食用菌多糖對淀粉性能的影響及其在淀粉質食品中的應用進展

羅慶齡，劉 瀅，吳雨晨，毛啟慧，雷 琳,2，葉發銀,2,*，趙國華,2

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400715；2.川渝共建特色食品重慶市重點實驗室，重慶 400715）

食用菌滋味鮮美、營養豐富，在我國有相當長的栽培和藥食用歷史。因其獨有的多糖、多酚、萜類、膳食纖維等功能活性成分，食用菌作為一類重要的中醫藥原料及功能性配料來源而備受關注[1]。盡管相當多種類的食用菌經烹調能夠直接食用，但是將其干燥保藏并對其加工利用已成為產業中一個重要的新型研究方向[2]。近年來，將食用菌粉或純化的多糖等作為配料來提升淀粉質食品的風味、口感及營養品質成為研究熱點[3-4]。香菇面條、猴菇餅干等迅速占據市場，成為添加食用菌或其組分的淀粉質食品新產品開發的典型案例。

淀粉質食品既包含米面、饅頭、面包等主食，又包括糕點、餅干等休閑副食，是一日三餐人體能量和營養的重要來源，也能夠提升人民群眾的生活品質。作為其主要組分，淀粉的消化性與餐后血糖反應密切相關[5]。2型糖尿病是一種以高血糖為特征的慢性代謝疾病，盡管其病因和發病機制尚不明確，但是通過控制淀粉消化吸收速度來控制血糖水平已成為一項有效的臨床營養學手段[6]。研究顯示，食用菌多糖具有改善胰島素抵抗和抑制淀粉消化酶的作用[7-8]。將食用菌干燥后粉碎成粉，或通過熱水浸提并純化得到多糖后，作為配料添加到面條、面包、餅干等淀粉質食品中，可以發揮其抑制淀粉消化、調節餐后血糖效應等功能[9-10]。此外，食用菌多糖還具有抗氧化、促進免疫、維護結腸菌群穩態、輔助降血脂等多種生理活性[11]。因此，越來越多的研究采取添加食用菌多糖來增加或賦予淀粉質食品營養品質或功能性。

在淀粉質食品加工過程中，食用菌多糖通過多種方式與原料中淀粉及其他組成成分發生廣泛的相互作用。水溶性食用菌多糖憑借強烈的水合作用，可競爭性結合水分子，從而影響淀粉的水合、糊化、流變、膠凝等工藝學特性[6]。食用菌多糖與淀粉組分（主要為直鏈淀粉）相互作用形成復合物，會影響淀粉的老化以及對淀粉消化酶的敏感性[12]。食用菌多糖還能影響面團、粉團等淀粉質食品加工的中間產品的性能。上述這些方面的變化最終對淀粉質食品的品質產生影響[13]。當前，還有待通過開發多源性配料、革新傳統加工工藝以及創制新產品等手段不斷豐富淀粉質食品品類和提升其食用價值。為推動食用菌多糖資源開發及其在淀粉質食品加工中的深入研究和應用，本文在充分調研文獻的基礎上，對該領域的研究現狀進行全面總結，對向淀粉質食品體系中添加食用菌多糖存在的問題進行剖析，以期為通過食用菌多糖添加賦予淀粉質食品新的功能性和提升其品質的創新開發提供參考。

1 食用菌多糖的主要類型及分子結構

食用菌種類繁多，其多糖結構復雜。研究顯示，食用菌多糖的分子結構、單糖組成、分子質量等結構特征受提取方法的影響較大[7,14]。目前對食用菌多糖的提取主要采取熱水浸提法，同時采取調酸/堿或加酶等方式改進提取效果，接著采用不同體積分數乙醇溶液進行沉淀、脫蛋白等步驟后得到純化多糖。根據單糖組成，食用菌多糖可分為均多糖和雜多糖兩種類型（表1）。食用菌多糖中主要的均多糖是葡聚糖，包括β-葡聚糖、α-葡聚糖和α,β-葡聚糖等結構類型[11,15]。食用菌β-葡聚糖以β-1,3糖苷鍵為主，同時含有數量各異的β-1,6糖苷鍵[16]。有些食用菌β-葡聚糖（如茯苓多糖）僅含β-1,3糖苷鍵。此外，在部分食用菌（如木耳、雙孢菇）中還含有幾丁質成分[14,17]。大多數食用菌雜多糖的主要單糖單元仍為葡萄糖，同時還有一定物質的量比的木糖、甘露糖、半乳糖、果糖、巖藻糖等單糖組分[18]。有的食用菌雜多糖則少含甚至不含葡萄糖[19]。通常在一種食用菌中能發現多種不同結構類型的多糖。以香菇為例，香菇多糖的均多糖僅β-葡聚糖一種，多數為雜多糖，由葡萄糖、半乳糖、甘露糖以及阿拉伯糖以不同物質的量比組成，在有些來源的香菇多糖中，還含有糖醛酸和糖胺聚糖等帶電荷的多糖[20]。從含量方面分析，β-葡聚糖是香菇中主要的多糖成分，其含量高達24 g/100 g（干基）[21]。香菇β-葡聚糖的經典結構是以β-D-(1→3)葡萄糖殘基為主鏈，側鏈為β-D-(1→6)葡萄糖殘基，其重復單元為5 個以β-D-(1→3)鍵連接的葡萄糖殘基，并與相間隔的2 個β-D-(1→6)鍵連接1 個葡萄糖側鏈，從而形成梳狀分支結構（圖1A）。雙孢菇中的均多糖以β-葡聚糖為主，同時含有α-葡聚糖[17]，已鑒定的多種雙孢菇雜多糖至少含有葡萄糖、木糖和半乳糖等單元。從雙孢菇子實體中提取得到的雜多糖以木糖和鼠李糖為主要單元，且含有一定數量的1,3-半乳糖苷鍵和1,3,6-甘露糖苷鍵[14]。Liu Guo等[22]報道雙孢菇多糖ABP Ia為α-吡喃型聚糖，含α-(1→2)及(1→4)糖苷鍵，由核糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等糖單元組成，其中葡萄糖占比89.22%。其他常見的食用菌多糖分子結構式如圖1B～H所示。因連接類型、分支程度、單糖組成及排列順序的不同，食用菌多糖呈現不同的構象、理化性質和生物活性，而且在淀粉質食品體系中表現出不同的工藝學特性。

圖1 部分代表性食用菌多糖的結構Fig.1 Structures of selected edible mushroom polysaccharides

表1 部分食用菌多糖的主要結構Table 1 Major structures of polysaccharides from selected edible mushrooms

2 食用菌多糖對淀粉性能的影響

大量研究表明，淀粉體系中引入食用菌多糖可以改變淀粉的理化性質（溶解性、膨脹力、熱特性、糊化特性、凝膠特性等）或功能特性（抗消化性、發酵特性等）。表2總結了食用菌多糖對淀粉性能變化的影響情況。

表2 食用菌多糖對淀粉特性的影響Table 2 Effects of polysaccharides of edible mushrooms on starch characteristics

2.1 溶解性和膨脹力

在水熱環境中，淀粉因受熱吸水膨脹，顆粒的完整性受到不同程度的破壞，直鏈淀粉漏出。淀粉的溶解性和膨脹力不僅影響淀粉的糊化特性，而且影響淀粉的凝膠作用和消化特性。研究發現，食用菌多糖對淀粉原料的水合能力產生不同的影響。Tu Juncai等[10]分別將終質量分數5%～15%的香菇、木耳、銀耳粉添加到高粱粉中，高粱粉原料的持水力由2.04 g/g分別提高至2.19～2.54、2.79～3.61、2.47～3.44 g/g，溶解性隨著添加量的增加而相應增加，膨脹性從6.01 g/g分別提高至6.18～6.78、6.77～8.27、6.54～7.28 g/g。Zhou Rui等[43]的研究也發現，隨著厚質黑木耳多糖添加量增加（淀粉/多糖質量比由6.0/0.0增加至5.2/0.8），體系的溶解性從12.75%增加到19.70%，添加木耳多糖同樣使山藥淀粉的膨脹力顯著增加，粒徑測定結果也證實了這一結論，黑木耳多糖添加使D[4,3]從56.50 μm增加到75.17～90.50 μm；當山藥淀粉與黑木耳多糖比例為5.8/0.2時，直鏈淀粉泄漏率從8.56%（6.0/0）增加到12.44%，研究認為這與黑木耳多糖緊密吸附在淀粉顆粒表面及其較強的水合能力有關。但是，也有研究報道部分食用菌多糖添加使淀粉的溶解性和膨脹力均得到抑制。Feng Tao等[12]將不同重均分子質量（mw）的猴頭菇（Hericium erinaceus）β-葡聚糖添加到小麥淀粉中，結果發現隨著β-葡聚糖mw增加，直鏈淀粉泄漏量逐漸降低，其認為，β-葡聚糖能夠吸附、包裹于小麥淀粉顆粒表面，發揮物理屏障作用，同時，β-葡聚糖因較強的水合性能使其與淀粉競爭性吸水，阻礙了淀粉顆粒溶脹。Yang Fang等[45]將雪耳多糖以不同添加量添加到馬鈴薯淀粉（2%）懸浮液中，研究發現，雪耳多糖能夠抑制馬鈴薯淀粉在85 ℃水浴時顆粒的吸水膨脹，雪耳多糖按照0.1%、0.2%和0.4%添加時，馬鈴薯淀粉膨脹力分別下降39.02%、51.62%和36.37%。現有研究結果表明，食用菌多糖對淀粉原料的水合能力具有重要的調節作用，其作用的效果既與多糖的來源有關，也與多糖的濃度相關，其作用機制有待進一步揭示。

2.2 熱特性

淀粉的熱特性可通過差示掃描量熱儀進行測定，從差示掃描量熱圖譜上通過軟件處理可獲得起始糊化溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）及糊化焓（ΔH）等參數。淀粉的熱特性反映在一定水分含量條件下結晶結構的熱穩定性，對理解淀粉在烘焙、蒸制等典型熱加工過程的特性變化具有重要意義。Yang Fang等[45]研究發現雪耳多糖使馬鈴薯淀粉的To及Tp隨其添加量增加而升高，雪耳多糖強烈的吸水作用使體系中水的流動性和可及性受到限制，并使淀粉顆粒可獲得的水分子數量減少，淀粉顆粒的膨脹及直鏈淀粉泄漏均受到限制，從而延緩了淀粉的糊化進程；此外，隨著雪耳多糖添加量增加，馬鈴薯淀粉的ΔH逐漸下降，研究認為這是淀粉的不完全糊化導致的。趙輝等[47]也發現，添加滑子菇多糖（質量濃度0.0～1.5 g/mL）使玉米淀粉的To及Tp顯著升高，而ΔH下降，其中在較低質量濃度（0.0～0.9 g/mL）條件下，ΔH從4.95 J/g降低至3.95 J/g，而在較高質量濃度（1.2～1.5 g/mL）時，ΔH從4.23 J/g升高至4.39 J/g。Cui Yanmin等[42]研究發現，雖然不同來源β-葡聚糖對豌豆淀粉熱特性的調節作用存在差異，但總體上，β-葡聚糖使豌豆淀粉的To、Tp及Tc升高，ΔH降低。添加0.5%香菇β-葡聚糖即導致豌豆淀粉ΔH的降幅（從4.340 J/g下降到1.889 J/g）及Tp的增幅均達到最大值，這是由于香菇β-葡聚糖的分子質量比其他來源β-葡聚糖更大，因而對水分子的競爭吸附、對淀粉顆粒的包裹以及對結晶區的屏障作用更大。李妍等[48]將玉木耳多糖按照不同添加量（0～10%）與玉米淀粉復配，結果表明復配后To無顯著變化，但TP顯著增加，ΔH降低，該研究同樣認為ΔH降低是淀粉糊化不完全導致的。Zhuang Haining等[41]的研究表明，隨著香菇多糖添加量從0%逐漸增加到20%，小麥淀粉的To、Tp及Tc均逐漸增加，ΔH同樣呈增加趨勢，推測是高添加量下香菇多糖強烈的吸水作用使小麥淀粉需要更高的溫度和熱量達到完全糊化。同樣地，Sulieman等[49]研究發現，在甘薯粉和糯米粉混合面團中添加3%、6%、9%的雙孢蘑菇多糖，該面團的To、Tp、Tc及ΔH均顯著增加，由于多糖對水分的競爭吸附作用，淀粉的糊化度從89.21%逐漸下降至77.70%。

2.3 糊化特性

淀粉糊化是加熱過程中水分子進入淀粉顆粒的過程，水分子與顆粒中淀粉分子結合，使其溶脹，淀粉體系從淀粉懸液轉化為淀粉糊。研究表明，不同類型的食用菌多糖對淀粉體系的糊化性質產生不同的影響。在大多數淀粉體系中，添加食用菌多糖造成快速黏度分析（rapid viscosity analyze，RVA）曲線上移[48]。Feng Tao等[12]的研究表明，猴頭菇β-葡聚糖使小麥淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度均呈增加趨勢。趙輝等[47]觀測到，在玉米淀粉體系中，滑子菇多糖質量濃度從0 g/mL增加至1.5 g/mL時，體系的峰值黏度從54.75 mPa·s提升至93.1 mPa·s，最終黏度從53.16 mPa·s提升至92.89 mPa·s。在Cui Yanmin等[42]的研究中，添加0.25%～1.00%香菇β-葡聚糖，能夠使豌豆淀粉的峰值黏度從2 060 mPa·s提高至2 342～2 416 mPa·s，最終黏度從3 150 mPa·s提高至3 559～3 741 mPa·s，回生值從1 512 mPa·s提高至1 522～1 668 mPa·s，表明在該體系中香菇β-葡聚糖對豌豆淀粉短期回生有一定的促進作用。同樣地，也有不少研究報道多糖對淀粉糊化的影響與前面的研究情況呈相反趨勢。Kim等[16]研究發現，香菇多糖能夠使小麥粉的峰值黏度下降，糊化峰向左移動，表明香菇多糖的添加使淀粉更容易糊化。Kong Xiangru等[46]發現，添加5%～15%的蟲草多糖使小麥淀粉峰值黏度從1 304.3 mPa·s降至1 131.0～801.7 mPa·s，隨著添加量增加，谷值黏度、最終黏度和回生值等均呈持續下降趨勢。Tu Juncai等[40]也報道了香菇多糖使高粱淀粉峰值黏度下降，隨著添加量（0.15%、0.30%、0.60%）增加，峰值黏度從569.00 cP逐漸降低至333.33 cP，同樣對于高粱淀粉體系，添加0.15%黑木耳及銀耳多糖能夠使峰值黏度顯著下降，但與香菇多糖使峰值黏度持續降低不同，隨著黑木耳及銀耳多糖添加量增加，高粱淀粉的峰值黏度持續增加，直至與對照樣品無差異甚至高于對照樣品（713.00 cP）；回生值方面，除了0.15%香菇多糖使高粱淀粉回生值增加外，其他添加量及多糖都降低了高粱淀粉回生值，0.60%黑木耳多糖使回生值降幅最大（約降低72.1%），說明該條件下抑制短期回生的效果最好[40]。

從以上結果可以看出，食用菌多糖添加對淀粉糊化造成的影響既與多糖的類型和分子結構有關，又與淀粉的來源有關。食用菌多糖抑制糊化、促進短期回生的主要原因可能是食用菌多糖對體系中水分的競爭性結合作用。這類食用菌多糖使體系中淀粉糊化所需的水分減少，并與溶脹過程中從淀粉顆粒泄漏的淀粉組分（主要為直鏈淀粉）結合，結合物隨后附著于淀粉顆粒表面，抑制了淀粉顆粒進一步溶脹和淀粉組分的泄漏，從而使淀粉的糊化溫度提高，RVA曲線上移，淀粉的峰值黏度增加，甚至造成淀粉糊化不完全[42,50]。降溫過程中，食用菌多糖與糊化淀粉分子通過分子間相互作用力形成三維網絡結構，使冷糊黏度增加，最終促進了淀粉的短期回生[6]。對于食用菌多糖促進淀粉糊化、抑制短期回生的情況，研究推測主要原因在于多糖分子與淀粉顆粒及淀粉分子的結合作用。在糊化過程中，高度水合的多糖分子附著在淀粉顆粒表面，增加了淀粉顆粒對水分子的可及性，從而促進糊化[16]；同時，多糖與糊化的淀粉分子之間發生相互作用，從而抑制了短期回生[40]。

2.4 凝膠特性

一定濃度的淀粉在糊化后冷卻即可形成具有一定硬度的凝膠。大量研究表明，添加多糖是改善淀粉凝膠性能的一項有效做法[50-51]。趙輝等[47]研究發現，添加滑子菇多糖能夠使玉米淀粉形成質地更軟的凝膠，當多糖質量濃度從0 g/mL增加至1.5 g/mL，凝膠硬度從147.61 g下降至32.98 g，但是凝膠彈性無顯著變化，該研究還表明，滑子菇多糖質量濃度為0.9 g/mL時可有效延緩淀粉老化、改善凝膠微觀結構、使網絡結構更加均勻。Zhou Rui等[43]研究發現，厚質木耳多糖與山藥淀粉的質量比由0.0/6.0增加至0.8/5.2時，凝膠的硬度、彈性、內聚性和膠著性顯著降低，其中硬度從11.64 N降至2.57 N，黏附性則顯著增加，從0.22 mJ增加到0.79 mJ，其認為厚質木耳多糖與山藥直鏈淀粉分子之間的相互作用不僅加強了凝膠網絡結構，而且減弱了淀粉分子重結晶過程的氫鍵締合作用，從而延緩了貯藏期間（4 ℃、24 h）凝膠的老化和析水作用。李妍等[52]的研究同樣表明，隨著玉米淀粉體系中玉木耳多糖質量分數的增加，凝膠硬度降低、彈性增加，添加玉木耳多糖使體系與水分子的結合更緊密，凝膠持水性增強。李妍等[48]還發現，添加玉木耳多糖使凝膠的孔隙尺寸減小，形成了更為緊密的凝膠網絡結構。Yang Fang等[45]的研究觀測到銀耳多糖對馬鈴薯淀粉凝膠網絡結構具有穩定作用，隨著銀耳多糖添加量增加，凝膠結構更連續，網孔結構更加規則。推測是銀耳多糖與泄漏的直鏈淀粉組分之間通過分子鏈段纏繞，增加了凝膠網絡結構的連續性和穩定性。同樣地，有研究報道添加食用菌多糖可使淀粉凝膠的硬度增加。Cui Yanmin等[42]對比分析了香菇、酵母及燕麥3 種來源β-葡聚糖對豌豆淀粉凝膠性能的調節效果，結果表明，3 種β-葡聚糖添加均降低了凝膠透明性，且隨著添加量的增加，凝膠透明性逐漸下降；此外，3 種β-葡聚糖均增加了凝膠的硬度、彈性和咀嚼性。其中，香菇β-葡聚糖使淀粉凝膠硬度增幅最大，添加量為1.00%時硬度從273 g增至871 g，咀嚼性從3.1 mJ增至12.6 mJ。綜上，對淀粉凝膠性能的調控可通過選取不同類型的食用菌多糖來實現。

2.5 消化特性

研究表明，食用菌多糖對淀粉消化特性具有調節作用。Zhuang Haining等[41]研究了添加香菇β-葡聚糖對小麥淀粉凝膠中淀粉體外消化性的影響，結果表明，隨著香菇β-葡聚糖添加量增加（0～20%），淀粉分子與酶分子的可及性降低，從而造成淀粉的消化速率持續下降。徐倩等[53]的研究指出，杏鮑菇多糖對麥芽糖酶和α-葡萄糖苷酶有顯著的抑制作用，對α-淀粉酶沒有抑制作用，杏鮑菇多糖經消化后的產物對上述3 種酶均具有顯著的抑制作用。Zheng Xiaomin等[54]研究表明，杏鮑菇子實體和菌絲體純化多糖對α-葡萄糖苷酶具有明顯的抑制效果，并存在劑量-效應關系。杜沁嶺等[8]研究發現，銀耳多糖（總糖質量分數92.45%）對胰α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的半抑制濃度（halfinhibitory concentration，IC50）分別為7.683 5 mg/mL和16.930 6 mg/mL，即其對胰α-淀粉酶的抑制作用明顯強于α-葡萄糖苷酶，銀耳多糖通過與這2 種淀粉消化酶發生相互作用抑制其活性。Tu Juncai等[40]研究了香菇、黑木耳和銀耳3 種多糖對高粱淀粉消化特性的影響，研究結果表明，3 種多糖對高粱淀粉凝膠消化特性的調節作用存在劑量-效應關系，黑木耳及銀耳多糖在添加量為0.6%時，可將淀粉消化釋放的還原糖當量分別降低35.6%和53.5%，而香菇多糖抑制淀粉消化的作用相對有限。Tu Juncai等[5]在后續研究中將0.6%厚質木耳多糖及銀耳多糖分別添加至高粱淀粉中，結果表明，高粱淀粉的RS質量分數由6.5%分別提高至19.0%與22.5%。其作用機制是2 種多糖具有抑制α-葡萄糖苷酶活性，還可以吸附葡萄糖，因此能夠通過減緩對高粱淀粉的消化和葡萄糖的轉運來實現。Zhang Hui等[55]的研究則顯示，香菇多糖添加至小麥淀粉后，能夠顯著增加RS與SDS的含量并且降低RDS的含量。Ma Bowen等[56]對比分析了3 種不同結構猴頭菇β-葡聚糖對小麥淀粉體外消化特性的影響，結果表明，β-1,3-葡聚糖對淀粉消化的抑制作用強于β-1,6-葡聚糖，同時，抑制作用與猴頭菇β-葡聚糖的分子質量呈正相關；猴頭菇β-葡聚糖的三股螺旋結構在抑制淀粉消化中發揮了重要作用，三股螺旋結構形成的空腔對淀粉水解片段的結合作用抑制了淀粉進一步消化降解。Feng Tao等[12]通過研究不同分子質量的猴頭菇β-葡聚糖與小麥淀粉體系中的相互作用發現，猴頭菇β-葡聚糖可吸附并包裹于小麥淀粉顆粒表面，高分子質量猴頭菇β-葡聚糖還具有與淀粉分子復合形成螺旋結構的能力，同時因其在水相中高黏度特性，能最大程度上抑制小麥淀粉的消化性。Cui Yanmin等[42]研究了不同來源（香菇、酵母、燕麥）的β-葡聚糖對豌豆淀粉體外模擬消化性的影響，結果表明，香菇β-葡聚糖對淀粉消化的抑制效果最好，優于酵母和燕麥的β-葡聚糖，這主要是不同來源β-葡聚糖分子結構的差異所致。在糊化過程中，β-葡聚糖對淀粉顆粒具有被膜效應，使一些淀粉顆粒在糊化過程中未完全破碎，因而不易被酶解消化。Zhou Rui等[43]研究發現，隨著厚質木耳多糖添加量增加（0～8%），山藥淀粉凝膠的RDS及SDS比例均呈下降趨勢，而RS比例從16.91%增加到34.35%。其對山藥淀粉凝膠中淀粉消化的抑制作用最主要的原因可能是厚質木耳多糖與淀粉分子間的締合或糾纏減少了淀粉消化酶與淀粉分子的接觸。

從以上研究可以得出，總體上食用菌多糖的添加能夠降低淀粉體系的消化特性。其機制在于：1）部分食用菌多糖是淀粉消化酶的抑制劑，通過抑制淀粉消化酶的活性來降低淀粉的消化速率[8,54]；2）淀粉消化率主要受到多糖物理阻斷的影響，一些食用菌多糖能夠在淀粉顆粒表面形成物理屏障，在淀粉糊化過程中減少直鏈淀粉的泄漏，維持淀粉顆粒及結晶結構的完整性，降低淀粉的糊化程度，甚至造成淀粉不完全糊化，在冷卻老化階段，多糖通過與淀粉分子的相互作用改變了淀粉凝膠結構[42,46]；3）部分食用菌多糖因其強烈的水合作用影響酶分子和底物擴散性，從而延緩淀粉的消化[44]。

3 食品加工方式對食用菌多糖與淀粉相互作用的調控

從前面的論述可知，食用菌多糖與淀粉通過發生各種相互作用進而影響淀粉的性能[50]。在淀粉基食品加工過程中，不同的加工方式會顯著影響食用菌多糖與淀粉的相互作用。本節從熱加工、非熱加工的角度出發，對食品加工方式調控食用菌多糖與淀粉的相互作用進行總結和分析。

3.1 熱加工

目前針對食用菌多糖-淀粉體系的研究包括水熱處理和擠出加工兩種方式。Yang Fang等[45]將不同添加量（0.1%、0.2%、0.4%）的雪耳多糖添加到2%馬鈴薯淀粉懸浮液中，接著在85 ℃水浴條件下攪拌使其糊化，然后冷卻至室溫，研究發現，糊化過程中雪耳多糖能夠與馬鈴薯淀粉分子發生復合，隨著雪耳多糖添加量從0.1%增加到0.4%，二者的復合指數從10.04%上升到52.89%；同時，雪耳多糖能夠抑制馬鈴薯淀粉在85 ℃水浴時顆粒中直鏈淀粉泄漏，雪耳多糖添加量為0.1%、0.2%和0.4%時，直鏈淀粉泄漏量分別下降30.16%、61.08%和24.98%。Kong Xiangru等[46]將小麥淀粉（5%）和不同添加量（5%、10%、15%）的蟲草多糖復配成懸浮液，在沸水浴中加熱20 min，冷卻至室溫后離心，測定直鏈淀粉泄漏情況，結果表明，隨著蟲草多糖添加量的增加，直鏈淀粉泄漏量逐漸減少，推測是蟲草多糖能與直鏈淀粉通過氫鍵作用形成多糖復合被膜并包裹于淀粉顆粒表面，從而發揮限制淀粉顆粒膨脹和直鏈淀粉泄漏的效果，可在淀粉糊化時維持顆粒的完整性，進而降低酶對淀粉的水解機率。此外，蟲草多糖增加了小麥淀粉SDS和RS的比例，蟲草多糖在當添加量為15%時，二者的增幅分別達到48%和69.2%。Zhou Rui等[44]研究了不同添加量（0.0%、0.2%、0.4%及0.8%）厚質木耳多糖對蕓豆淀粉特性的影響，厚質木耳多糖具有的獨特梳狀分子結構以及在水中呈現剛性的鏈構象，使其在水相中具有極佳的增稠能力；在淀粉糊化過程中，隨著添加量增加，RVA曲線呈上升趨勢，厚質木耳多糖與膨脹淀粉顆粒以及泄漏的直鏈淀粉發生相互作用，發揮了維護膨脹淀粉顆粒的完整性和增加體系黏度的作用，體系的回生值提高了0.87～2.03 倍；將厚質木耳多糖-糊化蕓豆淀粉體系于4 ℃存放24 h使其形成凝膠，結果顯示，單獨的蕓豆淀粉凝膠硬度為180.49 g，厚質木耳多糖添加量為0.2%及0.4%時，凝膠硬度依次增加到224.95、275.15 g，但繼續增加添加量凝膠硬度不再發生顯著變化，添加多糖使凝膠析水率大幅下降，多糖添加量為0.8%時，凝膠析水率僅2.22%（初始凝膠吸水率為25.76%），表明厚質木耳多糖促進了蕓豆淀粉凝膠網絡形成，并提升了凝膠的保水性，二者通過協同作用形成了強而有序的凝膠網絡結構，使體系的RS和SDS比例增加，淀粉體外消化率顯著降低。Tu Juncai等[40]研究了香菇、銀耳和黑木耳3 種多糖與高粱淀粉之間相互作用對淀粉性能的影響，在制備懸浮液時，香菇多糖通過靜電相互作用附著在淀粉顆粒表面，而銀耳和黑木耳多糖與高粱淀粉的作用力較弱，不足以使它們附著于淀粉顆粒表面；在糊化階段，食用菌多糖使高粱淀粉在水熱處理時能夠更好地保持完整形態，減少直鏈淀粉漏出，并降低淀粉的糊化度；在貯藏過程中，香菇多糖促進了淀粉凝膠的析水作用，銀耳和黑木耳多糖與淀粉分子之間主要作用力為氫鍵和疏水相互作用，它們抑制了凝膠中淀粉的老化；體外消化實驗結果表明，多糖降低了淀粉的消化速率，并且銀耳和黑木耳多糖抑制消化的效果更好。綜上，食用菌多糖與淀粉之間的相互作用發生在水熱處理的不同階段（懸浮液制備、糊化、老化等），相互作用的類型及強度既取決于多糖的種類，也取決于多糖的濃度。

擠壓是淀粉質食品常用的加工方式，這些產品包括米粉、粉條、蝦片（生坯）等非膨化型產品，也包括膨化型產品。在擠壓加工過程中，因物料及其水分含量不同，淀粉顆粒發生不同程度糊化或降解，在剪切形成的高溫高壓作用下，物料組分發生重組，并通過結構再造最終形成產品的組織形態。研究表明，食用菌添加會影響擠壓淀粉質食品的品質。Sudhakar等[57]研究發現，向大米粉中添加6.6%蠔菇粉，調整混合粉水分質量分數為20%，經螺桿擠壓得到的擠壓膨化食品水分質量分數為6.36%，產品具有良好的可接受性。曹宸瑀等[58]研究發現銀耳可改善玉米、蕎麥等雜糧粉性能及后續制品品質，將其添加到五谷粉中可增強其凝膠性，當銀耳添加量為8%～10%時，擠壓加工的五谷米形態完整、蒸煮性能良好，熟制狀態下具有較好的黏性和彈性，不易老化回生。Lu Xikun等[59]在擠出產品中添加不同質量比（5/100、10/100、15/100）的不同食用菌粉，結果表明，產品膨化率同時受到食用菌種類及添加量的影響，雙孢菇粉和牛肝菌粉添加質量比為5/100時膨化率最高，繼續添加則使其膨化率下降，而香菇粉在添加質量比為10/100時膨化率最高。食用菌粉并未使產品質地發生改變，但由于增加了產品中酚類物質含量及膳食纖維水平，其抗升糖性能得以顯著改善。Vallée等[60]研究發現添加黑木耳（10%或15%）的糙米擠壓產品的膨化率較未添加產品有所下降，但產品硬度未受影響，添加黑木耳使產品具有良好的抗氧化性能。Tepsongkroh等[3]研究了將草菇粉添加到糙米粉中進行擠壓膨化加工的優化工藝，發現最大添加量可達到20%，隨著物料水分質量分數從13%增加到19%，擠壓產品硬度逐漸增加。

熱加工是淀粉質食品生產的主要加工方式之一。在熱的作用下，淀粉分子聚集態結構發生變化。在該過程中，添加的食用菌多糖通過吸附于淀粉顆粒、或與淀粉分子的位點結合等方式（圖2），從而影響加工過程淀粉顆粒形態、淀粉聚集態結構和工藝性能的變化，最終對制品的品質產生影響。各類熱加工方式對二者相互作用調控的效果和機理以及對產品品質的影響，有待進一步明確。

圖2 多糖在淀粉凝膠形成過程中的作用機制Fig.2 Action mechanism of polysaccharides in the starch gel formation

3.2 非熱加工

非熱加工是以非熱能為主的食品加工方式，目前主要包括物理共混、高靜水壓、球磨、高壓均質、超聲波、冷等離子體等手段。在熱加工中，溫度是影響食用菌多糖與淀粉相互作用的主要因素，而在非熱加工中，混合比例、壓力、時間、輸入功率等成為不同非熱加工的主要調控因素。廖傳仙等[61]將黑木耳粉與桑葚果粉、魔芋精粉等通過物理共混制備代餐粉，結果表明，黑木耳粉中的多糖成分與桑葚果粉、魔芋精粉中的成分之間通過發揮協同作用提升了產品的抗氧化活性。李妍等[48]將玉木耳多糖按照質量分數0.5%、1.0%、2.0%、5.0%和10.0%與玉米淀粉復配并制備成懸浮液，RVA測定結果表明，添加0.5%～10.0%玉木耳多糖使玉米淀粉體系的峰值黏度從1 987.33 mPa·s（未添加玉木耳多糖組）持續增加至3 362.67 mPa·s，最終黏度從2 292.00 mPa·s（未添加玉木耳多糖組）持續增加至3 441.33 mPa·s，但淀粉的回生值逐漸下降。這表明玉木耳多糖使玉米多糖的短期回生受到抑制。李妍等[52]后續將復配體系經糊化后放置在4 ℃條件下1、7、14 d，測定其消化特性，結果顯示，多糖使復配體系RDS比例降低而SDS比例增加。周中凱等[62]研究了球磨轉速對靈芝多糖與蠟質玉米淀粉復合物理化性能的影響，結果表明，球磨處理促進了蠟質玉米淀粉顆粒對靈芝多糖的物理鑲嵌或附著，破壞了淀粉的結晶結構；隨著轉速的提高，復合物在糊化過程中的峰值黏度、谷值黏度和最終黏度下降，同時，體外消化率降低，使其具有一定的抗消化性。當前，非熱加工調控食用菌多糖與淀粉相互作用的研究偏少，但值得開展深入研究。

4 食用菌多糖在淀粉質食品加工中的應用

4.1 面條

面條是我國及亞洲大部分地區的典型主食品種，而在歐洲和北美等西方國家，意大利面條在日常大眾飲食中也占據重要位置。在社會經濟快速發展的今天，面條已發展形成生干面條、生濕面條、熟面條（冷凍或脫水）等不同產品類別。研究發現，食用菌多糖或食用菌粉對面條的影響是多方面的，主要包括提升面條的烹煮性和質地口感，增加面條的營養價值，或賦予面條新的功能性等方面（表3）。裴斐等[63]針對全麥鮮濕面條存在得蒸煮易斷裂、口感粗糙等問題進行研究發現，通過添加1%（以面粉質量計）黑木耳多糖，全麥鮮濕面條蒸煮損失率下降19.9%，斷條率降低28.3%，熟制的面條硬度降低15.6%，彈性增加48.1%。陳煜等[64]采用熱水浸提法提取香菇多糖，按照一定比例與小麥粉復配制作面條，研究發現，隨著香菇多糖添加量增加（0～1.5%），面條蒸煮時間延長，原因可能是香菇多糖與淀粉競爭吸水，影響了煮制過程中淀粉的糊化；其中，香菇多糖添加量為0.5%時，不影響面條的蒸煮損失率和質地口感。呂婷等[65]研究顯示，隨著平菇粉添加量的增加（0～25%），混合粉的面團形成時間先延長后縮短，為保證一定的平菇粉添加比例（10%），該研究采取了改良劑（食用膠和食鹽）來保持面條的品質。李波等[66]研究了添加1%～4%平菇粉對面團性能及面條品質的影響，結果表明，平菇粉添加量在3%以內，面條感官品質不受影響。Thomas等[67]通過復配、冷擠壓等工藝制作3 種即食型意大利面條，研究發現，復配食用菌粉的面條膨潤度最高（2.5～2.9 g/g），添加30 g/100 g脫脂大豆粉的面條的堅實度最高（57.22 N），而添加20 g/100 g脫脂椰子粉的面條最佳蒸煮時間最短（約6 min）；所有樣品中，添加5 g/100 g食用菌粉的面條具有最佳的感官評分。劉炳莉等[68]針對鮮濕面貯藏期間發生黏連的問題，在其制作過程中添加一定量的銀耳多糖，研究發現，0.5%銀耳多糖可促進鮮濕面形成均勻、有序穩定的面筋網絡結構，同時抑制鮮濕面貯藏期間水分遷移，并達到較佳的抑制鮮濕面表面黏連的效果。為推動馬鈴薯主食工業化，改善馬鈴薯面條的品質，有學者采取添加食用菌多糖的方法。林秀容等[69]研究發現，向高筋小麥粉中添加14.58%馬鈴薯全粉及17.60%杏鮑菇粉，所制作的面條具有較好的感官評分，滿足LS/T 3212—2014《掛面》中掛面的各項指標，同時提高了面條的營養價值。張妍等[70]研究發現，20%雞油菌多糖可縮短馬鈴薯全粉面條的最佳蒸煮時間，降低斷條率，馬鈴薯全粉添加量可達到15%。Lu Xikun等[71]將香菇、雙孢蘑菇、牛肝菌等加工成粉后，與杜倫小麥粉復配加工制作意大利面，研究發現，食用菌粉的添加增加了意大利面的抗氧化活性成分含量，該研究還為富含膳食纖維的食用菌粉（總膳食纖維含量24.61～41.97 g/100 gmd）抑制淀粉消化提供了實驗證據。Wang Liwen等[72]制備了富含不同水平香菇粉（蓋、柄、完整子實體）的面條，研究發現，在面條中加入15%的香菇柄粉，可顯著降低體外消化實驗釋放的還原糖含量（P＜0.05），消化物還表現出對H2O2誘導的氧化應激具有較佳的細胞抗氧化能力。該研究為提升面條營養價值和降低血糖指數提供了參考。

表3 在面條中添加食用菌多糖的有益效果Table 3 Benefits of the addition of mushroom polysaccharides to pasta and noodles

4.2 面包和糕點

GB 7099—2015《食品安全國家標準 糕點、面包》中定義，面包是以小麥粉、酵母、水等為主要原料，添加或不添加其他原料，經攪拌、發酵、整形、醒發、熟制等工藝制成的食品。國內外有大量關于多糖添加改善面團性能及面包品質的研究。Sulieman等[49]在無麩質面包加工中添加雙孢菇多糖粉，結果顯示，高添加量造成面包比容顯著下降，但在一定程度上延緩了貯藏過程中面包陳化。王雪波[73]研究發現，雞油菌多糖提取液添加到馬鈴薯面團中可加快面團發酵以及風味物質的累積，增加面團中膳食纖維含量，并最終提升馬鈴薯面包的品質。高觀世等[74]將金耳的子實體經熱水提取、乙醇沉淀后得到多糖質量分數為51.4%的金耳粗多糖，并將其應用于面包生產中，結果表明，面粉中添加1%～3%的金耳粗多糖可增加面包體積和持水性，減緩淀粉的老化，使面包口感柔軟，內部組織細膩均勻。Cirlincione等[75]研究發現，添加杏鮑菇粉可制作功能性面包，杏鮑菇粉添加量為10%時不影響面團的發酵性能。Ulziijargal等[76]利用4 種食用菌（牛樟菇、姬松茸、猴頭菇和桑黃）的菌絲體代替5%的小麥粉制作面包，研究結果表明，添加菌絲體的面包體積較小，顏色較深，具有較低的亮度和白色指數。在面包配方中加入5%的菌絲體不會對面包的質地產生不利影響，但確實降低了面包的可接受性。Lu Xikun等[77]將雙孢菇、香菇和牛肝菌粉等按照5%、10%、15%取代小麥粉制作面團，研究發現，食用菌粉添加降低了面團穩定性，提高了持水力，降低了面團的延伸性，加工出的面包比容下降（除了添加5%牛肝菌粉樣品組）、彈性下降，同時食用菌粉改變了面包的孔隙結構。Yuan Biao等[78]將黑木耳粉按添加量0%～10%與小麥粉復配，結果顯示，混合粉的持水力、峰值黏度和最終黏度比單獨的小麥粉提升，制作成面團后，面團的穩定性和彈性模量下降，但是添加5%黑木耳粉制作的面團仍然具有較好的面筋網絡結構，高于此添加量則導致面包的品質下降。針對黑木耳粉弱化了面團性能，導致產品品質下降的問題，Fan Hongxiu等[79]采用高溫高壓和酸性溶液處理相結合的方法對黑木耳粉進行改性，結果表明，改性黑木耳多糖不會阻斷谷蛋白鏈內二硫鍵的形成，相反，它通過非共價相互作用促進蛋白質的交聯，使谷蛋白大聚合物的聚集程度更高；添加2%～8%改性黑木耳多糖的面團表現出更高的彈性和黏性模量，這有益于醒發過程中面團的體積膨脹。Liu Yudi等[80]對比研究了云南野生及商品食用菌添加對面包品質的影響，結果發現，隨著添加量（0～15 g/100 g）的增加，產品的體外抗消化性能增強。柳芳偉等[81]的研究表明，將非淀粉類多糖添加到面包中可降低淀粉水解率，有助于降低面包的血糖生成指數。Fan Lisheng等[82]研究發現，在面包制作中添加9%黑木耳多糖粉，產品的感官品質不受影響，同時賦予了面包良好的抗氧化性能。

GB 7099—2015《食品安全國家標準 糕點、面包》將糕點定義為一種以谷類、豆類、薯類、油脂、糖、蛋等食材中的一種或幾種為主要原料，添加或不添加其他原料，經調制、成型、熟制等工序制成的食品。GB/T 20977—2007《糕點通則》指出，糕點的產品范圍包括烘烤糕點、油炸糕點、水蒸糕點、熟粉糕點等熱加工糕點以及冷加工糕點。Olawuyi等[83]將香菇添加到大米松餅中，并對其品質進行了測定。結果表明，香菇中的酚類化合物提高了松餅的抗氧化活性，抗氧化活性的提高會賦予其營養功效，并且大米松餅的食用品質沒有受到顯著影響。Kim等[16]將香菇β-葡聚糖提取物與小麥粉復配用于蛋糕加工，經研究發現，每份蛋糕中含1 g香菇β-葡聚糖時，產品外觀及質地品質無顯著變化，但香菇β-葡聚糖含量更高會導致蛋糕體積降低、硬度增加。

4.3 餅干

GB 7100—2015《食品安全國家標準 餅干》將餅干定義為以谷類粉（和/或豆類、薯類粉）等為主要原料，添加或不添加糖、油脂及其他原料，經調粉（或調漿）、成型、烘烤（或煎烤）等工藝制成的食品。GB/T 20980—2021《餅干質量通則》規定餅干產品主要包括酥性餅干、韌性餅干、發酵餅干、曲奇餅干、夾心餅干、威化餅干等。張潤等[84]以黑木耳、低筋面粉為主要原材料研制黑木耳多糖曲奇餅干，結果表明，黑木耳多糖添加量為8%時，餅干具有較好彈性和咀嚼性。邵佳甲[85]將10.5%銀耳多糖粉添加到面粉中制作餅干，結果表明，所制備餅干具有較好的感官品質。鄭俏然等[86]將青杠菌多糖按照1%添加到面粉中制作餅干，不僅增進了餅干的風味和營養品質，而且使產品具有良好的口感。Sulieman等[87]對添加未發酵或發酵的雙孢蘑菇多糖生產的無麩質餅干進行了評價，結果表明，兩種多糖都提高了餅干面團的流變模量，降低了餅干的硬度。此外，未發酵的蘑菇多糖增加了餅干的厚度，而發酵的多糖提高了餅干的直徑和攤鋪率。Sulieman等[88]后續研究發現，添加未發酵或發酵的雙孢蘑菇多糖粉賦予了無麩質餅干抗氧化活性，使總酚含量達到20.07～28.12 mg/g，餅干具有更加光滑的外表面。Nie Yuanyang等[89]研究了金針菇粉及其可溶性多糖的添加對小麥面團流變學及微觀結構的影響，結果發現，金針菇粉顯著增加了小麥粉吸水性、降低了面團形成時間和面團穩定性；隨著金針菇粉添加量增加，面團硬度增加而延展性減弱。金針菇粉及其可溶性多糖均在高添加量時弱化了面筋結構，從而使面團更適于餅干加工。Biao Yuan等[90]研究了杏鮑菇粉對小麥面團及餅干烘焙質量的影響，結果發現，杏鮑菇粉降低了面團的穩定性，當杏鮑菇粉添加量為15%時，餅干具有最佳的質地和外觀品質。Ng等[9]通過體內研究發現，添加富含膳食纖維的平菇粉可改善餅干的餐后血糖反應，其認為平菇粉中的多糖影響了餅干中淀粉的顆粒結構，降低了淀粉消化率。非消化性食用菌多糖抵達結腸后，能夠被結腸菌群發酵降解，并產生免疫調節活性，起到維護腸道健康的作用[11]。Tu Juncai等[10]將的香菇、木耳、銀耳粉按5%～15%的添加量分別添加到高粱粉中制作餅干，發現食用菌粉的添加使餅干在體外消化實驗中還原糖釋放量同比下降14.98%～33.32%，此外，香菇粉或黑木耳粉增加了餅干的硬度。

4.4 其他淀粉質食品

食用菌多糖在粉條、饅頭等淀粉質食品中也有少量涉及。Heo等[91]將香菇β-葡聚糖添加到大米粉中，結果表明添加香菇β-葡聚糖可改善大米粉在加工過程中的性能，隨著添加量的增加，大米粉中淀粉的糊化逐漸受到抑制，制成的粉團剛性增強，同時產品的品質得到提升，烹煮損失率和膨潤性下降，煮熟米粉條的力學性能得到改善。郭欣[92]研究了黑木耳多糖添加到饅頭中的可行性，結果表明，在黑木耳多糖饅頭達到最高感官評分時，黑木耳漿添加量可達到10%。Nie Yuanyang等[93]研究發現，添加一定比例杏鮑菇粉可使小麥粉吸水率增加，但面團形成時間縮短且穩定性顯著下降，隨著杏鮑菇粉添加量的增加，能夠形成硬度增加而延展性弱化的面團；同樣，在添加杏鮑菇多糖后，面團的面筋網絡連續性受到破壞，面團硬度增加。該研究建議在采取復配面團制作饅頭、面條等制品時，杏鮑菇粉的復配比例以2.5%～5.0%為宜。Tepsongkroh等[4]研究發現，擠壓糙米制品在添加食用菌和咸味香精后有助于提高消費者可接受度和購買意愿。

5 結語

向淀粉質食品中添加食用菌粉或食用菌多糖在當前備受關注。通過添加一定比例食用菌粉或食用菌多糖，產品的外觀、質地以及消費者可接受性得到顯著改善，營養價值和功能特性得到提升和豐富。食用菌多糖通過對淀粉理化性能的調節作用，改變了淀粉的水合、糊化、凝膠、消化等理化特性。為了更好地拓展食用菌粉或食用菌多糖在淀粉質食品中的應用，建議后續研究宜從以下方面深入：1）從相互作用角度闡釋食用菌多糖調控淀粉性能的機制；2）探索多重改性方式，使食用菌多糖更加高效地提升淀粉原料特性或淀粉質食品品質；3）在淀粉質食品加工過程方面，應明確食用菌多糖如何通過改善面團、粉團等中間產品的性能來改善后續制品的品質；4）對食用菌多糖參與構建淀粉質食品微觀結構的機制進行解析，從而揭示其對該類產品感官及營養品質改善或提升的作用機制。