香菇柄营养成分及生物活性的研究

张弘，王琦，姚骏，佟永薇，郑琳琳，李辉，张冠宇，王艳，冯娜，张璐，郭森，王玥玮，张立娟

（天津市食品研究所有限公司，天津301609）

香菇（Lentinus edodes）又名花菇、香菌，是世界第二大食用菌，也是我国特产之一，由于香菇味道鲜美、香气沁人、营养丰富，在民间素有“山珍”之称[1-3]。香菇是一种药食两用的真菌，是新兴的一种营养保健食品，香菇中含有多糖、氨基酸和一些矿物质元素（维生素B、维生素D、铁、钙、钾）等，具有良好的营养保健作用[4-5]。

香菇在我国种植广泛，我国每年产量可达300万吨以上，香菇柄是香菇采收过程中的副产物，香菇柄占香菇总重量的25%～30%左右，产量相当大[6-8]。香菇柄中各种营养活性成分的含量也相当丰富，但是一般只是食用上面的香菇盖，香菇柄就浪费了，而且香菇柄韧性强，纤维化程度高，咀嚼性差，所以一直很少有人食用，在加工过程中没有被充分利用，造成资源浪费。目前对香菇柄的综合利用和食品开发有了初步进展，用香菇柄开发出香菇柄酱、香菇柄蜜饯等风味食品越来越多的受到消费者的喜爱[9]。本研究以香菇柄为研究对象，对香菇柄进行营养成分分析及生物活性研究，香菇柄市场潜力、市场空间巨大，将获得良好的经济效益和巨大的社会效益。

1 香菇柄营养成分研究

1.1 香菇全菇与香菇柄营养成分对比

香菇全菇与香菇柄营养成分对比见表1。

由表1可见，香菇柄中营养元素成分含量非常高，尤其是蛋白质、膳食纤维、维生素B、维生素C以及微量元素Na、Ca、Fe、K 的含量，香菇柄均远远高于香菇全菇[10-12]。

表1 香菇全菇与香菇柄营养成分对比Table 1 Comparison of nutritional components between Lentinus edodes and Lentinus edodes stipe

1.2 香菇柄中的多糖

香菇柄中主要成分为纤维素，有生理活性的成分为多糖。香菇柄中的纤维素有降低胆固醇、预防动脉粥样硬化等功能，能在大肠中脱水，防止便秘。香菇柄中除了含量最多的纤维素外，含量最多的营养活性成分就是香菇多糖了。从香菇柄中分级提取香菇多糖，经过处理后，首先得到水溶性香菇多糖，纯化后用凝胶电泳分析，从香菇柄中分离出一种具有β-糖苷键的单一水溶性多糖。多糖体的主链为螺旋状结构的葡萄糖，具有单葡糖基支链，无直接的细胞毒性作用，可以激活寄生的免疫系统。有文献报道[13-14]香菇柄中的多糖提取物含量不高，香菇柄多糖提取物不仅能干扰体外培养的人肝癌SMMC-7721细胞的增殖，还能抑制小鼠S-180实体肿瘤的生长，具有较好的抗肿瘤活性，对CH/HC小白鼠的肉瘤抑制率为84%～86%，对ICR/HC小白鼠的肉瘤抑制率为93%～95%，香菇柄多糖能预防和减轻肿瘤病人在做手术后病情的复发。

1.3 香菇柄中的氨基酸

香菇柄中含有的氨基酸，种类多样、含量丰富。用高效液相色谱法从香菇柄中检测出15种氨基酸，其中谷氨酸（Glu）为 0.51%，天冬氨酸（Asp）为 0.37%，甘氨酸（Sly）为 0.30%，亮氨酸（Leu）为 0.30%，丝氨酸（Ser）为 0.22%，缬氨酸（Val）为 0.22%，苏氨酸（Thr）为 0.17%，丙氨酸（Ala）为 0.15%，苯丙氨酸（Phe）为0.14%，精氨酸（Arg）为0.14%，异亮氨酸（Ile）为0.14%，赖氨酸（Lys）为0.11%，组氨酸（His）为 0.08%，酪氨酸（Tyr）为 0.07%，蛋氨酸（Met）为 0.05%[4-5]。人体必需的8种氨基酸中，其中有7种都在香菇柄中都有检出。

呈味核苷酸是香菇柄中主要的呈鲜物质，其中鸟苷酸的含量最为丰富。鸟苷酸可以使食物中的甜味更大作用的发挥，同时减弱腥味、苦味等一些不良的味道，在呈味方面可以起到增强和减弱的作用，广泛应用于食品加工，如肉铺、肉松等。

1.4 香菇柄中的微量元素

微量元素虽然含量微小，但是会参与代谢过程；作为酶的组成成分或激活剂；在激素和维生素中起独特作用；影响核酸代谢等参与维持体内渗透压和酸碱平衡；构成血红蛋白及骨骼等。香菇柄中含有的微量元素含量非常高，由表1可见，K的含量为19496.90mg/kg、P的含量为3 263.20 mg/kg、Mg的含量为752.80 mg/kg、Ca的含量为188.60mg/kg、Fe的含量为71.80 mg/kg、Na的含量为67.40 mg/kg、Zn的含量为52.20 mg/kg，尤其是微量元素Na、Ca、Fe、K的含量，香菇柄均远远高于香菇全菇[10-12]。

2 香菇柄的生物活性研究

2.1 抗氧化

香菇柄中含有多种生物活性成分，具有抗氧化活性，其中含量最多的就是香菇多糖。香菇多糖的含量与其抗氧化能力呈正相关，香菇多糖能有效清除DPPH·、ABTS+·、O2-·和·OH，并具有 Fe+ 螯合能力[14-17]。钟耀广等[18]发现，香菇多糖清除自由基的能力会随着多糖的分离纯化步骤，增多而减弱，清除自由基能力由弱到强依次为：纯化后的多糖单体、脱蛋白后的多糖和粗多糖。Zhu H等[19]发现香菇柄中提取的多糖对O2-·、ABTS+·和 DPPH·的 EC50值分别为 0.719、0.379、0.051 mg/mL，都显著低于冻干香菇多糖。马洪娟[20]发现，香菇酚类提取液对3种自由基都有明显的清除能力，其中对DPPH·清除能力较强，但是对O2-·和·OH清除能力相对较弱。香菇多酚能够阻断自由基反应形成，抑制氧化作用。香菇中黄酮类化合物对O2-·和·OH的清除有一定的作用，在试验范围内，黄酮类化合物的添加量与抗氧化性呈正相关。黄酮类与O2-·和·OH的反应相当于一个连锁反应在终结段的反应，在清除O2-·和·OH的反应中起着氢供体的作用，使具有高度氧化性的自由基还原，从而达到清除的目的。

2.2 抗肿瘤

对香菇柄中分离纯化出的多糖进行体内和体外抗肿瘤试验，结果显示纯化出的多糖对体外和体内肿瘤细胞繁殖均有抑制作用。王玉娟[21]将纯化后得到的3种多糖进行体外抗肿瘤试验，发现它们对试验的肿瘤细胞均有抑制作用，但是不同种类多糖抑制能力和抑制的肿瘤细胞种类不同。纯化出的多糖对S-180荷瘤小鼠进行体内抗肿瘤研究。结果表明，香菇柄中的多糖对S-180细胞具有较强的抗肿瘤活性，多糖提取物对S-180细胞的抑制率高达95%左右[22-24]。目前，香菇柄中的多酚及黄酮类物质的抗肿瘤能力的研究少有报道，植物多酚、黄酮类物质生理活性的研究是近年来多酚研究的热点之一，关于香菇柄中多酚黄酮类物质抗肿瘤的研究会逐步深入。

2.3 免疫调节

Zheng R等[25]分离纯化香菇柄中的多糖，荷瘤小鼠S-180细胞免疫功能研究，发现香菇柄中的多糖不能直接攻击癌细胞，而是通过激活机体免疫反应而产生抗肿瘤活性，香菇柄中的多糖不仅对异体肿瘤具有抑制作用，且对各种原发肿瘤也具有抑制作用。香菇柄中的多糖是一种非特异免疫刺激剂，可直接激活人体的T淋巴细胞，增强抗体形成细胞的功能，提高机体抗肿瘤功能。香菇柄中的多糖的免疫调节活性是生物活性的基础，体内外均能促进细胞毒T淋巴细胞产生，提高T淋巴细胞的杀伤活力，增强正常或免疫功能低下的小鼠的迟发型超敏反应，提高抗体依赖型细胞毒细胞（antibody dependent cytotoxic cells，ADDC）活性。香菇柄中的多糖在体内首先诱导巨噬细胞产生急相蛋白诱导因子（acute phase protein inducible factor，APPIF），随后血清中出现血管膨胀出血诱导因子、白细胞介素Ⅰ诱导因子等。这些因子再作用于淋巴细胞、肝细胞、血管内皮细胞等，导致与免疫和炎症有关的许多免疫应答的产生。香菇柄中的多糖是一种胸腺依赖型T细胞导向，并有巨噬细胞参与的免疫调节剂。另外，香菇柄中的多糖还能激活补体系统，促进抗体形成，使巨噬细胞容酶体酶分泌量增加。

2.4 抑菌

孟俊龙等[26]发现，香菇柄中的多糖对4种菌的抑制作用由强到弱依次为金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌。对金黄色葡萄球菌的抑制作用在pH值为6时最大，对其他菌的抑制作用均在pH值为5时最大。香菇柄中的多酚类物质除上述所说的能够清除自由基，具有抗氧化能力外，王廷河等[27]提取香菇柄中的多酚类物质进行抑菌研究，发现该多酚对枯草杆菌、嗜肉菌、大肠杆菌、沙门氏菌有比较明显的抑制作用。

2.5 抗突变

DNA在复制及转录过程中发生差错，这些差错的不断积累最终导致不可修复的损伤，引起DNA结构上的改变，称为基因突变。香菇柄中的多糖在加与不加微粒体酶活化系统的条件下，均能抑制由敌克松、甲基甲烷磺酸酯（methyl methanesulfonate，MMS）、2- 乙酰氨基芴（2-acetylaminofluorene，2-AAF）所引起的回变菌落数的增加；抑制率分别为37.7%、69.8%、70.3%、78.1%、39.0%、78.1%、83.0%和88.6%。抑制由环磷酰胺（cyclophosphamide，CP）引起的小鼠微核率的增加，抑制率分别为31.80%、52.80%和63.10%[28]。郑建仙[29]对香菇柄中提取出的多糖进行研究，利用姐妹染色单体互换和微核双指标生物试验法说明该多糖具有明显的抗突变作用，并具有保护机体免遭肿瘤侵害的生理功能。

2.6 其他

除具有上述生物活性外，香菇柄中的多糖能够抑制水泡性口炎病毒、阿拉伯耳氏病毒和十二型腺病毒[30]。除此之外，香菇柄中的多糖硫酸化修饰后具有了抗HIV病毒的新活性[31]。王慧铭等[32]通过小鼠试验发现香菇柄中的多糖具有降低血清总胆固醇，提高酶活性作用，除香菇多糖外香菇柄中含有的香菇嘌呤也有降血脂的作用。

3 前景展望

香菇消费呈现全球性稳定增长，年递增7%～16%。近30年对香菇营养和药用功能的研究发现，香菇受到越来越多人民的喜爱，成为21世纪健康食品[2-4]。香菇以及香菇柄由于其营养价值丰富、味道鲜美，越来越受到更多消费者的喜爱，消费量不断增加，以香菇柄为原料制造的各类风味食品、调味品也将逐渐扩大。以香菇柄为原料进行的各类食品和保健品的加工及其产品的销售将有效地延长食用菌产业链，而且便于运输贮存，方便食用，并为香菇柄产品的出口创造了条件。通过对香菇柄进行加工增值，种植效益也会相应提高。因此，对其关键功效成分进行提取、纯化并开发出精深加工产品具有广阔的市场前景[33-34]。

随着社会的发展，人民生活水平的提高，越来越多的消费者对健康食品、保健食品有了深入的理解和认识。科学的饮食结构、健康的生活习惯都是人们越来越关注的问题。近年来，保健品的销量在逐年增加，随着功能性保健食品的出现，尤其是含有疾病预防及治疗作用的保健食品，越来越多的得到了人们的关注。有缓解疲劳、增加机体抵抗力、降血脂血糖功能的保健食品尤其得到消费者的喜爱[35]。以香菇柄为研究对象，对香菇柄进行营养成分分析及综合利用，市场潜力、市场空间巨大，将获得良好的经济效益和巨大的社会效益。