桑黄营养成分、活性成分及多糖性质分析

刘锦程，弓志青，杨 鹏，王延圣，李永生，杨正友，王文亮,

（1.山东省农业科学院农产品加工与营养研究所，山东济南 250100；2.山东农业大学生命科学学院，山东泰安 271018；3.山东省农业科学院农业资源与环境研究所，山东济南 250100）

桑黄又称桑耳、桑臣或胡孙眼，在我国已有两千多年的药用历史，是一类药用真菌的统称，其药用价值在《神农本草经》、《药性论》、《本草纲目》等中医学专著中都有记载[1-2]，具有“利五脏、排毒气”等功效，可治疗痢疾、血崩、崩漏带下、闭经、脐腹涩痛等疾病[3]。近数十年来学者们对于桑黄这类真菌的分类属性达成共识，认为它们是担子菌门（asidiomycota）蘑菇纲（Agaricomycetes）锈革菌目（Hymenochaetales）锈革菌科（Hymenochaetaceae）的大型多孔菌[4]。桑黄营养丰富、具有保健功效，其营养和药效成分主要有粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、多糖、酚类、黄酮类和萜类等[5]。多糖作为其主要活性成分，具有抗氧化[6-7]、抗肿瘤[8]、降血糖[9]、免疫调节[10]和抗炎[11-12]等功能。

随着人们的健康意识不断增强，营养丰富且具有良好保健功效的药用真菌不断受到消费者的欢迎，桑黄以较高的药用价值受到了广泛关注，成为产品开发关注的焦点[13]。目前，桑黄在国外已被用于制造抗癌药品、养颜保健品及抑制艾滋病的新药[14]。国内已有学者研制出桑黄酒[15]、桑黄曲奇饼干[16]、桑黄茶[17]等一系列以桑黄或桑黄多糖为主要成分的产品，但市场上桑黄精深加工产品仍较少。不同桑黄子实体之间营养成分、活性成分含量差异较大，其多糖活性也有所不同[18-19]，桑黄质量难以控制，制约桑黄产业的进一步发展。

为探寻不同桑黄子实体中营养和活性成分含量差异，发掘具有更好生物活性的多糖，本研究选取5 种桑黄子实体，对其营养、活性成分进行比较分析，并对优良桑黄子实体的多糖进行抗氧化能力及单糖组成分析，为桑黄优良品种的筛选及多糖开发利用提供参考依据，为开发天然有效的抗氧化产品提供依据，为桑黄更好地应用于食品、药品、保健品和化妆品等领域提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

桑黄子实体（编号S-1、S-2、S-3、S-4、S-5）山东省农业科学院提供；香草醛、没食子酸标准品 上海源叶生物有限公司；重蒸酚、2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）北京索莱宝生物科技有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）北京酷来搏科技有限公司；单糖标准品 上海安谱实验科技股份有限公司；其余试剂均为国产。

JFM38 马弗炉 JISHICO 公司；K9840 凯氏定氮仪 济南海能仪器股份有限公司；SZF-06A 粗脂肪测定仪 上海新嘉电子有限公司；UV-6100 紫外可见分光光度计 METASH 公司；L550 离心机cence 公司；SynergyH1M 酶标仪 美国BioTek 公司；Nicolet IS5 傅里叶变换红外光谱仪 美国Thermo 公司；1200 液相色谱仪 美国Agilent 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品制备 将5 种供试桑黄子实体于60 ℃烘箱中烘干，粉碎机粉碎，过80 目筛，收集粉末密封保存备用。

1.2.2 营养成分含量测定 分别采用GB/T 5009.10-2003、GB 5009.5-2016（凯氏定氮法）、GB 5009.6-2016（索氏抽提法）和GB 5009.4-2016（食品中总灰分的测定）测定样品粗纤维、粗蛋白、粗脂肪和灰分含量。

1.2.3 多糖提取及含量测定 称取各样品适量，采用热水浸提法，料液比1:20，提取温度95 ℃，提取时间120 min，抽滤，重复上述操作1 次，合并滤液，旋转蒸发浓缩后加入三倍体积95%乙醇，4 ℃醇沉20 h后冻干沉淀，得到粗多糖。沉淀用蒸馏水溶解，定容至250 mL，采用苯酚-硫酸法测定多糖含量。以葡萄糖质量浓度（mg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标做葡萄糖标准曲线方程为Y1=11.72X1-0.0256（R2=0.9979），得率按下式计算：

式中：W1表示桑黄子实体的质量（g）；W2表示多糖的质量（g）。

1.2.4 总黄酮、总酚、总三萜含量测定 按照胡文继[20]的方法进行提取，采用AlCl3比色法[21]测定总黄酮含量，以芦丁质量浓度（mg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标做芦丁标准曲线方程为Y2=3.1474X2-0.0.0061（R2=0.9996）；采用Folin-Ciocalteu 比色法[22]测定总酚含量，以没食子酸质量浓度（mg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标做没食子酸标准曲线方程为Y3=30.775X3+0.0245（R2=0.9985）；采用NY/T 3676-2020 测定总三萜含量，以齐墩果酸质量浓度（mg/mL）为横坐标，吸光度为纵坐标做齐墩果酸标准曲线方程为Y4=2.2493X4-0.0054（R2=0.9986）。

1.2.5 多糖抗氧化能力测定

1.2.5.1 清除DPPH 自由基能力 取多糖溶液500 μL于2 mL 离心管中，按照Pan 等[23]报道的方法进行测定，多糖样品的最终反应浓度为125 μg/mL。空白组用500 μL 蒸馏水代替样品，对照组用500 μL 无水乙醇代替DPPH-乙醇溶液。按照公式（1）计算DPPH 自由基清除率。

式中：A1表示样品组吸光度平均值；A2表示对照组吸光度平均值；A0表示空白组吸光度平均值。

1.2.5.2 清除ABTS+自由基能力 取100 μL 多糖溶液于2 mL 离心管中，加入300 μL ABTS 工作液，参照连俊辉[24]的方法进行测定，多糖样品的最终反应浓度为50 μg/mL。按照公式（1）计算ABTS+自由基清除率。

1.2.5.4 还原力 取200 μL 多糖溶液于2 mL 离心管中，多糖样品的最终反应浓度为500 μg/mL，参考张晨[26]的方法进行测定，吸光度值数值越大还原力越强，对照组用蒸馏水代替三氯化铁溶液，按照公式（2）计算还原力。

式中：A1表示样品组吸光度平均值；A2表示对照组吸光度平均值。

1.2.6 分子生物学鉴定 对S-4 子实体提取基因组DNA，送至青岛睿博兴科公司进行内转录间隔区（ITS）测序，将所得的ITS 序列与GenBank（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）网站中已知的序列进行BLAST（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）分析，从中获得与所得的ITS 序列具有相似同源性的序列，使用MEGA 7.0 软件，采用NJ（Neighbor Joining）法构建系统发育树。

1.2.7 目标桑黄多糖抗氧化能力测定 根据反应体系，将多糖以及VC分别配制成反应浓度为3.125、6.25、12.5、50、100、200、400 μg/mL 的溶液体系，按照1.2.2 的方法进行测定。

1.2.8 多糖除蛋白 多糖样品采用Sevag 法除蛋白[27-28]，弃掉有机相和蛋白层，保留水相层，重复脱蛋白操作至无蛋白层析出，经活性炭脱色和透析后用于紫外光谱分析、FT-IR 分析和单糖组成分析。

1.2.9 紫外光谱分析 配制0.5 mg/mL 的多糖溶液，利用紫外可见分光光度计在波长200～400 nm 范围内扫描[29]。

1.2.10 FT-IR 分析 取适量干燥多糖粉末混到一定量干燥KBr 粉末中磨样，利用压片机压成片，用傅立叶变换红外光谱仪在4000～400 cm-1范围进行扫描分析[30]。

1.2.11 单糖组成分析 参照文献[31]的方法测定单糖组成。色谱条件：采用Agilent 1200 型高效液相色谱系统分析，C18 Agilent（4.6 mm×150 mm×5 μm）色谱柱，流动相为0.01 mol/L 的磷酸盐缓冲液-乙腈（82:18），流速1.0 mL/min，柱温25 ℃，进样量10 μL，检测波长245 nm。

1.3 数据处理

实验结果以3 次平行实验的平均值±标准差表示，实验数据使用SPSS 27.0 软件进行统计学分析，图表均采用Origin 2018 软件进行绘制，使用MEGA 7.0 软件构建系统发育树。

2 结果与分析

2.1 桑黄子实体营养成分、活性成分含量测定

2.1.1 营养成分含量测定 对5 种桑黄子实体的粗纤维、粗蛋白、粗脂肪和灰分含量分析结果见表1。供试桑黄粗纤维含量差异较大，粗纤维含量最高的是S-4，为33.40%，显著高于（P<0.05）其他四种桑黄子实体，粗纤维含量由高到低依次为S-4、S-5、S-2、S-1、S-3。在粗蛋白含量上，S-1 粗蛋白含量最高，为23.10%，其次是S-3 和S-4，两者粗蛋白含量分别为19.41%和18.77%，差异不显著（P>0.05）。粗脂肪含量较高的是S-1、S-3，两者粗脂肪含量均为1.67%，粗脂肪含量较低的是S-2、S-4 和S-5，三者粗脂肪含量分别为1.37%、1.13%和0.83%。供试桑黄子实体灰分含量有显著差异（P<0.05），S-1 灰分含量最高，为10.87%，S-5 灰分含量最低，为4.07%，相差2.7 倍。

表1 桑黄子实体营养成分含量Table 1 Nutrient content of fruiting bodies of Phellinus igniarius

2.1.2 活性成分含量测定 对供试桑黄子实体活性成分含量进行分析，结果见表2。供试桑黄子实体多糖、总酚、总黄酮和三萜含量差异较大。多糖含量由高到低为S-1、S-3、S-4、S-5、S-2，其中S-1、S-3 和S-4 的多糖含量差异不显著（P>0.05），分别为1.27%、1.20%和1.19%。总酚含量最高的是S-4，为0.34%，其总酚含量显著高于（P<0.05）其余4 种桑黄子实体。总黄酮含量最高的是S-3，为1.67%，其次是S-4，为1.37%，含量最低的是S-5，为0.11%。总三萜含量最高的是S-1，为2.85%，其次是S-4，为2.71%，最低的是S-5，为1.59%。

2.2 桑黄子实体多糖抗氧化能力比较分析

为筛选产高抗氧化能力多糖的桑黄，对供试桑黄子实体多糖进行抗氧化能力的比较分析，结果见图1。不同桑黄子实体多糖的抗氧化能力存在显著差异（P<0.05）。从S-4 中提取的多糖，其对DPPH自由基、ABTS+自由基和自由基均具有较强的清除能力，体现出较强的抗氧化能力。还原力最强的是S-2，S-4 次之，但S-2 的多糖对这三种自由基的清除率均显著低于S-4（P<0.05）。综合考虑，选择S-4作为目标桑黄，并对其多糖进行抗氧化能力验证和性质分析。

图1 桑黄子实体多糖抗氧化能力Fig.1 Antioxidant capacity of polysaccharides of fruiting bodies of Phellinus igniarius

2.3 目标桑黄分子生物学鉴定

经ITS 测序获得S-4 的ITS 序列（GeneBank No.OQ028234.1），用MEGA 7.0 软件构建系统发育树，结果显示其与杨树桑黄（Sanghuangporus vaninii）聚为一族，如图2 所示，因此将该桑黄命名为Sanghuangporus vaniniiS-4。

图2 S-4 系统发育树Fig.2 Phylogenetic tree of S-4

2.4 目标桑黄多糖抗氧化能力测定

由图3 可知，在一定浓度范围内，S-4 多糖的抗氧化能力随多糖浓度的升高而升高，呈现出剂量依赖性，在达到最高抑制率或最大还原力后，不再增加。在多糖浓度为100 μg/mL 时，S-4 多糖对DPPH 自由基的清除率达到最大值，最大清除率为89.81%（图3A）。在多糖浓度为50 μg/mL 时，对ABTS+自由基的清除率达到最大值，最大清除率为99.81%（图3B）。S-4 多糖对自由基清除能力在多糖浓度200 μg/mL 时达到最强，最大清除率64.63%（图3C）。S-4 多糖的还原力在多糖浓度100 μg/mL时达到最大值，此时吸光值为1.981（图3D）。S-4 多糖对DPPH和ABTS+自由基有极强的的清除能力，并且最大清除率与VC相当，体现出较好的抗氧化能力。

图3 S-4 多糖抗氧化能力Fig.3 Antioxidant capacity of polysaccharides from S-4

S-4 多糖对DPPH 自由基、ABTS+自由基和自由基的IC50值分别为35.07、12.87、91.34 μg/mL，并且对于ABTS+自由基的清除能力要强于DPPH 自由基和自由基。因此，该多糖具有较强的抗氧化活性。

2.5 紫外光谱分析

S-4 多糖紫外扫描结果如图4 所示，在波长200 nm 附近有明显糖类特征吸收峰，在波长260、280 nm 附近无明显核酸和蛋白质吸收峰，表明多糖经过Sevag 除蛋白、活性炭脱色和透析后不含大量的核酸和蛋白质。

图4 S-4 多糖紫外扫描图谱Fig.4 UV absorption spectrum of polysaccharides from S-4

2.6 FT-IR 分析

S-4 多糖红外光谱分析结果如图5 所示，3404 cm-1附近是多糖中O-H 键之间的伸缩振动[32]；2928 cm-1附近是甲基或亚甲基的C-H 键伸缩振动[33]；1420～1200 cm-1范围内为C-H 的变角振动峰，以上三个区域的吸收峰可判定S-4 多糖具有糖类结构[34]。1629 cm-1附近的吸收峰是羧基中C=O 非对称伸缩振动引起，也是糖醛酸的特征吸收峰[35]；1200～1000 cm-1范围内出现2 个吸收峰位置，表明含有呋喃糖[36]；890 cm-1出现吸收峰表明其糖苷键以β-构型为主[37]。因此，该多糖为含有β-型糖苷键和呋喃环的多糖，并且含有糖醛酸。

图5 S-4 多糖红外光谱图Fig.5 FT-IR spectrogram of polysaccharides from S-4

2.7 单糖组成分析

对S-4 多糖和单糖标准品进行PMP 柱前衍生化高效液相色谱分析，结果如图6 所示，单糖种类及含量见表3。S-4 多糖的单糖组成为甘露糖、核糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和岩藻糖。其中，葡萄糖含量最高，为238159.38 mg/kg，半乳糖含量次之，为194119.69 mg/kg。岩藻糖、葡萄糖醛酸和核糖的含量分别为114574.88、43532.40、33480.93 mg/kg。甘露糖含量最低，仅有8122.79 mg/kg。

图6 液相色谱图Fig.6 Liquid chromatography.

表3 S-4 多糖单糖组成Table 3 Monosaccharide composition of polysaccharides of S-4

Wan 等[38]从杨树桑黄子实体中提取出的对人非小细胞肺癌有明显的抑制作用的水溶性多糖SVP-1，由葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、甘露糖、阿拉伯糖、果糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和甘露糖组成，与本研究中构成S-4 多糖的6 种单糖中有5 种同样的单糖，并且同样以β-构型为主。由于实验条件限制，本研究并未测定多糖结构，后续会继续对S-4 多糖的结构进行深入研究。

3 讨论与结论

本研究采用热水浸提法提取桑黄多糖，在本实验设置的参数下，S-4 多糖的得率为4.92%。李有贵等[39]同样采用热水浸提法提取野生和人工栽培桑黄子实体的多糖，但二者得率仅1%左右。形成这种差异的原因一方面是提取条件参数的设置，另一方面也与桑黄品种的不同有关。后续将尝试采用其他安全无毒的提取方式提取S-4 多糖，旨在提升多糖得率。

在分析多糖抗氧化能力时，发现S-2 多糖的还原能力强于S-4 多糖，但其对三种自由基的清除作用却弱于S-4 多糖，原因可能是S-2 多糖中含有某种带有Fe2+的物质，该物质可能为杂质。另外，由于实验方法不同，也可能是受到试剂或实验体系的影响。蔡铭等[40]在比较猴头菇粗多糖的抗氧化能力时，也出现了类似现象，其中E-HeP 对于羟自由基的清除能力最强，但其对DPPH 自由基和ABTS+自由基的清除能力和还原力却弱于D-HeP。故在比较不同多糖的体外抗氧化能力时要全面考察，本文分析了三种自由基的清除率及还原力，实验结果较为可靠。

随着桑黄制品的不断丰富，桑黄多糖也逐渐被应用于各类产品的研发，目前也已经可以将桑黄中的有效药用成分提取出来，再进行产品研发，充分发挥其广泛的药理作用。近年来，桑黄在食品工业中的应用范围逐渐扩大，日本、韩国等地已经将桑黄列为食品、健康食品，甚至是药品，而我国目前对于桑黄精深加工产品的开发仍然较为匮乏。本研究通过对比五种桑黄的主要营养、活性成分含量及多糖的四种抗氧化能力，发现S-4 具有相对丰富的营养及活性成分，其多糖具有相对较强的抗氧化活性，有一定的开发潜力，作为优良桑黄子实体应用于桑黄精深加工产品开发具有一定可行性，后续将尝试利用S-4 多糖以咀嚼片或口服液的形式开发功能性食品。