食用菌多糖活性研究進(jìn)展

段亞寧，朱泓靜，陳舒雅，周 瑩，馬高興

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京210023）

0 引言

食用菌具有低脂肪、高蛋白、高膳食纖維等特征，其豐富的纖維素及礦物質(zhì)含量亦被國(guó)內(nèi)外學(xué)者所挖掘?；谙嚓P(guān)營(yíng)養(yǎng)特征，食用菌（如香菇、金針菇、雙孢菇、黑木耳、杏鮑菇等）品種被越來(lái)越多的消費(fèi)者所接受，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要的消費(fèi)品種。研究顯示，當(dāng)前我國(guó)食用菌產(chǎn)量呈逐年顯著上升的趨勢(shì)，2019年我國(guó)食用菌產(chǎn)量已高達(dá)3 922.52萬(wàn)t，相較2018年增幅達(dá)到了2.1%。

食用菌應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其作為一種高蛋白低脂肪的大型食用真菌，已被發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化和與腸道菌群相互作用等活性，如基于猴頭菇中多糖的抗炎和抗菌活性可以發(fā)揮預(yù)防胃病的作用，猴頭菇被制成餅干應(yīng)用在食品領(lǐng)域，毛木耳多糖基于其抗氧化活性在美容產(chǎn)品方面也有應(yīng)用。

此外，多糖作為食用菌主要活性成分，其相關(guān)研究也在不斷深入。β-葡聚糖是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的食用菌多糖中的主要活性多糖組分，其具體結(jié)構(gòu)多為具有分支的β-（1,3）-D-葡聚糖。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)體內(nèi)外試驗(yàn)揭示了食用菌多糖在抗腫瘤[1]、抗衰老[2]、抗病毒[3]、降血糖[4]等方面的營(yíng)養(yǎng)功能特征。由于多糖不能被人體內(nèi)存在的消化性酶分解，在口腔、胃和小腸中依然保持完整的結(jié)構(gòu)，但能被腸道菌群中的一些細(xì)菌選擇性分解[5]。而食用菌多糖具有幫助調(diào)節(jié)腸道菌群的組合和構(gòu)成等作用?，F(xiàn)已有研究基于食用菌多糖與腸道菌群的互相作用揭示了其調(diào)節(jié)免疫[6]、抵抗疾病[7]的活性。因此，論述食用菌多糖與腸道菌群作用等活性的相關(guān)研究進(jìn)展及其應(yīng)用，從活性類型、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面展開(kāi)，以期為后續(xù)食用菌多糖在功能食品領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究提供一定的理論參考。

1 食用菌多糖生物活性

1.1 免疫調(diào)節(jié)作用

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)可看出，機(jī)體免疫功能強(qiáng)弱直接決定了相關(guān)疾病的發(fā)生幾率，具體而言，機(jī)體免疫功能的穩(wěn)定可作為機(jī)體本身強(qiáng)有力的天然防御體系，對(duì)外界及本身健康威脅起到顯著的抵抗作用。作為人體的一種天然免疫調(diào)節(jié)劑，多糖具有的免疫調(diào)節(jié)作用包括促進(jìn)機(jī)體免疫器官的生長(zhǎng)、激活免疫細(xì)胞及釋放免疫細(xì)胞因子等。因此，研究人員對(duì)于多糖免疫調(diào)節(jié)功能的作用機(jī)制展開(kāi)了廣泛的研究。劉蘇等人[8]發(fā)現(xiàn)平菇、茶樹(shù)菇、香菇、木耳、金針菇來(lái)源的5種多糖在特定條件下可以一定程度提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力或者使巨噬細(xì)胞分泌出NO、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-1β（IL-1β），繼而提高免疫能力。于志洋等人[9]研究表明，雞腿菇實(shí)體粗多糖能激活巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)此類細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)功能。趙明明等人[10]通過(guò)構(gòu)建免疫抑制小鼠模型發(fā)現(xiàn)，黑靈芝多糖可以通過(guò)改善小鼠腸道黏膜損傷發(fā)揮顯著的免疫調(diào)節(jié)功能活性。Fang L等人[11]研究出杏鮑菇多糖不僅能夠增加小鼠體內(nèi)脾臟和胸腺的質(zhì)量，還可以通過(guò)誘導(dǎo)免疫細(xì)胞RAW264.7的增殖來(lái)增強(qiáng)小鼠的免疫調(diào)節(jié)功能。Gan Y等人[12]以阿魏菇多糖為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)其可通過(guò)顯著提高小鼠巨噬細(xì)胞吞噬能力發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)功能活性。王金輝等人[13]同樣用不同濃度阿魏側(cè)耳多糖作用于小鼠腹腔巨噬細(xì)胞24 h，發(fā)現(xiàn)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力明顯提高，同時(shí)與劑量的相關(guān)性很強(qiáng)。綜上可以看出，食用菌多糖作為一種天然來(lái)源的功能組分，具有顯著的調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能作用特征，主要表現(xiàn)在通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞免疫因子的產(chǎn)生、激活免疫細(xì)胞相關(guān)免疫功能、改善機(jī)體巨噬細(xì)胞特性等方面發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。

1.2 抗炎作用

具有免疫活性的多糖大多能夠在一定程度下抑制小鼠的感染，進(jìn)而阻止炎癥甚至腫瘤發(fā)展[14]。相關(guān)營(yíng)養(yǎng)功能活性主要通過(guò)改善機(jī)體中單核細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和樹(shù)狀細(xì)胞數(shù)量發(fā)揮改善機(jī)體炎癥功能活性。歐陽(yáng)學(xué)農(nóng)等人[15]揭示了香菇多糖對(duì)小鼠在不同條件下誘導(dǎo)的腫脹反應(yīng)的改善作用。叢媛媛等人[16]利用阿魏菇多糖試驗(yàn)對(duì)二甲苯所致小鼠耳腫脹的效果，結(jié)果表明不論是多糖低劑量或高劑量組均能顯著抑制小鼠耳腫脹的病狀。除此之外，阿魏菇多糖還具有緩解模型動(dòng)物滲出性急性炎癥的功能。食用菌多糖對(duì)腸道炎癥（如結(jié)腸炎等）也有緩解和抑制效果。例如，李望等人[17]研究結(jié)果引出小鼠結(jié)腸炎也許能通過(guò)使用猴頭菌粉來(lái)調(diào)節(jié)腸道微生物比例進(jìn)而緩解炎癥。李露等人[18]研究得出黑靈芝多糖可以通過(guò)抑制促炎因子的釋放和代謝紊亂等改善脂多糖誘導(dǎo)所致的急性腸道炎癥。

1.3 抗氧化性

食用菌多糖作為天然活性大分子物質(zhì)之一，在相關(guān)領(lǐng)域的研究中，除了抗腫瘤和激活免疫活性等功能之外，還能夠清除DPPH自由基、超氧離子自由基和羥基自由基[19]，抑制其對(duì)人體細(xì)胞的攻擊，起到顯著的抗氧化效果。目前，研究植物多糖抗氧化性的重點(diǎn)集中在植物類中藥多糖和茶多糖，如枸杞多糖[20]、靈芝多糖[21]、普洱茶多糖[22]等，而在食用菌多糖領(lǐng)域研究則甚少并且食用菌多糖抗氧化性研究主要基于化學(xué)方法和物理方法。例如，黨蕾等人[23]利用硫代巴比妥酸法（TBA tes）t比色測(cè)定小鼠肝組織中氧化醛類含量，同時(shí)使用分光光度法這種化學(xué)方法測(cè)定小鼠的線粒體腫脹程度，最終通過(guò)對(duì)金錢(qián)菇、花菇、冬菇多糖的還原性測(cè)定來(lái)判斷其是否具有抗氧化活性。陳新瑤等人[24]的研究中心構(gòu)建了H2O2豬小腸上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激模型，研究了猴頭菇多糖對(duì)致敏性豬小腸上皮細(xì)胞的抗氧化活性的影響及作用機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，猴頭菇多糖可以通過(guò)提高或顯著提高豬小腸上皮細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)（如ZO-1基因）來(lái)改善豬小腸上皮細(xì)胞緊密連接的功能特性，從而降低細(xì)胞膜的通透性及細(xì)胞的氧化損傷程度，發(fā)揮抗氧化活性作用。另外，當(dāng)前的研究方向不僅僅局限于單一多糖的抗氧化活性，復(fù)合多糖的抗氧化性研究也有了一定進(jìn)展，如木耳多糖、香菇多糖、銀耳多糖[25]等，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)按等體積比制備的復(fù)合食用真菌多糖，其表現(xiàn)的抗氧化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3種單一多糖。另外，研究食用菌多糖的抗氧化性更可以作為其他研究的基石，幫助深入揭示食用菌多糖的其他各種營(yíng)養(yǎng)功能及其作用于人體的有效機(jī)制，如香菇多糖[26]能基于其抗氧化營(yíng)養(yǎng)功能活性，改善小鼠衰老相關(guān)癥狀，從而顯著降低小鼠體內(nèi)丙二醛（MDA）和過(guò)氧化脂質(zhì)含量，從而達(dá)到增強(qiáng)記憶力的效果。

1.4 抗腫瘤性

目前，關(guān)于食用菌及其所含的多糖組分的抗腫瘤活性方面是食品營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。具體而言，已有研究發(fā)現(xiàn)，食用菌多糖可通過(guò)抑制癌細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子水平、調(diào)控細(xì)胞凋亡等途徑發(fā)揮顯著的抗腫瘤營(yíng)養(yǎng)功能活性。崔紅霞等人[27]發(fā)現(xiàn)并揭示了姬松茸多糖的抗腫瘤活性，但尚未揭示其相關(guān)的作用機(jī)理。郭焱等人[28]研究了靈芝多糖的抗腫瘤活性，其主要表現(xiàn)為對(duì)特異性殺傷腫瘤細(xì)胞的顯著激活作用和T細(xì)胞免疫活性改善作用。邢會(huì)軍等人[29]研究發(fā)現(xiàn)，靈芝多糖能夠抑制體內(nèi)外胃腫瘤細(xì)胞數(shù)目的增多，其通過(guò)增加Bax基因表達(dá)、抑制Bcl-2基因表達(dá)，從而達(dá)到促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡的目的。王金輝等人[13]揭示了阿菇多糖在抑制小鼠宮頸癌U14移植瘤增值生長(zhǎng)方面的顯著作用。唐恩紅等人[30]研究表明，茯苓多糖不僅能顯著抑制人宮頸癌He La細(xì)胞增殖，還具有誘導(dǎo)其凋亡的功能。另外，還有研究發(fā)現(xiàn)，松口蘑、冬蟲(chóng)夏草、口蘑等11種食用菌混合多糖對(duì)S-180腹水瘤小鼠身體狀況具有積極的改善作用[31]。據(jù)上述研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前研究熱點(diǎn)重點(diǎn)多集中在食用菌多糖對(duì)肝癌、宮頸癌的抑制作用上。然而，基于食用菌多糖的不可消化特性，其對(duì)腸道健康的影響將是未來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)已有研究發(fā)現(xiàn)，從靈芝和茯苓子實(shí)體和菌絲體中提取出的4種多糖都能夠增加如雙歧桿菌、直腸真桿菌、約氏乳酸菌等小鼠腸道益生菌的數(shù)量，從而達(dá)到抑制病原菌的生長(zhǎng)、減少結(jié)腸癌發(fā)生可能性的目的[32]。Luo J M等人[33]研究結(jié)果表明，靈芝多糖對(duì)結(jié)腸癌的減緩作用與靈芝多糖對(duì)小鼠腸道菌群變化有關(guān)，并表明攝入適量靈芝多糖，患病小鼠的結(jié)腸將不易縮短，這使此類小鼠的死亡率降至30%。由上述研究可知，食用菌多糖對(duì)結(jié)腸癌具有一定的抑制或減緩作用，但關(guān)于此方面的機(jī)理尚需深入研究。

1.5 腸道菌群與多糖活性的關(guān)系

非淀粉多糖，大多由植物細(xì)胞壁構(gòu)成，同時(shí)也是食用菌的主要成分。已有研究表明人體缺乏降解非淀粉多糖的酶或降解此類多糖的酶活性過(guò)低，導(dǎo)致多糖不能被直接消化并利用。但食用菌多糖可被腸道菌群中的某些細(xì)菌選擇性利用，作為機(jī)體腸道菌群的能量來(lái)源進(jìn)入大腸，從而上調(diào)具備利用多糖能力的部分細(xì)菌在腸道菌群中的比例，改變腸道菌群的構(gòu)成[5]。腸道菌群是人體與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的橋梁，其與多糖有2種相互作用關(guān)系：其一，腸道菌群利用食用菌多糖所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可進(jìn)一步被腸道組織吸收，能夠發(fā)揮優(yōu)質(zhì)的益生元作用[34-36]，正向調(diào)節(jié)益生菌的比例，穩(wěn)定人體日常代謝水平，激活人體免疫機(jī)能，增強(qiáng)機(jī)體抗癌、抗炎等能力。銀耳多糖[37-38]可以抑制試驗(yàn)小鼠腸道中的優(yōu)勢(shì)菌群，如益生菌普雷沃菌（Prevotella）和乳桿菌（Pediococcus）向紫單胞菌（Parabacteroides）和疣微菌（Akk-ermansia）的轉(zhuǎn)變，激活人體免疫抑制效能，維持有利菌群在腸道中的優(yōu)勢(shì)地位。黃酒多糖[39]可抵抗胃酸與α-抵淀粉酶的水解，其被食用后到達(dá)結(jié)腸，由腸道菌群酵解成木糖、L-阿拉伯糖、巖藻糖等，這些成分有利于抑制鼠傷寒沙門(mén)氏菌的增殖，防止其對(duì)腸道上皮細(xì)胞的黏著，進(jìn)而抑制炎癥的發(fā)生。鐘千貴等人[35]通過(guò)體外模擬人體胃腸道環(huán)境對(duì)特定食用菌多糖的作用進(jìn)行研究，結(jié)果表明猴頭菇多糖顯著增強(qiáng)了青春雙歧桿菌（Bifidobacteriumadolescentis）、保加利亞乳桿菌（Lactobacillusdelbruecki）i和嗜熱鏈球菌（Streptococcusthermophilus）3種益生菌在模擬胃液中的耐受性、增加了益生菌在腸道上的定殖能力，最終能夠降低結(jié)腸癌的發(fā)病率[36]。其一，有氧運(yùn)動(dòng)及復(fù)合多糖[38]的聯(lián)合干預(yù)策略可改變高膳食小鼠體內(nèi)腸道菌群的比例，如雙歧桿菌科（Bifidobacterium）菌數(shù)量增加，布氏瘤胃球菌（Ruminococcaceaebromi）i數(shù)量減少，使腸道菌群的結(jié)構(gòu)平衡在6周內(nèi)得以恢復(fù)，降低肥胖幾率。其二，腸道菌群的主要消化產(chǎn)物短鏈脂肪酸[40]（Short-chain fatty acids，SCFAs）能夠有效降低腸道環(huán)境的pH值和氧氣含量，營(yíng)造有益于細(xì)菌生長(zhǎng)的物理環(huán)境并維持腸道菌群的穩(wěn)定狀態(tài)，為腸道、肝臟等機(jī)體重要器官系統(tǒng)提供能量。短鏈脂肪酸的組成成分之一——丁酸[41]，能夠提高小鼠的胰島素敏感性，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)線粒體產(chǎn)生能量，增加耗能，可達(dá)到減輕質(zhì)量的目的，也為今后糖尿病的臨床治療提供了新的參考想法和技術(shù)路線。此外，郭蕓等人[42]研究發(fā)現(xiàn)，富硒平菇多糖能夠促進(jìn)副干酪乳桿菌（Lactobacillus paracase）i和植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum）代謝生成甲酸、乙酸等短鏈脂肪酸，進(jìn)而提高了人體的免疫活性?；谝陨蠈?duì)多糖和腸道菌群的相互作用可知，我國(guó)目前相關(guān)研究在功能活性和作用機(jī)制方面主要以植物多糖為對(duì)象，而針對(duì)食用菌領(lǐng)域的甚少，且進(jìn)展多處于起步階段，對(duì)于多糖調(diào)節(jié)腸道菌群的功能活性和作用機(jī)制并沒(méi)有全面而深刻地研究闡述。故之后的研究可以在食用菌領(lǐng)域深入，擴(kuò)大如相互作用機(jī)制的研究范圍等，從而能夠進(jìn)一步探究多糖通過(guò)作用于腸道菌群改變?nèi)梭w生理代謝的機(jī)制，能夠?qū)⒍嗵堑墓δ苄耘c營(yíng)養(yǎng)性運(yùn)用得更徹底，從而提升人體健康水平。

2 食用菌多糖產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及應(yīng)用前景

隨著近年來(lái)對(duì)食用菌的開(kāi)發(fā)和研究，市場(chǎng)上也出現(xiàn)越來(lái)越多針對(duì)機(jī)體功效應(yīng)用食用菌多糖的產(chǎn)品，如江中集團(tuán)推出的一款由猴頭菇[43]制成的餅干。猴頭菇中含有的氨基酸和多糖的成分具有將損傷的胃黏膜上皮修復(fù)和再生的作用，同時(shí)在一定程度上消退炎癥，阻礙幽門(mén)螺桿菌的生長(zhǎng)，長(zhǎng)期服用能夠產(chǎn)生改善胃部健康狀況的良好成效。一些治療胃病的藥物亦利用了猴頭菇這一功效。此外，食用菌多糖還具有增稠、穩(wěn)定等特點(diǎn)，可以代替果凍、冰激凌中作為增稠和凝固劑的物質(zhì)[44]，在改善口感的同時(shí)提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而根據(jù)抗衰老方面的作用，云芝多糖、毛木耳多糖[45]、銀耳多糖等已成為美容產(chǎn)品領(lǐng)域上廣泛使用的重要原料。

食用菌多糖還具有與功能性低聚糖類似的益生元效應(yīng)，可與腸道菌群相互作用改善人體的健康。例如，香菇、銀耳多糖可以提高糞便中乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量，使沙門(mén)氏菌數(shù)量下降[46]；香菇多糖能夠明顯促進(jìn)乳酸菌生長(zhǎng)的作用[47]；黃精多糖對(duì)植物乳酸菌具有促進(jìn)作用并可改善食品口感[48]。因此，食用菌多糖的眾多功效已獲得國(guó)內(nèi)外一致認(rèn)可，食用菌多糖產(chǎn)品的研發(fā)也逐漸成為業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。中國(guó)作為食用菌生產(chǎn)與出口大國(guó)，也應(yīng)加強(qiáng)新興產(chǎn)品的研發(fā)，著重關(guān)注食用菌多糖作為益生元作用于腸道方面的特性，迎合市場(chǎng)的需求，充分利用好食用菌多糖的獨(dú)特功效，把握其巨大的開(kāi)發(fā)潛力。

3 結(jié)語(yǔ)

食用菌多糖活性除了已發(fā)現(xiàn)的抗腫瘤、抗氧化等，還有作為益生元與腸道菌群相互促進(jìn)達(dá)到抗炎等作用效果。目前，食用菌多糖在腸道菌群方面的研究尚且不夠深入，故食用菌作用于腸道的活性應(yīng)用在功能食品領(lǐng)域具有極大的開(kāi)發(fā)潛力。通過(guò)綜述食用菌多糖部分生物活性的研究進(jìn)展，探討了食用菌多糖與腸道菌群相互作用的機(jī)制，為食用菌多糖在功能食品領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展提供理論依據(jù)。