張樹庭 J.A.Buswell

(1.蘑菇生物技術國際服務中心,香港中文大學生物系,香港;2.上海農業(yè)科學院食用菌研究所,上海 201106)

1 引 言

蕈菌缺乏葉綠體,不具有光合作用的能力,它們依賴于綠色植物合成的有機質來生長和繁殖,而這些有機質大多是農業(yè)或林業(yè)的廢棄物。和綠色植物不同,蕈菌產生一系列的胞外酶來降解生長基質內的復雜大分子物質 (纖維素,半纖維素,木質素)。蕈菌主要依靠纖維素和半纖維素來提供可溶性營養(yǎng),然后吸收、消化供菌絲營養(yǎng)生長和形成子實體。然而,由于植物細胞壁中的纖維素和半纖維素通常是以木質素復合碳水化合物 (LCCs)的形式存在,除了纖維素酶和半纖維素酶以外,蕈菌還合成木質素降解酶以降解嵌入式多糖。這表明蕈菌具有強大的生物降解能力,以及良好的從周圍環(huán)境中吸收供生物合成所需的一切有機原料和無機原料的能力。不幸的是,這種吸收的能力卻潛在地對蕈菌和蕈菌產品具有很大的負面意義。

環(huán)境污染現(xiàn)在是一個全球性的問題,影響著關乎人類福祉的諸如空氣、水、食物的各個方面,它們最終影響人類健康。因此,生長基質和蕈菌生長環(huán)境的其他因素如空氣、水等都可能含有有害成分,這些有害成分會被蕈菌吸收并在蕈菌中積累。此外,在運輸和處理 (如干燥,罐裝)子實體的過程中,在蕈菌衍生產品生產的各個階段,還有進一步受到環(huán)境污染物污染的可能性。這種情況發(fā)生時,蕈菌及其產品的質量安全會下降,而這將可能對人類生命和健康造成嚴重后果。在本文中,我們將討論影響蕈菌及其衍生產品的質量安全問題,以及適用于蕈菌培育及其衍生物生產的一些基本的準則。

2 蕈菌營養(yǎng)藥的市場價值

蕈菌營養(yǎng)藥被定義為 “從蕈菌菌絲體、子實體或培養(yǎng)液中提取的體現(xiàn)蕈菌營養(yǎng)和藥用功能的,制成膠囊或片劑等形式的一類膳食補充劑”。[1]

目前還沒有關于藥用菌的全球市場價值的近期報告,但不同來源的已發(fā)表的早期估計數(shù)字還很有參考價值。藥用菌的市場價值在1991年估計為12億美元,[2]1994年為36億美元,[1]1999年為60億美元[3]。三種最早的β-葡聚糖營養(yǎng)藥產品為從云芝中提取的云芝多糖,從香菇中提取的香菇多糖和從裂褶菌中提取的裂褶菌多糖。[4]據(jù)報道,1987年日本最暢銷的抗癌藥物云芝多糖K(PSK)在日本年銷售額達到了3.58億美元,[2]而1995年靈芝及其衍生產品的市場價值為1628.4萬美元。[5]1995年以前,99%的藥用菌及其衍生品都是在亞洲和歐洲銷售,只有不到0.1%在北美銷售。但是近年來,北美和南美的需求量因種類的不同都在以20%～40%不等的年增長速度增長,超過10個新公司在巴西成立以促進提取自姬松茸的不同膳食補充劑的銷售。中國是藥用菌的主要生產國和消費國,在2000年,100多個科研單位/機構開始致力于藥用菌的研究和發(fā)展。大約30～40種作營養(yǎng)藥或藥材用的蕈菌產品在200多個工廠中生產。此外,約有700種蕈菌保健食品注冊并被推向市場,其中包括90多種不同品牌的靈芝產品。[6]基于這些數(shù)據(jù),目前藥用菌的市場價值估計為140億美元。

3 藥用菌產品的來源和生產

據(jù)張樹庭和Miles 2004年報道,大約77%的藥用菌產品是以子實體為原料生產的,這些子實體可能是通過商業(yè)種植或者野外采集獲得。[7]只有大約21%的藥用菌產品是菌絲提取物,大約2%來自發(fā)酵濾液。然而,由于對質量控制的要求和周年生產的需求越來越強烈,基于菌絲和培養(yǎng)液生產的產品已變得更加重要。菌絲體液體培養(yǎng)的有關處理過程、凈化及對活性成分的加工在受控的條件下更容易標準化,例如培養(yǎng)液中多糖的釋放,通常涉及相對簡單的程序。

目前,在市場上可以看到多種類型的藥用菌產品,由于尚無系統(tǒng)的科學驗證,也就不知道哪種是首選的生產方法。這些產品包括:

(1)將整個子實體磨成粉,然后做成膠囊或片劑形式;

(2)將在發(fā)酵罐中培養(yǎng)的菌絲干燥并粉化形成的產品;

(3)干燥并粉碎由蕈菌菌絲體基質和來自半固體培養(yǎng)基的蕈菌原基 (這些蕈菌原基由接種后的真菌菌絲體培養(yǎng)形成)組成的混合物而成的產品;

(4)熱水浸提發(fā)酵罐中培養(yǎng)的菌絲體,并干燥、加工成膠囊或片劑形式;

(5)采用熱水或酒精萃取出子實體中的多糖和三萜類成分等,蒸發(fā)水分,制成單一成分的或特定比例混合成分的膠囊或片劑形式;

(6)采用超臨界流體二氧化碳萃取技術萃取子實體,加工成粉末形式,由于是低溫加工,所含的成分更多;

(7)純孢子粉膠囊近年來得到了長足的發(fā)展,但對于這種形式下孢子粉的藥用價值仍存有爭議;

(8)將從子實體提取的粉末與同一品種的等量的菌絲體提取粉末混合;

(9)由不同食用菌品種混合 (例如靈芝/香菇、靈芝/姬松茸、灰樹花/阿魏蘑/金針菇),甚至與藥用草本植物 (如螺旋藻粉、花粉粒)混合組成的二元、三元或更復雜的產品;

(10)加工提取物和子實體粉按相同比例混合,加工成膠囊。

4 增強對蕈菌營養(yǎng)藥特性的認識

過去關于蕈菌促進人體健康是靠經驗的觀察,通常是基于食用完整的蕈菌或服用蕈菌子實體粗制的藥劑 (如蕈菌茶)。最近,蕈菌營養(yǎng)藥的有效性已經被體外實驗和動物實驗系統(tǒng)再次證實。然而,仍有必要通過嚴格規(guī)程和控制條件下的臨床試驗以證實其功效。此外,大部分產品的功效是如何發(fā)揮作用的仍然處于猜想階段。了解蕈菌的有益作用的一條途徑就是分離活性物質,并對活性物質成分的生物活性進一步加以確認。然后,這些被提純或純化后的主要活性成分 (如香菇多糖)可用以出售。如果目標是集中在某種單一食用菌衍生物質對某具體疾病的治療上,這種做法無疑是有效的。然而絕大多數(shù)現(xiàn)有的蕈菌營養(yǎng)藥產品并不是單一成分的組合而是產品的復合成分的組合。因此,靈芝產品的藥效很可能是蕈菌中存在的幾種不同類型的化合物共同作用的結果,如多糖、凝集素、三萜類化合物和真菌的免疫調節(jié)蛋白等。[8]

蕈菌的這些化合物,包括其他尚未確定的化合物,在抗癌、抗腫瘤、抗病毒、抗菌和免疫調節(jié)等方面似乎具有相互協(xié)同的功效。[9]因此,蕈菌營養(yǎng)藥未來的發(fā)展不應該完全集中在單一的蕈菌提取成分上,否則協(xié)同效應會被忽視,這一點很重要。在某些情況下,可能更需要考慮蕈菌提取物總的藥用效果,然后再確定個別成分在整體藥效中的貢獻。蕈菌提取物整體的化學成分和不同批次活性成分的實際水平的一致性,使產品可以在一個或兩個主要活性成分的基礎上標準化。這對于一定程度上確保規(guī)定劑量下有效成分的一致性是必不可少的。類似產品達到預期治療效果的活性成分所需的最低劑量往往是明確的,如圣約翰草中提取的金絲桃素,而蕈菌提取物通常是不明確的,這是一個可以提高產品本身的認知以及有助于產品質量控制的科學驗證領域。

5 蕈菌營養(yǎng)藥的標簽制度

在過去的20年里,靈芝的200多種成分已經從其子實體、孢子、菌絲體和培養(yǎng)液中提取出來,并且已經弄清楚了這些成分的化學和物理結構。然而,市場上的許多藥用菌產品沒有在標簽上列出產品的主要成分。在抽查商店和公司銷售的40種蕈菌產品中,只有兩種產品 (都是靈芝產品)有標簽標示該產品含有多糖 (12.5%)和三萜 (4.5%)。更普遍的是,產品的標簽只說明每個膠囊含有什么,例如,只說明含有純天然靈芝或者是含靈芝和灰樹花的混合物。有的標簽可能還會聲稱不含防腐劑、人工色素或調味劑,并且是在獲得許可證的情況下生產的。這些標簽沒有提供營養(yǎng)信息,也沒有列出其他成分。有公司給我們提供了一個認證報告,盡管從這個報告中可以知道靈芝子實體粉和菌絲體粉的含量,以及采用高性能液相色譜和高效薄層色譜法檢測數(shù)據(jù),但是這些公司并沒有把這些檢測數(shù)據(jù)在他們產品的包裝上標示出來。

蕈菌營養(yǎng)藥大多是處于普通食物和注冊藥品之間的升級產品。盡管它們沒有像處方藥那樣被限制 (蕈菌營養(yǎng)藥的確應該和藥品區(qū)別開來,主要因為其獨特的自然屬性,以及容易被消費者使用的特點),但至少應該遵循適用普通食品的有關條例。蕈菌營養(yǎng)藥應該由適當?shù)牟块T進行妥善監(jiān)管,并應當像食物產品一樣,在標簽上標示主要成分和營養(yǎng)數(shù)據(jù)。雖然大多數(shù)蕈菌營養(yǎng)藥產品是含有幾種生物活性成分的復合產品,但是主要的活性成分和營養(yǎng)數(shù)據(jù)應當注明,特別是鑒于市場上產品的多樣性,這種標示營養(yǎng)成分的需要更為迫切。表1的數(shù)據(jù)表明,在隨機選擇的11種靈芝產品 (來自11個不同公司)中,兩種主要活性成分 (三萜類化合物和多糖)含量有很大的差別,其原因可能是菌種或菌種品系的不同,或者是不同的提純和生產方法。在這些產品中,三萜含量介于0(未檢測出)和7.8%之間,多糖含量介于1.1%和15.8%之間。香港市場上的一些靈芝產品的多糖含量也有巨大的差異,從0.06%至29.7%不等。這些產品都聲稱對消費者有各種益處,卻沒有提供任何像表1一樣的基本的質量控制數(shù)據(jù)。標示的這些數(shù)據(jù)應當作為一個自然的監(jiān)督手段,從而確保同一批次產品和不同批次產品的質量的一致性。同時,還將促進產品的完整性,從而增強消費者對蕈菌營養(yǎng)藥的信心。

表1 市場上的11種靈芝產品的三萜和多糖含量的比較

6 當前有關蕈菌營養(yǎng)藥的法規(guī)和獲得高質量產品的提議準則

對于當前有關蕈菌營養(yǎng)藥的各種法規(guī)的深入報道超出了本文范圍,近年來蕈菌營養(yǎng)藥和功能性食品行業(yè)的巨大的全球性擴張給其帶來了重大的挑戰(zhàn),其中之一就是適用于不同國家的法規(guī)間存在相當大的差異;另一挑戰(zhàn)是蕈菌營養(yǎng)藥處在食物和藥品之間的邊緣地位。最近的一份報告研究了一般食品和膳食補充劑行業(yè)所面臨的監(jiān)管障礙,并提供了函蓋南美洲、加拿大、歐盟、澳大利亞、新西蘭、非洲、日本、韓國、中國、印度,以及東南亞和美國等國家和地區(qū)的相關法規(guī)。[10]

毫無疑問,藥用菌產品可以作為高級的膳食補充劑或 “營養(yǎng)藥”。問題是,產品具有廣泛的多樣性,而目前卻缺乏標準的操作規(guī)程來保證產品的高質量和可重復性。因此,有些產品就沒有持久的公信力,迫切需要在科學驗證的支撐下改進質量控制,以維持和增強消費者信心,保護公共健康。以下5個 “G”已被提議作為基于子實體的高質量蕈菌產品的準則。[11,12]雖然這些準則可能被視為過于簡單,或在實踐應用上不切實際,但是它們作為起點,可供今后參考。

GLP(良好實驗室管理規(guī)范/Good Laboratory Practice):蕈菌菌株的來源和特性必須登記明確,并妥善保存以免污染或變異。許多不同屬的蕈菌用于生產營養(yǎng)藥,通常的報道是采用一個通用名,很少、乃至根本不考慮采用的是什么菌株或品種,有些甚至不考慮采用的是哪個種。由于不同蕈菌菌株間存在遺傳多樣性,因此,不同實驗室檢測名稱相同的蕈菌種所獲得的比較數(shù)據(jù)的正確性也值得懷疑。

GAP(良好農業(yè)生產管理規(guī)范/Good Agricultural Practice):野外采集的野生蕈菌,遵循推薦的標準規(guī)范顯然是難以做到的。然而,在這種情況下,仍然可以引入在加工處理前對蕈菌進行隨機抽檢這個制度,并應予以高度重視。因為蕈菌會積累重金屬、放射性元素和其他來自生長環(huán)境的潛在的有害污染物。在商業(yè)化栽培中,生長和收獲環(huán)境必須嚴格規(guī)定:生長基質和相關的輔助材料 (如覆土)都不應含有重金屬,各種成分的含量水平要明確并維持在一定水平,制定物理生長參數(shù) (如溫度梯度、相對濕度和光照),保持良好的衛(wèi)生條件 (如應遠離污染的水、空氣,遠離微生物污染和害蟲源)。這些規(guī)范不僅對于產品的質量安全很重要,而且往往會影響所需生物活性物質的產量。例如,段木栽培的香菇比木屑袋料栽培的含有更高的高分子量多糖 (HMWP),香菇菌株和樹種都會影響段木栽培香菇的高分子量多糖含量。[13]

GMP(良好產品加工管理規(guī)范/Good Manufacturing Practice):應開發(fā)制定標準化、高效、無污染的下游加工方案和各種參數(shù) (如粉碎前的預處理、粉碎方法、提取溫度、提取時間、溶劑等),并持續(xù)監(jiān)測。雖然大多數(shù)的蕈菌營養(yǎng)藥在本質上是由不同成分構成的,但是一種產品的主要活性成分的含量應盡可能的明確并標示,以確保產品的質量、真實性和配方劑量。例如,一些靈芝產品可以通過采用高壓液相層析法確定其主要的三萜和多糖含量來分辨質量優(yōu)劣。從長遠來看,應建立具有資質的測試中心以向制造商、零售商和消費者提供產品檢驗和信息服務。

GPP(良好產后管理規(guī)范/Good Post-formulation Practice):應當進行恰當?shù)幕瘜W和微生物分析,以確保各種類型的化學污染 (如重金屬)和微生物污染處在安全的范圍內。市場上各種產品的主要活性成分的最佳存儲條件及與其穩(wěn)定性有關的數(shù)據(jù)應測定明確,以確定這些主要成分隨著時間推移的變質率 (保質期),從而確定合適的 “保質日期”。在這方面值得注意的是已報道的在香菇子實體存儲過程中外切葡聚糖酶介導的香菇多糖降解現(xiàn)象。[14]

GCP(良好臨床試驗管理規(guī)范/Good Clinical Practice):應長期進行包括雙盲測試研究在內的高質量臨床試驗,以使人確信產品有其所聲稱的生物活性,并促進產品配方的改進,確定有效促進身體健康的合適劑量。

7 結 語

越來越多的以實驗為基礎的證據(jù)表明,食用以從蕈菌中提取的生物活性物質為基礎的膳食補充劑 (蕈菌營養(yǎng)藥)可以增強人們抵抗疾病的能力,在有些情況下可以促使病患康復。預防疾病是人類追求的,不僅因為其有積極的經濟和社會影響,而且在維持和促進人的生活質量和尊嚴方面也有重要意義。在很多情況下,蕈菌營養(yǎng)藥都表現(xiàn)出促進機體的免疫反應,而在現(xiàn)今社會人們面對的工作壓力越來越大,免疫能力下降。蕈菌營養(yǎng)藥具有突出的低毒特性,即使在高劑量服用的情況下也是如此,而各種合成藥物卻常常會有各種各樣的副作用。蕈菌有悠久的食用歷史,在分類中,蕈菌原料也被歸為 “一般認為安全”。

人們食用蕈菌營養(yǎng)藥的興趣將在世界范圍內不斷增加,這給其發(fā)展帶來機遇和挑戰(zhàn)。蕈菌營養(yǎng)藥的經濟價值也最終可能超過現(xiàn)在的作為食物生產的蕈菌。然而,如今的消費者的要求越來越高,也能獲得更多產品的信息,他們會運用這些信息和知識選擇某一商品。因此,生產穩(wěn)定的高質量的并沒有潛在有害物質的產品就變得至關重要,只有這樣才能贏得持久的公信力,而持久的公信力對于未來市場的擴張是不可或缺的。因此,需要開展并不斷改進與原料生產、下游加工、產品的安全和穩(wěn)定性,以及產品的有效性相關的被廣泛認可的工藝規(guī)程。引入一個基于上述規(guī)程信息的蕈菌營養(yǎng)藥注冊登記制度,將最高水平地保證產品的質量,為信譽好的生產商提供有效的營銷戰(zhàn)略,并有利于淘汰不誠信的生產商和貿易商。不僅如此,這些準確信息的披露將為消費者創(chuàng)造一個自動的監(jiān)控系統(tǒng),極大地推動整個蕈菌營養(yǎng)藥產業(yè)向完整性方向發(fā)展。

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