香菇精深加工及生物活性研究进展

崔国梅，许方方，李顺峰，魏书信，刘丽娜，王安建

（河南省农科院农副产品加工研究所，郑州450002）

0 引言

香菇属担子菌纲(Basidaiomycetes)伞菌目(Agaricales)口蘑科(Tricholomatacete)香菇属(Lentinus)，拉丁学名Lentinus edodes，起源于中国，是久负盛名的珍贵食用菌[1]。香菇不仅富含蛋白质、膳食纤维、矿物元素等营养物质，具有极高的食用价值，而且富含香菇多糖、香菇核酸等多种活性物质，具有抗菌消炎、降胆固醇、提升免疫力等药用价值[2]。中国是香菇生产和出口大国，产量可达世界总产量80%左右。中国也是认知香菇最早的国家，公元前239年的《吕氏春秋》记载浙江香菇“味之美者，越骆之菌”。

然而，国内香菇产品精深加工能力明显不足，活性物质提取与应用存在明显短板，国内香菇多以原料出口，国外企业提炼其营养成分制成保健品或药剂，价格翻千倍后反向卖回国内。笔者概括了香菇精深加工发展现状和活性物质研究利用现状，以期为香菇资源的综合开发利用、将香菇资源优势转化为经济优势，尤其是开发和应用具有功能活性的高附加值产品提供参考。

1 香菇营养成分及活性物质

1.1 香菇营养成分

香菇营养物质丰富，具有高蛋白、低脂肪的特点，含游离氨基酸、可溶性糖、可溶性蛋白以及某些人体必需的微量金属元素（如Ca、Fe、Mg、Zn等）。香菇富含人体所必需的8种氨基酸，对人们强身健体、生长发育等有良好作用。香菇富含的各种矿物质、维生素和微量元素，对酶类、活性蛋白等发挥代谢调节作用具有不可或缺的作用。此外，香菇中含有的经紫外线照射便可转化为维生素D2的麦角甾醇，促进了人体对钙的吸收，可提高儿童骨骼牙齿生长速度[3]。

香菇不仅是人们餐桌上的美味佳肴，更是人们健康的助推手。香菇含有的多种生物活性物质，具有重要的医药保健功能。

1.2 香菇的活性物质

近年来，香菇多糖、香菇核酸、香菇多肽等活性物质的药用功能受到广泛的关注，尤其是香菇具有的抗炎抗肿瘤提高免疫力等功效[2]，被列为抗癌的资源植物。

香菇多糖具有抗肿瘤提高机体免疫力等功能。有研究表明，香菇多糖可提高小鼠巨噬细胞的吞噬功能和T淋巴细胞的杀伤力，并促进产生T淋巴细胞。香菇多糖对淋巴细胞的功能活性作用是当前的研究热点。对香菇多糖另一个研究热点是其优异的抗癌作用，主要集中在抗癌机制的研究上，其机制主要是通过免疫调节作用间接杀死癌细胞[4]。此外，有研究表明，香菇多糖有助于改善人体的肠胃功能，增强其消化吸收能力。

香菇核酸具有抗癌降“三高”等作用功效。香菇核酸进入人体后会产生干扰素，抑制肿瘤细胞增殖[5-6]。Yao等[7-8]研究发现，香菇中的嘌呤及某些核酸类成分能起到降“三高”的作用，尤其是降血脂的能力比安妥明高10倍。此外，香菇还对肺结核、传染性肝炎、神经炎等有很好的疗效[9]。

2 香菇的精深加工研究现状

2.1 香菇休闲食品

2.1.1 香菇脆片 香菇脆片口感酥脆，香鲜十足。目前香菇脆片的生产方式主要有真空油炸膨化、真空冷冻干燥、真空微波干燥、气流膨化技术等，无论何种工艺都离不开前处理，不同的前处理方法对产品最终的品质有不同影响。其中真空油炸膨化、气流膨化等技术前期都需要对香菇片进行护色处理，以维持良好的感官品质，但真空冷冻干燥及真空微波干燥对香菇片的色泽影响较小，而浸渍是提高产品酥脆度普遍采用的预处理方法。此外，近几年也有人做了联合干燥技术方面的研究。

真空油炸膨化技术将低温油炸和真空脱水有机结合，在真空条件下，水的沸点降低，当油加热到该压力下水的沸点后，香菇片中的水分大量蒸发，从而实现香菇片的干燥。应用较为广泛的工艺流程为香菇→筛选→清洗→切片（切段）→护色→沥水→冷冻→解冻→浸渍（真空浸渍）→清洗→沥水→真空油炸→真空脱油→调味→产品包装→入库。该工艺投资少，色泽完好，营养损失少。因疏松多孔，虽然口感酥脆但含油量也高，后续油脂氧化问题也较突出。此外该工艺普遍采用间歇式生产，连续化生产程度不高。陈集元[10]研究了香菇脆片的真空油炸膨化技术（护色剂选用L-抗坏血酸0.5%，柠檬酸0.3%，亚硫酸钠0.1%，漂烫温度和时间为80℃和9 min）、浸渍工艺（NaCl浓度4%、麦芽糊精浓度14%、浸渍60 min）、干燥工艺（真空油炸温度105℃、真空油炸时间27 min、真空度0.095 MPa），在此条件下的香菇脆片色泽良好，口感酥脆，营养损失少。真空油炸膨化技术投资少，产出大，操作方便，在企业中应用相对比较广泛。

真空冷冻干燥俗称“冻干”，利用升华原理，将香菇片在低温下(-50～-10℃)快速冻结，然后在真空(1.3～13 Pa)条件下，使冻结的水分子直接升华为气态逸出，从而使香菇脆片脱水干燥。冻干的香菇脆片色泽天然、营养无损，但投资大、时间长、能耗大。金玮玲等[11]研究了不同预处理方法对真空冷冻干燥香菇脆片感官品质的影响，研究表明，不同的预处理方式（漂烫超声浸渍、漂烫真空浸渍、漂烫调味液煮、熏蒸超声浸渍、纤维素酶解）对产品的酥脆度有一定的影响，其中纤维素酶解口感更为酥脆。该种方法因健康营养无添加深受大众欢迎，尤其成为儿童零食的佳选。企业也迎合了市场需求，越来越多的冻干果蔬上市，是果蔬加工的一个趋势。

真空微波干燥技术是将微波能量传到物料内部进行加热，在真空条件下，物料水分在低温状态下即可蒸发，使物料内部水分迅速汽化，达到低温干燥的目的。该技术采用的是辐射传能，无需额外的热传导物质，避免了热传导过慢的缺点，具有干燥快、节能高效、营养损失少兼具灭菌效果等优点，但也存在干燥不均、微波泄漏、抽真空能力不足及系统安全性等问题。朱金艳等[12]以整个香菇为原料，研究了初始含水量、微波功率和浸油率3个因素对产品质量的影响，在初始含水量35%、微波功率360W、浸油率4%的条件下，膨化率达到195%，感官评分最高。该种方法因一定的工艺缺陷，市场目前主要应用于高附加值且具有热敏性的保健品、药材等物料的干燥、中草药的真空提取等，相对较适用于科研院校的实验室。

气流膨化技术又称变温压差膨化干燥技术，利用该技术加工的香菇脆片，质构疏松、保质期长。但香菇表面会因加工过程中膨化罐内的温度高、时间长而发生美拉德反应，影响产品的色泽，所以利用该技术加工香菇脆片也要对香菇进行护色处理。刘增强[13]研究了气流膨化香菇脆片的工艺，香菇预干燥水分含量30%、护色液柠檬酸2%、抗坏血酸1.5%、焦亚硫酸钠0.2%；干燥停滞时间12 min、膨化压力差0.2 MPa、膨化温度90℃、抽空时间68 min、抽空温度80℃、切片厚度7 mm。使用气流膨化技术加工的香菇脆片，营养、酥脆性都有一定程度的提高，气流膨化技术是一种相对新型健康的果蔬脆片加工技术。

隋世有等[14]研究了流化-微波-烘烤联合干燥技术对香菇脆片的影响。以EDTA-2Na 0.03 g/100 mL、抗坏血酸0.12 g/100 mL、柠檬酸0.8 g/100 mL作为护色剂，流化风速672 m/h，流化干燥温度60℃，微波功率400 W，时间120 s，60℃烘烤10 min后香菇脆片口感最为酥脆，感官评分最高。联合干燥技术可以弥补单一干燥技术带来的缺陷，也是一个研究方向，但目前实验室研究较多，市场应用尚不多见。

香菇脆片以其看得见的原料、看得到的健康深受人们喜爱，具有高营养、方便可口、无防腐剂无香精色素、保质期长等诸多优点，是香菇加工企业青睐的投资方向。

2.1.2 香菇素肉 香菇素肉又称香菇片，一般以香菇柄为原料，经浸泡、碾轧、调味、腌制及干制、包装而成。香菇素肉营养丰富、方便食用，又有牛肉干的口感，是理想的休闲食品。徐旭[15]就香菇素肉干生产关键技术进行了研究，通过响应面分析法对香菇柄碾轧工艺进行优化，物料含水量64%、辊间隙3.5 mm、碾轧2次制得的香菇柄品质最佳，采用正交试验法对腌制技术进行优化（调味液中等浓度、转速164 r/min、腌制时间1.5 h），最后采用热风-微波联合干燥方法生产，香菇素肉干色泽红亮，口感、风味俱佳，且生产中能耗较低，综合性最好。香菇素肉扩展了香菇柄的应用范围，提高了香菇的经济效益。

2.1.3 香菇罐头 香菇罐头是将精选的香菇及配料等经处理、分选、修整、烹调（或不烹调）、装罐、密封、杀菌、冷却而制成的产品。装罐材料包括马口铁罐、玻璃罐、复合薄膜袋或其他包装材料容器。香菇罐头是一种方便食品，能在常温下较长时间保存。常见产品有清水香菇、盐渍香菇、香菇肉罐头等。

2.1.4 香菇松 香菇柄中含有大量的膳食纤维，因柔韧难嚼、适口性差而大量废弃。目前通过一定的工艺及设备在一定程度上解决了香菇柄纤维化、适口性差的问题，该类加工产品有香菇柄松、香菇柄肉松。危贵茂等[16]在研究中将香菇柄通过一定的处理手段加工成香菇松后，将香菇和肉松进行适当比例混合，加工成的香菇肉松美味可口。香菇柄的综合利用，提高了原料的利用率，增加了菇农的收益。

2.2 香菇调味品

香菇调味品主要利用菇柄、残次菇、菇渣等下脚料，配以一定的辅料，采用一定的技术手段，加工出的各种美味调料，具有香菇独特的鲜香，常见的产品有香菇酱油、香菇酱、香菇调味汁等。

香菇调味品主要分2类。一类是以香菇为原料，利用菌丝体发酵或浸提工艺提取香菇中核苷酸、多糖等鲜味和营养物质，再结合传统调味品加工工艺生产香菇调味品。生活中常见的海天香菇酱油、香菇营养酱（一种发酵型风味酱）都属于该类调味品。另一类是以香菇柄为主料进行加工调配的调味品，如仲景牌香菇酱、香菇牛肉酱等。随着人们健康意识的提高，“食之健康、品之天然”的香菇调味品将会蓬勃发展。

2.3 香菇风味食品

香菇作为辅料加入食品，可拓展香菇的应用范围，提升产品的营养价值，为食品注入良好风味。以香菇为辅料的产品有香菇营养面、香菇饼干、香菇鱼丸、香菇火腿、香菇薯片等。此外，香菇酸奶、香菇奶粉、香菇营养液、香菇饮料等香菇产品的开发和加工也得到不少研究人员的关注。

3 香菇功能活性研究现状

3.1 香菇多糖

香菇多糖是香菇的主要活性物质，具有抗癌、抗病毒、降血糖、抗氧化、提高机体免疫力等功能[17-18]，在保健品和医药方面有较好的应用前景。常见提取方法有溶剂提取法、辅助提取法、复合提取法以及其他提取方法。多糖提取效率的关键在于细胞的破碎，微波处理、酶降解、超声波或复合处理都有助于细胞破碎，同时优化提取条件，促使多糖的释放溶解。如微波和超声波协同作用，微波的热效应以及超声波的空化效应，都能够促使细胞内物质的溶出，提高提取率。

张海容等[19]通过微波萃取法提取香菇多糖（微波功率40%、液固比为10:1、加热180 s、pH 1），时间上缩短为热水浸提法的1%，且提取率升高。娄冠群等[20]利用亚临界水提取法提取香菇多糖，利用水温升高水的介电常数降低，促使香菇多糖溶解，提高提取率。该法作用效果迅速，能耗低，且亚临界水会使蛋白质、淀粉等变性，分离、纯化便利。秦令祥等[21]采用超声波协同复合酶法提取香菇多糖，可显著提高香菇多糖提取率。张敏瑜等[22]采用超声波辅助热水浸提法，利用超声波增大水分子的运动速度，增强穿透力，缩短时间，降低温度，避免了热敏性多糖的降解。近年来，超临界流体萃取技术在生物活性物质提取中有广泛应用，目前最常用的超临界流体溶剂是CO2。张素霞等[23]利用超临界CO2流体萃取技术对香菇脱脂，再以脱脂后的香菇进行浸提提取多糖，总粗多糖提取率为6.57%，比传统水浴浸提高出3.53%，且产品的色泽和风味更接近标准品。Huang等[24]将动态高压微流化(DHPM)用于协助香菇多糖提取。无论是微波萃取、超临界萃取，还是亚临界水提取、超声波辅助提取，亦或是超声协同复合酶提取，与传统的提取方式相比，提取率均有明显提高，时间相对缩短，且生物活性物质损耗少。

此外，蔡锦源等[25]采用微波预处理-超声波提取工艺提取香菇多糖，最佳工艺为微波功率和超声波功率分别设置为800、200 W，提取温度70℃，解析剂比6:1，微波时间120 s，液料比35:1，提取时间20 min，多糖提取率为9.45%。该提取过程中，微波萃取与超声波萃取可快速有效地提取香菇中有效成分且可消除长时间微波辐射的影响，能够最大限度提高提取率，是新型提取技术中较有前途的一种方法。

酶解提取法、发酵提取法、加压溶剂提取法、减压沸腾提取法等新兴技术辅助提取香菇多糖的效果都被证实优于传统提取工艺。香菇多糖的提取方法虽然很多，但每种都有优缺点，需要根据提取成本等选择合适的工艺和设备。

3.2 香菇嘌呤

香菇嘌呤也叫香菇素，为核苷类有效成分，具有降血脂、预防血栓及血管疾病、抗病毒及防脱发等多种作用。

孙培龙等[26]研究了提取、纯化和酯化香菇嘌呤的相关工艺，以香菇柄为原料，采用75%乙醇回流法，料液比(g:mL)1:(8～10)，在温度(84±1)℃下提取2 h得到浓度为200～220 mg/100 mL香菇嘌呤粗提液。然后利用阴阳离子交换法将粗提液层析，得到浓度为1.9%的香菇嘌呤纯化液。Enaman等[27]先将香菇菌丝体用麦芽酵母琼脂平板培养10天，再在搅拌速率为50 r/min且不控制pH的生物反应器中进行液体发酵培养20天。然后用甲醇回流提取菌丝体，再以阴阳离子交换树脂进行纯化并进行液相检测，最终得到的香菇嘌呤产率高达39.58 mg/g。

目前对香菇嘌呤提取工艺主要是通过醇溶法进行粗提，然后再利用阴阳离子交换法进行浓缩。香菇嘌呤也可采用合成法制备，但是合成路线的纯化过程较复杂，内酯类化合物易分解，导致香菇嘌呤的收率较低，合成路线不够经济。香菇嘌呤降血脂活性及作用机制得以证实，香菇嘌呤的进一步研究开发具有比较广阔的市场前景。

3.3 香菇多肽

香菇多肽对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌及沙门氏菌等都有很好的抑制作用，可清除·OH自由基、DPPH自由基，但其抗氧化能力与分子量肽的大小有密切关系，其中分子量小于1 kDa和5～10 kDa之间的多肽抗氧化能力更强。香菇多肽的制备主要路径是先利用超声等技术提取浓缩蛋白，然后利用酶解技术将蛋白降解制备香菇多肽，也有直接利用酶解技术制备多肽的。

张囡[28]研究了超声波提取条件对香菇柄蛋白提取率的影响，研究得出超声提取的功率100 W，温度50℃，pH 9.0，料液比1:25，提取时间1.5 h，提取2次，蛋白提取率可达17.8%，然后利用中性蛋白酶进行酶解(pH 6.0)，温度55℃，酶用量为4000 U/g，时间为3 h，测得多肽得率达到19.98%。张璐[29]研究了利用超声辅助法提取香菇柄蛋白，料液比1:35，pH 12，超声功率400 W，超声时间20 min，香菇柄蛋白的提取率为25.97%，然后利用碱性蛋白酶进行酶解，底物浓度2%，加酶量4700 U/g，pH 8.3，酶解温度55℃，酶解时间为2.5 h条件下制备香菇柄多肽的DPPH·自由基清除率可达到63.20%。宁庆鹏等[30]利用胰蛋白酶制备香菇多肽，胰蛋白酶加酶量3000 U/g，pH 9.0，温度45℃，酶解4 h，在此条件下香菇多肽得率为92.7%。生产中，需根据实际状况选用不同设备工艺及制备方法，通过工艺优化，达到最大提取率。

香菇多肽不仅具有清除自由基、抑制细菌等功能，其本身也是一种极好的营养源，易于人体吸收，营养丰富，适合做为营养多肽产品，为香菇多肽营养液的开发提供了理论依据。

4 问题与展望

4.1 存在问题

香菇种植骤增带来香菇滞销，由此又掀起了深加工的热潮，国内香菇食品已有几十个品类的产品，如香菇脆片、香菇酱、香菇饼干等。但香菇深加工中存在的问题也日益凸显。首先是工艺不够完善，缺乏行业标准，质量不够稳定。其次是同质化比较严重，比如香菇脆片、香菇酱，各大厂家争相效仿，建立生产线，但由于工艺不完善，设备选型不正确，导致质量参差不齐，各种档次产品充斥市场，但口碑产品却较少见。再次，中低端产品居多，高精尖产品较少见，产品可复制性强，缺乏核心竞争力。此外，消费者的消费习惯尚未养成，群众基础性不足，爆款较少。

国外企业主要以提炼其营养成分和活性成分制成保健品或药品为主，而国内在香菇多糖等活性成分提取及应用上存在一定的短板。香菇活性物质的生理功能与其纯度和化学结构有重要关系，然而要获得高含量、高纯度、结构稳定的活性物质，预处理、分离纯化等环节至关重要，提高香菇多糖等活性物质的提取率和如何保持其质量稳定性已成为相关产品开发应用需要解决的关键问题。

4.2 前景展望

香菇以优异的营养价值及药用功效，在精深加工方面具有巨大的前景和市场。通过深加工，可以极大提高香菇价值，尤其是经精细加工成的保健品、药品、化妆品等，能让市场价值提升数倍。例如日本的味之素能够将香菇多糖的纯度做到医用注射级水平，而国内企业在这方面存在一定差距。

4.2.1 基础研究方面 香菇活性物质理论水平的研究不断深入，生物技术、酶工程、基因工程、微生物学、发酵工艺学及工程学等学科的相互交叉渗透，超高压处理、超临界萃取、膜分离、微胶囊、真空处理、微波技术等高新技术在香菇预处理及加工产业上的应用，通过优化提取工艺，降低工艺成本，提高产品纯度及结构的稳定性，促使国内香菇多糖等活性物质提取纯度不断提高。从现有的研究看，2种及以上的提取方法复合并用，其提取效率要优于传统的或者单一的提取方法，所以说多种提取方法复合应用，是香菇多糖等活性物质提取技术发展的方向，而如何将新技术、新方法更好地应用于连续稳定、节能高效的工业化生产中，是香菇活性物质提取与产业化的重点及难点。

4.2.2 技术应用方面 企业要加大研发投入，对产品进行深度研究，开发替代性低复制性不强的高技术含量产品；也可与食品机械相结合，迎合市场需求，食品机械为食品工业的发展提供了条件保障，利用食品机械技术开发出更为优质的产品，满足深加工需求；同时企业也需要提高自身的管理能力，稳定产品质量，加强产品的研发力度及品牌推广，加强行业标准制定和质量管理，提升产品品牌价值，提高企业软实力；此外，也可以从原料上进行转型，选择优良品种或者是针对性品种进行种植，比如富硒香菇、专门用于提取香菇多糖的品种等，从源头上对产品质量进行控制。