孫巧弟,張江萍,謝洋洋,閆文杰,*
(1.北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院,生物活性物質(zhì)與功能食品北京市重點實驗室,北京 100023;2.山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 太原 030003)
羊肚菌(Morchella esculenta)屬于真菌界、子囊菌亞門(Ascomycotina)、盤菌綱(Discomycetes)、盤菌目(Pezizales)、羊肚菌科(Morchellaceae),由于它的菌蓋表面凹凸不平、狀如羊肚,故名羊肚菌,其味道鮮美、營養(yǎng)豐富。羊肚菌屬低溫高濕性真菌,喜陰,生長所需的土壤環(huán)境和植被類型多樣,一般在春夏之交出菇,其產(chǎn)量與降雨量有直接的關(guān)系。羊肚菌在世界范圍內(nèi)廣泛分布,在我國主產(chǎn)于甘肅、湖南、青海、云南、新疆、四川、山西等地。它與冬蟲夏草的功能類似,是一種珍稀的食、藥兩用真菌,屬高級營養(yǎng)滋補品。羊肚菌具有重要的經(jīng)濟價值和科研價值,近年來已成為國內(nèi)外研究熱點[1]。
近幾年,有關(guān)羊肚菌的研究主要涉及地理環(huán)境、資源分布、生長周期、人工栽培、功能、藥理作用以及產(chǎn)品開發(fā)等方面,其中,關(guān)于羊肚菌的保健功能一直是研究的熱點。本文綜述了國內(nèi)外關(guān)于羊肚菌的營養(yǎng)素、功能成分、保健功能和產(chǎn)品開發(fā)方面的研究進展,以期為羊肚菌的研究和應(yīng)用提供參考。
因不同地區(qū)大氣、水文、土壤、生物、地貌等影響因素具有多樣性,形成了地方特色的小氣候區(qū)域,導(dǎo)致我國不同產(chǎn)區(qū)和不同種類羊肚菌中的營養(yǎng)素組成和含量有明顯差異(表1、2):云南羊肚菌蛋白質(zhì)含量最高,湖北羊肚菌脂類含量最高,不同地區(qū)羊肚菌碳水化合物含量相近;粗柄羊肚菌蛋白質(zhì)含量最高,黑脈羊肚菌蛋白質(zhì)含量最低,尖頂羊肚菌蛋白質(zhì)含量較低,但脂類和礦物質(zhì)含量較高。
表 1 不同產(chǎn)區(qū)羊肚菌營養(yǎng)素含量比較Table 1 Comparison of nutrients in Morchella esculenta from different areas
表 2 不同種類羊肚菌營養(yǎng)素比較Table 2 Comparison of nutrients in different species of Morchella esculenta
羊肚菌中蛋白質(zhì)的含量可達到20%以上(表1)。羊肚菌蛋白質(zhì)具有葡聚糖裂解酶活性、脂肪氧合酶活性以及抑制血小板聚集等多種作用;硒化修飾能夠提高羊肚菌蛋白的體外抗氧化活性[8];羊肚菌蛋白質(zhì)經(jīng)消化分解形成的一些肽段和氨基酸具有降血壓和抗菌的功效[9]。史剛榮[10]分析出19 種羊肚菌中的氨基酸,其中異亮氨酸、賴氨酸等8 種必需氨基酸含量豐富,占氨基酸總量的47.47%。付麗紅等[11]用氨基酸自動分析儀測得羊肚菌子實體中含有17 種常見的氨基酸,其中谷氨酸和天冬氨酸含量最高,可分別達到124.54 mg/g和68.40 mg/g。研究人員還發(fā)現(xiàn)羊肚菌含有2,4-二氨基異丁酸、α-氨基-異丁酸等稀有氨基酸,這些稀有氨基酸決定了其具有的獨特風(fēng)味[12],因此羊肚菌具有很好的提鮮作用,可用于開發(fā)鮮味劑。Hatanaka[13]從羊肚菌中分離出一種新的氨基酸,經(jīng)核磁共振光譜、去氨基作用和元素分析表明它的結(jié)構(gòu)為順-3-氨基-L-脯氨酸。
脂類是脂肪及類脂的總稱,是機體的重要組成成分。脂肪是構(gòu)成細胞膜的主要成分,每100 g羊肚菌的脂類含量為3.82~6.16 g(表2),且脂肪酸種類十分豐富。Ivanov等[14]用CHCl3提取羊肚菌菌絲體,并分離出甘油脂,測得其吸收率為2.04%;質(zhì)譜(mass spectrometry,MS)分析表明C18:0、C18:1、C18:2、C16:0、C17:0的含量分別為23.6%、52.8%、5.4%、14.1%、0.4%。Ivanov等[15]還鑒別了羊肚菌中脂肪酸的類型,其分別含有C12、C14、C16、C17和C20碳原子的脂肪酸。Endo等[16]測定了羊肚菌和高羊肚菌中脂類的種類和含量,結(jié)果表明所有樣品中中性脂、糖脂和磷酸脂的主要脂肪酸為C16:0、C18:1和C18:2;氣相色譜(gas chromatography,GC)、紫外(ultraviolet,UV)分光光度計、GC-MS分析結(jié)果表明它們的結(jié)構(gòu)與標準品一致。
羊肚菌中維生素不僅含量豐富,而且種類較多。Czeczuga[17]發(fā)現(xiàn)羊肚菌中含有VB、VE、煙酸、葉酸、泛酸、生物素、3 種胡蘿卜素(β-胡蘿卜素、δ-胡蘿卜素和ζ-胡蘿卜素)和4 種葉黃素(玉米黃質(zhì)、蝦青素、檸黃素和葉黃呋喃素);尖頂羊肚菌中含有3 種胡蘿卜素(δ-胡蘿卜素、ζ-胡蘿卜素和γ-胡蘿卜素)和5 種葉黃素(角黃素、蝦青素、玉米黃質(zhì)、鏈孢紅素和紅盤菌黃素)。張廣倫等[5]發(fā)現(xiàn)每100 g粗柄羊肚菌中含VB13.92 mg、VB224.6 mg、吡哆醇5.90 mg、生物素0.75 mg、葉酸3.48 mg、煙酸82.00 mg、泛酸8.27 mg、VB120.003 62 mg。
劉敏莉等[18]通過等離子直讀光譜分析測出至少20 種羊肚菌中的礦質(zhì)元素,包括Ca、Mg、P等常量元素和Zn、Mn、Cu、Co、Cr、Fe、Ni、B、Sr、V等微量元素。羊肚菌中Fe含量較高,對于預(yù)防和治療缺鐵性貧血以及孕婦補充血鐵有良好功效。羊肚菌中Cd、Pb、Zn、Mg含量符合聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織標準[19]。這些礦質(zhì)元素中Zn含量最高[20],Zn是人體必需的微量元素,能促進人體生長發(fā)育和增強人體免疫機能。羊肚菌中Zn與Cd含量的比值(459.01)較大,研究證明高Zn、Cd含量比的食物可預(yù)防高血壓[21]。羊肚菌中Mg、Zn、Mn、Ca、Cr、Cu、Co含量較高,這7 種礦質(zhì)元素具有抗心血管系統(tǒng)疾病和癌癥的藥理活性[22]。另外,采自云南的羊肚菌Se含量高達5.16 mg/kg[23]。Se是人體必需的微量元素,它通過谷胱甘肽過氧化物酶、輔酶Q和VE維持自由基的正常代謝,以維持人體正常生理機能;羊肚菌中的Se以利于人體吸收的有機形態(tài)存在,能加強VE的抗氧化作用,改變致癌物的代謝方向,減少或消除致癌危險[3]。
羊肚菌中含有豐富的碳水化合物,長白山、湖北、貴州和河南地區(qū)每100 g羊肚菌中碳水化合物含量分別為38.6、38.1、39.7、38.1 g(表1)。
2.1.1 分離提取
羊肚菌多糖的提取方法有熱水浸提法、酶法浸提法、超聲波提取法、滲透壓法提取法和高壓脈沖電場提取法,不同方法的工藝參數(shù)及產(chǎn)率見表3。其中,滲透壓法提取的產(chǎn)率最高,為19.56%;超聲波提取法產(chǎn)率最低,僅有1.14%。
表 3 不同方法提取羊肚菌多糖分析比較Table 3 Comparative analysis of polysaccharides from morels extracted by different methods
2.1.2 性質(zhì)
羊肚菌多糖由葡萄糖、果糖、甘露糖和海藻糖組成,是一種雜多糖。明建等[29]采用高效液相色譜、UV和紅外光譜對羊肚菌多糖進行研究,結(jié)果表明羊肚菌多糖中含有蛋白質(zhì),為蛋白-多糖復(fù)合物。付麗紅等[11]研究發(fā)現(xiàn)羊肚菌碳水化合物中多糖組分均為含硫酸基的α-吡喃聚糖。
2.2.1 分離提取
游離酚提取工藝:稱取樣品1.00 g→置于100 mL離心管→加入預(yù)凍丙酮溶液→冰浴均質(zhì)→3 500×g離心10 min→取上清液→將殘渣重復(fù)提取2 次→合并上清液→抽濾→45 ℃旋轉(zhuǎn)蒸干→超純水溶解→-40 ℃保存[30]。
結(jié)合酚提取工藝:游離酚提取后的殘渣→加2 mol/L NaOH溶液→避光攪拌消化1.5 h→調(diào)節(jié)至pH 2左右→加20 mL正己烷→攪拌10 min后離心→去脂肪層→加20 mL乙酸乙酯→攪拌提取10 min→3 500×g離心,取上清液→重復(fù)提取5 次→合并上清液→抽濾→45 ℃旋轉(zhuǎn)蒸干→超純水溶解→-40 ℃保存[30]。
廖霞等[31]測得黑脈羊肚菌中總酚含量為20.109 mg/g,其中水相、甲醇相、乙酸乙酯相多酚含量分別為14.478、5.443、0.188 mg/g。盧可可等[32]發(fā)現(xiàn)褐赭色羊肚菌的多酚大多數(shù)是以游離態(tài)存在,游離酚和結(jié)合酚的含量分別為4.27 mg/g和0.14 mg/g,分別占總酚含量的96.83%和3.17%;游離酚主要為沒食子酸、原兒茶酸、對羥基苯甲酸、兒茶素和綠原酸,結(jié)合酚主要為沒食子酸、原兒茶酸和綠原酸;褐赭色羊肚菌多酚主要是酚酸類和少量黃酮。
2.2.2 性質(zhì)
廖霞等[31]用3 種不同溶劑多酚提取物進行抗氧化活性研究,結(jié)果表明甲醇相多酚提取物清除2,2’-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸陽離子自由基的能力最強,水相多酚提取物清除對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基能力最強,乙酸乙酯相多酚提取物氧自由基吸收能力(oxygen radical absorbance capacity,ORAC)最強。鄭少杰等[33]檢測羊肚菌體外模擬消化過程中多酚的釋放和ORAC的變化,發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶的作用更加顯著;抗增殖實驗結(jié)果表明,體外模擬胃、腸消化對人肝癌HepG2細胞的抗增殖活性有顯著差異,腸消化處理能明顯抑制HepG2細胞增殖,胃消化處理對其影響不明顯。
2.3.1 分離提取
甾醇是真菌中常見的化學(xué)成分,Yokokawa等[34]研究了德國、法國和日本羊肚菌樣品的化學(xué)成分,發(fā)現(xiàn)德國和法國樣品中甾醇的含量基本相同,5,7-二烯麥角甾醇和麥角甾醇的質(zhì)量分數(shù)分別為36%和35%;日本樣品中麥角甾醇的質(zhì)量分數(shù)為15%。Zheng Shangzhen等[35]從尖頂羊肚菌中發(fā)現(xiàn)了2 個新的甾醇類化合物,分別是3-O-β-[{α-L-吡喃式鼠李糖基(1→2)-β-D-呋喃式芹菜糖基(1→6)}-β-D-吡喃式葡萄糖基]扶桑甾醇和3-O-β-[{α-L-吡喃式鼠李糖基(1→2)-β-D-呋喃式木糖基}-β-D-吡喃式葡萄糖基]扶桑甾醇。李華[36]從羊肚菌子實體中發(fā)現(xiàn)并鑒定了2 個甾醇類化合物,分別是豆甾醇和β-谷甾醇。
2.3.2 性質(zhì)
甾醇廣泛存在于生物組織內(nèi),細胞內(nèi)的甾醇具有增強膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。植物甾醇具有較強的抗炎作用,能夠抑制人體對膽固醇的吸收、促進膽固醇的降解代謝、抑制膽固醇的生化合成等。植物甾醇已被日本批準作為功能性添加劑[37]。醫(yī)學(xué)研究表明羊肚菌甾醇對人體有重要的生理活性,是重要的甾體藥物和VD3的生產(chǎn)原料。李華[36]通過波譜數(shù)據(jù)及相關(guān)文獻研究發(fā)現(xiàn)羊肚菌中含有豆甾醇和β-谷甾醇,它們能抑制人體對膽固醇的吸收,促進膽固醇的降解代謝,并且具有較強的抗炎和消炎作用,可直接作為抗炎藥物,是重要的醫(yī)藥中間體。
羊肚菌含有多種脂肪酸類化合物,主要有C16:0、C18:0、C18:1、C18:2等,具有較高的藥用價值[12]。研究發(fā)現(xiàn)羊肚菌中油酸和亞油酸的質(zhì)量分數(shù)分別為29%和56%。C18:1和C18:2含量高是羊肚菌能夠清除自由基、降血脂、抗衰老的重要原因之一。同時,C18:1和C18:2氧化或降解產(chǎn)生的酮類、脂類及醚類化合物在羊肚菌菌絲體中起著協(xié)同調(diào)和的作用。
Moriguchi等[38]從羊肚菌菌絲體中發(fā)現(xiàn)并分離出3 個不同分子質(zhì)量的γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶,這3 種酶可以催化不同的轉(zhuǎn)肽反應(yīng)和水解反應(yīng)。Yu Shukun等[39]從羊肚菌和尖頂羊肚菌中發(fā)現(xiàn)并分離出α-4-葡聚糖裂解酶,其分子質(zhì)量約為121 Da,能催化葡萄糖寡聚物和多聚物產(chǎn)生果糖。Kamal等[40]檢測了羊肚菌、尖頂羊肚菌和粗柄羊肚菌中β-葡萄糖苷酶、C1纖維素酶、木聚糖酶、漆酶的含量,發(fā)現(xiàn)生殖菌絲中各種酶的含量明顯比子實體中低;他們同時檢測了β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和木聚糖酶等酶的活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在羊肚菌的不同生長時期,這些酶的活性變化較大。
膳食纖維在保持消化系統(tǒng)健康方面扮演著重要的角色,是健康飲食不可缺少的。青海地區(qū)的羊肚菌每100 g含膳食纖維6.26 g[2],長白山地區(qū)的羊肚菌每100 g含膳食纖維7.8 g[4]。羊肚菌膳食纖維含量較高,長期食用可以預(yù)防糖尿病、癌癥和心血管疾病。
除上面介紹的功能成分外,羊肚菌還含有色素、皂苷類、吡喃酮抗生素和黑色素形成抑制劑等成分。LeDuy等[41]的研究表明羊肚菌菌絲體中含有酮、醛和酯等活性物質(zhì)。Tomita[42]從羊肚菌子實體中提取并純化出血小板凝集素抑制劑,該抑制劑能有效地防治心腦血管疾??;動物實驗發(fā)現(xiàn)用60Co γ射線照射后,服用羊肚菌營養(yǎng)液小鼠的存活率比沒有服用的小鼠高25%,這表明羊肚菌具有抗輻射的作用。
孫玉軍等[43]采用四氯化碳法進行肝損傷造模實驗,分析小鼠灌胃羊肚菌胞內(nèi)多糖溶液后相關(guān)指標的變化,發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)超氧化物歧化酶活性顯著增強,血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)數(shù)量明顯減少,谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspertate aminotransferase,AST)活性明顯降低,肝臟指數(shù)和肝臟中丙二醛含量也明顯下降,說明羊肚菌多糖具有保肝功效。Nitha等[44]采用四氯化碳和乙醇共同作用進行肝損傷造模實驗,通過給小鼠喂食羊肚菌菌絲體提取液,分別測定ALT含量、AST活力等指標,發(fā)現(xiàn)羊肚菌菌絲體提取液有保肝作用。
明建等[29]在研究羊肚菌多糖是否具有降脂作用時,通過動物實驗發(fā)現(xiàn)高脂模型組的大鼠血清甘油三酯(triacylglycerol,TG)含量明顯高于其他實驗組,動脈粥樣硬化指數(shù)和血清低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)含量明顯高于羊肚菌多糖中、低劑量組,而羊肚菌多糖對大鼠高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)和血清總膽固醇(total cholesterol,TC)含量沒有顯著影響,說明其具有降血脂作用,對高脂血癥、冠心病及動脈粥樣硬化具有一定的預(yù)防作用。殷偉偉等[45]對尖頂羊肚菌活性提取物降血脂作用的研究發(fā)現(xiàn),一個實驗周期后,尖頂羊肚菌活性提取物能顯著降低高脂模型小鼠血清TC、TG、LDL-C含量、脾臟指數(shù)和腎臟指數(shù),具有良好的降血脂效果。
孫曉明等[46]通過小鼠血清溶血素和遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)實驗得出,當羊肚菌粉劑量大于150 mg/kg時,小鼠體內(nèi)抗體明顯增加,體液免疫功能顯著提高;通過小鼠腹腔巨噬細胞吞噬雞紅細胞實驗得出,當羊肚菌粉的劑量大于150 mg/kg時,小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬功能增強。張利平等[47]的研究表明羊肚菌多糖能增加小鼠血清溶菌酶含量,提升脾指數(shù)和胸腺指數(shù),提高巨噬細胞吞噬能力,增強小鼠的細胞免疫能力。Duncan等[48]從羊肚菌子實體中分離出高分子半乳糖甘聚糖,它可提高THP-1人單核細胞中核因子κB誘導(dǎo)的熒光素酶表達水平和細胞免疫活性。
賈建會等[49]通過喂食小鼠不同含量的羊肚菌發(fā)酵制品,發(fā)現(xiàn)其含量在0.1 μL/mL時小鼠脾淋巴細胞明顯增殖,說明其對腫瘤有明顯的抑制作用。宋淑敏等[50]研究發(fā)現(xiàn)羊肚菌發(fā)酵制品對小鼠肉瘤S180細胞的生長抑制率為35.4%~40.4%,說明其抗腫瘤效果明顯。陳彥等[51]研究發(fā)現(xiàn)羊肚菌胞外多糖能顯著提高荷瘤小鼠的脾臟指數(shù)、T-淋巴細胞比例和巨噬細胞吞噬率;2 個劑量的羊肚菌胞外多糖對肉瘤S180細胞的抑制率分別為49.04%和64.42%,并且可以顯著延長荷瘤小鼠的存活時間;體外實驗發(fā)現(xiàn)羊肚菌胞外多糖具有直接殺死肉瘤S180細胞的作用,最高抑制率為46.3%,表明羊肚菌胞外多糖具有顯著的抗腫瘤功能。Hu Meili等[52]發(fā)現(xiàn)羊肚菌發(fā)酵液多糖能誘導(dǎo)HepG2細胞的程序性凋亡。
Fu Lihong[53]通過細胞和動物實驗發(fā)現(xiàn)羊肚菌菌絲體胞外多糖清除自由基的效果明顯,表現(xiàn)出較強的抗氧化活性。Fatih等[54]研究了不同真菌菌絲體的抗氧化效果,發(fā)現(xiàn)高羊肚菌(Morchella elata)乙醇提取物清除羥自由基的能力最強,抗氧化活性最好。Kim等[55]研究表明羊肚菌提取物能有效清除結(jié)腸癌HT-29細胞內(nèi)羥自由基,抗氧化效果顯著。趙英等[56]從DPPH自由基清除能力、還原能力和羥自由基清除能力3 個方面評估了羊肚菌甲醇提取物的抗氧化活性,發(fā)現(xiàn)其在不同途徑中均具有良好的抗氧化活性,說明羊肚菌中含有某些具有抗氧化能力的化合物。
吳映明等[57]通過炭末小腸推進法研究羊肚菌對小腸推進作用和促進排空作用,發(fā)現(xiàn)羊肚菌提取液以1.50 g/kg劑量給藥可明顯加強正常小鼠的胃腸運動,新斯的明負荷小鼠食用羊肚菌提取液,對其胃腸推進亢進也有明顯的拮抗作用。羅霞等[58]的研究指出,尖頂羊肚菌菌絲體水提液能增加胃黏液分泌量,并且提高機體的抗氧化能力,對酒精引起的大鼠急性胃黏膜損傷有保護作用。高明燕等[59]通過造模實驗,給實驗小鼠和大鼠灌胃尖頂羊肚菌菌絲體水提液,分別測定實驗動物胃潰瘍面積,結(jié)果表明尖頂羊肚菌菌絲體水提液可以不同程度抑制胃酸的分泌,減少胃液量和潰瘍面積,促進潰瘍的愈合,尖頂羊肚菌菌絲體水提液具有抗實驗型胃潰瘍的作用。任丹等[60]通過實驗篩選出1 株能顯著降低小鼠急性酒精胃黏膜損傷指數(shù)的羊肚菌,說明羊肚菌具有較好的保護胃黏膜的作用。
熊正英等[61]發(fā)現(xiàn)給小鼠喂食羊肚菌后,和對照組比較,其血紅蛋白、肝糖原和肌糖原含量均顯著增加,運動后血乳酸和血尿素氮含量均顯著降低,運動耐力顯著提高,說明羊肚菌能產(chǎn)生明顯的抗疲勞作用。孫曉明等[46]進行小鼠負重游泳實驗,發(fā)現(xiàn)每天喂食500 mg/kg(相當于人體推薦攝入量的20 倍)羊肚菌粉的小鼠能抵抗疲勞產(chǎn)生和加速疲勞消除。
龍正海等[62]通過藥基法研究了羊肚菌多糖的抗菌作用,結(jié)果表明羊肚菌多糖對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和放線菌表現(xiàn)出較強的抑菌效果,而對米曲霉等霉菌和酵母菌表現(xiàn)出較差的抑菌效果。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人們生活水平的提高以及對羊肚菌營養(yǎng)和保健價值的認知,羊肚菌需求量逐年增加,市場發(fā)展前景廣闊。早期主要是人工采摘野生羊肚菌,其產(chǎn)量低,且采摘后的不當保存使得可利用的羊肚菌減少;近幾年羊肚菌在山西、四川、湖南等地成功栽培,而且每畝干品產(chǎn)量可達到15 kg左右,人工栽培技術(shù)成為當前研究的主流方向和未來實現(xiàn)羊肚菌產(chǎn)業(yè)化的主要途徑。
目前有研究報道和銷售的羊肚菌產(chǎn)品有羊肚菌營養(yǎng)液[63]、羊肚菌膠囊[64]、酥性羊肚菌餅干[65]、羊肚菌發(fā)酵醋[66]、羊肚菌營養(yǎng)強化米酒[67]等,其種類總體偏少、附加值相對較低,其特定功能的保健食品開放前景廣闊。關(guān)于羊肚菌營養(yǎng)素和功能成分的研究趨向于蛋白質(zhì)、多糖等大分子物質(zhì),對氨基酸、微量元素的研究僅限于生物學(xué)水平。未來,研究人員需要不斷創(chuàng)新,加強相關(guān)基礎(chǔ)、應(yīng)用和標準等方面的研究,為羊肚菌的應(yīng)用提供理論支撐,推動羊肚菌行業(yè)的發(fā)展。