靈芝功能食品的研究進展

關穎賢,冮 潔,薛晨光,潘 玲

(大連民族大學 生命科學學院,遼寧 大連 116605)

靈芝(Ganodermalucidum)為擔子菌門(Basidiomycota)傘菌綱(Agaricomycetes)多孔菌科(Polyporaceae)靈芝屬(Ganodelma)真菌[1],是我國傳統的珍貴中藥材,其富含多糖、三萜類、甾醇、生物堿、蛋白質、核苷類等多種生物活性成分,具有抗氧化[2]、抗病毒[3]、抗腫瘤[4]、增強免疫力[5]、預防心臟病[6]、降血糖血脂[7, 8]、改善睡眠[9]、保肝護肝[10]等功效。近年來,對靈芝的研發已突破常規藥用的目的,在食品中的研究越來越廣泛。但由于靈芝不是藥食同源物質,一直未能作為普通食品原料應用于食品加工生產中,僅能作為藥品、保健食品的原料。靈芝在我國保健食品領域占據著非常重要的地位,通過國家市場監督管理總局特殊食品信息查詢平臺查詢得知,截至2022年9月,已注冊的靈芝類保健食品共1 140種,其中國產保健食品注冊1128種,進口保健食品注冊12種;有單方及復方,應用劑型包括膠囊、片劑、沖劑、口服液、粉劑、顆粒劑、丸劑、茶劑、酒劑等,其中以膠囊劑最為常見,占62%。已注冊的靈芝類保健食品的保健功效共11種,以“提升機體免疫水平”占67.19%,還包括輔助保護化學性肝損傷、緩解機體疲勞、提升睡眠質量、抗氧化等多種功效。隨著越來越多規定靈芝按“藥食同源”物質生產經營試點政策的出臺,為靈芝在食品領域內的普遍應用提供了可能。本文對以靈芝孢子、子實體、菌絲體及其發酵產物為原料研發的功能食品類型及特點、生產工藝、發展前景進行綜述,為靈芝在食品中的推廣應用提供參考。

1 靈芝孢子

靈芝孢子是靈芝生長成熟后其菌蓋下方菌孔中彈射出的褐色粉末狀卵形生殖細胞,含有靈芝的所有遺傳活性物質,其有效成分含量是子實體的數十倍[11]。截至2022年9月,我國已申報的靈芝孢子類保健食品共438種,占所有靈芝類保健食品的38.42%。由于靈芝孢子壁由堅硬的幾丁質成分構成,且為雙層骨架結構[12],肽鍵多且架構致密,人體消化系統無法將其有效分解,使孢子粉的功效成分難以被吸收。靈芝孢子粉的破壁主要綜合超微粉碎、擠壓膨化、高壓均質等機械方法與超臨界二氧化碳、超聲波、微波等物理方法[13]。破壁后孢子粉中的多糖、三萜類、蛋白質、脂肪等營養活性成分更易于溶出[14],人體對其有效成分吸收率達90%以上[12],同時其調節腸道菌群和保護機體能力提高,可使腸道中優勢菌群數量增多,致病菌數量減少[15]。

靈芝孢子粉在食品中的應用見表1?？芍苯右枣咦臃蹫樵匣蜉o料加工處理,如孢子粉保健食品制劑及酒、乳、茶、冰淇淋等;或提取孢子粉中的有效成分,以提取物為原料加工成孢子油膠囊、功能飲料等。靈芝孢子粉功能食品以保健制劑為主,復方輔以西洋參、紅景天、黃芪、當歸、棗仁、葛根、山藥、刺五加等食藥兼容材料。此外,將靈芝孢子粉作為原料添加至酒、乳、茶、冰淇淋等大眾食品加工中,可以提高產品的感官風味及保健價值。如靈芝孢子茶由靈芝孢子粉和茶青混合揉捻、共同發酵,孢子粉帶有的干果清香可以提高紅茶的香氣及滋味,且共同發酵可以使孢子粉與茶葉結合緊密,提高紅茶的外形及葉底[24]。向白酒中添加靈芝孢子粉,經過冷浸泡制、調配、降度、澄清、陳釀研制的靈芝孢子酒具有抗疲勞、提高免疫力功效[20, 21]。由于孢子粉中的靈芝酸成分較為苦澀,可加入甜味劑及植脂末、椰子粉、核桃粉、香蕉粉等改善孢子粉飲料口味,以及采用復烘烤工藝增加香味成分的釋出[27]。

表1 靈芝孢子功能食品類型

靈芝孢子油是從靈芝孢子中提取的油狀脂質物,主要成分是靈芝三萜、脂肪酸甘油酯、飽和與不飽和脂肪酸、類固醇[28]。靈芝孢子油中的不飽和脂肪酸容易被氧化,可通過油脂微囊化將液態油脂包裹延長保質期,且微囊經過乳化工藝,可以提高人體對油脂的吸收。如趙志錦[29]等以變性淀粉HI-CAP100、麥芽糊精為囊材,通過乳化、均質將靈芝孢子油包裹,并添加抗氧化劑維生素E、阿拉伯膠以及金屬離子螯合劑EDTA,通過噴霧干燥將液態的孢子油固態化,降低其過氧化值,提高了穩定性。此外,以大豆分離蛋白為乳化劑,將靈芝孢子油包埋于乳狀液內[30],加入多糖[31]及茶多酚、抗壞血酸[30]等抗氧化劑,也可以起到改善其氧化的作用,可應用于孢子油液體口服類產品的開發。

2 靈芝子實體

靈芝子實體由氣生菌絲特化而成,由骨架菌絲及纏繞菌絲等菌肉菌絲構成。傳統的靈芝加工是將子實體干燥粉碎后的靈芝絨與藥粉(或淀粉)加水充分混勻再干燥粉碎[32],以提高制粉效果。超微粉碎技術在靈芝加工中被廣泛應用,其超微粉粒度分布在2.92～6.03 μm,平均粒徑為3.18 μm[33],可顯著提高子實體中有效成分的提取及溶出率[34, 35]。靈芝子實體粉常用于酒、餅干、醋等產品開發,如酒中加入靈芝粉可以降低甲醇及SO2含量[36],提高酒的品質,還能作為功能補充劑,如Jae-HoKim等[37]研制的靈芝米酒具有ACE酶抑制活性及類似SOD活性,具有輔助抗高血壓作用。靈芝子實體富含粗纖維,制備餅干過程中添加靈芝粉可以增加面團的持水性和柔韌性,改善面團加工性能[38]。此外,子實體中的半木質化纖維具有較高的耐酸強度,纖維交織后呈現多孔性,可作為吸附性固定化載體,如以靈芝粒為載體吸附固定醋酸桿菌,于蘋果酒中發酵可制備靈芝蘋果醋[39]。

靈芝子實體食品制劑類型見表2,其先經過粗提取制成靈芝浸膏,再干燥粉碎成靈芝精粉[46],或精提子實體中的多糖、靈芝酸成分,由于多糖等親水性成分吸濕性強,容易阻礙其固態制劑成型,可添加麥芽糊精、微晶纖維素后采用噴霧干燥制成[40]。對于大眾食品開發,靈芝子實體抽提主要采用熱水浸提的方式,其水提液和蔗糖熬煮得到的靈芝糖漿可制備凝膠型軟糖[41],同時抽提物中含有豐富的氨基酸及呈味作用的核苷酸,可用于醬油、醋等調味品開發。靈芝速溶粉由子實體經過超微粉碎、破壁、抽提、濃縮、干燥后制成,它可以與其它速溶配料融合研發咖啡、速溶茶等固體飲品[42],如靈芝速溶咖啡以靈芝提取物結合咖啡豆及其它天然活性成分制成,有助于保持頭腦清醒、提高工作效率及免疫力[43]。由于靈芝水提液偏苦澀,適口性差,制備飲品的過程中可以添加適量穩定劑 β-環糊精對其中苦味物質進行包埋[44],改善口感。此外,水提液中的多糖具有較好的流變性和穩定性,可賦予發酵產品較好的質構和口感,不需另外添加穩定劑及增稠劑,能夠普遍用于傳統發酵飲品[45],如以靈芝多糖與黑莓濃漿混合,接種酵母、醋酸菌發酵制備靈芝黑莓醋[45],能夠維持黑莓花青素等酚類成分的穩定性。

3 靈芝菌絲體及其發酵產物

靈芝菌絲體由靈芝孢子萌發繁殖而成的許多分支絲狀的菌絲組成,其發酵工藝簡單、生長周期短、原料使用廣泛,易于規?；a且沒有季節限制,更易于實現工業化生產。根據發酵方式不同,其應用包括液態發酵的菌絲體、發酵液及固態發酵菌質。

3.1 靈芝菌絲體

靈芝菌絲體在食品中的加工方式有三種,見表3。一是在食品加工過程中添加菌絲體繼續發酵,如醬油、腐乳等發酵食品;二是直接以菌絲體為原料進行加工,或作為輔料添加,如調味料、餅干、人造肉;三是對菌絲體進行浸提,以提取液為原料再加工,如顆粒劑、保健口服液、乳、酒、固體飲料等。靈芝菌絲體中含有1-辛烯-3-醇、苯甲醛、3-辛酮、苯甲酸甲酯等主要風味物質[49],本身具有獨特風味,可作為呈味原料或輔料,且菌絲體在發酵過程中富含的活性成分浸出,可以賦予食品獨特的保健功能。菌絲體不僅蛋白質、纖維含量高,脂肪含量低,還具有天然的纖維狀結構,其菌絲蛋白可替代植物蛋白應用于人造肉生產[50],且由于菌絲體所含生物活性成分存在抗菌及抗氧化效果,生產的“人造肉”保質期更長[51]。此外,靈芝菌絲體能有效富集具有營養及藥理意義的鐵、鋅、硒、鋰、鍺等微量元素[52],可以作為富含微量元素的功能性食品替代品。

3.2 靈芝發酵液

靈芝液態發酵食品的類型取決于液體基質,發酵液可直接作為原料加工處理,其成品以液態食品為主,如酒、茶、乳、飲料、醋;或在食品加工過程中作為輔料添加,使其在加工過程中繼續發酵,如饅頭、米、醋;三是配制型,發酵液經過濾與離心后與其他物質共同調配,使含有的原料活性物質富集,如茶、飲料,見表4。靈芝發酵液中含有菌絲體代謝分泌的活性成分及淀粉酶、漆酶、蛋白酶等酶,可以提高食品營養及品質。例如靈芝漆酶能增大饅頭比容,并催化小麥蛋白交聯,優化面筋網絡結構,使饅頭內淀粉顆粒膨大與聚集,有助于人體吸收[63];發酵液中的淀粉酶能催化淀粉轉變為葡萄糖,促進酵母菌生長代謝釋放CO2,提高饅頭比容、氣孔數及氣孔面積,降低饅頭硬度[64]。靈芝菌絲體具有較強的多酚氧化酶分泌能力,其在茶湯中的適應性較強,能有效分解茶多酚,并提升茶中氨基酸含量,使茶酚氨比達到合理水平[65]。靈芝功能飲料以大豆蛋白為原料,通過菌絲體發酵使大豆蛋白分解成小分子的肽及氨基酸,制備的轉化肽飲料集靈芝與大豆肽功效于一體,具有抗疲勞、免疫調控等功效[66],也可以果汁為原料,其清新果味可以改善靈芝醇厚的風味,兼顧營養的同時更易被消費者接受。將發酵液與鮮乳結合研發酸乳,可以彌補靈芝中限制性氨基酸的不足,起到蛋白質互補作用[67];且發酵液中的多糖可以促進乳酸菌增殖,改善酸乳的組織形態,提升乙醛含量,發酵液中多肽能促進酸乳中丁二酮合成[68],從而提升酸乳品質。此外,發酵液中含有的淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶等可以緩解淀粉老化[69],有助于提高米質;馬譽暢等[70]向糙米中添加靈芝發酵的粗酶液,使糙米回生值比率達24.0%,同時糙米中酯類、烴類成分增加,糙米香味提升,其熟制后粘性提高、硬度下降,糙米口感得到改善。

3.3 靈芝固態發酵菌質

靈芝固態發酵以谷物基質為主,菌絲體具有分解、利用谷物中纖維素和木質素的能力,同時谷物中富含蛋白質、維生素、礦物質等營養成分,可作為菌絲體生長的原料。靈芝固態發酵在食品中的應用見表5,其產品包括雜糧粉、復合米、餅干、茶、酒、飲料、醬油等。通過靈芝固態發酵可以提高食品營養及品質,如以靈芝固態發酵大米或玉米制備復合米,可使谷物淀粉降解,提升米質中氨基酸及多糖含量[76],其粒形、粒度、色澤、食味均與普通大米相近而營養價值更高。以鹿角靈芝發酵小麥,得到的全麥粉幾乎不含面筋蛋白,與面粉混合制備餅干可抑制面筋網絡形成,降低餅干咀嚼性及硬度,提高餅干品質[77]。此外,靈芝固態發酵的原料選擇廣泛,茶葉及食品加工產生的副產物如豆渣、豆腐渣、甘蔗渣、麩皮等都可作為發酵基質。經過靈芝固態發酵甘蔗渣、豆渣、麥麩制備雜糧粉,菌絲體會對豆渣、甘蔗渣細胞降解,其分泌的纖維素酶、半纖維素酶等胞外酶,可降解膳食纖維原料中難以消化的粗纖維形成多糖,促進豆渣及甘蔗渣中營養成分的釋放,提高蔗渣、豆渣、麩皮的使用價值[78]。

表5 靈芝固態發酵功能食品類型

4 結 語

靈芝功能食品的研發應回歸靈芝本質,深加工是靈芝產業結構調整唯一出路。通過子實體為主導深度研發分離純化技術,研發靈芝單體、幾種純化合物復合靈芝保健品是未來的主要發展方向,這需要研發前沿的、低成本、可以工業化生產的提取分離純化技術。作為一種具有發酵功能的真菌,靈芝菌絲體發酵具有許多子實體無法替代的優勢,其發酵食品的研發是未來靈芝產品深加工的一個重要趨勢。我國靈芝功能食品的研發應根據不同地區的靈芝資源和食品加工形式進行制備,通過多元化產品拓寬靈芝消費人群,促進靈芝產業升級。伴隨有關靈芝及其化學成分安全性,藥理作用機制的深層次研究,以及統一的靈芝產品質量規范和有效物質檢測標準的建立,未來靈芝在保健食品領域應用范圍會不斷拓寬,此外,靈芝也會作為普通食品原料應用,靈芝食品產業也將具有廣闊的發展前景。