香菇内源性甲醛研究进展

李贵节，陈晓麟，张腾辉

(重庆第二师范学院 生物与化学工程系，重庆 400067)

甲醛(formaldehyde)是世界卫生组织确定的致癌和致畸形物质，公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位。大量文献记载，甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变，DNA 单链内交连和DNA 与蛋白质交连及抑制DNA 损伤的修复、妊娠综合症、引起新生儿染色体异常、白血病，引起青少年记忆力和智力下降。

香菇(Lentinula edodes)又名花菇、香蕈、椎耳、冬菰、厚菇，为担子菌亚门、层菌纲、无隔担子菌亚纲、伞菌目、口蘑科、香菇属真菌;菌体似伞型，肉肥厚，色灰白，糯软鲜香。香菇不但具有清香味鲜的独特风味，香菇中的香菇多糖还具有一定的调节免疫、抗肿瘤、抗突变、抗氧化、降血脂等生理调节作用［1-5，22］。然而，一个不容忽视的问题是大量香菇制品含有甲醛甚至甲醛超标:深圳市疾病预防控制中心对香菇中甲醛含量的监测报告指出，在测定的20 种干香菇中，甲醛含量在21.3-369.5 mg/ kg 之间，测定的14 种鲜香菇中甲醛含量为4.0-54.1 mg/kg［6］;对重庆市场上香菇中甲醛含量的研究发现，检查的10 种干香菇甲醛含量均在100-200 mg/ kg内，5 种鲜香菇甲醛含量为4-25 mg/ kg，香菇中甲醛检出率为100%［7］。近年来，日本、香港及欧盟等媒体纷纷炒作“中国产香菇中含有甲醛”，这些事件引起输入国政府的高度关注及其商界与消费者的疑虑，使我国香菇产业和农产品出口业蒙受了巨大的经济和信誉损失。

事实上，大量研究表明:甲醛主要是香菇在生长发育过程中逐步形成的，是香菇特有的正常生理代谢产物［8］。林树钱等［9］在对香菇生长发育和加工贮存中甲醛含量变化的初步研究后指出，在香菇不同发育阶段，其菇体内甲醛含量不同。李绮等［10］在香菇栽培料中加入霉克星2 号(一种含甲醛的灭菌剂)，香菇中甲醛含量无明显变化。香菇中的甲醛不是人为添加或环境污染所致，而是香菇生长代谢、采后保鲜及干燥过程中自然产生的。

1 香菇中内源性甲醛的产生机制

上世纪70 年代，Kyoden Yasumoto 等［11］提出香菇中的主要风味物质香菇精是由其前体物质香菇酸在γ-谷氨酰转肽酶(γ-glutamyl transpeptidase，GGT)和半胱氨酰亚砜裂解酶(S-alkyl-cysteine sufoxidase，C-S lyase)的作用下形成的。反应具体过程为:γ-谷氨酞转肽酶作用脱去香菇酸上的谷氨酰部分，生成脱谷氨酰香菇酸;接着半胱氨酰亚砜裂解酶作用脱谷氨酰香菇酸产生不稳定的中间产物并同时转化为香菇精和甲醛等物质［8］。即甲醛是香菇风味物质产生过程中的副产物。采收后，香菇子实体中甲醛含量仍在继续增加，并且干燥加工后的香菇中甲醛含量显著高于鲜香菇［9，12］;Yada 等也报道，鲜香菇中甲醛含量为8-24 mg/ kg，而干香菇中达100-230 mg/ kg，含量较高。Fujimoto 等［13］研究发现，采收后的香菇子实体在香菇酶的作用下，其甲醛含量会逐渐增加。

2 香菇中内源性甲醛的存在形式与毒性研究

现有关于甲醛毒性的研究大都以游离态甲醛为对象进行研究，相应的对其毒性评价也按照游离态的甲醛处理，认为它们具有三致作用;而对于内源性甲醛以何种状态存在于香菇中、其存留形式是否对其毒性产生影响等问题，还鲜有报道。张烨［14］对不同香菇样品采用直接水蒸馏法提取游离态甲醛，加酸水蒸馏法提取总甲醛，分别以乙酞丙酮法测定含量，发现香菇中甲醛以游离和结合两种状态存在，其中游离态甲醛与结合态甲醛之比为34.1%～39.5%。进一步研究表明，香菇中的蛋白质和香菇多糖能够结合甲醛，结合量分别为71.6 mg/ kg 和229.9 mg/ kg。用香菇水提液和等同于其总甲醛含量的甲醛溶液进行蚕豆根尖微核实验和Ames 实验，结果发现:1)香菇水提取液对蚕豆根尖细胞微核的产生有显著的抑制作用，抑制率随香菇水提取液浓度的升高而增强;而等当量甲醛溶液浓度大于140.4 mg/ L 后，蚕豆根尖微核率显著上升。2)Ames 实验中，香菇水提取液所诱发的测试菌株TA97、TA98 的回变菌落数均未超过自发回变菌落数的2 倍，检测结果为阴性;等当量甲醛溶液所诱发的测试菌株TA97 的回变菌落数未超过自发回变数的2 倍，而诱发的测试菌株TA98 的回变菌落数超过了自发回变数的2 倍以上。该研究初步表明，实验浓度下的香菇水提取液没有表现出遗传毒性，而等量甲醛溶液则呈现遗传毒性。这一结果提示，对香菇中甲醛的存在形式及毒性等应进行深入研究，不能直接根据样品处理后游离甲醛的毒性结果来评价香菇内源性甲醛的毒性。

3 香菇内甲醛的检测方法

已报道的甲醛测定方法主要有色谱法、吸光光度法、极谱法、动力学分析法、流动注射法等，这些方法适用于大气中、水中甲醛含量的测定。我国现有的食品卫生理化检验标准仅对食品包装材料、容器涂料释放或溶出的甲醛限量做出规定，包括香菇在内的食品尚无甲醛检测项目。

目前香菇甲醛的测定 多采用乙酰丙酮法。陈乃平［15］用乙酰丙酮分光光度法测定微量甲醛时证明，此法具有线性关系好、灵敏度高、操作简便快速的优点。加标范围在93.2%～100%、置信度95%，其准确度完全能满足控制分析的要求。乙酰丙酮分光光度法测定甲醛的原理为:在过量按盐存在下，甲醛与乙酰丙酮生成黄色化合物，于最大吸收波长处进行光度测定，甲醛含量在0～4 μg/ ml 范围内符合比耳定律。

HPLC 法通常是基于2，4－二硝基苯肼(DNPH)与甲醛发生衍生反应，生成2，4－二硝基苯肼－甲醛腙(HCHO 一DNPHo)后用紫外检测器检测。彭锦峰等在考虑了衍生化的酸度，衍生试剂的浓度，温度，时间等影响因素的基础上，确立了最佳测定条件，建立了用高效液相色谱测定香菇中甲醛的方法:将食用香菇用水提取，提取液经2，4－二硝基苯肼衍生后，测定其中的甲醛。外标法定量测定时，甲醛标准溶液的峰面积与样品质量浓度在10.7-856 μg/ L 范围内呈良好的线性关系，方法的检出限为8.2 μg/ L［16］。

甲醛检测仪是一种利用传感器工作原理检测气体中甲醛蒸汽含量的精密仪器，采样时用泵吸入样品气体进入传感器后转换成电信号，信号与甲醛蒸汽浓度成正比，由显示器显示样品实际浓度值。该法对低浓度甲醛的测定灵敏度较高，准确度可达±0.02×10－6。香菇在密闭容器中密封直至容器内甲醛含量达到平衡，采用甲醛检测仪测定，实验表明显示数值随蒸汽浓度变化，两者呈现出极显著的正相关性［17］。

4 香菇产生内源性甲醛的影响因素与调控方法

4.1 影响香菇内源性甲醛含量的因素

4.1.1 生产用培养基的成分影响内源性甲醛含量:柯乐芹［18］对白杨木屑、杂木屑、枫树木屑和栎树木屑培养基中本底甲醛含量进行了检测，发现各树种木屑中均含有微量甲醛，分别为24.91、17.31、14.22、12.13 mg/ kg，且混合培养基甲醛含量比纯木屑明显升高。福建农林大学在比较菌草香菇与木屑香菇品质的试验中发现:菌草香菇所含的甲醛量是木屑香菇的1.96 倍，说明培养基成分的改变使香菇中的甲醛含量发生了变化［19］。

4.1.2 出菇管理模式影响对内源性甲醛含量:研究发现覆土式、层架式和大棚式三种栽培模式下子实体甲醛含量顺次降低［18］。因覆土栽培菌棒中甲醛不易散发，故含量高;层架式栽培在单位面积内菌棒密度大，可能造成了较高的甲醛水平;而大棚栽培因通风条件好，所以相对甲醛含量最低。

4.1.3 贮存时间长短影响干菇和鲜菇甲醛含量:干菇贮存一年后甲醛含量比鲜菇刚烘干后甲醛含量低2.7倍。将干菇浸泡，吸透水分1h，煮熟5 min，香菇中甲醛含量明显降低，汤液中含有微量甲醛。鲜菇采收当日即烘干比低温贮存后烘干的干香菇中甲醛含量高［9］。经沸水处理后香菇中甲醛含量明显降低［10］。

4.2 香菇内源性甲醛的调控方法

4.2.1 控制甲醛生成的代谢途经:刁恩杰［7］研究发现，在香菇培养基中添加II 型益菇粉，收获的鲜香菇中甲醛含量为5.8 mg/ kg，干香菇中甲醛为30 mg/ kg，与对照组相比减少4/5。该研究还发现Cu2+、Pb2+、Zn2+可以抑制香菇酶的活性，从而控制甲醛的含量。胡子豪［12］研究了与谷胱甘肽代谢途径相关的物质对香菇甲醛代谢的影响，发现添加谷胱甘肽、半胱氨酸和谷氨酸的混合物以及硫酸钠可使甲醛含量显著变化;生物信号分子NO 及抗坏血酸类抗氧化物也能降低香菇内源性甲醛的含量。夏苗等人［20］研究了气调包装(MAP)对贮藏期间香菇甲醛含量的作用，发现香菇甲醛含量与GGT 和C-S lyase 比酶活呈显著正相关，而两种酶活又与香菇的呼吸强度呈显著正相关;因此采用CO2MAP 抑制其酶活，从而能控制香菇甲醛的含量。

4.2.2 增强甲醛分解的代谢途经:该作用主要涉及甲醛氧化、无糖磷酸代谢、氨基酸代谢等通路。其中甲醛氧化途经主要涉及到甲醛脱氢酶(FDH)、硫代甲酰基谷胱甘肽水解酶(FGH)、谷胱甘肽甲醛活化酶(Gfa)等。激活这些氧化分解甲醛的关键酶，促进香菇自身代谢部分清除内源性甲醛，从而可维持甲醛处于无毒害的较低水平。

4.2.3 利用物理、化学处理除去甲醛:甲醛易挥发、易溶于水。林树钱等人［9］将干香菇浸泡于水中1h后，煮沸5min，菇体内甲醛含量显著降低。张烨［14］通过浸泡、炖煮和油炸处理香菇，发现鲜香菇浸泡30min 后甲醛含量由7.70 mg/ kg 降至4.13 mg/kg，炖煮25min 后甲醛含量从3.71 mg/ kg 降至1.70 mg/ kg，油炸4min 后甲醛含量由11.82 mg/ kg减少到5.25 mg/ kg。甲醛在香菇蒸煮过程中能与半胱氨酸结合生成四氢噻唑-4-羧酸，该反应不仅降低甲醛含量，其产物还能与人体内亚硝酸盐结合，预防癌症发生［21］。刁恩杰［7］将香菇浸泡于50 mg/ L半胱氨酸溶液中30min，处理样品甲醛含量比对照组降低28.90-65.14%。

5 问题与展望

香菇内源性甲醛是食品安全中的一个重要问题。虽然国内外研究已经取得一定的成果，但对于甲醛产生途径及机制的研究尚浅，对于香菇中甲醛结合物质的种类和结合方式还不够了解，结合态甲醛的毒性指数及安全性还缺乏一套行之有效的评价体系。此外，对内源性甲醛的调控技术和快速检测手段也研究较少。未来将更多从分子生物学水平上研究甲醛产生相关酶系及其机理，通过构建cDNA文库等方法筛查香菇体内甲醛代谢酶类的基因，分析甲醛代谢相关酶启动子序列及上游调控元件，从而了解基因的表达调控机制。进一步研究香菇中甲醛与组织内的小分子及蛋白、多糖等大分子的结合方式，探究其对甲醛毒理学的改变效应。寻找和研发高效安全的香菇甲醛分析检测和调控技术，从而最终提高香菇这一传统美味和功能性食品的安全性。

［1］陶名熏.香菇的药效和食品开发［J］.食品科学，1986，7(10):11-13.

［2］杜宇野.香菇多糖的研究进展［J］.中国食用菌，1995，14(4):9-11.

［3］苗著.香菇多糖的药理作用和临床应用概况［J］.天津药学，2000，12(l)，35.

［4］盛剑秋，杨淑英.香菇多糖的免疫调节作用研究进展［J］.胃肠病学和肝病学杂志，1998，7(1):92-96.

［5］刘春如，易诚.香菇的营养价值和药用价值［J］.中国林副特产，2002，60(1):52-53.

［6］吕玉琼，林凯，侯穗波.香菇中甲醛含量的监测报告［J］.中国卫生检验杂志，2002，12:701.

［7］刁恩杰.香菇中甲醛影响因素及在加工中控制措施研究［D］.重庆:西南农业大学，2005.24-25.

［8］K.Yasumoto，K.Iwami，H.Mitsuda.Enzyme-catalyzed Evolution of Lenthionine from Lentinic Acid［J］.Agr.Biol.Chem，1971，35(13):2070-2080.

［9］林树钱，王赛贞，林志杉.香菇生长发育和加工贮藏中甲醛含量变化的初步研究［J］.中国食用菌，2002，21(3):26-28.

［10］李绮，邢志强，李莹等.保鲜香菇中甲醛含量的分析研究［J］.辽宁大学学报(自然科学版)，2004，31(2):105-107.

［11］K.Yasumoto，K.Iwami，H.Mitsuda.A New Sulfur-containing Peptide Acting as a Precursor of Lenthionine［J］.Agr.Biol.Chem，1971，35(13):2590-2069.

［12］胡子豪.香菇内生甲醛与其特征风味物质代谢之间的相关性研究［D］，杭州:浙江工商大学，2008.

［13］K.Fujimoto，The mechanism of formaldehyde formation in shiitake mushroom［C］.Mushroom Science，proceedings of the Ninth International Scientific Congress on the Cultivation of Edible Fungi.Tokyo;［s.n.］，1974.

［14］张烨.香菇中甲醛的影响因素及其存在状态研究［D］.重庆:西南大学.2007.

［15］陈乃平.乙酰丙酮分光光度法测定微量甲醛［J］.贵州化工，1999，2:36-43.

［16］彭锦峰，刘富景，吕爱华.HPLC 法测定食用香菇中的甲醛［J］.分析实验室，2005，24(4):57-59.

［17］庞林江，王允祥，吴峰华等.基于传感器技术的香菇甲醛快速无损监测分析［J］.农机化研究，2009，11:90-92.

［18］柯乐芹.香菇中甲醛本底含量的研究［D］.浙江:浙江大学，2007.

［19］战馄友.菌草香菇培养基的筛选及与木屑香菇品质的比较研究［D］.福建:福建农林大学，2003.

［20］夏苗，励建荣，张蕾等.气调包装对香菇保鲜期内源性甲醛含量的影响［J］.中国食品学报，2012，12(4):127-133.

［21］K.Yukiko，T.Mitsushiro，S.Takashi，Marked formation of thiazolidine-4-carboxylicacid，an effective nitrite trapping agent in vivo on boiling of dried shiitake mushroom［J］.Agric.Food Chem.1990，38:1945-1949.

［22］陈晓麟，王强.香菇水提取液对蚕豆根尖微核率的影响［J］.食品研究与开发，2010，31(4):133-135.