食用菌中硒的生物活性及富硒技术

食用菌中硒的生物活性及富硒技术

se是人体和动物体正常生理活动所必需的养分。地壳中的含量非常少，分散，主要以重金属化合物的形式存在。研究发现,硒具有维持人类机体抗病能力,保护眼组织、肌肤、心脏和肝脏,防止体内产生毒性物质等重要功能,人体的贫血、冠心病、大骨节病、糖尿病、癌症等多种疾病都与人体内缺乏硒元素相关。目前世界各国都普遍存在着硒摄入不足的问题,严重威胁着人体健康,因此,研究安全、高效的补硒保健品具有重要的意义。目前,饮食中生物有机态硒元素的来源主要是动物性和植物性食物,但要向动、植物中直接添加硒元素十分困难。相比之下,许多食用菌不仅含有丰富的蛋白质、多糖及其他生理活性成分,能提高人体免疫力、抗衰老、抗肿瘤等能力,具有很高的食用和药用价值,而且有较强的富硒能力,能够通过菌丝细胞内物质代谢的转化,将无机硒结合到大分子活性物质(如蛋白质和多糖)上,转化为蛋白硒和多糖硒等有机形态的硒,从而弥补天然食用菌中的硒含量很低的缺点。因此,利用微生物学原理,发酵或培养出富硒食用菌产品,开发出成本低廉的有机硒制品已成为研究的新热点。本文对近年来食用菌富硒研究进行了回顾,旨在为今后开发利用研究提供参考。1含硒培养基的生长研究表明,食用菌具有富硒能力且富硒能力不同。尚德静等通过研究金针菇Flammulinavelutipes(Curtis)Singer、香菇Lentinulsedodes(Berk.)Pegler、猴头菇Hericiumerinaceus(Bull.)Pers.和灵芝Ganodermalucidum(Curtis)P.Karst.在液体深层培养中的富硒能力,发现其中灵芝富硒能力最强,是其他3种食用菌的10~20倍,对硒的耐受能力可达500μg/g,菌丝内有机硒含量最高达8000μg/g。林琳等对金针菇的研究发现,金针菇对硒的耐受力不强,而富集能力较强,当培养基中添加硒5×10-6~10×10-6时,菌丝体硒含量为对照组的67~104倍,但回收率随硒添加浓度升高而下降,其生物量也下降。王雅芬研究了姬松茸AgaricusblazeiMurill富硒情况,在含硒量为5~115mg/L的固体培养基上其菌丝均能生长。而梁英等的研究表明,黑木耳Auriculariaauricula(Hook.f.)Underw.在硒浓度60mg/kg以下培养可提高产量,硒浓度为40mg/kg时,增产最为明显,在60~100mg/kg之间则会减产。铁梅等用不同含硒浓度的培养基栽培蛹虫草Cordycepsmilitaris(L.)Link的子实体,结果表明在含硒0.5~20mg/kg的固体培养基上培养,菌丝均能生长;在含硒0.5~5mg/kg的范围内,子实体生长速度较其他浓度明显提高;在含硒10~20mg/kg范围内,子实体生长受到抑制;在含硒30mg/kg以上的培养基上,菌丝则不能生长;凌宏通等的研究也有类似的结果。于克学等对冬虫夏草Cordycepssinensis(Berk.)Sacc.深层发酵富集微量元素硒的研究结果表明,该菌的最大耐硒量为80μg/mL,此时菌丝体硒含量为2662.8μg/g干重,在60μg/mL时菌丝体得率最高为1.514g/100mL,富硒率最高达到了50.85%,有机化程度能够达到77.2%以上。姚敏的富硒灵芝研究表明,采用pH值3.0~5.0、硫浓度小于1500mg/kg、硒浓度50~300mg/kg的棉籽壳培养基适合富硒灵芝的培养,所产菌体硒含量为20~124mg/kg、有机硒占85%。谢必峰等对灵芝深层培养及富硒特性进行了研究,当以灵芝进行富硒深层培养、放瓶生物量为1%时,富硒灵芝制品的硒含量为(279~5600)×10-6,是添加浓度的20~30倍,最高回收率为31.3%。一般认为硒添加量在100~2000mg/kg范围内对灵芝菌丝体干重影响不显著;500mg/kg浓度的硒对发酵液pH值、培养液降糖速度没有明显影响;硒添加量为100~2000mg/kg时,菌丝体富硒量为22.5~210mg/kg,其中以1500mg/kg的添加量时菌丝体富硒量最大,达210mg/kg。另外,对白灵菇Pleurotusnebrodensis(Inzenga)Quél.、平菇Pleurotusostreatus(Jacq.)P.Kumm.、鲍鱼菇PleurotusabalonesY.H.Han,K.M.Chen&S.Cheng、香菇、灰树花Grifolafrondosa(Dicks.)Gray、猪芩Polyporusumbellatus(Pers.)Fr.和云芝Trametesversicolor(L.)Lloyd等的富硒研究也表明了它们具有良好的富硒能力[16,17,18,19,20,21,22]。2富硒金针菇人工林的生长许多研究表明,食用菌的营养成分可以通过富硒得到改善。梁英等报道硒可使木耳、香菇子实体中水份、粗纤维含量明显降低,粗蛋白、碳水化合物含量提高,脂肪含量变化不明显。王关林等的研究表明,富硒灵芝的脂肪、灵芝多糖、总糖含量比普通灵芝稍高,而蛋白质含量则明显高于普通灵芝。赵镭等在人工栽培灵芝中,通过外施硒盐获得富硒灵芝,以不同含硒量的富硒灵芝子实体为试样,系统研究灵芝生物富硒后对其主要营养成分(多糖、蛋白质、氨基酸和矿物质)等的影响,结果表明,硒可以明显提高灵芝中多糖、蛋白质以及氨基酸的含量,但并不改变灵芝蛋白质的分布和蛋白质中氨基酸的组成配比,而对矿质元素则有不同的影响,如富硒灵芝子实体中人体必需微量营养元素硒有极明显地增加,而铜和钼等人体必需微量元素的含量有一定量的增加,但钙、镁、铁、锰、钡、锶和铬等元素的含量则有所下降。因此,利用食用菌深层发酵对无机元素硒进行富集和转化,获得了一定硒含量的菌丝体,且各种氨基酸含量得到大幅度提高,强化了营养价值,就能得到富含营养成分、有机硒及具有特殊保健功能的理想功能性食品。胡国元等就不同菌种、不同菌株、不同硒浓度、不同培养天数以及菌种在含硒斜面上驯化与否等因素对富硒金针菇菌丝多糖含量影响的研究表明,采用固体菌种、液体菌种和孢子菌种培养金针菇的富硒菌丝多糖含量均高于对照;一定浓度的Na2SeO3可提高菌丝多糖含量;菌种在含硒斜面驯化可提高菌丝多糖含量;富硒菌丝以培养12d时多糖含量最高。3富氟蘑菇的药理作用3.1富硒对脂质氧化的影响硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分,在体内特异地催化还原谷胱甘肽与过氧化物的氧化还原反应,从而保护生物膜免受损害,维持细胞的正常功能。硒的抗氧化作用主要通过GSH-Px1酶促反应清除脂质过氧化物。硒在人体生长繁殖功能上与维生素E的作用相类似,对维护组织弹性,延缓不饱和脂肪酸的氧化,防止早期衰老均有积极作用。但硒抗过氧化物酶的抗氧化能力要比维生素E高出500倍。硒与维生素E构成了动物机体抗氧化的两条防御途径,两者共同发挥作用。维生素E控制着磷脂上不饱和脂肪酸不被氧化,成为抗氧化的第一道防线。硒以GSH-Px的形式催化脂质过氧化物的还原,在整个细胞中将过氧化物迅速分解成醇和水,使细胞中的膜结构免受过氧化物的损害,起第二道防线的作用。马玉霞等的实验表明,在植物性饲料中添加纤维素和富硒平菇粉可以显著减少LPO(血清和肝脏脂质过氧化物)的形成;添加了富硒平菇粉的大鼠全血GSH-Px活性提高,但5%纤维素组无此作用,说明纤维素不能提高机体的抗氧化能力,与宋扬等的研究结果相一致。研究表明以植物性食物为基础饲料,添加少量纤维素和富硒平菇粉饲喂大鼠,可以显著降低高脂血症大鼠血清总胆固醇和甘油三酯,并可降低大鼠体内脂质过氧化物。因此,以植物性食物为主体,增加膳食中纤维素的含量,食用富硒的食品,会降低血脂,中断或终止脂质过氧化反应过程,减少过氧化脂质的产生和积累,对于延缓衰老、防御疾病十分重要。王关林等对富硒灵芝的研究表明了富硒灵芝比普通灵芝表现出更好的生物效应,说明富硒灵芝内的有机硒能有效地协同灵芝的主要营养成分(如灵芝多糖),增加了机体的GSH-Px和SOD活性,增强了内源性氧自由基清除系统的功能,从而降低体内MDA(丙二醛)含量。3.2对小鼠免疫功能的影响赵美英等通过建立免疫缺陷模型,经Se-Len干预,采用流式细胞术观察T细胞亚群等的变化,来研究了富硒香菇活性多糖对实验大鼠免疫缺陷干预及其影响因素;结果表明了干预组对淋巴细胞、CD3+、CD4+的增殖有明显的促进作用,脾指数、胸腺指数明显增加。石玉娥等应用自制的富硒灵芝菌丝体给BALB/C小鼠灌胃,观察富硒灵芝菌丝体对小鼠免疫功能的影响;试验结果表明,富硒灵芝菌丝组与正常对照组和正常普通灵芝菌丝组比较可明显地提高了小鼠的巨噬细胞的吞噬功能、淋巴细胞转化率和溶血素抗体的产生,显示富硒灵芝不仅能增强小鼠的非特异免疫,还能增强小鼠的特异性免疫。马志红等在用皮下注射环磷胺法制备的免疫抑制小鼠模型上,观察富硒灵芝对绵羊红细胞致敏后的血清溶血素含量的影响,以及对脾淋巴细胞转化率的影响;结果显示了富硒灵芝(0.2、0.4、0.8g/kg)组小鼠血清溶血素(HC50)及脾淋巴细胞转化率均较模型对照组小鼠高(P<0.01),表明了富硒灵芝能提高灵芝的免疫功能。3.3对老年期大鼠血压病的影响人体内“自由基”是一群处于兴奋状态的极不稳定的分子,能连锁反应,不断破坏身体的健康组织并产生新的“自由基”,并产生累积效应,使细胞坏死、纤维化,红细胞溶血,诱发心血管等疾病。硒可以清除人体内的“自由基”。覃秀桃等用富硒平菇饲喂衰老wister大鼠,通过观察血液有关指标来研究硒驯化平菇对老年期大鼠血脂、血糖的影响,结果表明适当剂量的富硒平菇可以提高谷胱甘肽过氧化物酶活性,提高血清清蛋白和高密度脂蛋白的含量,降低血清脂质过氧化物、总胆固醇、甘油三脂含量和维持衰老大鼠的正常血糖。由于加硒驯化后的食用菌,所含的硒以有机硒形式存在,而且食用菌富含蛋白质和不饱和脂肪酸等多种营养成分,因此富硒平菇具有硒和食用菌的双重营养功能,能降低血总胆固醇、甘油三脂、脂质过氧化物含量、维持老年大鼠正常血糖以及提高谷胱甘肽过氧化物酶活性、增加血清清蛋白、高密度脂蛋白、胆固醇含量,维护心血管系统的作用。3.4sem对低硒小鼠精子运动能力的影响庄惠君等研究了富硒蘑菇(SEM)对低硒雄性小鼠精子活力的影响,即用低硒饲料复制低硒小鼠模型,灌胃补充富硒蘑菇,按灌胃剂量分为低剂量(SEML)、中剂量(SEMM)、高剂量(SEMH)及低硒组(Se-de)和亚硒酸钠组(Se),饲以低硒饲料或亚硒酸钠112μg/kg·d灌胃;正常组饲以标准小鼠饲料,蒸馏水灌胃。实验用计算机辅助精子质量分析(CASA)技术测定小鼠精子运动速度和轨迹,判定精子运动能力,用荧光分析法测定睾丸硒谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量;结果表明了SEM各组和Se组精子活力和活率加强,A、B级精子百分率增加,D级精子减少,各项运动参数VCL、VSL、STR、LIN和WOB增加,睾丸硒含量增加,GSH-px和SOD活性显著增强,MDA含量降低。比较补充相同含硒量的SEMM组和Se组,前者各项指标有略好于后者的倾向,表明SEM有抗氧化损伤,改善低硒小鼠精子运动能力的作用。庄惠君等还研究了富硒蘑菇(SEM)对小鼠脂质过氧化一氧化氮含量和精子质量的影响;首先复制低硒小鼠模型,补充生理剂量范围的SEM、亚硒酸钠并设低硒和正常对照组,饲以低硒和普通小鼠饲料。45d后测定睾丸硒、丙二醛(MDA)、一氧化氮含量和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)、一氧化氮合酶(NOS)活性。用计算机辅助精子质量分析技术测定小鼠精子活率、活力和运动方式等参数;结果表明,SEM使小鼠睾丸硒含量增加,MDA和一氧化氮含量减少,NOS活性降低,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)活性增高,小鼠精子活率及运动能力加强,表明了SEM具有提高含硒酶GSH-px,降低NOS活性,减轻睾丸自由基损害和增强小鼠精子活力的作用。3.5小鼠富硒感官检测韩晓辉等研究了富硒灵芝的抗疲劳作用,给阳虚小鼠喂养富硒灵芝7d后,观察其负重游泳时间及耐寒力。给正常小鼠喂养富硒灵芝7d后,观察其对常压乏氧的耐受力;给正常小鼠喂养富硒灵芝30d后,观察运动疲劳后小鼠血清尿素氮及肝糖原的变化。结果显示,实验组小鼠游泳时间长于对照组(P<0.05);耐寒力及乏氧耐受力强于对照组(P<0.05);肝脏糖原含量高于对照组(P<0.05),血清尿素氮低于对照组(P<0.05)。富硒灵芝具有明显的抗疲劳作用。3.6富硒香菇对铅的影响硒是抵抗有毒物质的保护剂,在人体内与金属有很强的亲和力,它与毒性强的重金属如汞、甲基汞、镉、铅等结合形成金属硒蛋白复合物而解毒,并将金属排出体外,从而保护肝细胞。动物实验还发现硒有降低黄曲霉毒素B1的急性损害,减轻肝中心小叶坏死的程度和死亡率。潘丽元等研究了富硒香菇中硒对大鼠体内铅的拮抗作用。实验大鼠采取腹腔注射法给铅(给铅量每g体重0.20mg),给药5次(3次为隔日给,后2次为隔5d给药),最后1次给药后饲养10d断脊处死取样。大鼠心、肝、肺、脑组织及血液中的铅含量采用消化法检测,硒含量采用荧光光度法检测。结果表明,喂养富硒香菇中的硒能降低铅在大鼠体内的含量,同时使体内的硒含量增高,能保护有机体免受过氧化物的损伤,是清除自然基的重要物质。食用富硒香菇对于预防铅在体内的蓄积和预防因缺硒而引起的各种疾病具有重要意义。张百岩等研究了富硒木耳硒多糖的抗铅抗汞研究。实验通过在培养基中加入不同浓度的硒溶液进行富硒栽培,获得了富硒木耳,硒含量比对照提高844~3336倍。以富硒木耳为原料,采用稀碱浸提法提取木耳硒多糖,以大鼠为实验动物进行了硒多糖的抗铅、抗汞试验。试验表明,亚硒酸钠和硒多糖均可增加大鼠各组织的硒含量,降低各组织的汞和铅含量,而硒多糖的效果好于亚硒酸钠。4本研究中富氟蘑菇产业化的生产工艺研究4.1原生质体的诱变熊泽等对富硒金针菇的菌种进行了诱变选育研究,以金针菇SD01为出发菌株,制备原生质体,经紫外诱变原生质体,筛选诱变株,得到1株经过连续传代3次都具有稳定遗传性的富硒金针菇菌株SD69,经摇瓶培养和栽培后,对子实体中的硒含量进行分析,其硒含量可达41.26μg/g。刘士旺等研究了灵芝CJXN-9802菌株的原生质体形成和影响原生质再生的因素,其中包括酶、温度、渗透压调节剂和菌龄等,对灵芝原生质体进行了紫外照射诱变,筛选获得了快速生长的诱变菌株。诱变株之一的灵芝CJXN-980222菌株硒含量有很大的提高,比出发株提高9.4%,生物量比出发株高14.3%。邵伟等对富硒香菇菌种进行原生质体诱变选育。选育以香菇SD03为出发菌株,制备原生质体,经紫外线诱变原生质体,筛选诱变株,获得1株具有稳定遗传性的富硒香菇菌株SD73,经摇瓶培养和栽培后,对子实体中的硒含量进行分析,其硒含量可达38.64μg/g。同时,通过对该菌株进行连续3代的的摇瓶培养及袋料栽培,结果均表明该菌具有比较稳定的富硒遗传特性。4.2富硒灰树花的制备工艺胡国元等的研究表明:摇瓶体积、摇瓶装液量、接种量、菌种、摇速、培养天数、培养液含硒浓度以及菌种加Se驯化与否等因素对富硒金针菇深层培养生物量均有一定的影响。研究结果显示,金针菇适宜的深层培养条件:培养温度24~25℃,500mL三角瓶装液100mL,接种量3~4块,菌种加Se驯化7d。摇瓶转速为110r/min,培养天数15d,菌丝体干重收率达1.6%(质量与体积比)。胡国元等还研究了富硒金针菇发酵饮品的生产工艺,对富硒金针菇发酵原汁的处理、发酵饮品的配方、灭菌方式的选择等工艺进行了研究。试验表明,发酵原汁的最优处理方式:进行原汁冷置(0~3℃)24h,5000r/min离心20min.,加明胶1%综合处理;最优发酵饮品的配方:原汁含量50%、加糖量10%、柠檬酸0.1%;高压蒸气灭菌优于间歇灭菌。康德灿等用金针菇Fr19菌丝体液体培养富硒,硒浓度为10μg/mL时富集率最高;试验确定了复合饮料最佳配方:金针菇菌丝提取液、薜荔汁液、白砂糖、柠檬酸为20%、15%、2%、0.2%。该饮料具有人体吸收率高的生物硒,对人体安全无害,同时具有金针菇菌体蛋白、多糖体、薜荔汁等丰富的营养成分,为研制功能型复合保健饮料提供了实验模型。杨淑云等采用液体摇瓶培养法,对姬松茸富硒培养条件进行初步研究。结果表明,富硒姬松茸液体培养的最佳培养基配方为玉米粉30g/L,葡萄糖20g/L,硫酸铵2g/L,酵母膏3g/L,KH2PO42g/L,MgSO4·7H2O1g/L,维生素B1100mg/L;采用1mg/L亚硒酸钠驯化菌种,250mL三角瓶装量80mL,pH7,80r/min、培养12d为最佳的培养条件,在此条件下姬松茸菌丝生物量、菌丝硒含量和富硒率分别达到了18.6g/L,55.32μg/g和5.14%。陈石良等对富硒灰树花的菌丝体进行了培养,在含硒10~300mg/kg的固体培养基上,菌丝均能生长,当硒含量超过250mg/kg时,菌丝生长受到抑制。液体深层培养条件下,添加10~200mg/kg硒,菌丝体富集硒的浓度范围为61.4~882.1mg/kg。以添加50mg/kg硒时菌丝体硒吸收率最高为4.9%,对灰树花GrUV05菌株培养液的发酵周期和pH值没有明显影响,发酵终点pH为3.7左右,发酵周期为6d。在此浓度下,硒还能促进菌丝体对培养液中还原糖的利用,发酵终点的残糖含量为1.0%,而对照为1.3%。在硒浓度在10~150mg/kg范围内,硒对灰树花GrUV05菌株发酵液中胞外多糖的生成与分泌有一定的促进作用,但其菌丝体胞内多糖的合成则不受添加硒的影响。利用深层发酵技术制备灰树花胞外多糖和富硒菌丝体,进而利用胞外多糖和富硒菌丝体可以制备药品或保健食品。此外,云芝、香菇、猪苓、红栓菌Pycnoporuscinnabarius(Jacq.)Fr.、冬虫夏草、蛹虫草、灵芝等的富硒液体发酵技术也有不少的研究报道[10,11,12,13,14,21,22,46,47,48,49]。4.3亚硒酸钠对白灵菇生长和产量的影响梁英等对香菇富硒栽培的研究表明,香菇在培养基中施硒进行无机硒转化,可提高了子实体中的硒含量,所获子实体的硒含量与硒加入量呈正相关,且单纯施硒比复合施硒富硒效果好,菌种经硒驯化后富硒效果更佳。尚德静等研究了富硒猴头菌的栽培,猴头菇对硒的耐受力和转化率与金针菇相似,硒的富集力略高于金针菇,其体内最高硒含量可达2000mg/kg。培养料中硒的浓度在40mg/kg以下时菌丝平均生长速度高于对照,较低浓度(20mg/kg)有显著增产作用,头潮菇采收期较对照提早2~3d,子实体较白、大而圆整,基部分枝较少,食味正常。王尚荣研究了不同浓度的Na2SeO3对白灵菇子实体发育和产量的影响。试验结果表明,培养基中添加的亚硒酸钠浓度为40~80mg/kg时,对白灵菇子实体生长发育有明显促进作用。王新风等研究了富