肉桂木栽培的食用菌多糖抗氧化与降血糖作用

肖 阳，沈维治，杨 琼，李庆荣，邢东旭，邹宇晓,2

（1广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业农村部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广州 510610；2岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心，广东 茂名 525032）

0 引言

近年来珍稀食用菌在国内外很受欢迎，珍稀食用菌之所以能成为消费热点，部分原因是由于产品尚未大规模生产，物以稀为贵，更主要的是这些菇品营养价值高，风味口感独特，越来越多的药用功能被发现。‘香魏蘑’是以一株四倍体侧耳‘香平菇’与‘阿魏蘑’通过种或变种间有性杂交选育的新菇种，具有良好的营养与食用价值[1]。‘榆黄蘑’又名‘金顶侧耳’，为珍贵的经济菌之一[2]，具有抗肿瘤、免疫调节、抗疲劳、抗氧化性、抗炎和抗衰老等生物活性[3-5]，深受人们的喜爱。肉桂为樟科植物，最早记载源于《神农本草经》，为临床常用的温里药，肉桂所含成分有挥发油、多糖类、倍半萜、二萜类化合物等[6]，常用的中药材和调料桂皮即是樟科植物肉桂的树皮及茎部表皮干燥而成[7]，而将桂皮剥离之后所剩下的树干则通常被用作燃料或丢弃。

因肉桂中含有大量的肉桂油，肉桂油具有广谱抗菌活性[8]，因此一直被认为不能用于栽培食用菌。来自中国肉桂之乡罗定的桂之神实业有限公司经过多年努力，突破行业认为肉桂富有挥发性肉桂油而不适宜培植食用菌的瓶颈，利用当地肉桂资源成功培育出珍稀食用菌肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’。采用肉桂木栽培珍稀食用菌，既解决了食用菌栽培材料紧张的问题，充分利用了当地盛产的优质肉桂资源，减少资源浪费，又能使食用菌充分利用肉桂中营养和活性物质，增加食用菌功能和风味。据报道，肉桂食用菌的营养活性成分高于甘蔗渣、高粱秸秆和中药渣等原料栽培的食用菌[9-11]。

随着功能性食品消费的日益增长，食用菌类食品以其安全、天然、富有营养、可调节多项生理功能而赢得越来越多人的青睐。随着食用菌类食品的药用价值与营养成分不断被揭示，其食用和药用价值更受到重视[12]。食用菌中的多糖是其中的重要生物活性成分之一，它可通过淋巴细胞、巨噬细胞、网状内皮系统的作用而调节机体的免疫功能，提高身体抵抗病毒和细菌的入侵的能力[13]。大量研究表明食用菌多糖具有很好的抗氧化和降血糖作用[14-17]，但是肉桂食用菌的抗氧化和降血糖效果尚无人研究，本研究对2种肉桂食用菌多糖抗氧化和降血糖作用进行了分析，以期为肉桂木资源、‘香魏蘑’和‘榆黄蘑’等珍稀食用菌的开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 实验材料与主要试剂 SPF级雄性昆明种小鼠，体重18～22 g（动物与饲料均购自广州中医药大学实验动物中心），许可证号：SCXK（粤）2013-0034，实验单位使用许可证编号：SYXK（粤）2015-0149；普通‘香魏蘑’、普通‘榆黄蘑’、肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’的干菇（罗定市桂之神实业有限公司），其中普通‘香魏蘑’、普通‘榆黄蘑’以杂木屑为主要栽培料，肉桂‘香魏蘑’、肉桂‘榆黄蘑’以肉桂木为主要栽培料；Trolox标准品、荧光素钠、ABAP、链脲佐菌素（Sigma公司），拜糖平片（国产分析纯）。

1.1.2 主要仪器 BioTek SynergyTMLX多功能酶标仪（BioTek公司）、HGM-112血糖仪（欧姆龙健康医疗中国有限公司）、SB-2512DTD超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）、CS-2000中药粉碎机（永康市天祺盛世工贸有限公司）等。

1.2 方法

1.2.1 食用菌多糖的制备与含量测定 将‘香魏蘑’和‘榆黄蘑’干品60℃干燥恒重后粉碎，过80目筛，以料液比1:20加入蒸馏水，80℃水浴浸提，每次4 h，过滤后合并滤液，减压浓缩后加入4倍95%的乙醇放入4℃冰箱静置过夜，取沉淀后加入热水完全溶解后加Sevage试剂多次除蛋白，脱蛋白后的多糖溶液经过72 h透析、浓缩和真空冷冻干燥后，获得食用菌多糖，通过苯酚-硫酸法测定多糖含量。

1.2.2 ORAC抗氧化能力测定 ORAC的测定采用荧光检测法。Trolox标准品与食用菌多糖样品分别用75 mmol/L磷酸缓冲液(pH 7.4)溶解稀释到适当的浓度，向空白孔中加入20 μL磷酸缓冲液，其余孔中分别加入不同浓度的Trolox标准溶液、样品溶液以及17.5 μmol/L的没食子酸溶液，将96孔板放入多功能酶标仪中37℃孵育10 min，每孔加入200 μL 0.96 μmol/L的荧光素钠溶液，37℃孵育20 min，再加入20 μL浓度为119 mmol/L的ABAP溶液，测定每孔的荧光值。测定条件为：激发波长485 nm，发射波长520 nm，35个循环，各循环4.5 min。根据Trolox标准曲线计算样品的ORAC值，单位为mmol Trolox eq./g。

1.2.3 糖尿病模型小鼠的建立 将适应性喂养7天后的SPF级昆明种雄性小鼠禁食24 h，链脲佐菌素(STZ)130 mg/(kg.bw)剂量腹腔注射，STZ用0.1 mol/L，pH 4.2的柠檬酸钠缓冲液新鲜配制（冰上操作）。3天后测空腹血糖(BG)，血糖值在10～25 mmol/L则为糖尿病(DM)小鼠。

1.2.4 肉桂食用菌多糖对糖尿病小鼠血糖的影响 选高血糖模型小鼠分组，随机分为模型对照组；肉桂‘香魏蘑’高剂量组A1和肉桂‘榆黄蘑’高剂量组B1：每天灌胃样品200 mg/kg；肉桂‘香魏蘑’低剂量组A2和肉桂‘榆黄蘑’低剂量组B2：每天灌胃样品100 mg/kg；另设一个空白组和阳性对照组。每组小鼠血糖组间差不大于1.1 mmol/L，每组8只小鼠。剂量组给予不同浓度受试样品，模型对照组和空白组给予蒸馏水，阳性对照组给予拜糖平。连续给药20天，每天灌胃给药一次，分别于给药5、10、15、20天测一次空腹血糖。

1.2.5 肉桂食用菌多糖对正常小鼠血糖的影响 选SPF级昆明种雄性小鼠40只，禁食6 h，取尾血测得基础血糖值，随机分成5组，每组8只，实验组为肉桂‘香魏蘑’高剂量组A1、肉桂‘香魏蘑’低剂量组A2、肉桂‘榆黄蘑’高剂量组B1、肉桂‘榆黄蘑’低剂量组B2，B1和B2组每天灌胃给药100 mg/kg，A1和A2组每天灌胃给药200 mg/kg，正常对照组给予等体积蒸馏水。连续给药20天，每天灌胃给药一次，分别于给药5、10、15、20天测一次空腹血糖。

1.3 数据统计分析

使用Excel进行数据处理，通过SPSS Statistics 19进行方差齐性检验和单因素方差分析(One-way ANOVA)，结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同栽培料食用菌的多糖含量

对普通食用菌多糖和肉桂食用菌的多糖含量进行测定分析，实验结果显示，不同品种间以及不同栽培料生产的食用菌之间多糖含量均存在较大差异，普通‘香魏蘑’和肉桂‘香魏蘑’的多糖含量分别为16.89%和14.44%，肉桂‘香魏蘑’所含多糖量显著低于普通‘香魏蘑’；普通‘榆黄蘑’和肉桂‘榆黄蘑’的多糖含量分别为4.22%和5.95%，肉桂‘榆黄蘑’所含多糖量显著高于普通‘榆黄蘑’（见图1）。

图1 不同栽培料食用菌的多糖含量

2.2 不同栽培料食用菌多糖的抗氧化能力

通过ORAC法对普通食用菌多糖和肉桂食用菌多糖的体外抗氧化能力进行评价，实验结果显示，肉桂‘香魏蘑’多糖ORAC值显著高于普通‘香魏蘑’，肉桂‘榆黄蘑’多糖ORAC值极显著高于普通‘榆黄蘑’，表明用肉桂栽培料培养这2种食用菌能显著或极显著提高其抗氧化能力(P＜0.05)。不同食用菌多糖其抗氧化能力差异较大，不论是普通‘榆黄蘑’还是肉桂‘榆黄蘑’，其多糖ORAC值均显著高于‘香魏蘑’多糖的ORAC值，表明‘榆黄蘑’多糖的抗氧化能力强于‘香魏蘑’多糖（见图2）。

图2 不同栽培料食用菌多糖的ORAC值

2.3 肉桂食用菌多糖对糖尿病小鼠血糖的影响

为评价肉桂食用菌多糖的降血糖效果，分析了2种肉桂食用菌多糖对糖尿病小鼠血糖的影响。实验结果显示，给药前模型组和各处理组小鼠血糖值显著升高，与空白组小鼠血糖值有显著性差异；模型组和各处理组间血糖值相近，差异不显著，表明糖尿病模型造模成功。给药5天后，各处理组小鼠血糖值均显著低于模型组，各处理组之间、处理组与阳性对照组之间均无显著性差异，表明饲喂5天后拜糖平组和食用菌多糖（高剂量、低剂量）均可对小鼠血糖值降低发挥积极的作用。给药10天后，模型组血糖值升高，各处理组血糖值呈现下降的趋势，并显著低于模型组，与阳性对照组之间差异不显著，表明饲喂10天后食用菌多糖的降血糖效果与拜糖平持平。给药15天和20天后，模型组血糖值继续升高，各处理组小鼠血糖值仍然显著低于模型组，高剂量处理组与阳性对照组无显著性差异，但低剂量组与阳性对照组之间存在显著性差异，表明饲喂15、20天后高剂量的食用菌多糖可维持对糖尿病小鼠的降血糖效果与拜糖平相当，低剂量多糖仍然具有较好的降血糖作用，但效果不及拜糖平药物（见表1）。

表1 肉桂食用菌对糖尿病小鼠血糖的影响(n=8)

从该结果可知，高剂量的肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’均可显著改善小鼠的糖尿病症状，低剂量的肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’对小鼠的糖尿病症状也有一定程度的改善作用，各实验组疗效有随剂量的加大而增强的趋势。

2.4 肉桂食用菌多糖对正常小鼠血糖的影响

为分析肉桂食用菌是否对正常小鼠的血糖造成影响，对正常对照组小鼠给予高剂量组和低剂量组的肉桂食用菌多糖饲喂，分析其血糖值变化。实验结果显示，在给药5、10、15、20天后各处理组血糖值较稳定，与正常对照组血糖值之间均不存在显著性差异，表明肉桂‘香魏蘑’多糖和肉桂‘榆黄蘑’多糖对正常对照组小鼠血糖均无不良影响（见表2）。

表2 肉桂食用菌对正常小鼠血糖的影响(n=8)

3 讨论

3.1 食用菌多糖及其抗氧化作用

多糖为食用菌重要活性成分，其主要组分为β-葡聚糖，结构多为具有分支的β-(1,3)-D-葡聚糖[18]。食用真菌多糖的一级结构由单糖种类、连接顺序与比例共同决定，对多糖的生物活性有着非常重要的影响[19]。不同食用菌种类、不同提取方法所获食用菌多糖的含量、得率和结构差异均较大，冮洁等[20]对不同食用菌的多糖含量进行测定，发现‘平菇’、‘金针菇’、‘真姬菇’和‘茶树菇’子实体的多糖含量分别为7.1%、9.2%、9.0%和7.7%。王耀辉[21]通过超声波辅助法提取‘白灵菇’多糖的得率为12.3%，比热水浸提的多糖得率高44.4%。杨金涛等[22]报道通过热水浸提法、超声波提取法和碱提取法获得的‘榆黄蘑’多糖的单糖组成不同，抗氧化能力也有所差异，其抗氧化水平与组成多糖的单糖种类及比例相关。本实验中测得肉桂‘香魏蘑’的多糖含量低于普通‘香魏蘑’，肉桂‘榆黄蘑’的多糖含量高于普通‘榆黄蘑’，而2个品种肉桂食用菌多糖抗氧化能力均显著高于该品种普通食用菌多糖，推测这2种食用菌多糖的抗氧化水平与其结构相关，具体结构还有待进一步分析。

目前体外抗氧化水平评价的方法较多，在众多的检测方法中不同食用菌表现出差异性的抗氧化活性[23]。在清除自由基能力方面通常检测对DPPH·、ABTS+·、ORAC等的清除能力。ORAC即氧自由基吸收能力，ORAC法的检测原理是根据自由基可对荧光探针造成破坏，而抗氧化剂可抑制由自由基引起的荧光变化，通过抑制程度即可反映抗氧化剂对自由基的抗氧化能力，可对亲水性过氧基、亲脂性过氧基、氢氧基、过氧亚硝基、超氧阴离子和单线态氧等活性氧自由基清楚能力进行分析。该方法是目前国际上常用的评价食品抗氧化能力的方法，较一般的自由基清除法更准确灵敏[24]，被认为是抗氧化检测中最佳的方法之一[25-26]。本研究通过ORAC法评价食用菌多糖的抗氧化水平，可为‘香魏蘑’多糖和‘榆黄蘑’多糖的应用提供一定的参考。

3.2 食用菌多糖的降血糖功效

食用菌提取物具有较好的降血糖作用，罗丽平等[16]报道浓度为5 mg/mL的‘茶树菇’和‘松乳菇’的提取物对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的抑制率均较高。Xiao等[27]从‘灵芝’中获得的吡喃环杂多糖可抑制肝糖原分解和糖异生，达到降血糖的效果。在食用菌提取物中，多糖是表现出显著血糖效果且被研究得最多的活性化合物。食用菌多糖调节糖代谢主要是通过抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B活性、调节胰岛素信号转导通路、促进糖代谢、抑制糖异生以及调节肠道菌群等途径，从而达到使血糖保持稳态的效果[17]。本研究中，肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’多糖对正常小鼠的血糖无明显影响，而对糖尿病小鼠均有降血糖作用，各剂量组均能一定程度缓解糖尿病小鼠症状，且随着给药时间的延长，其对链脲佐菌素所致的小鼠血糖升高均有明显的修复和抑制作用，表明肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’多糖对糖尿病远期病情有较好的抑制作用。

3.3 栽培料对食用菌品质的影响

中国大部分食用菌为木腐菌，栽培主要原料为阔叶树的木屑和棉籽壳等培养料，通过分解木材中的纤维素、半纤维素以及木质素来汲取营养，‘香魏蘑’和‘榆黄蘑’均属于木腐菌。越来越多的研究表明，不同栽培原料不仅影响食用菌的农艺性状，还影响其营养、活性成分等品质指标，比如生长于75%苹果木的‘香菇’其多糖、粗蛋白和粗纤维等含量均高于常规基质[28]。枣树木质部栽培‘香菇’的多糖含量高于玉米芯、巨菌草等常规基质[29]。‘平菇’在栽培料中马铃薯渣添加量为1%时，其总糖、粗蛋白、VC含量提高，而粗脂肪、粗纤维、粗灰分等含量降低[30]。从活性成分多糖的含量来看，在本实验供试的食用菌中，生长于肉桂木栽培料的‘榆黄蘑’多糖含量显著高于普通栽培料产出的‘榆黄蘑’，生长特性和其他品质指标均表现较优良（数据待发表）。从抗氧化能力来看，‘香魏蘑’和‘榆黄蘑’均适于用肉桂木进行栽培。

肉桂为广东传统优势特产资源，西江流域多个县市的肉桂均已获批国家地理标志性产品。目前广东地区肉桂综合利用主要集中于桂皮和肉桂油两大产品，作为特色香料在食品工业和轻化工业中广泛使用。肉桂剥取桂皮和对枝叶进行蒸馏后产生大量的肉桂木剩余物，通常仅作为普通燃料利用或作为废弃物丢弃，造成了极大的资源浪费。肉桂木中含有肉桂醛等挥发性芳香成分，这些成分对多种细菌和真菌均具有较强的抑菌活性[31]，但经过60～65℃发酵和栽培料灭菌后，大部分挥发性成分被蒸发，并不影响食用菌的生长[32]。近年来随着阔叶木屑、玉米芯、棉籽壳等食用菌栽培原料成本的上涨，利用肉桂加工中的大宗剩余物肉桂木屑栽培经济价值较高的食用菌，可提高肉桂产业的附加值，减少资源的浪费。

4 结论

本研究分析了基于肉桂木栽培料的食用菌和普通食用菌的多糖含量与抗氧化水平，发现不同栽培料生产的食用菌多糖含量具有显著性差异，普通‘香魏蘑’和肉桂‘香魏蘑’的多糖含量分别为16.89%和14.44%，普通‘榆黄蘑’和肉桂‘榆黄蘑’的多糖含量分别为4.22%和5.95%。通过ORAC方法评价其抗氧化能力，发现肉桂‘香魏蘑’多糖ORAC值显著高于普通‘香魏蘑’，肉桂‘榆黄蘑’多糖ORAC值极显著高于普通‘榆黄蘑’，表明用肉桂培养后的两种食用菌抗氧化能力均得到了显著提高。进一步对肉桂食用菌多糖的降血糖作用进行了评价，灌胃高剂量（每天200 mg/kg）的肉桂‘香魏蘑’和肉桂‘榆黄蘑’多糖均可显著抑制链脲佐菌素所致的小鼠血糖升高，灌胃低剂量（每天100 mg/kg）多糖仍然具有较好的降血糖作用，疗效随着剂量的加大而增强，即高、低剂量的肉桂食用菌多糖均能一定程度缓解糖尿病小鼠的症状。