灵芝功能食品的研究进展

关颖贤,冮 洁,薛晨光,潘 玲

(大连民族大学 生命科学学院,辽宁 大连 116605)

灵芝(Ganodermalucidum)为担子菌门(Basidiomycota)伞菌纲(Agaricomycetes)多孔菌科(Polyporaceae)灵芝属(Ganodelma)真菌[1],是我国传统的珍贵中药材,其富含多糖、三萜类、甾醇、生物碱、蛋白质、核苷类等多种生物活性成分,具有抗氧化[2]、抗病毒[3]、抗肿瘤[4]、增强免疫力[5]、预防心脏病[6]、降血糖血脂[7, 8]、改善睡眠[9]、保肝护肝[10]等功效。近年来,对灵芝的研发已突破常规药用的目的,在食品中的研究越来越广泛。但由于灵芝不是药食同源物质,一直未能作为普通食品原料应用于食品加工生产中,仅能作为药品、保健食品的原料。灵芝在我国保健食品领域占据着非常重要的地位,通过国家市场监督管理总局特殊食品信息查询平台查询得知,截至2022年9月,已注册的灵芝类保健食品共1 140种,其中国产保健食品注册1128种,进口保健食品注册12种;有单方及复方,应用剂型包括胶囊、片剂、冲剂、口服液、粉剂、颗粒剂、丸剂、茶剂、酒剂等,其中以胶囊剂最为常见,占62%。已注册的灵芝类保健食品的保健功效共11种,以“提升机体免疫水平”占67.19%,还包括辅助保护化学性肝损伤、缓解机体疲劳、提升睡眠质量、抗氧化等多种功效。随着越来越多规定灵芝按“药食同源”物质生产经营试点政策的出台,为灵芝在食品领域内的普遍应用提供了可能。本文对以灵芝孢子、子实体、菌丝体及其发酵产物为原料研发的功能食品类型及特点、生产工艺、发展前景进行综述,为灵芝在食品中的推广应用提供参考。

1 灵芝孢子

灵芝孢子是灵芝生长成熟后其菌盖下方菌孔中弹射出的褐色粉末状卵形生殖细胞,含有灵芝的所有遗传活性物质,其有效成分含量是子实体的数十倍[11]。截至2022年9月,我国已申报的灵芝孢子类保健食品共438种,占所有灵芝类保健食品的38.42%。由于灵芝孢子壁由坚硬的几丁质成分构成,且为双层骨架结构[12],肽键多且架构致密,人体消化系统无法将其有效分解,使孢子粉的功效成分难以被吸收。灵芝孢子粉的破壁主要综合超微粉碎、挤压膨化、高压均质等机械方法与超临界二氧化碳、超声波、微波等物理方法[13]。破壁后孢子粉中的多糖、三萜类、蛋白质、脂肪等营养活性成分更易于溶出[14],人体对其有效成分吸收率达90%以上[12],同时其调节肠道菌群和保护机体能力提高,可使肠道中优势菌群数量增多,致病菌数量减少[15]。

灵芝孢子粉在食品中的应用见表1。可直接以孢子粉为原料或辅料加工处理,如孢子粉保健食品制剂及酒、乳、茶、冰淇淋等;或提取孢子粉中的有效成分,以提取物为原料加工成孢子油胶囊、功能饮料等。灵芝孢子粉功能食品以保健制剂为主,复方辅以西洋参、红景天、黄芪、当归、枣仁、葛根、山药、刺五加等食药兼容材料。此外,将灵芝孢子粉作为原料添加至酒、乳、茶、冰淇淋等大众食品加工中,可以提高产品的感官风味及保健价值。如灵芝孢子茶由灵芝孢子粉和茶青混合揉捻、共同发酵,孢子粉带有的干果清香可以提高红茶的香气及滋味,且共同发酵可以使孢子粉与茶叶结合紧密,提高红茶的外形及叶底[24]。向白酒中添加灵芝孢子粉,经过冷浸泡制、调配、降度、澄清、陈酿研制的灵芝孢子酒具有抗疲劳、提高免疫力功效[20, 21]。由于孢子粉中的灵芝酸成分较为苦涩,可加入甜味剂及植脂末、椰子粉、核桃粉、香蕉粉等改善孢子粉饮料口味,以及采用复烘烤工艺增加香味成分的释出[27]。

表1 灵芝孢子功能食品类型

灵芝孢子油是从灵芝孢子中提取的油状脂质物,主要成分是灵芝三萜、脂肪酸甘油酯、饱和与不饱和脂肪酸、类固醇[28]。灵芝孢子油中的不饱和脂肪酸容易被氧化,可通过油脂微囊化将液态油脂包裹延长保质期,且微囊经过乳化工艺,可以提高人体对油脂的吸收。如赵志锦[29]等以变性淀粉HI-CAP100、麦芽糊精为囊材,通过乳化、均质将灵芝孢子油包裹,并添加抗氧化剂维生素E、阿拉伯胶以及金属离子螯合剂EDTA,通过喷雾干燥将液态的孢子油固态化,降低其过氧化值,提高了稳定性。此外,以大豆分离蛋白为乳化剂,将灵芝孢子油包埋于乳状液内[30],加入多糖[31]及茶多酚、抗坏血酸[30]等抗氧化剂,也可以起到改善其氧化的作用,可应用于孢子油液体口服类产品的开发。

2 灵芝子实体

灵芝子实体由气生菌丝特化而成,由骨架菌丝及缠绕菌丝等菌肉菌丝构成。传统的灵芝加工是将子实体干燥粉碎后的灵芝绒与药粉(或淀粉)加水充分混匀再干燥粉碎[32],以提高制粉效果。超微粉碎技术在灵芝加工中被广泛应用,其超微粉粒度分布在2.92～6.03 μm,平均粒径为3.18 μm[33],可显著提高子实体中有效成分的提取及溶出率[34, 35]。灵芝子实体粉常用于酒、饼干、醋等产品开发,如酒中加入灵芝粉可以降低甲醇及SO2含量[36],提高酒的品质,还能作为功能补充剂,如Jae-HoKim等[37]研制的灵芝米酒具有ACE酶抑制活性及类似SOD活性,具有辅助抗高血压作用。灵芝子实体富含粗纤维,制备饼干过程中添加灵芝粉可以增加面团的持水性和柔韧性,改善面团加工性能[38]。此外,子实体中的半木质化纤维具有较高的耐酸强度,纤维交织后呈现多孔性,可作为吸附性固定化载体,如以灵芝粒为载体吸附固定醋酸杆菌,于苹果酒中发酵可制备灵芝苹果醋[39]。

灵芝子实体食品制剂类型见表2,其先经过粗提取制成灵芝浸膏,再干燥粉碎成灵芝精粉[46],或精提子实体中的多糖、灵芝酸成分,由于多糖等亲水性成分吸湿性强,容易阻碍其固态制剂成型,可添加麦芽糊精、微晶纤维素后采用喷雾干燥制成[40]。对于大众食品开发,灵芝子实体抽提主要采用热水浸提的方式,其水提液和蔗糖熬煮得到的灵芝糖浆可制备凝胶型软糖[41],同时抽提物中含有丰富的氨基酸及呈味作用的核苷酸,可用于酱油、醋等调味品开发。灵芝速溶粉由子实体经过超微粉碎、破壁、抽提、浓缩、干燥后制成,它可以与其它速溶配料融合研发咖啡、速溶茶等固体饮品[42],如灵芝速溶咖啡以灵芝提取物结合咖啡豆及其它天然活性成分制成,有助于保持头脑清醒、提高工作效率及免疫力[43]。由于灵芝水提液偏苦涩,适口性差,制备饮品的过程中可以添加适量稳定剂 β-环糊精对其中苦味物质进行包埋[44],改善口感。此外,水提液中的多糖具有较好的流变性和稳定性,可赋予发酵产品较好的质构和口感,不需另外添加稳定剂及增稠剂,能够普遍用于传统发酵饮品[45],如以灵芝多糖与黑莓浓浆混合,接种酵母、醋酸菌发酵制备灵芝黑莓醋[45],能够维持黑莓花青素等酚类成分的稳定性。

3 灵芝菌丝体及其发酵产物

灵芝菌丝体由灵芝孢子萌发繁殖而成的许多分支丝状的菌丝组成,其发酵工艺简单、生长周期短、原料使用广泛,易于规模化生产且没有季节限制,更易于实现工业化生产。根据发酵方式不同,其应用包括液态发酵的菌丝体、发酵液及固态发酵菌质。

3.1 灵芝菌丝体

灵芝菌丝体在食品中的加工方式有三种,见表3。一是在食品加工过程中添加菌丝体继续发酵,如酱油、腐乳等发酵食品;二是直接以菌丝体为原料进行加工,或作为辅料添加,如调味料、饼干、人造肉;三是对菌丝体进行浸提,以提取液为原料再加工,如颗粒剂、保健口服液、乳、酒、固体饮料等。灵芝菌丝体中含有1-辛烯-3-醇、苯甲醛、3-辛酮、苯甲酸甲酯等主要风味物质[49],本身具有独特风味,可作为呈味原料或辅料,且菌丝体在发酵过程中富含的活性成分浸出,可以赋予食品独特的保健功能。菌丝体不仅蛋白质、纤维含量高,脂肪含量低,还具有天然的纤维状结构,其菌丝蛋白可替代植物蛋白应用于人造肉生产[50],且由于菌丝体所含生物活性成分存在抗菌及抗氧化效果,生产的“人造肉”保质期更长[51]。此外,灵芝菌丝体能有效富集具有营养及药理意义的铁、锌、硒、锂、锗等微量元素[52],可以作为富含微量元素的功能性食品替代品。

3.2 灵芝发酵液

灵芝液态发酵食品的类型取决于液体基质,发酵液可直接作为原料加工处理,其成品以液态食品为主,如酒、茶、乳、饮料、醋;或在食品加工过程中作为辅料添加,使其在加工过程中继续发酵,如馒头、米、醋;三是配制型,发酵液经过滤与离心后与其他物质共同调配,使含有的原料活性物质富集,如茶、饮料,见表4。灵芝发酵液中含有菌丝体代谢分泌的活性成分及淀粉酶、漆酶、蛋白酶等酶,可以提高食品营养及品质。例如灵芝漆酶能增大馒头比容,并催化小麦蛋白交联,优化面筋网络结构,使馒头内淀粉颗粒膨大与聚集,有助于人体吸收[63];发酵液中的淀粉酶能催化淀粉转变为葡萄糖,促进酵母菌生长代谢释放CO2,提高馒头比容、气孔数及气孔面积,降低馒头硬度[64]。灵芝菌丝体具有较强的多酚氧化酶分泌能力,其在茶汤中的适应性较强,能有效分解茶多酚,并提升茶中氨基酸含量,使茶酚氨比达到合理水平[65]。灵芝功能饮料以大豆蛋白为原料,通过菌丝体发酵使大豆蛋白分解成小分子的肽及氨基酸,制备的转化肽饮料集灵芝与大豆肽功效于一体,具有抗疲劳、免疫调控等功效[66],也可以果汁为原料,其清新果味可以改善灵芝醇厚的风味,兼顾营养的同时更易被消费者接受。将发酵液与鲜乳结合研发酸乳,可以弥补灵芝中限制性氨基酸的不足,起到蛋白质互补作用[67];且发酵液中的多糖可以促进乳酸菌增殖,改善酸乳的组织形态,提升乙醛含量,发酵液中多肽能促进酸乳中丁二酮合成[68],从而提升酸乳品质。此外,发酵液中含有的淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等可以缓解淀粉老化[69],有助于提高米质;马誉畅等[70]向糙米中添加灵芝发酵的粗酶液,使糙米回生值比率达24.0%,同时糙米中酯类、烃类成分增加,糙米香味提升,其熟制后粘性提高、硬度下降,糙米口感得到改善。

3.3 灵芝固态发酵菌质

灵芝固态发酵以谷物基质为主,菌丝体具有分解、利用谷物中纤维素和木质素的能力,同时谷物中富含蛋白质、维生素、矿物质等营养成分,可作为菌丝体生长的原料。灵芝固态发酵在食品中的应用见表5,其产品包括杂粮粉、复合米、饼干、茶、酒、饮料、酱油等。通过灵芝固态发酵可以提高食品营养及品质,如以灵芝固态发酵大米或玉米制备复合米,可使谷物淀粉降解,提升米质中氨基酸及多糖含量[76],其粒形、粒度、色泽、食味均与普通大米相近而营养价值更高。以鹿角灵芝发酵小麦,得到的全麦粉几乎不含面筋蛋白,与面粉混合制备饼干可抑制面筋网络形成,降低饼干咀嚼性及硬度,提高饼干品质[77]。此外,灵芝固态发酵的原料选择广泛,茶叶及食品加工产生的副产物如豆渣、豆腐渣、甘蔗渣、麸皮等都可作为发酵基质。经过灵芝固态发酵甘蔗渣、豆渣、麦麸制备杂粮粉,菌丝体会对豆渣、甘蔗渣细胞降解,其分泌的纤维素酶、半纤维素酶等胞外酶,可降解膳食纤维原料中难以消化的粗纤维形成多糖,促进豆渣及甘蔗渣中营养成分的释放,提高蔗渣、豆渣、麸皮的使用价值[78]。

表5 灵芝固态发酵功能食品类型

4 结 语

灵芝功能食品的研发应回归灵芝本质,深加工是灵芝产业结构调整唯一出路。通过子实体为主导深度研发分离纯化技术,研发灵芝单体、几种纯化合物复合灵芝保健品是未来的主要发展方向,这需要研发前沿的、低成本、可以工业化生产的提取分离纯化技术。作为一种具有发酵功能的真菌,灵芝菌丝体发酵具有许多子实体无法替代的优势,其发酵食品的研发是未来灵芝产品深加工的一个重要趋势。我国灵芝功能食品的研发应根据不同地区的灵芝资源和食品加工形式进行制备,通过多元化产品拓宽灵芝消费人群,促进灵芝产业升级。伴随有关灵芝及其化学成分安全性,药理作用机制的深层次研究,以及统一的灵芝产品质量规范和有效物质检测标准的建立,未来灵芝在保健食品领域应用范围会不断拓宽,此外,灵芝也会作为普通食品原料应用,灵芝食品产业也将具有广阔的发展前景。