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滑子菇多糖的提取及抗氧化活性研究进展

  2023-08-29    166  上传者:管理员

摘要:滑子菇作为药食两用的食用菌,目前已在我国大面积种植。滑子菇多糖是一种天然大分子物质,具有多种生物活性作用,如免疫调节、抗肿瘤、抗病毒以及抗氧化等。所以优化滑子菇多糖的提取工艺,并研究其生物活性对滑子菇多糖的综合开发具有重要的理论价值和现实意义。本文总结了近些年滑子菇多糖的提取工艺及其抗氧化活性,为进一步研究滑子菇多糖的提取工艺及抗氧化活性的开发应用提供参考。

  • 关键词:
  • 多糖
  • 抗氧化活性
  • 提取工艺
  • 滑子菇
  • 食用菌
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我国是食用菌的生产和消费大国,食用菌种类多,产量高。随着我国食用菌产业的迅速发展,除了传统食用的香菇之外,凤尾菇、鸡腿菇、平菇、茶树菇、草菇、杏鲍菇、蟹味菇等食用菇类也渐渐走进大众视野,成为餐桌上备受好评的美味佳肴。滑子菇(Pholiota nameko)又名滑菇,主产区为我国河北、辽宁、黑龙江等地[1],是一种兼具药用性和食用性的菌类[2]。滑子菇富含多种对人体有益的物质,如蛋白质、碳水化合物、粗纤维、烟酸等,具有多种生物活性,如抗氧化、降血脂、化痰、止咳等,可用于治疗神经衰弱、肺热、痰多、感冒咳嗽、高血压等疾病[2,3,4,5]。滑子菇鲜香味美,蛋白质含量高,脂肪含量低[6,7],可作为保健食品开发利用[8]。滑子菇的总糖含量高达57.12%,氨基酸总数达17种,其中必需氨基酸占总氨基酸的28.10%[2]。滑子菇多糖是一种存在于滑子菇中的聚合糖高分子碳水化合物,具有调节免疫、储存能量、延缓衰老等多种功能[3],且因其表面附有黏液,可作为增稠剂和胶凝剂广泛用于食品以及保健品中[9,10]。本文总结了滑子菇多糖的提取方法及抗氧化活性的研究进展,为进一步研究滑子菇多糖的提取工艺及抗氧化活性的开发应用提供参考。


1、滑子菇多糖提取方法


1.1热水浸提法

热水浸提法利用水的高温和多糖易溶于热水的特性对多糖进行提取,因其工艺简单,操作方便,成本低廉而被广泛应用于多糖提取的研究中[11,12,13,14,15]。陈晓宁等[16]采用热水提取法提取滑子菇多糖,分别得到了滑子菇子实体胞内多糖和胞外多糖,最终滑子菇胞内多糖的提取得率高达34.020 8%±0.043 3%。朱振元等[13]利用单因素及正交试验研究发现,滑子菇多糖热水浸提的最佳工艺为提取温度85℃,加热2 h,料液比1∶40(g/m L),此条件下滑子菇多糖的提取得率为24.55%±0.10%。翟树平[15]优化得到滑子菇多糖热水浸提的提取温度在90~100℃之间,液料体积比为40∶1,提取时间为1.5 h。

1.2水提醇析法

水提醇析法是一种常用的多糖提取方法,其原理是利用水和有机溶剂(如乙醇)的不相溶性,在不同极性环境下使多糖从原材料中萃取出来[17]。先将样品加入适量的水中,加热使细胞壁断裂释放出内部成分,然后加入适量的乙醇使极性环境发生改变,从而促进多糖与溶剂之间的相互作用,最后离心沉淀得到含有多糖的沉淀物[17,18]。臧玉红等[18]通过水提醇析法提取滑子菇中的多糖,采用单因素试验和Box-Behnken试验对滑子菇多糖的工艺进行优化,实验中发现水提醇析法相较比热水浸提法能明显提高滑子菇多糖的提取率,得到滑子菇多糖的最佳提取工艺为料液比1∶46.65 (g/m L),提取时间4.80 h,提取温度74.76℃。在此实验条件下,通过响应面拟合所得方程对滑子菇多糖得率的预测值(9.12%)与实测值(9.05%)相接近。刘菲霞等[19]采用水提醇析法提取滑子菇多糖得到的最佳提取工艺为提取温度80℃,提取用时70 min,p H 9,水料比40∶1(m L/g),在常温下进行醇沉,醇沉中采用的乙醇浓度为95%,醇沉所用时间为16 h,醇沉时乙醇所用倍数为3倍,滑子菇多糖提取率为24.53%。王国艺[20]采用响应面试验和Plackett-Burman等方法优化了滑子菇胞外多糖的提取条件,发现90.0%的乙醇浓度,浓缩倍数1、p H 8.8,为提取滑子菇多糖的最佳方案,在此条件下滑子菇胞外多糖得率为3 933.02 mg/L。

1.3超声波辅助提取工艺

超声波辅助提取的主要原理是利用超声波的机械效应和空体化作用对植物细胞的细胞壁和细胞膜等生物组织进行破坏。超声波辅助提取是一种高效且实用的多糖提取方法,它可以通过加大对细胞的破坏分解,进一步促进多糖成分的释放、扩散和提取[20]。常见的超声波辅助法有超声波辅助水提法和超声波辅助醇提法[20,21]。

1.3.1超声波辅助水提法

超声波辅助水提法是指在传统水提法的基础上,利用超声波在液体介质中发生空化,加速细胞破裂,进而提升生物活性物质提取效率的方法[20,21]。贺婷等[22]以滑子菇为原料,通过超声波辅助法研究滑子菇多糖的最佳提取工艺。超声处理后,采用水提取法,并用苯酚-硫酸法测定滑子菇多糖的得率。通过单因素实验和正交实验考察超声时间、超声功率以及液料比对滑子菇多糖得率的影响,发现试验中超声频率为80 Hz,持续超声振荡15 min,液料比为20∶1为超声波辅助法提取滑子菇多糖的最佳提取工艺,滑子菇多糖的提取率为11.219%。李雪丹[23]同样探索了超声辅助提取滑子菇多糖的影响因素及最佳工艺,得到滑子菇多糖提取的最佳条件为水浴温度80℃、料液比1∶20、超声时间20 min、超声功率500 W、水浴时间6 h,此时的提取率为3.10%。王萍等[24]为提高滑子菇多糖的得率,同样采用超声波辅助法提取滑子菇多糖。以水为浸提剂提取滑子菇多糖,最终确定最佳提取条件为液料比22∶1(m L/g)、超声振荡时间为40 min、浸提30 min,通过试验得出的滑子菇多糖的提取率为13.5%。于淑池等[25]通过超声波辅助来提取滑子菇中的多糖,最佳提取条件为超声振荡时间16 min、浸提温度75℃、超声功率700 W、料液比1∶30(g/m L),此时,得到的滑子菇中多糖的提取率为9.17%。

1.3.2超声波辅助醇提法

超声波辅助醇提法是指在传统醇提法的基础上,利用超声波的空化效应,使微小气泡破裂,进而产生极大的压力,导致植物的细胞壁及整个生物体瞬间完成爆裂,加速细胞的破碎。同时超声振动作用加强了胞内物质的释放和溶解,能使物质的提取效率显著提高[20,21]。王国艺[20]通过超声波辅助醇提法得到滑子菇中的胞内多糖,当料液比为1∶20、超声波振荡时间为623 s、提取次数为3次时,滑子菇多糖提取率最高,提取率理论值为3.919%,实际值为3.92%。

1.4酶解法

随着科学技术的不断发展,人们开始不断探索更为高效便捷的滑子菇多糖提取方法。酶辅助提取植物多糖的原理是利用特定的酶类催化剂(如纤维素酶、中性蛋白酶和胰蛋白酶)对多糖进行水解,使之与溶剂或水分离,达到提取多糖的目的[26,27]。李海平等[26]采用酶解法提取滑子菇多糖,发现加水量为滑子菇干体的16倍、加入0.018 g纤维素酶和0.020 g中性蛋白酶共同酶解45 min、浸提温度为90℃、提取2.5 h,为最佳的滑子菇多糖提取工艺,提取率为2.73%。刘立新等[27]同样采用酶解法提取滑子菇多糖,指出加酶(0.015 g纤维素酶和0.015 g胰蛋白酶)酶解45 min、90℃热水浸提1 h、sevage法去蛋白、95%的乙醇醇析为滑子菇多糖提取的最佳工艺条件,在此条件下滑子菇多糖的提取率为2.73%。赵逸卓[28]分别研究了滑子菇多糖在纤维素酶和中性蛋白酶的作用下提取的最佳工艺,结果表明:在纤维素酶提取滑子菇多糖研究中,工艺参数选用料液比为1∶5、p H 4.0、酶的添加量为0.7%、55℃下酶解1 h为最佳提取工艺;在中性蛋白酶提取滑子菇多糖研究中选用的最佳工艺参数为料液比1∶4、酸碱度7.5、加酶量0.4%、酶解时间130 min、酶解温度45℃。在此研究中发现,纤维素酶提取滑子菇多糖的提取率(3.25%)比中性蛋白酶提取滑子菇中的多糖提取率(2.45%)高0.8%。由此可见选取不同的酶会带来不同的提取效果。

为最大限度提高滑子菇多糖的提取率,还可以采用联合提取工艺。宋玉光等[29]采用酶解结合水浸提的联合工艺制备滑子菇多糖,确定了浸提比为1∶10,纤维素酶添加量为0.05%、p H 5、温度为45℃的条件下酶解1 h,胰蛋白酶加入量为0.05%、p H 8、温度25℃,再酶解45 min,之后80℃保温水浸提90 min为最佳。此时滑子菇多糖的提取率较单纯酶解和水浸提分别提高了38%和67%,而且更容易纯化。


2、滑子菇多糖抗氧化性


滑子菇多糖具有良好的抗氧化能力,对超氧阴离子自由基、羟自由基和脂自由基等具有良好的清除能力[20,21]。

2.1体内抗氧化活性

滑子菇多糖能增强体内抗氧化酶SOD等的活性,提高自由基清除能力,减少自由基对细胞膜的损害,防止脂质过氧化反应[20]。李海平等[26]在研究中发现滑子菇多糖能较好地抑制小鼠肝匀浆以及肝线粒体中丙二醛的氧化,说明滑子菇多糖具有很好的抗氧化作用。王国艺[20]通过测定小鼠血液、心脏、肝脏以及肾脏组织中谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶、谷丙转氨酶、过氧化氢酶的活性和脂质过氧化物丙二醛含量来研究滑子菇多糖在体内的抗氧化活性,检测滑子菇胞外多糖和胞内多糖对血液及各组织的抗氧化能力。结果表明,滑子菇胞外多糖和胞内多糖均能提高小鼠血液及组织中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷丙转氨酶以及过氧化氢酶的活性,还能降低体内丙二醛的含量,表明滑子菇胞外多糖和胞内多糖具有一定的抗氧化能力,其可以通过改变生物体内氧化酶的活性,进而实现清除自由基和抑制脂质过氧化的作用。研究还发现,在一定的浓度范围内,随着滑子菇多糖浓度的提高,小鼠机体组织的抗氧化酶活性也随之增强。

2.2体外抗氧化活性

滑子菇多糖对超氧阴离子自由基、羟自由基和DPPH自由基都具有一定的清除能力。贺婷等[22]研究发现滑子菇多糖能清除DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基,并且具有一定的量效关系,其清除羟自由基能力最高,清除超氧阴离子自由基能力最低,通过自由基清除活性实验证明了滑子菇多糖具有一定的抗氧化活性。于淑池等[25]研究了滑子菇多糖对超氧阴离子自由基以及羟基自由基的清除作用,发现滑子菇多糖浓度在5 mg/m L时的总还原力与维生素C浓度在3 mg/m L时的总还原力相近,同样证实滑子菇多糖具有较强的还原力和较强的自由基清除能力。韩丹[3]研究的体外抗氧化结果表明滑子菇多糖可以清除超氧阴离子自由基、氧自由基和羟自由基,其中对羟基自由基具有最佳的清除能力(70.65%±0.31%)。刘菲霞等[19]在研究中发现,500 mg/L滑子菇多糖对羟基自由基的清除率为11.51%、对超氧阴离子的清除率为23.37%以及对DPPH自由基的清除率为20.19%,测得滑子菇多糖的还原力为0.11,证实了滑子菇多糖的抗氧化能力。陈晓宁[4]发现滑子菇子实体胞内多糖对DPPH自由基、ABTS自由基的清除能力以及还原能力均较强。李佳媚等[30]同样发现滑子菇多糖具有一定的还原能力,在高质量浓度(800μg/m L)时,滑子菇多糖具有接近于对照组维生素C清除DPPH自由基的能力,达41.28%。滑子菇多糖对Fe2+诱发的脂质过氧化反应具有一定的抑制作用,并且随着滑子菇多糖浓度的增加抑制作用逐渐增强。李海平等[26]利用化学发光法发现滑子菇多糖对超氧阴离子自由基、羟自由基和脂自由基等具有清除能力。王国艺[20]研究了滑子菇胞外多糖和胞内多糖的体外抗氧化活性,测定了滑子菇多糖的还原力,探究了滑子菇多糖对超氧阴离子自由基、羟基自由基以及DPPH自由基的清除能力。研究发现滑子菇胞外多糖和胞内多糖均具有一定的还原力,可以有效抑制羟基自由基、超氧阴离子自由基和DPPH自由基,并呈现一定的量效关系。滑子菇胞外多糖在浓度为500 mg/L时,具有较强的还原力(为0.53),对羟基自由基(清除率为45.23%)、超氧阴离子自由基(清除率为58.37%)和DPPH自由基(清除率为52.55%)均具有一定的清除能力。在滑子菇胞外多糖抗氧化能力的研究中,研究发现滑子菇胞外多糖对羟基自由基、超氧阴离子自由基和DPPH自由基的半数抑制浓度(EC50)分别为536.13、388.09、435.54 mg/L。研究结果表明,滑子菇胞内多糖(浓度为500 mg/L时)同样具有较强的还原力(为0.59),滑子菇胞内多糖对羟基自由基(清除率为53.11%)、超氧阴离子自由基(清除率为63.24%)和DPPH自由基(清除率为159.33%)的清除能力同样得到证实。通过半数抑制浓度(EC50)测定,同样证实滑子菇胞内多糖对羟基自由基(半数抑制浓度为421.83 mg/L)、超氧阴离子自由基(半数抑制浓度为322.39 mg/L)和DPPH自由基(半数抑制浓度为392.37 mg/L)具有抑制能力。由此可见,滑子菇多糖的胞内多糖和胞外多糖均具有抗氧化活性。侯金鑫等[21]探讨滑子菇多糖的体外抗氧化作用的能力,采用红细胞自氧化溶血、过氧化氢所致红细胞氧化溶血比色测定,结果表明滑子菇多糖能够在体外抑制人红血细胞自氧化,还能够明显抑制过氧化氢所致红细胞氧化溶血作用,进而保护机体红细胞。


3、总结和展望


滑子菇的味道鲜美,营养丰富,属于珍稀品种,富含蛋白质、碳水化合物、粗纤维等多种营养素,应用前景广阔。滑子菇多糖是滑子菇中的重要成分,其生物活性丰富,能够抑制病毒,提高机体免疫力,还具有抗肿瘤和抗病毒等作用,其抗氧化活性目前得到深度的研究及认可。因此,总结借鉴并优化多种提取滑子菇多糖的工艺方法,实现优势互补,能更好地提取和利用滑子菇多糖。研究滑子菇多糖的抗氧化生物活性对滑子菇多糖的综合开发利用具有重要的理论价值和现实意义。


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文章来源:孔宇驰.滑子菇多糖的提取及抗氧化活性研究进展[J].中国果菜,2023,43(08):49-53.DOI:10.19590

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