食藥用菌保健金字塔模型對增進人類福祉的作用(二)

張樹庭 Solomon P.Wasser

(1.國際蕈菌生物技術服務中心,香港中文大學生物系,香港;2.國際生物多樣性與真菌生物技術中心,海法大學自然科學院進化研究所進化與環境生物學系,以色列,海法;烏克蘭國家科學院霍洛德內植物研究所,烏克蘭,基輔)

3 蕈菌對纖維素副產品 (廢料)的利用

如前所述,世界人口在21世紀將繼續增加,因此,每一個人,尤其是那些生活在欠發達國家的人所能獲得的食品和醫療服務將減少。環境的污染也將成為更嚴重的問題。然而,世界上有巨大的像太陽能一樣可持續利用的木質纖維素資源,這一資源的重要性和商業價值一直為人們所忽視,自然也沒有人認為其原始形態是可以食用的。應當指出,已有大量的的科研經費被用于研究如何提高玉米、谷物、椰子油、樹木纖維素,劍麻纖維和咖啡等核心產品的生產能力,然而,卻很少有資金用于開展谷物秸稈、椰子殼和咖啡渣等通常被認為是廢料的副產品的再利用研究。以上理念和實踐模式被稱為20世紀農業產業核心產品的線性思維[18]。

這種思維意味著處理核心產品而產生的副產品被認為是廢料而沒有得到適當的利用 (圖2)。人們草率地將這些所謂的垃圾傾倒或焚燒,必然會對周圍環境和人類健康產生危害。然而,這些木質纖維廢料實際上也是一種天然資源或原材料,如果它們得到妥善的處理和使用,最終會使經濟得到更快的增長。這就是第二種思維——集群思維,它將被應用于21世紀以農業為基礎的產業領域 (圖3)。換言之,在處理核心產品時產生的副產品將被回收和用作生產二級或三級核心產品的原料。例如谷物秸稈、咖啡漿、咖啡渣、劍麻廢料等都可用于種植蕈菌。收獲蕈菌后,廢棄培養料可以用作飼養動物或蚯蚓的原料。而后,殘留物還可以用作土壤改良劑或農作物肥料。整個過程沒有產生廢料。這就是零排放或總生產力的概念[29]。這種方法可以概括為將被視為垃圾的生物副產品轉化為資源,從而創造就業機會,增加物質財富,減少貧困和減少廢料對環境的污染。

圖2 20世紀農業/蕈菌產業的線性思維

圖3 21世紀農業/蕈菌產業的集群思維

蕈菌與其他真菌一樣,缺乏葉綠素,屬于非綠色生物。它們不能像綠色植物那樣通過光合作用將太陽能轉化為有機質,但它們能產生各種胞外酶降解木質纖維材料,作為其生長和發育的營養。蕈菌的生物合成是一種獨特的能力,與綠色植物光合作用完全不同。蕈菌產品不僅可以成為具有豐富蛋白質的營養食品,也可作為保健品乃至醫藥產品。蕈菌生產具有可以依據國際品質標準按計劃及時供貨的特征,在內銷和外銷方面都具有巨大潛能。蕈菌產業的集群思維,最重要的是回收利用蕈菌生產每個環節所產生的副產品,創建無污染的環境。通過綜合運用基本的生物學知識與實用技術,蕈菌生產可利用在城市和農村都廣泛存在的木質纖維素廢料作為原料,變廢為寶。因此,蕈菌產業的發展對全球的食物營養、健康提升,環境保護和資源的再生利用,以及經濟和社會效益提高都會產生長遠而積極的影響。蕈菌栽培和蕈菌衍生產品將對21世紀的人類福祉產生深遠影響,這種影響被稱為 “非綠色”革命[18]。而這個革命必須依靠當地的培養料資源、勞力和氣候條件來實現。

4 世界蕈菌產業的發展

在1993年的第一屆國際蕈菌生物學及其產品大會召開之前,國際蕈菌組織/產業主要關注于鮮菇、罐頭和干菇等食品,1991年其總產值是85億美元。這只是蕈菌產業中的一條腿。同年藥用蕈菌 (MMs)產品的產值據估計是12億美元,但卻沒有得到足夠的重視。這次大會,提出將藥用蕈菌及其產品作為補品和膳食補充品/中藥,并認為其是蕈菌產業的第二條腿。此后,藥用蕈菌組織迅速擴展到世界各地,意味著蕈菌產業的第二條腿已經越來越強大。2006年世界市場的食用蕈菌產值約為360億美元,藥用蕈菌產品價值為160億美元左右。

目前,世界上有針對蕈菌產業各部分的四個大型國際機構組織/會議,并相繼發展成為引領國際前沿的組織機構[25]。其中,專注于食用蕈菌的國際食用菌協會 (ISMS),于1950年在英國成立。此后,ISMS每隔3～4年舉行一次國際食用菌大會,第18屆大會于2012年8月在中國北京舉行。專注于蕈菌生物學和藥用蕈菌產品的世界蕈菌生物學與產品協會 (WSMBMP),于1993年在香港成立。WSMBMP每3年舉辦一次國際會議,第七屆國際蕈菌生物學與產品大會于2011年在法國舉行。世界菌根菌研究會 (IWEMM)于1999年在瑞典成立,該會主要涉及野生蕈菌,每兩年舉行一次大會,第六屆大會于2011年在摩洛哥舉行。自1999年推出國際藥用菌雜志 (IJMM)后,國際藥用蕈菌的活力得到了進一步提升,兩年后的2001年,首屆國際藥用菌大會 (IMMC)在烏克蘭基輔舉行。國際藥用菌大會每隔兩年舉行一次,第七屆國際藥用菌大會 (IMMC-7)將于2013年在中國舉行。這四大蕈菌組織如同馬的四條腿引領世界蕈菌產業向前發展。每個組織都做了大量工作以促進各自領域內重要焦點問題的發展,不僅為科學家和種植者創建了個人信息交流的互動平臺,而且也是各種有價值的科研動態和商業信息的傳播平臺。而騎手就是廣大的蕈菌消費者,他們是蕈菌市場拓展、科研提升和產業發展的的驅動力。

5 蕈菌食品

雖然在一些地方,蕈菌很早就被用來作為食品,也為饑荒時期提供營養,但當時人們關注的僅僅是它的風味及其作為調味品的價值,對食用蕈菌是否具有真正的營養價值則眾說紛紜[30]。自20世紀70年代初以來,營養師和蕈菌科學家們進行了許多研究,證明食用蕈菌確實存在營養價值。有關蕈菌的營養功效和藥用價值的大多數數據已經被公開發表。此后,蕈菌的真正營養價值迅速為大家所認識,包括了蕈菌科研人員、菇農以及廣大的普通消費者。這些實驗數據已經在眾多國際會議上公布,特別是在上述四大蕈菌會議上,而各類國際刊物上也發表了相關的科學論文。這一切表明,食用蕈菌不僅具有很高的營養價值,而且也顯示了其藥用方面的功效。一些蕈菌營養價值方面的綜述性文獻已被相繼報道[30～32]。

由于采收時間和栽培環境條件的不同,鮮菇的含水量70%～95%不等,而干菇含水量一般為10%～13%。食用蕈菌栽培品種鮮菇的蛋白質含量約占1.75%～5.9%,平均為3.5%～4%。這意味著在一般情況下,食用蕈菌的蛋白質含量是洋蔥 (1.4%)和白菜 (1.4%)的2倍,是橘子 (1.0%)的4倍和蘋果(0.3%)的12倍;而常見肉類的蛋白質含量分別為：豬肉9%～16%,牛肉12%～20%,雞肉18%～20%,魚18%～20%,牛奶25.2%。若以干重計,蕈菌的蛋白質含量通常為10%～35%(表六),而大米的蛋白質含量為7.3%,小麥為12.7%,大豆為38.1%,玉米為9.4%。因此,從粗蛋白含量方面看,蕈菌低于動物肉類,而遠遠高于大多數其他食品;而且,蕈菌蛋白質包含人類所需的9種必需氨基酸 (表7)。蕈菌還是脂肪、磷、鐵以及多種維生素,如維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素D和維生素B3等營養元素的重要食物來源。蕈菌是一種低熱量、低碳水化合物和和低鈣的食品[4]。據報道,常見栽培蕈菌的總脂肪含量一般占干菇重量的0.6%～3.1%不等[33],其中至少72%的脂肪酸為不飽和脂肪酸 (表8)。不飽和脂肪酸對我們的飲食和健康來說是必不可少的。蕈菌具有足夠低的核酸含量,可以作為一種經常食用的蔬菜[34]。總而言之,食用菌擁有食品的所有特質——營養、美味和生理功能。

第一個特征 (營養價值),蕈菌含有豐富的蛋白質、幾丁質 (膳食纖維)、維生素和礦物質,脂肪含量低,但又有高比例的不飽和脂肪酸,不含膽固醇。關于蕈菌的營養作用,有以下幾個方面值得關注。

(1)蕈菌為低能量食物,有益于減少體重;

(2)蕈菌含有顯著水平的嘌呤,常食有利于代謝性疾病患者 (痛風,風濕除外)的康復;

(3)蕈菌低糖,多甘露醇,特別適合糖尿病患者食用;

(4)蕈菌鈉含量很低,有利于高血壓患者;

(5)蕈菌富含多種重要的維生素,對人體具有很好的免疫調節功能。人體每日所需的必要維生素可以通過食用蕈菌獲得;

(6)蕈菌中的鉀和磷含量高,對人體具有很好的免疫調節作用;

(7)蕈菌的硒含量高,是一種優良的抗氧化劑[35]。

第二特征 (風味),蕈菌因具有各自獨特的風味,既可作為美味的食物,也可制成調味品。除揮發性八碳化合物外,其典型的蕈菌風味化合物主要為水溶性物質,如可溶性糖、多元醇、有機酸、游離氨基酸、5′-核苷酸等。

表6 3種蕈菌的基本成分分析結果[36]

第三特征 (生理功能),蕈菌具有多種生理活性物質,不僅包括高分子量的多糖 (主要為β-D-葡聚糖),異源葡聚糖,幾丁質,肽聚糖,蛋白多糖,RNA物質和食用纖維,而且包括低分子量的有機物萜類,類固醇以及類多酚等。因此,蕈菌是現代社會一種極具價值的保健食品。

表7 3種蕈菌的9種必需氨基酸含量[35] 單位：mg/100 g

表8 3種蕈菌的脂肪酸含量[33]

在滋補和藥用價值方面,人們通過長時間的歷史經驗積累,認為蕈菌對治療人類疾病具有有益的影響。近年來,關于將蕈菌作為改善生物功能的新型化合物,以及膳食補充品和其他藥用產品的來源,已經越來越成為新的關注點[36]。此外,現代分析技術的應用為早期的經驗觀察提供了科學數據。越來越多的實驗數據表明,將蕈菌作為功能性食品,或食用從中提取的活性成分制成的膳食補充品,可以增強人體的抵抗力,甚至在某些情況下,還可以治愈疾病。很多時候,可用于緩解當今社會因工作壓力大而造成的人體免疫功能下降的問題。近期出現的術語 “蕈菌營養藥”,體現了這些提取自蕈菌的菌絲體、液體培養液或子實體的生物反應調節劑制品具有營養和藥用的雙重特征[37]。目前,蕈菌是發展最快的一種資源,其萃取物既可以作為增強人體保健作用的膳食補充品,又可以預防和治療人類疾病。由于蕈菌作為食物資源已具有悠久的傳統,蕈菌原料也被歸類為 “公認安全”的食材。此外,蕈菌的營養成分具有極低的毒性,即使是高劑量服用,也沒有明顯的化學合成藥品常伴隨的各種副作用。

越來越多基于事實依據的蕈菌試驗研究,驗證了幾個世紀以來關于蕈菌營養與藥用價值的觀察經驗結果——蕈菌具有優良品質和高經濟價值。

蕈菌蛋白質含量豐富,含有9種人體必需氨基酸,富含幾丁質、維生素,尤其是維生素B和維生素D的含量高;低脂肪、低熱量、低膽固醇,不飽和脂肪酸比例高;鉀、磷、硒等礦物質的含量較高,鈉含量不高。對同一種食用蕈菌的子實體和液態培養菌絲體的營養成分進行比較是相當重要的。Tsai等[38]對雞腿菇子實體和菌絲體的成分進行對比研究,發現所研究的材料的基本成分含量有所不同,如可溶性糖和多元醇在子實體和菌絲體中的含量分別為250.82 mg/g和34.45 mg/g;海藻糖在子實體中的含量最高,達169.1 mg/g,而菌絲體中的蔗糖含量較高,為24.48 mg/g;游離氨基酸在子實體和菌絲體中的含量分別為9.94 mg/g和6.05 mg/g;雞腿菇子實體中的鮮味成分谷氨酸鈉含量 (3.23 mg/g)顯著高于菌絲體 (0.50 mg/g)[38],詳見表9～11。

表9 雞腿菇子實體與菌絲體的基本成分[38]

表10 雞腿菇子實體與菌絲體的可溶性糖和多元醇含量[38]

表11 雞腿菇子實體與菌絲體中游離氨基酸含量[38]

Ulziijard和Mau分析比較了來自蘑菇屬 (Agaricus)、田頭菇屬 (Agrocybe)、薄孔菌屬 (Antrodia)、木耳屬 (Auricularia)、牛肝菌屬 (Boletus)、杯傘屬 (Clitocybe)、鬼傘屬 (Coprinus)、蟲草屬 (Cordyceps)、栓菌屬 (Trametes)、竹蓀屬 (Dictyophora)、冬菇屬 (Flammulina)、靈芝屬 (Ganoderma)、樹花菌屬 (Grifola)、猴頭菌屬 (Hericium)、玉蕈屬 (Hypsizygus)、纖孔菌屬 (Inonotus)、香菇屬 (Lentinus)、羊肚菌屬(Morchella)、側耳屬 (Pleurotus)、繡球菌屬 (Sparassis)、雞樅菌屬 (Termitomyces)、銀耳屬 (Tremella)和口蘑屬 (Tricholoma)的32種食藥兼用蕈菌的19個菌絲體和37個子實體的基本成分 (見附表1、2),并對其進行概述。其中,大多數子實體和菌絲體均具有低脂肪、高蛋白、高膳食纖維的特點;但也有不同,如有些富含可溶性糖,而有些粗纖維含量豐富。由于含有較高的膳食纖維,每100 g子實體干品和菌絲體干品的能量值分別為196.48～1 223.28 kJ、819.39～1561.55 kJ。將該能量值分成以下4個等級：①能量值＞1255.2 kJ(300 kcal),②能量值在836.8～1255.2 kJ(200～300 kcal)之間,③能量值在418.4～836.8 kJ(100～200 kcal)之間,④能量值＜418.4kJ(100 kcal)。大多數子實體列于第3等級;9個菌絲體列于第1等級,其余10個列于第2等級。總而言之,了解各蕈菌子實體和菌絲體的基本成分和能量值,可確定其是否適宜用作食物、調味料,或用于保健食品。(待續)

附表1 常見食藥兼用蕈菌菌絲體中的基本成分分析結果[39]

附表2 常見食藥兼用蕈菌子實體中的基本成分分析結果[39]

續附表2