杏鲍菇多糖研究进展

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(贵州民族大学化学与生态环境工程学院,贵州贵阳 550025)

杏鲍菇多糖研究进展

姚秋萍,杨琼,卫亚丽,严敏,谭承建

(贵州民族大学化学与生态环境工程学院,贵州贵阳 550025)

杏鲍菇是近年来我国开发栽培成功的集食疗一体的食用菌新品种。本文对杏鲍菇多糖的国内外研究情况进行了系统的总结和归纳,分别介绍了杏鲍菇多糖的提取、纯化、结构表征、生物活性以及应用研究进展,展望了杏鲍菇多糖对人体保健的应用前景,并对杏鲍菇多糖将来的研究和应用提出了可供参考的建议。

杏鲍菇,多糖,研究进展

杏鲍菇(Pleurotuseryngii)又名刺芹侧耳,隶属伞菌目侧耳科,是近年来开发出的名贵珍稀食用菌,口味鲜美,营养成分丰富,被誉为“菇中之王”[1-2]。杏鲍菇作为一种传统中药,用于免疫刺激、护肤、伤口愈合、癌症和腰痛等的治疗[3]。现代药理研究表明,杏鲍菇具有抗肿瘤[4]、抗氧化[5]、降血脂[6-7]、抗病毒[8]及改善肠胃功能[9]等多种功效。杏鲍菇多糖是杏鲍菇中主要化学成分和生物活性的主要作用因子之一,目前国内外有较多关于杏鲍菇多糖的研究报道。本文对杏鲍菇多糖的研究现状进行系统的总结和归纳,以期为进一步开发利用杏鲍菇,提高其在食品和医药领域的应用提供参考。

1 杏鲍菇多糖的提取

食用菌多糖的提取方法主要有浸提法、酶解提取法、超声波法、微波法、超临界流体萃取、双水相萃取等。由于提取方法和特点的不同(表1),多糖的提取率也各不相同,杏鲍菇多糖的提取率在8%～20%之间。

1.1浸提法提取

目前有关杏鲍菇多糖的提取已有不少研究。浸提法是提取杏鲍菇多糖的传统方法,提取溶剂各不相同。凡军民等[10]采用水浴浸提法确定了杏鲍菇多糖最佳条件为提取温度81 ℃、提取时间3.4 h、料液比1∶27 (g/mL)、提取1次,多糖提取率为8.29%。苗敬芝等[11]确定水提杏鲍菇多糖的最佳条件为料液比1∶20 (g/mL)、时间50 min、温度30 ℃,多糖提取率为13.64%。赵慧等[12]采用传统水浴加热法对新鲜杏鲍菇粗多糖的提取工艺进行响应面法分析优化,得到最佳提取工艺条件:提取时间4.9 h,料液比为1∶19 (g/mL),提取温度47 ℃,杏鲍菇粗多糖提取率为5.66%,根据同等质量条件下鲜体仅相当于干质量的1/4左右,粗多糖实际提取率至少应在20%以上。梁涛等[13]用稀碱溶液提取杏鲍菇多糖,得到新的多糖组分PEAP-1,但提取过程中稀碱等有机溶剂使用量大。相比于其他方法,浸提法的操作简单,但是耗时较长,提取率较低。

1.2酶法提取

表1 杏鲍菇多糖提取方法的比较Table 1 Comparison on the extraction methods of polysaccharides from Pleurotus eryngii

酶法目前已广泛应用于从动植物原料中提取多种生物活性物质,具有提取率高、能源需求低、成本低、操作简单等优点[14]。近年来,有学者采用酶法提取食用菌多糖,酶法处理较浸提法可明显提高多糖的提取率[15]。凡军民[16]等确定了纤维素酶处理提取杏鲍菇多糖的最佳工艺条件为:料液比1∶30、酶加量0.35%、酶解温度50 ℃、酶解时间2 h、酶提1次,多糖提取率为18.57%,酶法比传统水提取方法多糖提取率高1.24倍。苗敬芝[11]采用复合酶法提取杏鲍菇多糖,最佳工艺条件为酸性纤维素酶2.0%、酸性蛋白酶1.5%、料液比1∶20 (g/mL)、温度30 ℃、时间50 min,多糖提取率为15.86%,复合酶法比水提法提取率提高了16.28%。酶法最大的特点是作用温和,温和的提取环境降低了杏鲍菇多糖的损失,进而提高得率。但酶法提取对提取条件的要求比较苛刻,酶的种类、最适pH、最适温度等都会影响多糖的提取率。

1.3超声波辅助提取

超声波是一种高频率的机械波,利用超声的空化作用对细胞膜(壁)进行破坏,可以加速并提高多糖的溶出率,另外超声波的次级效应也能加速杏鲍菇多糖的扩散释放并充分溶解,具有能耗低、效率高的特点[17]。赖谱富等[18]利用响应面法优化了杏鲍菇多糖的超声波-内部沸腾法提取工艺,乙醇浓度47%、液料比23 mL/g、提取时间8 min、提取温度90 ℃、超声波功率475 W,在此条件下杏鲍菇多糖得率可达11.05%。黄倩等[19]采用超声真空条件提取杏鲍菇多糖,最佳提取条件为料液比1∶30 (g/mL)、超声功率420 W、提取时间28 min、提取温度65 ℃、真空度0.05 MPa,多糖得率为9.33%。王雅等[20]采用超声波协同复合酶法优化了杏鲍菇多糖的提取工艺,最佳配比为纤维素酶1.0%,酸性蛋白酶1.0%,糖化酶0.6%,杏鲍菇多糖提取率为12.01%;超声波协同复合酶法提取最佳工艺条件为料液比1∶25 (g/mL),超声功率125 W,超声时间15 min,杏鲍菇多糖提取率为14.56%;超声协同复合酶法比复合酶法提取杏鲍菇多糖提取率提高了21.23%。超声波法提取时间短、效率高,并且提取过程在低温下进行,有效成分损失小。但超声时间不宜过长,否则可能造成多糖链断裂而降低多糖的得率。

1.4微波辅助提取

微波辅助提取是在传统提取工艺的基础上强化传热、传质的物理过程。微波辅助提取已在植物活性成分提取中得到较为广泛的应用[21]。李志洲等[22]采用微波辅助提取杏鲍菇子实体多糖适宜工艺条件为提取温度76 ℃,提取时间12 min,料液比1∶35,微波功率700 W,提取2次,杏鲍菇多糖的得率可达11.80%。柯乐芹等[23]采用微波辅助提取杏鲍菇残渣中多糖的较佳条件为水料比35∶1 mL/g,提取时间15 min,微波功率570 W,此条件下多糖的提取率为12.11%,比热水提取高出 41.21%,且提取时间缩短了105 min。该法用时短,这是由于微波具有较强的穿透力,可同时在杏鲍菇内外部快速均匀加热,使多糖易于溶出和释放,但是微波具有较强的辐射性,对物质的破坏作用也较强。

2 杏鲍菇多糖的纯化

多糖的纯化方法有沉淀法、盐析法、金属络合物法、柱层析法等,或者多种方法联合使用。杏鲍菇多糖经提取工艺获得的粗多糖,里面含有非多糖成分,为了获得高品质的杏鲍菇多糖需要进行进一步的纯化,主要工艺涉及脱蛋白、透析以及柱层析等纯化步骤,最终获得分子量相对集中的多糖精品。在杏鲍菇多糖分离纯化过程中,目前采用了分级沉淀法中的醇沉、Sevage法(氯仿和戊醇或正丁醇)、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸法和无机陶瓷膜来主要除去蛋白质[24-25],进一步纯化多糖的方法报道最多的是利用DEAE Sepharose Fast Flow、DEAE-52纤维素离子交换柱层析和Sephacryl S-500系列、Sephades G-100葡聚糖凝胶柱层析两种层析方法[26-28]。

3 杏鲍菇多糖的结构表征

多糖的生物活性依赖于自身的化学组成、空间构象及分子量大小。罗懿洋等[29]利用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)柱前衍生化高效液相色谱分析了杏鲍菇多糖是一种典型的杂多糖,由D-甘露糖、D-核糖、D-鼠李糖、D-葡糖醛酸、D-葡萄糖、D-木糖、D-半乳糖、D-岩藻糖组成,相对摩尔比为9.8∶1.6∶0.15∶0.8∶62.8∶0.05∶24.4∶0.4。Xu等[30]经DEAE-52和Sephadex G-50得到的水溶性杏鲍菇多糖(EPA-1)为均多糖,分子量为9.97×104Da,单糖由Man,Glc和Gal组成,其摩尔比为2.2∶1.0∶3.2,GC-MS分析其特征结构由7个糖残基和2个分支组成,由(1→6)糖苷键组成的骨架结构。Chen等[31]的研究表明杏鲍菇多糖的平均分子量在30～38 kDa,可显著抑制脂质积累。梁涛等[13]采用碱提获得一种新的杏鲍菇多糖组分PEAP-1,为均一多糖,相对分子质量450 kDa,单糖基由葡萄糖和半乳糖组成,其摩尔比为16.9∶0.37,存在吡喃环结构,其分支结构中没有三股螺旋构型,单个分子呈无规则链状,直径在0.13～1.20 nm。张化朋等[32]采用热水浸提法从杏鲍菇中纯化得到一种新的多糖WPP2,其平均分子量为4.499×105,主要由Glc组成,每个重复单元存在2条支链,→1,2,3)-β-D-Manp位于支链位点,支链由→1,3)-β-D-Glcp,→1,6)-β-D-Glcp和→1,3)-β-D-Manp构成;WPP2固体为片状结构,在水溶液中存在三螺旋结构,具有高度分枝结构,在较高浓度下呈棒状链构象,低浓度下以单链存在,单链长度为1～3 μm,高度为0.2～0.5 nm。

4 杏鲍菇多糖的生物活性

4.1抗氧化

杏鲍菇多糖的抗氧化活性可通过对超氧阴离子自由基、羟自由基、和DPPH三种自由基的影响、还原能力以及对抗氧化酶的活性来进行研究。Xu等[33]研究表明杏鲍菇多糖的质量浓度为1 mg/mL时对羟基自由基和DPPH自由基的抑制作用分为 59.98%和37.01%。柯乐芹等[23]报道杏鲍菇多糖对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基具有一定的清除作用,其半数抑制浓度(IC50)分别为22.9、19、21.1 mg/mL。朱月等[34]报道杏鲍菇多糖对羟自由基和超氧阴离子自由基均有清除作用,在一定范围内清除作用与多糖浓度呈正相关,质量浓度为0.7 mg/mL时,对羟自由基的清除率高达98.65%,对超氧阴离子自由基的清除率高达37.66%。汪建中等[5]对杏鲍菇子实体、菌丝体和发酵液粗多糖清除DPPH自由基、羟自由基的能力、铁离子螯合能力以及还原力进行了比较分析,结果表明菌丝体、发酵液粗多糖清除DPPH自由基能力较强,清除率EC50值分别为4.15、4.81 mg/mL;子实体、菌丝体和发酵液粗多糖清除羟自由基、螯合铁离子的能力较强,羟自由基清除率EC50值分别为1.27、1.31、3.54 mg/mL,铁离子螯合能力EC50值分别为3.01、1.53、4.17 mg/mL;在一定浓度范围内,多糖浓度增加其清除DPPH自由基、羟自由基的能力以及铁离子螯合能力亦增强,并呈现良好的量效关系。实验浓度范围内,3种粗多糖的还原力均较弱。杏鲍菇多糖具有良好的还原能力及对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子的清除能力,说明杏鲍菇多糖具有良好的抗氧化活性,可以作为一种天然的抗氧化剂[29,35]。与未修饰杏鲍菇多糖相比,羧甲基杏鲍菇多糖对羟基自由基和超氧阴离子的清除能力增强,对DPPH清除能力减弱,可能是由于杏鲍菇多糖经过羧甲基化修饰改变了多糖的结构,相对分子质量变小,使多糖性质如亲水性等发生了改变[36]。Li等[37]的研究表明经磺化修饰后的杏鲍菇多糖具有很好的抗氧化能力,可以提高超氧化物酶,过氧化氢酶,谷胱甘肽过氧化物酶的活性。

4.2抗肿瘤及免疫活性

菌类多糖作为一种益生元,具有抗肿瘤和免疫调节作用,对营养食品和药品的发展具有一定意义[38]。刘海英等[4]报道杏鲍菇多糖能够显著降低S180荷瘤小鼠的死亡率,延长小鼠存活时间,增加血液内白细胞数量,增强腹水SOD和CAT的酶活性,降低MDA浓度,降低化疗对小鼠免疫能力的影响(p<0.05)。Yang等[39]的研究表明杏鲍菇多糖的抗肿瘤活性与激活荷瘤小鼠的免疫应答有关。杏鲍菇多糖对人类肝癌细胞HepG-2表现出显著的高抗肿瘤活性[28,40]。陈琳[41]等对碱提的杏鲍菇粗多糖(PEAP)进行了硫酸化、磷酸化、乙酰化修饰,化学修饰后的PEAP均对白血病细胞K562的抑制作用有一定提高,其中乙酰化杏鲍菇粗多糖对白血病细胞K562的抑制作用最强。从杏鲍菇中提取的一种水溶性多糖(EPA-1)能诱导巨噬细胞释放免疫活性因子NO、TNF-α、IL-1和IL-6[30]。杏鲍菇多糖经磺化修饰后抗炎活性和抗恶性细胞肿瘤的活性明显提高,具体表现在抑制活性氧和一氧化氮的作用,抑制Caco-2和HepG2细胞的增殖[42]。Ma等[43]报道从杏鲍菇渣中提取的多糖,其抗肿瘤活性是通过激活线粒体凋亡通路诱导肿瘤细胞的凋亡。

4.3保肝、降血脂

黄家福等[44]报道杏鲍菇甲壳素对脂肪肝有预防作用,能极显著地降低大鼠血清中ALT、AST、TC、TG水平,显著提高肝脏组织中SOD活性、降低MDA活性,减轻肝组织脂肪性样变,减少TC、TG在肝组织中积累,并呈现剂量效应。Zhang等[45]从杏鲍菇菌丝得到的酸性多糖可以提高血清酶活性和胆红素水平,提高肝抗氧化水平,减少肝脏损伤。Xu等[33]用酶法提取的杏鲍菇菌丝锌多糖能减少肝脏脂质水平,增加过氧化酶的活性(SOD,GSH-Px,CAT和T-AOC),降低脂质过氧化水平。Xu等[46]分别用酸和碱提取得到的杏鲍菇菌丝锌多糖(AcMZPS,AlMZPS)可以预防高血脂症和非酒精性脂肪肝。Chen等[6]研究表明杏鲍菇多糖可以通过下调CD36基因的转录与蛋白表达,抑制细胞中脂质的积累,从而降低血脂和预防动脉粥样硬化。

4.4抑菌、抗病毒

Li等[8]研究表明,经过磺化作用后的杏鲍菇多糖抗菌作用明显提高,其中对大肠杆菌ATCC25922和金黄色葡萄球菌CMCC26003的抑制效果最好。柯乐芹等[23]的研究结果表明杏鲍菇多糖对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较好的抑制作用,其最低抑制质量浓度分别为8、16、16 mg/mL,对黑曲霉和酿酒酵母没有明显的抑制作用。张丽等[47]采用滤纸片法观察杏鲍菇多糖对多种食品污染菌和致病菌的抑菌效果,结果表明杏鲍菇多糖对白色链球菌和产气杆菌具有抑制作用,抑菌圈直径分别为6～10 mm和10～15 mm,对其他细菌(大肠杆菌、藤黄八叠球菌和变形杆菌)和霉菌(青霉-1、黑曲霉和曲霉-2)没有抑制作用。

4.5其他功能

除了上述功效外,杏鲍菇多糖还具有其他方面的功效。杏鲍菇多糖具有一定的抗疲劳作用,可显著延长小鼠的爬杆和游泳时间,能显著增加小鼠的肝糖原和肌糖原的储备量[48]。杏鲍菇多糖能改善D-半乳糖衰老模型小鼠学习记忆能力和脑组织抗氧化能力[49]。杏鲍菇多糖有降血糖作用,能降低肾上腺素和葡萄糖所致的高血糖[50]。杏鲍菇多糖可提高鸡群免疫功能,口服杏鲍菇多糖后,免疫新城疫疫苗抗体水平和红细胞免疫黏附力比对照组有明显的提高[51]。

5 杏鲍菇多糖的应用

张志军等[52]对杏鲍菇粗多糖保湿性能初步研究表明,1%杏鲍菇粗多糖在6 h内保湿性能优于5%甘油。吴龙月等[53]研究也表明杏鲍菇多糖可作为一种兼具保湿和抗氧化双重功能的天然保湿剂。张文州等[54]采用单一辅料筛选研究杏鲍菇多糖颗粒剂制备工艺,结果表明,可溶性淀粉作为杏鲍菇多糖颗粒剂的辅料综合分值最高,乳糖次之。以80%乙醇为润湿剂制粒,混合辅料可溶性淀粉-乳糖(3∶1)时,杏鲍菇多糖颗粒剂综合评分最高,临界相对湿度为77%。刘晓娟等[55]将杏鲍菇多糖浓缩液添加到苦荞燕麦复合粉中,研制出一种新型谷物饮料,将杂粮和真菌多糖这两类食物的营养进行了合理的搭配和弥补。Li等[9]的研究表明杏鲍菇多糖对双歧杆菌有显著的益生菌保护效应,在豆浆的发酵过程中,添加杏鲍菇多糖组的双歧杆菌活菌数明显高于未添加组。赖谱富等[56]以杏鲍菇多糖为原料,配以一定的杏鲍菇及黄秋葵超细粉,制备成杏鲍菇秋葵咀嚼片。

6 展望

近年来,关于杏鲍菇多糖的研究一直受到国内外研究者的关注,并且已经取得了一些成果,其中对杏鲍菇多糖的结构和活性进行了研究。但杏鲍菇多糖的开发和利用仍然存在一些问题,对杏鲍菇多糖的高级结构、结构修饰、药理学、临床学研究不够深入。因此,本文在介绍杏鲍菇多糖的最近研究进展的基础上,提出了今后杏鲍菇多糖的研究趋势。第一,不断挖掘杏鲍菇品种资源,对不同品种间杏鲍菇成分进行系统的研究,开发更多杏鲍菇的食用和药用价值。第二,杏鲍菇多糖的结构和功能之间的构效关系还有待于深入研究,为丰富杏鲍菇的食用和药用价值提供技术保障。第三,探索对杏鲍菇多糖修饰效果更好、副作用更小的结构修饰方法,阐明药理作用机制。第四,深入研究杏鲍菇的保健功能,针对不同人群的需要开发特色杏鲍菇功能食品,明确其功能因子及作用机理,为人类的健康服务。杏鲍菇多糖研究的空间非常大,应用前景广阔,随着科研人员的不懈追求以及科学技术的逐步提高,多糖作为一类新型大分子物质,将在人类的生活和健康方面发挥更大的应用价值。

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ResearchprogressonpolysaccharidesfromPleurotuseryngii

YAOQiu-ping,YANGQiong,WEIYa-li,YANMin,TANCheng-jian

(School of Chemistry and Eco-Environmental Engineering,Guizhou Minzu University,Guiyang 550025,China)

Pleurotuseryngiiis a kind of edible fungus varieties,which was edible,medicinal and diet developed and cultivated successfully in our country. The publications about the polysaccharides fromPleurotuseryngiiwere reviewed in this paper,including the extraction and purification methods,structure characterization,biological activities,and the application prospective ofPleurotuseryngiipolysaccharides for the health benefit of human beings. Furthermore,personal suggestions regarding the future research and application ofPleurotuseryngiipolysaccharides were posed for reference.

Pleurotuseryngii;polysaccharides;review

2017-05-05

姚秋萍(1978-)，女，博士，副教授，研究方向：食品化学，E-mail:wonderyqp@aliyun.com。

贵州省科技合作计划项目(黔科合字[2015]7210)。

TS201.2

A

1002-0306(2017)21-0347-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.21.067