多糖并將其提取出來(lái)，證明了香菇多糖是具有β-1,3-D-主鏈和β-1,6-D-葡萄糖殘基支鏈的大分子，即以β-1,3-鍵接的吡喃葡聚糖為主鏈，每5個(gè)葡萄糖單元連接2個(gè)β-1,6-鍵接的吡喃葡萄糖殘基為側(cè)鏈。香菇多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 香菇多糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)

2 香菇多糖的提取方法

目前，香菇多糖的提取率普遍較低，為了更充分利用香菇資源，尋找更高效、更實(shí)用、成本低、易操作的提取方法極為重要。

2.1 溶劑提取法

2.1.1 熱水提取法

熱水提取法是一種廣泛使用的提取方法，它不但成本較低，而且不需要任何特殊的設(shè)備，但提取溫度較高、提取時(shí)間較長(zhǎng)[4]。張玉娜等[5]采用熱水提取法提取香菇多糖，并優(yōu)化了pH值對(duì)多糖提取率的影響，提取率達(dá)到27.12%。趙凱等[6]推導(dǎo)了熱水提取香菇多糖的動(dòng)力學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)香菇多糖的浸出率隨提取溫度的升高而提高、隨香菇質(zhì)量濃度的變化而變化、隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，最后達(dá)到平衡。

2.1.2 堿提取法

堿提取法是一種較為常見的提取方法，操作簡(jiǎn)單方便、提取時(shí)間短、耗能少，但是堿性溶液會(huì)使提取物中色素分子沉淀[7]。Zhang等[8]用1.25 mol·L-1的NaOH/0.05%NaBH4堿溶液作為提取劑提取香菇多糖，提取率達(dá)到5%。李波等[9]用NaOH溶液提取香菇多糖，提取率提高了6倍。

2.1.3 酸提取法

酸提取法也是一種較為常見的提取方法，操作簡(jiǎn)單、成本較低，但是酸性溶液易破壞多糖的糖苷鍵，導(dǎo)致多糖的生物活性降低，因此有一定的局限性。梅光明等[10]以香菇柄為研究對(duì)象，用鹽酸溶液提取其中多糖，并對(duì)粗多糖進(jìn)行了分離純化及結(jié)構(gòu)鑒定。

2.2 輔助提取法

2.2.1 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)提取時(shí)間短，提取效果好；(2)適用范圍廣，可以從不同植物中提取活性物質(zhì)；(3)提取溫度低，可提取不耐熱活性物質(zhì)[11]；(4)可以最大限度地減少溶劑消耗，允許使用綠色溶劑。但超聲有效作用區(qū)域?yàn)橐画h(huán)形，可能會(huì)有超聲空白區(qū)，導(dǎo)致不同位置的活性物質(zhì)溶出效果不同。黃超等[12]分兩段進(jìn)行超聲波輔助提取香菇多糖，采用正交實(shí)驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面法確定最優(yōu)提取方案，香菇多糖提取率達(dá)到7.24%。付麗娜等[13]對(duì)超聲波輔助提取香菇多糖的超聲時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，在超聲時(shí)間為40 min時(shí)香菇多糖提取率最高為11.73%。

2.2.2 微波輔助提取法

微波輔助提取法具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)微波對(duì)容器不產(chǎn)生作用，熱量可直接作用于樣品上；(2)微波產(chǎn)生的最高溫度由熱損失和功率決定，傳熱速率更快[14]；(3)微波可以選擇性地對(duì)樣品中的組分進(jìn)行加熱[15]。但同時(shí)存在一些問(wèn)題：(1)微波可能會(huì)對(duì)與微波加熱相關(guān)的熱穩(wěn)定性化合物產(chǎn)生負(fù)面影響；(2)微波對(duì)化合物和溶劑的極性有要求，難以提取非極性目標(biāo)化合物；(3)微波設(shè)備投資高，規(guī)?；杀据^高。秦楠等[16]以香菇柄為研究對(duì)象，在微波功率為400 W的條件下提取香菇多糖，提取率為4.91%。劉小麗等[17]在pH值為9的條件下利用微波提取香菇多糖，多糖純度可達(dá)85%。

2.2.3 酶解輔助提取法

酶解輔助提取法是一種非常規(guī)提取方法，是通過(guò)酶水解蛋白質(zhì)以破碎細(xì)胞壁，促進(jìn)胞內(nèi)多糖的釋放[18]，提取溫度低、提取時(shí)間短，但由于成本高、對(duì)環(huán)境不友好，應(yīng)用受到限制。香菇的細(xì)胞壁主要由甲殼素多糖(β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖)和葡聚糖(β-1,3和β-1,6)組成，因此可以被甲殼素酶或葡聚糖酶降解。林杉等[19]利用酶的專一性，采用復(fù)合酶法提取香菇菌糠多糖，提取率較熱水提取法的顯著提高。程俊文等[20]發(fā)現(xiàn)，分步酶法相較于復(fù)合酶法，提取效率大大提高，是傳統(tǒng)熱水提取法的1.28倍。

2.3 復(fù)合提取法

為了提高香菇多糖的提取率，可以將兩種及兩種以上提取方法結(jié)合起來(lái)使用。Yang等[21]采用高負(fù)載量、可持續(xù)液-液分配的高速逆流色譜法結(jié)合可以保持高生物活性的雙水相體系來(lái)分離純化多糖。秦令祥等[22]采用超聲波協(xié)同復(fù)合酶法提取香菇多糖，相較于單一的提取方法提取率更高。

3 香菇多糖的分離純化方法

香菇多糖至少由10種單糖分子縮合而成，屬于不均一多糖。多糖與蛋白質(zhì)、核酸等不同，基于單糖殘基組成、糖苷鍵、糖單元順序、聚合度和分支點(diǎn)的不同，多糖的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。此外，品種、來(lái)源、批次的不同，甚至提取方法和分離程序的不同，都會(huì)對(duì)多糖的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。提取得到的粗多糖往往含有色素、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、維生素、多酚等物質(zhì)，一般需經(jīng)過(guò)脫色、脫蛋白、多糖分級(jí)等分離純化[23]才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)與生物活性的深入研究。

3.1 脫色

Shao等[25]研究了脫色方法對(duì)羊草多糖的分子量、官能團(tuán)和抗氧化活性的影響，發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化氫氧化脫色的多糖比活性炭吸附脫色的多糖具有更低的分子量、更多的糖醛酸和更高的抗氧化活性；活性炭吸附脫色過(guò)程溫和，可以較好地保存多糖的大分子結(jié)構(gòu)，脫色后的多糖分子量較大，含有較多的硫酸基團(tuán)；而過(guò)氧化氫氧化脫色降解了部分多糖，提高了多糖的抗氧化活性。Chai等[26]采用有機(jī)溶劑(無(wú)水二乙醚、丙酮和乙醇)漂洗的方法去除粗多糖中的色素，但由于氣味難聞、毒性大等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到限制。

3.2 脫蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)與多糖都是不溶于醇的大分子，醇沉后蛋白質(zhì)會(huì)和多糖混合在一起，從而影響多糖的結(jié)構(gòu)鑒定及活性研究。一般采用化學(xué)試劑使蛋白質(zhì)變性沉淀，再經(jīng)離心實(shí)現(xiàn)脫蛋白質(zhì)。脫蛋白質(zhì)方法主要有以下幾種：蛋白酶-Sevag法[27]、堿法、酸法、醋酸鉛法、三氯乙酸法、酶法、樹脂吸附法[28]等。

3.3 多糖分級(jí)

多糖的分子量分布范圍較寬，因?yàn)樾》肿踊衔锼?guī)定的純度標(biāo)準(zhǔn)不同，一般要去掉小分子化合物。多糖純品一般是指在一定分子量范圍內(nèi)具有較強(qiáng)生物活性的多糖。沒(méi)有分級(jí)的多糖分子量分布范圍較寬，生物活性沒(méi)有達(dá)到最佳[29]，因此要對(duì)多糖進(jìn)行分級(jí)，提高其生物活性。常見的分級(jí)方法有分級(jí)沉淀法、季銨鹽沉淀法、凝膠柱層析法、超濾分離法等。

4 香菇多糖的藥理活性

4.1 免疫調(diào)節(jié)作用

香菇多糖可以激活T細(xì)胞、活化巨噬細(xì)胞、調(diào)節(jié)人體細(xì)胞新陳代謝等。Wang等[30]發(fā)現(xiàn)了以香菇多糖為基礎(chǔ)的化學(xué)免疫治療方法，香菇多糖能促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌患者的T細(xì)胞增殖，從而提高免疫調(diào)節(jié)能力。吳小清等[31]研究發(fā)現(xiàn)，香菇多糖可活化巨噬細(xì)胞，刺激細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子-α等相關(guān)細(xì)胞因子，在機(jī)體內(nèi)進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，進(jìn)而達(dá)到抗腫瘤的效果。

4.2 抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用

香菇多糖可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡、自噬[32]。桂明杰等[33]為提高實(shí)體腫瘤化療的臨床有效率，研究了香菇多糖對(duì)HepG2及H22腫瘤細(xì)胞的抑制作用，發(fā)現(xiàn)香菇多糖有較好的體內(nèi)安全性，可以有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。Sun等[34]將香菇多糖與其它藥物聯(lián)用治療膀胱癌，明顯減少了癌細(xì)胞的數(shù)量。Li等[35]通過(guò)檢測(cè)自噬體和自噬流，證明了香菇多糖可以刺激細(xì)胞自噬。

4.3 抗氧化作用

人體氧化代謝會(huì)產(chǎn)生有危害的活性氧自由基。多糖類物質(zhì)是自由基的天敵，對(duì)自由基有一定的清除能力，具有抗氧化作用[36]。鄧加聰?shù)萚37]比較了香菇多糖清除DPPH自由基和羥基自由基的能力，發(fā)現(xiàn)香菇多糖具有一定的抗氧化作用。Tian等[38]研究發(fā)現(xiàn)，香菇多糖可有效清除羥基自由基，達(dá)到抗氧化目的。Mu等[39]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)和色素會(huì)影響樺褐孔菌多糖對(duì)自由基的清除效果。Wei等[40]比較了含硒紅芪多糖與天然紅芪多糖對(duì)自由基的清除能力，發(fā)現(xiàn)含硒紅芪多糖具有更強(qiáng)的自由基清除能力和還原能力。

5 展望

香菇多糖的質(zhì)量和含量因菌種的不同而不同，而且還取決于香菇的產(chǎn)地、培養(yǎng)條件和生長(zhǎng)情況。香菇具有很重要的藥用價(jià)值，特別是在預(yù)防和治療腫瘤、獲得性免疫缺陷綜合征和高膽固醇血癥等嚴(yán)重健康問(wèn)題方面。目前已經(jīng)證實(shí)了香菇多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用、抑制腫瘤細(xì)胞增殖作用以及抗氧化作用，但仍有許多未知之處需要探索，如目前還沒(méi)有評(píng)價(jià)香菇多糖功效的既定標(biāo)準(zhǔn)；藥理學(xué)角度的安全性問(wèn)題還需進(jìn)一步研究等。隨著對(duì)香菇多糖功能的進(jìn)一步研究，其應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)大大拓展。