黑木耳营养和生物活性成分及其提取工艺研究进展*

黄 莎，李伟荣**，林 芳，任爱清**，段振华

（1．浙江省丽水市农林科学研究院，浙江 丽水 323000；2．贺州学院食品与生物工程学院，广西 贺州 542899；3．贺州学院食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542899）

黑木耳（Auricularia auricular）又名木耳、黑菜、云耳，隶属于木耳科（Auriculariales）木耳属（Auricularia），是世界上目前最重要的四大人工栽培食用菌之一[1]。中国作为人工栽培黑木耳的发源地，目前已有1 400多年的人工栽培历史[2-3]。黑木耳富含人体所需营养物质，如8种人体必需氨基酸，特别是B族维生素、钙和铁含量尤为突出，是一种营养丰富的药食两用的食用菌[4]。运用现代科学技术，从黑木耳中分离出多糖、黑色素、黄酮和多酚等功能性营养成分，具有抗氧化[5]、抗肿瘤[6，8-9]、降血脂[7]、抗疲劳和提高免疫力[10]等功能特性。

因此，研究黑木耳营养成分及功能对人类健康具有重要意义。针对黑木耳的主要营养成分、生物活性成分物质以及提取工艺的研究进展进行综述，为黑木耳更深入的开发利用提供理论参考。

1 主要营养成分

黑木耳在我国作为一种药食兼用的食用菌，含有占干重约63%的碳水化合物，还含有丰富的蛋白质和矿物质，以及多糖类物质[11]。据报道黑木耳中含有42．5%的碳水化合物，包含葡萄糖、木糖、鼠李糖、糖醛酸及其硫酸盐、甘露糖、半乳糖和阿拉伯糖[12]。黑木耳中钙、铁含量较高，还含有丰富的氨基酸，包括人体必需的8种氨基酸，且所含必需氨基酸含量为 26．35%，总氨基酸含量为 （75．83±0．52）%，必需氨基酸占总氨基酸的34．7%。不同品种、不同栽培条件的黑木耳营养物质存在较大差异[13]。此外，巫仁高[14]在培养基质中添加不同浓度的砷（As）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）栽培黑木耳，研究黑木耳子实体对As、Hg、Cd、Pb四种有害重金属富集作用，研究证明黑木耳子实体对汞、镉有较强的富集作用，对铅富集作用有限；但在没有人为添加重金属的情况下，黑木耳子实体中铅、镉、汞、砷4种金属的含量都很低，因此，在产地环境、水质、栽培基质无污染的情况下，黑木耳中重金属的含量在安全限量内。据相关文献报道，黑木耳主要营养成分如表1～表4所示[15-16]。

表1 黑木耳主要营养成分及糖类含量Tab．1 Main nutrients and carbonhydrades content of Auricularia auricular

表2 黑木耳矿物质元素和重金属元素含量Tab．2 Mineral elements and toxicelements content of Auricularia auricular

表3 黑木耳维生素和生物碱含量Tab．3 Vitamins and alkaloids contentof Auricularia auricular

表4 黑木耳氨基酸含量Tab．4 Amino acids contentof Auricularia auricular

2 主要生物活性成分及其提取工艺

黑木耳含有多种生物活性成分，具有抗凝血、抗肿瘤、降血糖和降胆固醇活性[16]。近年来，人们对黑木耳的研究较多，主要集中在黑木耳多糖方面，黑木耳的子实体除含有多糖外，还含有黑色素、黄酮类、多酚等生物活性物质[1]。黑木耳多糖由单糖葡萄糖（72%）、木糖（10%）、果糖（10%）和甘露糖（8%）组成，而 (1-3)-β-D-葡聚糖是多糖的基本链[17]。黑木耳乙醇提取物的多酚类化合物也具有显著的降胆固醇作用及抗氧化活性，可以降低总胆固醇水平和动脉粥样硬化指数，增加高密度脂蛋白[18]。黑木耳中提取得到的部分活性成分及功能如表5所示。

表5 黑木耳活性成分及功能Tab．5 Active ingredients and functions of Auricularia auriculata

2.1 黑木耳多糖及其提取工艺

黑木耳提取的多糖类物质，具有降血糖[25]、抗血栓[26]、降血脂[27]、抗动脉粥样硬化[28]等功效。黑木耳多糖是由L-阿拉伯糖、D-甘露糖、L-岩藻糖、D-葡萄糖、D-木糖和葡萄糖醛酸等单糖组成[29-30]。Ma等[20]从黑木耳中提取了水溶性β-D-葡聚糖，对腺泡细胞癌增殖有较强的抑制作用。还有研究发现黑木耳多糖可以提高荷瘤小鼠的细胞免疫功能[31]。Qiu等[32]研究证明黑木耳多糖-铂复合物是一种有效的、有潜力的、临床可行的肿瘤细胞靶向制剂。黑木耳多糖的提取方法以水提法为主，也有少量研究采用有机溶剂提取的报道。Reza等[33]评价了黑木耳70%乙醇提取物不同溶剂组分（乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、丁醇和水）分别对P388D1巨噬细胞和肉瘤180细胞的抗肿瘤活性，结果表明二氯甲烷组分有较强的抗肿瘤作用。Hu等[34]研究了黑木耳多糖的降血糖和抗糖尿病、肾病作用，结果表明与二甲双胍类似，黑木耳多糖通过促进葡萄糖代谢而显著降低血糖水平，同时还具有抗氧化活性，对糖尿病、肾病具有保护作用。王波等[35]研究发现黑木耳多糖提取物可减轻大鼠脂质过氧化损伤问题，延缓大鼠肝纤维化。黑木耳多糖还可通过抑制炎性介质释放、保护肠黏膜屏障，对梗阻性黄疸大鼠肝脏起到保护作用[36]。Luo等[37]的研究也证明黑木耳多糖具有改善血清和肝脏抗氧化状态的功效。郭国丽等[38]研究了水溶性黑木耳根多糖的特性及其对四氯化碳所致小鼠肝损伤的保护作用。

较多研究报道中为了提高黑木耳多糖的功效而将其进行衍生化处理。黑木耳多糖硫酸化衍生物对辐射所致损伤有保护作用[39]。黑木耳多糖硫酸化衍生物还是一种有效的抗辐射诱导的血细胞损伤的保护剂。Zhang等[21]采用微生物发酵法制备了具有较强抗凝血活性的黑木耳多糖衍生物。Hua等[40]研究证明，经黑木耳中多糖硫酸化衍生物预处理的大鼠脾脏淋巴细胞在比经辐照处理的大鼠脾脏淋巴细胞的存活率更高；在60Co诱导下，处理降低了辐照小鼠血液中丙二醛水平，增加了过氧化物酶活性和谷胱甘肽过氧化物酶活性。

2.2 黄酮类化合物及其提取工艺

黄酮类化合物是以2-苯基色原酮为骨架衍生的一类黄色色素物质的总称，以游离态或糖苷形式存在，具有抗凝血、降血脂、延缓细胞衰老、抗癌等多种生物活性作用，是目前最受关注的天然活性化合物之一[41-43]。郑佳东等[44]采用超声波辅助乙醇提取黑木耳类黄酮，采用正交试验优化结果，在乙醇浓度75%、料液比1∶6（g/mL）、超声温度70℃、超声功率70W的条件下，最终提取率可达0．92%。王鹏等[45]研究发现，在无氧条件下提取的黑木耳类黄酮，提取率和抗氧化活性均高于有氧条件下提取的黑木耳类黄酮，研究还发现黑木耳多糖和类黄酮复配物可提高DPPH自由基和羟自由基清除能力，两者抗氧化能力具有协同抗效应。韩秋菊等先后研究了乙醇浸提法[46]和微波法辅助法[47]提取黑木耳中的黄酮类化合物，乙醇浸提法提取黑木耳中黄酮类化合物的最佳工艺条件为料液比1∶7、乙醇浓度80%、时间6 h、温度50℃，黄酮类化合物的提取率为0．43%；微波法辅助法提取黑木耳中黄酮类化合物的最佳工艺条件为料液比1∶9、微波辐射功率560W、时间50 s、乙醇浓度90%，最终黑木耳黄酮提取率为0．665%。对比两者工艺发现，微波辅助乙醇浸提黑木耳中的黄酮类化合物，可提高其提取率。

2.3 蛋白质及其提取工艺

蛋白质是组成生命机体及维持生命正常活动的重要物质。黑木耳所含蛋白质较其他植物而言更丰富，含量达到12%～13%，是获取植物蛋白的新兴资源[48]。蛋白质的提取方法一般采用碱溶解蛋白质后，再将溶液调至酸性沉淀得到蛋白质。赵玉红等[49]采用碱溶酸沉法提取黑木耳中的蛋白质，通过响应面分析法优化得到最佳提取工艺为温度50℃、料液比1 ∶90、提取时间 2．5 h、碱液浓度 0．07 mol·L-1。在此基础上，研究者们采用超声波和酶解法辅助提取黑木耳中的蛋白质，提取率明显升高。李福利等[50]通过超声波辅助碱法提取黑木耳蛋白质，得到最佳工艺条件为 pH11．0、超声功率 200 W、时间 20 min，此时提取率为66．32%。刘静波等[51]研究了酶解法提取黑木耳蛋白质，得到最佳的提取工艺为采用胰蛋白酶，添加量为8%，酶解时间为2 h，酶解pH 为 8．0，料液比为 1 ∶52．5。林洋[52]比较了碱法、超声波辅助碱法、强电场技术提取黑木耳蛋白质，结果发现超声波辅助碱法明显优于碱法和强电场技术，提取率高，时间短，效果好。

2.4 黑色素及其提取工艺

黑色素是由酚或吲哚类化合物氧化聚合形成的高分子化合物，是黑木耳中重要的活性成分之一，在黑木耳的药理活性上发挥着重要作用[53]。侯若琳等[54]采用纤维素酶-超声波协同提取黑木耳黑色素，研究正交试验和响应面分析法，优化提取工艺参数为酶添加量12 mg、时间120 min、温度40℃，pH 5.0，1.27 mol·L-1NaOH浓度，料液比1∶40，结合超声辅助，60℃条件下，功率300W超声处理52 min，最终黑木耳黑色素提取得率高达10.48%，相较于未添加纤维素酶的对照组提取得率增加了12.93%。刘城移等[55]采用傅里叶红外光谱对黑木耳黑色素进行鉴定，研究对DPPH自由基和羟自由基清除能力的试验证明黑木耳黑色素具有体外抗氧化能力，还以急性肝损伤小鼠为模型，研究证明黑木耳黑色素能有效改善小鼠肝损伤。张艳荣等[56]采用正交试验优化碳酸钠提取木耳黑色素的工艺，并对黑色素的稳定性和结构进行分析，结果表明，单因素及正交试验确定最优工艺条件为超声功率160W、料液比1∶30、碳酸钠浓度2.00mol·L-1、提取时间50min。潘磊等[57]采用响应面分析法优化超声波辅助提取木耳黑色素，得到最佳的提取工艺参数为氢氧化钠浓度0.5mol·L-1，功率348 W超声处理9 min，料液比1∶21。张敏等[58]利用深层发酵法制取木耳黑色素，采用响应面分析法优化确定最佳发酵培养基，即酪蛋白、可溶性淀粉、Ca－CO3添加量分别为0.747%、1.726%、0.140%，得到的木耳黑色素具有较强的超氧阴离子和ABTS阳离子自由基清除能力。

2.5 多酚及其提取工艺

多酚是一类酚羟基类及其衍生物的总称，因其具有极强的抗氧化作用而被称为“第七大营养素”[59]。有研究证明，黑木耳提取物具有较强的抗氧化活性，与其所含的多酚物质有着密不可分的关系[21]。Oke等[22]研究了黑木耳的酚类成分、抗氧化活性和细胞毒性，结果表明，黑木耳提取物对H2O2诱导的细胞氧化损伤具有保护作用，黑木耳提取物对幼鼠肾成纤维细胞无毒，可以作为一种潜在的天然抗氧化剂来源。苏伟等[60]对云南、黑龙江和福建3个地区的黑木耳多酚提取，比较其抗氧化活性发现不同地区黑木耳多酚粗体物抗氧化活性有所不同，黑龙江黑木耳多酚提物物的还原能力、对DPPH自由基的清除能力及对超氧阴离子的清除能力最强，云南黑木耳多酚提物物的羟自由基的清除能力和抗脂质过氧化的能力最强。陈钢等[61]研究了微波辅助法提取黑木耳多酚化合物，在单因素试验基础上，结合正交试验得到最佳提取工艺为功率450W微波处理120 s、乙醇浓度75%、料液比1∶25，各因素对提取率影响由大到小依次为乙醇体积分数＞料液比＞微波处理功率＞微波处理时间。刁小琴等[62]采用中心组合试验，二次多项式回归分析超声辅助提取黑木耳多酚，得到最佳工艺参数，在55℃条件下，采用乙醇浓度55%，功率180 W超声处理26 min，多酚得率为0.92%。陈龙等[63]研究发现，在80%丙酮、80%甲醇、石油醚和乙酸乙酯4种溶剂中，采用80%丙酮提取黑木耳多酚的效果最佳，对DPPH自由基、超氧阴离子和羟自由基均具有较好的清除能力。

3 总结与展望

黑木耳中含有丰富的糖类、蛋白质、氨基酸等营养物质和黄酮类化合物，以及黑色素、多酚等生物活性成分，目前，对其功能性成分研究主要集中在多糖方面，对其他活性物质如黑色素、黄酮类化合物方面研究较少。多糖研究方面从提取纯化工艺，逐渐转移到作用机理研究。总体而言，黑木耳生物活性方面的研究还不够全面和深入，需要更多研究为黑木耳产业提供理论和数据支持。未来黑木耳深加工产业发展可注重以下几方面：1）更全面、深入地探索黑木耳中含有的活性物质，及其作用机理；2）目前有少数关于多糖、黑色素衍生化方面的研究，获得了较好的预期效果，未来可重点关注黑木耳提取物衍生化的研究，以提高其功效；3）黑木耳作为深受国人推崇的药食同源材料，值得深入研究，开发黑木耳系列功能性食品对黑木耳产业链的延伸至关重要。