香菇精深加工及生物活性研究進展

崔國梅，許方方，李順峰，魏書信，劉麗娜，王安建

（河南省農科院農副產品加工研究所，鄭州450002）

0 引言

香菇屬擔子菌綱(Basidaiomycetes)傘菌目(Agaricales)口蘑科(Tricholomatacete)香菇屬(Lentinus)，拉丁學名Lentinus edodes，起源于中國，是久負盛名的珍貴食用菌[1]。香菇不僅富含蛋白質、膳食纖維、礦物元素等營養(yǎng)物質，具有極高的食用價值，而且富含香菇多糖、香菇核酸等多種活性物質，具有抗菌消炎、降膽固醇、提升免疫力等藥用價值[2]。中國是香菇生產和出口大國，產量可達世界總產量80%左右。中國也是認知香菇最早的國家，公元前239年的《呂氏春秋》記載浙江香菇“味之美者，越駱之菌”。

然而，國內香菇產品精深加工能力明顯不足，活性物質提取與應用存在明顯短板，國內香菇多以原料出口，國外企業(yè)提煉其營養(yǎng)成分制成保健品或藥劑，價格翻千倍后反向賣回國內。筆者概括了香菇精深加工發(fā)展現(xiàn)狀和活性物質研究利用現(xiàn)狀，以期為香菇資源的綜合開發(fā)利用、將香菇資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢，尤其是開發(fā)和應用具有功能活性的高附加值產品提供參考。

1 香菇營養(yǎng)成分及活性物質

1.1 香菇營養(yǎng)成分

香菇營養(yǎng)物質豐富，具有高蛋白、低脂肪的特點，含游離氨基酸、可溶性糖、可溶性蛋白以及某些人體必需的微量金屬元素（如Ca、Fe、Mg、Zn等）。香菇富含人體所必需的8種氨基酸，對人們強身健體、生長發(fā)育等有良好作用。香菇富含的各種礦物質、維生素和微量元素，對酶類、活性蛋白等發(fā)揮代謝調節(jié)作用具有不可或缺的作用。此外，香菇中含有的經紫外線照射便可轉化為維生素D2的麥角甾醇，促進了人體對鈣的吸收，可提高兒童骨骼牙齒生長速度[3]。

香菇不僅是人們餐桌上的美味佳肴，更是人們健康的助推手。香菇含有的多種生物活性物質，具有重要的醫(yī)藥保健功能。

1.2 香菇的活性物質

近年來，香菇多糖、香菇核酸、香菇多肽等活性物質的藥用功能受到廣泛的關注，尤其是香菇具有的抗炎抗腫瘤提高免疫力等功效[2]，被列為抗癌的資源植物。

香菇多糖具有抗腫瘤提高機體免疫力等功能。有研究表明，香菇多糖可提高小鼠巨噬細胞的吞噬功能和T淋巴細胞的殺傷力，并促進產生T淋巴細胞。香菇多糖對淋巴細胞的功能活性作用是當前的研究熱點。對香菇多糖另一個研究熱點是其優(yōu)異的抗癌作用，主要集中在抗癌機制的研究上，其機制主要是通過免疫調節(jié)作用間接殺死癌細胞[4]。此外，有研究表明，香菇多糖有助于改善人體的腸胃功能，增強其消化吸收能力。

香菇核酸具有抗癌降“三高”等作用功效。香菇核酸進入人體后會產生干擾素，抑制腫瘤細胞增殖[5-6]。Yao等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)，香菇中的嘌呤及某些核酸類成分能起到降“三高”的作用，尤其是降血脂的能力比安妥明高10倍。此外，香菇還對肺結核、傳染性肝炎、神經炎等有很好的療效[9]。

2 香菇的精深加工研究現(xiàn)狀

2.1 香菇休閑食品

2.1.1 香菇脆片 香菇脆片口感酥脆，香鮮十足。目前香菇脆片的生產方式主要有真空油炸膨化、真空冷凍干燥、真空微波干燥、氣流膨化技術等，無論何種工藝都離不開前處理，不同的前處理方法對產品最終的品質有不同影響。其中真空油炸膨化、氣流膨化等技術前期都需要對香菇片進行護色處理，以維持良好的感官品質，但真空冷凍干燥及真空微波干燥對香菇片的色澤影響較小，而浸漬是提高產品酥脆度普遍采用的預處理方法。此外，近幾年也有人做了聯(lián)合干燥技術方面的研究。

真空油炸膨化技術將低溫油炸和真空脫水有機結合，在真空條件下，水的沸點降低，當油加熱到該壓力下水的沸點后，香菇片中的水分大量蒸發(fā)，從而實現(xiàn)香菇片的干燥。應用較為廣泛的工藝流程為香菇→篩選→清洗→切片（切段）→護色→瀝水→冷凍→解凍→浸漬（真空浸漬）→清洗→瀝水→真空油炸→真空脫油→調味→產品包裝→入庫。該工藝投資少，色澤完好，營養(yǎng)損失少。因疏松多孔，雖然口感酥脆但含油量也高，后續(xù)油脂氧化問題也較突出。此外該工藝普遍采用間歇式生產，連續(xù)化生產程度不高。陳集元[10]研究了香菇脆片的真空油炸膨化技術（護色劑選用L-抗壞血酸0.5%，檸檬酸0.3%，亞硫酸鈉0.1%，漂燙溫度和時間為80℃和9 min）、浸漬工藝（NaCl濃度4%、麥芽糊精濃度14%、浸漬60 min）、干燥工藝（真空油炸溫度105℃、真空油炸時間27 min、真空度0.095 MPa），在此條件下的香菇脆片色澤良好，口感酥脆，營養(yǎng)損失少。真空油炸膨化技術投資少，產出大，操作方便，在企業(yè)中應用相對比較廣泛。

真空冷凍干燥俗稱“凍干”，利用升華原理，將香菇片在低溫下(-50～-10℃)快速凍結，然后在真空(1.3～13 Pa)條件下，使凍結的水分子直接升華為氣態(tài)逸出，從而使香菇脆片脫水干燥。凍干的香菇脆片色澤天然、營養(yǎng)無損，但投資大、時間長、能耗大。金瑋玲等[11]研究了不同預處理方法對真空冷凍干燥香菇脆片感官品質的影響，研究表明，不同的預處理方式（漂燙超聲浸漬、漂燙真空浸漬、漂燙調味液煮、熏蒸超聲浸漬、纖維素酶解）對產品的酥脆度有一定的影響，其中纖維素酶解口感更為酥脆。該種方法因健康營養(yǎng)無添加深受大眾歡迎，尤其成為兒童零食的佳選。企業(yè)也迎合了市場需求，越來越多的凍干果蔬上市，是果蔬加工的一個趨勢。

真空微波干燥技術是將微波能量傳到物料內部進行加熱，在真空條件下，物料水分在低溫狀態(tài)下即可蒸發(fā)，使物料內部水分迅速汽化，達到低溫干燥的目的。該技術采用的是輻射傳能，無需額外的熱傳導物質，避免了熱傳導過慢的缺點，具有干燥快、節(jié)能高效、營養(yǎng)損失少兼具滅菌效果等優(yōu)點，但也存在干燥不均、微波泄漏、抽真空能力不足及系統(tǒng)安全性等問題。朱金艷等[12]以整個香菇為原料，研究了初始含水量、微波功率和浸油率3個因素對產品質量的影響，在初始含水量35%、微波功率360W、浸油率4%的條件下，膨化率達到195%，感官評分最高。該種方法因一定的工藝缺陷，市場目前主要應用于高附加值且具有熱敏性的保健品、藥材等物料的干燥、中草藥的真空提取等，相對較適用于科研院校的實驗室。

氣流膨化技術又稱變溫壓差膨化干燥技術，利用該技術加工的香菇脆片，質構疏松、保質期長。但香菇表面會因加工過程中膨化罐內的溫度高、時間長而發(fā)生美拉德反應，影響產品的色澤，所以利用該技術加工香菇脆片也要對香菇進行護色處理。劉增強[13]研究了氣流膨化香菇脆片的工藝，香菇預干燥水分含量30%、護色液檸檬酸2%、抗壞血酸1.5%、焦亞硫酸鈉0.2%；干燥停滯時間12 min、膨化壓力差0.2 MPa、膨化溫度90℃、抽空時間68 min、抽空溫度80℃、切片厚度7 mm。使用氣流膨化技術加工的香菇脆片，營養(yǎng)、酥脆性都有一定程度的提高，氣流膨化技術是一種相對新型健康的果蔬脆片加工技術。

隋世有等[14]研究了流化-微波-烘烤聯(lián)合干燥技術對香菇脆片的影響。以EDTA-2Na 0.03 g/100 mL、抗壞血酸0.12 g/100 mL、檸檬酸0.8 g/100 mL作為護色劑，流化風速672 m/h，流化干燥溫度60℃，微波功率400 W，時間120 s，60℃烘烤10 min后香菇脆片口感最為酥脆，感官評分最高。聯(lián)合干燥技術可以彌補單一干燥技術帶來的缺陷，也是一個研究方向，但目前實驗室研究較多，市場應用尚不多見。

香菇脆片以其看得見的原料、看得到的健康深受人們喜愛，具有高營養(yǎng)、方便可口、無防腐劑無香精色素、保質期長等諸多優(yōu)點，是香菇加工企業(yè)青睞的投資方向。

2.1.2 香菇素肉 香菇素肉又稱香菇片，一般以香菇柄為原料，經浸泡、碾軋、調味、腌制及干制、包裝而成。香菇素肉營養(yǎng)豐富、方便食用，又有牛肉干的口感，是理想的休閑食品。徐旭[15]就香菇素肉干生產關鍵技術進行了研究，通過響應面分析法對香菇柄碾軋工藝進行優(yōu)化，物料含水量64%、輥間隙3.5 mm、碾軋2次制得的香菇柄品質最佳，采用正交試驗法對腌制技術進行優(yōu)化（調味液中等濃度、轉速164 r/min、腌制時間1.5 h），最后采用熱風-微波聯(lián)合干燥方法生產，香菇素肉干色澤紅亮，口感、風味俱佳，且生產中能耗較低，綜合性最好。香菇素肉擴展了香菇柄的應用范圍，提高了香菇的經濟效益。

2.1.3 香菇罐頭 香菇罐頭是將精選的香菇及配料等經處理、分選、修整、烹調（或不烹調）、裝罐、密封、殺菌、冷卻而制成的產品。裝罐材料包括馬口鐵罐、玻璃罐、復合薄膜袋或其他包裝材料容器。香菇罐頭是一種方便食品，能在常溫下較長時間保存。常見產品有清水香菇、鹽漬香菇、香菇肉罐頭等。

2.1.4 香菇松 香菇柄中含有大量的膳食纖維，因柔韌難嚼、適口性差而大量廢棄。目前通過一定的工藝及設備在一定程度上解決了香菇柄纖維化、適口性差的問題，該類加工產品有香菇柄松、香菇柄肉松。危貴茂等[16]在研究中將香菇柄通過一定的處理手段加工成香菇松后，將香菇和肉松進行適當比例混合，加工成的香菇肉松美味可口。香菇柄的綜合利用，提高了原料的利用率，增加了菇農的收益。

2.2 香菇調味品

香菇調味品主要利用菇柄、殘次菇、菇渣等下腳料，配以一定的輔料，采用一定的技術手段，加工出的各種美味調料，具有香菇獨特的鮮香，常見的產品有香菇醬油、香菇醬、香菇調味汁等。

香菇調味品主要分2類。一類是以香菇為原料，利用菌絲體發(fā)酵或浸提工藝提取香菇中核苷酸、多糖等鮮味和營養(yǎng)物質，再結合傳統(tǒng)調味品加工工藝生產香菇調味品。生活中常見的海天香菇醬油、香菇營養(yǎng)醬（一種發(fā)酵型風味醬）都屬于該類調味品。另一類是以香菇柄為主料進行加工調配的調味品，如仲景牌香菇醬、香菇牛肉醬等。隨著人們健康意識的提高，“食之健康、品之天然”的香菇調味品將會蓬勃發(fā)展。

2.3 香菇風味食品

香菇作為輔料加入食品，可拓展香菇的應用范圍，提升產品的營養(yǎng)價值，為食品注入良好風味。以香菇為輔料的產品有香菇營養(yǎng)面、香菇餅干、香菇魚丸、香菇火腿、香菇薯片等。此外，香菇酸奶、香菇奶粉、香菇營養(yǎng)液、香菇飲料等香菇產品的開發(fā)和加工也得到不少研究人員的關注。

3 香菇功能活性研究現(xiàn)狀

3.1 香菇多糖

香菇多糖是香菇的主要活性物質，具有抗癌、抗病毒、降血糖、抗氧化、提高機體免疫力等功能[17-18]，在保健品和醫(yī)藥方面有較好的應用前景。常見提取方法有溶劑提取法、輔助提取法、復合提取法以及其他提取方法。多糖提取效率的關鍵在于細胞的破碎，微波處理、酶降解、超聲波或復合處理都有助于細胞破碎，同時優(yōu)化提取條件，促使多糖的釋放溶解。如微波和超聲波協(xié)同作用，微波的熱效應以及超聲波的空化效應，都能夠促使細胞內物質的溶出，提高提取率。

張海容等[19]通過微波萃取法提取香菇多糖（微波功率40%、液固比為10:1、加熱180 s、pH 1），時間上縮短為熱水浸提法的1%，且提取率升高。婁冠群等[20]利用亞臨界水提取法提取香菇多糖，利用水溫升高水的介電常數(shù)降低，促使香菇多糖溶解，提高提取率。該法作用效果迅速，能耗低，且亞臨界水會使蛋白質、淀粉等變性，分離、純化便利。秦令祥等[21]采用超聲波協(xié)同復合酶法提取香菇多糖，可顯著提高香菇多糖提取率。張敏瑜等[22]采用超聲波輔助熱水浸提法，利用超聲波增大水分子的運動速度，增強穿透力，縮短時間，降低溫度，避免了熱敏性多糖的降解。近年來，超臨界流體萃取技術在生物活性物質提取中有廣泛應用，目前最常用的超臨界流體溶劑是CO2。張素霞等[23]利用超臨界CO2流體萃取技術對香菇脫脂，再以脫脂后的香菇進行浸提提取多糖，總粗多糖提取率為6.57%，比傳統(tǒng)水浴浸提高出3.53%，且產品的色澤和風味更接近標準品。Huang等[24]將動態(tài)高壓微流化(DHPM)用于協(xié)助香菇多糖提取。無論是微波萃取、超臨界萃取，還是亞臨界水提取、超聲波輔助提取，亦或是超聲協(xié)同復合酶提取，與傳統(tǒng)的提取方式相比，提取率均有明顯提高，時間相對縮短，且生物活性物質損耗少。

此外，蔡錦源等[25]采用微波預處理-超聲波提取工藝提取香菇多糖，最佳工藝為微波功率和超聲波功率分別設置為800、200 W，提取溫度70℃，解析劑比6:1，微波時間120 s，液料比35:1，提取時間20 min，多糖提取率為9.45%。該提取過程中，微波萃取與超聲波萃取可快速有效地提取香菇中有效成分且可消除長時間微波輻射的影響，能夠最大限度提高提取率，是新型提取技術中較有前途的一種方法。

酶解提取法、發(fā)酵提取法、加壓溶劑提取法、減壓沸騰提取法等新興技術輔助提取香菇多糖的效果都被證實優(yōu)于傳統(tǒng)提取工藝。香菇多糖的提取方法雖然很多，但每種都有優(yōu)缺點，需要根據(jù)提取成本等選擇合適的工藝和設備。

3.2 香菇嘌呤

香菇嘌呤也叫香菇素，為核苷類有效成分，具有降血脂、預防血栓及血管疾病、抗病毒及防脫發(fā)等多種作用。

孫培龍等[26]研究了提取、純化和酯化香菇嘌呤的相關工藝，以香菇柄為原料，采用75%乙醇回流法，料液比(g:mL)1:(8～10)，在溫度(84±1)℃下提取2 h得到濃度為200～220 mg/100 mL香菇嘌呤粗提液。然后利用陰陽離子交換法將粗提液層析，得到濃度為1.9%的香菇嘌呤純化液。Enaman等[27]先將香菇菌絲體用麥芽酵母瓊脂平板培養(yǎng)10天，再在攪拌速率為50 r/min且不控制pH的生物反應器中進行液體發(fā)酵培養(yǎng)20天。然后用甲醇回流提取菌絲體，再以陰陽離子交換樹脂進行純化并進行液相檢測，最終得到的香菇嘌呤產率高達39.58 mg/g。

目前對香菇嘌呤提取工藝主要是通過醇溶法進行粗提，然后再利用陰陽離子交換法進行濃縮。香菇嘌呤也可采用合成法制備，但是合成路線的純化過程較復雜，內酯類化合物易分解，導致香菇嘌呤的收率較低，合成路線不夠經濟。香菇嘌呤降血脂活性及作用機制得以證實，香菇嘌呤的進一步研究開發(fā)具有比較廣闊的市場前景。

3.3 香菇多肽

香菇多肽對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌及沙門氏菌等都有很好的抑制作用，可清除·OH自由基、DPPH自由基，但其抗氧化能力與分子量肽的大小有密切關系，其中分子量小于1 kDa和5～10 kDa之間的多肽抗氧化能力更強。香菇多肽的制備主要路徑是先利用超聲等技術提取濃縮蛋白，然后利用酶解技術將蛋白降解制備香菇多肽，也有直接利用酶解技術制備多肽的。

張囡[28]研究了超聲波提取條件對香菇柄蛋白提取率的影響，研究得出超聲提取的功率100 W，溫度50℃，pH 9.0，料液比1:25，提取時間1.5 h，提取2次，蛋白提取率可達17.8%，然后利用中性蛋白酶進行酶解(pH 6.0)，溫度55℃，酶用量為4000 U/g，時間為3 h，測得多肽得率達到19.98%。張璐[29]研究了利用超聲輔助法提取香菇柄蛋白，料液比1:35，pH 12，超聲功率400 W，超聲時間20 min，香菇柄蛋白的提取率為25.97%，然后利用堿性蛋白酶進行酶解，底物濃度2%，加酶量4700 U/g，pH 8.3，酶解溫度55℃，酶解時間為2.5 h條件下制備香菇柄多肽的DPPH·自由基清除率可達到63.20%。寧慶鵬等[30]利用胰蛋白酶制備香菇多肽，胰蛋白酶加酶量3000 U/g，pH 9.0，溫度45℃，酶解4 h，在此條件下香菇多肽得率為92.7%。生產中，需根據(jù)實際狀況選用不同設備工藝及制備方法，通過工藝優(yōu)化，達到最大提取率。

香菇多肽不僅具有清除自由基、抑制細菌等功能，其本身也是一種極好的營養(yǎng)源，易于人體吸收，營養(yǎng)豐富，適合做為營養(yǎng)多肽產品，為香菇多肽營養(yǎng)液的開發(fā)提供了理論依據(jù)。

4 問題與展望

4.1 存在問題

香菇種植驟增帶來香菇滯銷，由此又掀起了深加工的熱潮，國內香菇食品已有幾十個品類的產品，如香菇脆片、香菇醬、香菇餅干等。但香菇深加工中存在的問題也日益凸顯。首先是工藝不夠完善，缺乏行業(yè)標準，質量不夠穩(wěn)定。其次是同質化比較嚴重，比如香菇脆片、香菇醬，各大廠家爭相效仿，建立生產線，但由于工藝不完善，設備選型不正確，導致質量參差不齊，各種檔次產品充斥市場，但口碑產品卻較少見。再次，中低端產品居多，高精尖產品較少見，產品可復制性強，缺乏核心競爭力。此外，消費者的消費習慣尚未養(yǎng)成，群眾基礎性不足，爆款較少。

國外企業(yè)主要以提煉其營養(yǎng)成分和活性成分制成保健品或藥品為主，而國內在香菇多糖等活性成分提取及應用上存在一定的短板。香菇活性物質的生理功能與其純度和化學結構有重要關系，然而要獲得高含量、高純度、結構穩(wěn)定的活性物質，預處理、分離純化等環(huán)節(jié)至關重要，提高香菇多糖等活性物質的提取率和如何保持其質量穩(wěn)定性已成為相關產品開發(fā)應用需要解決的關鍵問題。

4.2 前景展望

香菇以優(yōu)異的營養(yǎng)價值及藥用功效，在精深加工方面具有巨大的前景和市場。通過深加工，可以極大提高香菇價值，尤其是經精細加工成的保健品、藥品、化妝品等，能讓市場價值提升數(shù)倍。例如日本的味之素能夠將香菇多糖的純度做到醫(yī)用注射級水平，而國內企業(yè)在這方面存在一定差距。

4.2.1 基礎研究方面 香菇活性物質理論水平的研究不斷深入，生物技術、酶工程、基因工程、微生物學、發(fā)酵工藝學及工程學等學科的相互交叉滲透，超高壓處理、超臨界萃取、膜分離、微膠囊、真空處理、微波技術等高新技術在香菇預處理及加工產業(yè)上的應用，通過優(yōu)化提取工藝，降低工藝成本，提高產品純度及結構的穩(wěn)定性，促使國內香菇多糖等活性物質提取純度不斷提高。從現(xiàn)有的研究看，2種及以上的提取方法復合并用，其提取效率要優(yōu)于傳統(tǒng)的或者單一的提取方法，所以說多種提取方法復合應用，是香菇多糖等活性物質提取技術發(fā)展的方向，而如何將新技術、新方法更好地應用于連續(xù)穩(wěn)定、節(jié)能高效的工業(yè)化生產中，是香菇活性物質提取與產業(yè)化的重點及難點。

4.2.2 技術應用方面 企業(yè)要加大研發(fā)投入，對產品進行深度研究，開發(fā)替代性低復制性不強的高技術含量產品；也可與食品機械相結合，迎合市場需求，食品機械為食品工業(yè)的發(fā)展提供了條件保障，利用食品機械技術開發(fā)出更為優(yōu)質的產品，滿足深加工需求；同時企業(yè)也需要提高自身的管理能力，穩(wěn)定產品質量，加強產品的研發(fā)力度及品牌推廣，加強行業(yè)標準制定和質量管理，提升產品品牌價值，提高企業(yè)軟實力；此外，也可以從原料上進行轉型，選擇優(yōu)良品種或者是針對性品種進行種植，比如富硒香菇、專門用于提取香菇多糖的品種等，從源頭上對產品質量進行控制。