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灵芝隶属于担子菌纲、层菌纲、无褶菌类、灵芝菌类、灵芝属[1],为《本草纲目》所载五经中仅有的一种,具有极高的营养和保健价值[2]。灵芝主要分为赤芝、紫芝、黄芝、白芝、黑芝及青芝等。根据统计数据,我国各地区都有种植灵芝,其中云南、贵州、四川及福建等地为主要产区。近年来,我国灵芝种植规模不断扩大,且通过科学技术的应用,种植技术得到明显提升,进一步提高了灵芝的产量。目前,我国每年的灵芝产量可达数万吨,位居全球之首。
灵芝中含有多种活性成分,包括多糖、三萜类化合物、甾醇及脂肪酸等[3]。其在免疫调节[4]、抗肿瘤[5]、抗氧化[6]、降血糖[7]、护肝[8]、防心脑血管疾病[9]等方面具有较好的保健功效,在食品方面也有着广泛的应用[10]。基于此,本文概述灵芝的活性成分和营养价值,并总结灵芝深加工食品的研究现状及发展趋势,以期为灵芝深加工食品产业的可持续发展提供借鉴和参考。
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灵芝活性成分的营养价值与功能性成分研究现状
灵芝的活性成分多样且复杂,现已鉴定出300余种,主要包括灵芝多糖、灵芝三萜,以及甾醇、生物碱、氨基酸类、核苷类和脂肪酸类等具有生理活性的化合物[11]。灵芝主要活性成分及功能如表1所示。
灵芝多糖
灵芝多糖是多孔菌科灵芝属真菌菌丝体的次生代谢产物,主要分布于其菌丝体和子实体中。灵芝多糖由三股单糖链构成,是螺旋状的立体三级结构的葡聚糖,其立体构形与脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA)、核糖核酸(Ribonucleic Acid,RNA)相似,是一种生物大分子,其分子量在数千至数十万不等。灵芝多糖主要分为α型和β型两种结构[19],其功能特性与其结构特点包括链长、分支度、糖组分的比例以及连接方式等密切相关。ZHANG等[20-21]从灵芝子实体中分离灵芝多糖PSG,通过化学组成和抗氧化活性分析,确定PSG为抗氧化活性发挥作用的关键组分。将其纯化后,得到高支化的一种杂多糖PSG-1,另一种是水溶性异半乳糖PSG-2,由半乳糖、果糖和葡萄糖通过α-1,6糖苷键连接,摩尔比分别为75.87%、11.83%和6.02%。XU等[22]研究发现,灵芝多糖具有降血糖、降血脂、抗氧化、清除自由基、免疫调节、抗肿瘤等多种生理功能。陈玉胜等[23]研究发现,灵芝多糖可以通过抑制脂质过氧化,抑制炎症因子的激活和内皮细胞汇合酶(Nitric Oxide Synthase,NOS)的活性,从而改善肝脏的炎症反应。目前,以β-1,3糖苷键和β-1,4糖苷键连接的多糖被报道具有明显的抗肿瘤活性[24-25]。因此,灵芝多糖是反映灵芝品质的主要指标之一。
灵芝三萜
灵芝三萜是在灵芝中发现的一类三萜类化合物,学名灵芝总三萜,属于高度氧化的羊毛甾烷衍生物[26],是灵芝的主要化学和药效成分之一。灵芝三萜按其结构及功能基团可分为灵芝酸、灵芝孢子酸、灵芝内酯、灵芝酸甲酯及灵芝醛等[27]。灵芝孢子中的灵芝酸类成分包括灵芝酸A、灵芝酸B、灵芝酸C、灵芝酸D等,其中灵芝酸A的含量最高,占三萜总量的15.43%~23.25%[28]。灵芝三萜含量与其生理功能关系密切[29]。灵芝三萜具有较强的抗氧化作用,可以帮助清除体内的自由基,减轻氧化应激对身体的损害。此外,灵芝三萜还具备抗炎、抗病毒、调节免疫功能、降血压、降血脂等多种生理功能。因此,灵芝三萜被认为是一种有助于增强人体免疫力、改善心血管健康、预防某些疾病的物质,有关灵芝三萜的研究和应用已经受到广泛关注。文焕松等[30]研究发现,灵芝三萜能迅速提高机体免疫能力,可以直接或间接毒杀肿瘤细胞。吴慧慧[31]研究发现,灵芝三萜具有一定的抗氧化活性,且对减缓鹅膏毒肽造成的肝损伤效果较好。李仲娟等[32]的研究表明,灵芝酸G能杀伤小鼠体内的肿瘤细胞,其机制与诱导巨噬细胞产生M1型细胞因子有关。LAI等[33]研究发现,灵芝三萜可有效改善阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD),其作用机制与年龄相关的甲基化变化有关。
甾醇类化合物
灵芝中富含甾醇类化合物,其结构中含有4个萜烯环。灵芝甾醇类化合物包括多种不同类型的甾醇,如青蒿酮、灵芝酮、苦味酮等。灵芝中的甾醇类化合物以麦角甾类为主,少数为胆甾类化合物。甾醇类化合物具有增强免疫力、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、调节血脂、降血糖、抗衰老、保护心脑血管系统以及改善睡眠质量等作用。李向敏[34]对灵芝孢子中分离的过氧麦角甾醇进行研究,发现其具有抗肿瘤生长、促进肿瘤细胞凋亡的作用,具有一定的抗癌活性。
生物碱
灵芝生物碱是指在灵芝中存在的具有碱性的一类化合物,具有多种生理功能。目前,从灵芝子实体和孢子粉中提取的生物碱主要有甜菜碱、胆碱、灵芝碱甲、灵芝碱乙等。该类化合物具有增强人体免疫功能、调节免疫系统、提高机体抗病能力的作用。此外,灵芝生物碱还具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎,以及保护心血管系统和神经系统等功效。
蛋白质与氨基酸
灵芝中含有大量的水溶性蛋白[35]、真菌免疫调节蛋白、凝集素、糖蛋白等物质,具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒等作用[36]。灵芝中的氨基酸具有种类多、含量高、活性高等特点,富含人体中的8种必需氨基酸和10种非必需氨基酸,具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌等作用。灵芝中氨基酸含量最高的为亮氨酸,具有很强的降血糖能力和抗氧化活性[37]。此外,灵芝富含丝氨酸及天门冬氨酸,能加速脏器组织的再生与修复,改善肝脏的抗氧化作用,同时也可以将体内衰老的代谢物和外来毒素排出去,从而确保肝脏的正常功能。
其他活性成分
灵芝含有大量的矿物质(P、S等)、微量元素(Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Cr、Ni等)、多种维生素(核黄素、烟酸、硫胺素等)。AHMAD[38]在灵芝中发现了多种维生素,如维生素B1、维生素B2、维生素B6、β-胡萝卜素、维生素C、维生素D和维生素E。此外,灵芝还含有其他活性成分,如核苷类物质(腺苷、腺嘌呤、尿苷、鸟嘌呤等)、酚类物质及脂肪酸(油酸、棕榈酸、亚油酸等),这些活性成分具有抗肿瘤、抗氧化、免疫调节、保护心血管、保肝护肝、抗炎及降脂等功效[39]。
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灵芝深加工食品研究现状
灵芝子实体
灵芝子实体是由真菌丝状体和骨架菌丝组成的一种特殊结构。目前,常见的灵芝子实体功能食品类型包括保健制剂、饼干、酒、咖啡及饮料等。传统的灵芝加工是将灵芝子实体干燥粉碎后的灵芝绒与淀粉等加水充分混匀再进行干燥粉碎,得到子实体粉[40]。KIM等[41]将子实体粉加入酒中可以提高酒的品质,其能够作为一种添加剂添加至米酒中,制得的灵芝米酒具有抑制血管紧张素转化酶和超氧化物歧化酶的作用,适量饮用有利于平稳血压。杜国[42]将灵芝粉加入面团中可以提高面团的加工性能,并提高了饼干的口感。灵芝子实体抽提主要采用热水浸提的方式,其水提液和蔗糖熬煮得到的灵芝糖浆可用于制备凝胶型软糖[43]。保健制剂的制作是将灵芝子实体粉碎烘干进行粗提取制成灵芝浸膏,再通过干燥粉碎得到灵芝精粉[44]。通过超微粉碎、破壁、抽提、浓缩及干燥得到的灵芝速溶粉可以与其他速溶配料搭配开发咖啡等固体饮料[45],具有提神醒脑、提高人体免疫力的作用。孙德鹏等[46]在研发灵芝多糖复合饮料时,考虑到灵芝提取液偏苦,于是在提取液中加入一定量的β-环糊精用于去除灵芝提取液的苦味,同时保留了灵芝特有的风味和营养物质。
灵芝孢子
灵芝孢子是指灵芝在生长发育过程中形成的孢子,含有丰富的营养物质和活性成分,包括多糖、三萜类化合物、多酚及脂肪酸等。灵芝孢子为双骨架结构,肽键较多且结构较为致密,因此人体消化系统对其吸收效果不佳。为提高灵芝孢子有效成分的生物利用度,需要对其进行破壁处理。目前,常见的破壁方法主要有超微粉碎、挤压膨化、超临界二氧化碳处理及超声波处理等[47]。灵芝孢子功能食品类型包括茶、酒、保健制剂等。张平弟等[48]将孢子粉与茶青混合捻合并进行共同发酵,可以有效提高茶的外形和叶底。周春晖等[49]与陈秋颜等[50]分别提取灵芝孢子中的灵芝多糖和灵芝酸与果汁混合调配,发现均可以提高果汁的风味和营养价值。此外,从灵芝孢子中还可以提取灵芝孢子油。以大豆分离蛋白为乳化剂,将灵芝孢子油包埋于乳状液内,加入多糖、茶多酚、抗坏血酸等抗氧化剂,可以起到抗氧化作用,用于开发孢子油口服类产品[51-52]。
灵芝菌丝体及其发酵产物
灵芝菌丝体由灵芝孢子萌发繁殖而成的分支丝状的菌丝组成,目前灵芝菌丝体的应用方式主要为在食品加工过程中添加灵芝菌丝体并进行后续发酵处理。李林波等[53]在制备酱油的不同工艺阶段分别加入菌丝体进行发酵,制得的酱油具有抗疲劳等保健功效。此外,灵芝菌丝体的提取液可用来开发酒、固体饮料等食品。杨茜茜[54]利用灵芝发酵液与雪梨汁混合调配制备新型饮料,可以有效提高产品的风味和营养价值。灵芝菌丝体也可以直接加工或作为配料用于开发添加剂、人造肉等食品。PÉREZ-MONTES等[55]在开发人造肉的过程中,用菌丝蛋白代替植物蛋白,可以有效提高人造肉的保质期。灵芝菌丝体的发酵产物分为液态和固态。黄书铭等[56]利用灵芝发酵液和新鲜牛奶制备酸奶,鲜牛奶富含氨基酸,能有效地补充限制性氨基酸,起到蛋白质互补作用,发酵液中的多糖可以促进乳酸菌的增殖,提高乙醛含量,且发酵液中的多肽对风味物质丁二酮的合成有促进作用[57]。灵芝固态发酵多以茶叶、谷物作为原料进行发酵制备食品。高佳佳[58]以茶叶为原料,添加天然可食用辅料,利用发酵菌质的作用,经过烘干、包揉、烘焙等工序,最终制成袋泡茶。魏奇等[59]研究发现,以谷薯为原料,利用发酵菌质处理,经过提取、调配可制得新型饮料。
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灵芝深加工食品产业现状及发展趋势
产业现状
随着人们健康意识的提高,对天然健康食品的需求日益增加,灵芝深加工食品因其丰富的营养成分和价值备受关注。目前,灵芝深加工食品已从传统的片剂逐渐扩展至液体饮料、保健食品、营养保健品等多种形式,以满足不同消费者的需求。灵芝相关产业也应用了技术创新,通过提取和利用灵芝中的有效成分,结合其他食材,开发多种功能性食品,增加产品的附加值。尽管灵芝深加工食品产业有着广阔的市场前景和发展潜力,但仍存在一些不足之处。①灵芝深加工食品的生产工艺和原材料的质量存在差异,导致市场上产品品质参差不齐,消费者难以判断产品的真实效果和安全性。②深加工成本高,导致灵芝产品价格较高,限制了部分消费者的购买。③缺乏统一的标准,导致市场上产品质量和功效存在差异,给消费者带来困扰和选择难题。④缺乏有效的监管,容易出现不规范的生产、销售行为,影响产业的整体形象和信誉。⑤相对于其他传统食品,灵芝深加工食品的知名度还有待提升,市场推广仍面临一定挑战。
发展趋势
随着人们对天然、功能性食品的需求增长,灵芝深加工产品因具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤等功效受到越来越多消费者的青睐。运用现代生物技术和工艺,改善灵芝的口感、提取其有效成分将有助于开发更多种类的灵芝深加工食品,并提高产品的质量和功效。除了传统的灵芝片、灵芝粉等产品,越来越多的企业开始开发新的灵芝深加工食品,如灵芝茶、灵芝饮料、灵芝保健品等。多元化的产品供给将满足不同消费者的需求,进一步推动行业发展。
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结语
灵芝作为一种具有极高营养价值的真菌,日益受到科研人员的关注和消费者的青睐。目前,灵芝茶、灵芝酒、灵芝粉等各类产品已经在市场上出现,这些产品通过将灵芝加工成不同形式,方便人们的日常食用。由于灵芝中的活性成分受一定的溶解度限制,所以在研究灵芝深加工食品时,应注重提高其可溶性活性成分的生物利用度。未来,为了实现灵芝资源的可持续利用,可采用超临界流体萃取、超声波辅助提取等技术,开发以灵芝有效成分为基础的系列产品,促进行业的持续健康发展。
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参考文献
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原文来源:戴彦哲,王永泉,张荣升,等.灵芝活性成分及深加工食品研究进展[J].食品安全导刊,2024,(32):136-141.
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