黑木耳活性成分及其在食品中的應(yīng)用研究進展

摘 要：黑木耳富含多種生物活性物質(zhì)，能夠提高身體的抵御能力，如抗血栓、降血糖、降血脂、抗腫瘤、抗氧化和延緩衰老等。本文綜述了黑木耳的主要生物活性成分、提取工藝及其在食品中的應(yīng)用，指出了黑木耳的開發(fā)應(yīng)用前景，以期為后續(xù)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：黑木耳；生物活性成分；功能特性；提取工藝；產(chǎn)品開發(fā)

中圖分類號：TS255.2 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）06-0021-06

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.06.005

Progress in Research on Active Ingredients of Black Fungus and Their Application in Food

YANG Qiurong1， LI Yanhui1*， ZHANG Li2， LI Xin2， WANG Jinming2

（1. College of Food Science and Nutritional Engineering， Jilin Agricultural Science and Technology University，Jilin 132101， China; 2. Jilin Provincial Institute of Product Quality Supervision and Inspection， Changchun 130012， China）

Abstract： Black fungusis is rich in a variety of bioactive substances， which can improve the body’s resistance， such as anti-thrombosis， lowering blood sugar， lowering blood lipids， anti-tumor， anti-oxidation and anti-aging. In this paper， the main bioactive components， extraction technology and application in food of black fungus were reviewed. It was pointed out that black fungus had a great prospect of development and application， in order to provide reference for the follow-up research.

Keywords： Black fungus; bioactive ingredients; functional characteristics; extraction technologies; product development

收稿日期：2023-12-18

基金項目：吉林省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（S202311439061）

第一作者簡介：楊湫蓉（2003—），女，在讀本科，專業(yè)為食品質(zhì)量與安全

*通信作者簡介：李延輝（1969—），男，教授，碩士，主要從事食品質(zhì)量與安全方面的教學與研究工作

黑木耳是藥食同源的菌類作物之一，也是重要的營養(yǎng)補充食品，在我國具有悠久的歷史[1]。中醫(yī)認為，黑木耳不僅能夠緩解高血壓和阻礙血管硬化，還能減輕惡性腹瀉和緩解胃病等。對于長期工作在粉塵環(huán)境中的作業(yè)人員，如紡織工人、礦山工人、理發(fā)師等，食用黑木耳能起到吸附粉塵的特殊醫(yī)療保健作用[2]。現(xiàn)代醫(yī)學研究證明，黑木耳有消炎、抗凝血、抗血小板聚集、抗血栓形成和促進免疫功能等多種生物活性[2]。黑木耳的藥理功能特性一直是人們關(guān)注的重點，研制出了一系列黑木耳保健和功能性產(chǎn)品。本文綜述了黑木耳的主要生物活性成分、提取工藝及其在食品中的應(yīng)用，指出了黑木耳的開發(fā)應(yīng)用前景，以期為后續(xù)研究提供借鑒。

1 黑木耳的主要生物活性成分及其功能特性

研究顯示，黑木耳生物活性成分中占比依次為膳食纖維51%～56%、多糖3%～28%、蛋白質(zhì)10%～16%、黑色素1%～3%、多酚類化合物1.1%～1.3%和黃酮類化合物0.03%等[3]。近年來，黑木耳的研究主要集中在黑木耳多糖成分上，但黑木耳不僅包含多糖，還包含多種生物活性組分。

1.1 蛋白質(zhì)及其功能特性

相比于其他植物，黑木耳所含蛋白質(zhì)含量可達12%～13%，黑木耳蛋白質(zhì)具有乳化及乳化穩(wěn)定性、起泡及泡沫穩(wěn)定性，蛋白質(zhì)功能與其二級結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。林洋[4]研究證明，黑木耳蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是完整的三螺旋，相對于大豆分離蛋白，黑木耳蛋白質(zhì)具有泡沫穩(wěn)定性的顯著優(yōu)勢，同時具有與大豆蛋白相當?shù)某炙浴⑷榛约胺€(wěn)定性。王艷菲[5]研究表明，黑木耳水溶性清蛋白、鹽溶性球蛋白、醇溶性醇溶蛋白和弱堿溶性蛋白四種蛋白的溶解性和疏水性間具有負相關(guān)關(guān)系，相對于弱堿溶性蛋白，清蛋白、球蛋白溶解性好，但疏水性差，醇溶蛋白溶解性最差且對油吸附較強；清蛋白的起泡能力幾乎不受pH影響，酸性條件下四種蛋白質(zhì)所呈泡沫的穩(wěn)定性好，當pH小于5時，四種蛋白質(zhì)的泡持性均下降；清蛋白乳化性在酸性和中性環(huán)境表現(xiàn)最強，但其穩(wěn)定性在酸性環(huán)境中較差。體外實驗表明，黑木耳活性肽與鈣的螯合物（AP-Ca）顯著提高了成骨細胞的鈣含量和堿性磷酸酶活性，具有抗骨質(zhì)疏松作用[6]。

1.2 寡糖及其功能特性

寡糖常與脂類或蛋白質(zhì)結(jié)合成糖脂或糖蛋白，是構(gòu)成細胞膜的成分之一。研究表明，寡糖可以調(diào)控生物活性，如抑菌、抗氧化、抗腫瘤、調(diào)節(jié)腸道微生物菌群和增強免疫活性等。胡皓程等[2]研究證明不同濃度的黑木耳寡糖AHO1均能較好地清除ABTS、DPPH自由基，說明AHO1具有良好抗氧化性。何榮軍等[7]研究證明黑木耳寡糖對嗜酸乳桿菌具有較好的益生作用，且提高了益生菌對胃液的耐受性。李麗莉[8]研究證明木耳寡糖有較好的抗氧化能力，且對乳酸桿菌的生長起促進作用，對大腸桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌生長起抑制作用。

1.3 多糖及其功能特性

黑木耳多糖（auricularia auricular polysaccharide，AAP）具有抗氧化、抗腫瘤、降血糖、降血脂和防輻射等多種生物活性，具體表現(xiàn)在抑制腫瘤細胞生長、增殖、降低血脂數(shù)和良好抗氧化性等方面[9]。Basso等[10]提取出一種由葡萄糖、半乳糖、巖藻糖和甘露糖構(gòu)成的β-（1→3）-葡聚糖的胞外多糖，其摩爾比為18.8∶21.3∶22.1∶23.4，具有免疫調(diào)節(jié)活性。抗腫瘤主要機制是抑制腫瘤組織的增殖細胞和抗原的表達，與相關(guān)凋亡基因的表達相關(guān)。Yu等[11]研究證明黑木耳多糖能使機體腫瘤細胞致死，原因是腫瘤細胞中的抑癌基因與其結(jié)合從而抑制了腫瘤細胞生長。蔡潤等[12]研究證明黑木耳多糖能夠抑制大鼠腫瘤細胞的增殖，且抑制作用與其濃度成正比。血脂數(shù)主要取決于肝脂酶和脂蛋白酯酶的活性，酶活性越高，越能降低血脂。姜洪彬等[13]發(fā)現(xiàn)黑木耳多糖人參粉能顯著降低試驗小鼠血清中膽固醇和三酰甘油的濃度，證明其具有預防高脂血癥的作用。甘霓等[14]研究證明黑木耳多糖具有抑制腫瘤細胞繁殖的作用，且將化療藥與其聯(lián)用明顯比使用單一的藥效果更好。于美匯等[15]研究證明黑木耳多糖不僅能提高小鼠機體抗氧化能力，而且能顯著降低高脂血癥小鼠的血脂數(shù)和肝指數(shù)等指標。劉榮等[16]得出黑木耳多糖直接、有效降低了小鼠機體的血脂指數(shù)。朱曉冉等[17]研究了中性未經(jīng)脫色黑木耳多糖，證明其在體外抗氧化性方面有很好的效果。

1.4 黑色素及其功能特性

黑木耳中黑色素具有顯著生物活性，如抗氧化、抗輻射、抗病毒、增強免疫力等[18]，主要表現(xiàn)在清除自由基、抑制病菌生長、保護細胞損傷等方面。劉鑫等[19]采取超聲波提取毛木耳黑色素，使用紅外光譜法對其體外化學及細胞抗氧化活性進行分析，發(fā)現(xiàn)毛木耳黑色素具有較好的抗氧化活性，且能在體外保護誘導的細胞損傷。有研究證明，黑木耳黑色素能夠清除機體羥自由基和部分離子型自由基等作用[20]。Li等[21]研究證明了黑木耳黑色素在腸道中有抑制致病細菌生長的作用，當濃度為80 μg/mL時，對腸埃希氏菌的生物抑制率最高，為71.3%，熒光假單胞菌次之，為63.2%，最低生物抑制率是銅綠假單胞菌，為61.7%。李斌[22]研究證明純化的黑木耳黑色素具有清除DPPH等體外自由基的活性，清除羥基自由基最顯著，并對細菌群體感應(yīng)調(diào)控行為具有顯著作用。劉城移等[23]發(fā)現(xiàn)黑木耳黑色素通過提高肝內(nèi)抗氧化酶的活力、清除肝內(nèi)自由基等方式保護肝臟。張敏等[24]研究發(fā)現(xiàn)，黑木耳黑色素具有清除超氧陰離子自由基和ABTS陽離子自由基的作用。

2 黑木耳活性成分的提取工藝

2.1 蛋白質(zhì)的提取

目前，黑木耳蛋白質(zhì)有多種提取方法，主要包括酶促法、堿溶解酸提法、熱水浸提法、超聲波輔助法、酸提取法等。熱水浸提利用蛋白質(zhì)的溶解性，但此法單一、效率較低。劉靜波等[25]研究提取黑木耳膠原蛋白，利用酶的特異性與專一性，采用胰蛋白酶法，進行單因素試驗結(jié)合多元線性回歸試驗進行優(yōu)化，這為植源性膠原蛋白的制備提供借鑒，此法效率高、純度高。趙玉紅等[26]研究采取堿溶酸法提取黑木耳蛋白質(zhì)，并優(yōu)化提取工藝，優(yōu)點是簡單易操作、低成本、提取得率較高、純度較高，結(jié)果證明最優(yōu)工藝參數(shù)為溫度50 ℃、料液比1∶90、提取時間2.5 h、氫氧化鈉溶液濃度為0.07 mol/L。超聲波-堿法利用了超聲波的“空穴”效應(yīng)，使細胞壁破壞，加速目標物滲透作用，堿法進行二次提取從而提高蛋白質(zhì)提取率，李福利等[27]研究采取超聲波-堿法提取黑木耳蛋白質(zhì)，采用氨基酸分析儀和圓二色光譜儀測定其氨基酸和二級結(jié)構(gòu)的含量，SDS-PAGE和DSC測定其亞甲基分子量和熱變性溫度，結(jié)果顯示，最佳提取工藝條件（pH 11.0，超聲時間20 min，超聲功率200 W）下的黑木耳蛋白質(zhì)提取率為66.32%。林洋[4]研究表明，相對于堿法和強電場技術(shù)，超聲波輔助堿法提取效果極顯著，在最佳提取工藝（溫度50 ℃、超聲功率為300 W、料液比1∶92 g/mL、超聲時間53 min、堿液濃度0.07 mol/L）下黑木耳蛋白質(zhì)的含量和提取率分別為4.76%、48.3%。

2.2 多糖的提取與純化

常見的提取方法有熱水浸提、稀堿浸提、酶輔助提取法和超聲波提取法等。為使黑木耳粗多糖成分得到高效分離，通常結(jié)合多種提取方式，再通過提取液濃縮、透析、冷凍干燥獲得[2]。Zeng等[28]通過熱水提取固態(tài)發(fā)酵的木耳耳廓菌絲體的水溶性粗多糖，然后通過DEAE Sephadex A-50和Sephadex G-200層析純化，采用傅里葉變換紅外光譜和核磁共振（1HNMR）光譜研究了純化的木耳多糖（AAP-I）的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，耳曲霉菌絲體固態(tài)發(fā)酵（solid-state fermentation，SSF）的AAP-I具有較強的降血脂特性，熱水浸提法操作簡單，但時間長、效率低。Ma等[29]研究結(jié)合H2O2和等離子體溶液降解，通過熱水提取法分離出一種水溶抗氧化木耳多糖AAP，優(yōu)點是能耗低、成本適中、無二次污染、無需添加化學試劑。酶輔助提取法時間短、效率高、能耗低，但成本高，對pH、溫度等要求也高。Su等[30]采用酶輔助提取法，分離出具有抗氧化活性的木耳多糖AAP。此外還有超聲波協(xié)同半仿生法、超微粉碎協(xié)同超聲波法、超高壓微射流等。

2.3 寡糖的提取

木耳寡糖主要來源于天然多糖的水解（堿水解法、酸水解法和酶解法）和物理化學合成，主要包括下列幾種方法。

2.3.1 酸水解法

大多數(shù)天然多糖都能被酸堿水解從而獲得一些小分子量寡糖片段，再對其反復多次進行分離純化后，最終就能獲得純寡糖，但是某些多糖極易被酸、堿或溫度所影響[2]。Xu等[31]研究利用2，2′-氮基-雙（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）高效水解黑木耳多糖制備出木耳寡糖。胡皓程等[2]采用H2O2和超聲波聯(lián)用法再經(jīng)分離純化，制得黑木耳寡糖。

2.3.2 酶水解法

目前，由酶水解多糖制備寡糖較為常見，因其條件溫和、高效、快速且提取得率較高。Barreteau等[32]研究表明制備較大分子量寡糖的最佳選擇是酶水解天然多糖。李麗莉[8]研究利用β-1，3葡聚糖酶酶解木耳多糖得到較小分子量的木耳寡糖。姜麗麗[9]利用海洋細菌裂解酶解離木耳多糖制備黑木耳寡糖。

2.3.3 物理法

當前，物理水解多糖法制備寡糖有多種方式，例如自水解、微波消解、超聲波水解以及動態(tài)高壓微流化等[2]。Zhao等[33]采用纖維素制備寡糖，產(chǎn)率為40%，采用超臨界和亞臨界結(jié)合的預處理和水解工藝水解多糖，最佳工藝為溫度380 ℃，時間16 s，此時多糖產(chǎn)率最高為63%。鄭宇[34]制備出不同分子量的黑木耳寡糖，采取微波與H2O2聯(lián)合方式降解黑木耳多糖。

2.4 黑色素的提取

提取黑木耳黑色素的方式主要包括酶法提取、溶劑提取、超聲輔助提取等，通常結(jié)合兩種及兩種以上的提取方法使提取更加高效，料液比是影響提取率的重要因素。侯若琳等[35]聯(lián)合纖維素酶-超聲波處理技術(shù)提取出產(chǎn)得率為10.48%的黑木耳黑色素，最優(yōu)工藝為酶處理條件：溫度40 ℃、提取時間120 min，纖維素酶添加量12 mg、pH 5.0，NaOH溶液濃度為1.27 mol/L，料液比1∶40，超聲提取條件：功率300 W，溫度60 ℃，時間52 min，此法對酶的pH、溫度等要求較高。張艷榮等[36]研究制得粗提的黑木耳黑色素，其得率為9.078%，以碳酸鈉作為溶劑提取并用超聲輔助浸提，進行正交試驗的優(yōu)化，同時分析了黑色素的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性，研究證明最佳提取工藝條件為濃度為2.00 mol/L的碳酸鈉溶液、超聲功率160 W、料液比1∶30、時間50 min，此法得到的黑色素含氮雜質(zhì)較多。潘磊等[37]采取超聲波輔助法提取出粗品得率為9.107%的木耳黑色素，并進行響應(yīng)面分析法優(yōu)化，研究證明最佳提取工藝參數(shù)為氫氧化鈉0.5 mol/L，功率348 W，時間9 min，料液比1∶21。

3 黑木耳在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

當前市場上已經(jīng)出現(xiàn)殼寡糖（COS）、果寡糖（FOS）和半乳寡糖（GOS）等一些具有益生元活性的寡糖，功能性食品組成成分中常含有益生元活性的寡糖[38]。關(guān)于黑木耳多糖的功能性和保健產(chǎn)品開發(fā)越來越多，研制出了多種黑木耳產(chǎn)品，如餅干、發(fā)酵飲料、軟糖、口服液及泡菜等。

3.1 黑木耳飲料

目前已研究出多款黑木耳飲料，大部分都是黑木耳復合型飲料，但精深加工產(chǎn)品較少，功能較為單一，需要對其功能特性深入拓展研究，突破創(chuàng)新，結(jié)合實際投入生產(chǎn)。秦丹丹[39]研制了一款黑木耳黑枸杞復合型功能飲料，先將黑木耳多糖和黑枸杞用纖維素酶解，再加入檸檬酸、蜂蜜、果膠等輔料進行混合均質(zhì)，研究證明其有抗氧化作用，結(jié)果顯示，對超氧陰離子自由基的清除率最高達到了67.45%，DPPH自由基清除率次之，為59.20%，對羥基自由基清除率最低，為43.60%。黃維安等[40]開發(fā)出一款黑木耳葛根飲料，主要原料為黑木耳漿、葛根，再加入桑椹、橘皮、羊肚菌的植物提取液和其他原料等，經(jīng)調(diào)配、灌裝、封罐和殺菌等工藝制成，具有良好的通血管、通便、降血糖和降血脂等作用。尹顯婷等[41]優(yōu)化黑木耳沙棘懸浮飲料配方，主要采用黑木耳、沙棘汁，添加赤蘚糖醇，證明其具有降血糖功能。

3.2 黑木耳餅干

目前研制出的黑木耳餅干品類較少，且缺乏對其功能性的深入研究拓展。欒淑瑩[42]研制出一種黑木耳降脂餅干，原料使用黑木耳粉，并包含有堿法提取的黑木耳多糖，通過喂養(yǎng)高脂膳食小鼠，發(fā)現(xiàn)降低了其血清TC、TG、LDL-C含量，升高HDL-C含量，研究證明黑木耳降脂餅干有顯著降低血脂水平作用。鐘寶等[43]制備黑木耳菊芋餅干，主要黑木耳粉、菊芋粉為原料，添加脫脂牛奶、面粉及木糖醇等輔料，再經(jīng)壓片、成型、烤制等獲得。這些都為黑木耳餅干進一步研發(fā)提供了借鑒。

3.3 黑木耳脆片

有研究者將黑木耳開發(fā)研制脆片產(chǎn)品。如趙影[44]研發(fā)出一款低脂、低鹽且無糖的黑木耳脆片，采用黑木耳粉、糯米粉和黑木耳多糖為原料，研究表明此產(chǎn)品具有降血脂功能特性。李海霞等[45]研制出黑木耳膨化脆片，主要采用黑木耳、低筋面粉和馬鈴薯粉，配以辣椒粉、花椒粉等輔料。

3.4 黑木耳酸奶

黑木耳的添加能有效改善酸奶品質(zhì)。房丹丹等[46]制備出黑木耳沙棘酸奶，并進響應(yīng)面法優(yōu)化其工藝，以黑木耳汁、沙棘汁和牛奶為原料，添加蔗糖，經(jīng)過均質(zhì)、殺菌冷卻，接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌進行發(fā)酵。翟麗麗等[47]對黑木耳多糖酸奶的生產(chǎn)工藝進行響應(yīng)試驗法優(yōu)化，主要采用黑木耳多糖和生牛乳，不僅比普通酸奶的營養(yǎng)價值更高，且具有保健功效。舒逸凡等[48]研制出黑木耳發(fā)酵多糖酸奶，采用冠突散菌（MK346334）發(fā)酵制備黑木耳多糖，添加巴氏殺菌奶、白砂糖，經(jīng)調(diào)配、殺菌、密封發(fā)酵制得的黑木耳多糖酸奶酸甜可口，同時具有黑木耳的特殊發(fā)酵風味。

4 結(jié)論與展望

黑木耳富含多糖、寡糖、黑色素、蛋白質(zhì)等生物活性成分，在增強機體免疫力、抗血栓活性、降血糖和血脂、抗腫瘤及抗氧化等方面均有較好的作用，近些年的研究，均顯示了黑木耳極大的膳食及藥理作用。本文綜合闡述了黑木耳生物活性成分的提取方法及其功能特性的應(yīng)用研究進展，得出了黑木耳在功能性食品行業(yè)應(yīng)用中的巨大潛力。我國當前狀況是黑木耳產(chǎn)品精深加工企業(yè)較少且附加值低。總而言之，關(guān)于黑木耳生物活性成分的研究還欠缺綜合性與全面性，黑木耳產(chǎn)業(yè)拓展與延伸需要更多的科研數(shù)據(jù)和理論方法支撐。對于黑木耳的相關(guān)研究，未來可關(guān)注以下幾點：（1）黑木耳及其活性成分需要更全面地、綜合地研究其構(gòu)效關(guān)系以及確切的分子活性作用機制；（2）當前關(guān)于黑木耳活性成分寡糖、多酚類、黃酮類物質(zhì)等衍生化方向的研究很少，為提高其功能特性，未來可將研究方向聚焦在其衍生化方面；（3）未來將以黑木耳的營養(yǎng)成分和生物活性成分為基點，逐步加深擴大黑木耳精深加工產(chǎn)品的研發(fā)力度，開發(fā)系列功能性食品，從而使其產(chǎn)業(yè)鏈得到拓展、延伸。

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