黑木耳多糖研究进展

1、黑木耳多糖研究进展【摘要】 本文综述了近年来人们对黑木耳多糖的提取方法、成分结构,保健功能及生物活性的研究成果进展。 【关键词】 黑木耳多糖;提取方法 成分结构 生物活性 功能食品引言黑木耳 1又称木耳、耳子、光木耳,属真菌门担子菌纲木耳科木耳属菌类。它是生长在朽木上 的一种腐生菌,由菌丝体和子实体两部分组成。菌丝体为无色透明,生长在朽木里面;子实体则生 长在朽木的表面,为食用部分。子实体丛生,常覆瓦状叠生。耳状。叶状或近林状,边缘波状,薄, 宽 2-6cm ,最大者可达 12cm ,厚 2mm 左右,以侧生的短柄或狭细的基部固着于基 质上。初期为柔软 的胶质,粘而富弹性,以后稍带软骨质,干后

2、强烈收缩,变为黑色硬而脆的角质至近革质。背面外 面呈弧形,紫褐色至暗青灰色,疏生短绒毛。绒毛基部褐色,向上渐尖,尖端几无色,里面凹入, 平滑或稍有脉状皱纹,黑褐色至褐色。菌肉由有锁状联合的菌丝组成,粗约 2-3.5m 。子实层生于 里面,由担子、担孢子及侧丝组成。担子长 60-70m ,粗约 6m ,横隔明显。孢子肾形,无色。 我国是世界上主要的黑木耳生产国,年产量占世界总产量的 90%以上,它在我国多数地区都有 生产,这就为黑木耳的开发应用提供了有利条件。黑木耳营养丰富、食味鲜美、不但是营养价值很 高的食用菌,而且是药用价值较高的药用菌,是世界公认的保健品。本草纲目中记载:“木耳 生于朽木之

3、上,性甘平,主治益气不饥,轻身强志,并有治疗痔疮,血痢,下血等作用。”近代医 学研究发现,黑木耳子实体多糖具有降血脂、延缓衰老、增强免疫和抗肿瘤等多种药理作用。黑木 耳是“药食同源”的典型代表,不但含有丰富的营养素,而且具有极高的药用价值。有人对黑木耳 的营养成分做了全面的分析,发现它富含大量的糖类和蛋白质,同时也是一种钙和铁含量较高的食 品。大量研究表明黑木耳作为“生物应答效应物” (Biological Response Modifier ,简称 BRM 具有 多种生理功能,而这些重要的生理功能都是与其多糖组分密切相关的。因此,对黑木耳多糖的提取 与利用就成了首要问题。而本文要阐述的是本文

4、就黑木耳多糖的提取办法、结构成分及生物活性, 以及其的开发利用做一综述。1 黑木耳多糖的提取方法黑木耳多糖为细胞内容物,提取时需要破坏细胞壁结构,从而使其释放出多糖成分,因此细胞 破壁技术也就成了提取生物活性成分的关键。从黑木耳子实体中提取黑木耳多糖的常用的方法有:热水浸提法、碱浸提法、酶解提取法、超声波法、微波辅助法、超微粉碎法以及复合法等。1.1 微波辅助提取法微波强化固液浸取法具有设备简单、适用范围广、提取率高、节省溶剂、节省时间、节能、不 产生噪音和污染等众多优点,是一种颇具发展潜力的新型辅助提取技术。张钟等 11采用微波辅助浸 提法,通过单因素和正交实验确定最佳工艺条件:微波功率为

5、560 W 、提取时间为 35 s 、料液比为 1: 40、萃取时间 3h 、浸提效果最佳。樊黎生 2等以微波辐射处理为辅助条件,与常规水提法 (WE、超 临界萃取法 (sFE和超声波萃取法 (USE进行对比研究发现:微波辅助萃取法 2的黑木耳多糖的平均 得率为 13.26%,比常规水提法的得率提高约 51%,而时间缩短了将近 5/7,得出先用微波处理经一 定量水浸润后的干料,然后再加水或有机溶剂浸提有效成分,这样破壁效果好,而且既节省能源,又可进行连续工业化生产。1.2 超声波提取法随着现代科学技术的发展,超声波技术已经应用于天然植物及真菌活性成分的研究。超声提取 技术 4主要是利用超声波的

6、空化作用加速植物有效成分的浸出提取,另外超声波的次级效应,如机 械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等,也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合,利 于提取。唐娟 10等研究了超声波协同纤维素酶提取木耳多糖的方法,确定最佳提取条件为:超声波 功率 40 w 、 pH 值为 4.5、提取时间 2.5 h 、提取温度为 45。发现由于作用温度低,该法比热水浸提、 碱液浸提及酶法浸提所得黑木耳多糖颜色浅,便于黑木耳多糖产品的进一步精制。1.3 稀碱浸提法欧阳天贽等 5利用稀碱提取、 CPC 纯化等方法,提取出一种碱溶性黑木耳多糖,并进行系列理化 性质研究:该多糖纯度较高,不含蛋白质、核酸等含氮成分

7、,由葡萄糖、甘露糖、木糖、岩藻糖等 单糖组成, 分子量为 3.1×105。 包海花 5等以蒸馏水和 1 mol /L NaOH 溶液作提取剂, 在 80提取 3 h , 发现用蒸馏水作提取剂的多糖含量为 1.28%,而用稀 NaOH 溶液作提取剂的多糖含量为 3.52%,后者 的多糖含量比前者高出近 3倍, 且能节省时间和减少原材料及试剂的消耗。 虽然碱处理使黑木耳多糖 的含量增加,但碱浸提法容易使部分多糖发生水解,破坏了多糖的活性结构、减少了多糖的获得率。1.4 热水浸提法热水浸提法是一种国内外常用的提取真菌类多糖成分的传统方法。陈艳秋 5等学者将黑木耳子 实体干品经热水浸提、浓缩

8、滤液、乙醇沉淀、沉淀物真空干燥,获得黑木耳多糖,并得出结论:黑 木耳子实体干粉与水比例为 1:50,在 90水浴中 (3次 抽提 3.5 h ,提取液用 70%乙醇醇析,多糖得 率为 5.48%。林敏 6等采用此法提取黑木耳中的水溶性多糖,研究了不同的提取时间、提取温度和 加水比对黑木耳粗多糖提取率的影响,并采用二次回归组合实验设计得出黑木耳的最佳提取条件。 此法采用水体系,材料易得,所需条件简单,但黑木耳细胞粗大、壁厚,多糖难以从胞内扩散出来, 需要多次浸提,操作时间长,收率低,费时费料。1.5 酶解提取法近年来,国内学者致力于酶法提取真菌多糖的研究,所谓酶法即采用酶与热水浸提法相结合的 方

9、法,酶多采用一定量的果胶酶、纤维素酶及中性蛋白酶,酶解提取法通常采用一定量的果胶酶、 纤维素酶及中性蛋白酶,与热水浸提法相结合进行,具有条件温和、杂质易除和得率高等优点,包 括单一酶法、复合酶法和分别酶法等。姜红等 9研究了分别将果胶酶和纤维素酶作为水解用酶提取 黑木耳多糖的最佳工艺条件,发现在两种酶反应体系中,浸提剂倍数、 pH 、时间、温度等最适工艺 参数较为接近,这为黑木耳双酶水解提供了依据。张立娟等 5采用了三种细胞破壁酶 (纤维素酶、果 胶酶、木瓜蛋白酶 ,通过单因素和正交试验,对影响多糖提取率的酶的因素进行了研究,先加入复 合酶于 50水浴中反应,然后加入蛋白酶反应一段时间后,发现

10、采用此法提取率高达 16.83%,提取 时间缩短到 140 min ,较热水浸提法和碱液浸提法有明显的优点。酶法提取虽有效率高、反应条件温 和、工艺简便和省时等许多优点,但酶的价格较高,使用的条件较为苛刻。1.6 复合提取法复合提取法即将上述提取方法结合使用,以期获得黑木耳多糖的最佳提取率。刘大纹 5等利用 超微粉碎技术结合超声波协同纤维素酶提取黑木耳多糖,获得最佳参数为:超声波频率 20 kI-Iz、 超声波功率 20 W、酶解温度 88、 pH 值 4.61、时间 160min ,而且发现此法能够提高多糖的溶出率, 具有反应时间短、反应条件温和、细胞壁破碎彻底、粗多糖溶出率较高的优点。2

11、黑木耳多糖的结构分析黑木耳多糖的结构包括单糖的组成、连接点类型、单糖与糖苷键的构型、分子量范围等。 Misaki 等 3从黑木耳子实体中分离得到了 4种多糖。并指出其中两种多糖由 D-木糖、 D-甘露糖、 D-葡萄糖、 D-葡萄糖醛酸组成。它们的结构是主链为甘露聚糖,在部分甘露糖 2, 6位上被 D-木糖、 D-甘露糖或 D-葡萄糖醛酸取代。 另外两种多糖的主链均为 8-(1-3-D-葡聚糖, 侧链与主链以 p-(1-6键接而成。二者的区别在于侧链的数目和类型不同:其中一种多糖在主链上约有 2/3的葡萄糖残基 被单个葡萄糖基取代,这种多羟基基团的存在使其在水中的溶解度较高,为水溶性。而另一种多

12、糖 在主链上约有 3/4的葡萄糖残基被短链葡聚糖残基取代,其分支度较高,这种复杂的多分支结构使 其在水中的溶解性很差,是不溶于水的。3 黑木耳多糖的生物活性3.1 黑木耳多糖的降血脂作用郭素芬等 6对木耳多糖关于动脉粥样硬化 (As的预防和消退作用进行观察。结果表明,在喂饲 高脂饲料复制出动脉硬化模型后,加喂黑木耳多糖能显著降低血中脂质含量,防止动脉粥样硬化斑 块的继续扩大。其可能原因主要是黑木耳多糖的应用使得体内胆固醇加快运转、分解和排出,防止 了过高的血脂在血管壁的继续沉积。此外,黑木耳多糖还能清除血管壁、巨噬细胞及泡沫细胞中的 氧化 LDL(低密度脂蛋白 ,从而使斑块缩小。黑木耳多糖的加

13、入,脂质过氧化物 MDA(丙二醛 含量显 著降低, 而自由基清除剂 SOD(超氧化物歧化酶 活力显著升高, 这在一定程度上保护了组织细胞不受 损伤,组织泡沫细胞死亡后向外释放更多的脂质而致使斑块过大。黑木耳多糖的降脂作用可将可溶 性的胆固醇脂转换成不溶性的游离单水晶体,胆固醇脂体温条件下为液状,而胆固醇以结晶形式存 在时为胶状,因此胆固醇结晶的增加将有助于斑块缩小。基于以上论点,可见黑木耳多糖的应用可 使已形成的 AS 斑块面积减少。3.2 黑木耳多糖的降血糖作用宗灿华等 6还对黑木耳多糖关于糖尿病小鼠的降血糖作用进行实验分析。结果表明:黑木耳多 糖对正常小鼠血糖有降低趋势,但由于正常小鼠体内

14、存在完整高效的调节机制,降糖效果不明显, 血糖维持在相对恒定范围内。 四氧嘧啶产生的自由基可选择性破坏胰岛 B 细胞, 降低体内胰岛素水平, 使血糖明显升高。给药后,黑木耳多糖各剂量组血糖逐渐降低,与模型对照组比较,给药 15d 及 30d , 黑木耳多低、中、高剂量组血糖均显著性降低,说明黑木耳多糖对四氧嘧啶糖尿病小鼠具有显著降 血糖作用。3.3 黑木耳多糖的抑制肿瘤作用宗灿华等 6还对黑木耳多糖的抑制肿瘤作用进行实验观察。方法为利用硝酸还原酶法测定小鼠 血清 NO 含量。结果表明:低、中、高剂量黑木耳多糖抑瘤率分别为 24.17%、 32.48%、 41.21%,说 明黑木耳多糖具有显著的

15、抑瘤作用,其中高剂量抑瘤效果与猪苓多糖抑瘤效果相当。实验者同时观 察黑木耳多糖对 H22肝癌小鼠脾指数及胸腺指数的影响。 脾脏是体内最大的免疫器官, 是机体细胞免 疫和体液免疫的中心,通过多种机制发挥抗肿瘤作用。胸腺是动物体的中枢淋巴器官,主要与细胞 免疫有关,间接参与体液免疫。胸腺摘除的动物和胸腺先天性发育不全者,都会出现细胞免疫缺陷, 而肿瘤发生率也增高。该试验结果表明:黑木耳多糖可不同程度提高脾指数和胸腺指数,说明黑木 耳多糖可以一定程度上提高机体免疫功能, 从而发挥其抑瘤作用。 实验者还观测了黑木耳多糖对 H22肝癌小鼠血清 NO 含量的影响。 NO 是机体免疫防御的效应分子,其介导杀

16、伤肿瘤细胞的机制可能是 NO 极易与含有 Fe s 中心的蛋白质 Fe2+作用形成 Fe NO ,起到细胞毒作用。肿瘤细胞内铁的大量丧失, 破坏了许多代谢酶活性, 因此可阻断细胞内. DNA 复制, 从而抑制或杀伤肿瘤细胞。 该试验结果表明:黑木耳多糖可增高 H22小鼠血清 NO 含量,从而促进肿瘤细胞凋亡。综上所述,黑木耳多糖具有显著抑 瘤作用,其抑瘤作用可能与提高机体免疫功能及增加血清 NO 含量有关。3.4 黑木耳多糖的抗衰老作用据研究报道 7, 以黑木耳多糖 0. 1%浓度培养羽化 10h 内雄性果蝇成虫, 其寿命延长为对照组 1. 26倍。按上培养果蝇 40d ,脂褐质含量下降 12

17、.17%。实验取小鼠以 100mg /kg 腹腔注射多糖 30d ,心肌 组织脂褐质含量下降 2530%。测定脑和肝脏中超氧化岐化酶活力分别增加 37.89%和 47.19%,而 脑中 MAO B 活性明显下降。另将刚羽化果蝇成虫,置 0.4%多糖培养基饲养 40d ,则雌雄果蝇飞翔率 分别增加 37.14%和 52.46%,说明黑木耳多糖有明显的抗衰老作用。3.5 提高机体免疫功能研究报道 7用黑木耳多糖液给小鼠皮下注射 2mg ,测定吞噬鸡红细胞数,求得吞噬指数和吞噬百 分数分别为对照组 2.71倍和 1.38倍。另一实验按 100mg /kg 给药 7d ,亦获得相似结果。以 120mg

18、 /kg 腹腔注射小鼠 7d ,脾脏重量和脾指数较对照组增加 1.4倍和 0.43倍,但对胸腺影响不明显。按 50mg /kg 腹腔给药 7d ,可增加半数溶血值 (H 为对照组的 1.3倍,以 25ug /ml 多糖 0.2ml 加入实验,玫瑰 花结形成率对照组为 38.20±1.500%,黑木耳多糖组增加至 58.60±1.72%,用 3H-TdR 掺入实验,黑 木耳多糖用量 100pg 时.掺入量增加 1.21倍,说明有良好促进淋巴细胞转化作用。上述实验表明黑木 耳多糖有明显增强体液免疫和细胞免疫作用。 此外黑木耳多糖进行小鼠 3H-亮氨酸实验时, 其掺入量 较对照组

19、增加 29%,表明对血清蛋白生物合成的促进作用。4 黑木耳功能食品开发多年来,黑木耳的食用方式比较单一,大部分仅限于炒食或做汤料,深加工相对落后。随着对 黑木耳多糖研究的不断深入,其营养价值和生物活性为人们所看好。我国又是黑木耳生产大国,资 源丰富,大力进行黑木耳功能性食品的开发,对于改善人们的膳食结构和提高黑木耳的附加值具有 十分重要的意义。4.1 黑木耳粉的研制白宝兰等 5利用黑木耳、黑芝麻,配以其他营养丰富的辅料,研制了保健型黑木耳粉,经过多 次调配、精细加工及对各项理化指标的严格控制,利用正交试验确定了最佳配方:木耳约 10%,淀粉 约 25%,糖约 35%。这种新型、安全的营养保健食

20、品香甜可口,营养丰富,抗衰老、乌发养发、调 节血脂,特别适合老年人群食用。4.2 黑木耳蜜饯的研制采摘鲜黑木耳 5,将黑木耳的蒂剪去,剪成的大朵为 23 cm. I 形的的条状。用清水冲洗后沥 干 (或干黑木耳在 7080水中浸泡约 l h,使其吸水膨胀,切条备用 。然后配制浓度 50%的糖液, 按黑木耳:糖液 =1:2的比例置锅中煮沸 10 min ,倒在干净容器中浸泡 68 h 后捞出,余下的糖液倒 入锅中调整浓度至 60%,同时加 0.3%柠檬酸、 0.05%苯甲酸钠,再将糖渍的黑木耳倒入锅中文火煮 制,不断搅拌以防焦糊,煮 3040 min至浓度达 68%即可捞出冷却,滚上白砂糖,即可

21、成功的制成 黑木耳蜜饯。4.3 黑木耳粥的研制陈艳秋 5等研究开发了黑木耳八宝粥,采用正交试验设计,确定出适合大众口味的最佳配方:黑木耳干重 25 g、绿豆 50 g、红豆 150 g、红糖、白糖各 50g 、糖稀 100 g、糯米 100 g、水 1500 mL、 花生仁、银耳和莲子适量,煮出的八宝粥甜度适宜,粉红色,爽滑可口,有清香味,凉后食用口味 更佳;研究结果表明糯米的添加量是影响黑木耳八宝粥风味的主要因素,糯米经高温蒸煮后,香糯 润滑,调和了八宝粥的黏和程度,使粥体均匀,口感好;黑木耳营养丰富、药用价值高,经高温蒸 煮后其营养成分更易于人体吸收。陈艳秋等还研制了黑木耳甜羹,采用正交试

22、验设计分析了主要影 响因素,筛选出适合于大众口味的最佳配方:黑木耳干重 10 g 、白糖 50 g 、打糕片 250 g 、水 1500 mL ,苹果梨丁、橘子瓣和银耳适量。4.4 黑木耳果冻的研制崔福顺 5等以黑木耳为主要原料,研制了黑木耳果冻,正交试验得最佳配方为:黑木耳汁 30%、 蔗糖 15%、柠檬酸 0.2%、明胶 6%。产品成冻完整,有独特的黑木耳风味,弹性、韧性强,而且营 养价值高,具有保健作用。崔福顺 5等还以黑木耳汁、赤砂糖为主要原料,设计正交试验对黑木耳 果冻的加工工艺进行了研究,确定最佳工艺参数为:黑木耳汁 30%、糖 15%、柠檬酸 0.2%、凝胶剂 (明胶:琼脂质量比

23、 =5:16%,该产品色泽均匀、组织状态良好、口感细腻、酸甜适宜,具有营养 保健功能。5 展望目前,对多糖的研究已经成为分子生物学、药物学和食品科学中不可缺少的一部分。我国对食 药用真菌多糖的开发利用尤为引起人们的关注。真菌多糖在一定剂量时可治疗疾病,少剂量时可以 强身健体、预防疾病。所以黑木耳多糖作为食药用真菌多糖中的一种,现在不仅作为药物进行研究, 还作为功能性食品添加剂和保健品进行开发。研究黑木耳多糖的热点主要集中在:多糖高产菌株的筛选和选育;优化多糖的提取方法;通过 研究多糖活性与结构的关系来有效的改造天然多糖,使之增强原有活性;深层发酵生产多糖工艺的 优化;多糖药理机制及多糖药品临床

24、应用的有效性和安全性研究等。综上所述,随着对黑木耳多糖 研究的不断深入, 利用黑木耳多糖开发的功能性食品添加剂、 保健品或药品的市场前景为人们看好。 为研究出有利于人民身体健康的、经济效益高的黑木耳多糖的深加工产品,需要广大的生物学家、 食品科学家和医学家的共同努力,来带动整个多糖研究的快速发展。参考文献1 熊艳,车振明 . 黑木耳多糖的研究进展 J.中国食物与营养 ,2006, (102527.2 王晓军,李颖 . 微波辅助提取黑木耳多糖的研究 J.纺织高校基础科学学报, 2010,23(1:9598.3 陈和生,孙振亚 . 黑木耳多糖的研究进展 J.时珍国医国药, 2003, 14(5:300301.4 郭平,卢家炯,等 . 黑术耳多糖功效与提取方法 J.中国林副特产, 2006,(6:7274.5黄贤刚,全永亮,胡勇,等 . 黑木耳多糖研究进展 J.粮油食品科技 ,2010, 18(1:4750.6曹雷,陈红君 . 黑木耳多糖的研究进展 J.长春师范学院学报 ,20