香菇柄營養(yǎng)成分及生物活性的研究

張弘，王琦，姚駿，佟永薇，鄭琳琳，李輝，張冠宇，王艷，馮娜，張璐，郭森，王玥瑋，張立娟

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

香菇（Lentinus edodes）又名花菇、香菌，是世界第二大食用菌，也是我國特產(chǎn)之一，由于香菇味道鮮美、香氣沁人、營養(yǎng)豐富，在民間素有“山珍”之稱[1-3]。香菇是一種藥食兩用的真菌，是新興的一種營養(yǎng)保健食品，香菇中含有多糖、氨基酸和一些礦物質(zhì)元素（維生素B、維生素D、鐵、鈣、鉀）等，具有良好的營養(yǎng)保健作用[4-5]。

香菇在我國種植廣泛，我國每年產(chǎn)量可達300萬噸以上，香菇柄是香菇采收過程中的副產(chǎn)物，香菇柄占香菇總重量的25%～30%左右，產(chǎn)量相當大[6-8]。香菇柄中各種營養(yǎng)活性成分的含量也相當豐富，但是一般只是食用上面的香菇蓋，香菇柄就浪費了，而且香菇柄韌性強，纖維化程度高，咀嚼性差，所以一直很少有人食用，在加工過程中沒有被充分利用，造成資源浪費。目前對香菇柄的綜合利用和食品開發(fā)有了初步進展，用香菇柄開發(fā)出香菇柄醬、香菇柄蜜餞等風味食品越來越多的受到消費者的喜愛[9]。本研究以香菇柄為研究對象，對香菇柄進行營養(yǎng)成分分析及生物活性研究，香菇柄市場潛力、市場空間巨大，將獲得良好的經(jīng)濟效益和巨大的社會效益。

1 香菇柄營養(yǎng)成分研究

1.1 香菇全菇與香菇柄營養(yǎng)成分對比

香菇全菇與香菇柄營養(yǎng)成分對比見表1。

由表1可見，香菇柄中營養(yǎng)元素成分含量非常高，尤其是蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素B、維生素C以及微量元素Na、Ca、Fe、K 的含量，香菇柄均遠遠高于香菇全菇[10-12]。

表1 香菇全菇與香菇柄營養(yǎng)成分對比Table 1 Comparison of nutritional components between Lentinus edodes and Lentinus edodes stipe

1.2 香菇柄中的多糖

香菇柄中主要成分為纖維素，有生理活性的成分為多糖。香菇柄中的纖維素有降低膽固醇、預(yù)防動脈粥樣硬化等功能，能在大腸中脫水，防止便秘。香菇柄中除了含量最多的纖維素外，含量最多的營養(yǎng)活性成分就是香菇多糖了。從香菇柄中分級提取香菇多糖，經(jīng)過處理后，首先得到水溶性香菇多糖，純化后用凝膠電泳分析，從香菇柄中分離出一種具有β-糖苷鍵的單一水溶性多糖。多糖體的主鏈為螺旋狀結(jié)構(gòu)的葡萄糖，具有單葡糖基支鏈，無直接的細胞毒性作用，可以激活寄生的免疫系統(tǒng)。有文獻報道[13-14]香菇柄中的多糖提取物含量不高，香菇柄多糖提取物不僅能干擾體外培養(yǎng)的人肝癌SMMC-7721細胞的增殖，還能抑制小鼠S-180實體腫瘤的生長，具有較好的抗腫瘤活性，對CH/HC小白鼠的肉瘤抑制率為84%～86%，對ICR/HC小白鼠的肉瘤抑制率為93%～95%，香菇柄多糖能預(yù)防和減輕腫瘤病人在做手術(shù)后病情的復(fù)發(fā)。

1.3 香菇柄中的氨基酸

香菇柄中含有的氨基酸，種類多樣、含量豐富。用高效液相色譜法從香菇柄中檢測出15種氨基酸，其中谷氨酸（Glu）為 0.51%，天冬氨酸（Asp）為 0.37%，甘氨酸（Sly）為 0.30%，亮氨酸（Leu）為 0.30%，絲氨酸（Ser）為 0.22%，纈氨酸（Val）為 0.22%，蘇氨酸（Thr）為 0.17%，丙氨酸（Ala）為 0.15%，苯丙氨酸（Phe）為0.14%，精氨酸（Arg）為0.14%，異亮氨酸（Ile）為0.14%，賴氨酸（Lys）為0.11%，組氨酸（His）為 0.08%，酪氨酸（Tyr）為 0.07%，蛋氨酸（Met）為 0.05%[4-5]。人體必需的8種氨基酸中，其中有7種都在香菇柄中都有檢出。

呈味核苷酸是香菇柄中主要的呈鮮物質(zhì)，其中鳥苷酸的含量最為豐富。鳥苷酸可以使食物中的甜味更大作用的發(fā)揮，同時減弱腥味、苦味等一些不良的味道，在呈味方面可以起到增強和減弱的作用，廣泛應(yīng)用于食品加工，如肉鋪、肉松等。

1.4 香菇柄中的微量元素

微量元素雖然含量微小，但是會參與代謝過程；作為酶的組成成分或激活劑；在激素和維生素中起獨特作用；影響核酸代謝等參與維持體內(nèi)滲透壓和酸堿平衡；構(gòu)成血紅蛋白及骨骼等。香菇柄中含有的微量元素含量非常高，由表1可見，K的含量為19496.90mg/kg、P的含量為3 263.20 mg/kg、Mg的含量為752.80 mg/kg、Ca的含量為188.60mg/kg、Fe的含量為71.80 mg/kg、Na的含量為67.40 mg/kg、Zn的含量為52.20 mg/kg，尤其是微量元素Na、Ca、Fe、K的含量，香菇柄均遠遠高于香菇全菇[10-12]。

2 香菇柄的生物活性研究

2.1 抗氧化

香菇柄中含有多種生物活性成分，具有抗氧化活性，其中含量最多的就是香菇多糖。香菇多糖的含量與其抗氧化能力呈正相關(guān)，香菇多糖能有效清除DPPH·、ABTS+·、O2-·和·OH，并具有 Fe+ 螯合能力[14-17]。鐘耀廣等[18]發(fā)現(xiàn)，香菇多糖清除自由基的能力會隨著多糖的分離純化步驟，增多而減弱，清除自由基能力由弱到強依次為：純化后的多糖單體、脫蛋白后的多糖和粗多糖。Zhu H等[19]發(fā)現(xiàn)香菇柄中提取的多糖對O2-·、ABTS+·和 DPPH·的 EC50值分別為 0.719、0.379、0.051 mg/mL，都顯著低于凍干香菇多糖。馬洪娟[20]發(fā)現(xiàn)，香菇酚類提取液對3種自由基都有明顯的清除能力，其中對DPPH·清除能力較強，但是對O2-·和·OH清除能力相對較弱。香菇多酚能夠阻斷自由基反應(yīng)形成，抑制氧化作用。香菇中黃酮類化合物對O2-·和·OH的清除有一定的作用，在試驗范圍內(nèi)，黃酮類化合物的添加量與抗氧化性呈正相關(guān)。黃酮類與O2-·和·OH的反應(yīng)相當于一個連鎖反應(yīng)在終結(jié)段的反應(yīng)，在清除O2-·和·OH的反應(yīng)中起著氫供體的作用，使具有高度氧化性的自由基還原，從而達到清除的目的。

2.2 抗腫瘤

對香菇柄中分離純化出的多糖進行體內(nèi)和體外抗腫瘤試驗，結(jié)果顯示純化出的多糖對體外和體內(nèi)腫瘤細胞繁殖均有抑制作用。王玉娟[21]將純化后得到的3種多糖進行體外抗腫瘤試驗，發(fā)現(xiàn)它們對試驗的腫瘤細胞均有抑制作用，但是不同種類多糖抑制能力和抑制的腫瘤細胞種類不同。純化出的多糖對S-180荷瘤小鼠進行體內(nèi)抗腫瘤研究。結(jié)果表明，香菇柄中的多糖對S-180細胞具有較強的抗腫瘤活性，多糖提取物對S-180細胞的抑制率高達95%左右[22-24]。目前，香菇柄中的多酚及黃酮類物質(zhì)的抗腫瘤能力的研究少有報道，植物多酚、黃酮類物質(zhì)生理活性的研究是近年來多酚研究的熱點之一，關(guān)于香菇柄中多酚黃酮類物質(zhì)抗腫瘤的研究會逐步深入。

2.3 免疫調(diào)節(jié)

Zheng R等[25]分離純化香菇柄中的多糖，荷瘤小鼠S-180細胞免疫功能研究，發(fā)現(xiàn)香菇柄中的多糖不能直接攻擊癌細胞，而是通過激活機體免疫反應(yīng)而產(chǎn)生抗腫瘤活性，香菇柄中的多糖不僅對異體腫瘤具有抑制作用，且對各種原發(fā)腫瘤也具有抑制作用。香菇柄中的多糖是一種非特異免疫刺激劑，可直接激活人體的T淋巴細胞，增強抗體形成細胞的功能，提高機體抗腫瘤功能。香菇柄中的多糖的免疫調(diào)節(jié)活性是生物活性的基礎(chǔ)，體內(nèi)外均能促進細胞毒T淋巴細胞產(chǎn)生，提高T淋巴細胞的殺傷活力，增強正常或免疫功能低下的小鼠的遲發(fā)型超敏反應(yīng)，提高抗體依賴型細胞毒細胞（antibody dependent cytotoxic cells，ADDC）活性。香菇柄中的多糖在體內(nèi)首先誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生急相蛋白誘導(dǎo)因子（acute phase protein inducible factor，APPIF），隨后血清中出現(xiàn)血管膨脹出血誘導(dǎo)因子、白細胞介素Ⅰ誘導(dǎo)因子等。這些因子再作用于淋巴細胞、肝細胞、血管內(nèi)皮細胞等，導(dǎo)致與免疫和炎癥有關(guān)的許多免疫應(yīng)答的產(chǎn)生。香菇柄中的多糖是一種胸腺依賴型T細胞導(dǎo)向，并有巨噬細胞參與的免疫調(diào)節(jié)劑。另外，香菇柄中的多糖還能激活補體系統(tǒng)，促進抗體形成，使巨噬細胞容酶體酶分泌量增加。

2.4 抑菌

孟俊龍等[26]發(fā)現(xiàn)，香菇柄中的多糖對4種菌的抑制作用由強到弱依次為金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、沙門氏菌。對金黃色葡萄球菌的抑制作用在pH值為6時最大，對其他菌的抑制作用均在pH值為5時最大。香菇柄中的多酚類物質(zhì)除上述所說的能夠清除自由基，具有抗氧化能力外，王廷河等[27]提取香菇柄中的多酚類物質(zhì)進行抑菌研究，發(fā)現(xiàn)該多酚對枯草桿菌、嗜肉菌、大腸桿菌、沙門氏菌有比較明顯的抑制作用。

2.5 抗突變

DNA在復(fù)制及轉(zhuǎn)錄過程中發(fā)生差錯，這些差錯的不斷積累最終導(dǎo)致不可修復(fù)的損傷，引起DNA結(jié)構(gòu)上的改變，稱為基因突變。香菇柄中的多糖在加與不加微粒體酶活化系統(tǒng)的條件下，均能抑制由敵克松、甲基甲烷磺酸酯（methyl methanesulfonate，MMS）、2- 乙酰氨基芴（2-acetylaminofluorene，2-AAF）所引起的回變菌落數(shù)的增加；抑制率分別為37.7%、69.8%、70.3%、78.1%、39.0%、78.1%、83.0%和88.6%。抑制由環(huán)磷酰胺（cyclophosphamide，CP）引起的小鼠微核率的增加，抑制率分別為31.80%、52.80%和63.10%[28]。鄭建仙[29]對香菇柄中提取出的多糖進行研究，利用姐妹染色單體互換和微核雙指標生物試驗法說明該多糖具有明顯的抗突變作用，并具有保護機體免遭腫瘤侵害的生理功能。

2.6 其他

除具有上述生物活性外，香菇柄中的多糖能夠抑制水泡性口炎病毒、阿拉伯耳氏病毒和十二型腺病毒[30]。除此之外，香菇柄中的多糖硫酸化修飾后具有了抗HIV病毒的新活性[31]。王慧銘等[32]通過小鼠試驗發(fā)現(xiàn)香菇柄中的多糖具有降低血清總膽固醇，提高酶活性作用，除香菇多糖外香菇柄中含有的香菇嘌呤也有降血脂的作用。

3 前景展望

香菇消費呈現(xiàn)全球性穩(wěn)定增長，年遞增7%～16%。近30年對香菇營養(yǎng)和藥用功能的研究發(fā)現(xiàn)，香菇受到越來越多人民的喜愛，成為21世紀健康食品[2-4]。香菇以及香菇柄由于其營養(yǎng)價值豐富、味道鮮美，越來越受到更多消費者的喜愛，消費量不斷增加，以香菇柄為原料制造的各類風味食品、調(diào)味品也將逐漸擴大。以香菇柄為原料進行的各類食品和保健品的加工及其產(chǎn)品的銷售將有效地延長食用菌產(chǎn)業(yè)鏈，而且便于運輸貯存，方便食用，并為香菇柄產(chǎn)品的出口創(chuàng)造了條件。通過對香菇柄進行加工增值，種植效益也會相應(yīng)提高。因此，對其關(guān)鍵功效成分進行提取、純化并開發(fā)出精深加工產(chǎn)品具有廣闊的市場前景[33-34]。

隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，越來越多的消費者對健康食品、保健食品有了深入的理解和認識。科學(xué)的飲食結(jié)構(gòu)、健康的生活習(xí)慣都是人們越來越關(guān)注的問題。近年來，保健品的銷量在逐年增加，隨著功能性保健食品的出現(xiàn)，尤其是含有疾病預(yù)防及治療作用的保健食品，越來越多的得到了人們的關(guān)注。有緩解疲勞、增加機體抵抗力、降血脂血糖功能的保健食品尤其得到消費者的喜愛[35]。以香菇柄為研究對象，對香菇柄進行營養(yǎng)成分分析及綜合利用，市場潛力、市場空間巨大，將獲得良好的經(jīng)濟效益和巨大的社會效益。