黑木耳多糖生物活性及應用研究進展*

李珉夢，郭 航，李 侃，王新慧**，段旭昌**

（1.西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省現代農業科學研究院，陜西 西安 710000）

黑木耳 [Auricularia auricula(L.ex Hook.)Underwood]屬擔子菌門（Basidiomycota） 傘菌綱（Ag aricomycetes） 木耳目（Auriculariales） 木耳科（Auriculariaceae） 木耳屬（Auricularia），又名木菌、光木耳、樹耳、木蛾、黑菜云耳，是世界四大食用菌之一。黑木耳廣泛栽培于北溫帶的許多國家，我國吉林、黑龍江、陜西、云南、四川、湖北、貴州等多個省區均有栽培。我國黑木耳產量巨大，是全球黑木耳主要出口國，近幾年產量持續增長，至2019年已達701.81萬噸[1]。黑木耳的主要功能活性成分是黑木耳胞內多糖（Auricularia auricular polysaccharides，AAP），包括水溶性多糖和水不溶性多糖。目前對黑木耳可溶性多糖生物活性的研究報道較多，大量研究證實其具有抗氧化、抗凝血、抗腫瘤、降血糖、調節機體免疫、降血脂、抑菌以及抗輻射等生物活性功能[2]。黑木耳多糖作為功能性食品添加劑或治療劑的應用前景十分廣闊，研究黑木耳多糖的生物活性對黑木耳資源開發具有十分重要的意義。

1 黑木耳多糖的生物活性

1.1 抗氧化活性

氧化應激是炎癥、衰老以及包括癌癥在內許多慢性疾病的主要誘發因素，與多種人類疾病的發病機制密切相關，因此，開發天然有效且安全無毒的抗氧化劑十分重要。從不同地區、不同品種的黑木耳中提取的5種不同多糖（AAP1、AAP2、AAP3、AAP4和AAP5） 的單糖組成和抗氧化活性存在差異，這表明多糖的抗氧化活性可能與其單糖的組成相關。其中來自東北的黑木耳多糖（AAP1）抗氧化活性最強，能清除氧化應激下線蟲體內自由基；上調抗應激相關酶活性：超氧化物歧化酶（SOD）活性上調（70.04±8.75） %、過氧化氫酶（CAT） 活性上調（117.32±8.06） %；降低活性氧（ROS） 水平，說明黑木耳多糖的抗氧化機制可能與體內的抗氧化酶活性能力有關[3]。此外，Ma等[4]和Wu等[5]研究發現，通過H2O2協同溶液等離子體法（solution plasma process，SPP）降解后的黑木耳多糖，與未經降解處理的黑木耳多糖相比，具有較低的特性黏度和分子量，但有較強的清除ABTS·+、DPPH·和超氧自由基的能力，這表明黑木耳多糖的抗氧化活性還可能和多糖的分子量和特性黏度有關。Qian等[6]對黑木耳酸性雜多糖AAP-3-1的細胞內抗氧化活性進行研究發現，其通過防止活性氧生成、抑制丙二醛形成和促進抗氧化酶活性的方式可有效改善2，2-偶氮二（2-甲基丙基咪） 二鹽酸鹽（AAPH） 誘導的肝癌細胞氧化應激。

1.2 抗凝血活性

凝血和抗凝失衡是導致血栓形成和心血管疾病的主要原因，據世界衛生組織報道，與血栓相關的腦血管疾病和中風是全球疾病死亡率增加的主要因素，我國因血栓及相關疾病導致死亡的人數占全球死亡總人數的51%[7]。近年研究發現，目前臨床常用的抗凝、抗血栓藥物肝素有血小板減少、高血鉀癥和出血等副作用[8]，因此，迫切需要開發一種安全的抗凝劑。Bian等[9]通過測定凝血酶時間（thrombin time，TT）、凝血酶原時間 （prothrombin time，PT）和活化部分凝血活酶時間（activated partial thromboplastin time，APTT） 評估抗凝機制和途徑，與生理鹽水對照相比，酸性黑木耳多糖aAAP經DEAE-purose6快流柱離子交換層析進一步純化得到的aAAP-1顯著延長了APTT、PT和TT，但是遠低于肝素對照，說明aAAP-1通過內源和外源性途徑具有協同抗凝血活性，但弱于肝素。Yoon等[10]采用水提、NaOH堿提和HCl酸提3種方法提取黑木耳多糖，其中堿提多糖主要由甘露糖、葡萄糖、木糖和己糖醛酸組成，表現出最強的抗凝血活性，且這種抗凝血活性不是由肝素輔助因子II介導的，而是通過抗凝血酶抑制凝血酶的催化作用實現。此外，該研究還發現黑木耳多糖抗凝血活性與葡萄糖醛酸的殘基羧基有十分密切的關系，還原羧基后其抗凝血活性幾乎消失。Li等[11]比較了不同提取方法提取的AAPs抗凝血活性，與超聲波輔助提?。╱ltrasonic-assisted extraction method，UAEM） 和微波輔助提取 （microwave-assisted extraction method，MAEM）相比，電場強度為24 kV·cm-1的脈沖電場輔助提取技術 （high intensity pulsed electric fields，HIPEF）提取的AAPs抗凝效果更好。其抗凝作用主要通過抑制血小板聚集和延緩凝血，顯著延長APTT和PT，提高AAPs的抗凝效果。

1.3 抗腫瘤活性

大量研究證實黑木耳多糖存在體內和體外抗腫瘤活性，可以單獨或與其他生物活性成分結合用于癌癥治療。Misaki等[12]于1981年首次報道了從黑木耳子實體中提取的具有支鏈β-（1→3）-D-葡聚糖的水溶性多糖，對植入S180腫瘤細胞小鼠具有體內抗腫瘤活性。Song和Du[13]獲得了純化后黑木耳多糖（AAFRC）的一級結構，是一種葡聚糖，由1，3-β-葡聚糖、1，4-α-葡聚糖和1，3-α-葡聚糖主鏈組成，每六個殘基帶有一個1→）-α-D-吡喃葡萄糖基側支單元。AAFRC對小鼠移植性腫瘤細胞S180的生長有顯著的抑制作用，抑制率達43.61%，其抗腫瘤活性可能與多糖中天然存在的硫酸基有關。從黑木耳中分離得到的一種水溶性β-d-葡聚糖，可通過上調Bcl-2相關X蛋白（Bcl-2 Associated X Protein，Bax） 和下調B細胞淋巴瘤/白血病-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2） 的表達，誘導S180腫瘤細胞凋亡，對腺泡細胞癌增殖有較強的抑制作用，且呈劑量依賴性，劑量為20 mg·kg-1時抗腫瘤活性最高[14]。另外，提純的黑木耳多糖還可以作為抗腫瘤藥物輔助載體。Xiong等[15]以陰離子AAP和陽離子CS作為親水藥物鹽酸阿霉素的載體，制備了具有良好載藥性能的Dox AAP-CS-NPs，改善了其在納米藥物傳遞系統中的低載含量；試驗證明AAPCS-NPs在結合強力霉素方面非常有效，并能滲透到腫瘤細胞中發揮作用。這說明黑木耳多糖不僅是一種潛在的抗腫瘤藥物，而且是一類理想的天然抗腫瘤藥物傳遞載體。

1.4 降血糖活性

糖尿病是目前全球引起死亡的第三大原因，屬于慢性代謝疾病，發病率呈逐年上升趨勢。傳統胰島素注射和口服降糖藥等治療方法容易導致胃腸功能損傷、體重增加等副作用[16]，現有研究表明黑木耳多糖是一種具有較大開發潛力的天然降血糖藥物。Hu等[17]讓食用鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ） 誘導的糖尿病大鼠口服水提AAP，結果表明與糖尿病大鼠相比，AAP（400 mg·kg-1）使其血清HbA1水平降低了80.2%。此外，與模型組相比，100 mg·kg-1和400 mg·kg-1AAP處理分別顯著降低了其空腹血糖水平（fasting blood glucose，FBG） 34.7%和57.2%。該研究表明黑木耳多糖通過促進葡萄糖代謝顯著降低了血糖水平，通過調節抗氧化系統和NF-κB相關信號通路實現了對Ⅱ型糖尿病大鼠腎臟保護，活性機制可能與抗氧化劑和自由基的調節有關。Lu等[18]將黑木耳多糖在體外模擬胃消化的環境中降解為寡糖片段后純化用于試驗，以0.15 g·kg-1的劑量對Ⅱ型糖尿病模型大鼠進行為期4周的胃內給藥，結果表明在給藥120 min后大鼠血糖水平比糖尿病對照組降低了14.6%。說明黑木耳多糖可在一定程度上改善胰島素抵抗，恢復STZ誘導的部分胰島細胞凋亡，具有治療高血糖和高脂血癥的潛力。

1.5 免疫調節活性

免疫反應的調節對健康十分重要，近年來對天然產物的免疫調節活性研究發現，天然多糖具有廣譜的免疫調節活性且安全無毒，逐漸成為近年來治療研究和功能食品開發中的熱點[19]。Bao等[20]的研究證明添加黑木耳多糖顯著提高了RAW264.7巨噬細胞的NO生成量和吞噬能力，經0.5 mg·mL-1AAP處理巨噬細胞后，白介素6（IL-6） 和腫瘤壞死因子-α（TNF-α） 的產生量較空白對照分別增加了約3.0倍和0.8倍，說明AAP可以通過誘導促炎細胞因子分泌而刺激實現先天免疫反應。Kong等[21]的研究發現黑木耳多糖對體內環磷酰胺（Cyclophosphamide，CTX）處理的小鼠具有免疫保護作用，可顯著提高免疫器官指數，刺激血清中IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-10和TNF-a等細胞因子的產生，并上調相關蛋白Claudin-1、Occludin、ZO-1的mRNA水平。Wu等[22]發現飼喂黑木耳多糖能顯著增加老齡小鼠脾臟和胸腺指數，可以調節老齡小鼠的免疫功能。Perera等[23]采用分子對接試驗發現AAPs可通過與重要的模式識別受體Toll樣受體 4（TLR4） 結合，誘導巨噬細胞活化分泌促炎細胞因子，發揮體外免疫刺激作用。此外，AAP1可以調節免疫抑制小鼠腸道菌群的組成，使有害菌厚壁菌-擬桿菌比率顯著降低，有益菌卟啉單胞菌科和類桿菌科相對豐度的增加[24]，間接發揮免疫調節作用。對于黑木耳多糖確切的免疫調節機制仍然需要進一步深入研究。

1.6 降血脂活性

高脂血癥是一種常見的代謝性疾病，大量研究認為高脂血癥與冠心病、動脈粥樣硬化等多種疾病的發病機制密切相關[25]。膽汁酸是一種可以促進腸道內脂類水解吸收的乳化劑，多糖可與膽酸鹽結合抑制脂類的吸收。Zhang等[26]研究發現黑木耳多糖可使高脂血癥模型小鼠總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平分別降低31.38%和41.38%，高通量測序分析進一步表明，黑木耳多糖還可以更好地富集一些短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA） 產生菌來調節腸道微生物群落結構。Zeng等[27]研究中，讓小鼠口服一種具有α-糖苷的黑木耳多糖（AAP-I） 14 d和28 d后，AAP-I顯著降低高脂飲食誘導的高脂血癥小鼠的總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平。Chen等[28]研究發現飼喂120 mg·kg-1黑木耳多糖可顯著降低ICR小鼠血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇濃度，抑制動脈粥樣硬化進程，同時顯著影響脂蛋白酯酶活性和總抗氧化能力的升高。Zhao等[29]發現高膽固醇血癥雄性SD大鼠口服黑木耳水溶性多糖SPAP，可降低其血脂水平至接近正常，第29天劑量為4.5 mg·kg-1和9.0 mg·kg-1時，SPAP組總膽固醇顯著降低（34.6±7.6） %和（33.3±7.9）%。目前已發表文獻中關于黑木耳多糖降血脂的確切作用機制尚未明確，劉榮等[30]研究表明，堿提不除蛋白質和堿提除蛋白質的黑木耳多糖均能通過增加卵磷脂膽固醇脂酰轉移酶（LCAT） 的含量，促進膽固醇的逆轉運和高密度脂蛋白代謝，同時還能抑制羥甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA） 還原酶的合成，從而減少膽固醇生成；研究也表明，黑木耳多糖還可通過增加激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL）活性加快脂肪中甘油三酯水解，以降低胰島素含量抑制脂肪細胞合成脂肪的能力，達到降血脂的效果，且除蛋白質后多糖降血脂效果更好。

1.7 抗微生物活性

研究表明，黑木耳多糖具有抑菌活性[31]。粗黑木耳多糖對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有抑菌活性，抑菌圈分別為（5.55±0.182） mm和（9.84±0.076） mm，最低抑菌濃度（MIC） 分別為12.5 mg·mL-1和6.25 mg·mL-1。然而，黑木耳多糖對枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、藤黃微球菌（Micrococcus luteus）、釀酒酵母 （Saccharomyces cerevisiae）和黑曲霉（Aspergillus niger） 等其他真菌和細菌幾乎未產生抗菌活性[32]。一般來說，天然多糖幾乎沒有或僅有較低的抗病毒活性，但是可以通過硫酸化修飾來獲得或提高其抗病毒活性。將3種硫酸化的黑木耳多糖（sAAPt、sAAP1和sAAP2） 分別以新城疫病毒添加前、添加后和同時添加3種方式加入雞胚成纖維細胞培養體系中，比較其抗病毒活性，結果表明硫酸化黑木耳多糖和天然黑木耳多糖均可顯著抑制新城疫病毒的細胞侵染能力。經硫酸化修飾的黑木耳多糖抗病毒效果優于未修飾多糖，其中sAAP1和sAAPt具有較強的活性，可作為一種新型抗病毒藥物的成分。硫酸多糖的抗病毒機制尚不清楚，一些研究認為硫酸多糖的SO42-聚陰離子可以與病毒或細胞結合，從而阻止病毒吸附或抑制病毒進入細胞后復制的步驟[33]。

1.8 防輻射作用

越來越多研究表明許多天然多糖具有一定的抗輻射效果，近年來一些研究也證明黑木耳多糖也具有防輻射作用。Bai等[34]探討了葡萄籽原花青素（grape seed proanthocyanidin，GSP） 與黑木耳多糖（AAP-IV）聯合應用對脾細胞輻射損傷的協同抗氧化作用及保護作用。輻射會造成大鼠脾細胞凋亡、丙二醛（MDA） 和活性氧（ROS） 明顯升高，細胞活力、總超氧化物歧化酶（T-SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX） 和活性和谷胱甘肽（GSH） 水平均顯著降低。研究表明GSP（0.3 μg·mL-1）+AAP IV（50 μg·mL-1）治療可降低MDA水平并顯著提高細胞活力和T-SOD、CAT、GSH-PX、GSH含量。小鼠體內試驗表明，葡萄籽原花青素與黑木耳多糖協同作用能顯著改善輻射損傷小鼠脾臟指數和脾臟GSH水平的降低，并顯著抑制輻射損傷小鼠脾臟MDA水平的升高。其協同作用是通過提高抗氧化和免疫調節活性來減少輻射損傷。Chen等[35]的研究表明，黑木耳子實體多糖（SNAAP）能在一定程度上通過調節肝臟中應激活化蛋白激酶（JNK） 通路、胰腺中的胰腺十二指腸同源框因子-1（PDX-1） 和葡萄糖轉運蛋白-2（GLUT-2），改善60Co-γ輻射小鼠糖異生和糖原合成，恢復輻射誘導的糖代謝紊亂。

1.9 其他活性

除了上述生物活性作用外，黑木耳多糖還表現出其他一些藥理作用，主要包括保肝作用、協同抗貧血作用、改善心功能等。Wang等[36]研究了水提黑木耳多糖（AP） 和酶法提取黑木耳多糖（EAP） 對急性酒精性肝?。ˋLD）的治療作用。AP和EAP可通過降低脂質過氧化水平、改善酒精代謝和抑制炎癥介質的表達等方式，防止酒精誘導的組織病理學改變，從而保護肝臟功能，這些生物活性可能與其中豐富的木糖和葡萄糖含量有關。劉通[37]制備了黑木耳多糖鐵復合物 [AAPS-iron（Ⅲ）]，其通過降低貧血大鼠血紅細胞內游離原卟啉含量，改善缺鐵情況，并且能恢復血液中血紅蛋白、紅細胞計數、紅細胞體積等指標，對貧血具有良好的輔助治療作用，且安全無毒可靠。Wu等[38]研究了黑木耳多糖對老齡小鼠心功能的改善作用，體內試驗表明口服黑木耳多糖可以顯著提高心肌SOD、GSH-Px活性，并降低MDA含量，顯著改善左心室射血分數（EF）和左室短軸縮短分數（FS）等心功能指標，具有改善心功能的潛力。

2 黑木耳多糖的應用

隨著對黑木耳功能活性的深入研究，以黑木耳多糖為原料的功能性食品和保健品的開發研究越來越多，出現了很多不同品類的黑木耳產品。秦丹丹[39]以纖維素酶解的黑木耳多糖和黑枸杞為原料，加入檸檬酸、蜂蜜、果膠等輔料，研制出黑木耳黑枸杞復合飲料，其具有一定的抗氧化活性，對DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子自由基的清除能力分別達到59.20%、43.60%、67.45%。欒淑瑩[40]研制出以黑木耳粉和堿提黑木耳多糖為原料的黑木耳降脂餅干，可以降低小鼠體重和反映小鼠的肥胖程度的Lee’s指數，降低小鼠血清TG、LDL含量，升高HDL含量。同時通過調節脂代謝關鍵酶、血清瘦素、HSL以及胰島素，可加快小鼠體內脂代謝，顯著改善肥胖小鼠血脂水平。趙影[41]以黑木耳粉、糯米粉和黑木耳多糖等研發出一款低脂、低鹽且無糖的黑木耳脆片，并評價了其功能，該產品能顯著降低小鼠TC含量，具有降血脂功能。劉越峰[42]研制了黑木耳多糖啤酒、黑木耳脆片、發酵泡菜和乳酸菌飲料等一系列黑木耳產品。此外，還研制出了餅干、發酵飲料、果凍、沖劑、軟糖、口服液、泡菜等數十種黑木耳功能性食品[43]。

3 展望

隨著人們對健康水平的追求日益提高，天然動植物中的功能性成分也成為研究熱點。黑木耳作為一種傳統食用和藥用菌，其中的主要功能性成分黑木耳多糖及其衍生物的許多化學結構和生物活性已被闡明，但其復雜的構效關系及其生物活性的確切分子作用機制尚不明確[44]，需進一步開展更多的體內試驗和臨床研究，為黑木耳的深度開發利用提供新的途徑。