双孢菇的营养和药用价值研究进展

吕 宇，闫晓明，刘方志

（安徽省农业科学院 棉花研究所，安徽 合肥 230031）

双孢菇（Agaricus bisporus）为担子菌亚门、伞菌目、伞菌科、蘑菇属的一种真菌，又称洋菇、白蘑菇、纽扣菇、口蘑等。双孢菇原产于印度、巴西和欧洲，人工栽培始于17世纪的法国等地，现已在世界70多个国家广泛栽培种植［1］，是世界上栽培国家最多、栽培面积最大的一种食用菌，因此又被称为“世界菇”。依外观颜色，双孢菇可分为4种，即白色、灰白色、淡黄色及褐色双孢菇，其中以白色品种产量最大，最受市场欢迎。双孢菇毒性低，富含维生素、膳食纤维，脂肪含量低，并且不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸，蛋白质含量是其他蔬菜和水果的3~10倍［2］，可以被加工生产成各种有机食品。同时双孢菇也是为数不多的可以生食的蘑菇之一，因此具有极高的经济价值以及营养价值。

双孢菇还富含生物活性物质凝集素、α和β-葡聚糖、酚类物质、精氨酸等，具有抗癌［3-5］、抗氧化［6-8］、抗炎［9-10］的作用，且在肥胖症［11-12］、心血管疾病［11］、冠心病［13］以及糖尿病［14-16］等的治疗方面具有药物功效［11］。近年来，已经从双孢菇中提取出来酪氨酸酶和麦角硫因使得双孢菇的药用价值更加突出。重组双孢菇酪氨酸酶等生物制品已经在真核体系中被制备出来，在药物生产领域，用于替代传统的化学方法来催化苯酚的邻位羟基化，生产用于帕金森病治疗的左旋多巴［17-18］。此外，通过和现代生物技术相结合，双孢菇还可以被用来合成纳米粒子，用于治疗癌症、病毒、细菌和真菌疾病，因此双孢菇在药用领域具有极高的应用潜力。本文对近年来双孢菇营养价值和药用方面的一些研究进行了归纳和总结，并以双孢菇的药用价值作为重点描述环节，综述了双孢菇的营养价值以及在抗氧化、抗肿瘤、改善肠道菌群、降血脂、调节免疫功能以及降血糖等方面的作用，以期为人们更全面地了解双孢菇提供一定的参考。

1 双孢菇的营养成分

双孢菇富含蛋白质以及几丁质，含有所有的必需氨基酸［19］，同时也是微量元素锌、硒以及维生素A、D以及B复合物，例如硫胺素（B1）、烟酸（B3）、叶酸（B9）等的重要来源。双孢菇因生长区域、颜色、放置时间、储存方式等的不同营养成分有一定的差异。在所有蔬菜之中，蘑菇是维生素D2的唯一良好来源，双孢菇在生长过程中也可产生大量的维生素D2。在代谢过程中，麦角固醇通过紫外线照射转化为维生素D2，通过这种转化双孢菇中可以堆积大量的维生素D2。根据美国农业部营养物质数据库的相关数据，每100 g鲜双孢菇中含有维生素B10.065 mg、维生素B33.88 mg、维生素B60.077 mg、维生素B79 mg、维生素B935 mg；且每100 g中蛋白质含量为2.89 g，碳水化合物含量为4.08 g，脂肪含量仅为0.37 g，而且其中约65%为不饱和脂肪酸（表1）。双孢菇中含有矿物元素达10余种，特别是与人体关系密切的钙、镁、锌和微量元素硒的含量仅次于药用菌灵芝，比一般食用菌高几倍甚至几十倍，每100 g鲜双孢菇中硒元素的含量可达20 μg。因此，双孢菇属于一种高蛋白、高矿物质含量、低脂肪并且不饱和脂肪酸相对含量较高的健康食品，双孢菇及其加工产品也因此被认为是“下一代”食品及食品添加剂。

表1 双孢菇主要营养成分构成（每100 g）

2 双孢菇的健康促进作用以及药用价值

2.1 双孢菇的抗氧化作用

活性氧自由基（ROS）是细胞在正常的氧化磷酸化过程中由NADPH 氧化酶产生的副产物。尽管近年来发现ROS在免疫稳态维持以及细胞内的分子通路的信号转导等过程中发挥了重要的作用［20］，但总体上ROS对机体来说弊大于利。ROS及其衍生的自由基的过度产生可导致多种病理效应（例如 DNA 损伤、致癌作用和细胞退化）并诱导包括衰老、癌症、动脉粥样硬化、糖尿病和类风湿关节炎等在内的许多疾病［8，21-22］。在人们寻找天然抗氧化剂的过程中，发现包括双孢菇在内的一些食用和药用蘑菇具有很强的抗氧化功效。双孢菇中含有的多种次生代谢物和生物大分子，如酚类化合物、麦角硫因（ERG）、萜类物质、β-葡聚糖、谷胱甘肽、维生素C、维生素E、凝集素以及元素硒等在抗氧化的过程中发挥重要作用。

硒是饮食中必需的微量矿物质，也是谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等抗氧化剂系统的重要组成部分。GPx是细胞抗氧化防御系统中的一种重要酶，可对过氧化物和氢过氧化物进行解毒。作为谷胱甘肽循环的一个组成部分，它保护肝脏免受活性氧代谢物的影响。硒代半胱氨酸存在于GPx的催化位点，硒可用于调节GPx的活性［23］。在糖尿病、肾病患者中观察到：服用硒补充剂后血浆总抗氧化能力（TAC）显著增加；与安慰剂组相比，服用硒补充剂的受试者血清蛋白羰基（PCO）水平显著下降［24］；这两个氧化应激相关生物标志物的变化均预示着服用硒补充剂可以提高患者的抗氧化能力。

双孢菇乙醇提取物具有很强的还原能力以及超氧自由基（·O2-）、羟基自由基（·OH）和 2，2-二苯基-1-苦基肼自由基（DPPH·）的清除能力，并且具有中等的过氧化氢（H2O2）清除能力（图1）。Liu等［8］连续 30 d通过管饲法给小鼠喂食双孢菇乙醇提取物，检测发现食用双孢菇乙醇提取物后显著增强了小鼠血清、肝脏和心脏中抗氧化酶的活性。

图1 双孢菇对机体健康的促进作用以及对癌症、糖尿病等疾病的治疗作用

双孢菇提取物中总酚含量为每克干重6.18 mg没食子酸当量（Folin-Ciocalteu法）［8］，主要成分为类黄酮和酚酸，其中酚酸类物质含量较高的为没食子酸、反式肉桂酸和绿原酸等。酚类物质不是必需的膳食成分，但是其中许多具有较强的生物活性，在自由基清除、金属的螯合和脂质氧化抑制的过程中发挥重要作用［25］。Gsecka和Cheung等［25-26］的研究证实了双孢菇的抗氧化活性与总酚和酚酸之间存在相关性。

ERG是一种天然存在的特殊氨基酸，也有助于保护细胞免于受到ROS的损伤。双孢菇中富含ERG，液相色谱-质谱联用测量显示每克双孢菇干重约含0.21±0.01 mg的ERG［27］。ERG同时具有硫醇和硫酮形式，硫酮互变异构体在生理pH值下占主导地位，这使得它对O2的自动氧化具有非常强的抵抗力［28］。ERG只由部分细菌和真菌合成，人体不能够合成，其中蘑菇是ERG的主要来源之一［29］。人类和其他动物通过转运蛋白OCTN1从饮食中摄取ERG，并在某些组织中积累到高水平。在细胞内，ERG集中在哺乳动物细胞的线粒体中，其很有可能作用于线粒体中，避免在线粒体中产生的超氧化物的氧化损伤［30］，从而保护细胞［27］。

2.2 双孢菇的抗肿瘤作用

硒在癌症预防中的重要性已在流行病学研究和临床干预试验中得到证明。数据表明，硒可以辅助胃肠道癌和肺癌的预防［31-33］，以及减少癌症治疗过程中的副作用，如可以减少接受化疗的卵巢癌患者的脱发、腹痛和食欲不振等副作用［34］，减少青少年癌症化疗引起的疲劳和恶心［35］，以及妇科癌症患者放射疗法引起的腹泻，而不影响疗效或长期生存时间［36］。

除此之外，双孢菇中还含有多种对癌症预防有益的化学成分，这些物质具有较强的生物活性，可以通过诱导癌细胞凋亡、抑制血管生成和促存活信号通路中的关键蛋白，如蛋白激酶B（AKT）、细胞外调节激酶 （ERK）、核因子 κ-B（NFκ-B） 和激活蛋白-1（AP-1） 等共同抑制癌细胞的生长［4］。例如，在乳腺癌细胞增殖发育中芳香酶（芳香酶在体内介导雄激素转化为雌激素）具有关键作用，Grube等［37］通过细胞实验，发现双孢菇提取物是人类胎盘芳香酶活性的有效抑制剂。双孢菇提取物通过抑制芳香酶活性导致雌激素产生减少，其中雌激素是驱动女性绝经后乳腺癌发生发展的主要因素。Wang等［38］通过在复发性前列腺癌患者中进行的服用双孢菇粉Ⅰ期临床试验发现，双孢菇粉可以通过中断雄性激素（AR）的细胞核-细胞质分布，以及抑制AR响应基因的表达，从而减少前列腺特异性抗原（PSA）的表达和干扰雄激素依赖性细胞的增殖，最终达到抑制肿瘤的生长、降低前列腺特异性抗原的循环水平的临床效果。已有的数据表明，双孢菇中生物活性成分对乳腺癌［37］、前列腺癌［38］、直肠癌、卵巢癌等癌细胞都具有抑制作用。

凝集素也是一种具有明确抗癌特性的化学成分。双孢菇凝集素由2~4种非常相似的同种凝集素组成，每一种都是大约17 kDa亚基的四聚体，可以识别存在于细胞表面糖蛋白上的一种二糖：汤姆森-弗里德里希抗原（Thomsen-Friedenreich antigen）或 T-二糖-O-连接的半乳糖-β-1，3-N-乙酰半乳糖胺，还可以结合半乳糖-β-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖。与表面糖蛋白结合后，可被网格蛋白包被的囊泡内化。内化后，它抑制核定位信号依赖蛋白的核输入，抑制恶性细胞的增殖［14，39-40］。双孢菇凝集素已被证实能够增加肺癌、结肠癌和胶质母细胞瘤细胞对化疗药物的敏感性［41］，抑制结肠癌细胞增殖［14，37］。

2.3 双孢菇在改善肠道菌群中的作用

双孢菇中含有许多多糖生物活性成分，这些蘑菇多糖常由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、岩藻糖、阿拉伯糖、葡糖醛酸等组成，是双孢菇中活性成分最高的一类物质［42］。双孢菇多糖中的一些纤维素类和不易消化的碳水化合物是一种益生元，对健康具有许多的益处，包括刺激短链脂肪酸的产生、促进肠道有益菌生长以及影响肠道微生物种群［43］。长期食用双孢菇会增加动物体内的有益菌群比例以及减少致病菌的数量。Varshney等［44］在C57BL/6小鼠中进行的对照动物实验证实了这一点。通过对小鼠喂食含有1 g双孢菇的100 g饮食，他们发现在第1周实验组小鼠体内微生物菌群就已经发生了变化，在第2周时这一变化越发明显，在4周后微生物菌群逐渐稳定下来。同时还观察到，用双孢菇喂养小鼠6周后肠道内菌群的微生物群落多样性增加，胃肠道中一些潜在致病菌（包含梭菌属、芽孢杆菌属、梭菌属以及丹毒丝菌属等在内的多种细菌）减少，而来自拟杆菌门的细菌与对照组相比相应地增加［44］。通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱仪对小鼠尿液的代谢组进行的分析发现，双孢菇喂养的小鼠尿液中马尿酸以及肉桂酰甘氨酸与对照组相比明显降低，预示着肠道菌群代谢产物的改变，极有可能是由相关菌群比率改变引起的。在双孢菇喂养的小鼠体内还发现了一些炎症细胞的减少，并且柠檬酸杆菌感染后胃肠黏膜结肠炎的严重程度也有一定程度的降低［44］。双孢菇对肠道菌群的有益作用在人类中也存在，并且在Hess等［43］对32位健康成人进行的双孢菇与肉食相比较的一项随机开放性研究中被证实。通过测试每天食用两次（连续两次）双孢菇对肠胃耐受性、短链脂肪酸（SCFA）产生、通便和粪便微生物群的影响，他们观察到和肉类饮食相比，富含双孢菇的饮食会导致较高的平均粪便重量和不同的粪便微生物群组成，其中拟杆菌含量较高，而厚壁菌含量较低。

2.4 双孢菇的降血脂功效

双孢菇是膳食纤维、蛋白质和不饱和脂肪酸的重要来源，同时也是治疗高脂血症的有效食物。食用双孢菇能显著降低血脂水平，包括总胆固醇、总甘油三酯和低密度脂蛋白，并增加高密度脂蛋白水平［45-46］。对雄性Wistar大鼠的对照实验表明在食物中添加5%和10%双孢菇组大鼠的血清总脂质和甘油三酯水平都显著降低，肝脏中总脂质和甘油三酯的沉积显著减少［47］。在喂食10%双孢菇的大鼠中还发现了血清磷脂水平的降低［47］。

双孢菇中的β-葡聚糖是一种可溶性纤维，具有多重降血脂的功效。消化时β-葡聚糖会形成凝胶状物质，以捕获甘油三酯和胆固醇，防止它们被吸收；β-葡聚糖还会通过影响脂肪形成的一些关键转录因子的表达以及促进脂肪液滴的自噬作用来进一步降低脂肪的生成，比如，Li等［48］发现双孢菇β-葡聚糖具有显著的降脂作用。他们发现FITC荧光标记的双孢菇β-葡聚糖可以被尼罗红染色的斑马鱼幼虫的脂肪细胞所吸收，减少了脂肪的沉积，从而使得斑马鱼机体总脂肪的摄入量降低。并且β-葡聚糖显著降低了脂肪形成的主要转录因子包括 C/EBP α、LXR α、mSREBP1、PPAR γ及其靶标 GLUT4（影响脂肪组织葡萄糖摄取）的蛋白质水平［48］。通过控制这些脂肪生成关键转录因子的表达，来降低脂肪的生成和堆积。同时他们还观察到了作为自噬的选择性货物接头p62蛋白、LC3 II 水平和 LC3 II/LC3 Ⅰ比率的增加［48］，即β-葡聚糖还可以刺激新生成的脂肪液滴在溶酶体中的自噬，以此来减少脂肪的堆积。

双孢菇中的麦角硫因也有助于降低餐后甘油三酯水平，双孢菇提取物也因为麦角硫因含量丰富对于非酒精性脂肪肝具有非常有效的治疗作用［49］。细胞实验表明经过麦角硫因富集的双孢蘑菇提取物处理的Hep G2人类肝癌细胞系中，SREBP1c、PPARγ和ACAT1的表达发生下调，同时PPARα的表达发生上调，在这些介导脂肪生成和脂肪分解关键基因的综合作用下，细胞内脂质浓度、细胞内甘油三酯的含量降低，脂滴大小减小［49］。在人体实验中也得出了类似的结论，与膳食中不添加双孢菇的对照组相比，食用2茶匙（8 g）或1汤匙（16 g）富集麦角硫因的双孢菇粉作为膳食的一部分可显著降低他们的血液甘油三酯水平［50］。

2.5 双孢菇的免疫调节功效

双孢菇中的蘑菇多糖除了能够改善肠道菌群、降血脂之外，部分蘑菇多糖还具有激活机体免疫力以及预防和治疗自身免疫性疾病等功效［51-52］。这些具有免疫活性的蘑菇多糖可被白细胞和巨噬细胞的表面的膜受体识别，致使免疫细胞增殖分化，增强先天性和细胞介导的免疫反应［53］，比如，Smiderle等［51］发现双孢菇提取物可以诱导佛波醇12-肉豆蔻酸酯-13-醋酸酯分化的THP-1细胞中的促炎细胞因子基因IL-1β和TNF-α以及COX-2的转录增加。树突状细胞是最有效的抗原呈递细胞，通过连接先天性和适应性免疫系统在免疫反应中发挥关键作用。服用双孢菇可以促进树突细胞的成熟与分化Ren等［54］通过对照实验发现服用双孢菇补充剂剂量依赖性地增加了成熟标志物 CD40、CD80、CD86 和主要组织相容性复合体 II的表达。双孢菇补剂还可以刺激树突细胞分泌白细胞介素（IL）-12。由于IL-12是一种连接先天性和适应性免疫系统的关键细胞因子，可以诱导NK和T细胞产生IFNγ，并增强这些细胞的细胞裂解活性以及促进CD4+T细胞转化为Th1（T辅助1型）细胞，促进细胞介导的免疫反应［55-56］，因此可以说双孢菇在增强先天免疫和T细胞介导的免疫方面均有重要作用，可以提升整个机体对微生物、病毒以及癌症等的预防能力。

通过对双孢菇多糖中单糖成分进行分析，发现双孢菇富含（1→6），（1→4）-连接的α-葡聚糖、（1→6）-连接的β-葡聚糖以及半乳甘露聚糖等多糖成分，其中含量最多的为α-葡聚糖，占多糖总量的90%［57］。前人对α-葡聚糖的免疫调节功能的研究较少，根据现有的文献记载，其也具有相应的免疫调节功能，比如，来自波氏假阿利什菌（Pseudallescheria boydii）的α-葡聚糖可以促进巨噬细胞对波氏假阿利什菌的内化，以及刺激小鼠巨噬细胞和树突状细胞体外分泌TNFα和白细胞介素（IL）-12等炎性细胞因子［58］。而β-葡聚糖则是公认的一类具有比较显著的免疫激活功能的蘑菇多糖成分［59］。β-葡聚糖是一些植物、真菌、蘑菇等细胞壁的主要成分，其免疫激活作用已经得到了广泛的证实。通过和白细胞、巨噬细胞的膜受体结合，β-葡聚糖被免疫细胞识别，并进一步激活免疫细胞的增殖和分化［53，60］。

2.6 双孢菇在2-型糖尿病治疗中的作用

糖尿病是一种代谢疾病，主要原因为胰岛素的产生不足和机体对胰岛素产生抵抗，其典型特征是血液中存在持续高浓度的葡萄糖水平。糖尿病的发生和饮食关系密切［61-65］。双孢菇对于糖尿病患者来说是理想的低热量食物，因为它在人体内可分解成碳水化合物，且脂肪含量非常低，几乎不含胆固醇，而蛋白质、多糖、脂质、维生素和矿物质等营养成分含量高。双孢菇还含有一些对2-型糖尿病具有治疗作用的生物活性成分，例如β-葡聚糖能够刺激β细胞分泌胰岛素，从而降低血糖；β-葡聚糖还可以提高外周组织对胰岛素的敏感性。长期服用双孢菇制品的降血糖效果已经在多种动物实验中得到证实［66-67］，比如Balakrishnan等［68］在雄性大白鼠中进行了相关研究，他们通过对大鼠腹腔注射四氧嘧啶选择性破坏胰腺β细胞，获得了大鼠糖尿病模型。对糖尿病大鼠按照每天200 mg/kg体重的剂量喂食经过甲醇和乙醇提取的双孢菇子实体30 d，发现糖尿病大鼠的血糖接近正常大鼠水平，肝糖原含量比没有食用双孢菇水醇提取物的糖尿病大鼠对照组显著升高，同时相应的标志酶的水平也恢复到接近正常值的水平。Jeong等［69］在大鼠中的观察也验证了这一点，通过对链脲佐菌素诱导的雄性 Sprague-Dawley 2-型糖尿病大鼠喂食双孢蘑菇粉 （200 mg/kg） 3周，他们发现糖尿病大鼠血浆葡萄糖和甘油三酯浓度（分别为对照组的24.7% 和 39.1%），以及肝酶、丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶活性和肝脏重量增加量显著降低。Yamaç等在链脲佐菌素诱导的Sprague-Dawley Ⅱ-型糖尿病大鼠中的实验也观察到了双孢菇的降血糖功效。在以400 mg/kg体重的剂量喂食糖尿病大鼠双孢菌提取物一段时间以后，他们还发现链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的血清胰岛素水平增加到78.50%，甚至还观察到胰腺朗格汉斯细胞数量的增加以及胰岛β细胞的重新增殖［70］。因此除了降血糖，服用双孢菇对于胰腺还具有一定的主动保护作用。

3 总结与展望

双孢菇因其高蛋白，富含膳食纤维、氨基酸、矿物质，以及低卡路里、低脂肪含量而被视为一种健康的食品，受到越来越多的关注。我国每年双孢菇的消耗量高于200万t，双孢菇对于降低我国人群中的营养不良比率做出了重要贡献。许多研究已经证实营养支撑疗法是针对许多危及生命的严重疾病的一种有效的新疗法；由于其较高的营养价值，近几十年来双孢菇也越来越多地被用于疾病的治疗以及其他保健产品的添加剂。中医认为，双孢菇“味甘平，有提神、消食、平肝阳，并兼有补脾、润肺、理气、化痰之功效”。成分分析表明：双孢菇富含还原性维生素、酚类、麦角硫因等生物活性成分，使得其可以作为一种药用蘑菇来治疗和缓解ROS过量产生导致的炎症、血管损伤以及神经系统疾病。双孢菇中富含的生物活性成分可以有效抑制芳香酶的活性，最终抑制雌激素的生物合成，切断癌细胞赖以生存的内在刺激，因此对于乳腺癌的治疗有很好的效果。双孢菇活性成分还抑制前列腺癌、直肠癌、卵巢癌等多种癌细胞的生长，调节机体的免疫功能，降低血糖和血脂，维持肠道健康等多种药物活性。在降低血糖方面，双孢菇不仅可以刺激胰腺β细胞分泌胰岛素，还可以在一定程度上促进胰腺朗格汉斯细胞以及胰岛β细胞的再生，因此双孢菇对2-型糖尿病具有标本兼治之功效。近些年，新的证据表明双孢菇有助于消除疲劳、促进头发的健康、促进记忆和注意力集中以及改善大脑功能。尽管目前大部分情况下双孢菇发挥药物功效的具体分子机理尚不明确，但是随着分析手段的进步以及生命科学研究的深入，其影响生命活动的内在机制将逐一被阐明，辅以现代生物工程以及化学合成等技术对双孢菇的有效成分进行提炼、纯化和修饰，一定可以治疗更多的疾病，为人类造福。