食用菌中麥角甾醇的研究進展

程洋洋，惠靖茹，郝競霄，黃占旺

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江西省天然產(chǎn)物與功能食品重點實驗室，江西南昌330045）

食用菌中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分，例如蛋白質(zhì)、多糖、多酚、氨基酸、萜類、維生素和甾醇類物質(zhì)，其中的活性成分對人體健康有重要的利用價值，主要包括抗癌、降血糖、抗炎癥、肝保護、抗過敏、抗菌和抗病毒等[1]。

麥角甾醇又稱麥角固醇，是微生物細(xì)胞膜的重要組成部分[2]，對細(xì)胞的生理功能起到重要的作用。對于人體來說麥角甾醇不僅可以增強抵抗力，還具有抗氧化、抗腫瘤、抑菌、利尿[3]的功效。麥角甾醇轉(zhuǎn)化為脂溶性維生素D2，添加飼料中可增加畜禽的產(chǎn)蛋率和孵化率[2]。食用菌麥角甾醇是從食用菌中分離提取的具有生物活性的化合物，是食用菌的有效活性成分之一，在抗炎、降脂、防癌、免疫調(diào)節(jié)等方面具有顯著功效，目前相關(guān)研究主要集中在物化特征以及生理活性等方面，隨著研究的繼續(xù)深入，在人與動物營養(yǎng)保健領(lǐng)域也會得到了越來越多的關(guān)注。

關(guān)于食用菌麥角甾醇的系統(tǒng)性全面綜述目前還尚未見報道，本文主要對食用菌中麥角甾醇的提取方法、含量測定、含量分布以及生理功能進行歸納總結(jié)，旨在為食用菌麥角甾醇更深入研究與相應(yīng)功能性產(chǎn)品開發(fā)提供一定的參考。

1 食用菌麥角甾醇的提取

麥角甾醇的提取方法主要分兩類：常規(guī)提取法和非常規(guī)提取法[4]。常規(guī)提取法因耗時較長、效率較低、過程繁瑣等缺點逐步被淘汰，目前麥角甾醇的提取方法主要包括閃式提取，超聲波輔助、微波輔助提取，加壓溶劑萃取、超臨界流體CO2萃取等，幾種提取方法的提取率、優(yōu)缺點及影響因素見表1。

1.1 閃式提取法

閃式提取法又稱為組織破碎法，是在適當(dāng)溶劑存在下，依靠高速機械剪切力和超動分子滲透技術(shù)，在室溫條件下使內(nèi)容物迅速溶解于溶劑中并達到平衡的提取方法[5]。史德芳等[6]對香菇柄中麥角甾醇的提取進行了優(yōu)化，僅用4 min就可完成麥角甾醇的提取，相比于常規(guī)提取法顯著地降低了單位能耗，縮短了提取時間。高虹等[7]采用超聲輔助提取的同時使用閃式提取探究影響香菇柄麥角甾醇的提取因素，發(fā)現(xiàn)閃提轉(zhuǎn)速對麥角甾醇的提取有極顯著的影響，最優(yōu)工藝條件下麥角甾醇的含量為2.818 mg/g，明顯高于單獨使用超聲輔助提取。相應(yīng)的，閃式提取技術(shù)也存在缺點，如應(yīng)用范圍窄、破碎后過濾難度大、提取容器受限等，對于質(zhì)地堅硬的根莖、干果等物料需要初步破碎，以免造成后續(xù)無法粉碎和卡住刀頭。

1.2 超聲波輔助提取法

超聲波處理是指利用超聲波產(chǎn)生的高頻振動與細(xì)胞振動不協(xié)調(diào)而造成的細(xì)胞周圍壓力的極大變化，破壞待測組織的細(xì)胞壁使有效成分從組織中溶出，從而提高有效成分的提取率[8-9]。以無水乙醇為提取劑，選用超聲波輔助提取元蘑中的麥角甾醇，采用響應(yīng)面優(yōu)化元菇中麥角甾醇的提取工藝，確定最優(yōu)條件為：超聲波功率350 W，80 ℃超聲提取55 min，元蘑麥角甾醇的含量為246 mg/100 g[10]。Heleno等[11]對超聲波輔助提取雙胞蘑菇麥角甾醇的工藝條件進行了優(yōu)化，確定最優(yōu)工藝為：超聲波功率為375 W時提取15 min，麥角甾醇的得率為671.5±0.5 mg/100 g。胡代花等[12]超聲提取2次，金針菇中麥角甾醇得率為2.28 mg/g。

超聲處理提取與傳統(tǒng)的皂化回流提取相比，提取率有很大的提升，提取實驗的重現(xiàn)性也得到了保證，超聲波提取技術(shù)因節(jié)約時間、節(jié)約溶劑、提取率高、工藝簡單的特點在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 微波輔助提取法

微波提取法具有提取效率高、穿透力強、能耗低等特點，通過微波的快速熱效應(yīng)可加速細(xì)胞壁破裂，提高麥角甾醇得率。Heleno等[11]利用微波輔助提取雙孢蘑菇麥角甾醇，優(yōu)化后的工藝條件為微波功率為400 W時處理（19.4±2.9） min，此時每100 g蘑菇副產(chǎn)物中麥角甾醇含量為（556.1±26.2） mg。高紅等[13]對姬松茸采用微波輔助皂化提取，將提取時間、微波功率、粒度、皂化提取液用量作為考察因素，采用Draper-Lin小型中心組合設(shè)計進行實驗操作，確定最優(yōu)提取工藝為：微波功率在520 W時設(shè)定提取時間為100 s，姬松茸粉碎后過60或80目篩子,在此條件下麥角甾醇的提取得率為（6.8±0.3） mg/g。許艷紅等[14]在采用超聲波輔助提取的同時使用微波處理，結(jié)果表明使用微波處理麥角甾醇的得率為2.68 mg/g，比單獨使用超聲波處理得率提高了25.82%。然而，微波提取對物料的吸水特性要求較高，儀器設(shè)備的可操作性差，所得到的產(chǎn)品的純度也較低，使用過程中通常與酶法、水提法等技術(shù)協(xié)同使用。

1.4 加壓溶劑萃取法

加壓溶劑萃取是近年來新興的提取技術(shù)，在環(huán)境、食品[15]和藥品[16]等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，具有操作模式多樣化以及自動化等諸多優(yōu)點[17]。李鵬等[18]利用正交實驗對人工蟲草中的麥角甾醇提取工藝進行了優(yōu)化，當(dāng)提取壓力為10 MPa,循環(huán)1次,提取1次的情況下，人工蟲草麥角甾醇的提取率最高。為研究酸浸高壓法對未破壁靈芝孢子中麥角甾醇含量的影響，同時對處理過的靈芝孢子與未經(jīng)酸浸高壓的未破壁及破壁的靈芝孢子中的麥角甾醇進行提取，測定含量后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過酸浸高壓的未破壁靈芝孢子麥角甾醇含量明顯高于未經(jīng)酸浸高壓的未破壁靈芝孢子，表明酸浸高壓法可作為靈芝孢子破壁的一種新方法[19]。

1.5 超臨界流體CO2萃取法

華正根等[20]研究不同壓力的超臨界CO2提取法對靈芝細(xì)粉中靈芝三萜和甾醇含量的影響，結(jié)果表明，調(diào)整壓力為85 MPa時，麥角甾醇含量為0.32%，與傳統(tǒng)乙醇回流法相比，麥角甾醇含量提高了60%。宋師花等[21]通過正交實驗法考察萃取壓力、夾帶劑含量對靈芝子實體中麥角甾醇得率的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)萃取壓力20 MPa，麥角甾醇得率為96.3 mg/ g。劉國杰[22]對深層發(fā)酵靈芝真菌菌絲體中的麥角甾醇含量提取進行優(yōu)化，結(jié)果顯示：超臨界流體萃取壓力為20 MPa、CO2流量2.5 L/min時，麥角固醇的萃取量最高為1.1362 mg/g。在實際使用中常將超臨界流體CO2萃取法與氣相色譜、高效液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用等含量檢測方法相結(jié)合，可提高含量測定的效率與準(zhǔn)確度[23]。

表1 食用菌麥角甾醇提取方法比較Table 1 Comparison of extraction methods of ergosterol from edible fungi

2 食用菌麥角甾醇的含量測定

2.1 紫外分光光度法(UV)

紫外分光光度法是一種根據(jù)吸光度的大小來鑒別、檢查和定量測定的方法。該方法具有樣品處理方式簡單、成本小、方法簡便、分析周期短的特點[24]。

高虹等首次對姬松茸菌絲體中麥角甾醇的含量進行了測定，為后續(xù)對姬松茸的深入研究起到了很大的作用，也為紫外分光光度法測定其他食用菌中麥角甾醇的含量提供了方法參考。張嘉昕等[25]在波長為292 nm時測定金針菇粉末中的麥角甾醇含量，經(jīng)過重復(fù)性實驗測得麥角甾醇的平均含量為10.886 mg/g，平均回收率（n=9）為105.31%，并在24 h以內(nèi)有較好的穩(wěn)定性。

2.2 高效液相色譜（HPLC）

王金艷等[26]首次對靈芝孢子粉中麥角甾醇含量進行了準(zhǔn)確的的測定，發(fā)現(xiàn)高效液相色譜法具有準(zhǔn)確度高、特異性好的優(yōu)點，董笑菲[27]在對發(fā)酵冬蟲夏草菌絲粉的研究中也得到了類似的結(jié)論。楊秀璐等[28]在對小柄馬勃子實體和液體發(fā)酵菌絲研究實驗中使用高效液相色譜雙波長法測定麥角甾醇含量，發(fā)現(xiàn)液體發(fā)酵菌絲中麥角甾醇含量要遠高于子實體，分析原因可能是由于發(fā)酵過程中小柄馬勃菌絲迅速生長導(dǎo)致的。除了單獨使用高效液相色譜測定食用菌中麥角甾醇的含量外，超高效液相色譜（UPLC）、反高效液相色譜法（RP-HPLC）以及更精密的測定方法如超高效液相-紫外檢測聯(lián)用（UPLC-UV）技術(shù)、高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測器（HPLC-ELSD）技術(shù)等也在含量測定實驗中得到應(yīng)用，表2總結(jié)了目前應(yīng)用于食用菌麥角甾醇的幾種液相色譜法的特點、常用色譜柱和流動相。

2.3 氣相色譜（GC）

除紫外分光光度法和液相色譜法外，國內(nèi)外有些研究還采用氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用、氣相色譜火焰離子檢測器聯(lián)用的方法測定食用菌中麥角甾醇的含量。Feng等[29]利用GC-MS分析了不同培養(yǎng)方式下蟲草中麥角甾醇的含量，其中來自安徽的古尼蟲草中麥角甾醇的含量最高為869.7 μg/g，但是結(jié)果遠低于高效液相色譜測定的含量，分析原因是可能與高效液相色譜分析過程中樣品的不同和峰的重疊有關(guān)。

綜上所述，傳統(tǒng)的紫外分光光度法在儀器要求上相對而言比較低，同時花費也較少，但不足之處在于重現(xiàn)性不佳、檢測精度不理想，因此給檢測結(jié)果帶來較大影響。液相色譜與氣相色譜是目前麥角甾醇含量測定的主流測定方法，不僅具有較高的精密度，不易產(chǎn)生較高的誤差，而且可以反映出食用菌中麥角甾醇的真實含量。

3 影響食用菌中麥角甾醇含量的因素

3.1 品種

影響食用菌中麥角甾醇含量的因素有很多，主要包括遺傳因素、生長環(huán)境等，其中遺傳因素對食用菌麥角甾醇的含量起到?jīng)Q定性的作用。于士軍等[30]和張瑩[31]都對金針菇、茶樹菇、平菇、香菇等六種食用菌進行營養(yǎng)和功能性成分進行了研究分析，并且得到了相同的結(jié)果：麥角甾醇的含量在不同的食用菌上存在較大的差異，其中茶樹菇和平菇中麥角甾醇含量較高分別為4.87和4.84 mg/g，與含量最低的金福菇相差2.49和2.46 mg/g；但俞明君等[32]在對香菇（伏牛山嫂）、香菇（西峽9608）、平菇、杏鮑菇、金針菇、猴頭菇、銀耳、黑木耳八種食用菌中麥角甾醇進行提取和測定的過程中，發(fā)現(xiàn)香菇中麥角甾醇含量最高為2.128 mg/g，是其他食用菌的2.5～7.5倍，雖與前者研究得到的麥角甾醇含量最高的食用菌品種不一致，分析原因可能有以下幾點：其一是原料的來源并非同一產(chǎn)地，品種、生長條件均會影響麥角甾醇含量；其二是測定時選用的測定方法不一致，前者采用高效液相色譜法而后者使用反向高效液相色譜法。通過對多種食用菌麥角甾醇含量的測定研究，可以為后續(xù)從食用菌中提取麥角甾醇的品種選擇上提供參考。

3.2 產(chǎn)地

不同地區(qū)由于氣候田間和土壤肥力等的不同，即使是同一品種食用菌在營養(yǎng)成分和功能性成分上也會有很大的差異?？导t梅等[33]以甘肅和青海兩地產(chǎn)的冬蟲夏草為研究對象探究不同產(chǎn)地對冬蟲夏草品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)青海同仁蟲草中麥角甾醇含量最高為（50.247±2.25） μg/g，與甘肅夏河、天祝產(chǎn)蟲草含量差異較小，其他三種蟲草雖含量較低但都在一定的含量區(qū)間內(nèi)，目前市場上對蟲草質(zhì)量沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，多以蟲體大小為冬蟲夏草分等級，個體越大等級越高、價格越貴，但實驗發(fā)現(xiàn)品質(zhì)優(yōu)異的蟲草體型并非最大，干制蟲草國家標(biāo)準(zhǔn)里暫時還沒有麥角甾醇含量要求，但隨著麥角甾醇的功效逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，評判蟲草等級的指標(biāo)將更完善。

表2 食用菌麥角甾醇測定方法比較Table 2 Comparison of assay methods of ergosterol from edible fungi

3.3 部位

錢正明等[34]對六份冬蟲夏草中子座、蟲體和全草中的麥角甾醇含量進行了比較，普遍都是蟲體中麥角甾醇含量最高，只有西藏那曲蟲草子座含量比蟲體含量高，分析原因可能是由于冬蟲夏草真菌形態(tài)在子座和蟲體中不一致引起的。前文研究表明香菇中含有大量的麥角甾醇，但在香菇組織的不同部位含量分布不同，其中香菇菌苗中麥角甾醇含量最高，菇柄中含量最低，香菇帽內(nèi)部褶皺的含量幾乎是菌帽外層的兩倍，而菌帽外層的含量又幾乎是菇柄的兩倍[35]。

3.4 其他條件的影響

生長年限、生長階段、種植方式同樣也會對食用菌中麥角甾醇的含量有一定的影響。夏琴等[36]在對來自4省份17批次的豬苓研究發(fā)現(xiàn)：生長年限與麥角甾醇含量并不成正比，四年生豬苓麥角甾醇含量要比兩年生、三年生、五年生以及野生多年生要高0.2%～0.5%，相對于平均含量僅為0.12%的豬苓來說差異已相當(dāng)顯著。錢正明等[37]發(fā)現(xiàn)冬蟲夏草在4～6 cm子座中的麥角甾醇含量最高，隨著蟲草生長年限的延長，麥角甾醇的含量不僅不會增加，相反還會降低。

4 食用菌麥角甾醇的生理功能

4.1 抗炎作用

炎癥是由于機體對由感染或非感染引起的刺激做出的自動防御性反應(yīng)，主要表現(xiàn)為紅、腫、熱和功能障礙。國內(nèi)外均有研究證明麥角甾醇具有抗炎作用。Xu等[38]發(fā)現(xiàn)麥角甾醇通過調(diào)節(jié)抗氧化劑活性和抗凋亡作用在脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的膿毒癥模型中具有心臟保護作用，并且該過程可能受Nrf2信號傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)。Kuo等[39]對麥角甾醇對LPS攻擊的RAW264.7巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用進行了研究，通過觀察相關(guān)蛋白的變化表明麥角固醇通過抑制核因子激活的B細(xì)胞的κ-輕鏈增強（NF-κB）信號通路抑制LPS誘導(dǎo)的原始RAW264.7巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)。左園園等[40]對目前菌菇中麥角甾醇的抗炎機理做了概述，主要通過抑制體內(nèi)一氧化氮（NO）的生成，減少特定細(xì)胞因子的釋放，抑制一氧化氮合酶、選擇性環(huán)氧合酶-2（COX2抑制劑）的表達，抑制NF-κB信號通路的活性以及減輕炎癥引發(fā)的水腫等，這些研究均表明食用菌麥角甾醇可以作為一種新型抗炎劑用于醫(yī)藥方面。

4.2 降脂作用

血脂含量的調(diào)節(jié)是通過人體自身進行控制，但當(dāng)血脂過高時便會影響人體健康，特別是與心腦血管疾病有關(guān)，例如動脈粥樣硬化、冠心病、腦血栓等，因此維持血脂含量的動態(tài)平衡對預(yù)防相關(guān)疾病具有重要的意義[41]。

崔丹丹[42]通過不同劑量的麥角甾醇作用于高膽固醇飲食大鼠，探究不同劑量的麥角甾醇對大鼠中血脂、肝脂及糞脂等含量的影響，結(jié)果顯示不同劑量的麥角甾醇均可有效降低大鼠機體內(nèi)的膽固醇水平，主要機理是通過減少膽汁酸的合成、競爭性抑制膽固醇吸收，同時改變了相關(guān)基因的表達。

4.3 抗癌作用

食用菌中除了多糖外麥角甾醇也有抗癌的作用，主要是通過抑制血管的生長[43]、激活抑癌基因、降低腫瘤組織中某些蛋白的表達[44]以及具有細(xì)胞毒性殺死腫瘤細(xì)胞。近年來對麥角甾醇抗癌作用研究較多，總結(jié)如下表3所示。

4.4 免疫調(diào)節(jié)活性

當(dāng)機體在受到外來細(xì)菌、病毒等侵襲時，免疫系統(tǒng)會做出相應(yīng)的反應(yīng)以維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。樊曉飛[50]通過對小鼠進行脾淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化實驗和碳廓清實驗，當(dāng)濃度較低時，抑制作用與濃度成量效關(guān)系，隨著濃度的進一步增大，抑制作用會大大增強，實驗發(fā)現(xiàn)麥角甾醇提取液不僅可以抑制小鼠離體T淋巴細(xì)胞，同時還可以增強小鼠整體免疫力。這為食用菌在保健食品的開發(fā)上提供了一定的依據(jù)。

4.5 抑菌活性

人們對麥角甾醇是否具有抑菌活性研究較少，但麥角甾醇過氧化物已經(jīng)被證明可以直接抑菌。麻兵繼等[51]利用一種球菌和四種桿菌去研究猴頭菌子實體中過氧化麥角甾醇的抑菌能力大小，評價標(biāo)準(zhǔn)為抑菌半徑的大小，結(jié)果表明在1 mg/mL的濃度下對五種細(xì)菌均有抑制作用，特別是金黃色葡萄球菌，麥角甾醇提取液的抑菌半徑達到了23.31 mm，抑菌效果顯著。

表3 食用菌中麥角甾醇的抗癌研究Table 3 Anticancer study of ergosterol in edible fungi

4.6 轉(zhuǎn)化為維生素D2作用

維生素D具有促進人體內(nèi)鈣的吸收、預(yù)防兒童維生素D缺乏佝僂病和以中老年為主的骨質(zhì)疏松的作用[52]。其中的維生素D2需要從日常攝取的食物中獲取，而麥角甾醇作為前體物質(zhì)在紫外線的照射下會部分轉(zhuǎn)化成為維生素D2，轉(zhuǎn)化過程如圖1所示，并且已經(jīng)有研究證明了這一點[53]。楊開等[54]在紫外光和脈沖強光對麥角甾醇轉(zhuǎn)化為維生素D2的研究中發(fā)現(xiàn)，猴頭菇、雙孢菇、香菇、灰樹花麥角甾醇提取液經(jīng)過光照、加熱和24 h儲藏之后，短波紫外線（UVC）處理總體轉(zhuǎn)化效果要比強脈沖光（IPL）處理好，但IPL處理可以針對性的將麥角甾醇向維生素D2轉(zhuǎn)化，生成的副產(chǎn)物更少，為后續(xù)維生素D2的純化處理降低了難度。

圖1 麥角甾醇轉(zhuǎn)化維生素D2示意圖Fig.1 Ergosterol conversation to vitamin D2 schematic

5 結(jié)語

本文系統(tǒng)總結(jié)了食用菌麥角甾醇提取、測定方法、含量分布及生理功能方面的研究文獻。隨著食用菌的生理功能得到越來越多研究的證實，對食用菌的研究也在逐年深入，作為食用菌中的功能性成為之一的麥角甾醇的研究也取得了一定的進展。目前主要集中在麥角甾醇的提取和含量測定，但對麥角甾醇的實際應(yīng)用相關(guān)研究還相對較少，麥角甾醇的生物活性目前大部分還只是在小鼠或其他動物上有一定的效果，對于人體是否有效還需要大量的藥理和毒理學(xué)研究，這也為后續(xù)食用菌麥角甾醇在功能性食品和藥品的開發(fā)應(yīng)用上提供研究方向；其次我國食用菌種類較多，目前開展研究主要集中在香菇、茶樹菇、蟲草、靈芝等生活生產(chǎn)中常見的幾種食用菌，對于其他食用菌中麥角甾醇含量是否更豐富、功能活性是否更強，食用菌生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的下腳料如菇柄、殘次菇等是否可以用來提取功能性成分麥角甾醇還有待進一步研究。這不僅可以提高食用菌綜合利用價值，還能增加其經(jīng)濟效益。