食用菌中麦角甾醇的研究进展

程洋洋，惠靖茹，郝竞霄，黄占旺

（江西农业大学食品科学与工程学院，江西省天然产物与功能食品重点实验室，江西南昌330045）

食用菌中含有丰富的营养物质和生物活性成分，例如蛋白质、多糖、多酚、氨基酸、萜类、维生素和甾醇类物质，其中的活性成分对人体健康有重要的利用价值，主要包括抗癌、降血糖、抗炎症、肝保护、抗过敏、抗菌和抗病毒等[1]。

麦角甾醇又称麦角固醇，是微生物细胞膜的重要组成部分[2]，对细胞的生理功能起到重要的作用。对于人体来说麦角甾醇不仅可以增强抵抗力，还具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌、利尿[3]的功效。麦角甾醇转化为脂溶性维生素D2，添加饲料中可增加畜禽的产蛋率和孵化率[2]。食用菌麦角甾醇是从食用菌中分离提取的具有生物活性的化合物，是食用菌的有效活性成分之一，在抗炎、降脂、防癌、免疫调节等方面具有显著功效，目前相关研究主要集中在物化特征以及生理活性等方面，随着研究的继续深入，在人与动物营养保健领域也会得到了越来越多的关注。

关于食用菌麦角甾醇的系统性全面综述目前还尚未见报道，本文主要对食用菌中麦角甾醇的提取方法、含量测定、含量分布以及生理功能进行归纳总结，旨在为食用菌麦角甾醇更深入研究与相应功能性产品开发提供一定的参考。

1 食用菌麦角甾醇的提取

麦角甾醇的提取方法主要分两类：常规提取法和非常规提取法[4]。常规提取法因耗时较长、效率较低、过程繁琐等缺点逐步被淘汰，目前麦角甾醇的提取方法主要包括闪式提取，超声波辅助、微波辅助提取，加压溶剂萃取、超临界流体CO2萃取等，几种提取方法的提取率、优缺点及影响因素见表1。

1.1 闪式提取法

闪式提取法又称为组织破碎法，是在适当溶剂存在下，依靠高速机械剪切力和超动分子渗透技术，在室温条件下使内容物迅速溶解于溶剂中并达到平衡的提取方法[5]。史德芳等[6]对香菇柄中麦角甾醇的提取进行了优化，仅用4 min就可完成麦角甾醇的提取，相比于常规提取法显著地降低了单位能耗，缩短了提取时间。高虹等[7]采用超声辅助提取的同时使用闪式提取探究影响香菇柄麦角甾醇的提取因素，发现闪提转速对麦角甾醇的提取有极显著的影响，最优工艺条件下麦角甾醇的含量为2.818 mg/g，明显高于单独使用超声辅助提取。相应的，闪式提取技术也存在缺点，如应用范围窄、破碎后过滤难度大、提取容器受限等，对于质地坚硬的根茎、干果等物料需要初步破碎，以免造成后续无法粉碎和卡住刀头。

1.2 超声波辅助提取法

超声波处理是指利用超声波产生的高频振动与细胞振动不协调而造成的细胞周围压力的极大变化，破坏待测组织的细胞壁使有效成分从组织中溶出，从而提高有效成分的提取率[8-9]。以无水乙醇为提取剂，选用超声波辅助提取元蘑中的麦角甾醇，采用响应面优化元菇中麦角甾醇的提取工艺，确定最优条件为：超声波功率350 W，80 ℃超声提取55 min，元蘑麦角甾醇的含量为246 mg/100 g[10]。Heleno等[11]对超声波辅助提取双胞蘑菇麦角甾醇的工艺条件进行了优化，确定最优工艺为：超声波功率为375 W时提取15 min，麦角甾醇的得率为671.5±0.5 mg/100 g。胡代花等[12]超声提取2次，金针菇中麦角甾醇得率为2.28 mg/g。

超声处理提取与传统的皂化回流提取相比，提取率有很大的提升，提取实验的重现性也得到了保证，超声波提取技术因节约时间、节约溶剂、提取率高、工艺简单的特点在许多领域得到了广泛的应用。

1.3 微波辅助提取法

微波提取法具有提取效率高、穿透力强、能耗低等特点，通过微波的快速热效应可加速细胞壁破裂，提高麦角甾醇得率。Heleno等[11]利用微波辅助提取双孢蘑菇麦角甾醇，优化后的工艺条件为微波功率为400 W时处理（19.4±2.9） min，此时每100 g蘑菇副产物中麦角甾醇含量为（556.1±26.2） mg。高红等[13]对姬松茸采用微波辅助皂化提取，将提取时间、微波功率、粒度、皂化提取液用量作为考察因素，采用Draper-Lin小型中心组合设计进行实验操作，确定最优提取工艺为：微波功率在520 W时设定提取时间为100 s，姬松茸粉碎后过60或80目筛子,在此条件下麦角甾醇的提取得率为（6.8±0.3） mg/g。许艳红等[14]在采用超声波辅助提取的同时使用微波处理，结果表明使用微波处理麦角甾醇的得率为2.68 mg/g，比单独使用超声波处理得率提高了25.82%。然而，微波提取对物料的吸水特性要求较高，仪器设备的可操作性差，所得到的产品的纯度也较低，使用过程中通常与酶法、水提法等技术协同使用。

1.4 加压溶剂萃取法

加压溶剂萃取是近年来新兴的提取技术，在环境、食品[15]和药品[16]等领域被广泛的应用，具有操作模式多样化以及自动化等诸多优点[17]。李鹏等[18]利用正交实验对人工虫草中的麦角甾醇提取工艺进行了优化，当提取压力为10 MPa,循环1次,提取1次的情况下，人工虫草麦角甾醇的提取率最高。为研究酸浸高压法对未破壁灵芝孢子中麦角甾醇含量的影响，同时对处理过的灵芝孢子与未经酸浸高压的未破壁及破壁的灵芝孢子中的麦角甾醇进行提取，测定含量后发现，经过酸浸高压的未破壁灵芝孢子麦角甾醇含量明显高于未经酸浸高压的未破壁灵芝孢子，表明酸浸高压法可作为灵芝孢子破壁的一种新方法[19]。

1.5 超临界流体CO2萃取法

华正根等[20]研究不同压力的超临界CO2提取法对灵芝细粉中灵芝三萜和甾醇含量的影响，结果表明，调整压力为85 MPa时，麦角甾醇含量为0.32%，与传统乙醇回流法相比，麦角甾醇含量提高了60%。宋师花等[21]通过正交实验法考察萃取压力、夹带剂含量对灵芝子实体中麦角甾醇得率的影响，发现当萃取压力20 MPa，麦角甾醇得率为96.3 mg/ g。刘国杰[22]对深层发酵灵芝真菌菌丝体中的麦角甾醇含量提取进行优化，结果显示：超临界流体萃取压力为20 MPa、CO2流量2.5 L/min时，麦角固醇的萃取量最高为1.1362 mg/g。在实际使用中常将超临界流体CO2萃取法与气相色谱、高效液相色谱、气质联用等含量检测方法相结合，可提高含量测定的效率与准确度[23]。

表1 食用菌麦角甾醇提取方法比较Table 1 Comparison of extraction methods of ergosterol from edible fungi

2 食用菌麦角甾醇的含量测定

2.1 紫外分光光度法(UV)

紫外分光光度法是一种根据吸光度的大小来鉴别、检查和定量测定的方法。该方法具有样品处理方式简单、成本小、方法简便、分析周期短的特点[24]。

高虹等首次对姬松茸菌丝体中麦角甾醇的含量进行了测定，为后续对姬松茸的深入研究起到了很大的作用，也为紫外分光光度法测定其他食用菌中麦角甾醇的含量提供了方法参考。张嘉昕等[25]在波长为292 nm时测定金针菇粉末中的麦角甾醇含量，经过重复性实验测得麦角甾醇的平均含量为10.886 mg/g，平均回收率（n=9）为105.31%，并在24 h以内有较好的稳定性。

2.2 高效液相色谱（HPLC）

王金艳等[26]首次对灵芝孢子粉中麦角甾醇含量进行了准确的的测定，发现高效液相色谱法具有准确度高、特异性好的优点，董笑菲[27]在对发酵冬虫夏草菌丝粉的研究中也得到了类似的结论。杨秀璐等[28]在对小柄马勃子实体和液体发酵菌丝研究实验中使用高效液相色谱双波长法测定麦角甾醇含量，发现液体发酵菌丝中麦角甾醇含量要远高于子实体，分析原因可能是由于发酵过程中小柄马勃菌丝迅速生长导致的。除了单独使用高效液相色谱测定食用菌中麦角甾醇的含量外，超高效液相色谱（UPLC）、反高效液相色谱法（RP-HPLC）以及更精密的测定方法如超高效液相-紫外检测联用（UPLC-UV）技术、高效液相色谱-蒸发光散射检测器（HPLC-ELSD）技术等也在含量测定实验中得到应用，表2总结了目前应用于食用菌麦角甾醇的几种液相色谱法的特点、常用色谱柱和流动相。

2.3 气相色谱（GC）

除紫外分光光度法和液相色谱法外，国内外有些研究还采用气相色谱和气质联用、气相色谱火焰离子检测器联用的方法测定食用菌中麦角甾醇的含量。Feng等[29]利用GC-MS分析了不同培养方式下虫草中麦角甾醇的含量，其中来自安徽的古尼虫草中麦角甾醇的含量最高为869.7 μg/g，但是结果远低于高效液相色谱测定的含量，分析原因是可能与高效液相色谱分析过程中样品的不同和峰的重叠有关。

综上所述，传统的紫外分光光度法在仪器要求上相对而言比较低，同时花费也较少，但不足之处在于重现性不佳、检测精度不理想，因此给检测结果带来较大影响。液相色谱与气相色谱是目前麦角甾醇含量测定的主流测定方法，不仅具有较高的精密度，不易产生较高的误差，而且可以反映出食用菌中麦角甾醇的真实含量。

3 影响食用菌中麦角甾醇含量的因素

3.1 品种

影响食用菌中麦角甾醇含量的因素有很多，主要包括遗传因素、生长环境等，其中遗传因素对食用菌麦角甾醇的含量起到决定性的作用。于士军等[30]和张莹[31]都对金针菇、茶树菇、平菇、香菇等六种食用菌进行营养和功能性成分进行了研究分析，并且得到了相同的结果：麦角甾醇的含量在不同的食用菌上存在较大的差异，其中茶树菇和平菇中麦角甾醇含量较高分别为4.87和4.84 mg/g，与含量最低的金福菇相差2.49和2.46 mg/g；但俞明君等[32]在对香菇（伏牛山嫂）、香菇（西峡9608）、平菇、杏鲍菇、金针菇、猴头菇、银耳、黑木耳八种食用菌中麦角甾醇进行提取和测定的过程中，发现香菇中麦角甾醇含量最高为2.128 mg/g，是其他食用菌的2.5～7.5倍，虽与前者研究得到的麦角甾醇含量最高的食用菌品种不一致，分析原因可能有以下几点：其一是原料的来源并非同一产地，品种、生长条件均会影响麦角甾醇含量；其二是测定时选用的测定方法不一致，前者采用高效液相色谱法而后者使用反向高效液相色谱法。通过对多种食用菌麦角甾醇含量的测定研究，可以为后续从食用菌中提取麦角甾醇的品种选择上提供参考。

3.2 产地

不同地区由于气候田间和土壤肥力等的不同，即使是同一品种食用菌在营养成分和功能性成分上也会有很大的差异。康红梅等[33]以甘肃和青海两地产的冬虫夏草为研究对象探究不同产地对冬虫夏草品质的影响，发现青海同仁虫草中麦角甾醇含量最高为（50.247±2.25） μg/g，与甘肃夏河、天祝产虫草含量差异较小，其他三种虫草虽含量较低但都在一定的含量区间内，目前市场上对虫草质量没有严格的标准，多以虫体大小为冬虫夏草分等级，个体越大等级越高、价格越贵，但实验发现品质优异的虫草体型并非最大，干制虫草国家标准里暂时还没有麦角甾醇含量要求，但随着麦角甾醇的功效逐渐被人们发现，评判虫草等级的指标将更完善。

表2 食用菌麦角甾醇测定方法比较Table 2 Comparison of assay methods of ergosterol from edible fungi

3.3 部位

钱正明等[34]对六份冬虫夏草中子座、虫体和全草中的麦角甾醇含量进行了比较，普遍都是虫体中麦角甾醇含量最高，只有西藏那曲虫草子座含量比虫体含量高，分析原因可能是由于冬虫夏草真菌形态在子座和虫体中不一致引起的。前文研究表明香菇中含有大量的麦角甾醇，但在香菇组织的不同部位含量分布不同，其中香菇菌苗中麦角甾醇含量最高，菇柄中含量最低，香菇帽内部褶皱的含量几乎是菌帽外层的两倍，而菌帽外层的含量又几乎是菇柄的两倍[35]。

3.4 其他条件的影响

生长年限、生长阶段、种植方式同样也会对食用菌中麦角甾醇的含量有一定的影响。夏琴等[36]在对来自4省份17批次的猪苓研究发现：生长年限与麦角甾醇含量并不成正比，四年生猪苓麦角甾醇含量要比两年生、三年生、五年生以及野生多年生要高0.2%～0.5%，相对于平均含量仅为0.12%的猪苓来说差异已相当显著。钱正明等[37]发现冬虫夏草在4～6 cm子座中的麦角甾醇含量最高，随着虫草生长年限的延长，麦角甾醇的含量不仅不会增加，相反还会降低。

4 食用菌麦角甾醇的生理功能

4.1 抗炎作用

炎症是由于机体对由感染或非感染引起的刺激做出的自动防御性反应，主要表现为红、肿、热和功能障碍。国内外均有研究证明麦角甾醇具有抗炎作用。Xu等[38]发现麦角甾醇通过调节抗氧化剂活性和抗凋亡作用在脂多糖（LPS）诱导的脓毒症模型中具有心脏保护作用，并且该过程可能受Nrf2信号传导的调节。Kuo等[39]对麦角甾醇对LPS攻击的RAW264.7巨噬细胞的免疫调节作用进行了研究，通过观察相关蛋白的变化表明麦角固醇通过抑制核因子激活的B细胞的κ-轻链增强（NF-κB）信号通路抑制LPS诱导的原始RAW264.7巨噬细胞炎症反应。左园园等[40]对目前菌菇中麦角甾醇的抗炎机理做了概述，主要通过抑制体内一氧化氮（NO）的生成，减少特定细胞因子的释放，抑制一氧化氮合酶、选择性环氧合酶-2（COX2抑制剂）的表达，抑制NF-κB信号通路的活性以及减轻炎症引发的水肿等，这些研究均表明食用菌麦角甾醇可以作为一种新型抗炎剂用于医药方面。

4.2 降脂作用

血脂含量的调节是通过人体自身进行控制，但当血脂过高时便会影响人体健康，特别是与心脑血管疾病有关，例如动脉粥样硬化、冠心病、脑血栓等，因此维持血脂含量的动态平衡对预防相关疾病具有重要的意义[41]。

崔丹丹[42]通过不同剂量的麦角甾醇作用于高胆固醇饮食大鼠，探究不同剂量的麦角甾醇对大鼠中血脂、肝脂及粪脂等含量的影响，结果显示不同剂量的麦角甾醇均可有效降低大鼠机体内的胆固醇水平，主要机理是通过减少胆汁酸的合成、竞争性抑制胆固醇吸收，同时改变了相关基因的表达。

4.3 抗癌作用

食用菌中除了多糖外麦角甾醇也有抗癌的作用，主要是通过抑制血管的生长[43]、激活抑癌基因、降低肿瘤组织中某些蛋白的表达[44]以及具有细胞毒性杀死肿瘤细胞。近年来对麦角甾醇抗癌作用研究较多，总结如下表3所示。

4.4 免疫调节活性

当机体在受到外来细菌、病毒等侵袭时，免疫系统会做出相应的反应以维持机体内环境的稳定。樊晓飞[50]通过对小鼠进行脾淋巴细胞转化实验和碳廓清实验，当浓度较低时，抑制作用与浓度成量效关系，随着浓度的进一步增大，抑制作用会大大增强，实验发现麦角甾醇提取液不仅可以抑制小鼠离体T淋巴细胞，同时还可以增强小鼠整体免疫力。这为食用菌在保健食品的开发上提供了一定的依据。

4.5 抑菌活性

人们对麦角甾醇是否具有抑菌活性研究较少，但麦角甾醇过氧化物已经被证明可以直接抑菌。麻兵继等[51]利用一种球菌和四种杆菌去研究猴头菌子实体中过氧化麦角甾醇的抑菌能力大小，评价标准为抑菌半径的大小，结果表明在1 mg/mL的浓度下对五种细菌均有抑制作用，特别是金黄色葡萄球菌，麦角甾醇提取液的抑菌半径达到了23.31 mm，抑菌效果显著。

表3 食用菌中麦角甾醇的抗癌研究Table 3 Anticancer study of ergosterol in edible fungi

4.6 转化为维生素D2作用

维生素D具有促进人体内钙的吸收、预防儿童维生素D缺乏佝偻病和以中老年为主的骨质疏松的作用[52]。其中的维生素D2需要从日常摄取的食物中获取，而麦角甾醇作为前体物质在紫外线的照射下会部分转化成为维生素D2，转化过程如图1所示，并且已经有研究证明了这一点[53]。杨开等[54]在紫外光和脉冲强光对麦角甾醇转化为维生素D2的研究中发现，猴头菇、双孢菇、香菇、灰树花麦角甾醇提取液经过光照、加热和24 h储藏之后，短波紫外线（UVC）处理总体转化效果要比强脉冲光（IPL）处理好，但IPL处理可以针对性的将麦角甾醇向维生素D2转化，生成的副产物更少，为后续维生素D2的纯化处理降低了难度。

图1 麦角甾醇转化维生素D2示意图Fig.1 Ergosterol conversation to vitamin D2 schematic

5 结语

本文系统总结了食用菌麦角甾醇提取、测定方法、含量分布及生理功能方面的研究文献。随着食用菌的生理功能得到越来越多研究的证实，对食用菌的研究也在逐年深入，作为食用菌中的功能性成为之一的麦角甾醇的研究也取得了一定的进展。目前主要集中在麦角甾醇的提取和含量测定，但对麦角甾醇的实际应用相关研究还相对较少，麦角甾醇的生物活性目前大部分还只是在小鼠或其他动物上有一定的效果，对于人体是否有效还需要大量的药理和毒理学研究，这也为后续食用菌麦角甾醇在功能性食品和药品的开发应用上提供研究方向；其次我国食用菌种类较多，目前开展研究主要集中在香菇、茶树菇、虫草、灵芝等生活生产中常见的几种食用菌，对于其他食用菌中麦角甾醇含量是否更丰富、功能活性是否更强，食用菌生产加工过程中产生的下脚料如菇柄、残次菇等是否可以用来提取功能性成分麦角甾醇还有待进一步研究。这不仅可以提高食用菌综合利用价值，还能增加其经济效益。