黑木耳营养成分及生物活性研究进展

2018-05-14张燕燕刘新春王雪徐飞葛阳阳

南方农业·中旬 2018年10期

张燕燕刘新春王雪徐飞葛阳阳

摘要黑木耳中含有粗多糖、蛋白质、膳食纤维、矿物质和黑色素等多种营养成分，具有抗氧化、抑菌、抗凝血、降血糖及预防动脉粥样硬化等生理活性。基于此，综述黑木耳营养成分及生物活性的研究进展，以期为后期研究提供借鉴。

关键词黑木耳；营养成分；生物活性

中图分类号：S646.6 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.29.068

黑木耳（Auricularia heimuer）隶属于担子菌门（Basidiomycota）伞菌纲（Agaricomycotina）木耳目（Agaricomycetes）木耳科（Auriculariales）木耳属（Auricularia）[1]，是世界上最重要的四大栽培食用菌之

一[2]。中国是世界上黑木耳栽培的起源地，距今已经有1 400多年的历史，我国黑木耳的生产量从1949年的4500 t到2016年的613.19万吨，目前已达世界总产量的90%以上[3]。

黑木耳中含有蛋白质、膳食纤维、多糖、氨基酸、黑色素、黄酮、多酚以及铁、锌、钙、锰等48种常量和微量元素[4-6]，是一种营养丰富的药食同源食用菌。《本草纲目》中记载：木耳味甘、性平，主治益气不饥，轻身强志，并可治疗痔疮[7]。现代医学研究发现，黑木耳具有抗氧化[8]、抑菌活性[9]及预防心血管疾病[10]等多种功效。基于此，对黑木耳的基本营养成分及其生物活性的研究进行综述，以期为黑木耳的研究与开发提供借鉴。

1 黑木耳的营养成分

1.1 粗多糖

张彦龙等[11]采用苯酚-硫酸紫外比色法测定的西藏和东北东宁共6个黑木耳样品中粗多糖的含量在

13.42～28.9 g/100 g，也有研究检测得到的粗多糖含量在5.59～9.52 g/100 g[4]，由此可见，不同的品种和产地的黑木耳中粗多糖含量有较大差异。大量研究表明，提取得到的黑木耳酸性杂多糖主要由甘露糖和葡萄糖组成，还包括少量的木糖、阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖等[12]。黑木耳多糖的提取方法以热水、酸、碱提取，或辅助酶、微波和超声等制备粗多糖[13-17]，再经进一步的分离纯化得到不同组分的分子量比较均一的多糖。不同提取方法得到的多糖组成有差异，热水浸提的黑木耳多糖单糖组合物大多是葡萄糖、甘露糖和少量的半乳糖；用70%乙醇溶液提取的黑木耳多糖的结构主链（1→4）连接的D-吡喃葡萄糖基与O6吡喃葡萄糖侧基，具有葡萄糖醛酸；黑木耳子实体经热水煮提、乙醇沉淀得到水溶性粗多糖，再经乙醇分级、脱蛋白、水解、柱层析进行纯化，得水溶性多糖，其单糖组成为D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、

D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖[12]。目前，关于多糖生理活性的研究较多，包括降血脂[18]、降血糖[19-20]及抗凝血[21]等多种功能。化学修饰是改善多糖溶解特性和增强生物功能的有效手段之一[22]，目前常用的化学修饰方法包括硫酸酯化、羧甲基化、磷酸酯化、酰基化等[23]。多糖是黑木耳的主要活性成分之一，对其生理活性的研究的也比较集中和深入。

1.2 蛋白质

黑木耳中富含蛋白质，含量为10.0～16.2 g/100 g[4]，是一种优质的蛋白质来源。采用气流微粉初步加工黑木耳粉，其蛋白的溶出率平均比原料高2～3倍，蛋白主要富集在240～300目黑木耳微粉[24]。提取工艺可以获得高纯度的木耳蛋白质用于食品工业，采用的提取方法有碱溶酸沉法、热水提取、酸提取，或辅以酶、超声波

等[25-27]。刘静波等[26]采用胰蛋白酶酶解法提取黑木耳中蛋白质，相较于酸提取法、碱提取法、热水提取法得率最高，对蛋白质的破坏小。林洋[27]比较了碱法、强电场技术、超声波辅助碱法等方法从黑木耳中提取蛋白质的得率，发现超声波辅助碱法的提取效果更好，经分离纯化得到纯度为71.3%的蛋白质，黑木耳蛋白质起泡性和持油性明显低于大豆分离蛋白，但其泡沫稳定性显著优于大豆分离蛋白，持水性、乳化及乳化稳定性等性质均与大豆蛋白相当。王艳菲[28]用清水、盐液、醇溶液及稀碱液对黑木耳中的蛋白质进行连续提取，通过Osborne分级提取出黑木耳中的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及碱溶性蛋白、必需氨基酸含量分别为371.7 mg·g-1、

339.1 mg·g-1、264.1 mg·g-1、323.0 mg·g-1，且清蛋白和球蛋白的溶解性及吸水性优于大豆分离蛋白。目前对木耳蛋白质的研究集中在提取工艺及理化特性，生理活性的研究报道较少。

1.3 氨基酸

黑木耳中谷氨酸和天冬氨酸的含量较高，王明川[29]对7个黑木耳品种的氨基酸进行检测，检测到16种氨基酸，含有7种人体必需氨基酸，包括赖氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸，其中3个品种的必需氨基酸含量在40%以上。李福利等[30]利用超声波辅助碱法提取黑木耳中的蛋白质，含有人体必需的8种必需氨基酸，其中苏氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸含量较高，必需氨基酸含量/总氨基酸含量为43.7%，必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量为77.9%。林洋[27]提取得到的黑木耳蛋白质中，必需氨基酸含量/总氨基酸含量为40.13%，必需氨基酸含量/非必需氨基酸含量为67%。提取得到的黑木耳蛋白氨基酸比例符合FAO/WHO提出的蛋白质参考模式，是一种营养丰富的优质食用蛋白。

1.4 膳食纖维

黑木耳中膳食纤维含量较高，在51.92～57.57 g/100 g[4]。

王庆庆[31]通过酶法提取木耳中的可溶性膳食纤维，持水力为8.42 g·g-1，结合水力为6.76 g·g-1，膨胀性为9.05 mL·g-1，

持油力为2.63 g·g-1，吸附胆固醇的能力为24.66 mg·g-1（pH2.0）、30.72 mg·g-1（pH7.0），吸附亚硝酸根离子能力为22.47 mg·g-1（pH2.0）、2.79 mg·g-1（pH7.0），通过一次挤出改性后，吸附力提高，这与改性后表面积大幅增加有关。付娆[32]通过纤维素酶法从黑木耳残渣中制备得到水溶性和不溶性膳食纤维，制得的水溶性膳食纤维与王庆庆等改性前的特性基本一致，不溶性膳食纤维的持水性、持油性及膨胀性要高于可溶性膳食纤维，在吸附能力方面，在不同胃和肠条件下，各有差异。

1.5 脂肪

黑木耳中脂肪含量较低，在0.31%～0.7%[11]，是一种低脂的食品。郑瑞凤等[33]采用索氏提取法提取黑木耳中的油脂，选用的5个产地的黑木耳油脂脂肪酸种类组成相似，含量有差异，对DPPH自由基具有一定的清除作用。

1.6 矿物质

黑木耳中含有钙、铁、锌、锰、镁等多种矿物质元素[6]，铁和钙的含量较高，其中铁是所有食用菌中最高的[34]。林敏等[35]测定的黑木耳铁含量在70.5～110.7 mg/

100 g。我国居民每天铁适宜摄入量（Adequate Intake，AI），18～50岁的成年男子为12 mg，女子为20 mg，50岁以上的成人12 mg[36]，每天摄入20～30 g黑木耳即可满足人体健康的铁需要量。陈雪凤等[4]测定的黑木耳中钙含量在337.1～614.9 mg/100 g，成人的每天的钙推荐摄入量800～1 000 mg[36]。由此可见，黑木耳是一种优良的钙和铁的天然来源，在当前社会清洁标签和崇尚天然的大趋势下，黑木耳具有成为食用菌天然铁和钙来源的巨大潜力。

1.7 黑色素

黑色素是广泛存在于自然界中的一類天然色素，具有良好的应用潜力。黑木耳中含有黑色素，是其特征性成分之一，含量在1.27%～2.31%[11]。Zou等[37]采用超声提取法从黑木耳子实体中直接提取黑色素，提取率为

120.05 mg/100 g。邹宇等[38]研究发酵法制备的黑木耳黑色素，采用Sephadex G-100柱层析，得到两组分F1和F2，分子质量分别为404.97kD和20.69kD，具有较强的抗氧化能力，1.0 mg·mL-1质量浓度的F1和F2溶液超氧阴离子自由基清除率超过80%，羟自由基清除率接近40%。张莲姬[39]对盐酸浸提获得的黑木耳色素的稳定性进行了研究，结果表明，黑木耳色素对光、热、金属离子、蔗糖、葡萄糖等稳定性较好，但对氧化剂和还原剂不够稳定。

1.8 多酚和黄酮

黑木耳中还含有多酚、黄酮等抗氧化物，多酚含量在1.1%～1.3%，黄酮含量在0.034%～0.067%[11]，黄酮含量比较低。陈龙等[40]用80%丙酮提取木耳中的多酚，多酚提取物中主要含有儿茶素、绿原酸、表儿茶素、芦丁、槲皮素5种酚类物质，其中儿茶素和绿原酸的量较高在体外，对DPPH自由基、超氧阴离子、·OH均具有较好的清除能力，其中对DPPH自由基与超氧阴离子的清除能力较强。现在黑木耳多采用人工栽培生产，张丕奇等[41]研究黑木耳可以富集沙棘黄酮，添加沙棘果渣作为栽培料的生产的黑木耳中，黄酮含量显著提高。由此可见，不同的栽培料可以影响黑木耳中的活性成分含量。

2 黑木耳的生物活性研究

黑木耳中含有多糖、多酚、黄酮、黑色素及膳食纤维等活性成分，具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌、减肥及预防动脉粥样硬化等多种生物活性。

2.1 抗氧化活性

黑木耳中的多糖、多酚、黄酮及黑色素均具有抗氧化活性。木耳多糖干预LPS诱导的急性肾损伤大鼠，抗氧化能力得到了提高，与LPS组相比，大鼠组织中的MDA降低，T-AOC含量和T-SOD活性升高，同时肾损伤大鼠血清中BUN、Cr水平均显著降低，肺损害大鼠肺组织中MPO、NOS显著降低[42]。Zhang等[17]纯化的木耳多糖具有抗氧化活性，可以显著降低MDA水平，提高SOD及GSH的活性，延缓老年大鼠的衰老。苏伟等[43]研究了云南、福建、黑龙江3个不同地区的黑木耳（Auricularia auricula）中多酚的抗氧化活性，黑龙江黑木耳多酚粗提物的还原能力、对DPPH·的清除能力（IC50=4.12 mg·L-1）

及对超氧阴离子的清除能力（IC50=15.17 mg·L-1）最强，云南黑木耳多酚粗提物则在对羟自由基的清除能力（IC50=302.52 mg·L-1）和抗脂质过氧化的能力（IC50=23.67 mg·L-1）最强。黑木耳和茶叶黄酮复合对羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基的清除效果也具有协同作用[44]。

2.2 抑菌活性

黑木耳中的多酚、黑色素及多糖均有较好的抑菌活性。黑木耳多酚对细菌的抑制作用最强，对青霉菌、酵母菌抑制作用不明显，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度均为10 mg·mL-1[45]。黑木耳黑色素在80 μg·mL-1时，对肠埃希氏菌K-12、铜绿假单胞菌PAO1和荧光假单胞菌P-3的生物膜形成抑制率分别是71.3%、61.7%和63.2%，黑色素并不抑制细胞的生长，而是使生物膜的厚度变薄，降低覆盖密度[9]。黑木耳多糖AAP80对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制作用，而对藤黄微球菌、枯草芽孢杆菌和酵母、黑曲霉等均无明显抑菌效果，抑菌活性与多糖组分有关，AAP8-3a主要含有D-葡萄糖，并含有D-甘露糖、D-半乳糖，摩尔比为1.0∶0.26∶0.15[46]。

2.3 抗凝血活性

随着人们生活方式和饮食结构的改变，血栓性疾病发病率越来越高，抗凝血药活可以使凝血酶的生成和纤维蛋白的形成受到抑制，在治疗血栓中具有重要作用，但药物有一定的副作用[47]。黑木耳中含有天然抗凝血因子，已受到越来越多的关注。

用水、酸溶液及碱溶液对黑木耳多糖进行提取制备，并以APTT（体外凝血活酶时间）、PT（凝血酶原时间）、TT（凝血酶时间）3个体外抗凝血指标为衡量指标，发现碱提黑木耳多糖的抗凝血活性最佳[48]。Zhang等[49]以枯草芽孢杆菌Bs-07液态发酵转化得到的黑木耳多糖，以APTT、PT和TT为指标进行考察发现，转化后的体外抗凝血功能得到了明显提高。刘雅静等[50]对甲醇提取物进行分离纯化，100μg·mL-1尿苷对大鼠血小板凝集有抑制活性，抑制率为17.9%。

2.4 降血糖

黑木耳多糖可以提高糖尿病大鼠体内抗氧化相关酶酶活，增强清除自由基的能力，调节脂质代谢，促进胰岛素分泌、肝糖原合成，发挥降血糖作用[19-20]。徐思绮[19]研究体外模拟胃肠道消化降解黑木耳多糖制得体外水解液（AAOS），通过促进STZ糖尿病大鼠的GLP-1分泌，提高调节血糖能力，多糖组血清中的SOD、CAT、GR、TG、LDL-C、胰岛素、肝脏中的肝糖原含量水平与阴性组差异显著。尹红力等[20]体外研究表明，黑木耳多糖有抑制α-葡萄糖苷酶的作用，酸性多糖的活性最强，体内研究表明黑木耳酸性多糖80%醇沉片段可减缓糖尿病小鼠体质量的负增长，缓解己糖激酶、琥珀酸脱氢酶活性的降低。

黑木耳可溶性膳食纤维对葡萄糖的吸收和延迟能力作为体外指标，可反映在胃肠道膳食纤维吸收葡萄糖及延迟葡萄糖被胃肠吸收的能力，这样可以减少和延缓葡萄糖吸收，从而减少餐后血糖，这在高血糖和糖尿病防治方面具有重要意义[32]。

2.5 预防动脉粥样硬化

大量的基础和临床研究表明，动脉粥样硬化的危险因素包括高脂血症、高血糖（糖尿病）、高血压、高纤维蛋白原血症、高半胱氨酸血症、高尿酸血症、肥胖等[51]。

已有研究發现黑木耳多糖可以通过抗氧化和降血脂来降低动脉粥样硬化的风险。木耳多糖可以显著降低血清总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇，升高高密度脂蛋白胆固醇含量以及减少脂质过氧化产物丙二醛含量，提高超氧化物歧化酶（SOD）的活力，从而干预动脉粥样硬化[52]。于美汇等[18]研究发现，黑木耳酸性多糖可以明显降低高血脂症小鼠血脂水平，黑木耳酸性多糖组小鼠体质量明显降低，肝脏指数和动脉粥样硬化指数（Atherosclerosis Index，AI）也明显降低。

此外，木耳多糖也可以通过影响金属蛋白酶-13（MMP-13）、bFGF和PDGF表达，减少平滑肌细胞的参与，起到抗动脉粥样硬化的作用[10，53]。MMP-13在动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）斑块中表达量与斑块的进展呈正相关，木耳多糖降低斑块中MMP-13的表达，降低胶原纤维的生成，从而抑制AS的发生发展[10]。血管平滑肌细胞（Vascular Smooth Muscle Cells，VSMC）的增殖、迁移和表型转化是动脉粥样硬化斑块形成中的重要因素。黑木耳多糖可抑制动脉粥样硬化过程中血管平滑细胞从收缩表型向合成表型的转化，从而抑制平滑肌细胞合成和分泌bFGF、PDGF和其他细胞外基质的能力，从而减少动脉粥样硬化形成中血管平滑肌细胞参与的过程[53]。

2.6 护肝作用

王波等[54]研究发现，木耳多糖提取物干预使肝纤维化大鼠的总胆红素（STB）、谷氨酸转移酶（ALT）、天门冬氨酸转移酶（AST）、MPO、MDA较模型组明显降低，TGF-含量降低，减轻胆总管结扎大鼠脂质过氧化损伤，MPO含量使TGF-β因子释放减少，从而减少胶原纤维的形成，减轻或延缓大鼠肝纤维化。木耳多糖对CCl4所致小鼠造成的化学性肝损伤也具有保护作用，黑木耳根多糖（AARP）中（50 mg·kg-1·d-1）、高（100 mg·kg-1·d-1）

剂量组可极显著抑制CCl4所致小鼠肝损伤的血清中AST活性的升高，极显著降低了肝组织中MDA的含量，并且抑制肝组织中SOD活性的下降[55]。黑木耳多糖还可以通过抑制炎性介质释放、保护肠黏膜屏障保护梗阻性黄疸（OJ）大鼠的肝脏[56]。

2.7 抗肿瘤

黑木耳中的多糖具有较好的抗肿瘤活性。甘霓等研究发现黑木耳多糖在体外和体内对B16黑色瘤细胞生长都有明显的抑制作用，且与环磷酰胺联合治疗，其抑制作用增加，黑木耳多糖可促进肿瘤组织中Bax、P53、Caspase-3 mRNA的表达，促进肿瘤细胞凋亡[57]。张华等[58]研究黑木耳中性多糖组、酸性多糖组对HepG2细胞毒试验，得到细胞存活率50%时的药物浓度范围在200～600 μg·mL-1，黑木耳多糖在体外对人HepG2细胞具有抑制作用。

2.8 其他生理活性

黑木耳还具有抗辐射[59]、增强免疫力[60]、对小肠推进及胃排空[61]等作用。

3 结语

近年来，随着黑色食品的流行，对黑木耳营养价值有了较深入的认识，对其营养成分也有了较多的研究。但目前对黑木耳的研究主要集中在多糖，多糖的工艺研究及功能验证较多，对其作用机理的研究相对较少，需要进一步深入探究。黑木耳中多酚、黄酮和黑色素的含量较低，活性研究主要集中在体外，体内活性需要更多的数据支持；蛋白质和膳食纤维具有多种保健功能，黑木耳中含有丰富的蛋白质和膳食纤维，但目前关于其生理活性的研究较少，需要进行更多的研究来验证其功效和作用机理。此外，当下雾霾污染严重，对呼吸道和肺等器官危害巨大，我国医学历来认为黑木耳据有清肺益气的功效，已有研究表明黑木耳粉对二氧化硅粉尘所致的矽肺具有抑制作用[62]，但目前黑木耳在雾霾防治方面的潜力有待开发，需要更多的研究支持。综上，在黑木耳营养成分及功效的研究上还不够全面和深入，还需要更多研究为黑木耳深加工产业提供理论数据支持。

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