荣 丹,唐梦瑜,么 越,姜 明,谭明琪,李依霖
(牡丹江师范学院生命科学与技术学院,黑龙江 牡丹江 157012)
桑黄别名桑耳,根据最新的分类定义,其应为隶属于担子菌门(Basidiomycota) 伞菌纲(Agaricomycetes) 锈革孔菌目(Hymenochaetales) 锈革孔菌科(Hymenochaetaceae) 桑黄属 (Sanghuangporus)的一类功能性药用真菌的统称。桑黄的子实体较大,菌盖长和宽通常为(2 cm~12 cm)×(3 cm~21 cm),厚度通常为1.5 cm~10.0 cm;无柄,菌柄基部呈白色的小半球型状;剖面呈马蹄形、扁平;生长初期真菌基部边缘有细小的白色木质绒毛,后期基部逐渐变光滑、稍硬或略微龟裂,硬而软的白色木质易发生退化;边缘锐或钝,子实体下侧无子实层[1]。桑黄可长年寄生在树上,多寄生于杨树,其次是桑树,另外白桦树、柳树等树木上也可以生长。其分布范围较广,主要分布在我国西北、华北及广东、黑龙江、吉林、西藏等地[2]。目前,桑黄生产已实现人工栽培,但栽培条件要求严格,且生长周期较长[3]。
关于桑黄的药用功能,在我国唐朝《药性论》中就有记载,桑黄当时被用于治疗妇科疾病。随着后续研究的开展,研究人员逐步发现桑黄具有促进免疫调节、抗恶性肿瘤、保护肝脏、抗氧化、消炎、降血糖等药用价值,在抗肿瘤治疗、提高免疫力和解毒等方面具有显著的疗效,因此桑黄有了“森林黄金”的美称,现在已有很多国家重视对桑黄食用、药用价值的开发[4-6]。通过对桑黄活性物质的提取、分离方法和药理作用方面进行综述,以期为桑黄进一步开发利用提供参考。
桑黄中多糖类物质主要以多糖、糖蛋白及糖苷的形式存在,桑黄多糖大多数存在于菌丝体和子实体中。研究表明桑黄多糖类物质不仅具有抗肿瘤活性功效,还具有抗氧化、增强免疫力等多重活性。
桑黄中含有结构复杂的多糖,通过分析发现其所有组分都是杂聚糖蛋白复合物[7-9]。桑黄多糖结构可以分成一级、二级、三级和四级结构,目前对其一级结构研究较多,主要包括多糖的单糖残基组成、糖苷键类型,异型物的构型及糖链的分支情况[10]。何培新等[11]对杨树桑黄胞外多糖进行研究,分离纯化得到2个组分Fr-Ⅰ和Fr-Ⅱ;利用红外分析发现,Fr-Ⅰ为α-构型和β-构型共存的吡喃型甘露糖苷酸性杂多糖,Fr-Ⅱ为单一的α-吡喃型甘露糖苷酸性杂多糖。目前对桑黄多糖分离提取的相关研究中常见的提取方法见表1。
表1 桑黄多糖的提取方法Tab.1 Extraction methods of polysaccharide from Sanghuang
如表1所示,常见的桑黄多糖提取方法包括超声波提取法、酶解法、溶剂浸提法、加热回流提取法等,4种方法各有优缺点。超声波提取法具有提取效率高和提取时间较短的优点。酶解法中,酶有高效、专一性强且不会破坏桑黄活性成分等优点,但酶的造价高,投入成本较大,因此酶解法不被广泛应用。溶剂浸提法中,在进行醇提、碱提时溶剂会破坏桑黄的部分活性成分,造成提取不完全、桑黄多糖得率低的问题,但该方法所得多糖提取液可直接或离心除去不溶物。加热回流提取法的缺点是对受热不稳定的成分不适用,但具有回收率较高和耗能少的优点。
黄酮类化合物在多种食用菌中广泛存在,桑黄中黄酮类化合物主要为二氢黄酮类和黄烷类等,具有抑菌效果和抗氧化活性,在桑黄药效中有重要作用[16]。不同来源的桑黄中所含的黄酮含量不同,但均具有较好的体外抗氧化活性,且有研究发现从野生桑黄中提取的黄酮抗氧化活性最强[17]。
研究表明桑黄品种、栽培方式及生长环境的不同都有可能造成桑黄黄酮含量的差异[18],而桑黄黄酮的含量多少可直接影响桑黄药用价值的高低。李善姬等[19]以长白山野生桑黄为试验材料,通过超声波提取法得到总黄酮含量达84.51 mg·g-1。莫顺燕等[20]从辽宁丹东桑黄中分离出2个二氢黄酮化合物,用光谱方法鉴定其结构分别为5,7,4’-三羟基-6-邻羟苄基二氢黄酮和5,7,4’-三羟基-8-邻羟苄基二氢黄酮。
桑黄中黄酮类活性物质常用的提取方法见表2。
如表2所示,提取桑黄黄酮的常用方法包括微波提取法、超声波提取法、溶剂浸提法、乙醇回流法等。微波提取法具有提取效率高、提取时间短及溶剂用量少等优点。乙醇回流法具有易过滤和提取方便等优点,但存在易燃烧的安全问题。
表2 桑黄黄酮的提取方法Tab.2 Extraction methods of flavonoids from Sanghuang
桑黄中存在大量的三萜类化合物,主要包括倍半萜、二萜和三萜,是桑黄的主要活性物质[26]。目前研究中提取得到的三萜含量较低,且三萜类化合物结构复杂,很难实现化学合成[27]。雷萍等[28]对比了鲍姆桑黄菌株桑黄SW、桑黄-SH、桑黄HN01、桑黄GL和桑黄LY的总三萜含量,发现鲍姆桑黄SW总三萜含量相对较高。桑树桑黄中的三萜类物质的含量高于杨树桑黄等其他种类桑黄中三萜类物质含量,由此桑树桑黄的价格高于其他种类桑黄[29]。桑黄三萜类化合物常见的提取方法见表3。
表3 桑黄三萜的提取方法Tab.3 Extraction method of triterpenes from Sanghuang
如表3所示,提取桑黄三萜的常用方法包括超声波提取法、微波提取法、超临界二氧化碳萃取等。其中超声波提取法和微波提取法在提取桑黄三萜时具有提取时间短、适应性广等优点,但存在安全隐患。超临界二氧化碳萃取法有环保性高、使用过程安全和获得产物得率高等优点。
甾醇类物质广泛存在于食(药)用真菌中,是生物膜的组成成分,具有重要的生理功能,在医药方面也具有广泛的应用[34]。在桑黄子实体和发酵菌丝液中发现多种甾体类化合物,其中麦角甾醇是普遍存在的一种。麦角甾醇是真菌特有活性物质,具有抗氧化、抗肿瘤和降低胆固醇的功效[35]。麦角甾醇的提取方法在不同真菌中不同,有超声辅助提取法、超临界提取法;真菌中麦角甾醇的含量检测多用高效液相色谱法[36]。为从桑黄中提取麦角甾醇,信文娟等[37]建立了一种桑黄经液体深层发酵后麦角甾醇提取含量的检测方法,以甲醇为溶剂,超声提取1 h,此方法提取效果好且步骤简单。
近年来,肿瘤的预防和治疗成为国内外人们关注的焦点,肿瘤细胞进攻人体免疫系统,会造成免疫系统防御能力降低甚至危及生命。桑黄中的多糖类活性成分在抗肿瘤方面有明显的抑制效果,关于其抗肿瘤方面的研究有大量报道。于彩云等[38]研究表明,使用低剂量(100 mg·kg-1)、中剂量(500 mg·kg-1)和高剂量(1 000 mg·kg-1)桑黄提取物每天灌胃接种H22肝癌细胞的小鼠,根据肝癌细胞小鼠体内肿瘤的生长情况,确定桑黄多糖的抗肿瘤作用,结果表明桑黄菌丝体多糖、子实体多糖、发酵液多糖3种提取物都有较强的抗肿瘤活性。车会莲等[39]用不同桑黄提取物作用于移植性肿瘤试验,发现桑黄提取物可显著抑制肿瘤生长。Shon等[40]研究表明桑黄培养液和菌丝体中的多糖可以作为化学预防剂,使细胞发生诱变,抑制肿瘤生长。陶裕玲等[41]研究发现利用桑黄不同浓度水提取物对体外培养胃癌SGC-7901细胞的增殖有抑制作用。张敏等[42]通过建立小鼠肝癌(H22)、肉瘤(S180) 和肺癌(Lew-is) 模型,试验得出桑黄多糖对小鼠肿瘤有明显的抑制作用。
桑黄的活性成分具有良好的抗氧化作用,尤其在抗衰老方面有更好的体现。王恺等[43]通过体外抗氧化等模型研究,发现桑黄菌丝体多糖PL-N对过氧化氢损伤的神经细胞具有一定的保护作用。桑黄黄酮类活性物质具有较强的还原性以及捕获自由基的能力,因此桑黄黄酮可通过阻止自由基产生和清除自由基的双重保护作用,起到抗氧化效果[44]。崔诗遥等[45]根据计算羟基自由基清除率发现桑黄多糖的抗氧化能力较强。李宜明等[46]通过提取桑黄多糖,灌胃给药环磷酰胺(CP) 创伤小鼠,观察其对小鼠血清和肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)质量分数的影响,结果表明桑黄菌质多糖可明显提高小鼠血清和肝组织中SOD活性,降低MDA质量分数,具有抗脂质过氧化的作用。此外,桑黄多酚具有较强的Fe3+还原能力,说明其体外抗氧化能力和清除氧自由基的能力较强[47]。
桑黄多糖活性成分可有效帮助患者降低血糖。Kim等[48]用桑黄多糖饲喂Ⅱ型糖尿病患病大鼠,结果显示其有效降低了患病大鼠的血糖。廖尊胜[49]利用四氧嘧啶小鼠高血糖模型,饲喂桑黄多糖发现其对小鼠有明显的降血糖作用。张暴等[50]以桑黄菌丝多糖高剂量(400 mg·kg-1)、中剂量(200 mg·kg-1)和低剂量(100 mg·kg-1)试验组分别对雄性昆明小鼠进行灌胃,结果表明桑黄菌丝多糖对小鼠有降低血糖的作用,并且高剂量桑黄菌丝多糖的降糖效果高于中剂量和低剂量组。
桑黄菌丝体被发现具有较强的抑菌作用,这可能是由于桑黄菌丝体产物中黄酮类活性物质含量很高,也可能与桑黄发酵液中的菌丝体胞外酶活性有关,或与发酵液中菌丝断裂产生的某些抗生素类物质有关,但桑黄菌丝发酵液中各种产物的抑菌活性及抗菌机制有待进一步研究[51]。杨树东等[52]利用水蒸气蒸馏提取法和乙醚回流提取法得到的桑黄挥发油,对黑曲霉、铜绿假单胞菌和白色念珠菌均有抑制作用。王钦博等[53]发现桑黄子实体水提物有抑菌作用,对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、霉菌等有不同的抑制效果。
桑黄水提物中含有抗诱变的成分,可以有效抑制直接诱变剂4-硝基邻苯二胺(NPD)、叠氮钠(NaN3)和间接诱变剂2-氨基芴(2-AF)对沙门氏菌的诱变作用[54]。桑黄胞内多糖能通过提高抗氧化能力、减少自由基对生命大分子的损伤、抑制脂质过氧化等途径,对由环磷酰胺引起的小鼠体细胞和生殖细胞突变产生明显拮抗作用[55]。
综上所述,桑黄中有多糖类、黄酮类、三萜类、甾醇类活性物质。通过对桑黄活性物质的提取方法和生理生化方面的研究,得出桑黄具有抗肿瘤、抗氧化、消炎、抗诱变、降血糖和抑菌等功效。
目前很多国内外学者都热衷于对桑黄食(药)用价值的研究和开发,主要集中于桑黄的分子结构、生物活性和构效关系等方面[56]。也有很多研究人员加大了对桑黄相关食品的开发和功效方面的研究,如桑黄酒、桑黄茶饮料有抗癌和提高免疫力等功效。
随着人们对桑黄需求的增加,其活性成分的提取将向工业化的方向发展。且目前,桑黄尚有其他的活性成分未被深入研究,如酶类、氨基酸和脂肪酸等,未来在相关活性成分的提取及利用方面也可开展相应的试验。同时,研究桑黄的精深加工,制成具有高附加值的产品,如保健药品、护肤品等,也具有广阔的应用前景。
虽然桑黄中活性物质较多且发挥了重要的药理作用,但是桑黄活性物质的提取方法并不完全,未来对桑黄的研究需要集中于桑黄的高级提取工艺和药理活性开发研究方面,由此为桑黄的药理研究提供更多技术支持。