食用菌多糖对淀粉性能的影响及其在淀粉质食品中的应用进展

罗庆龄，刘 滢，吴雨晨，毛启慧，雷 琳,2，叶发银,2,*，赵国华,2

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.川渝共建特色食品重庆市重点实验室，重庆 400715）

食用菌滋味鲜美、营养丰富，在我国有相当长的栽培和药食用历史。因其独有的多糖、多酚、萜类、膳食纤维等功能活性成分，食用菌作为一类重要的中医药原料及功能性配料来源而备受关注[1]。尽管相当多种类的食用菌经烹调能够直接食用，但是将其干燥保藏并对其加工利用已成为产业中一个重要的新型研究方向[2]。近年来，将食用菌粉或纯化的多糖等作为配料来提升淀粉质食品的风味、口感及营养品质成为研究热点[3-4]。香菇面条、猴菇饼干等迅速占据市场，成为添加食用菌或其组分的淀粉质食品新产品开发的典型案例。

淀粉质食品既包含米面、馒头、面包等主食，又包括糕点、饼干等休闲副食，是一日三餐人体能量和营养的重要来源，也能够提升人民群众的生活品质。作为其主要组分，淀粉的消化性与餐后血糖反应密切相关[5]。2型糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢疾病，尽管其病因和发病机制尚不明确，但是通过控制淀粉消化吸收速度来控制血糖水平已成为一项有效的临床营养学手段[6]。研究显示，食用菌多糖具有改善胰岛素抵抗和抑制淀粉消化酶的作用[7-8]。将食用菌干燥后粉碎成粉，或通过热水浸提并纯化得到多糖后，作为配料添加到面条、面包、饼干等淀粉质食品中，可以发挥其抑制淀粉消化、调节餐后血糖效应等功能[9-10]。此外，食用菌多糖还具有抗氧化、促进免疫、维护结肠菌群稳态、辅助降血脂等多种生理活性[11]。因此，越来越多的研究采取添加食用菌多糖来增加或赋予淀粉质食品营养品质或功能性。

在淀粉质食品加工过程中，食用菌多糖通过多种方式与原料中淀粉及其他组成成分发生广泛的相互作用。水溶性食用菌多糖凭借强烈的水合作用，可竞争性结合水分子，从而影响淀粉的水合、糊化、流变、胶凝等工艺学特性[6]。食用菌多糖与淀粉组分（主要为直链淀粉）相互作用形成复合物，会影响淀粉的老化以及对淀粉消化酶的敏感性[12]。食用菌多糖还能影响面团、粉团等淀粉质食品加工的中间产品的性能。上述这些方面的变化最终对淀粉质食品的品质产生影响[13]。当前，还有待通过开发多源性配料、革新传统加工工艺以及创制新产品等手段不断丰富淀粉质食品品类和提升其食用价值。为推动食用菌多糖资源开发及其在淀粉质食品加工中的深入研究和应用，本文在充分调研文献的基础上，对该领域的研究现状进行全面总结，对向淀粉质食品体系中添加食用菌多糖存在的问题进行剖析，以期为通过食用菌多糖添加赋予淀粉质食品新的功能性和提升其品质的创新开发提供参考。

1 食用菌多糖的主要类型及分子结构

食用菌种类繁多，其多糖结构复杂。研究显示，食用菌多糖的分子结构、单糖组成、分子质量等结构特征受提取方法的影响较大[7,14]。目前对食用菌多糖的提取主要采取热水浸提法，同时采取调酸/碱或加酶等方式改进提取效果，接着采用不同体积分数乙醇溶液进行沉淀、脱蛋白等步骤后得到纯化多糖。根据单糖组成，食用菌多糖可分为均多糖和杂多糖两种类型（表1）。食用菌多糖中主要的均多糖是葡聚糖，包括β-葡聚糖、α-葡聚糖和α,β-葡聚糖等结构类型[11,15]。食用菌β-葡聚糖以β-1,3糖苷键为主，同时含有数量各异的β-1,6糖苷键[16]。有些食用菌β-葡聚糖（如茯苓多糖）仅含β-1,3糖苷键。此外，在部分食用菌（如木耳、双孢菇）中还含有几丁质成分[14,17]。大多数食用菌杂多糖的主要单糖单元仍为葡萄糖，同时还有一定物质的量比的木糖、甘露糖、半乳糖、果糖、岩藻糖等单糖组分[18]。有的食用菌杂多糖则少含甚至不含葡萄糖[19]。通常在一种食用菌中能发现多种不同结构类型的多糖。以香菇为例，香菇多糖的均多糖仅β-葡聚糖一种，多数为杂多糖，由葡萄糖、半乳糖、甘露糖以及阿拉伯糖以不同物质的量比组成，在有些来源的香菇多糖中，还含有糖醛酸和糖胺聚糖等带电荷的多糖[20]。从含量方面分析，β-葡聚糖是香菇中主要的多糖成分，其含量高达24 g/100 g（干基）[21]。香菇β-葡聚糖的经典结构是以β-D-(1→3)葡萄糖残基为主链，侧链为β-D-(1→6)葡萄糖残基，其重复单元为5 个以β-D-(1→3)键连接的葡萄糖残基，并与相间隔的2 个β-D-(1→6)键连接1 个葡萄糖侧链，从而形成梳状分支结构（图1A）。双孢菇中的均多糖以β-葡聚糖为主，同时含有α-葡聚糖[17]，已鉴定的多种双孢菇杂多糖至少含有葡萄糖、木糖和半乳糖等单元。从双孢菇子实体中提取得到的杂多糖以木糖和鼠李糖为主要单元，且含有一定数量的1,3-半乳糖苷键和1,3,6-甘露糖苷键[14]。Liu Guo等[22]报道双孢菇多糖ABP Ia为α-吡喃型聚糖，含α-(1→2)及(1→4)糖苷键，由核糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等糖单元组成，其中葡萄糖占比89.22%。其他常见的食用菌多糖分子结构式如图1B～H所示。因连接类型、分支程度、单糖组成及排列顺序的不同，食用菌多糖呈现不同的构象、理化性质和生物活性，而且在淀粉质食品体系中表现出不同的工艺学特性。

图1 部分代表性食用菌多糖的结构Fig.1 Structures of selected edible mushroom polysaccharides

表1 部分食用菌多糖的主要结构Table 1 Major structures of polysaccharides from selected edible mushrooms

2 食用菌多糖对淀粉性能的影响

大量研究表明，淀粉体系中引入食用菌多糖可以改变淀粉的理化性质（溶解性、膨胀力、热特性、糊化特性、凝胶特性等）或功能特性（抗消化性、发酵特性等）。表2总结了食用菌多糖对淀粉性能变化的影响情况。

表2 食用菌多糖对淀粉特性的影响Table 2 Effects of polysaccharides of edible mushrooms on starch characteristics

2.1 溶解性和膨胀力

在水热环境中，淀粉因受热吸水膨胀，颗粒的完整性受到不同程度的破坏，直链淀粉漏出。淀粉的溶解性和膨胀力不仅影响淀粉的糊化特性，而且影响淀粉的凝胶作用和消化特性。研究发现，食用菌多糖对淀粉原料的水合能力产生不同的影响。Tu Juncai等[10]分别将终质量分数5%～15%的香菇、木耳、银耳粉添加到高粱粉中，高粱粉原料的持水力由2.04 g/g分别提高至2.19～2.54、2.79～3.61、2.47～3.44 g/g，溶解性随着添加量的增加而相应增加，膨胀性从6.01 g/g分别提高至6.18～6.78、6.77～8.27、6.54～7.28 g/g。Zhou Rui等[43]的研究也发现，随着厚质黑木耳多糖添加量增加（淀粉/多糖质量比由6.0/0.0增加至5.2/0.8），体系的溶解性从12.75%增加到19.70%，添加木耳多糖同样使山药淀粉的膨胀力显著增加，粒径测定结果也证实了这一结论，黑木耳多糖添加使D[4,3]从56.50 μm增加到75.17～90.50 μm；当山药淀粉与黑木耳多糖比例为5.8/0.2时，直链淀粉泄漏率从8.56%（6.0/0）增加到12.44%，研究认为这与黑木耳多糖紧密吸附在淀粉颗粒表面及其较强的水合能力有关。但是，也有研究报道部分食用菌多糖添加使淀粉的溶解性和膨胀力均得到抑制。Feng Tao等[12]将不同重均分子质量（mw）的猴头菇（Hericium erinaceus）β-葡聚糖添加到小麦淀粉中，结果发现随着β-葡聚糖mw增加，直链淀粉泄漏量逐渐降低，其认为，β-葡聚糖能够吸附、包裹于小麦淀粉颗粒表面，发挥物理屏障作用，同时，β-葡聚糖因较强的水合性能使其与淀粉竞争性吸水，阻碍了淀粉颗粒溶胀。Yang Fang等[45]将雪耳多糖以不同添加量添加到马铃薯淀粉（2%）悬浮液中，研究发现，雪耳多糖能够抑制马铃薯淀粉在85 ℃水浴时颗粒的吸水膨胀，雪耳多糖按照0.1%、0.2%和0.4%添加时，马铃薯淀粉膨胀力分别下降39.02%、51.62%和36.37%。现有研究结果表明，食用菌多糖对淀粉原料的水合能力具有重要的调节作用，其作用的效果既与多糖的来源有关，也与多糖的浓度相关，其作用机制有待进一步揭示。

2.2 热特性

淀粉的热特性可通过差示扫描量热仪进行测定，从差示扫描量热图谱上通过软件处理可获得起始糊化温度（To）、峰值温度（Tp）、终止温度（Tc）及糊化焓（ΔH）等参数。淀粉的热特性反映在一定水分含量条件下结晶结构的热稳定性，对理解淀粉在烘焙、蒸制等典型热加工过程的特性变化具有重要意义。Yang Fang等[45]研究发现雪耳多糖使马铃薯淀粉的To及Tp随其添加量增加而升高，雪耳多糖强烈的吸水作用使体系中水的流动性和可及性受到限制，并使淀粉颗粒可获得的水分子数量减少，淀粉颗粒的膨胀及直链淀粉泄漏均受到限制，从而延缓了淀粉的糊化进程；此外，随着雪耳多糖添加量增加，马铃薯淀粉的ΔH逐渐下降，研究认为这是淀粉的不完全糊化导致的。赵辉等[47]也发现，添加滑子菇多糖（质量浓度0.0～1.5 g/mL）使玉米淀粉的To及Tp显著升高，而ΔH下降，其中在较低质量浓度（0.0～0.9 g/mL）条件下，ΔH从4.95 J/g降低至3.95 J/g，而在较高质量浓度（1.2～1.5 g/mL）时，ΔH从4.23 J/g升高至4.39 J/g。Cui Yanmin等[42]研究发现，虽然不同来源β-葡聚糖对豌豆淀粉热特性的调节作用存在差异，但总体上，β-葡聚糖使豌豆淀粉的To、Tp及Tc升高，ΔH降低。添加0.5%香菇β-葡聚糖即导致豌豆淀粉ΔH的降幅（从4.340 J/g下降到1.889 J/g）及Tp的增幅均达到最大值，这是由于香菇β-葡聚糖的分子质量比其他来源β-葡聚糖更大，因而对水分子的竞争吸附、对淀粉颗粒的包裹以及对结晶区的屏障作用更大。李妍等[48]将玉木耳多糖按照不同添加量（0～10%）与玉米淀粉复配，结果表明复配后To无显著变化，但TP显著增加，ΔH降低，该研究同样认为ΔH降低是淀粉糊化不完全导致的。Zhuang Haining等[41]的研究表明，随着香菇多糖添加量从0%逐渐增加到20%，小麦淀粉的To、Tp及Tc均逐渐增加，ΔH同样呈增加趋势，推测是高添加量下香菇多糖强烈的吸水作用使小麦淀粉需要更高的温度和热量达到完全糊化。同样地，Sulieman等[49]研究发现，在甘薯粉和糯米粉混合面团中添加3%、6%、9%的双孢蘑菇多糖，该面团的To、Tp、Tc及ΔH均显著增加，由于多糖对水分的竞争吸附作用，淀粉的糊化度从89.21%逐渐下降至77.70%。

2.3 糊化特性

淀粉糊化是加热过程中水分子进入淀粉颗粒的过程，水分子与颗粒中淀粉分子结合，使其溶胀，淀粉体系从淀粉悬液转化为淀粉糊。研究表明，不同类型的食用菌多糖对淀粉体系的糊化性质产生不同的影响。在大多数淀粉体系中，添加食用菌多糖造成快速黏度分析（rapid viscosity analyze，RVA）曲线上移[48]。Feng Tao等[12]的研究表明，猴头菇β-葡聚糖使小麦淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度均呈增加趋势。赵辉等[47]观测到，在玉米淀粉体系中，滑子菇多糖质量浓度从0 g/mL增加至1.5 g/mL时，体系的峰值黏度从54.75 mPa·s提升至93.1 mPa·s，最终黏度从53.16 mPa·s提升至92.89 mPa·s。在Cui Yanmin等[42]的研究中，添加0.25%～1.00%香菇β-葡聚糖，能够使豌豆淀粉的峰值黏度从2 060 mPa·s提高至2 342～2 416 mPa·s，最终黏度从3 150 mPa·s提高至3 559～3 741 mPa·s，回生值从1 512 mPa·s提高至1 522～1 668 mPa·s，表明在该体系中香菇β-葡聚糖对豌豆淀粉短期回生有一定的促进作用。同样地，也有不少研究报道多糖对淀粉糊化的影响与前面的研究情况呈相反趋势。Kim等[16]研究发现，香菇多糖能够使小麦粉的峰值黏度下降，糊化峰向左移动，表明香菇多糖的添加使淀粉更容易糊化。Kong Xiangru等[46]发现，添加5%～15%的虫草多糖使小麦淀粉峰值黏度从1 304.3 mPa·s降至1 131.0～801.7 mPa·s，随着添加量增加，谷值黏度、最终黏度和回生值等均呈持续下降趋势。Tu Juncai等[40]也报道了香菇多糖使高粱淀粉峰值黏度下降，随着添加量（0.15%、0.30%、0.60%）增加，峰值黏度从569.00 cP逐渐降低至333.33 cP，同样对于高粱淀粉体系，添加0.15%黑木耳及银耳多糖能够使峰值黏度显著下降，但与香菇多糖使峰值黏度持续降低不同，随着黑木耳及银耳多糖添加量增加，高粱淀粉的峰值黏度持续增加，直至与对照样品无差异甚至高于对照样品（713.00 cP）；回生值方面，除了0.15%香菇多糖使高粱淀粉回生值增加外，其他添加量及多糖都降低了高粱淀粉回生值，0.60%黑木耳多糖使回生值降幅最大（约降低72.1%），说明该条件下抑制短期回生的效果最好[40]。

从以上结果可以看出，食用菌多糖添加对淀粉糊化造成的影响既与多糖的类型和分子结构有关，又与淀粉的来源有关。食用菌多糖抑制糊化、促进短期回生的主要原因可能是食用菌多糖对体系中水分的竞争性结合作用。这类食用菌多糖使体系中淀粉糊化所需的水分减少，并与溶胀过程中从淀粉颗粒泄漏的淀粉组分（主要为直链淀粉）结合，结合物随后附着于淀粉颗粒表面，抑制了淀粉颗粒进一步溶胀和淀粉组分的泄漏，从而使淀粉的糊化温度提高，RVA曲线上移，淀粉的峰值黏度增加，甚至造成淀粉糊化不完全[42,50]。降温过程中，食用菌多糖与糊化淀粉分子通过分子间相互作用力形成三维网络结构，使冷糊黏度增加，最终促进了淀粉的短期回生[6]。对于食用菌多糖促进淀粉糊化、抑制短期回生的情况，研究推测主要原因在于多糖分子与淀粉颗粒及淀粉分子的结合作用。在糊化过程中，高度水合的多糖分子附着在淀粉颗粒表面，增加了淀粉颗粒对水分子的可及性，从而促进糊化[16]；同时，多糖与糊化的淀粉分子之间发生相互作用，从而抑制了短期回生[40]。

2.4 凝胶特性

一定浓度的淀粉在糊化后冷却即可形成具有一定硬度的凝胶。大量研究表明，添加多糖是改善淀粉凝胶性能的一项有效做法[50-51]。赵辉等[47]研究发现，添加滑子菇多糖能够使玉米淀粉形成质地更软的凝胶，当多糖质量浓度从0 g/mL增加至1.5 g/mL，凝胶硬度从147.61 g下降至32.98 g，但是凝胶弹性无显著变化，该研究还表明，滑子菇多糖质量浓度为0.9 g/mL时可有效延缓淀粉老化、改善凝胶微观结构、使网络结构更加均匀。Zhou Rui等[43]研究发现，厚质木耳多糖与山药淀粉的质量比由0.0/6.0增加至0.8/5.2时，凝胶的硬度、弹性、内聚性和胶着性显著降低，其中硬度从11.64 N降至2.57 N，黏附性则显著增加，从0.22 mJ增加到0.79 mJ，其认为厚质木耳多糖与山药直链淀粉分子之间的相互作用不仅加强了凝胶网络结构，而且减弱了淀粉分子重结晶过程的氢键缔合作用，从而延缓了贮藏期间（4 ℃、24 h）凝胶的老化和析水作用。李妍等[52]的研究同样表明，随着玉米淀粉体系中玉木耳多糖质量分数的增加，凝胶硬度降低、弹性增加，添加玉木耳多糖使体系与水分子的结合更紧密，凝胶持水性增强。李妍等[48]还发现，添加玉木耳多糖使凝胶的孔隙尺寸减小，形成了更为紧密的凝胶网络结构。Yang Fang等[45]的研究观测到银耳多糖对马铃薯淀粉凝胶网络结构具有稳定作用，随着银耳多糖添加量增加，凝胶结构更连续，网孔结构更加规则。推测是银耳多糖与泄漏的直链淀粉组分之间通过分子链段缠绕，增加了凝胶网络结构的连续性和稳定性。同样地，有研究报道添加食用菌多糖可使淀粉凝胶的硬度增加。Cui Yanmin等[42]对比分析了香菇、酵母及燕麦3 种来源β-葡聚糖对豌豆淀粉凝胶性能的调节效果，结果表明，3 种β-葡聚糖添加均降低了凝胶透明性，且随着添加量的增加，凝胶透明性逐渐下降；此外，3 种β-葡聚糖均增加了凝胶的硬度、弹性和咀嚼性。其中，香菇β-葡聚糖使淀粉凝胶硬度增幅最大，添加量为1.00%时硬度从273 g增至871 g，咀嚼性从3.1 mJ增至12.6 mJ。综上，对淀粉凝胶性能的调控可通过选取不同类型的食用菌多糖来实现。

2.5 消化特性

研究表明，食用菌多糖对淀粉消化特性具有调节作用。Zhuang Haining等[41]研究了添加香菇β-葡聚糖对小麦淀粉凝胶中淀粉体外消化性的影响，结果表明，随着香菇β-葡聚糖添加量增加（0～20%），淀粉分子与酶分子的可及性降低，从而造成淀粉的消化速率持续下降。徐倩等[53]的研究指出，杏鲍菇多糖对麦芽糖酶和α-葡萄糖苷酶有显著的抑制作用，对α-淀粉酶没有抑制作用，杏鲍菇多糖经消化后的产物对上述3 种酶均具有显著的抑制作用。Zheng Xiaomin等[54]研究表明，杏鲍菇子实体和菌丝体纯化多糖对α-葡萄糖苷酶具有明显的抑制效果，并存在剂量-效应关系。杜沁岭等[8]研究发现，银耳多糖（总糖质量分数92.45%）对胰α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的半抑制浓度（halfinhibitory concentration，IC50）分别为7.683 5 mg/mL和16.930 6 mg/mL，即其对胰α-淀粉酶的抑制作用明显强于α-葡萄糖苷酶，银耳多糖通过与这2 种淀粉消化酶发生相互作用抑制其活性。Tu Juncai等[40]研究了香菇、黑木耳和银耳3 种多糖对高粱淀粉消化特性的影响，研究结果表明，3 种多糖对高粱淀粉凝胶消化特性的调节作用存在剂量-效应关系，黑木耳及银耳多糖在添加量为0.6%时，可将淀粉消化释放的还原糖当量分别降低35.6%和53.5%，而香菇多糖抑制淀粉消化的作用相对有限。Tu Juncai等[5]在后续研究中将0.6%厚质木耳多糖及银耳多糖分别添加至高粱淀粉中，结果表明，高粱淀粉的RS质量分数由6.5%分别提高至19.0%与22.5%。其作用机制是2 种多糖具有抑制α-葡萄糖苷酶活性，还可以吸附葡萄糖，因此能够通过减缓对高粱淀粉的消化和葡萄糖的转运来实现。Zhang Hui等[55]的研究则显示，香菇多糖添加至小麦淀粉后，能够显著增加RS与SDS的含量并且降低RDS的含量。Ma Bowen等[56]对比分析了3 种不同结构猴头菇β-葡聚糖对小麦淀粉体外消化特性的影响，结果表明，β-1,3-葡聚糖对淀粉消化的抑制作用强于β-1,6-葡聚糖，同时，抑制作用与猴头菇β-葡聚糖的分子质量呈正相关；猴头菇β-葡聚糖的三股螺旋结构在抑制淀粉消化中发挥了重要作用，三股螺旋结构形成的空腔对淀粉水解片段的结合作用抑制了淀粉进一步消化降解。Feng Tao等[12]通过研究不同分子质量的猴头菇β-葡聚糖与小麦淀粉体系中的相互作用发现，猴头菇β-葡聚糖可吸附并包裹于小麦淀粉颗粒表面，高分子质量猴头菇β-葡聚糖还具有与淀粉分子复合形成螺旋结构的能力，同时因其在水相中高黏度特性，能最大程度上抑制小麦淀粉的消化性。Cui Yanmin等[42]研究了不同来源（香菇、酵母、燕麦）的β-葡聚糖对豌豆淀粉体外模拟消化性的影响，结果表明，香菇β-葡聚糖对淀粉消化的抑制效果最好，优于酵母和燕麦的β-葡聚糖，这主要是不同来源β-葡聚糖分子结构的差异所致。在糊化过程中，β-葡聚糖对淀粉颗粒具有被膜效应，使一些淀粉颗粒在糊化过程中未完全破碎，因而不易被酶解消化。Zhou Rui等[43]研究发现，随着厚质木耳多糖添加量增加（0～8%），山药淀粉凝胶的RDS及SDS比例均呈下降趋势，而RS比例从16.91%增加到34.35%。其对山药淀粉凝胶中淀粉消化的抑制作用最主要的原因可能是厚质木耳多糖与淀粉分子间的缔合或纠缠减少了淀粉消化酶与淀粉分子的接触。

从以上研究可以得出，总体上食用菌多糖的添加能够降低淀粉体系的消化特性。其机制在于：1）部分食用菌多糖是淀粉消化酶的抑制剂，通过抑制淀粉消化酶的活性来降低淀粉的消化速率[8,54]；2）淀粉消化率主要受到多糖物理阻断的影响，一些食用菌多糖能够在淀粉颗粒表面形成物理屏障，在淀粉糊化过程中减少直链淀粉的泄漏，维持淀粉颗粒及结晶结构的完整性，降低淀粉的糊化程度，甚至造成淀粉不完全糊化，在冷却老化阶段，多糖通过与淀粉分子的相互作用改变了淀粉凝胶结构[42,46]；3）部分食用菌多糖因其强烈的水合作用影响酶分子和底物扩散性，从而延缓淀粉的消化[44]。

3 食品加工方式对食用菌多糖与淀粉相互作用的调控

从前面的论述可知，食用菌多糖与淀粉通过发生各种相互作用进而影响淀粉的性能[50]。在淀粉基食品加工过程中，不同的加工方式会显著影响食用菌多糖与淀粉的相互作用。本节从热加工、非热加工的角度出发，对食品加工方式调控食用菌多糖与淀粉的相互作用进行总结和分析。

3.1 热加工

目前针对食用菌多糖-淀粉体系的研究包括水热处理和挤出加工两种方式。Yang Fang等[45]将不同添加量（0.1%、0.2%、0.4%）的雪耳多糖添加到2%马铃薯淀粉悬浮液中，接着在85 ℃水浴条件下搅拌使其糊化，然后冷却至室温，研究发现，糊化过程中雪耳多糖能够与马铃薯淀粉分子发生复合，随着雪耳多糖添加量从0.1%增加到0.4%，二者的复合指数从10.04%上升到52.89%；同时，雪耳多糖能够抑制马铃薯淀粉在85 ℃水浴时颗粒中直链淀粉泄漏，雪耳多糖添加量为0.1%、0.2%和0.4%时，直链淀粉泄漏量分别下降30.16%、61.08%和24.98%。Kong Xiangru等[46]将小麦淀粉（5%）和不同添加量（5%、10%、15%）的虫草多糖复配成悬浮液，在沸水浴中加热20 min，冷却至室温后离心，测定直链淀粉泄漏情况，结果表明，随着虫草多糖添加量的增加，直链淀粉泄漏量逐渐减少，推测是虫草多糖能与直链淀粉通过氢键作用形成多糖复合被膜并包裹于淀粉颗粒表面，从而发挥限制淀粉颗粒膨胀和直链淀粉泄漏的效果，可在淀粉糊化时维持颗粒的完整性，进而降低酶对淀粉的水解机率。此外，虫草多糖增加了小麦淀粉SDS和RS的比例，虫草多糖在当添加量为15%时，二者的增幅分别达到48%和69.2%。Zhou Rui等[44]研究了不同添加量（0.0%、0.2%、0.4%及0.8%）厚质木耳多糖对芸豆淀粉特性的影响，厚质木耳多糖具有的独特梳状分子结构以及在水中呈现刚性的链构象，使其在水相中具有极佳的增稠能力；在淀粉糊化过程中，随着添加量增加，RVA曲线呈上升趋势，厚质木耳多糖与膨胀淀粉颗粒以及泄漏的直链淀粉发生相互作用，发挥了维护膨胀淀粉颗粒的完整性和增加体系黏度的作用，体系的回生值提高了0.87～2.03 倍；将厚质木耳多糖-糊化芸豆淀粉体系于4 ℃存放24 h使其形成凝胶，结果显示，单独的芸豆淀粉凝胶硬度为180.49 g，厚质木耳多糖添加量为0.2%及0.4%时，凝胶硬度依次增加到224.95、275.15 g，但继续增加添加量凝胶硬度不再发生显著变化，添加多糖使凝胶析水率大幅下降，多糖添加量为0.8%时，凝胶析水率仅2.22%（初始凝胶吸水率为25.76%），表明厚质木耳多糖促进了芸豆淀粉凝胶网络形成，并提升了凝胶的保水性，二者通过协同作用形成了强而有序的凝胶网络结构，使体系的RS和SDS比例增加，淀粉体外消化率显著降低。Tu Juncai等[40]研究了香菇、银耳和黑木耳3 种多糖与高粱淀粉之间相互作用对淀粉性能的影响，在制备悬浮液时，香菇多糖通过静电相互作用附着在淀粉颗粒表面，而银耳和黑木耳多糖与高粱淀粉的作用力较弱，不足以使它们附着于淀粉颗粒表面；在糊化阶段，食用菌多糖使高粱淀粉在水热处理时能够更好地保持完整形态，减少直链淀粉漏出，并降低淀粉的糊化度；在贮藏过程中，香菇多糖促进了淀粉凝胶的析水作用，银耳和黑木耳多糖与淀粉分子之间主要作用力为氢键和疏水相互作用，它们抑制了凝胶中淀粉的老化；体外消化实验结果表明，多糖降低了淀粉的消化速率，并且银耳和黑木耳多糖抑制消化的效果更好。综上，食用菌多糖与淀粉之间的相互作用发生在水热处理的不同阶段（悬浮液制备、糊化、老化等），相互作用的类型及强度既取决于多糖的种类，也取决于多糖的浓度。

挤压是淀粉质食品常用的加工方式，这些产品包括米粉、粉条、虾片（生坯）等非膨化型产品，也包括膨化型产品。在挤压加工过程中，因物料及其水分含量不同，淀粉颗粒发生不同程度糊化或降解，在剪切形成的高温高压作用下，物料组分发生重组，并通过结构再造最终形成产品的组织形态。研究表明，食用菌添加会影响挤压淀粉质食品的品质。Sudhakar等[57]研究发现，向大米粉中添加6.6%蚝菇粉，调整混合粉水分质量分数为20%，经螺杆挤压得到的挤压膨化食品水分质量分数为6.36%，产品具有良好的可接受性。曹宸瑀等[58]研究发现银耳可改善玉米、荞麦等杂粮粉性能及后续制品品质，将其添加到五谷粉中可增强其凝胶性，当银耳添加量为8%～10%时，挤压加工的五谷米形态完整、蒸煮性能良好，熟制状态下具有较好的黏性和弹性，不易老化回生。Lu Xikun等[59]在挤出产品中添加不同质量比（5/100、10/100、15/100）的不同食用菌粉，结果表明，产品膨化率同时受到食用菌种类及添加量的影响，双孢菇粉和牛肝菌粉添加质量比为5/100时膨化率最高，继续添加则使其膨化率下降，而香菇粉在添加质量比为10/100时膨化率最高。食用菌粉并未使产品质地发生改变，但由于增加了产品中酚类物质含量及膳食纤维水平，其抗升糖性能得以显著改善。Vallée等[60]研究发现添加黑木耳（10%或15%）的糙米挤压产品的膨化率较未添加产品有所下降，但产品硬度未受影响，添加黑木耳使产品具有良好的抗氧化性能。Tepsongkroh等[3]研究了将草菇粉添加到糙米粉中进行挤压膨化加工的优化工艺，发现最大添加量可达到20%，随着物料水分质量分数从13%增加到19%，挤压产品硬度逐渐增加。

热加工是淀粉质食品生产的主要加工方式之一。在热的作用下，淀粉分子聚集态结构发生变化。在该过程中，添加的食用菌多糖通过吸附于淀粉颗粒、或与淀粉分子的位点结合等方式（图2），从而影响加工过程淀粉颗粒形态、淀粉聚集态结构和工艺性能的变化，最终对制品的品质产生影响。各类热加工方式对二者相互作用调控的效果和机理以及对产品品质的影响，有待进一步明确。

图2 多糖在淀粉凝胶形成过程中的作用机制Fig.2 Action mechanism of polysaccharides in the starch gel formation

3.2 非热加工

非热加工是以非热能为主的食品加工方式，目前主要包括物理共混、高静水压、球磨、高压均质、超声波、冷等离子体等手段。在热加工中，温度是影响食用菌多糖与淀粉相互作用的主要因素，而在非热加工中，混合比例、压力、时间、输入功率等成为不同非热加工的主要调控因素。廖传仙等[61]将黑木耳粉与桑葚果粉、魔芋精粉等通过物理共混制备代餐粉，结果表明，黑木耳粉中的多糖成分与桑葚果粉、魔芋精粉中的成分之间通过发挥协同作用提升了产品的抗氧化活性。李妍等[48]将玉木耳多糖按照质量分数0.5%、1.0%、2.0%、5.0%和10.0%与玉米淀粉复配并制备成悬浮液，RVA测定结果表明，添加0.5%～10.0%玉木耳多糖使玉米淀粉体系的峰值黏度从1 987.33 mPa·s（未添加玉木耳多糖组）持续增加至3 362.67 mPa·s，最终黏度从2 292.00 mPa·s（未添加玉木耳多糖组）持续增加至3 441.33 mPa·s，但淀粉的回生值逐渐下降。这表明玉木耳多糖使玉米多糖的短期回生受到抑制。李妍等[52]后续将复配体系经糊化后放置在4 ℃条件下1、7、14 d，测定其消化特性，结果显示，多糖使复配体系RDS比例降低而SDS比例增加。周中凯等[62]研究了球磨转速对灵芝多糖与蜡质玉米淀粉复合物理化性能的影响，结果表明，球磨处理促进了蜡质玉米淀粉颗粒对灵芝多糖的物理镶嵌或附着，破坏了淀粉的结晶结构；随着转速的提高，复合物在糊化过程中的峰值黏度、谷值黏度和最终黏度下降，同时，体外消化率降低，使其具有一定的抗消化性。当前，非热加工调控食用菌多糖与淀粉相互作用的研究偏少，但值得开展深入研究。

4 食用菌多糖在淀粉质食品加工中的应用

4.1 面条

面条是我国及亚洲大部分地区的典型主食品种，而在欧洲和北美等西方国家，意大利面条在日常大众饮食中也占据重要位置。在社会经济快速发展的今天，面条已发展形成生干面条、生湿面条、熟面条（冷冻或脱水）等不同产品类别。研究发现，食用菌多糖或食用菌粉对面条的影响是多方面的，主要包括提升面条的烹煮性和质地口感，增加面条的营养价值，或赋予面条新的功能性等方面（表3）。裴斐等[63]针对全麦鲜湿面条存在得蒸煮易断裂、口感粗糙等问题进行研究发现，通过添加1%（以面粉质量计）黑木耳多糖，全麦鲜湿面条蒸煮损失率下降19.9%，断条率降低28.3%，熟制的面条硬度降低15.6%，弹性增加48.1%。陈煜等[64]采用热水浸提法提取香菇多糖，按照一定比例与小麦粉复配制作面条，研究发现，随着香菇多糖添加量增加（0～1.5%），面条蒸煮时间延长，原因可能是香菇多糖与淀粉竞争吸水，影响了煮制过程中淀粉的糊化；其中，香菇多糖添加量为0.5%时，不影响面条的蒸煮损失率和质地口感。吕婷等[65]研究显示，随着平菇粉添加量的增加（0～25%），混合粉的面团形成时间先延长后缩短，为保证一定的平菇粉添加比例（10%），该研究采取了改良剂（食用胶和食盐）来保持面条的品质。李波等[66]研究了添加1%～4%平菇粉对面团性能及面条品质的影响，结果表明，平菇粉添加量在3%以内，面条感官品质不受影响。Thomas等[67]通过复配、冷挤压等工艺制作3 种即食型意大利面条，研究发现，复配食用菌粉的面条膨润度最高（2.5～2.9 g/g），添加30 g/100 g脱脂大豆粉的面条的坚实度最高（57.22 N），而添加20 g/100 g脱脂椰子粉的面条最佳蒸煮时间最短（约6 min）；所有样品中，添加5 g/100 g食用菌粉的面条具有最佳的感官评分。刘炳莉等[68]针对鲜湿面贮藏期间发生黏连的问题，在其制作过程中添加一定量的银耳多糖，研究发现，0.5%银耳多糖可促进鲜湿面形成均匀、有序稳定的面筋网络结构，同时抑制鲜湿面贮藏期间水分迁移，并达到较佳的抑制鲜湿面表面黏连的效果。为推动马铃薯主食工业化，改善马铃薯面条的品质，有学者采取添加食用菌多糖的方法。林秀容等[69]研究发现，向高筋小麦粉中添加14.58%马铃薯全粉及17.60%杏鲍菇粉，所制作的面条具有较好的感官评分，满足LS/T 3212—2014《挂面》中挂面的各项指标，同时提高了面条的营养价值。张妍等[70]研究发现，20%鸡油菌多糖可缩短马铃薯全粉面条的最佳蒸煮时间，降低断条率，马铃薯全粉添加量可达到15%。Lu Xikun等[71]将香菇、双孢蘑菇、牛肝菌等加工成粉后，与杜伦小麦粉复配加工制作意大利面，研究发现，食用菌粉的添加增加了意大利面的抗氧化活性成分含量，该研究还为富含膳食纤维的食用菌粉（总膳食纤维含量24.61～41.97 g/100 gmd）抑制淀粉消化提供了实验证据。Wang Liwen等[72]制备了富含不同水平香菇粉（盖、柄、完整子实体）的面条，研究发现，在面条中加入15%的香菇柄粉，可显著降低体外消化实验释放的还原糖含量（P＜0.05），消化物还表现出对H2O2诱导的氧化应激具有较佳的细胞抗氧化能力。该研究为提升面条营养价值和降低血糖指数提供了参考。

表3 在面条中添加食用菌多糖的有益效果Table 3 Benefits of the addition of mushroom polysaccharides to pasta and noodles

4.2 面包和糕点

GB 7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》中定义，面包是以小麦粉、酵母、水等为主要原料，添加或不添加其他原料，经搅拌、发酵、整形、醒发、熟制等工艺制成的食品。国内外有大量关于多糖添加改善面团性能及面包品质的研究。Sulieman等[49]在无麸质面包加工中添加双孢菇多糖粉，结果显示，高添加量造成面包比容显著下降，但在一定程度上延缓了贮藏过程中面包陈化。王雪波[73]研究发现，鸡油菌多糖提取液添加到马铃薯面团中可加快面团发酵以及风味物质的累积，增加面团中膳食纤维含量，并最终提升马铃薯面包的品质。高观世等[74]将金耳的子实体经热水提取、乙醇沉淀后得到多糖质量分数为51.4%的金耳粗多糖，并将其应用于面包生产中，结果表明，面粉中添加1%～3%的金耳粗多糖可增加面包体积和持水性，减缓淀粉的老化，使面包口感柔软，内部组织细腻均匀。Cirlincione等[75]研究发现，添加杏鲍菇粉可制作功能性面包，杏鲍菇粉添加量为10%时不影响面团的发酵性能。Ulziijargal等[76]利用4 种食用菌（牛樟菇、姬松茸、猴头菇和桑黄）的菌丝体代替5%的小麦粉制作面包，研究结果表明，添加菌丝体的面包体积较小，颜色较深，具有较低的亮度和白色指数。在面包配方中加入5%的菌丝体不会对面包的质地产生不利影响，但确实降低了面包的可接受性。Lu Xikun等[77]将双孢菇、香菇和牛肝菌粉等按照5%、10%、15%取代小麦粉制作面团，研究发现，食用菌粉添加降低了面团稳定性，提高了持水力，降低了面团的延伸性，加工出的面包比容下降（除了添加5%牛肝菌粉样品组）、弹性下降，同时食用菌粉改变了面包的孔隙结构。Yuan Biao等[78]将黑木耳粉按添加量0%～10%与小麦粉复配，结果显示，混合粉的持水力、峰值黏度和最终黏度比单独的小麦粉提升，制作成面团后，面团的稳定性和弹性模量下降，但是添加5%黑木耳粉制作的面团仍然具有较好的面筋网络结构，高于此添加量则导致面包的品质下降。针对黑木耳粉弱化了面团性能，导致产品品质下降的问题，Fan Hongxiu等[79]采用高温高压和酸性溶液处理相结合的方法对黑木耳粉进行改性，结果表明，改性黑木耳多糖不会阻断谷蛋白链内二硫键的形成，相反，它通过非共价相互作用促进蛋白质的交联，使谷蛋白大聚合物的聚集程度更高；添加2%～8%改性黑木耳多糖的面团表现出更高的弹性和黏性模量，这有益于醒发过程中面团的体积膨胀。Liu Yudi等[80]对比研究了云南野生及商品食用菌添加对面包品质的影响，结果发现，随着添加量（0～15 g/100 g）的增加，产品的体外抗消化性能增强。柳芳伟等[81]的研究表明，将非淀粉类多糖添加到面包中可降低淀粉水解率，有助于降低面包的血糖生成指数。Fan Lisheng等[82]研究发现，在面包制作中添加9%黑木耳多糖粉，产品的感官品质不受影响，同时赋予了面包良好的抗氧化性能。

GB 7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》将糕点定义为一种以谷类、豆类、薯类、油脂、糖、蛋等食材中的一种或几种为主要原料，添加或不添加其他原料，经调制、成型、熟制等工序制成的食品。GB/T 20977—2007《糕点通则》指出，糕点的产品范围包括烘烤糕点、油炸糕点、水蒸糕点、熟粉糕点等热加工糕点以及冷加工糕点。Olawuyi等[83]将香菇添加到大米松饼中，并对其品质进行了测定。结果表明，香菇中的酚类化合物提高了松饼的抗氧化活性，抗氧化活性的提高会赋予其营养功效，并且大米松饼的食用品质没有受到显著影响。Kim等[16]将香菇β-葡聚糖提取物与小麦粉复配用于蛋糕加工，经研究发现，每份蛋糕中含1 g香菇β-葡聚糖时，产品外观及质地品质无显著变化，但香菇β-葡聚糖含量更高会导致蛋糕体积降低、硬度增加。

4.3 饼干

GB 7100—2015《食品安全国家标准 饼干》将饼干定义为以谷类粉（和/或豆类、薯类粉）等为主要原料，添加或不添加糖、油脂及其他原料，经调粉（或调浆）、成型、烘烤（或煎烤）等工艺制成的食品。GB/T 20980—2021《饼干质量通则》规定饼干产品主要包括酥性饼干、韧性饼干、发酵饼干、曲奇饼干、夹心饼干、威化饼干等。张润等[84]以黑木耳、低筋面粉为主要原材料研制黑木耳多糖曲奇饼干，结果表明，黑木耳多糖添加量为8%时，饼干具有较好弹性和咀嚼性。邵佳甲[85]将10.5%银耳多糖粉添加到面粉中制作饼干，结果表明，所制备饼干具有较好的感官品质。郑俏然等[86]将青杠菌多糖按照1%添加到面粉中制作饼干，不仅增进了饼干的风味和营养品质，而且使产品具有良好的口感。Sulieman等[87]对添加未发酵或发酵的双孢蘑菇多糖生产的无麸质饼干进行了评价，结果表明，两种多糖都提高了饼干面团的流变模量，降低了饼干的硬度。此外，未发酵的蘑菇多糖增加了饼干的厚度，而发酵的多糖提高了饼干的直径和摊铺率。Sulieman等[88]后续研究发现，添加未发酵或发酵的双孢蘑菇多糖粉赋予了无麸质饼干抗氧化活性，使总酚含量达到20.07～28.12 mg/g，饼干具有更加光滑的外表面。Nie Yuanyang等[89]研究了金针菇粉及其可溶性多糖的添加对小麦面团流变学及微观结构的影响，结果发现，金针菇粉显著增加了小麦粉吸水性、降低了面团形成时间和面团稳定性；随着金针菇粉添加量增加，面团硬度增加而延展性减弱。金针菇粉及其可溶性多糖均在高添加量时弱化了面筋结构，从而使面团更适于饼干加工。Biao Yuan等[90]研究了杏鲍菇粉对小麦面团及饼干烘焙质量的影响，结果发现，杏鲍菇粉降低了面团的稳定性，当杏鲍菇粉添加量为15%时，饼干具有最佳的质地和外观品质。Ng等[9]通过体内研究发现，添加富含膳食纤维的平菇粉可改善饼干的餐后血糖反应，其认为平菇粉中的多糖影响了饼干中淀粉的颗粒结构，降低了淀粉消化率。非消化性食用菌多糖抵达结肠后，能够被结肠菌群发酵降解，并产生免疫调节活性，起到维护肠道健康的作用[11]。Tu Juncai等[10]将的香菇、木耳、银耳粉按5%～15%的添加量分别添加到高粱粉中制作饼干，发现食用菌粉的添加使饼干在体外消化实验中还原糖释放量同比下降14.98%～33.32%，此外，香菇粉或黑木耳粉增加了饼干的硬度。

4.4 其他淀粉质食品

食用菌多糖在粉条、馒头等淀粉质食品中也有少量涉及。Heo等[91]将香菇β-葡聚糖添加到大米粉中，结果表明添加香菇β-葡聚糖可改善大米粉在加工过程中的性能，随着添加量的增加，大米粉中淀粉的糊化逐渐受到抑制，制成的粉团刚性增强，同时产品的品质得到提升，烹煮损失率和膨润性下降，煮熟米粉条的力学性能得到改善。郭欣[92]研究了黑木耳多糖添加到馒头中的可行性，结果表明，在黑木耳多糖馒头达到最高感官评分时，黑木耳浆添加量可达到10%。Nie Yuanyang等[93]研究发现，添加一定比例杏鲍菇粉可使小麦粉吸水率增加，但面团形成时间缩短且稳定性显著下降，随着杏鲍菇粉添加量的增加，能够形成硬度增加而延展性弱化的面团；同样，在添加杏鲍菇多糖后，面团的面筋网络连续性受到破坏，面团硬度增加。该研究建议在采取复配面团制作馒头、面条等制品时，杏鲍菇粉的复配比例以2.5%～5.0%为宜。Tepsongkroh等[4]研究发现，挤压糙米制品在添加食用菌和咸味香精后有助于提高消费者可接受度和购买意愿。

5 结语

向淀粉质食品中添加食用菌粉或食用菌多糖在当前备受关注。通过添加一定比例食用菌粉或食用菌多糖，产品的外观、质地以及消费者可接受性得到显著改善，营养价值和功能特性得到提升和丰富。食用菌多糖通过对淀粉理化性能的调节作用，改变了淀粉的水合、糊化、凝胶、消化等理化特性。为了更好地拓展食用菌粉或食用菌多糖在淀粉质食品中的应用，建议后续研究宜从以下方面深入：1）从相互作用角度阐释食用菌多糖调控淀粉性能的机制；2）探索多重改性方式，使食用菌多糖更加高效地提升淀粉原料特性或淀粉质食品品质；3）在淀粉质食品加工过程方面，应明确食用菌多糖如何通过改善面团、粉团等中间产品的性能来改善后续制品的品质；4）对食用菌多糖参与构建淀粉质食品微观结构的机制进行解析，从而揭示其对该类产品感官及营养品质改善或提升的作用机制。