食用菌的活性成分及其安全检测分析研究

张志秀

(北京京诚生物科技有限公司，北京 102600)

摘 要：食用菌是很多活性成分的重要来源，包括多糖、蛋白质、萜类、矿物质和维生素。目前，有研究证明食用菌及其活性成分具有潜在的抗肿瘤、抗氧化、免疫活性，可用于临床疾病治疗。然而，在食用菌实际生产过程中面临的安全问题，阻碍了食用菌产业的绿色发展，因此更新食用菌的安全检测技术对于保障其产业健康发展有着重要的意义。本文介绍了食用菌的生物活性成分，并就其分离纯化、分析检测及结构解析等方法和手段进行概述，同时列出了食用菌的安全检测技术和方法，为相关人员提供参考。

关键词：食用菌;活性成分;安全检测

Study on Active Components and Safety Detection of Edible Fungi

ZHANG Zhixiu

(Beijing Jingcheng Biotechnology Company Co., Ltd., Beijing 102600, China)

Abstract: Edible fungi are important sources of many active components, including polysaccharides, proteins, terpenes, minerals and vitamins. At present, studies have proved that edible fungi and their active components have potential antitumor, antioxidant and immune activities, which can be used in clinical disease treatment. However, the safety problems encountered in the actual production of edible fungi have hindered the green development of the edible fungus industry. Therefore, updating the safety detection technology of edible fungi is of great significance for ensuring the healthy development of the industry. This paper introduces the bioactive components of edible fungi, summarizes the methods and means of separation and purification, analysis and detection and structural analysis, and lists the safety detection technologies and methods of edible fungi, so as to provide reference for relevant personnel.

Keywords: edible fungi; active components; safety detection

食用菌作为一种高附加值的大型真菌，富含优质蛋白质、碳水化合物、各种维生素、矿质元素等营养成分，具有高蛋白、低糖、低脂肪、低胆固醇的特点。此外，食用菌中含有多种生物活性物质，如多糖、萜类化合物等，这些化合物大多具有抗氧化、抗肿瘤等生理功能。自然界中有2 000多种食用菌，大约200种是商业或实验栽培的。其中双孢蘑菇、香菇、平菇、黑木耳、金针菇和草菇等20种已实现规模化栽培[1]。食用菌按其主要用途可分为食用菌和药用菌。例如，香菇、金针菇被用于人们的日常饮食，而灵芝、冬虫夏草则是常用的草药。

目前，食用菌生物活性成分的功能、结构及构效关系成为当前研究的前沿阵地，且取得了很大进展，同时对于这些活性成分的分离、纯化、鉴别、结构测定等的方法也在不断地发展和完善。此外，在食用菌生产过程中，面临着农药残留、重金属、甲醛等污染问题[2]，如果所含污染物较高的食用菌流入市场，则会威胁食用者的生命健康，存在较大的安全隐患。当前世界各地都高度重视食用菌食品安全检测技术的开发，我国也在投入大量的人力物力，加速相关检测和监控技术的开发，进一步保障我国食用菌产业的绿色发展。本文将针对食用菌活性成分的鉴别及分析检测研究进行综述，为食用菌的进一步开发利用提供参考。

1 食用菌生物活性成分及其分析检测

食用菌是一类可供食用和药用的大型真菌的总称。如表1所示，食用菌不仅含有丰富的蛋白质、脂肪和纤维素等，还有丰富的矿质元素。大量的研究实验都对目前常见的食用菌的基本营养成分进行了测定，大大地挖掘了食用菌的食用和药用

价值[3-5]。

1.1 食用菌多糖

食用菌多糖具有良好的营养和医疗作用，是一种很有前途的保健品营养成分。食用菌多糖主要是以β-葡聚糖的形式展现，其主链为梳状结构，由β-(1-3)连接的葡萄糖基和沿主链随机分布的β-(1-6)连接的葡萄糖基组成[6]。食用菌多糖的生物活性取决于多糖的种类、分子量、分支和结构构象，这些多糖通过与不同受体的相互作用发挥不同的生物活性。研究发现食用菌多糖具有抗氧化衰老、抗肿瘤、治疗动脉硬化、抗炎、止痛、祛风、降压和止咳解毒等多种功效。

1.1.1 食用菌多糖的分离纯化

目前主要通过醇析法、色谱法、电泳法以及超滤等技术对食用菌多糖进行分离纯化[7]。经过分离纯化的食用菌多糖在测定结构之前必须对其纯度和分子量进行测定，目前，检查食用菌多糖常用的方法主要有以下5种：①利用气相色谱(GC)、高效气相色谱(HPLC)测定组成多糖的单糖的摩尔比是否恒定;②通过聚丙烯酰胺凝胶电泳或者玻璃纤维纸电泳进行测定，如果电泳只出现一条带，说明纯度可靠;③利用凝胶柱层析进行分析，层析图出现对称的单峰则为可靠，如果出现“拖尾”现象，说明其均一性不够好;④通过紫外分光光度计法，在260 nm、

280 nm处检测是否有吸收峰出现;⑤通过纸层析法，检测是否呈现单一集中的斑点。

1.1.2 食用菌多糖的结构解析

对于多糖结构的检测分析，通常有以下6种：①对食用菌多糖完全水解之后，通过HPLC或者气相色谱测定单糖的种类及摩尔比;②利用甲基化方法、高碘酸氧化法与Switch降解法研究和确定糖苷键及支链点的连接位置;③通过红外光谱的方法研究和确定糖苷键为呋喃型或吡喃型;④通过2D核磁共振技术对食用菌多糖的异头碳构型进行检测和确定;⑤通过甲基化分析方法和核磁共振光谱分析结合的方法，对食用菌中单糖残基和重复的单元序列进分析;⑥利用紫外光谱法确定单糖分子量的分布。

1.2 萜类物质

萜类化合物是由甲戊二羟酸衍生、且分子骨架以异戊二烯单元(C5单元)为基本结构单元的化合物及其衍生物。在食用菌中，三萜类化合物以及倍半萜类化合物居多，含有27～30个碳原子，6个异戊二烯单位[8]。大量研究发现，食用菌中的萜类物质表现出优异的抗癌、抗氧化、抗炎等活性，是当前食用菌中分布较为广泛的一类天然有机物，因此受到人们广泛的关注。

1.2.1 萜类物质的提取

目前，主要可以通过超声波、微波辅助提取、超声辅助提取、超临界流体萃取和制备衍生物法等手段对食用菌中的萜类物质进行提取。就目前研究和应用的实际情况看来，通过氯仿、甲醇、乙醇等有机溶剂对食用菌中的三萜类物质进行提取较为广泛，但是也存在提取物水溶性较差等缺陷，而超声波以及微波辅助提取工艺的稳定性和提取率等都相对较高，目前正在被大范围的推广当中，成为当前的研究热点。

1.2.2 萜类物质的分离纯化

对于食用菌中萜类物质的分离纯化，采用大孔吸附树脂法及硅胶柱层析法是目前较为主流的方法，而通过这种吸附方法所得到的食用菌萜类物质相对较为粗糙，含有色素等杂质，因此可以通过硅胶柱层析进行进一步的纯化。此外，分配柱色谱法、反相液相色谱法等也都应用到食用菌萜类物质的分离纯化当中。

1.2.3 萜类物质的结构解析

食用菌三萜类化合物的结构解析较为烦琐，但是仍然还有其规律可循，可以从以下3个方面考虑：①三萜类化合物分子量及分子式的确定;②三萜皂苷中母核的类型、糖基的个数以及苷化的位置;③糖基连接的位置及顺序等。通常来讲，可以通过红外光谱、质谱以及核磁共振等手段对食用菌中的萜类化合物的结构进行解析，同时萜类化合物中的不饱和键相对较少，因此紫外光谱的使用就相对较少。除此之外，由于其结构的复杂性，可以通过半合成或者全合成的方法制备相应的合成产物，从而来确证天然产物的结构。

1.3 活性蛋白

食用菌中含有多种活性蛋白，其中最常见的是凝集素和真菌免疫调节蛋白(Fungal Immunomodulatory Protein，FIP)。FIP是一种小分子蛋白，分子量为12～15 kDa，而凝集素的分子量为12～190 kDa，大部分为大分子蛋白，由4个亚基组成。在不同的食用菌中，FIP至少含有1个α-螺旋和7个β-折叠，其氨基酸序列高度同源[9]。由于结构上的差异，食用菌蛋白参与多种生理功能的调节，如抗癌、抗病毒、抗菌和免疫调节等。此外，在食用菌中还发现了抗病毒蛋白、核糖体失活蛋白、漆酶等活性蛋白，它们在分子量和结构上存在差异。

1.3.1 食用菌活性蛋白的分离纯化

目前，透析、超滤、离心、分子筛、琼脂糖凝胶、Ni-NTA树脂和DEAE纯化技术等都广泛应用到食用菌蛋白的纯化当中。其中透析和超滤技术可以有效实现食用菌中蛋白质和其他金属离子的分离，分子筛和树脂纯化技术可以得到不同分子量的蛋白质，但是这些分离纯化的过程也会伴随产生很多杂质，因此还需要DEAE纯化。

1.3.2 食用菌活性蛋白的测定和结构解析

可以通过凯式定氮法、双缩脲法、紫外吸收法、酚试剂法和考马斯亮蓝法对食用菌中的活性蛋白含量进行测定。此外，蛋白质是生命体活动的主要基础物质，对于其结构和功能的解析一直在研究当中，因此当前对于活性蛋白结构的解析方法和手段也都适用于食用菌活性蛋白，比如X-射线晶体衍射、核磁共振波谱、电镜三维重构、显微镜技术以及计算机模拟等技术。

2 食用菌安全检测技术研究

2.1 农药残留分析检测

农药残留已经是当前食品安全中的一个重大隐患，且已引起了广泛关注。虽然农药的使用大大提升了食用菌的产量，但对人体健康的负面影响也逐渐凸显出来，从而对食用菌产业的发展造成了一定的限制。目前主要通过化学分析方法、比色法和微生物法等手段来检测食用菌中的农药残留，其中应用较为广泛的是气相色谱、液相色谱和色质联用等方法，这些方法和手段具有操作简单、分析速度快、分离效果好以及灵敏度高等优势[10]，可以对食用菌中的多残留物质进行分析，而其一般不适用于现场分析。而在微生物检测分析方法中，较为流行的是免疫分析方法，由于其灵敏度高、特异性强等优势，可以初筛一些致癌物质和剧毒物质，因此适合于现场初筛，但是其检测的盲目性也限制了其进一步的推广和应用[11]。此外，超临界流体色谱技术、毛细管电泳技术以及生物传感器等新兴的技术和元件等都开始相继应用到食用菌农残的检测分析当中。

2.2 重金属污染检测

在培育食用菌时，如果所用生产辅料、农药中含有重金属，或者栽培食用菌的土壤及灌溉用水中的重金属含量较高，则会被食用菌吸收，长期使用便会在菌体内出现富集。对于食用菌的重金属污染问题，目前主要通过原子吸收光谱法、原子荧光光度法、电感耦合等离子体质谱分析法等对其进行检测[12]。此外，酶抑制法和免疫学检测等手段表现出较快的检测速度和较高的灵敏度，且操作性和选择性都相对较强[13]，因此被大量应用到食用菌重金属污染的现场检测当中，可以实现对现场样品的快速扫描和初筛，大大减少了重金属污染检测费用，提升了检测效率。

2.3 甲醛污染检测

在食用菌实际生产过程中，偶尔也会把甲醛当作环境的杀菌消毒剂，由于它对使用者的眼和鼻也有刺激作用，因此近些年很少使用。而目前一些商贩为了让食用菌外观看上去更加光洁，会加入次硫酸氢钠，其毒性与其分解产物甲醛有着很大的关系。甲醛在进入人体之后，会与人体蛋白质结合、破坏蛋白质结构、损害人体肝脏和肾脏。目前在对食用菌的甲醛进行检测时，一般会借助分光光度法、电化学分析法、高效液相色谱分析法等。此外，催化动力学光度法、传感器分析法由于其较高的灵敏度、低成本和高稳定性等优势[14]，也被广泛应用到食用菌的甲醛污染检测当中。

2.4 生物污染检测

食用菌栽培基质的原材料极易受到微生物污染，毒素通过食用菌的菌丝吸收至子实体中，造成食用菌污染。此外，在食用菌生产加工及储藏的过程中，微生物也会分泌毒素，导致食用菌变质。在现实生产过程中，金黄色葡萄球菌肠毒素、沙门氏菌、蜡样芽胞杆菌等都是近些年我国食用菌产品中经常被检测出的微生物污染类型[15]，对消费者健康造成了极大影响，因此提升食用菌生物污染检测技术至关重要。目前对于食用菌微生物的检测主要集中在毒素检测和有害病原微生物检测两个方面。在毒素检测方面，层析法、色谱法以及酶联免疫法是较为主流的检测方法[16]，此外，当前已研发出基于ELISA法研制的商品化的试剂盒，且针对不同的毒素有不同的试剂盒，可以准确快速检测出毒素，只是检测成本相对较高。在食用菌中的有害病原微生物检测方面，病原微生物的自动化检测技术、酶联免疫技术、分子生物学检测技术及培养基生理深化特征的检测等技术都是当前较为主流的技术。

在食用菌实际生产和食用的过程中，必须要高度重视食用菌的安全检测，同时加大对于安全检测技术的研发和创新力度，改善原有检测技术中的不足，从而对食用菌的安全质量做出准确判断。

参考文献

[1]RONG H,ZHANG W.Main species and medicinal value of wild edible(medicinal) fungi in yunnan province[J].Medicinal Plant,2018,9(3):5-8.

[2]付兴亚,李钦源,计建东,等.食用菌安全现状分析[J].现代食品,2019(2):105-107.

[3]熊宏苑,宋卿.云南6种食用菌中维生素B1和B2的含量调查[J].食品安全质量检测学报,2019,10(22):142-145.

[4]朝敏,范秀芝,刘纯友,等.12株侧耳属食用菌菌丝中主要营养成分分析[J].核农学报,2019,33(1):96-102.

[5]王土金.六种食用菌中微量元素的检测分析[J].食用菌,2011(6):59.

[6]马传贵,张志秀,鲍文辉.食用菌多糖及其生物活性的研究进展[J].食药用菌,2021,29(3):196-201.

[7]XIAOFEI X,HUIDAN Y,JIAN T,et al.Polysaccharides in lentinus edodes: isolation, structure, immunomodulating activity and future prospective[J].Critical Reviews in Food Science & Nutrition,2014,54:474-487.

[8]杨亚兰,任佳丽,张慧.食用菌中萜类物质及其生物活性研究进展[J].食品工业科技,2019,40(1):311-316.

[9]罗晓莉,张沙沙,曹晶晶,等.云南3种胶质食用菌营养成分分析与蛋白质营养价值评价[J].食品工业科技,2021,42(14):327-332.

[10]杨路平,邵立君,王国玲,等.QuEChERS结合液相色谱-串联质谱法测定食用菌中13种农药残留[J].食品工业科技,2019,40(14):247-253.

[11]杨大鹏,崔勇,马杰,等.吉林省食用菌中二硫代氨基甲酸酯类农药残留监测及结果分析[J].食品安全质量检测学报,2019,10(3):750-755.

[12]卢文芸,陈昂,李洪庆.几种食用菌中重金属含量的测定与分析[J].安徽农业科学,2015,43(32):181-183.

[13]WANG X,LIU H,JI Z,et al.Evaluation of heavy metal concentrations of edible wild-grown mushrooms from China[J].Journal of Environmental Science and Health,2017,52(3):178-183.

[14]谭志芳,张会英,朱光.食用菌安全检测新技术的有关分析[J].食品界,2019(8):85.

[15]李雪飞,宋冰,李玉.食用菌病毒的研究进展[J].微生物学报2019,59(10),1841-1854.

[16]赵妍,刘顺杰,张亚茹,等.微生物多样性分析技术 应用于食用菌发酵培养料分析的进展[J].食用菌学报,2019,26(3):148-156.

作者简介：张志秀(1983—)，女，山东菏泽人，本科 。研究方向：食药用菌生物活性成分研究。