張志秀

（北京京誠生物科技有限公司，北京 102600）

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和大健康產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的實施，食用菌產(chǎn)業(yè)在增加農(nóng)民收入和鄉(xiāng)村振興等方面起重要作用。1978年，我國食用菌年產(chǎn)量為5.7萬噸，經(jīng)過四十余年的發(fā)展，到2020年已近4 060萬噸，是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中唯一一個保持高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。其中，以黑木耳尤為突出，成為我國主要栽培的食用菌種類，產(chǎn)量穩(wěn)步增長，2020年已達706.43萬噸，年產(chǎn)量和年銷售量都名列食用菌行業(yè)前茅[1]。

黑木耳是我國傳統(tǒng)食藥兼用大型真菌，其藥用價值最早記載于中醫(yī)著作《神農(nóng)本草經(jīng)》，主要功效包括緩解和治療高血壓、血管硬化、惡性痢疾、月經(jīng)過多、胃病和痔瘡[2]。現(xiàn)將其所含主要生物活性物質(zhì)及藥理作用的研究進展綜述如下。

1 主要生物活性成分

1.1 黑木耳多糖

（1）結(jié)構(gòu)性質(zhì)。多糖是黑木耳中最主要的活性成分，黑木耳多糖是一類天然的大分子化合物，具有良好的降血脂、增強免疫功能和抗凝血等生物活性，由于黑木耳多糖表現(xiàn)出顯著的治療效果和較小的副作用，已成為當前研究的熱點。多糖作為一種大分子生物質(zhì)資源，分子質(zhì)量和單糖組成等一級結(jié)構(gòu)是決定其高級結(jié)構(gòu)和功能的重要基礎。不同結(jié)構(gòu)的多糖，生物活性也有所不同。因此，采用常規(guī)或非常規(guī)方法提取和純化不同類型的黑木耳多糖，并通過檢測單糖種類和比例、主鏈、側(cè)鏈和分子量等各項指標對分離的多糖進行表征，成為當前研究的重點。

已有研究表明，大多數(shù)分離的黑木耳多糖是雜多糖。張倩等[3]通過透析法獲得的黑木耳多糖分子量為410 kDa，主要是由巖藻糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖以2.240∶0.692∶3.994∶22.754∶65.696摩爾比組成的β-型吡喃糖。許海林[4]通過HPGPC方法測定DEAE-52陰離子交換柱和葡聚糖凝膠柱分離純化后的黑木耳多糖（AAP-10-Se和AAP-80-Se）結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)AAP-10-Se主要由甘露糖和葡萄糖組成，單糖相對含量為14.34%和85.66%，而AAP-80-Se主要由甘露糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖和木糖組成，單糖的相對含量為53.6%、12.5%、25.71%和8.2%。Basso等[5]從黑木耳培養(yǎng)基中提取到一種具有免疫調(diào)節(jié)活性的含主鏈β-(1→3)-葡聚糖的胞外多糖，其由摩爾比為18.8∶21.3∶22.1∶23.4的葡萄糖、半乳糖、巖藻糖和甘露糖組成。

（2）提取純化。隨著人們對黑木耳多糖的藥用價值和健康效益的日益重視，一系列傳統(tǒng)的和新穎的提取技術(shù)逐漸被開發(fā)應用。黑木耳多糖分為胞內(nèi)多糖和胞外多糖。胞外多糖通常通過乙醇沉淀直接從黑木耳發(fā)酵培養(yǎng)基中分離出來。胞內(nèi)多糖的提取技術(shù)手段較多，目前熱水提取法因操作簡便、成本低廉，最為常用。傳統(tǒng)的溶劑萃取方法存在一些明顯缺陷，如溫度高、萃取時間長、萃取率低和不必要的結(jié)構(gòu)破壞等。為了解決傳統(tǒng)提取方法的局限性，目前已經(jīng)開發(fā)出一些新的有效提取和純化方法，如超聲輔助、微波輔助和酶輔助方法等。王辰龍等[6]采用熱水提取法、堿提取法、超聲波提取法、超聲波協(xié)同復合酶提取法等提取黑木耳多糖，發(fā)現(xiàn)超聲協(xié)同復合酶法的多糖提取率高，達19.14%，純化之后的純度可達到82%。鄭鈞予等[7]確定復合酶酶解提取黑木耳多糖的最佳工藝條件為浸提料液比1∶40（g/mL），酶解溶液pH 7.0，酶解溫度40 ℃，酶解時間3.0 h，此條件下黑木耳多糖提取率為4.353%。酶輔助提取法以其高效、環(huán)保等優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注，但在使用該法時，需重點關(guān)注提取液pH、提取溫度和酶用量等關(guān)鍵影響因素。

經(jīng)初步提取的黑木耳多糖大多為粗多糖，其中含有脂肪、蛋白質(zhì)和色素等，因此需要進一步分離純化以得到均一性的多糖。目前，大孔樹脂柱層析法、離子交換層析法和葡萄糖凝膠柱層析法、超濾以及各種分級沉淀方法，是黑木耳多糖純化常用的方法。莊偉[8]通過超濾方法對高溫浸提得到的黑木耳多糖進行純化，最終確定超濾的優(yōu)化控制條件：料液濃度為1 g/L，在0.15 Mpa、40 ℃下超濾30 min，此條件下多糖的純化效果穩(wěn)定，得率高達27.49%。范秀芝等[9]通過液體發(fā)酵多糖采用酶-Sevag法脫除蛋白等雜質(zhì)，通過Sephadex G-200柱層析分離純化，最終發(fā)現(xiàn)酶-Sevag法能夠很好地脫除黑木耳多糖中的蛋白質(zhì)，脫除之后的胞內(nèi)和胞外多糖的純度都大于95%，且柱層析分離純化得到的多糖均為單一穩(wěn)定的組分，經(jīng)測定是β-構(gòu)型的吡喃糖。

1.2 黑色素

（1）結(jié)構(gòu)性質(zhì)。黑木耳中另一個重要生物活性成分是黑色素，它是一種在植物、動物和微生物中廣泛存在的天然色素。盡管人們對黑色素的研究越來越多，但目前對其含義的界定仍不統(tǒng)一，其中接受度較廣泛的定義是：一類通過醌聚合產(chǎn)生的酚類衍生物。黑色素主要分為真黑素、異黑素和褐黑素3種類型，顏色范圍從棕黑色到黃紅色不等，不同來源的黑色素在合成途徑、結(jié)構(gòu)上存在很大差異[10]。黑木耳黑色素表現(xiàn)出顯著的抗氧化、抗輻射、抗病毒及提高免疫力等生物活性，具有巨大的開發(fā)潛力，目前主要應用在食品著色劑和化妝品領(lǐng)域。

由于黑木耳黑色素的分子量較大，且結(jié)構(gòu)復雜，難溶于有機溶劑和酸性溶劑，因此對其的分離純化和定性研究還較少。鄒宇等[11]將發(fā)酵法制備的黑木耳黑色素采用Sephadex G-100柱層析，得到兩種組分F1和F2，分子質(zhì)量分別為404 kD和20 kD，紅外色譜和元素分析表明，兩者均由OH、NH2、C=O、C=C、CH、CH2、芳環(huán)基團及S元素等組成。何長川[12]通過用紫外可見光譜和紅外光譜法，初步確認其所提取的黑木耳黑色素可能是含有苯環(huán)、羥基、氨基等官能團的真黑素。此外，通過紅外色譜和核磁氫譜研究發(fā)現(xiàn)黑木耳黑色素組分F1和F2的結(jié)構(gòu)中均含有大量羥基、羰基和芳環(huán)基團，經(jīng)氧化降解，測得Fl中5,6-二羥基-2-吲哚羧酸占43.22%、5,6-二羥基吲哚占9.78%；F2中5,6-二羥基-2-吲哚羧酸占69.04%、5,6-二羥基吲哚占17.47%[13]。

（2）提取純化。與多糖一樣，從黑木耳中分離和純化黑色素涉及一些新的技術(shù)和復雜的去雜過程。目前，黑木耳黑色素主要提取方法有溶劑提取法、酶法提取、超臨界流體萃取、微波提取及超聲輔助提取。由于天然黑色素是堿溶性的，因此超聲輔助堿提取成為當下最流行的提取方法，李琦等[14]通過優(yōu)化試驗確定最佳提取條件：提取時間80 min，超聲功率80 W，氫氧化鈉溶液濃度1.25 mol/L，料液比1∶30（g/mL），在此條件下黑木耳黑色素粗品得率達9.107%，表現(xiàn)出較常規(guī)方法萃取工藝簡單、提取時間更短、提取效果更好等優(yōu)點。侯若琳[15]研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶-超聲波協(xié)同提取法可顯著提高黑木耳黑色素提取率，在最優(yōu)條件下提取得率可達10.48%，比傳統(tǒng)浸提法提高46.98%。張艷榮等[16]采用正交試驗優(yōu)化利用碳酸鈉提取木耳黑色素的工藝，確定最優(yōu)工藝條件為超聲功率160 W（5 g固體物料）、料液比1∶30（g/mL）、碳酸鈉濃度2.00 mol/L、提取時間50 min，在此工藝條件下木耳黑色素粗提物得率為9.078%。

1.3 其他生物活性化合物

在黑木耳中還分離到一些其他物質(zhì)，如多酚、甾醇和生物堿。黑木耳中的酚類化合物主要包括酚酸和黃酮類，其中酚酸又分為對羥基苯甲酸、咖啡酸、香草酸、丁香酸和沒食子酸。提取溶劑不同，得到的生物活性成分也不同，如石油醚、氯仿、甲醇、丙酮、苯和乙醇等的提取物中都含有類黃酮，而生物堿、多酚和甾醇的存在則取決于溶劑種類。

2 主要功能成分的生物活性及其作用機制

2.1 免疫調(diào)節(jié)

楊文建等[17]研究發(fā)現(xiàn)黑木耳菌株‘北神奇1號’‘黑龍江黑29’超細粉能顯著促進小鼠單核吞噬細胞的吞噬能力，增強小鼠機體的免疫力；而‘吉林黑29’超細粉可顯著提高血清和肝臟中的GSH-PX活性。免疫調(diào)節(jié)活性被認為是天然多糖的關(guān)鍵生物學潛力之一。近年來，基于黑木耳多糖產(chǎn)品的免疫調(diào)節(jié)活性得到了驗證。其中，李艷平等[18]通過黑木耳多糖和人參多糖復合物灌胃荷瘤小鼠，通過觀察小鼠瘤重及其免疫功能，發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖和人參多糖復合物能夠顯著提高抗腫瘤活性和機體免疫力，因此兩者可用于食品復合營養(yǎng)強化劑和功能性食品的開發(fā)。除上述提到的直接免疫調(diào)節(jié)活性外，黑木耳多糖還可以調(diào)節(jié)腸道微生物群，以間接方式發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)潛力。如郝敏等[19]研究發(fā)現(xiàn)黑木耳胞外多糖是以葡萄糖和木糖為主要單糖組分的雜合多糖，能夠顯著提高小鼠腸道內(nèi)擬桿菌屬和羅氏菌屬的水平，增加腸道內(nèi)丙酸和丁酸的含量，研究還進一步指出木耳胞外多糖具有促進腸道內(nèi)有益菌群增殖，從而達到調(diào)節(jié)血清抗炎因子水平的作用。

2.2 降血糖和緩解糖尿病癥狀

糖尿病是一種嚴重的慢性代謝性疾病，在全球范圍內(nèi)變得越來越普遍。目前，口服降糖藥和注射胰島素仍然是治療糖尿病的主要手段。然而，這些傳統(tǒng)療法總是伴隨著一些不良的副作用，例如體重增加、肝細胞-膽汁淤積性肝損傷甚至胃腸道功能紊亂。因此，越來越多的科學研究人員專注于開發(fā)新型、有效且負擔得起的糖尿病替代治療劑。其中黑木耳多糖的降血糖作用已得到證實。尹紅力等[20]研究證實黑木耳酸性多糖80%醇沉片段可減緩糖尿病小鼠體質(zhì)量的負增長，減緩己糖激酶、琥珀酸脫氫酶活性的降低。另有研究發(fā)現(xiàn)，以胰島素或糖代謝、糖原合成和器官重量不規(guī)則為指標表現(xiàn)的糖尿病癥狀，通過給予黑木耳成分處理，最終得到緩解[21]。

2.3 抗腫瘤

業(yè)已證實，黑木耳眾多活性成分在體外、體內(nèi)都具有巨大的抗癌潛力，被認為是癌癥治療的有效候選物?；诤谀径钚猿煞值漠a(chǎn)品可以單獨使用或與其他生物活性成分聯(lián)合使用，治療癌癥。黑木耳生物活性成分的抗腫瘤功能主要體現(xiàn)在抑制腫瘤細胞生長、調(diào)控凋亡基因和免疫刺激三方面。徐澄[22]從黑木耳的基因組測序分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)1124個全新的獨立非重復基因，其中627個基因在3個黑木耳品種中均存在。這些基因可產(chǎn)生具有抗氧化、抗增殖和抗腫瘤等藥理特性的生物活性分子。馬成瑤等[23]研究發(fā)現(xiàn)，黑木耳凝集素具有糖特異性，對肺癌（A549）和乳腺癌細胞（MCF-7）有抑制活性。平兆華[24]從黑木耳中提取剛性鏈β-D-葡聚糖（AF1），通過體內(nèi)外試驗首次發(fā)現(xiàn)AFI試樣具有強抗肝癌活性，且無毒副作用，對比試驗結(jié)果顯示，分子量為7.7×105的AF1-2組分的抗肝癌活性最強，抑制率可達75%，分析認為這是由于伸展的剛性鏈構(gòu)象提供了更多與癌細胞受體接觸的幾率，從而有利于激活免疫應答。

2.4 防輻射

長時間輻射暴露是造成肝臟、大腦、皮膚、白細胞和甲狀腺等身體不同部位損傷的主要因素。輻射引起損傷最普遍的機制是產(chǎn)生大量活性氧（ROS），去除ROS的抗氧化活性物質(zhì)被稱為輻射防護生物分子。目前有很多研究嘗試使用改良型的黑木耳多糖，對黑木耳的輻射防護作用進行特定研究。其中，陳知秋[25]試驗發(fā)現(xiàn)，硫酸化黑木耳多糖（SNAAP）能提高暴露于γ輻射的小鼠體內(nèi)自由基清除酶，尤其是超氧化物自由基清除酶，以及含有SOD、CAT、GSH-PX 和髓過氧化物酶（MPO）的抗氧化酶活性，并且能修復輻射造成的器官損傷。胡俊飛[26]通過探究黑木耳多糖硫酸酯化衍生物（SHAAP）抗輻射作用，發(fā)現(xiàn)SHAAP能夠增強單核細胞吞噬能力，促進淋巴細胞增殖，從而提高小鼠機體免疫活性，防止輻射誘導的氧化損傷；SHAAP還能有效降低小鼠骨髓微核發(fā)生率，增加小鼠股骨中骨髓DNA含量，通過保護DNA和染色體，起到有效的防輻射作用。

2.5 緩解便秘和痔瘡

黑木耳含有豐富的纖維素和特殊的植物膠質(zhì)，能促進胃腸蠕動和排泄功能，從而防止或緩解便秘。膳食纖維相當于人體內(nèi)的清道夫，對于目前高發(fā)的直腸癌和結(jié)腸癌，男性多發(fā)的痔瘡，以及冠心病都有很好的預防作用。痔瘡是常見的肛腸疾病，大多與不良的生活飲食習慣和便秘有關(guān)，黑木耳含有大量的維生素和微量元素，經(jīng)熬水后飲用可以潤腸通便，對痔瘡有一定的緩解作用。在中國古代，認為木耳補氣、耐饑、活血，對于跌撲傷、痔瘡都有很好的食療作用。

2.6 其他活性

除上述藥理功能和生物活性外，黑木耳還具有抗疲勞、抗菌、凝血等多種生物學功效。黑木耳多糖具有增加腸道微生物群的作用，其通過促進小鏈脂肪酸的生成，為共生細菌多樣性創(chuàng)造有利環(huán)境，有助于腸道健康。黑木耳真黑素可幫助肝臟做排毒凈化，促進肝臟修復，阻斷酒精攝入引起的γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶等肝酶的滲漏[27]。

3 開發(fā)應用進展

雖然黑木耳的眾多藥用及保健價值已為人們認知，但以黑木耳為原料的深加工產(chǎn)品開發(fā)尚處于初級階段。目前在醫(yī)藥領(lǐng)域，以黑木耳為輔助成分的藥用片劑、膠囊、口服液及針劑等主要應用于治療骨質(zhì)疏松、風寒和產(chǎn)后康復方面，市場上還未出現(xiàn)以黑木耳為主料生產(chǎn)的藥品和制劑。而在食品加工領(lǐng)域，黑木耳具有多種用途，包括用作益生元、面團增強劑和抗氧化劑。研究發(fā)現(xiàn)，添加黑木耳粉可以改善小麥面粉的持水性和吸水性等理化性質(zhì)，而對黑木耳多糖的糊化特性、粘彈性等流變特性認識也得到進一步提高，說明黑木耳多糖與面筋的相互作用增強了面團的結(jié)構(gòu)。最終建議添加5%的黑木耳粉是功能性小麥面包最適宜的配方[28]。孔祥輝等以黑木耳為主要添加劑，成功研制了黑木耳餅干[29]、飲料[30]及薄膜食品[31]等，都表現(xiàn)出較好的食用效果。而黑木耳黑色素因具有強大的抗氧化和防紫外線輻射功能，且溶于水-甘油混合物的純化黑色素具有護膚效果，被廣泛應用于制備防曬膏、防曬霜和黑發(fā)劑等產(chǎn)品。此外，由于黑木耳多糖和黑色素等生物活性成分對過氧化氫、超羥基自由基及超氧陰離子自由基等具有清除功能，未來必將在相關(guān)藥物的研發(fā)中發(fā)揮更大的作用。

4 結(jié)論與展望

黑木耳中蘊含多種生物活性成分，在過去的幾十年中，大量有價值的科學研究揭示了其具有相當大的營養(yǎng)和藥用潛力。本文通過綜述黑木耳活性成分的提取和純化方法、結(jié)構(gòu)特征和生物活性的研究進展，指出黑木耳在功能性食品開發(fā)和醫(yī)藥治療領(lǐng)域的應用潛力。但尚需作出更多的努力來研發(fā)新的技術(shù)，保證基于黑木耳及其活性成分的產(chǎn)品質(zhì)量，確定更詳細的結(jié)構(gòu)信息，闡明構(gòu)效關(guān)系及潛在的分子機制。當前我國已開發(fā)的黑木耳產(chǎn)品，附加值仍較低，黑木耳精深加工企業(yè)較少。各地應根據(jù)各自的發(fā)展需求和條件選擇不同的生產(chǎn)模式，把小木耳做成大產(chǎn)業(yè)，為我國鄉(xiāng)村振興做出貢獻。