竹荪的化学成分及生理活性研究进展

郑 杨, 邹青青, 张 岱, 吴继红, 黄明泉, 孙宝国

(北京工商大学北京市食品风味化学重点实验室/食品添加剂与配料北京高校工程研究中心,北京 100048)

竹荪(Dictyophora indusiata),别名“竹笙”,是对一大类竹荪属真菌的总称,隶属于真菌门(Eumycota)、担子菌亚门(Basidiomycotina)、腹菌纲(Gasteromycetes)、鬼笔目(Phallales)、鬼笔科(Phallaceae)[1].早在春秋战国时,大诗人屈原就已将它列入“香草”,写入《楚辞·九歌·湘君》之中,诗云:“荪桡兮兰旌.”.本品以竹蓐之名始载于《食疗本草》,云:“慈竹林夏月逢雨,滴汁着地生蓐,似鹿角,白色,可食.”.唐代《酉阳杂俎》一书,还详尽记载了它的形态:“梁简文延香园,大同十年(公元544年),竹林吐一芝,长八寸,头盖似鸡头实,黑色,其柄似藕,内通干空,皮质皆洁白,根下微红,鸡头实处似竹节,脱之又得脱也.自节处别生一重如结网罗,四周可五、六寸,围绕周匝以罩柄上,相往不相著也.其似结网众目轻巧可爱,“江淮有竹肉,大如弹丸,味如白树鸡.”.1400多年前古人所说的这种长着一个小圆顶、罩着一层轻薄细网的纯白色蘑菇,“大如弹丸”就是指该菌的菌蕾.

竹荪是寄生在枯竹根部的一种隐花菌类,形状略似网状干白蛇皮,它有深绿色的菌帽,雪白色的圆柱状的菌柄,粉红色的蛋形菌托,在菌柄顶端有一围细致洁白的网状裙从菌盖向下铺开,被人们称为“雪裙仙子”、“山珍之花”、“真菌之花”、“菌中皇后”.竹荪营养丰富,香味浓郁,滋味鲜美,自古就列为“草八珍”之一.

竹荪可分为菌丝体与子实体两部分,竹荪的营养体是菌丝体,竹荪的子实体分菌托、菌柄、菌裙和菌盖四部分,人们常说的竹荪就是指它的子实体.竹荪多生长在苦竹林腐殖土壤或微酸性土壤上,生长具有季节性,其菌丝体及子实体的形成要求有适合的湿度与温度[1-2].关于竹荪的栽培,20世纪70年代李植森等人对竹荪人工栽培进行了开创性研究[1],此后,吴勇[1]、潘高潮[3]、郑元红[4]等对不同竹荪的人工栽培进行了一定的研究,并取得了一定成果.

竹荪具有滋补强壮、益气补脑、宁神健体、补气养阴、润肺止咳以及清热利湿等功效.竹荪能够保护肝脏,减少腹壁脂肪的积存,故有俗称“刮油”的作用;云南苗族人患癌症的几率较低,这与他们经常用竹荪与糯米一同泡水食用可能有关.现代医学研究也证明,竹荪中含有能抑制肿瘤的成分.

目前,关于竹荪的研究主要集中在化学成分和生物活性等方面,现分别简述如下.

1 竹荪化学成分的研究进展

近年来,关于竹荪化学成分的研究国内外均有报道.国内研究得比较多,研究内容包括竹荪鲜品中的特殊成分如凝集素、多酚氧化酶;竹荪干品中营养性成分如多糖、氨基酸、粗脂肪、微量元素、挥发性成分,其中以对多糖、氨基酸和挥发性成分的研究为主.

1.1 竹荪中多糖的研究

竹荪多糖广泛存在于子实体的细胞壁中,是具有高活性的大分子物质,在抗氧化、抗肿瘤、抗凝血、抗炎症、刺激免疫以及降血糖方面都有一定的疗效.提取分离竹荪多糖的方法有水提法[5-13]、酸提法[14-15]及碱提法[16-17].水提法能将结合态及非结合态的多糖提取出来,酸、碱提法破坏多糖与其他物质结合的化学键,使多糖游离.以上3种提取方法中,采用最多的是热水提取法.林玉满等从短裙竹荪子实体中分离到 7种多糖 Dd、Dd-S3P、Dd-2DE、DI、DiA、Di-S2P、DE2-2.

1.2 竹荪中氨基酸的研究

竹荪菌体含有丰富的蛋白质及氨基酸成分,对棘托竹荪菌体的检测显示菌体含蛋白质21.45%,含有21种氨基酸,8种为人体所必需氨基酸,氨基酸总量达13.37 mg/100 mg,必需氨基酸总量达4.37 mg/100 mg,占氨基酸总量的32.98%.其中谷氨酸含量尤其丰富,高达1.76%,占氨基酸总量的17.0%以上,为蔬菜和水果所不及,且所含的氨基酸大多以菌体蛋白的形态存在,因此不易流失.吴勇[1]、林陈强[18]等测定的不同种类竹荪氨基酸含量见表1.

表1 不同竹荪氨基酸含量Tab.1 Amino acid composition of Dictyophora indusiata-g/100 g干重

由表1可知:1)长裙、棘托和红托这3种竹荪菌盖中赖氨酸和精氨酸的含量都远高于菌体,其中菌盖中赖氨酸含量分别是菌体的1.8倍、2.4倍和4.2倍,精氨酸含量分别是菌体的1.5倍、1.9倍和2.9倍.2)竹荪的菌体氨基酸总量与菌托接近,菌盖氨基酸含量最为丰富,且各种竹荪的菌体、菌托、菌盖中人体必需的氨基酸含量比较丰富.3)棘托、长裙及红托的菌体与菌托鲜味氨基酸(谷氨酸+天冬氨酸)总量接近,菌盖的高于菌体和菌托.

竹荪中还含有风味氨基酸,如棘托菌体中含芳香氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸),甜味氨基酸(丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸).

1.3 竹荪中挥发成分的研究

竹荪特有的气味引起国内外学者的广泛关注,檀东飞等[19]用水蒸汽蒸馏法提取棘托竹荪菌盖挥发油,得率为0.088%;用石油醚冷浸提茵盖,得率为0.374%.应用GC-MS对棘托竹荪茵盖挥发油和石油醚提取物的化学成分进行研究,经HP-5MS柱分离,质谱解析分别鉴定出41种和30种成分,其中有15种成分是首次从竹荪属中检测到的.检测出的棘托竹荪菌盖挥发油的化学成分:芳香烃为31.44%(不包括属于其他类别的 9种)、醇类27.38%、脂肪酸 10.96%、酮类 5.21%、萜类4.49%、醛类3.87%、烷烃2.76%、酚1.16%和少量的酯类等.检测出的石油醚提取物的主要化学成分为脂肪酸73.62%、醇类6.11%、酯类5.44%、芳香烃2.42%、酮类1.04%,酚类、萜类、醛类等含量都在1%以下,没有检测出烷烃类化合物.棘托竹荪菌托挥发油中,检测出的主要化学成分类别为41.72%脂肪酸、12.64%醇类、5.45%萜类、5.12%酮类、4.34%烷烃、3.59%芳香烃、2.55%醛类、2.36%酯类、1.80%酚类和0.94%杂环化合物等.石油醚提取物检测出的主要化学成分类别为80.16%脂肪酸、3.48%酯类、2.49%芳香烃、1.44%酮类、1.04%醇类,萜类、酚类等含量都在1%以下,醛类、杂环化合物和烷烃类未检出.竹荪香气中以雪松烯和雪松醇为主要成分,这可能是竹荪干品中类似柏木油香气的重要来源.主要有:1,2-二甲基-3-苯基一氮吡啶(0.8%)、4(1H)-嘧啶酮(1.5%)、苯甲醛(0.8%)、α-甲基苯甲醛(1.5%)、α-萜品醇(1.4%)、 1H-苯基环庚烯(4.3%)、香叶醛(5.8%)、α-雪松烯(14.6%)、β-古云烯(7.2%)、β-雪松烯(13.9%)、α-古云烯(3.4%)、朱栾倍半萜(3.5%)、长叶烯(3.8%)、花侧柏烯(7.0%)、δ-杜松萜烯(4.0%)、邻苯二甲酸二乙酯(5.7%)、雪松醇(8.4%)、2H-环丙基〔A〕萘酮-2(1.9%)、胡萝卜醇(2.6%)、7-环乙基-2,3-二氢-2-甲基苯并呋喃(6%)、1,3,4,5,6,7-六氢-2,5,5,5-四甲基-2H-2,4A亚乙基萘(3.0%).

此外,黄明泉等[20]从竹荪中共计鉴定出138种挥发性成分,其中醛类23个、酮类19个、醇类16个、酚类4个、酯类11个、酸类11个、烃类34个、其他类20个(包括3-甲硫基丙醛、二烯丙基二硫醚、2-乙酰基噻唑、1,4-二甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯等).在鉴定出的成分中含量较多的成分有十四碳内酯、6-甲氧基-8-酰氨基喹啉、5-异长叶烯酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮、τ-芹子烯、α-杜松醇、十六碳酸、榄香烯、苯酚、2-羟基-3-苯基丙酸甲酯等.车宗伶等[21]通过柱色层分离以及 NMR、MS等方法,研究了竹荪干品中弱极性和非极性有机物的提取、分离和鉴定,并发现了新化合物油酸萜品醇酯,还提取并鉴定另一个新倍半萜的结构,该化合物的分子量为232.

已知竹荪挥发性成分汇总见表2.

表2 竹荪中挥发性成分分析结果Tab.2 Volatile components identified from Dictyophora indusiata

2 竹荪生物活性与药理作用的研究

2.1 竹荪多糖的生物活性

国外对竹荪多糖生物活性的研究比较多.竹荪多糖具有对有丝分裂刺激因子进行诱导[30]、抗肿瘤[31]、抗炎[32]等生物活性.如Chihiro等[32]的抗炎活性实验显示长裙竹荪分支状(1→3)-β-D-葡聚糖(T-5-N)对由卡拉胶诱使的小鼠水肿及烫伤水肿有明显的抗炎效果,且该糖的活性比苯基丁氮酮这种止痛退烧药更有效.

竹荪多糖广泛存在于子实体的细胞壁中,具有重要的免疫调节作用,国内外学者对竹荪多糖免疫功能进行了大量的工作,Ukai等[33]从长裙竹荪子实体中分离到多糖T-2HN和T-5-N.前者为α-1,3键结合的直链甘露聚糖,其中有一半甘露糖的第六位O-乙酰化,后者是一种葡聚糖.国内的学者主要集中在老鼠增强免疫力动物实验上.杜昱光在竹荪深层发酵菌丝体提取液对抗肿瘤及提高小鼠免疫功能的研究中发现,竹荪深层发酵菌丝粉提取液能明显提高巨噬细胞的吞噬功能,明显增加小鼠胸腺、脾脏的重量,增强小鼠的免疫力[34].宋志军等[35]以(竹荪、香菇、茯苓、田七等)多种中草药提取的多糖混合液进行大鼠免疫功能实验,显示多糖能明显提高大鼠外周血T淋巴细胞比例,促进脾脏的抗体形成反应以及增强中性自细胞的吞噬能力,能明显增强动物的免疫防御功能.多糖的免疫功能可能与多糖对白细胞介素、肿瘤坏死因子和干扰素的促诱生作用有关,也可能与多糖激活T细胞和B细胞的作用有关[36].

2.2 竹荪的药理作用

竹荪是药食两用的真菌,在食物的烹调中加入一些竹荪,可起到滋补强壮的作用;另外,我国民间验方中认为短裙竹荪有治疗白血病之效,红托竹荪对细菌性肠炎有较好的疗效,而黄裙竹荪可治疗脚气病[2].

现在研究进一步表明竹荪具有降血脂、抗氧化、增强免疫、保护肝脏及抗辐射等作用.如王宏雨[37]、Mau Jengleun[38]、Jiang Yuji[39]等通过抗氧化实验发现竹荪提取物能抑制人红细胞的脂质过氧化,提高衰老模型小鼠血清中SOD酶活力,降低衰老模型小鼠血清中MDA含量;王赟等[40]通过砷中毒模型小鼠试验发现竹荪提取液对砷中毒小鼠的免疫毒性有保护作用.

2.3 竹荪提取物的抑菌作用

竹荪还具有特异的防腐功能,在炎热的夏季做菜煲汤时,置少许竹荪入内,可防止酸败,可延长存放时间.鉴于竹荪对食物的特殊防腐效果,大量研究人员就此进行了大量从竹荪中提取天然防腐剂的研究,通过采取不同的提取方式,不同的竹荪提取部位,对竹荪在抑菌功效进行了深入的探讨.

郝景雯等[41-42]以食用乙醇作为浸提溶剂,对长裙竹荪的有效抑菌成分进行浸提,研究了竹荪提取液抑菌实验,主要针对细菌、霉菌以及酵母菌进行了抑菌实验.研究竹荪提取液在高温高压条件下的稳定性,并选择了淀粉类、蛋白类和肉类具有代表性的食品进行了应用实验.结果表明长裙竹荪提取液对细菌有明显抑制作用,对酵母菌和霉菌抑制作用不明显.乙醇提取物对各受试菌种均有不同的抑制作用,其中对以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌为代表的细菌有很明显的抑制作用,抑菌成分对高温高压稳定,且食物实验效果良好.但对真菌的抑制作用不明显,水提物对各受试菌种均未显现出抑制作用.研究认为长裙竹荪子实体含有广谱抗菌成分,特别是对细菌有明显的抑制作用,为进一步提取并生产纯天然生物防腐剂奠定了基础.

通过抑菌研究发现[25-26,28-29,43-49],竹荪有机溶剂提取物对霉菌、酵母及细菌具有广泛的抑菌效果,但抑菌效果因竹荪种类、菌种及竹荪提取物浓度不同而具有不同的抑菌效果.如长裙竹荪提取液对细菌、病原菌具有广泛的抑制作用,其抑菌成分具有较低的最低抑菌浓度MIC和最低杀菌浓度MBC,在中性至碱性条件下可发挥抑菌作用,对高温、高压稳定,但对酵母菌、霉菌没有明显的抑制作用[43-47];而棘托竹荪挥发油对霉菌、酵母及细菌都有抑菌效果[25-26,28-29,48],且该竹荪的水提物对常见有害菌具一定的抑菌效果,抑菌pH值范围为4～7左右,对高温有一定的稳定性[49].不同竹荪的抑菌效果及抑菌浓度分别如表3、表4.

表3 不同竹荪的抑菌效果Tab.3 Antibacterial effects of extracts from Dictyophora indusiata

表4 不同竹荪提取物的抑菌浓度Tab.4 Effects of concentrations of extracts from Dictyophora indusiata on antibacterial activities

3 展 望

竹荪为高蛋白、多氨基酸、多维生素、低脂肪、营养丰富的食药兼用的高等真菌.若能利用竹荪菌托、菌盖,开发出保健食品、天然防腐剂以及从中提取竹荪多糖等活性物质,则既能提高农业副产品的附加值,又能降低开发成本.因此,进行多糖口服液、天然防腐剂、化妆品之类产品的深度开发,研究菌托、菌盖中的活性成分,有助于进一步开发利用竹荪资源和发掘新的药用价值,提高竹荪附加值,以此带动竹荪开发等方面发展.此外,竹荪所含有的抗肿瘤物质——糖蛋白的利用,也将会成为一个新的研究方向.因此,开发竹荪风味的调味品,天然防腐剂、竹荪保健食品,肯定会受到消费者的青睐,有着广阔的前景.随着科技工作者的努力,栽培者的扩大生产,这名贵的食用菌必将惠普于民.

参考文献:

[1] 吴勇,林朝中,姜守忠.竹荪栽培与加工技术[M].贵阳:贵州科技出版社,1997:1-20,79-119.

[2] 邹方伦.贵州竹荪资源及生态的研究[J].贵州农业科学,1994(4):43-47.

[3] 潘高潮,龙汉武,沈峥华,等.药用真菌黄裙竹荪的驯化研究[J].中国食用菌,2011,30(2):16-17,19.

[4] 郑元红,黄文林,李启华,等.贵州红托竹荪(织金竹荪)高效栽培技术[J].中国蔬菜,2011(5):48-50.

[5] 连宾,郁建平.红托竹荪多糖的提取分离及组成研究[J].食品科学,2004,25(3):43-45.

[6] 赵凯,王飞娟,潘薛波,等.红托竹荪菌托多糖的提取及抗肿瘤活性的初步研究[J].菌物学报,2008,27(2):289--296.

[7] 林玉满,陈利永,余萍.短裙竹荪(Dictyophora duplicate)多糖的研究(Ⅰ)-Dd多糖的分离、纯化及其部分理化性质[J].福建师范大学学报:自然科学版,1995,11(1):75-78.

[8] 林玉满.短裙竹荪多糖Dd的组成单糖鉴定和抑瘤作用[J].海峡药学,1995,7(1):120-122.

[9] 林玉满,余萍,刘艳如.棘托竹荪子实体水溶性多糖DE2-2的分离纯化和鉴定[J].食用菌学报,2001,8(1):15-18.

[10] 林玉满.短裙竹荪菌丝体多糖DdM-S提取及其性质[J].中国食用菌,2003,22(6):52--53.

[11] 林玉满,余萍.短裙竹荪菌丝体糖蛋白DdGP-3P3纯化及性质研究[J].福建师范大学学报:自然科学版,2003,19(1):91-94.

[12] Chihiro H,Yoshinaka Y,Tadashi K,et al.A(1→3)-α-D-mannan from a water extract of Dictyophora indusiata Fisch[J].Carbohydrate Research,1988,173(2):334--340.

[13] Chihiro H,Tadashi K,Shigeo U.A branched(1→3)-β-D-glucan from a water extract of Dictyophora indusiata Fisch[J].Carbohydrate Research,1986,145(2):237-246.

[14] 林玉满,陈日煌.长裙竹荪子实体酸提水溶性多糖DiA的分离、纯化及组成单糖的鉴定[J].食用菌学报,1996,3(3):37--40.

[15] 林玉满,鄢春生,余萍.短裙竹荪子实体酸提水溶性多糖的研究—Dd-2DE的分离纯化和组成鉴定[J].福建师范大学学报:自然科学版,1998,14(2):62-66.

[16] 林玉满.长裙竹荪多糖Di-S2P的分离纯化和鉴定[J].中国食用菌,2002,22(2):40--42.

[17] 林玉满.短裙竹荪多糖Dd-S3P的分离纯化及其性质研究[J].生物化学杂志,1997,13(1):99-102.

[18] 林陈强,陈济琛,林戎斌,等.竹荪资源综合利用研究进展[J].中国食用菌,2011,30(2):8-11.

[19] 檀东飞,梁鸣,吴若菁,等.棘托竹荪乙酸乙酯提取物的化学成分研究[J].天然产物研究与开发,2003,15(1):34-37.

[20] 黄明泉,田红玉,孙宝国,等.同时蒸馏萃取 气质联用分析竹荪挥发性成分[J].食品科学,2011,32(2):205-212.

[21] 车宗伶,李青.竹荪干品中的香气成份的测定[J].中国食用菌,1997,16(4):37.

[22] 邹青青,黄明泉,孙宝国,等.同时蒸馏萃取结合GC-MS分析红托竹荪挥发性成分[J].食品工业科技,2011,32(10):425-430.

[23] Huang Mingquan,Chen Xi,Tian Hongyu,et al.Isolation and identification of antibiotic albaflavenone from Dictyophora indusiata(Vent:Pers)Fischer[J].Journal of Chemical Research,2011,11:659-660.

[24] Ishiyama D,Fukushi Y,Ohnishi-Kameyama M,et al.Monoterpene-alcohols from a mushroom Dictyophora indusiata[J].Phytochemistry,1999,50(6):1053-1056.

[25] 檀东飞,黄儒珠,卢真,等.棘托竹荪菌盖的化学成分及抑菌作用研究(Ⅱ)[J].微生物学杂志,2007,27(6):8--12.

[26] 檀东飞,黄儒珠,卢真,等.棘托竹荪菌托的化学成分及抑菌活性研究(Ⅰ)[J].菌物学报,2006,25(4):603--610.

[27] Huang Mingquan,Tian Hongyu,Sun Baoguo,et al.I-solation and identification of oxacyclopentadecan-2-one from the dried fruiting body of Dictyophora echinovolvata Zang,Zheng et Hu[J].Flavour and Fragrance Journal,2012,27:75-76.

[28] 檀东飞,黄儒珠,卢真,等.棘托竹荪子实体鲜品的化学成分及抑菌活性研究[J].福建师范大学学报:自然科学版,2010,26(2):100-105.

[29] 檀东飞,吴若菁,梁鸣,等.棘托竹荪挥发油化学成分及抑菌作用的研究[J].菌物系统,2002,21(2):228-233.

[30] Chihiro H,Yoshio K,Kazunari I,et al.Mitogenic and colony-stimulating factor-inducing activities of polysaccharide fractions from the fruit bodies of Dictyophora indusiata Fisch[J].Chemical&Pharmaceutical Bulletin,1991,39(6):1615--1616.

[31] Shigeo U,Tadashi K,Chihiro H,et al.Antitumor activity of various polysaccharides isolated from Dictyophora indusiata,Ganoderma japonicum,Cordyceps cicadae,Auricularia auricula-judae,and Auricularia species[J].Chemical&Pharmaceutical Bulletin,1983,31(2):741-744.

[32] Chihiro H,Tadashi K,Yushiro T,et al.Antiinflammatory activity and conformational behavior of a branched(1→3)-β -D-glucan from an alkaline extract of Dictyophora indusiata Fisch[J].Carbohydrate Research,1982,110(1):77-87.

[33] Ukai S,Hara C,Kiho T.Polysacaharides in fungiⅨ.A β-D-glucan from alkaline extract of Dictyophora indusata Fischer[J].Chem Pharm Bull,1982,80(60):2147-2154.

[34] 杜昱光,白雪芳,卜宗式,等.竹荪深层发酵菌丝体对小鼠免疫功能的影响及其抗肿瘤作用[J].中国生化药物杂志,1997,18(5):244-245.

[35] 宋志军,宁跃瑜,朱作金.山珍口服液对大鼠免疫功能的影响[J].广西医科大学学报,1995,12(1):52-54.

[36] 徐方.食用真菌的药用价值[J].宁夏医学院学报,1990,12(1):46.

[37] 王宏雨,江玉姬,谢宝贵,等.竹荪提取物体内抗氧化活性[J].热带作物学报,2011,32(1):76-78.

[38] Mau Jengleun,Lin Hsiuching,Song Sifu.Antioxidant properties of several specialty mushrooms[J].Food Research International,2002(35):519-526.

[39] Jiang Yuji,Wang Hongyu,Xie Baogui,et al.Antioxidant activities of mushrooms and extraction process optimization for Dictyophora indusiata[J].Chinese Journal of Tropical Crops,2011,32(6):1075-1081.

[40] 王赟,罗鹏,张爱华,等.竹荪提取液对砷中毒小鼠免疫功能的保护作用[J].贵阳医学院学报,2008,33(6):674-677.

[41] 郝景雯,张刚,韩慧,等.长裙竹荪乙醇提取工艺及抑菌作用研究[J].食品工业科技,2008,29(10):123-127.

[42] 郝景雯,贾士儒,张刚,等.长裙竹荪乙醇提取物与水提取物抑菌作用研究[J].食品研究与开发,2010,31(10):8-9.

[43] 谭敬军,胡亚平,吴晗晗.竹荪抑菌作用研究[J].食品科学,2000,21(10):54-56.

[44] 韩慧,张刚,郝景雯,等.从长裙竹荪中提取一种生物防腐剂的研究[J].食品研究与开发,2008,29(5):62-64.

[45] 韩慧,张刚,郝景雯,等.长裙竹荪抑菌作用研究[J].食品研究与开发,2008,29(5):129--131.

[46] 卢惠妮,潘迎捷,赵勇,等.长裙竹荪子实体抑菌活性的研究[J].天然产物研究与开发,2011,23:324-327,303.

[47] 谭敬军.竹荪抑菌特性研究[J].食品科学,2001,22(9):73-75.

[48] 檀东飞,苏燕卿,吴若菁,等.棘托竹荪乙酸乙酯提取物的抑菌作用研究[J].海峡药学,2002,14(5):101-103.

[49] 卢惠妮,潘迎捷,孙晓红,等.棘托竹荪子实体抑菌活性的研究[J].食品科学,2009,30(15):120-123.