松茸的食药价值及产品开发现状研究

陈艳,蒋星月,刘秋妍,景林,谢晓芳,彭成*

1(西南地区特色中药资源国家重点实验室,四川 成都,611137)2(成都中医药大学 公共卫生学院,四川 成都,611137)3(成都中医药大学 药学院,四川 成都,611137)

松茸(Tricholomamatsutake,TM),又名松口蘑、松菌,因其生长在松林地,菌蕾状如鹿茸而得名,在我国的《经史证类备急本草》《菌谱》《本草纲目》《植物名实图考长编》中均有记载;日本平安时代的古籍《枕草子》《紫式部日记》《土佐日记》也有过松茸风味的记载。松茸在世界上分布很广,从非洲、欧洲、大洋洲、亚洲到北美洲都有松茸相关的报道,其主要分布于中国、日本、韩国等亚洲国家[1]。松茸是一种非常珍贵的食药用真菌,味道鲜美,营养丰富。

松茸富含多糖、蛋白质、多肽、松茸醇等成分[2],具有广泛的药理作用,包括抗肿瘤、抗病毒、抗糖尿病和心血管疾病、抗氧化、保肝、抗衰老、抗辐射、抗突变、抗菌、促进肠胃蠕动以及激活免疫系统等作用[3]。本文综述了松茸的化学成分、药理作用和产品开发利用现状,并对松茸研究的不足之处进行了分析,以期为松茸资源的进一步开发利用提供参考。

1 松茸的化学成分

松茸是极其珍稀名贵的食用菌,素有“菇中之王”的美誉,也是灵芝等四大名菌之首。松茸含有丰富的糖类、脂类、蛋白质、挥发性香味成分、维生素及矿物质类物质,还含有松茸醇、松茸多糖、松茸多肽、异松茸醇等诸多活性成分。

1.1 糖类

松茸多糖(Tricholomamatsutakepolysaccharide, TMP)是松茸的主要活性成分,大多为葡聚糖。YANG等[4]研究表明,松茸多糖由阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,其中葡萄糖和半乳糖是松茸多糖的主要构成骨架。其葡聚糖有2种异构体:α-葡聚糖在能量贮存、防止凝血、抗艾滋、降血脂方面有重要作用[5];β-葡聚糖是细胞和组织的主要结构单元之一,具有抗癌作用。张萍等[6]发现松茸中含有单糖甘露醇,具有组织脱水和利尿作用。HOU等[7]从马尔康松茸中分离了一种杂多糖,分子质量为12 078 Da,并对其结构进行了分析,结果显示该多糖主要由α-D-葡萄糖和α-D-半乳糖以7∶2的比例构成,其主干为1,4-连接的α-D-葡萄糖,分支主要由2个6-连接的α-D-半乳糖残基组成。CHENG等[8]提取并纯化了一种均相松茸多糖TMP-5II,其平均分子质量为15.76 kDa,含有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-焦点共4个残基,由β和α 2种键构成,具有抗肿瘤、抗衰老、抗辐射等功能。

1.2 氨基酸与多肽

LI等[9]在松茸中检测到17种氨基酸,其中7种必需氨基酸占氨基酸总量的29.2%～31.7%。其中,谷氨酸是最主要的氨基酸,第一个限制性氨基酸是蛋氨酸[10]。GENG等[11]采用液相色谱-二级质谱联用(liquid chromatograph-mass spectrometer/mass spectrometer,LC-MS/MS)法鉴定了一种氨基酸序列为WALKGYK的松茸多肽,具有降血压、清除自由基的作用。LI等[12]采用纳米高效液相色谱-质谱技术鉴定了潜在抗炎活性预测得分最高的3个多肽,为SDIKHFPF、SDLKHFPF和WFNNAG(氨基酸序列分别为Ser-Asp-Ile-Lys-His-Phe-Pro-Phe;Ser-Asp-Leu-Lys-His-Phe-Pro-Phe;Trp-Phe-Asn-Asn-Ala-Gly-Pro)。GENG等[13]从松茸子实体中分离纯化了一种α-半乳糖苷酶,是一种能催化水苏糖、麦芽糖和棉子糖等水解的单体蛋白。

1.3 挥发性香味成分

松茸的香味是否浓郁和持久是松茸品质优劣的重要标志之一,也是其价值的体现。研究表明松茸子实体中含有60多种挥发性香味成分,如辛醇烯、肉桂酸甲酯、辛酮等。这些挥发性香味成分不仅使松茸具有特有的风味,还能增加松茸的生物活性。

松茸不同部位、生松茸和熟松茸、新鲜松茸和干燥松茸间挥发性物质存在明显差异。菌柄中挥发性化合物的二聚体比菌盖多[14]。生松茸主要有苯丙醇、(E)-2-辛烯-1-醇、二甲基砜、(2,3)-二氢呋喃酮等;相对熟松茸主要含苯甲醇、苯甲酸甲酯、2,4-二甲基呋喃二氢酸、1-辛烯-3-醇等[15]。新鲜松茸和干燥松茸挥发性物质的组成也有差异,新鲜松茸挥发性化合物包括:酸酯8种、醇类6种、醛酮6种、烷烃5种、烯烃4种。干燥松茸中含有33种挥发性化合物,包括14种醛酮、6种醇类、6种酸酯、6种烷烃、1种呋喃酮[16]。此外,不同产地的松茸在挥发性物质上也表现出较大差异。VIOLA等[17]采用顶空-气相色谱-离子迁移谱和主成分分析技术相结合建立松茸挥发性成分指纹图谱,研究表明云南的松茸样本具有更多的特殊风味和更高浓度的挥发性化合物。戊烷只在云南样品中发现,me-噻嗪只在四川样品中发现,烘干后差异更加显著。LI等[9]分析了德昌、道孚、马尔康3个地方松茸的挥发性物质成分,其挥发性成分主要以1-辛烯-3-醇、肉桂酸甲酯、3-辛酮和苯甲醛含量最高,C8组分以1-辛烯、(2Z)-2-辛烯-1-醇、3-甲基-1-庚烯、(E)-2-辛烯、1,3,5,7 -环己烯、辛醛和苯乙醛为主。不同产区松茸挥发性成分种类及含量具有显著差异,各个产区松茸均含有独特的挥发性成分。

1.4 维生素及矿物质

松茸中还含有丰富的维生素,如维生素B1、维生素B2、维生素C、维生素PP等[18]。刘刚等[19]以火焰原子吸收光谱法测定了每100 g松茸中K、Ca、Fe、Zn、Cu、Mg这6种无机微量元素的含量分别为2 352.87、41.56、36.90、14.35、8.72、8.31 mg。分析德昌、道孚、马尔康3个产地松茸矿物质含量,松茸子实体中最丰富的矿物质是钾,其次是铁,马尔康松茸钙、铁、锰含量最高,但镉含量较低[9]。

1.5 脂类

松茸脂肪含量较低,粗脂肪含量为5.04%,松茸中油酸、亚油酸和棕榈酸是主要的脂肪酸,其他脂肪酸含量极少[10]。刘刚等[20]采用GC-MS法从松茸的脂肪中检测出6种主要脂肪酸,其中不饱和脂肪酸远远高于饱和脂肪酸,含量为85.3%,以油酸和亚油酸为主,相对含量分别为57.6%和26.7%。

2 松茸的药理作用

2.1 抗辐射、调节免疫作用

松茸多糖作为松茸的主要活性成分之一,具有抗辐射、提高免疫力的功效。王宏芳等[21]在辐照前将松茸多糖灌胃给小鼠,对比结果显示小鼠辐射损伤降低,表明松茸多糖可以增加免疫细胞抗辐射和促进电离辐射所致损伤修复的能力;同时能清除自由基,预防细胞发生突变。

核因子kappa B(nuclear factor kappa B, NF-κB)被认为是调节炎症细胞因子产生和扩增的中心转录介质。环磷酰胺(cyclophosphamide, CTX)可诱导小鼠免疫抑制,抑制免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)A水平和白介素(interleukin, IL)-2、IL-6、IL-10、IL-12以及干扰素(interferon, IFN) α和IFNγ水平,降低血清及脾脏NF-κB活性,增高肿瘤坏死因子 (tumor necrosis factor-α, TNF-α)水平。松茸处理后小鼠体重明显增加,脏器指数增大,正向调节自然杀伤细胞的细胞毒性和淋巴细胞的增殖,并通过调节ILs和与NF-κB信号通路相关的炎症因子改善CTX引起的免疫抑制[22]。

巨噬细胞是集体中的异质性免疫细胞,巨噬细胞能启动炎症反应,分泌促炎细胞因子,并维持炎症[17]。脂多糖是一种内毒素,能刺激巨噬细胞产生炎症反应。LI等[12]采用分子质量低于3 kDa松茸肽(TricholomamatsutakeSinger peptide, TMWP)处理脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的RAW264.7巨噬细胞炎症反应,TMWP能显著上调RAW264.7巨噬细胞中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性并降低活性氧(reactive oxygen species, ROS)生成;通过抑制丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase, MAPK)和活化B细胞(NF-B)通路的激活,从而减少了IL-1和IL-6的分泌以及TNF-α、环氧化酶-2(cyclooxygenase-2, COX-2)和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)的表达。LI等[23]发现松茸2种衍生肽(SDLKHFPF和SDIKHFPF)对LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞线粒体功能障碍和炎症具有保护作用,松茸多肽可显著改善炎性细胞因子的产生,抑制COX-2、iNOS、IκB 激酶(IκBkinase, IKK) 、p-IκBα和p-NF-κB的表达,抑制松茸多肽对NF-κB/p65核转位。此外,松茸多糖可激活RAW264.7细胞,活化的免疫细胞可调节多种生物活性物质,如IL-1β,TNF-α和IL-6。松茸调节免疫作用的机制图如图1所示。

图1 松茸及其多肽调节免疫作用机制图

2.2 美白护肤、抗光老化作用

松茸提取物可通过有效抑制细胞内酪氨酸酶活性以减少黑色素的生成,有明确的美白功效。赵珍等[24]比较了松茸、桑白皮、虎杖及葛根提取物的美白作用,结果表明松茸提取物对黑色素的合成和酪氨酸酶的抑制活性显著增强,其抑制作用优于其他3种提取物,且与光甘草定的美白作用效果相当。除此之外,松茸还能促进创面愈合,研究发现50%乙醇提取物促进人永生角质形成细胞(HaCaT)增殖的效果最佳,能以剂量依赖的方式增加Notch1和Jagged1的蛋白表达水平,进而促进表皮干细胞增殖,并能加速促进创面愈合减少结痂。且松茸提取物能增加HaCaT细胞的杨氏模式使得细胞不易变形[3]。

研究表明[25],松茸多酚可抑制紫外线B(UVB)引起的皮肤增厚、皱纹和红斑,增加皮肤胶原蛋白含量。松茸多酚含有多种多酚和几种酚酸,包括二羟基苯甲酸和羟基肉桂酸,其中多酚类化合物主要为原儿茶酸和3-羟基黄酮。UVB照射降低SOD、过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)的活性,降低type 1和type 3胶原纤维的面积密度,增加ROS产生,增加基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-3和MMP-9活性。松茸多酚处理能改善这些情况,并能降低小鼠IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α的水平,减弱p38 MAPK和NF-κB磷酸化水平,抑制皮肤COX-2的表达。松茸的护肤机制图如图2所示。

图2 松茸及其多酚的护肤作用机制图

2.3 抗糖尿病、抗高血压作用

松茸多糖具有良好的降糖活性,在治疗2型糖尿病方面具有较大的潜力。当采用松茸多糖处理胰岛素抵抗型人肝癌细胞系(IR-HepG2)时,葡萄糖消耗增加,糖原合成以及丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)和己糖激酶(hexokinase, HK)的活性有显著的改善[4]。α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶能分解小肠内的膳食碳水化合物,产生单糖和(或)双糖。松茸多糖对α-淀粉酶的抑制作用是非竞争性的抑制,并呈剂量依赖的方式;松茸多糖对α-葡萄糖苷酶具有混合抑制作用,并呈剂量依赖的方式。胰岛素抗性(insulin resistance, IR)会导致HK和PK水平下降,松茸多糖能会恢复HK、PK水平,促进糖代谢。松茸降糖作用机制如图3所示。

图3 松茸多糖的降糖作用机制图

高血压能引起中风、血管瘤等多种疾病,是心血管疾病的危险因素。GENG等[11]制备了一种对自发性高血压大鼠血压表现出降压作用的松茸水提取物,并从中纯化出了一种血管紧张素转换酶(angiotensin-converting enzyme, ACE)抑制肽,经LC-MS/MS鉴定其氨基酸序列为WALKGYK,该ACE抑制肽是ACE的非竞争性抑制剂。该ACE抑制肽(25 mg/kg)处理能显著降低自发性高血压大鼠的收缩压,并能清除DPPH自由基。

2.4 调节肠胃作用

松茸中粗纤维含量达29.10%,膳食纤维含量丰富[10,26],能有效帮助肠胃蠕动,促进食物的消化吸收,防止便秘。

肠道屏障功能障碍和炎性细胞因子分泌在炎症性肠病中起着至关重要的作用。LI等[27]研究发现SDIKHFPF和SDLKHFPF可以有效缓解葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠肠道炎症,抑制结肠组织中炎症因子的分泌,改善屏障功能,从而减轻结肠炎。其机制是促进结肠内紧密连接闭塞带-1和闭塞素的表达,抑制髓过氧化物酶和促炎细胞因子减轻结肠炎症来保护屏障功能。Western blotting结果显示,松茸肽能抑制肌球蛋白轻链激酶和NF-κB的表达并抑制肌球蛋白轻链磷酸化。

2.5 抗氧化作用

松茸可以通过激活单磷酸腺苷活化的蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase, AMPK)连接的抗氧化途径,减少各种氧自由基,防止氧化损伤[28]。张娅等[29]发现松茸多糖清除超氧阴离子自由基和羟自由基的能力和茶多酚相近,其清除率随多糖浓度的增加而增强,同时也能抑制脂质过氧化,表明松茸具有较好的抗氧化能力。松茸多糖以剂量依赖的方式有效清除羟自由基,0.8 mg/mL质量浓度下松茸多糖羟自由基清除率为68.74%[4]。用松茸多肽治疗可防止ROS的积累,增加淋巴细胞瘤-2基因(B cell lymphoma 2, Bcl-2)与 Bcl-2-Associated X的蛋白质(Bcl-2-Associated X,Bax)的比率,逆转线粒体膜电位的丧失,挽救细胞能量代谢的异常[24]。MA等[30]制备了一款松茸曲奇(Tricholomamatsutakecookie, TMC),TMC处理显著提高了小鼠总抗氧化能力、SOD和GSH-Px的活性,TMC可保护细胞免受氧化损伤。

2.6 抗癌、抗肿瘤作用

松茸多糖具有抗肿瘤作用,其作用机理是通过激活机体的免疫系统,从而抑制肿瘤细胞的生长或使其凋亡,达到抗癌抗肿瘤的作用。松茸多糖的抗肿瘤作用依赖于MAPK和NF-κB信号通路[31]。刘刚等[32]试验显示松茸多糖能显著抑制HepG-2和Hela等肿瘤细胞的生长,具有诱导凋亡的作用,为松茸抗肿瘤的主要活性成分。松茸多糖在体内可抑制S180肿瘤生长,在体外可促进宫颈癌L929细胞凋亡。其机制是通过影响G0/G1期、S期和G2/M期促进巨噬细胞增殖,促进细胞因子释放和基因表达,松茸多糖处理后肝脏中IL-1b、COX-2和TNF-α表达量显著增高[7]。此外,松茸水提取物能降低肝癌细胞活力,抑制癌细胞迁移并促进其凋亡,其机制在于增加裂解聚ADP-核糖聚合酶、B淋巴细胞瘤-2基因相关启动子(Bcl-2 asociated death promoter,Bad)和Bax的水平,并降低Bcl-2在细胞和肿瘤组织中的表达[33]。

3 松茸的产品开发利用现状

松茸具有较好的生物活性,广泛应用于医药、食品和化妆品工业,松茸的产品开发现状如表1所示。

表1 松茸的产品开发利用现状

3.1 医药制剂

3.1.1 抗肿瘤药物

以松茸为组分制备的药物能抑制癌细胞生长转移,并减少放疗化疗危害。景立[34]发明了一种片剂,含松茸醇、双链松茸多糖、松茸多肽、氨基酸、不饱和脂肪酸等,能够提高肿瘤、血液病领域患者的机体抵抗力和抗氧化能力,还能减少放化疗副作用。肖俊培等[35]以松茸菌丝体、桑黄菌丝体等为组分制备的药物能够直接和间接阻断癌细胞新生微毛细血管的供养通路,促使癌细胞萎缩。王泽达[36]发明了一种中药组合物,该组合物制备的胶囊或液体药剂能用于治疗、缓解癌症。彭宝明等[37]研究了一种含稀土元素、灵芝、松茸等物质的药物,并在临床案例中证实该药物组方对癌症患者及癌症患者手术预后有显著的治疗效果。

3.1.2 提高免疫力药物

松茸中富含松茸多糖、松茸醇等活性物质,具有免疫促进作用,因此常利用松茸本身的活性提取物或与其他药材配伍应用于制备增强免疫力的药物。杜超峰[38]应用松茸醇或松茸多糖与维生素、矿物质制备了一种松茸维生素组合物,该组合物能用于制备具有多种健康促进作用的口服液、药酒,具有抗衰老、提神补脑并增强免疫力的功效。李继武等[39]研制的蛹虫草人参松茸片能提高免疫力。吴宗耀等[40]将松茸用于制备藏药巴桑母酥油丸软胶囊,并通过胶囊的免疫促进作用,进而发挥对肿瘤、糖尿病等疾病的疗效。

3.1.3 益气健脾、滋补肝肾药物

云南白药集团股份有限公司研发了一款具有益气健脾功效的复方松茸胶囊(国药准字B20020973)。廖玉莲[41]发明了一种解肝毒傣药配方,现代临床证实该配方有助于人体排毒以及修复细胞。段海庆等[42]研制了一款以补益肝肾为主,辅以健脾润肺养胃的药物,该药物由包括松茸在内的15种药物组成。临床案例证实范世锋[43]研制的一种药物能够调理脾胃,补胃气、肺气、肾气,降血糖、血脂,治疗便秘。

3.2 食品工业

3.2.1 食品调味料

松茸可以应用于醋和酱油的酿造以及调味品的制备,味美且具有一定营养价值。马建芳等[44]发明了一种松茸醋的制备工艺,操作简单且品质高。黄涛[45]发明了一种松茸酱油的酿造工艺,将松茸健脑益智和抗癌的功效与枸杞的清肝明目、调节血糖、降血脂血压,提高免疫力功效相结合,预防食用者慢性疾病的发生。张段段等[46]发明了一种具有高鲜度的松茸调味料,能补充人体多种营养物且长期使用不会影响健康,可作为一种天然的营养平衡物。

3.2.2 功能食品

以松茸为原料研制出的功能食品往往具有美容抗衰、抗疲劳、提高免疫力等多种特征。彭庆生[47]直接将松茸子实体粉碎磨浆冷冻干燥,装袋制成松茸保健茶。罗连富[48]制备了一种松茸海参酒,所制作的酒具有独特的香味,味道鲜美,营养丰富,具有保健功能,具有增强人体的免疫力的作用。王建国[49]发明了一种松茸粉固体饮料,并通过临床验证了其抗疲劳、提高免疫力等多种健康促进作用。此外,在奶制品加工领域,孙秋等[50]将松茸用于制备能够提高机体免疫力的奶片。

3.2.3 食品添加剂

将松茸应用于研发食品添加剂,无副作用且具有一定的健康促进价值。松茸和小麦胚芽、熟燕麦片、红枣、茯苓、黑芝麻、枸杞粉等食材能够制作出一种具有辅助治疗三高作用的药食同源食品添加剂[51]。此外,松茸还能用于研制一种能够调理人体代谢,促进人体毒素排出以及美白肌肤的食品添加剂[52]。

3.3 化妆品

松茸常被作为护肤品的功效成分。耿菲菲等[53]发明了一种松茸发酵提取物,其美白效果好且对皮肤无任何刺激和毒副作用。晏玉[54]发明了一款施用于皮肤后不易因为光线和温度变色的乳液,其活性成分包括松茸提取物、积雪草提取物、芦荟提取物等。一项发明通过松茸提取物、长裙竹荪提取物和桦褐孔菌提取物的协同作用,清除DPPH自由基和ABTS阳离子自由基,抑制酪氨酸酶、弹性蛋白酶,并且促进胶原蛋白的生成,具有去皱、美白、抗衰老的功效[55]。项佳红[56]发明了一款护肤品,天然活性成分包括松茸提取物、旱芹提取物、香蕉皮提取物和蜂王浆,具有抗过敏的功效。

4 展望

目前,对于松茸的研究涉及面较广,但研究局限性仍然存在,关于松茸的研究今后可以集中在以下几个方面:

第一,迄今为止,全球共报道松茸类有15种1变种,松茸对生长环境要求比较苛刻,目前还不能进行人工栽培,优质松茸的产量不高。因此,可以通过研究松茸生长环境要素,扩大种植面积或者通过基因工程技术选育出高产多糖的松茸菌株,以此提高松茸的产量和质量。

第二,松茸产品的开发多为物理粉粹或浓缩等初加工方式,对松茸活性成分的提取效率和纯化质量缺乏对比研究,对松茸残渣的处理或回收利用研究较少。因此,可以充分利用现代新型提取技术和复合提取方法提取松茸多糖、松茸多肽和松茸醇等活性成分,提高活性成分的得率,并对松茸残渣进行拓展开发与再利用。研制高纯度的生物制剂,提高松茸的经济附加值。

第三,松茸相关药理作用及其机制的还需进一步研究。例如,松茸及其多肽均能通过调控白细胞介素、肿瘤坏死因子水平和NF-kB通路来调节免疫作用,但实验模型相对单一,未来可以应用斑马鱼、兔等模型开展深入研究。其次,松茸多糖、松茸多肽和松茸醇等松茸的活性成分具有多种药理作用,但对于某一药理作用哪种成分的作用效果最为显著的研究甚少,探究松茸某一活性成分的特定作用的优越性,还有助于相关食药产品的开发。此外,将松茸中的活性物质进行磷酸化、乙酰化、羧甲基化、硫酸化等化学修饰处理,研究其生物活性是否能够得到提高,这为松茸的生物活性探索提供了新思路。

第四,松茸在食药产品、化妆品方面的应用较为广泛,品类丰富。大多产品采用的并不是松茸经过提取纯化后的成分,因此,开发松茸多糖、松茸多肽和松茸醇等单一活性成分的产品具有较大潜力。例如,可以参考薏苡仁油为主要成分制成抗癌制剂“康莱特”,能作为癌症治疗和辅助化疗的药品。

最后,在松茸产品开发中,缺少对新产品的市场定位及相配套的整合营销方案。例如,按照猴菇饼干的产品策略思维提高品牌知名度和市场美誉度,结合旅游产品的开发,逐步提高松茸新品的市场占有率和社会经济效益。