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食藥用菌多糖抑菌作用研究進展

2021-11-30 15:12:58 來源: 世界杯賽程預測 導刊

食藥用菌多糖抑菌作用研究進展
蔡小雨，李雪晗，於美翠，巫小慧，王玉青，李夢瑤
（河北農業大學理工學院，河北滄州 061100）
摘 要：食藥用菌多糖由於具有降血糖、降血脂、抗腫瘤、抗病毒，抑菌等多種天然的生物活性功能，一直以來都是研究熱點。通過查閱相關文獻，本文對於食藥用菌多糖抗菌功能進行整理概述，分別闡述了食藥用菌多糖的提取工藝與抑菌原理，靈芝、香菇、黑木耳、杏鮑菇、竹蓀與孔菌6大類具體的食藥用菌多糖的抑菌能力與其多糖提取優化工藝，為應用食藥用菌多糖抑菌功能到農業、醫藥業與食品工業提供一定的科學依據。
關鍵詞：食藥用菌；多糖；抑菌活性；提取工藝
“無葉無芽無花，自身結果；可食可補可藥，周身是寶。”描寫的就是食藥用菌。食藥用菌從廣義上可以認為是可以食用的真菌，狹義上認為是可食藥用的大型真菌。總的來說可食藥用菌屬於真菌的一類分支，屬於微生物的範疇。如今食藥用菌的菌體培養多用液體培養的方法，食藥用真菌在液體中進行發酵，在此過程發酵液中會產生豐富的多糖。由於真菌多糖具有多種生物活性，國內外對於食藥用菌多糖提取方法與功能的研究一直在進行，綜述食藥用菌多糖抑菌作用相關研究進展，為抑菌功能更好的利用提供一定的科學依據。菌體多糖名稱見表1。
1 食藥用菌多糖抑菌作用機理
有關食藥用菌多糖的抑製作用的研究有很多，但大多是以一種菌為研究對象進行抑製作用機理的研究。通過查閱國內外相關文獻，本文將不同種菌的抑菌機理進行彙總，大致可以分為3種，即阻止有害菌進入細胞，破壞有害菌的細胞膜與細胞壁與影響有害菌的基因表達。
1.1 阻止有害菌進入細胞
當有害菌還未接近宿主細胞時，一些多糖會與有害菌所必需的營養物質鐵進行結合，進而影響了有害菌的活性，鐵與多糖結合能力越強，有害菌體得到的鐵越少,對於菌體的抑製能力越強[1],到達宿主細胞的有害菌就越少。一些食藥用菌多糖可以代替某些細菌宿主的受體結構，與細菌的黏附素結合，阻止細菌侵染宿主細胞[2]。
1.2 破壞有害菌的細胞膜與細胞壁
一些食藥用菌多糖可以破壞微生物的細胞壁與細胞膜。例如呈現正電荷的殼聚糖可以與呈現負電荷的革蘭氏陰性菌（G-）外膜上的脂多糖和革蘭氏陽性菌（G+）特有的脂磷壁酸（磷壁酸與脂類分子）發生靜電反應。G-的外膜-與G+細胞壁會有不同程度的損壞，使其內容物流出，進而影響細菌的活性，甚至造成細菌的死亡[3]。有一些細菌群體被某些生物大分子（多為糖蛋白複合物）組成的生物膜包裹著，生物膜使細菌的環境適應性更強，食藥用菌多糖可以抑製細菌的活性、破壞細菌的生物膜。如食藥用菌中提取的半乳聚糖[4]。還有一些多糖易於吸附在微生物的細胞表麵，形成抑菌膜，影響微生物的新陳代謝與活性[5]。
1.3 影響有害菌的基因表達
從可食用菌提取低分子量的多糖可以進入微生物的細胞核中，靶向作用於細胞核中的帶負電荷的遺傳物質，影響遺傳物質的複製，轉錄，翻譯等過程，進而達到抑菌的效果[6]。小分子的多糖可以通過某些微生物的多孔細胞壁進入到微生物的內部，改變微生物的內部膠體狀態，使其絮凝，變性，影響微生物的存活狀態。如果多糖分子繼續裂解，有可能會失去抑菌的作用。如果是分子量過大的多糖，會通過複雜的卷曲與纏疊，影響微生物活性的有效基因的表達，抑菌作用會因此減弱。
2 食藥用菌多糖提取方法
不同種類的食藥用菌多糖的提取是以提取多糖的含量與提取多糖的活性為綜合考慮因素，確定最優提取方案。提取方法不是亙古不變的，是推陳出新的。因此，相關人員需要不斷進行優化實驗，獲取更好的多糖提取方案。目前，食藥用菌多糖的提取方法有水提醇沉法、酶提取法與超聲波輔助法等多種方法[7]。本文對水提醇沉法、堿浸提取法、超聲波輔助溶劑浸提法、複合酶提取菌體多糖、微波輔助極性溶劑萃取與亞臨界水提取菌體多糖6種方法進行綜述。
2.1 水提醇沉法
水提醇沉法是根據提取的多糖易溶於水（尤其是熱水）,不溶於極性的乙醇溶液中的特點，設計而成。此方法簡便，成本小，易操作。但是水提中的水一般為熱水，熱水會影響多糖的活性，造成多糖的損失。張麗等[8]利用水提醇沉法對於杏鮑菇的子體進行多糖的提取。試驗得到，當料液比為1∶20，提取溫度保持在80 ℃左右條件下，提取時間為2 h的杏鮑菇粗多糖產率最優。
2.2 堿浸提取法
堿浸提取法由於某些菌體多糖為酸性，這些菌體的細胞壁與細菌在堿性環境中可以更好的吸水破裂，讓菌體多糖流出。由於這種方法需要用到堿液，堿液對於提取設備具有腐蝕性，維護成本高。堿液pH的調控也是一個難題，pH太高破壞多糖的結構，影響多糖的性質，如果pH太低，達不到提取菌體多糖產率高的效果。王琪[9]利用此方法進行靈芝多糖的提取，提取效果較好。
2.3 超聲波輔助溶劑浸提法
應用超聲波的空化作用、機械作用和熱作用[10]，會產生高強度的微射流與衝擊波，可以起到破壞菌體細胞的細胞壁結構的作用，但提高浸提劑的提取效率的同時，也會影響多糖的結構與性質，故仍有待改進。總體看來此方法所用的設備普遍，操作簡單，適應多種菌類的多糖提取。趙夢瑤等[11]采用水提法與超聲提取法兩種方法分別進行黑木耳多糖的提取，應用超聲提取法提取的黑木耳多糖對於大腸杆菌的抑製效果更好。許瑞等[12]對於杏鮑菇多糖的超聲波提取工藝進行優化，確定最優的提取條件是提取溫度95 ℃，超聲波功率213 W，提取劑的用量20 mg/mL，提取82 min.
2.4 複合酶提取法
第4種方法是應用複合酶提取菌體多糖，酶具有專一性，所以在破壞細胞壁與細胞膜時，不會對提取的多糖結構有影響，但是此方法與其他方法相比，提取的多糖有更多的蛋白質雜質，需要進行去蛋白的操作。由於複合酶本身的獲取與保藏成本較高，所以該種提取方法的應用範圍小，多用於對熱異常敏感的菌體多糖的提取[13]。
2.5 微波輔助法
第5種方法為微波輔助法，利用微波使菌體內部溫度迅速升高，由於熱脹冷縮，使菌體內部的壓強迅速大於環境中的大氣壓，使菌體的內容物流出。該方法可與極性溶劑進行配合使用，該方法中有兩個作用：①浸提多糖；②吸收傳遞微波熱量，也可以與微波協同作用。此方法提取速度快，但是熱敏感的菌體不易用此方法進行提取[14]。趙有偉等[15]比較3種不同的粗毛纖維孔菌粗多糖的提取工藝，最終確定利用超聲微波協同提取的方案最佳。當料液比為1∶33 g/mL，在微波功率為500 W，持續時間50 s，超聲時間51 min的條件下，提取效率最高。
2.6 亞臨界水提取法
亞臨界水提取法現在僅為試驗階段，即利用亞臨界水提取菌體多糖的方法。亞臨界水提取法綜合了前5種方法的所有優點，如能耗低，操作簡便，綠色環保，保護多糖的結構，亞臨界水可以使菌體細胞中的蛋白質、澱粉變性，還方便於後續純化多糖的步驟。但是該方法如果大規模應用於工業上，因為該方法所需的條件為高溫高壓，這種條件下菌體多糖非常容易裂解。故其在實際生產的應用中還需進一步的
研究[16]。
3 食藥用菌多糖抑菌活性
3.1 靈芝多糖
白丹等[17]應用紙片瓊脂法測定靈芝多糖對於胡蘿卜歐氏菌，指狀青黴，灰葡萄孢，枯草芽孢杆菌，蠟狀芽孢杆菌，大腸杆菌，黑根黴與黑曲黴8種微生物的抑製程度，最終發現靈芝多糖對於前兩種植物病原菌與蠟狀芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌的抑製效果最為明顯，對於大腸杆菌抑製效果一般，但是對於黑根黴與黑曲黴的抑製效果幾乎沒有。王琪[18]試驗發現靈芝多糖對於大腸杆菌（G-）、枯草芽孢杆菌與金黃色葡萄球菌（G+）沒有抑製效果。原因可能是由於靈芝多糖的空間結構過大，不能夠衝破細胞壁的阻礙。趙成萍等[19]的試驗結果表示，在酸性環境中，靈芝多糖對枯草芽孢杆菌的抑菌效果優於堿性環境，可能是由於酸性環境促進菌體細胞壁與細胞膜的瓦解。根據蘇玲等的[20]研究，靈芝發酵液浸膏多糖（靈芝胞外多糖與胞內、多糖混合）對於大腸杆菌具有良好的抑製效果。根據潘明等對[21]靈芝發酵液多糖的研究發現，靈芝發酵液多糖對於金黃色葡萄球菌的抑菌效果最優，對於枯草芽孢杆菌也有明顯的抑菌效果，但是對於釀酒酵母菌與黑曲黴沒有抑菌圈的產生。同一種類食藥用菌的多糖，由於提取多糖的位置與方法不同，對於菌的抑製效果也具有選擇性。
王紅豔等[22]通過溫室盆栽試驗探究靈芝多糖對於尖孢鐮刀菌的影響。結果發現，200 mg/mL靈芝多糖溶液處理棉花幼苗葉片，使過氧化物酶的活性大於對照組，增加了棉花對於尖孢鐮刀菌的抗性。寧玉波[23]發現用經過靈芝多糖溶液處理過的番茄葉片感染番茄灰黴菌的幾率下降。這是由於經過靈芝多糖處理的番茄葉片，提升了植株體內過氧化物酶的活性，多酚氧化酶與過氧化氫酶等防禦酶的活性顯著提高。靈芝多糖在抑製植物病菌方麵具有良好的作用。
3.2 香菇多糖
雷莉輝等[24]從奶牛的乳房炎病例中分離出金黃色葡萄球菌與大腸杆菌兩種細菌，用香菇多糖進行體外抑菌試驗，利用平板擴散法發現，香菇多糖對於金黃色葡萄球菌的抑菌圈要小於大腸杆菌的抑菌圈；對於前者的MIC為37.5 mg/mL,對於後者的MIC為18.75 mg/mL。綜合看出，香菇多糖對於兩種菌都有良好的體外抑製效果，但是對於大腸杆菌的抑製效果最優。王嘉銘[25]發現未純化的L2P20組分具有更好的抗氧化效果，但L2P20A組分對金黃色葡萄球菌具有更好的抑菌效果。
3.3 木耳多糖
羅敬文等[26]研究發現玉木耳對於大腸杆菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌能力較強，毛木耳和黑木耳對於三者的抑菌能力相同，且抑菌能力一般。3種多糖對於大腸杆菌的抑菌效果要優於其他兩種菌種。蔡銘等[27]利用牛津杯進行抑菌試驗的探究。研究發現木耳多糖對於金黃色葡萄球菌與大腸杆菌具有抑製作用，對於枯草芽孢杆菌、藤黃微球菌、啤酒酵母與黑曲黴沒有抑製效果。張廷婷等[28]在黑木耳多糖對於小鼠腸道菌群調節的研究試驗中，高油脂飲食的小鼠體內的擬杆菌門升高，厚壁菌門降低。小鼠同時攝取黑木耳多糖後，乙肝菌門降低，厚壁菌門相對升高，表明黑木耳多糖可調節小鼠的腸道菌群。
3.4 杏鮑菇多糖
張麗等[29]采用濾紙片法探究杏鮑菇多糖對8種微生物的抑菌作用，發現杏鮑菇多糖隻對白色鏈球菌與產氣杆菌有抑製作用。許瑞[30]應用紙片法進行抑菌探究，發現提取的杏鮑菇多糖對於大腸杆菌、變形杆菌和黑黴菌具有良好的抑製作用，但對於白色鏈球菌與產氣杆菌（兩者都是產孢菌）幾乎沒有抑菌作用。這兩個研究結果完全是相反的，原因應該是由於杏鮑菇多糖的提取方法不同，而導致的結果不相符。
3.5 竹蓀多糖
黃慶斌等[31]以吸光度代表青春雙歧杆菌菌體濃度的大小。當竹蓀粗多糖達到0.25 mg/mL後，2 mg/mL青春雙歧杆菌菌體隨著多糖濃度的提升顯著下降，菌體在多糖環境中產酸得到抑製。白新偉[32]應用瓊脂濾膜法進行抑菌試驗，發現粗多糖及3種多糖組分對乳酸菌的抑製作用顯著強於對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大腸杆菌和根瘤菌的抑製作用。
3.6 孔菌多糖
鄒麗等[33]從樺褐孔菌的菌絲體中提取粗多糖，用平板表麵塗抹法對於楊樹爛病菌與落葉鬆枯梢病菌進行抑菌效果的探究，粗多糖對於前者病菌的抑菌率隻有3.64％，而對於後者病菌的抑菌率達到了29.52％。用不同濃度的乙醇對從發酵液中提取的多糖進行分級純化，結果發現，體積分數為70％乙醇洗脫後的多糖組分的抑菌效果最佳，對於楊樹爛皮病菌、落葉鬆枯稍病的抑菌率分別提升為54.65％，67.41％。對於楊樹爛皮病菌與落葉鬆枯稍病的最小抑菌濃度（MIC）分別為65 g/mL、60 g/mL。褐孔菌分級純化過的抑菌能力提升。
唐玉琴等[34]從榆生擬層孔菌子實體中提取粗多糖，然後用濾紙片法進行粗多糖抑菌能力的探究。結果發現粗多糖對於青黴、毛黴、根黴和黑曲黴這4種真菌沒有抑製效果，對大腸杆菌、四聯球菌、金黃色葡萄球菌與穀草芽孢杆菌這4種細菌有抑製作用，其中對於大腸杆菌的抑製效果最佳。對於酵母菌的抑菌效果與對大腸杆菌的抑菌效果相差不大。可能是由於細胞壁結構的不同帶來抑菌效果的差異，前4種真菌細胞壁厚，酵母菌的細胞壁中的葡聚糖與甘露聚糖容易受到外界環境的破壞，4種原核細菌的細胞壁主要由較薄的肽聚糖組成，容易受到菌體多糖的影響。
趙有偉等[35]試驗發現，經過環磷酰胺處理過的小鼠與正常小鼠相比，發現變形菌門與ε-變形菌門在總腸道菌群中的占比升高，經過粗毛纖維孔菌粗多糖灌腸處理後的小鼠變形菌門與ε-變形菌門在總腸道菌群中的占比下降，說明其對於這兩門的菌群有抑製作用。唐少軍等[36]提取粗毛纖菌胞外粗多糖，用牛津杯法進行體外抑菌試驗，結果顯示，其對於金黃色葡萄球菌、白色念珠菌與酵母菌有明顯的抑菌圈生成，對於大腸杆菌，副溶血性弧菌沒有抑製圈形成，粗毛纖菌胞外粗多糖對於微生物的抑製具有選
擇性。
4 結語
從6種食藥用菌抑菌方麵，發現食藥用菌多糖在抑製植物病菌上有很好的效果，可以結合植物抗菌劑一起使用，作用抗菌誘導劑，減少植物抗菌劑的使用，保護環境，減緩植物耐藥性的出現。還可以作為調節腸道菌落的藥物使用，因為食藥用菌多糖可以調節腸道菌群，抑製有害菌門比例的升高，改善腸道菌群環境，恢複體內正常的糖脂代謝機製[37]。天然菌類提取無化學合成藥品的毒性。由於食藥用菌對於一些細菌有著良好的抑菌效果，目前可以聯合某些特定的抗生素達到共同抑菌的效果，可以有效地緩解某些細菌耐藥性對人們的健康造成的不良後果[38]。但在食藥用菌多糖成分既可以抑菌，又可以做成食品防腐劑方麵，目前沒有相關研究。原因可能是因為提取技術還未成熟、提取效率低、抑菌能力不足以代替市麵上已經存在的化學防腐劑且成本高，因此，有關這方麵的研究還有待進一步加強。
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