雙孢菇的營養和藥用價值研究進展

呂 宇，閆曉明，劉方志

（安徽省農業科學院 棉花研究所，安徽 合肥 230031）

雙孢菇（Agaricus bisporus）為擔子菌亞門、傘菌目、傘菌科、蘑菇屬的一種真菌，又稱洋菇、白蘑菇、紐扣菇、口蘑等。雙孢菇原產于印度、巴西和歐洲，人工栽培始于17世紀的法國等地，現已在世界70多個國家廣泛栽培種植［1］，是世界上栽培國家最多、栽培面積最大的一種食用菌，因此又被稱為“世界菇”。依外觀顏色，雙孢菇可分為4種，即白色、灰白色、淡黃色及褐色雙孢菇，其中以白色品種產量最大，最受市場歡迎。雙孢菇毒性低，富含維生素、膳食纖維，脂肪含量低，并且不飽和脂肪酸的含量高于飽和脂肪酸，蛋白質含量是其他蔬菜和水果的3~10倍［2］，可以被加工生產成各種有機食品。同時雙孢菇也是為數不多的可以生食的蘑菇之一，因此具有極高的經濟價值以及營養價值。

雙孢菇還富含生物活性物質凝集素、α和β-葡聚糖、酚類物質、精氨酸等，具有抗癌［3-5］、抗氧化［6-8］、抗炎［9-10］的作用，且在肥胖癥［11-12］、心血管疾病［11］、冠心病［13］以及糖尿病［14-16］等的治療方面具有藥物功效［11］。近年來，已經從雙孢菇中提取出來酪氨酸酶和麥角硫因使得雙孢菇的藥用價值更加突出。重組雙孢菇酪氨酸酶等生物制品已經在真核體系中被制備出來，在藥物生產領域，用于替代傳統的化學方法來催化苯酚的鄰位羥基化，生產用于帕金森病治療的左旋多巴［17-18］。此外，通過和現代生物技術相結合，雙孢菇還可以被用來合成納米粒子，用于治療癌癥、病毒、細菌和真菌疾病，因此雙孢菇在藥用領域具有極高的應用潛力。本文對近年來雙孢菇營養價值和藥用方面的一些研究進行了歸納和總結，并以雙孢菇的藥用價值作為重點描述環節，綜述了雙孢菇的營養價值以及在抗氧化、抗腫瘤、改善腸道菌群、降血脂、調節免疫功能以及降血糖等方面的作用，以期為人們更全面地了解雙孢菇提供一定的參考。

1 雙孢菇的營養成分

雙孢菇富含蛋白質以及幾丁質，含有所有的必需氨基酸［19］，同時也是微量元素鋅、硒以及維生素A、D以及B復合物，例如硫胺素（B1）、煙酸（B3）、葉酸（B9）等的重要來源。雙孢菇因生長區域、顏色、放置時間、儲存方式等的不同營養成分有一定的差異。在所有蔬菜之中，蘑菇是維生素D2的唯一良好來源，雙孢菇在生長過程中也可產生大量的維生素D2。在代謝過程中，麥角固醇通過紫外線照射轉化為維生素D2，通過這種轉化雙孢菇中可以堆積大量的維生素D2。根據美國農業部營養物質數據庫的相關數據，每100 g鮮雙孢菇中含有維生素B10.065 mg、維生素B33.88 mg、維生素B60.077 mg、維生素B79 mg、維生素B935 mg；且每100 g中蛋白質含量為2.89 g，碳水化合物含量為4.08 g，脂肪含量僅為0.37 g，而且其中約65%為不飽和脂肪酸（表1）。雙孢菇中含有礦物元素達10余種，特別是與人體關系密切的鈣、鎂、鋅和微量元素硒的含量僅次于藥用菌靈芝，比一般食用菌高幾倍甚至幾十倍，每100 g鮮雙孢菇中硒元素的含量可達20 μg。因此，雙孢菇屬于一種高蛋白、高礦物質含量、低脂肪并且不飽和脂肪酸相對含量較高的健康食品，雙孢菇及其加工產品也因此被認為是“下一代”食品及食品添加劑。

表1 雙孢菇主要營養成分構成（每100 g）

2 雙孢菇的健康促進作用以及藥用價值

2.1 雙孢菇的抗氧化作用

活性氧自由基（ROS）是細胞在正常的氧化磷酸化過程中由NADPH 氧化酶產生的副產物。盡管近年來發現ROS在免疫穩態維持以及細胞內的分子通路的信號轉導等過程中發揮了重要的作用［20］，但總體上ROS對機體來說弊大于利。ROS及其衍生的自由基的過度產生可導致多種病理效應（例如 DNA 損傷、致癌作用和細胞退化）并誘導包括衰老、癌癥、動脈粥樣硬化、糖尿病和類風濕關節炎等在內的許多疾病［8，21-22］。在人們尋找天然抗氧化劑的過程中，發現包括雙孢菇在內的一些食用和藥用蘑菇具有很強的抗氧化功效。雙孢菇中含有的多種次生代謝物和生物大分子，如酚類化合物、麥角硫因（ERG）、萜類物質、β-葡聚糖、谷胱甘肽、維生素C、維生素E、凝集素以及元素硒等在抗氧化的過程中發揮重要作用。

硒是飲食中必需的微量礦物質，也是谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）等抗氧化劑系統的重要組成部分。GPx是細胞抗氧化防御系統中的一種重要酶，可對過氧化物和氫過氧化物進行解毒。作為谷胱甘肽循環的一個組成部分，它保護肝臟免受活性氧代謝物的影響。硒代半胱氨酸存在于GPx的催化位點，硒可用于調節GPx的活性［23］。在糖尿病、腎病患者中觀察到：服用硒補充劑后血漿總抗氧化能力（TAC）顯著增加；與安慰劑組相比，服用硒補充劑的受試者血清蛋白羰基（PCO）水平顯著下降［24］；這兩個氧化應激相關生物標志物的變化均預示著服用硒補充劑可以提高患者的抗氧化能力。

雙孢菇乙醇提取物具有很強的還原能力以及超氧自由基（·O2-）、羥基自由基（·OH）和 2，2-二苯基-1-苦基肼自由基（DPPH·）的清除能力，并且具有中等的過氧化氫（H2O2）清除能力（圖1）。Liu等［8］連續 30 d通過管飼法給小鼠喂食雙孢菇乙醇提取物，檢測發現食用雙孢菇乙醇提取物后顯著增強了小鼠血清、肝臟和心臟中抗氧化酶的活性。

圖1 雙孢菇對機體健康的促進作用以及對癌癥、糖尿病等疾病的治療作用

雙孢菇提取物中總酚含量為每克干重6.18 mg沒食子酸當量（Folin-Ciocalteu法）［8］，主要成分為類黃酮和酚酸，其中酚酸類物質含量較高的為沒食子酸、反式肉桂酸和綠原酸等。酚類物質不是必需的膳食成分，但是其中許多具有較強的生物活性，在自由基清除、金屬的螯合和脂質氧化抑制的過程中發揮重要作用［25］。Gsecka和Cheung等［25-26］的研究證實了雙孢菇的抗氧化活性與總酚和酚酸之間存在相關性。

ERG是一種天然存在的特殊氨基酸，也有助于保護細胞免于受到ROS的損傷。雙孢菇中富含ERG，液相色譜-質譜聯用測量顯示每克雙孢菇干重約含0.21±0.01 mg的ERG［27］。ERG同時具有硫醇和硫酮形式，硫酮互變異構體在生理pH值下占主導地位，這使得它對O2的自動氧化具有非常強的抵抗力［28］。ERG只由部分細菌和真菌合成，人體不能夠合成，其中蘑菇是ERG的主要來源之一［29］。人類和其他動物通過轉運蛋白OCTN1從飲食中攝取ERG，并在某些組織中積累到高水平。在細胞內，ERG集中在哺乳動物細胞的線粒體中，其很有可能作用于線粒體中，避免在線粒體中產生的超氧化物的氧化損傷［30］，從而保護細胞［27］。

2.2 雙孢菇的抗腫瘤作用

硒在癌癥預防中的重要性已在流行病學研究和臨床干預試驗中得到證明。數據表明，硒可以輔助胃腸道癌和肺癌的預防［31-33］，以及減少癌癥治療過程中的副作用，如可以減少接受化療的卵巢癌患者的脫發、腹痛和食欲不振等副作用［34］，減少青少年癌癥化療引起的疲勞和惡心［35］，以及婦科癌癥患者放射療法引起的腹瀉，而不影響療效或長期生存時間［36］。

除此之外，雙孢菇中還含有多種對癌癥預防有益的化學成分，這些物質具有較強的生物活性，可以通過誘導癌細胞凋亡、抑制血管生成和促存活信號通路中的關鍵蛋白，如蛋白激酶B（AKT）、細胞外調節激酶 （ERK）、核因子 κ-B（NFκ-B） 和激活蛋白-1（AP-1） 等共同抑制癌細胞的生長［4］。例如，在乳腺癌細胞增殖發育中芳香酶（芳香酶在體內介導雄激素轉化為雌激素）具有關鍵作用，Grube等［37］通過細胞實驗，發現雙孢菇提取物是人類胎盤芳香酶活性的有效抑制劑。雙孢菇提取物通過抑制芳香酶活性導致雌激素產生減少，其中雌激素是驅動女性絕經后乳腺癌發生發展的主要因素。Wang等［38］通過在復發性前列腺癌患者中進行的服用雙孢菇粉Ⅰ期臨床試驗發現，雙孢菇粉可以通過中斷雄性激素（AR）的細胞核-細胞質分布，以及抑制AR響應基因的表達，從而減少前列腺特異性抗原（PSA）的表達和干擾雄激素依賴性細胞的增殖，最終達到抑制腫瘤的生長、降低前列腺特異性抗原的循環水平的臨床效果。已有的數據表明，雙孢菇中生物活性成分對乳腺癌［37］、前列腺癌［38］、直腸癌、卵巢癌等癌細胞都具有抑制作用。

凝集素也是一種具有明確抗癌特性的化學成分。雙孢菇凝集素由2~4種非常相似的同種凝集素組成，每一種都是大約17 kDa亞基的四聚體，可以識別存在于細胞表面糖蛋白上的一種二糖：湯姆森-弗里德里希抗原（Thomsen-Friedenreich antigen）或 T-二糖-O-連接的半乳糖-β-1，3-N-乙酰半乳糖胺，還可以結合半乳糖-β-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖。與表面糖蛋白結合后，可被網格蛋白包被的囊泡內化。內化后，它抑制核定位信號依賴蛋白的核輸入，抑制惡性細胞的增殖［14，39-40］。雙孢菇凝集素已被證實能夠增加肺癌、結腸癌和膠質母細胞瘤細胞對化療藥物的敏感性［41］，抑制結腸癌細胞增殖［14，37］。

2.3 雙孢菇在改善腸道菌群中的作用

雙孢菇中含有許多多糖生物活性成分，這些蘑菇多糖常由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、巖藻糖、阿拉伯糖、葡糖醛酸等組成，是雙孢菇中活性成分最高的一類物質［42］。雙孢菇多糖中的一些纖維素類和不易消化的碳水化合物是一種益生元，對健康具有許多的益處，包括刺激短鏈脂肪酸的產生、促進腸道有益菌生長以及影響腸道微生物種群［43］。長期食用雙孢菇會增加動物體內的有益菌群比例以及減少致病菌的數量。Varshney等［44］在C57BL/6小鼠中進行的對照動物實驗證實了這一點。通過對小鼠喂食含有1 g雙孢菇的100 g飲食，他們發現在第1周實驗組小鼠體內微生物菌群就已經發生了變化，在第2周時這一變化越發明顯，在4周后微生物菌群逐漸穩定下來。同時還觀察到，用雙孢菇喂養小鼠6周后腸道內菌群的微生物群落多樣性增加，胃腸道中一些潛在致病菌（包含梭菌屬、芽孢桿菌屬、梭菌屬以及丹毒絲菌屬等在內的多種細菌）減少，而來自擬桿菌門的細菌與對照組相比相應地增加［44］。通過超高效液相色譜-四極桿飛行時間串聯質譜儀對小鼠尿液的代謝組進行的分析發現，雙孢菇喂養的小鼠尿液中馬尿酸以及肉桂酰甘氨酸與對照組相比明顯降低，預示著腸道菌群代謝產物的改變，極有可能是由相關菌群比率改變引起的。在雙孢菇喂養的小鼠體內還發現了一些炎癥細胞的減少，并且檸檬酸桿菌感染后胃腸黏膜結腸炎的嚴重程度也有一定程度的降低［44］。雙孢菇對腸道菌群的有益作用在人類中也存在，并且在Hess等［43］對32位健康成人進行的雙孢菇與肉食相比較的一項隨機開放性研究中被證實。通過測試每天食用兩次（連續兩次）雙孢菇對腸胃耐受性、短鏈脂肪酸（SCFA）產生、通便和糞便微生物群的影響，他們觀察到和肉類飲食相比，富含雙孢菇的飲食會導致較高的平均糞便重量和不同的糞便微生物群組成，其中擬桿菌含量較高，而厚壁菌含量較低。

2.4 雙孢菇的降血脂功效

雙孢菇是膳食纖維、蛋白質和不飽和脂肪酸的重要來源，同時也是治療高脂血癥的有效食物。食用雙孢菇能顯著降低血脂水平，包括總膽固醇、總甘油三酯和低密度脂蛋白，并增加高密度脂蛋白水平［45-46］。對雄性Wistar大鼠的對照實驗表明在食物中添加5%和10%雙孢菇組大鼠的血清總脂質和甘油三酯水平都顯著降低，肝臟中總脂質和甘油三酯的沉積顯著減少［47］。在喂食10%雙孢菇的大鼠中還發現了血清磷脂水平的降低［47］。

雙孢菇中的β-葡聚糖是一種可溶性纖維，具有多重降血脂的功效。消化時β-葡聚糖會形成凝膠狀物質，以捕獲甘油三酯和膽固醇，防止它們被吸收；β-葡聚糖還會通過影響脂肪形成的一些關鍵轉錄因子的表達以及促進脂肪液滴的自噬作用來進一步降低脂肪的生成，比如，Li等［48］發現雙孢菇β-葡聚糖具有顯著的降脂作用。他們發現FITC熒光標記的雙孢菇β-葡聚糖可以被尼羅紅染色的斑馬魚幼蟲的脂肪細胞所吸收，減少了脂肪的沉積，從而使得斑馬魚機體總脂肪的攝入量降低。并且β-葡聚糖顯著降低了脂肪形成的主要轉錄因子包括 C/EBP α、LXR α、mSREBP1、PPAR γ及其靶標 GLUT4（影響脂肪組織葡萄糖攝取）的蛋白質水平［48］。通過控制這些脂肪生成關鍵轉錄因子的表達，來降低脂肪的生成和堆積。同時他們還觀察到了作為自噬的選擇性貨物接頭p62蛋白、LC3 II 水平和 LC3 II/LC3 Ⅰ比率的增加［48］，即β-葡聚糖還可以刺激新生成的脂肪液滴在溶酶體中的自噬，以此來減少脂肪的堆積。

雙孢菇中的麥角硫因也有助于降低餐后甘油三酯水平，雙孢菇提取物也因為麥角硫因含量豐富對于非酒精性脂肪肝具有非常有效的治療作用［49］。細胞實驗表明經過麥角硫因富集的雙孢蘑菇提取物處理的Hep G2人類肝癌細胞系中，SREBP1c、PPARγ和ACAT1的表達發生下調，同時PPARα的表達發生上調，在這些介導脂肪生成和脂肪分解關鍵基因的綜合作用下，細胞內脂質濃度、細胞內甘油三酯的含量降低，脂滴大小減小［49］。在人體實驗中也得出了類似的結論，與膳食中不添加雙孢菇的對照組相比，食用2茶匙（8 g）或1湯匙（16 g）富集麥角硫因的雙孢菇粉作為膳食的一部分可顯著降低他們的血液甘油三酯水平［50］。

2.5 雙孢菇的免疫調節功效

雙孢菇中的蘑菇多糖除了能夠改善腸道菌群、降血脂之外，部分蘑菇多糖還具有激活機體免疫力以及預防和治療自身免疫性疾病等功效［51-52］。這些具有免疫活性的蘑菇多糖可被白細胞和巨噬細胞的表面的膜受體識別，致使免疫細胞增殖分化，增強先天性和細胞介導的免疫反應［53］，比如，Smiderle等［51］發現雙孢菇提取物可以誘導佛波醇12-肉豆蔻酸酯-13-醋酸酯分化的THP-1細胞中的促炎細胞因子基因IL-1β和TNF-α以及COX-2的轉錄增加。樹突狀細胞是最有效的抗原呈遞細胞，通過連接先天性和適應性免疫系統在免疫反應中發揮關鍵作用。服用雙孢菇可以促進樹突細胞的成熟與分化Ren等［54］通過對照實驗發現服用雙孢菇補充劑劑量依賴性地增加了成熟標志物 CD40、CD80、CD86 和主要組織相容性復合體 II的表達。雙孢菇補劑還可以刺激樹突細胞分泌白細胞介素（IL）-12。由于IL-12是一種連接先天性和適應性免疫系統的關鍵細胞因子，可以誘導NK和T細胞產生IFNγ，并增強這些細胞的細胞裂解活性以及促進CD4+T細胞轉化為Th1（T輔助1型）細胞，促進細胞介導的免疫反應［55-56］，因此可以說雙孢菇在增強先天免疫和T細胞介導的免疫方面均有重要作用，可以提升整個機體對微生物、病毒以及癌癥等的預防能力。

通過對雙孢菇多糖中單糖成分進行分析，發現雙孢菇富含（1→6），（1→4）-連接的α-葡聚糖、（1→6）-連接的β-葡聚糖以及半乳甘露聚糖等多糖成分，其中含量最多的為α-葡聚糖，占多糖總量的90%［57］。前人對α-葡聚糖的免疫調節功能的研究較少，根據現有的文獻記載，其也具有相應的免疫調節功能，比如，來自波氏假阿利什菌（Pseudallescheria boydii）的α-葡聚糖可以促進巨噬細胞對波氏假阿利什菌的內化，以及刺激小鼠巨噬細胞和樹突狀細胞體外分泌TNFα和白細胞介素（IL）-12等炎性細胞因子［58］。而β-葡聚糖則是公認的一類具有比較顯著的免疫激活功能的蘑菇多糖成分［59］。β-葡聚糖是一些植物、真菌、蘑菇等細胞壁的主要成分，其免疫激活作用已經得到了廣泛的證實。通過和白細胞、巨噬細胞的膜受體結合，β-葡聚糖被免疫細胞識別，并進一步激活免疫細胞的增殖和分化［53，60］。

2.6 雙孢菇在2-型糖尿病治療中的作用

糖尿病是一種代謝疾病，主要原因為胰島素的產生不足和機體對胰島素產生抵抗，其典型特征是血液中存在持續高濃度的葡萄糖水平。糖尿病的發生和飲食關系密切［61-65］。雙孢菇對于糖尿病患者來說是理想的低熱量食物，因為它在人體內可分解成碳水化合物，且脂肪含量非常低，幾乎不含膽固醇，而蛋白質、多糖、脂質、維生素和礦物質等營養成分含量高。雙孢菇還含有一些對2-型糖尿病具有治療作用的生物活性成分，例如β-葡聚糖能夠刺激β細胞分泌胰島素，從而降低血糖；β-葡聚糖還可以提高外周組織對胰島素的敏感性。長期服用雙孢菇制品的降血糖效果已經在多種動物實驗中得到證實［66-67］，比如Balakrishnan等［68］在雄性大白鼠中進行了相關研究，他們通過對大鼠腹腔注射四氧嘧啶選擇性破壞胰腺β細胞，獲得了大鼠糖尿病模型。對糖尿病大鼠按照每天200 mg/kg體重的劑量喂食經過甲醇和乙醇提取的雙孢菇子實體30 d，發現糖尿病大鼠的血糖接近正常大鼠水平，肝糖原含量比沒有食用雙孢菇水醇提取物的糖尿病大鼠對照組顯著升高，同時相應的標志酶的水平也恢復到接近正常值的水平。Jeong等［69］在大鼠中的觀察也驗證了這一點，通過對鏈脲佐菌素誘導的雄性 Sprague-Dawley 2-型糖尿病大鼠喂食雙孢蘑菇粉 （200 mg/kg） 3周，他們發現糖尿病大鼠血漿葡萄糖和甘油三酯濃度（分別為對照組的24.7% 和 39.1%），以及肝酶、丙氨酸氨基轉移酶和天冬氨酸氨基轉移酶活性和肝臟重量增加量顯著降低。Yama?等在鏈脲佐菌素誘導的Sprague-Dawley Ⅱ-型糖尿病大鼠中的實驗也觀察到了雙孢菇的降血糖功效。在以400 mg/kg體重的劑量喂食糖尿病大鼠雙孢菌提取物一段時間以后，他們還發現鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠的血清胰島素水平增加到78.50%，甚至還觀察到胰腺朗格漢斯細胞數量的增加以及胰島β細胞的重新增殖［70］。因此除了降血糖，服用雙孢菇對于胰腺還具有一定的主動保護作用。

3 總結與展望

雙孢菇因其高蛋白，富含膳食纖維、氨基酸、礦物質，以及低卡路里、低脂肪含量而被視為一種健康的食品，受到越來越多的關注。我國每年雙孢菇的消耗量高于200萬t，雙孢菇對于降低我國人群中的營養不良比率做出了重要貢獻。許多研究已經證實營養支撐療法是針對許多危及生命的嚴重疾病的一種有效的新療法；由于其較高的營養價值，近幾十年來雙孢菇也越來越多地被用于疾病的治療以及其他保健產品的添加劑。中醫認為，雙孢菇“味甘平，有提神、消食、平肝陽，并兼有補脾、潤肺、理氣、化痰之功效”。成分分析表明：雙孢菇富含還原性維生素、酚類、麥角硫因等生物活性成分，使得其可以作為一種藥用蘑菇來治療和緩解ROS過量產生導致的炎癥、血管損傷以及神經系統疾病。雙孢菇中富含的生物活性成分可以有效抑制芳香酶的活性，最終抑制雌激素的生物合成，切斷癌細胞賴以生存的內在刺激，因此對于乳腺癌的治療有很好的效果。雙孢菇活性成分還抑制前列腺癌、直腸癌、卵巢癌等多種癌細胞的生長，調節機體的免疫功能，降低血糖和血脂，維持腸道健康等多種藥物活性。在降低血糖方面，雙孢菇不僅可以刺激胰腺β細胞分泌胰島素，還可以在一定程度上促進胰腺朗格漢斯細胞以及胰島β細胞的再生，因此雙孢菇對2-型糖尿病具有標本兼治之功效。近些年，新的證據表明雙孢菇有助于消除疲勞、促進頭發的健康、促進記憶和注意力集中以及改善大腦功能。盡管目前大部分情況下雙孢菇發揮藥物功效的具體分子機理尚不明確，但是隨著分析手段的進步以及生命科學研究的深入，其影響生命活動的內在機制將逐一被闡明，輔以現代生物工程以及化學合成等技術對雙孢菇的有效成分進行提煉、純化和修飾，一定可以治療更多的疾病，為人類造福。