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综述 | 松口蘑的活性成分及其研究进展

 东营菌物科学 2023-11-10 发布于山东

Mycosystema

Doi: 10.13346/j.mycosystema.230053

松口蘑的活性成分及其研究进展

Active components and their research progress of Tricholoma matsutake

黄振帝,苗华彪,裴丁玉,唐湘华,吴倩,黄遵锡

松口蘑是世界上珍稀名贵的食用菌和药用菌,其活性成分(如松茸多糖、多肽、松茸醇、萜类和甾类等)已被证实在抗氧化、抗肿瘤、调节免疫、抗菌和皮肤护理等方面具有良好作用,在膳食营养补充剂、化妆品和药物开发等领域具有巨大潜力。然而,目前松口蘑在国内的消费方式仍以鲜食和初加工产品为主,存在精加工程度低等问题。本文主要综述了松口蘑活性成分及其研究进展,并讨论了其在商业化应用的建议,旨在为松口蘑的国内深加工利用提供理论参考,为带动乡村振兴发展提供科学依据。

Tricholoma matsutake is a rare edible and medicinal fungus in the world. Its active components (such as Tricholoma matsutake polysaccharide, polypeptide, Tricholoma matsutake alcohol, terpenes, and steroids) have been confirmed to have good effects on antioxidation, antitumor, immune regulation, antibacterial activity, skin care, and have great potential in the development of dietary nutritional supplements, cosmetics, and drugs. However, the current consumption pattern of T. matsutake in China is still mainly fresh food and primarily processed products, being at a standstill of low degree of finishing. In this paper, the active components of T. matsutake and their research progress were reviewed, and the suggestions for their commercial application were put forward, aiming at providing a theoretical reference for the deep processing and utilization of T. matsutake in China and a scientific basis for promoting the development of rural economy.

关键词:松口蘑;生物活性;活性成分;松茸多糖;食用菌

[引用本文]

黄振帝,苗华彪,裴丁玉,唐湘华,吴倩,黄遵锡,2023. 松口蘑的活性成分及其研究进展. 菌物学报,42(10): 2025-2040

Huang ZD, Miao HB, Pei DY, Tang XH, Wu Q, Huang ZX, 2023. Active components and their research progress of Tricholoma matsutake. Mycosystema, 42(10): 2025-2040

松口蘑Tricholoma matsutake俗名松口蘑或松菌,因长于松林下,菌蕾似鹿口蘑而得名,是世界上著名的野生食用菌和药用菌,我国二级濒危保护物种(张旭起 2021),2018年被列为《中国生物多样性红色名录——大型真菌卷》易危物种,是我国珍贵的菌物资源,在真菌分类学上隶属担子菌门Basidiomycota、蘑菇纲Agaricomycetes、蘑菇目Agaricales、口蘑科Tricholomataceae (戴玉成和图力古尔 2007)。松口蘑通常生长在海拔3 500 m以上的温带和寒温带松树和栎树林根部,是与松树根等共生共长的外生菌根(ectomycorrhiza, EM)真菌(贺元川等 2019),主要分布于东北亚和北欧,在美国和欧洲也有松口蘑的变种,亚洲是最重要的松口蘑发源地,集中分布在日本、朝鲜以及中国,在我国主要分布于东北长白山及西南横断山脉地区,主要细分为吉林、四川、云南和西藏4个生态区,李强等(2016)、林英等(2018)和王永辉等(2019)对4个生态区进行了适宜性分析,表明海拔和沙粒含量是对松口蘑生长影响最大的生态因子(图1)。此外,图力古尔(2016)在呼伦贝尔市首次发现了松口蘑分布,该地区位于大兴安岭,是目前我国松口蘑野外分布的北限,比已知中心分布区域的纬度提高了10° (北纬42°41′至52°30′)。中国西南部(西藏、四川和云南)的松口蘑产量超过全球的25% (Zeng et al. 2013),其中四川省和云南省作为世界上最大的松口蘑适宜栖息地,面积约为9.4×104 km2,占中国高度适宜栖息地的87% (Guo et al. 2017),2020年云南省的松口蘑产量最高,达到10 019.8 t,其次是四川省(2 314.0 t) (数据均来源于中国食用菌协会的公开数据)。

作为最著名的高等真菌之一,松口蘑活性营养物质多达49种,具有丰富的蛋白质和碳水化合物资源,其子实体和菌丝体提取物的活性成分主要为多糖、多肽、甾类、酚类、萜类、香豆素类化合物和生物酶等,其次级代谢产物被认为是食品和药品同源物,受到越来越多的关注,具有代表性的包括松茸多糖、松茸多肽和松茸醇等,是松口蘑具备药理作用和保健功能的基础。现代药理学研究表明,松口蘑及其菌丝提取物具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、增强免疫和改善心血管疾病,以及抗衰美白等多种功效(贺元川等 2019;Wu et al. 2019),但是由于松口蘑的生长条件苛刻、保质期短(由于高水分含量、薄表皮结构和高呼吸率),生长周期长达5–6年,我国一般在每年6–11月出菇(Li et al. 2019;Tang et al. 2020;Castellanos-Reyes et al. 2021),目前未实现人工栽培等问题限制了松口蘑的商业开发。虽然我国对松口蘑的记载年代久远,但是由于其独特浓郁香味和口感,松口蘑大多被当成一种高端食材用于料理行业,尤其受日本等国家的推崇(林英等 2018),早在20世纪初日本已有松口蘑料理的报道。关于松口蘑的系统生物学研究起始于21世纪初期,主要集中在松口蘑的营养价值和食用价值、生理栽培及其活性成分的研究,对其在膳食补充剂、新兴药物和化妆品等健康领域的应用进行了初步探索。在我国,目前主要产品仍以鲜菇和初加工产品为主,后者以冻干、盐渍、干松茸和松茸片为主,深加工产品少,且主要集中在欧洲等发达国家。本文综述了松口蘑已知的活性成分及其生物活性(表1),旨在为松口蘑菌物资源的深度开发和深加工利用提供理论参考,为带动其商业应用和乡村振兴发展提供科学依据。

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图1  中国松口蘑四大生态区的气候特征、主要植被类型及其生物活性   图中物种图像来自iplant.cn

Fig. 1  The climatic characteristics, main vegetation types, and biological activities of the four ecological regions of Tricholoma matsutake in China. The species image in the picture comes from iplant.cn.

1  松口蘑的活性成分

1.1  多糖

松口蘑多糖(Tricholoma matsutake polysaccharide, TMP)类化合物为被报道最多的活性成分(图2),目前已被证实具有抗感染、抗肿瘤、抗氧化、免疫活性和美白活性等功能,在子实体中的提取率可达到18.43%–21.63%,幼菇的多糖含量高于老菇(Zeng et al. 2013)。真菌多糖是由10个或更多单糖通过糖苷键连接而成的高分子聚合物,TMP的单糖组成主要有阿拉伯糖(Ara)、甘露糖(Man)、岩藻糖(Fuc)、葡萄糖(Glc)和半乳糖(Gal),由葡萄糖单分子聚合而成的葡聚糖为松口蘑同多糖,而杂多糖大多由葡萄糖和半乳糖组成主要骨架结构(Yang et al. 2021),其他单糖作为支链组成双链结构。目前最常用的提取方法为水提醇沉法,也可配合微波、超声或水解酶等进行辅助提高提取率,组成单糖的数量和结构多样性使它表现出不同的理化性质和功能特性,如Chen et al. (2017)通过分级醇沉发现松口蘑多糖的醇沉浓度越大,分离出的多糖组分(TMP80)抗氧化能力越强,这可能跟其分子量有关。

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图2  松口蘑多糖的化学结构

Fig. 2  Chemical structure of Tricholoma matsutake polysaccharides.

迄今为止,国内外已有许多文献报道过松口蘑杂多糖的结构特征和生物活性,松口蘑杂多糖TMP-A具有1,4-β-d-吡喃葡萄糖残基的骨架,在O-6处分支,主要由(1,3)-α-d-吡喃半乳糖残基组成,并以α-d-吡喃木糖残基终止(Ding et al. 2010)。TMP-B是由Glc和Gla按7:2的比例通过1,4-α葡萄糖苷键链接组成主链,支链与Man相连(Hou et al. 2017)。Yang et al. (2021)采用水提醇沉法分离了一种具有降血糖活性的TMP,由Ara、Man、Glc和Gal组成,摩尔比分别为1.9:13.6:42.7:28.3,分子量为72.14 kDa。采用琼脂糖柱层析得到3个多糖组分(TM-P1、TM-P2和TM-P3),其中TM-P2由葡萄糖、半乳糖和甘露糖组成,摩尔比为5.9:1.1:1.0,糖苷键主要由1,6-和1-连接的葡萄糖组成,具有抗氧化和抗肿瘤双重活性(You et al. 2013)。采用柱色谱纯化得到分子量为15.76 kDa的均相多糖TMP-5Ⅱ,主要由Glc、Gla、Man和Fuc组成,Glc作为主链,支链与Fuc、Man和Gla相连,具有抗肿瘤、抗辐射和抗衰老特性(Cheng et al. 2016)。从松口蘑粗多糖中经分级醇沉得到9种多糖组分,高醇沉浓度分离得到小分子量的TMSP-6Ⅱ (7.25 kDa),在体外表现出良好的酪氨酸酶抑制活性(程华等 2013)。TMSP-5Ⅱ以剂量依赖方式抑制黑色素生成,并抑制生成酪氨酸酶的重要基因和主要影响因子的基因表达水平,从而减少酪氨酸酶表达水平(王琪等 2015)。

相比于杂多糖,由数个葡萄糖分子聚合而成的均一性多糖为葡聚糖,存在于某些微生物在生长过程中分泌的黏液中,分为α-葡聚糖和β-葡聚糖,以β-葡聚糖最具生理活性,β-葡聚糖广泛存在于酵母、燕麦、大麦、蘑菇和藻类等食物里,大多数通过β-1,3糖苷键结合,其中β-1,3/1,6存在于酵母和蘑菇葡聚糖,而β-1,3/1,4存在于燕麦和大麦葡聚糖,前者的免疫活性更强,后者显示出膳食纤维和降低胆固醇的生理活性,在20世纪40年代,Pillemer和Ecker首次发现并报道酿酒酵母细胞壁中有一种物质具有提高免疫力的作用(de Marco Castro et al. 2021)。Ikekawa et al. (1969)在云芝、松杉灵芝、金针菇和松口蘑子实体提取物中发现了蘑菇α-葡聚糖的免疫调节和抗肿瘤作用,对肉瘤的移植肿瘤细胞表现出显著的抗肿瘤活性。到目前为止,β-葡聚糖已被证实具免疫调节、抗胆固醇、抗糖尿病、抗氧化、神经保护活性以及改善脂质平衡等生理活性。松口蘑富含β-葡聚糖(Kim et al. 2008)和α-葡聚糖(Hoshi et al. 2008),尤其是菌丝体阶段,还存在α-葡聚糖蛋白复合物,同时具有免疫活性和良好的稳定性(Hoshi et al. 2005)。

1.2  多肽

肽类化合物是涉及人体内多种细胞功能的重要物质,包括人体激素、神经、细胞生长和生殖等多个领域,其主要功能在于调节体内各个系统和细胞机能,激活体内有关酶系,促进膜的通透性,甚至通过调控DNA转录或影响特异的蛋白合成来发挥生理效应。生物活性肽通常由2–50个氨基酸组成,其分子量(MW)通常介于传统的小分子(MW < 500 Da)和大分子蛋白(MW > 5 000 Da)之间,从1923年以胰岛素作为第一个通过注射给药的批准肽起,肽被认为是具有挑战性靶向结合位点有希望的候选者(Erckes & Steuer 2022)。松口蘑子实体的粗蛋白含量在16.5%–26.2% (李强等 2016),具有丰富的蛋白质资源,而肽在蘑菇母体中几乎不起作用,但它们可以通过酶水解、发酵或食品加工等方式被释放和激活,同时具有良好的细胞溶解性、渗透性和低毒性(Jakubczyk et al. 2020),可有效克服肽类化合物在药代动力学(PK)方面的问题,在深化松口蘑蛋白质资源利用的同时也表明其在医药、化妆品及膳食营养等方面具有良好的应用潜力。目前被报道的松口蘑活性肽主要集中在抗炎(Li et al. 2021a, 2021c, 2021e)、免疫调节(Li et al. 2021b)、抗感染(Li et al. 2021d)和抗高血压(Geng et al. 2016)等。

1.3  甾类

甾类化合物存在广泛,在许多生命过程中扮演着重要的角色,不同的真核生物中都有其特异的甾醇组分,如植物中的豆甾醇和谷甾醇、动物中的胆固醇,而真菌中主要的甾醇类物质为麦角甾醇(Aigner et al. 2022)。从松口蘑中分出5种甾醇及其衍生物,即麦角甾醇、麦角甾醇过氧化物、麦角甾-7,22-二烯-5,6-环   氧-3β-醇、麦角甾-7,22-二烯-3β-醇和麦角    甾-7,22-二烯-3β,5α,6β-三醇(刘刚等 2014)。麦角甾醇(ergosterol, ES)是维持真菌细胞膜结构和功能所必需的天然生物合成化合物,在保持膜的渗透性和流动性等方面起着重要的作用(Lü et al. 2018),在松口蘑菌丝最活跃的菌落前缘,麦角甾醇含量非常高,因此认为ES与真菌表面积和菌丝长度相关,在无菌和营养丰富的土壤中生长时,松口蘑菌丝的麦角甾醇含量约为50 μg/g (dried soil),液体培养纯松口蘑菌丝中麦角甾醇含量约为0.85% (Koo et al. 2009)。ES在真菌中主要有2种存在形式,即储存在真菌细胞膜中的麦角甾醇和储存在细胞液脂粒中的麦角甾醇酯,后者为主要储存形式,在紫外线照射下可转化为维生素D (Nowak et al. 2022),转化产物麦角钙化醇(维生素D2)是激素前体物,在调节钙和磷酸盐的代谢中起重要作用(Kulda 2012),维生素D2为《2018版中国国家基本药物目录》在列药物,是哺乳动物生长发育所必需的维生素,是预防和治疗佝偻病、软骨病、龋齿、手足抽搐症、甲状旁腺功能衰退及老年骨质疏松症的重要药品,而且在预防心脏病、高血压、精神分裂症及多种癌症等方面具有重要作用(Grant et al. 2003),此外,麦角甾醇还是生产氢化可的松、黄体酮及芸苔素内酯等甾醇类药物的重要原料。麦角甾醇过氧化物(ergosterol peroxide, EP)是ES衍生物,目前已从多种真菌、酵母、地衣或海绵中分离得到(Haubrich 2018),采用有机溶剂萃取将EP从松口蘑子实体中首次被分离出来(刘刚等 2014),近年来发现具有多种生物活性,尤其在抗肿瘤方面。此外,还从松口蘑中分离出一种具有多环系统的新型甾醇matsutakone和matsutoic acid,具有良好抗乙酰胆碱酯酶(AchE)活性(Zhao et al. 2017),上述研究表明松口蘑来源的甾醇及其衍生物不仅是非常重要的传统医药中间体,而且是开发新型抗癌药物的重要原料,表明松口蘑具有在药物开发方面的巨大潜力(图3)。

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图3  松口蘑活性成分的化学结构

Fig. 3  Chemical structure of the active ingredients of Tricholoma matsutake.

1.4  挥发性成分

松口蘑的风味来源可分为非挥发性呈味物质和挥发性成分2大类,组成情况复杂,挥发性成分占据主要地位。非挥发性风味物质主要包括了可溶性糖、氨基酸、呈味核苷酸和有机酸等(张沙沙等 2019),挥发性成分主要包括醇、醛、酸、酯、酮以及硫化合物、烯烃和C8脂肪族化合物(如1-辛烯-3-醇、3-辛酮、3-辛醇、1-辛烯-3-酮和1-辛醇等),C8化合物含量高达70%–97%,作为主要挥发性成分(Guo et al. 2018),其中又以1-辛烯-3-醇(1-octen-3-ol)、肉桂酸甲酯、3-辛酮和苯甲醛的含量最高(Li et al. 2016a),目前认为1-辛烯-3-醇是松口蘑风味的最大来源。松口蘑中的挥发性成分除了常用于生产食品和日化用品的香精香料外,一些挥发性成分还具有特殊的生理功能,如1-辛烯-3-醇,也被称为松口蘑醇,已在体外证实具有广谱抗菌活性和强大的抗肿瘤活性等,这可能是基于它特有的双键碳骨架烯醇结构和碳链上的羟基来发挥作用的。

干燥通常是松口蘑控制水分和延长货架期最常用的保藏手段,干燥脱水过程由于发生美拉德反应或组织细胞被破坏等,显著降低了C8化合物浓度,并形成一些挥发性化合物,如己醛、庚醛、2(5H)-呋喃酮、苯乙酮、壬醛和苯乙醛等(Guo et al. 2018;Li et al. 2019),导致松口蘑的风味部分丧失和品质降低,因此控制干燥温度和干燥时间对松口蘑的风味保存具有重要意义。而随着子实体的衰老,肉桂酸甲酯和1-辛烯-3-醇的水平也逐渐下降(Li et al. 2016a),风味开始丧失,活性下降。

1.5  其他成分

除上述的主要活性成分,目前还从松口蘑中分离出了具有延缓衰老的多酚类化合物,可以改善由UVB引起的皮肤红斑、增厚、粗皱、胶原蛋白丢失和过度活跃的角质化炎症(Deng et al. 2022)。此外,在松口蘑中还分离出一些重要的三萜类化合物,如栓菌酸(trametenolic acid)和齿孔酸(ebricoic acid)等,前者也在白桦口蘑Inonotus obliquus中被发现,并被证明对DNA聚合酶(Yasunori et al. 2014)、乙酰胆碱酯酶(AchE)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)均具有抑制活性(Wei et al. 2022),并对乳腺癌细胞具有细胞毒性(Lee et al. 2021),可作抗肿瘤药物开发的关键先导化合物。从松口蘑中还分离出漆酶(Xu et al. 2015)、核酸酶(Hatakeyama et al. 2010)和半乳糖苷酶(Geng et al. 2015),这些酶可用于保护环境和人类健康。

2  松口蘑的生物活性

2.1  抗氧化

在真菌及其提取物的生物活性研究当中,抗氧化活性是一个重要方面。松口蘑及其菌丝提取物具有良好的抗氧化活性,尤其是松口蘑多糖,能增强机体的抗氧化水平,清除体内产生的过量的自由基,降低组织细胞的过氧化程度,并以此提高人体的免疫功能和抗衰老作用等,并可能与其自身强大的抗辐射能力有关。TMP-A具有较强的抗氧化作用,在体外抗氧化试验中可显著减轻过氧化氢引起的PC12细胞损伤(Ding et al. 2010)。当TMP含量为0.4 mg/mL时,氮自由基清除率高达94.82%,0.8 mg/mL的TMP可达到68.74%的羟基去除效率,表明TMP具有较好的抗氧化活性,具有较强的电子或氢供体能力(Yang et al. 2021)。TM-P2显示出最强的体外抗氧化和抗肿瘤活性,氧自由基吸收能力(ORAC)为2 100.44 μmol trolox/g (You et al. 2013)。

2.2  抗肿瘤

松口蘑是少数几种被证明具有良好抗肿瘤活性的食用菌之一,松口蘑及其提取物的抗肿瘤作用表现为2个方面:一方面是直接杀死肿瘤细胞,另一方面是诱导肿瘤细胞的凋亡。松口蘑杂多糖TMP-B通过与蛋白结合形成一个特定的立体结构来抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡,从而在体外可抑制S180肿瘤的生长,促进L929细胞的凋亡(Hou et al. 2017)。TMP-A在体外以50–200 μg/mL和100–400 μg/mL剂量范围分别刺激巨噬细胞和淋巴细胞的增殖,并对小鼠体内的S180肿瘤细胞发挥抑制活性,因此认为刺激细胞介导的免疫反应是松口蘑多糖发挥抗肿瘤活性的机制之一(Ding et al. 2013)。TM-P2 (4.0 mg/mL)对癌细胞系HepG2和A549细胞生长的抑制活性分别为67.98%和59.04%。(You et al. 2013)。从子实体中分离的葡聚糖平均分子量232 372,为β-d-葡萄糖通过1,6糖苷键连接聚合而成的纯线性葡聚糖,聚合度约为36−37,在体外对人癌细胞系Tca8113、HepG-2、HS766T、HeLa和MCF-7抑制率分别为67.71%、74.89%、83.83%、75.57%和76.15% (刘刚 2010)。松口蘑来源的过氧化麦角甾醇通过抑制pAKT和原癌基因c-Myc的表达以及激活促凋亡蛋白Puma和Bax来诱导癌细胞死亡(Li et al. 2016b)。在乳腺癌细胞中产生ROS并诱导凋亡细胞死亡,在50 μg/mL浓度下抑制了50%的细胞生长,在90 μg/mL浓度下诱导90%的细胞死亡(Govindharaj et al. 2019)。1-辛烯-3-醇还被报道具有超强抗基因突变能力和强抗癌作用,能自动识别肿瘤细胞所分泌的毒素,靶向性地靠近、结合肿瘤细胞,通过溶解肿瘤细胞膜和破坏脂质双分子层进入细胞内,封闭肿瘤细胞的转体蛋白受体,阻断肿瘤细胞的蛋白质合成,使肿瘤细胞不能分裂繁殖以致死亡和破坏肿瘤细胞遗传复制的DNA基因,从而达到抗基因突变和抑制复发、转移(贺元川等 2019),但目前关于1-辛烯-3-醇在抗肿瘤干预和对人体安全性方面的研究资料较少,有待进一步验证。

2.3  抗炎

松口蘑的抗炎活性主要来自松口蘑多肽,并可能通过其抗氧化特性和免疫调节活性来实现。Li et al. (2021a, 2021b, 2021c, 2021d, 2021e)对松口蘑活性肽在胃肠道炎症干预中进行了系统研究,氨基酸序列为SDIKHFPF和SDLKHFPF的多肽可通过调控NF-κB/MLCK/p-MLC信号通路来调节肠道紧密蛋白表达和促炎细胞因子产生,在小鼠炎症模型中证实能够改善巨噬细胞炎症和线粒体功能障碍,具有抗炎和抗感染双重活性,WFNNAG序列肽可以改善DSS诱导的肠道氧化损伤和屏障功能障碍来预防结肠炎,还可通过口服松口蘑衍生肽减弱乙醇诱导的炎症反应和细胞凋亡,增强胃上皮屏障功能,能够通过口服发挥作用,研究表明松口蘑衍生肽具有抵抗胃肠道蛋白酶的活性,在胃肠道炎症干预方面具有应用潜力。

2.4  皮肤管理

松口蘑及其菌丝提取物可以直接或间接地美化人体皮肤,从松口蘑粗多糖中纯化和凝胶层析得到的小分子TMSP-6Ⅱ,具有良好的抑制酪氨酸酶活性,IC50值为136.4 mg/L,在质量浓度>100 mg/L时抑制率高于阳性对照维生素C,表明其抑制酪氨酸酶活性高,具有美白功效(程华等 2013)。TMSP-5Ⅱ通过下调酪氨酸酶生成的重要基因和主要影响因子的表达,呈剂量依赖的方式抑制B16细胞内黑色素水平,当浓度为300 μg/mL时,TMSP-5Ⅱ能够减少黑色素的含量,且优于熊果苷(王琪等 2015)。松口蘑菌丝体提取物能够显著降低弹性蛋白酶活性和基质金属蛋白酶(MMP-1和MMP-3)水平,并使成纤维细胞中基质金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP-1)和原弹性蛋白的表达增加(Kim et al. 2014),从而阻止真皮皮细胞外基质(extracellular matrix,ECM)降解,是一种有效的抗皱治疗生物材料。此外,在小鼠背侧皮肤局部外用松口蘑多酚可以有效抑制UVB诱导的皮肤增厚、皱纹和红斑,并增加皮肤胶原蛋白含量,降低ROS水平,上调GSH-Px、SOD、CAT、G6PDH活性和抑制IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α表达,并证明这是通过调控MAPK/p38和NF-κB实现的(Deng et al. 2022),表明松口蘑多酚具有抗氧化和抗炎双重活性,对UVB诱导的皮肤光老化具有多种有益作用。

2.5  抗菌

TMP-A在体外表现出广谱的抗菌特性,最易感细菌是溶血微球菌,浓度为20 mg/mL时抑菌圈直径为(24.38±1.19) mm,但TMP-A没有显示出任何抗真菌活性(Ding et al. 2013)。松口蘑中最丰富的挥发性物质1-辛烯-3-醇可以通过改变细胞膜的通透性发挥抗菌活性,对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、镰刀菌和尖孢镰刀菌等具有较强的抗菌活性(Xiong et al. 2017)。另外,由于它特有的双键碳骨架烯醇结构和碳链上的羟基,松口蘑醇还对蚊子具有特殊的嗅觉刺激(Cilek et al. 2011),并对赤拟谷盗Tribolium castaneum所有发育阶段都具有很强的杀虫活性和遗传毒性(Cui et al. 2021),可作为天然的粮食熏蒸剂、驱蚊剂和种子保护剂等。

2.6  免疫调节

松口蘑不仅含有人体所需的各种营养,通过直接和间接的方式综合提高人体免疫力,还对非特异性免疫和特异性免疫具有增强作用。在T细胞增殖的分子机制中,TMP-A使T细胞生物代谢发生差异,离子转运、质膜及转运活性相关基因是TMP-A诱导T细胞增殖的关键基因,通过Ras-Raf-Erk-MAPK信号通路诱导T细胞增殖,从而增强其细胞免疫活性(朱淼等 2020)。TMP-B通过影响G0/G1期、S期和G2/M期,促进巨噬细胞增殖,促进细胞因子释放和基因表达,具有抗肿瘤和免疫调节双重活性(Hou et al. 2017)。松口蘑来源的β-葡聚糖能通过激活与NF-κB相关的多种信号通路发挥其免疫刺激活性,效力与LPS相似(Kim et al. 2008)。从松口蘑子实体中分离的α-d-葡聚糖也显示出免疫调节活性,经口服后通过刺激肠道免疫系统,并被吸收到血液中从而刺激全身免疫系统来发挥作用(Hoshi et al. 2008)。其菌丝体中还存在α-葡聚糖蛋白复合物,能通过促进小鼠自然杀伤细胞活性和血清IL-12水平的恢复发挥免疫活性,并对淀粉酶或蛋白酶的降解具有抗性(Hoshi et al. 2005)。

2.7  其他活性

除上述主要活性外,研究表明松口蘑还在降血糖、降血压、降血脂和抗疲劳以及神经调节方面具有积极作用。松口蘑杂多糖TMP以浓度依赖性对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性表现出强抑制作用,IC50值分别为0.10 mg/mL和  3.75 mg/mL,抑制动力学分析表明,TMP是一种α-淀粉酶天然非竞争性抑制剂,且对α-葡萄糖苷酶具有混合抑制作用,具有作为开发降血糖新型药物的巨大潜力(Yang et al. 2021)。松口蘑菌丝体提取物在小鼠模型中通过活化5ʹ-AMP活化蛋白激酶(AMPK)相关的抗氧化途径发挥良好的抗疲劳作用,并将其制成功能性饼干(Li et al. 2015;Ma et al. 2020),实现了松口蘑在烘焙产品和功能食品加工中的联合应用。采用水提法从松口蘑中获得一种具有血管紧张素转换酶(ACE)抑制作用的活性肽,氨基酸序列为WALKGYK,显著降低了高血压大鼠的收缩压(IC50为0.40 μmol/L),并具有良好的自由基清除活性(Geng et al. 2016),在预防和治疗高血压等相关疾病方面具有重要潜力。过氧化麦角甾醇能通过抑制甘油三酯的合成和脂肪细胞的分化从而降低血脂水平(Jeong & Park 2020),可作为肥胖和相关代谢疾病的预防和治疗剂开发。新型甾醇matsutakone和matsutoic acid具有良好的抗乙酰胆碱酯酶活性,前者的IC50为20.9 μmol/L (Zhao et al. 2017),可用于认知、自主神经和神经肌肉功能弱化等神经退行性疾病的预防和临床治疗,如阿尔茨海默病、多系统萎缩等。

此外,从松口蘑的子实体中还纯化到分子量为47 kDa的酸性α-半乳糖苷酶,比活性为909 U/mg,对棉子糖家族低聚糖具有广泛的底物特异性和良好的水解活性(Geng et al. 2015),可降解难消化的低聚糖用于商业开发,如提高豆浆的营养价值和生物利用率。来自松口蘑的漆酶在没有介质的情况下证明了其偶氮染料脱色的活性(Xu et al. 2015),表明了松口蘑在食品和饲料等行业中具有应用潜力。

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3  讨论与展望

目前,中国已是全球最大的食用菌生产国、消费国和出口国,松口蘑是全球化的天然滋补类真菌,但其深加工产品主要集中在欧洲和日本,国内尚处于起步阶段,仅有少数的食品、保健品、化妆品和极个别的药品开发,在国内的商业应用有待进一步提高且具有广阔的市场前景。松口蘑菌丝的生长对生态环境的要求苛刻,并与寄主植物和菌塘土壤的微生物群之间存在复杂的相互作用机制。在野外环境中,因为松口蘑可以分泌抗真菌的代谢物来抑制其他真菌生长,如H2O2 (Takakura 2015),通过减少营养和空间竞争来刺激自身的数量和质量,通过这种动态的互作机制,松口蘑成为山林地中的优势真菌,对山地森林的土壤真菌多样性发挥了重要作用(Park et al. 2020;Zhou et al. 2021)。然而在全球变暖的生态背景下,松口蘑的适宜栖息地面积正在逐渐减少,而需求和经济价值在不断扩增,因此,我们可以通过应用真菌学方法制定管理计划来保护松口蘑的适宜栖息环境,提高松口蘑产量,帮助西南部地区农村经济可持续发展,并为维护山林生态环境的稳定发挥积极作用。另一方面,由于各生态区的地形、土壤、水质及其本身的遗传特性等综合因素对松口磨的营养素积累具有重要影响,特别是对矿物元素的积累影响更为明显,许多野生食用菌极易受到重金属或天然放射性化合物的污染,尤其是山林地区,即使是在大气核武器爆炸或重大核事故的发生现场,松口磨仍然可以生存并从土壤和岩石中大量积累金属元素和放射性核素(Vaario et al. 2015;Falandysz et al. 2017)。常规的烹饪方式并不能有效降低有害金属元素的含量,长期食用将会对人体健康产生潜在危害,而通过物理、化学或酶工程等加工方式可以有效减少松口蘑中重金属元素含量、减少毒性和提高加工利用率。

食用菌向来以其预防或治疗各种健康问题的能力而闻名,一直以来被视为是营养食品和药品的重要来源,全球约有14 000种大型真菌,约有350种被食用,食用菌在2018年的全球市场价值为424.2亿美元,2020年为453亿美元,预计2023年将增加至621.9亿美元,到2027年将增加至725亿美元(Niego et al. 2021)。2019年中国食用菌产量接近4 000万t,占世界总产量的75%以上,产值达到3 000多亿元人民币,是我国继粮、油、果、菜后的第五大种植业,对我国的经济建设起到重要作用(袁晓辉等 2021)。

许多食用菌已被证实对人体有益,迄今为止至少有270种大型真菌已被开发为重要次级代谢产物的来源(Niego et al. 2021),并有可能被开发为药用食品添加剂,食用菌中所含的基本营养素及其次级代谢产物对免疫系统的功能表现出各种有利的影响,主要影响因素是其具有的抗氧化活性(Muszyńska et al. 2018),松口蘑作为其中的重要成员,具有非常可观的应用前景。上述结论表明了松口蘑天然产物在抗氧化、抗肿瘤、免疫调节和皮肤护理、抗光老化以及胃肠道炎症的干预和治疗方面具有较好前景。但目前关于松口蘑类产品的活性探究仍停留在试验阶段,仅有少数在日化领域,如化妆品(松口蘑提取物)和日用化学品(香精香料)等方面有应用。关于其主要活性成分的构效关系、合成途径以及关键调控基因等方面的报道较少,后续研究应加大对松口蘑特有活性成分(如松口蘑多糖、多肽和松口蘑醇等)在上述方面的研究,为其进入商业应用提供理论指导。

近几年已有许多大型真菌被开发为重要次级代谢产物的来源,在天然来源的功效性成分市场中占据重要地位,松口蘑作为享誉全球的著名大型真菌之一,具有大部分普通真菌无法比拟的天然优势,可作为药物关键成分或先导化合物的天然来源,膳食补充剂、新型食品和化妆品中的活性成分以及一些特殊化工产品的合成前体,如香精、驱蚊剂、粮食熏蒸剂和种子保护剂。随着生物技术的快速发展,组学技术(基因组、转录组和表型组等)正在得到广泛应用,在目前的研究中,松口蘑正在从其营养价值和食用价值等基础性研究向着生物学的各个方面转变,如(1) 基于遗传背景的生长发育机制研究;(2) 与土壤微生物和寄主植物间的互作网络;(3) 天然活性产物的结构和作用机制;(4) 次级代谢产物合成通路及其关键基因挖掘等。

《菌物学报》

Mycosystema

《菌物学报》英文刊名Mycosystema,月刊,1982年创刊,曾用名《真菌学报》(Acta Mycologica Sinica)和《菌物系统》,由中国科学院微生物研究所和中国菌物学会联合主办,主要刊登我国菌物学(包括真菌、黏菌、卵菌)研究领域在理论上和实践上的最新研究成果。报道内容包括菌物多样性系统分类学起源与进化、 菌物区系地理学生态学遗传学生理学生物化学濒危菌物物种保护生物学以及食药用真菌、 有毒真菌真菌毒素人类病原真菌植物病原真菌兽医真菌互惠共生菌物等方面的研究论文、简报和综述。

《菌物学报》是中国自然科学核心期刊,第四届中国精品科技期刊,入选中国精品科技期刊顶尖学术论文F5000项目;五次被评为“中国具国际影响力优秀学术期刊”;2020年科普专栏入选中共中央宣传部学习强国平台(大自然-自然科普和每日物种故事);2021年入选中国科学技术协会第六届中国科协优秀科技论文遴选计划;在CNKI《中国学术期刊影响因子年报(2022)》中最新影响因子2.406;在《科技期刊世界影响力指数(WJCI)报告(2022)》中世界影响因子1.427

期刊收录:Scopus; CABI(英国“国际应用生物科学中心”)《农业与生物科学研究文献》《公共卫生数据库》;Abstracts of Mycology (美国“菌物学文摘”);Index of Fungi (英国“菌物索引”);Index Copernicus;Review of Plant Pathology(英国“植物病理学文摘”);Bibliography of Systematic Mycology(英国“系统菌物学文献目录”);Bibliographie der Pflanzenschutzliteratur(德国“植物保护文献目录”);Ulrich’s International Periodicals Directory(Ulrich IPD,美国《乌利希国际期刊指南》);北京大学图书馆《中文核心期刊要目总览》(北大核心);中国科技论文与引文数据库(CSTPCD核心);中国科学院文献情报中心《中国科学引文数据库》(CSCD核心);中国知网(CNKI);RCCSE中国核心学术期刊(A类)。

微信制作:刘亚东

——期刊新媒体部出品

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