食用菌的研究与进展.doc

目录摘要21食用菌中生物活性物质的研究31.1食用菌多糖31.2食用菌的活性蛋白61.3食用菌的抗氧化维生素81.4食用菌的核酸降解物81.5食用菌萜类化合物91.6其他活性物质92 食用菌活性物质研究总结及存在的问题102.1研究总结102.2存在的问题103 食用菌的食品开发现状及其展望11参考文献12致谢13食用菌生物活性物质的研究及进展摘要：食用菌通常是指一类可供食用或药用的，有着显著地肉质、胶质、木质或木栓质子实体或菌核的大型真菌。本文概述了多种食用菌的多糖类、蛋白类、矿物质、维生素、黄酮、萜类化合物、核酸降解物等生物活性物质的研究现状，以及它们对人体产生的积极影响和作用，并展望了其在食品行业中的发展趋势。关键词：食用菌；生物活性物质；研究进展 现代生活节奏快，工作压力加大，引发人类免疫系统功能降低，人体抵抗力下降，从而导致现代病的泛滥。而食用菌中的生物活性物质能帮助改善并治疗这些现代病。食用菌的味道鲜美、质地脆嫩、风味独特，含有多种生理活性物质，将其提取并制成营养保健品，人体高剂量摄入效果明显且毒副作用极小。长期的观察表明，营养保健品能高效的改善人类的身体素质。这是因为食用菌中富含氨基酸、蛋白质、糖类、维生素、矿物元素、核苷酸等多种营养成分，具有高蛋白、低糖、低脂肪、多种氨基酸并存的特点。而且含有多种功效成分，如多糖类、核苷类、多肽氨基酸类、矿物质、维生素、三萜类和脂肪类等。1食用菌中生物活性物质的研究1.1食用菌多糖 食用菌多糖是从食用菌子实体、菌丝体或发酵液中分离出来的一种活性多糖，具有广泛地药理活性，被作为一类重要的保健食品功能因子。自上世纪70年代日本学者千原羽田率先证实了香菇多糖的抗肿瘤活性后，食用菌多糖就引起了人们的关注。食用菌多糖是一类结构复杂的高分子化合物，由10个以上的单糖以糖苷键连接而成，具有多种生物活性，在生物体内具有抗细菌、抗病毒的作用。食用菌多糖中的活性成分是具有分支的-（1-3）-D葡聚糖。这些活性多糖成分具有一个共同的结构，即主链由-（1-3）连接的葡萄糖基组成呈梳状结构。研究表明，食用菌的活性多糖成分-（1-3）-D葡聚糖对异源的、同源的、甚至是遗传性的肿瘤都有效。食用菌多糖对人体的功能研究如下1.1.1调节机体免疫功能人体免疫系统是人体避免各种疾病的发生，保持健康的自发的防御系统，由免疫器官、免疫细胞及细胞免疫因子组成。细胞免疫因子是一种蛋白质物质，由巨噬细胞、脾细胞等产生，能提高多种免疫细胞活性。食用菌多糖作为一种生物非特异性免疫促进剂，通过增强机体内单核巨噬细胞、NK细胞、T、B淋巴细胞等免疫功能，促进细胞因子的产生，从而提高机体的细胞免疫和体液免疫水平。例如，灵芝多糖主要是通过激活巨噬细胞和T细胞等免疫细胞活性；激活网状内皮系统、补体系统和免疫系统，诱导产生IFN（干扰素）、TNF（肿瘤坏死因子）等多种免疫因子；促进细胞中的RNA、DNA的蛋白质合成，提高细胞内环核苷酸（cGMP、cAMP）的含量，作用于人体的免疫系统3。又如，香菇多糖是典型的T细胞激活剂，能促进白细胞介素的产生，是一种胸腺依赖型T细胞导向并由巨噬细胞参与的特殊免疫剂，它能增强宿主腹腔巨噬细胞的吞噬率，促进淋巴细胞活化因子的产生，释放各种辅助性T细胞因子，恢复或刺激T细胞，促进抗体生成1。同时，研究表明，猴头多糖、金针菇多糖、灰树花多糖等对实验小鼠的B细胞和巨噬细胞的吞噬功能有明显增强作用；银耳多糖对细胞和体液免疫以及非特异性免疫功能均具有增强作用。1.1.2抗肿瘤活性自1950年发现酵母多糖具有抗肿瘤效应以来，已分离出很多具有抗肿瘤活性的职植物多糖。目前已知已有50多种食用菌多糖具有一定的抗癌作用，其中绝大多数的食用菌多糖的抗肿瘤作用是通过宿主免疫调节功能，即宿主介导抗肿瘤活性来实现的。它们对肿瘤细胞没有杀伤力，没有毒素和副作用，而是通过活化巨噬细胞功能、促进T细胞增殖、诱导某些免疫因子产生等方式抑制肿瘤生长，而非直接杀死肿瘤细胞1。例如，香菇多糖的抗肿瘤活性是能诱导产生一种具有免疫活性的细胞因子，在这些细胞因子的综合作用下，香菇多糖通过激活巨噬细胞，增强抗体依赖性细胞诱导的细胞毒，使机体免疫系统增强，对肿瘤细胞起防御和杀伤力的作用。另外，猪苓多糖是从猪苓菌核中分离的到的水溶性葡聚糖，具有抑制肿瘤生长和增强肿瘤患者机体免疫功能的作用，猪苓多糖对PHA活化的淋巴细胞具有明显的促增值作用，早期能诱导细胞凋亡，晚期能引起细胞坏死，抑制S-180肉瘤细胞的增殖1。此外食用菌还能降低某些物质诱发肿瘤的发生率，并对多种化疗药物有增效效应。猴头多糖对消化系统肿瘤有较好的疗效。香菇多糖不仅抑制肿瘤生长而且还能预防化学性和病毒致癌物的致癌作用。1.1.3抗菌、抗病毒活性研究证明，多糖对多种病毒，如艾滋病毒（HIV21）、单纯孢疹病毒(HSV21，HSV22)、巨细胞病毒(CMV)、流感病毒、囊状胃炎病毒(VSV)、反转录病毒和鸟肉瘤病毒（ASV）等有抑制作用。硫酸酯多糖衍生物具有显著抗病毒作用，尤其是对艾滋病毒HIV-1的抑制作用。英国从培养的香菇菌丝体中提取到一种物质，可使因艾滋病病毒感染的T淋巴细胞复原，刺激巨噬细胞，有助于产生抗体，治疗艾滋病，安全且无副作用。大多数多糖的抗病毒机制是抑制病毒对细胞的吸附，这可能是多糖大分子机械性或化学性竞争病毒与细胞的结合位点有关。香菇中双链核糖核酸（d-RNA）能使小鼠体内诱导生成干扰素，并进一步阻止鼠体内流感病毒和兔口炎病毒的增殖。此外，带有肽残基的云芝多糖也具有明显的抗病毒作用，现已经制成药物用于临床治疗慢性肝炎，并用于肝癌的预防1。裂褶菌多糖可提高感染仙台病毒小鼠的存活率，且有效抑制病毒的扩散。1.1.4降血脂、血糖、抗血栓活性研究表明，食用菌多糖降血脂、血糖、抗血栓的作用机理主要表现为促进胰岛素分泌及对糖代谢酶活性的调节，促使外周组织对葡萄糖的作用，从而抑制糖异生。其中，香菇多糖通过调节糖代谢、促进肝糖原合成、减少肝糖原分解，对糖尿病大鼠的心肌、膈肌和脑组织具有保护作用。香菇多糖联合其他药物静脉滴注，能治疗糖尿病。同时，张玲芝研究灵芝多糖降血糖的机理时，证明灵芝多糖能降低四氧嘧啶所致的高血糖，并认为灵芝多糖可能对四氧嘧啶致糖尿病小鼠的胰岛B细胞有一定的修复作用，使胰岛素分泌增多，从而降低血糖水平。而蘑菇、香菇、金针菇、木耳、银耳、滑菇等几种食用菌的子实体均具有降低胆固醇的作用，其中金针菇、蘑菇和木耳具有与香菇几乎相同的降胆固醇作用，尤其以金针菇为最强1。1.1.5抗疲劳、抗衰老作用近年来研究发现，许多食用菌多糖具有清除自由基、提高抗氧化酶活性和抑制脂质过氧化的作用，起到保护生物膜和延缓衰老的作用。生物膜上不饱和脂肪酸过氧化后，膜功能受损致细胞功能障碍，使细胞变形、死亡，引起多种疾病和衰老。现代科学结合自由基学说认为，多糖一方面可以增强机体免疫功能，同时还可以增强对自由基的清除能力和抗氧化能力。云芝多糖能够明显促进谷胱甘肽过氧化物酶的活性，腹腔注射云芝多糖可以提高小鼠腹腔内巨噬细胞的硒谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽S2转移酶的活性，增加其mRNA的含量。灵芝多糖通过增强酶的活力，提高机体清除自由基的能力，从而减少细胞的变性和死亡，达到抗衰老的作用1。李庆章首次应用滑菇多糖对衰老模型鼠不同时期抗氧化能力和抗衰老生物学效应进行研究，结果发现滑菇多糖可以通过提高SOD活力、增强抑制活性氧生成的能力，以及降低脂褐素的含量发挥抗衰老作用7。灵芝、冬虫夏草、香菇、银耳多糖等均可增强机体对运动负荷的适应能力，即具有抗疲劳的作用。1.2食用菌的活性蛋白1.2.1核糖体失活蛋白核糖体失活蛋白（RIP）是一类作用于rRNA而抑制核糖体功能的毒蛋白，可以破坏核糖体功能，抑制蛋白质的生物合成。RIP已经从多种被子植物中分离出来，从食用菌中分离的RIP虽然不多，但近年来也在不断增加。核糖体失活蛋白的功能主要是通过2个方面产生，即RNA的N-糖苷酶活性和RNA水解酶的活性。RIP可分为3类，第一类是单肽链碱性糖蛋白，分子量约为30kD，具有RNA的N-糖苷酶活性，有高度保守的活性中心，大多数的RIP都属于这一类；第二类蛋白为异源二聚体，分子量约为60kD，此蛋白A链具有RNA的N-糖苷酶活性，B链是一个对半乳糖专一的凝集素，A、B两条链通过一对二硫键连接，并通过强烈的疏水作用结合在一起，B链可以介导A链逆向进入胞质溶胶，A链就可以参与翻译过程，破坏蛋白质的合成；第三类RIP是由无活性的前体（proRIP）通过酶在活性位点加工形成活性RIP，这类蛋白比较少5。例如，YAO等1998年从草菇子实体中纯化出一个分子量大约为29kDa的核糖体失活蛋白volvarin，它有很强的抑制兔网织红细胞中蛋白质合成的能力，类似于植物RIPs，起N-糖苷酶活性，它在超螺旋SV-40DNA上还有脱氧核糖核酸酶活性。LAM等2001年从斑玉蕈中纯化出一个核糖体失活蛋白hypsin，分子量为20kDa，它对落花生球腔菌、尖饱镰刀菌和灰葡萄孢等真菌的菌丝体生长有抑制作用，还能抑制兔网织红细胞蛋白合成，抑制HIV-1反转录，同时还观察到该蛋白对鼠白血病细胞以及人白血病细胞和肝癌细胞的抑制4。因此，不同的核糖体失活蛋白具有不同的活性，如免疫抑制作用、抗有丝分裂活性、抗增殖和抗肿瘤活性、抗病毒及HIV-1病毒活性等1.2.2免疫调节蛋白真菌免疫调节蛋白（FIP）是近年来从一些高等担子菌子实体中提取的与植物凝集素和免疫球蛋白的结构和免疫功能相似的一类小分子蛋白质。其不仅具有与免疫球蛋白重链可变区相似的结构，而且具有抑制过敏反应、促进核酸和蛋白质合成、加速代谢的功能，能够增强机体免疫力，具有抗癌、抗过敏、抗增殖、刺激免疫细胞产生多种细胞因子和免疫调节功能。自1989年KINO等从赤灵芝子实体中分离提取出第一种真菌免疫调节蛋白（LZ-8）后，研究者从金针菇中分离出朴菇素（FIP-fve）蛋白，它是一种免疫调节和细胞凝集活性的蛋白，对淋巴细胞有增殖作用以及对系统过敏症有抑制作用。MAITI等从福罗里达平菇和草菇等五种食用菌中提取出免疫调节蛋白CABEP，它通过诱导细胞凋亡对肿瘤细胞起作用，进一步研究表明它可以提高小鼠自然杀伤细胞（NK）的细胞毒性和刺激巨噬细胞产生一氧化氮。41.2.3凝集素凝集素是一类具有凝集细胞或沉降复合多糖作用的非免疫起源的蛋白质或糖蛋白。它能与糖专一的、非共价的可逆结合。王贺祥等对常见22种食用菌菌丝提取物进行测定发现13种对兔血红细胞具有凝集活性，认为食用菌是凝集素的重要来源，凝集素在食用菌的子实体和菌丝中分布较多，在孢子及菌核中也存在。食用菌凝集素具有多种生物活性，可凝集细胞、抑制肿瘤生长、激发免疫调节因子表达、抗真菌、抗病毒、抗昆虫等。从20世纪80年代就已开始对凝集素的研究，现已取得丰硕的成果。HAN等2005年从裂褶菌中分离出一种同型二聚体乳糖结合凝集素，该凝集素具有促进小鼠脾细胞有丝分裂作用和抗肿瘤细胞增生活性，可以抑制HIV-1逆转录酶活性，但没有抗真菌活性，这一点在应用中会受到限制，倒也可以同其他抗真菌活性的物质进行结合使用。POHLEVEN等2009年从水粉蕈中分离、纯化、克隆了类-B蓖麻毒素凝集素CNL，并证实它是具有免疫特性的凝聚素，它的抑制效果是通过结合糖受体对人类白血病T细胞起作用的4。1.2.4其他食用菌的活性蛋白除了以上几种之外，还可以提取出一些抗植物病毒和抗动物病毒的蛋白以及一些毒素。例如，金针菇毒素就是一种功能性蛋白，它是一种成孔溶细胞素，可引起哺乳动物红细胞裂解，使肿瘤细胞溶胀破裂，并能改变肠上皮细胞的渗透性，具有促进药物吸收的作用6。PIRAINO等1999年从皱盖罗鳞伞中分离纯化了一个分子量为10425Da的抗病毒蛋白（RC-183），该蛋白显示对I型和II型单纯疱疹病毒复制的抑制，此外该蛋白还对水痘带状病毒、流感A病毒和呼吸道合胞体病毒的抑制作用，由质谱和其他方法研究表明它是一个结合有泛素的多肽4。由此可见，在食用菌中筛选抗动物病毒蛋白并研究其性质，这将对人类治疗疾病起到积极作用。1.3食用菌的抗氧化维生素维生素是维持人体健康所必需的营养物质，虽然在体内的量及所需的量不多，但由于它参与到人体内的各种生物化学反应，才得以维持人体的正常运转。若长期缺乏某种维生素，就会引起生理机能障碍而产生各种疾病，影响健康。研究发现食用菌中含有丰富的人体可吸收的多种维生素，例如硫胺素、核黄素、泛酸、烟酸、吡哆醇、钴胺素、尼克酸、抗坏血酸、生物素、叶酸、胡萝卜素、维生素E等。尤其以B族维生素、尼克酸和维生素D原含量尤为丰富；维生素C含量与蔬菜相近，但草菇、猴头菌中的含量较高；含维生素A的食用菌比较少，只有密环菌中的含量较高；胶质菌的胡萝卜素、维生素E含量高于肉质菌，而肉质菌中的草菇、香菇维生素总含量高于胶质菌。食用菌中含有的VA、VC、VE、胡萝卜素等抗氧化维生素具有消除人体自由基、增强免疫力、防止衰老等功效，同时能够提高白细胞吞噬作用，增强人体抵抗力和免疫力，阻止致癌物质亚硝胺的形成，防止癌症的发生3。1.4食用菌的核酸降解物研究表明香菇中核酸降解物包括环磷酸腺苷(cAMP)、环磷酸鸟苷(cGMP)、环磷酸胞苷(cCMP)，其中环磷酸腺苷(cAMP)是一种调节代谢的活性物质，具有抑制细胞生长和促进细胞分化的作用，可用于抗肿瘤，治疗牛皮癣以及冠心病、心绞痛等。香菇孢子提取物中的双链核糖核酸(dsRNA)能促进干扰素的分泌，是提高干扰素血中浓度的诱发因子，使人体产生干扰病毒繁殖的蛋白质，可提高人体免疫力，有助于抗艾滋病和抗衰老。腺苷是以核苷和嘌呤为基本构造的活性物质。灵芝含有多种腺苷衍生物，都有较强的药理活性，能降低血液粘度，抑制血小板聚集，能提高血红蛋白2，3一二磷酸甘油的含量，加速血液循环，提高血液对心、脑的供氧能力。香菇嘌呤具有一定的降血脂功能，还有抗病毒和解毒作用。香菇嘌呤对大鼠因注射三氯化铈引起的肝毒和死亡有预防作用。毛木耳含有腺嘌呤核苷，是破坏血小板凝集的物质，它可以抑制血栓形成 3。1.5食用菌萜类化合物灵芝酸是灵芝药用功效的主要物质基础之一。它是一种三萜类物质，是最霞要的活性物质之一，现已从灵芝中分离到100多种。它们由数个异戊烯首尾连接而成，大部分为30个碳原子、部分为27个碳原子的萜类化合物。灵芝子实体中灵芝酸的含量随品系、成熟度和培养基不同而不同。灵芝酸由较强的药理活性，能降低血脂、护肝排毒、抗氧化、抗菌抗炎、抗HIV病毒和疱疹病毒、抑制肝脏肿瘤细胞等活性，还有止痛、镇静等功效，对免疫、心血管、神经系统等具有调节功能。从灵芝菌实体中分离出的7B，15Q一二羟一酮灵芝酸R和S对由半乳糖胺引起的鼠肝细胞的细胞毒性有强烈的抗毒作用。倍半萜是指含有15个C的萜类化合物，分为无环型、单环型、双环型、三环型和四环型，也可分为倍半萜醇、醛和内酯等3。就已研究报道显示，Noemia KI等从金针菇培养液中分离出花册柏烯型倍半菇，发现金针菇倍半萜具有抗菌活性，即抗枯草芽孢杆菌和分支孢子菌的活性5。1.6其他活性物质食用菌中还含有一些其他的活性物质，例如黄酮类、氨基酸以及矿物质等等。食用菌中含有多种丰富的具有生理活性的矿质元素，是矿质元素十分丰富的食品。其分布特点是常量元素K、Ca含量高，因此含钾丰富的食用菌是治疗缺钾引起的症状的良药。食用菌还可以对Fe、Zn、Se等微量元素产生不同程度的富集作用，其中硒可以增加人体免疫功能，延缓衰老，保护肝脏，预防肿瘤和心血管疾病3。黄酮类化合物是具有酚羟基的苯环(A一与B一环)通过中三碳原子相互连结而成的一系列化合物。黄酮种类相当多，作用也相当广泛。对金针菇中黄酮的研究报道较少，仅缪成贵田等对金针菇黄酮抗油脂氧化作用进行了研究。他的研究结果表明，金针菇黄酮对猪油的氧化具有明显抑制作用，抗氧化能力随着质量分数的提高而增强。这为从食用菌中寻找黄酮类天然抗氧剂提供了可参考的思路。氨基酸也是食用菌中重要的活性物质，据测定金针菇巾含有18种氨基酸，每100克鲜菇中含氨基酸总量达209mg其中含有8种人体所必需的氨基酸，占氨基酸总量的44-50异亮氨酸和谷氨酸含量最高，而赖氨酸和精氨酸含量也分别达到5一6和045055。现代医学证明，赖氨酸可以增强记忆、开发智力，对幼儿增加身高、体重和智力生长非常有益，而且干金针菇中含锌量为1.3ug/g6.8ug/g，而锌也是儿童生长发育必不可少的物质，因此金针菇被誉为“增智菇”5。2 食用菌活性物质研究总结及存在的问题 2.1研究总结 食用菌在我国有悠久的药用史，例如灵芝、茯苓、云芝、猪苓、冬虫夏草等均为重要的常用中药材，它们在古代就被用来养生调理、扶正固本、化痰润肺、延年益寿以及对抗年老体衰。在现代社会中，人们对食用菌的研究更加具体化，并发现其中的各种生物活性物质在养生、治疗现代病等方面显示出很好的疗效。利用食用菌养生的人越来越多，它的作用在社会中已得到公认，而且现代医学已经将食用菌多糖、各种蛋白制剂等广泛应用到临床医学上，并被不断地开发其潜能。例如，近年来，食药用真菌多糖也正由单独应用研究向多糖与多糖、细胞因子、肿瘤杀伤细胞、放疗、化疗的联合应用研究转变，即向多糖间的协同作用转变3。而且活性物质的提取方法也在不断的提高，以保证提取出的活性物质的纯度和增加提取物的产量，以便更好地应用到医学等方面。例如，利用超声波循环提取得到的新的灵芝提取物，经分析表明，其中的氨基酸、蛋白质、可溶性粗多糖以及某些矿质元素均高于一般的提取方法中得到的提取物。另外，食用菌已经引起人们的极大兴趣，有关食用菌的研究也在不断的增加和完善，深入开展食用菌活性物质的结构、功能以及对人类发展的影响具有重要的意义和应用价值，目前，食用菌在我国已经形成了产业化，其在医学和食品上成为越来越重要的角色；在农业上，食用菌也开始成为经济作物越来越多的出现在人们的生活中。因此，食用菌的开发将具有广阔的前景。2.2存在的问题就目前各个行业对食用菌的研究现状来看，其各种成分及作用都有了一些了解，但这些研究还不够彻底，目前还存在着很多问题。这主要是因为食用菌中的活性物质的结构比较复杂，而且结构和生物活性之间又有着密切的联系，因此在同人体进行多种反应的时候，人们对其机理的把握还不是很准确4。例如，目前从食用菌中获得的大多数小分子类抗植物病毒剂都是粗提取物，成分未能确定，抑制机理不太明确，还有待深入研究。另外，目前能从食用菌中分离纯化的核糖体失活蛋白的种类和数量都很有限，但功能同植物核糖体失活蛋白具有相似性，应用前景仍需要进一步探索。同样地，食用菌中的黄酮类、萜类化合物这些成分的研究还不够深入，处于初级阶段，仍需要进一步的研究和开发。研究活性物质的功能，将该物质作用于人体时，有很多外在的影响因素，例如作用体的温度、作用时间、外来物的干扰等，例如从食用菌中获得的抗病毒蛋白对植物病毒有很好的防效，但由于存在抗病毒效果持续时间有限的问题，从而限制了这些物质的进一步开发利用4。对初步已形成产业化的食用菌种植还缺乏响应的管理措施和研究，生产规模小且加工技术落后，对农药残留、放射性残留、金属含量、化学添加剂等制度还不够完善3 食用菌的食品开发现状及其展望随着食用菌的价值逐渐被大众所了解，人们越来越青睐于食用菌，更愿意选择菌类的食品，享受美食的同时还能促进身体健康。这给商家提供了契机，使得他们积极的投入到食用菌类食品的生产开发，更好地满足了人们对健康的追求。目前人们对食用菌类食品的开发包括两个方面，一是普通类食品，一般是我们平常所食用到的菜肴及休闲食品。例如，吕元平等研制出的麻辣金针菇休闲食品既保持了新鲜金针菇所具有的色、香、味、形及高膳食纤维和营养物质，又具有食用方便、安全卫生、可长期保藏等特性，另外，金针菇软罐头可以很好地延长食品的保质期，它的汤汁清晰，菇体色泽乳白或金黄，菇柄脆嫩，菇软滑，具有金针菇特有的鲜味和香味8。是功能保健类食品。目前人们最关注的是功能保健食品的开发，食用菌保健品一般是将食用菌中的生物活性物质提取出来再加入到一般类的食品中，利用新型的生产工艺制成保健品，另外还有将食用菌本身进行生产加工得到高含量活性物质的饮料、罐头等等。这样的食品同时也就具有了食用菌内该活性物质的作用，而且由于活性物质的含量高，其保健效果也会更加的显著，得到了广大消费者的喜爱。例如李凤林等以鲜牛乳为主要原料加入以金针菇为原料提取的菌汁，制成的保健酸奶3；还有研究将高含量活性物质的花脸香菇加入