超越传统,现代技术释放食用菌活性成分的潜力

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来源:田回香
2024-12-19 16:14:47
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核心提示:现代物理提取技术的快速发展为食用菌活性成分的开发和应用开辟了新的可能性。这些技术的成熟和普及,不仅能满足日益增长的健康需求,也为功能性食品和药物研发提供了创新的技术支撑。

食用菌,这一自然界的宝藏,不仅因其独特的风味和营养价值而受到人们的青睐,更因其丰富的活性成分在健康促进和疾病预防中展现出巨大潜力。这些活性成分在临床疾病治疗中的应用前景广阔,但传统提取方法常涉及有机溶剂,可能导致环境问题和活性成分的降解[1]。因此,高效的物理提取技术应运而生,旨在提高提取效率,减少活性成分的降解[2]


超声波辅助提取(ultrasound-assisted extraction, UAE)、微波辅助提取(microwave-assisted extraction, MAE)、超临界流体提取(supercritical fluid extraction, SFE)、超高压力辅助提取(ultrahigh pressure-assisted extraction, UPE)和脉冲电场提取(pulsed electric field extraction, PEF)等技术因其高效、节能和环保的特点而受到广泛关注[3]。UAE利用高频超声波破坏细胞壁,从而释放细胞内的活性成分。研究表明,与传统的热水提取相比,UAE显著缩短了提取时间,并在较低温度下保持了提取物的生物活性。这种方法特别适合于提取多糖等热敏性成分,其效率比传统方法更高[4]。此外,MAE通过均匀加热破坏细胞结构,从而促进活性物质的溶解。该方法不仅显著减少了提取时间,还降低了溶剂消耗,是一种经济高效的提取手段[5]。SFE利用二氧化碳在超临界状态下的高扩散性和低黏性,可以在较低温度和压力下提取低极性或中极性活性成分[6]。此外,PEF通过短时高压脉冲电场作用于细胞,使细胞膜产生电穿孔现象,从而加速活性物质的溶解和转移。该方法的独特优势在于其非热处理特性,能最大限度地保留热敏性成分的活性[7]。在UPE中,通过将样品置于超高压环境下,细胞壁和细胞膜的物理结构受到极大破坏,显著降低了活性物质的质量传递阻力。与传统方法相比,UPE能够在常温条件下提取多糖、维生素等热敏性物质,同时减少杂质的产生,提高提取物的纯度[8]


现有研究表明,UAE、MAE、SFE、UPE 和 PEF等提取技术可快速高效提取食用菌活性成分。各技术优缺点见表1,可依目标成分选择合适技术。


表1. UAE、MAE、SFE、UPE 和 PEF的优缺点

(来源:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.026)

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尽管这些技术已显著提升了食用菌活性成分的提取效率,但其工业化应用仍然面临一些挑战。例如,如何优化提取工艺以降低能耗和成本,以及如何确保提取物的生物活性在加工过程中不受损失,这些问题都有待进一步研究。此外,消费者接受度、产品安全性和法律法规的合规性也是活性成分开发和市场推广中需要考虑的重要因素。未来,结合多种提取技术的联合工艺可能会带来更高效的解决方案。例如,UAE与SFE的联合提取技术不仅能够进一步提高提取效率,还能显著减少溶剂使用和环境污染。同时,如何通过生物工程手段优化食用菌的活性成分含量,也将成为研究的热点领域。


总之,现代物理提取技术的快速发展为食用菌活性成分的开发和应用开辟了新的可能性。这些技术的成熟和普及,不仅能满足日益增长的健康需求,也为功能性食品和药物研发提供了创新的技术支撑。



参考文献:

[1] Wasser, S. P. (2002). Medicinal mushrooms as a source of antitumor and immunomodulating polysaccharides. Applied Microbiology and Biotechnology, 60, 258–274.

[2] Zhang, M., Cui, S.-W., Cheung, P. C. K., & Wang, Q. (2007). Antitumor polysaccharides from mushrooms: A review on their isolation process, structural characteristics and antitumor activity. Trends in Food Science & Technology, 18, 4–19.

[3] Chemat, F., Rombaut, N., & Sicaire, A. G. (2017). Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, 34, 540–560.

[4] Alzorqi, I., & Manickam, S. (2015). Ultrasonic process intensification for the efficient extraction of nutritionally active ingredients of polysaccharides from bioresources. In M. Ashokkumar (Ed.). Handbook of ultrasonics and sonochemistry.

[5] Armenta, S., Garrigues, S., & Guardia, M. (2008). Green analytical chemistry. Trends in Analytical Chemistry, 27, 497–511.

[6] Garcia-Salas, P., Morales-Soto, A., Segura-Carretero, A., & Fern andez-Guti errez, A. (2010). Phenolic-compound-extraction systems for fruit and vegetable samples. Molecules, 15, 8813–8826.

[7] Antonietta, B., & Matteo, A. D. N. (2016). Antioxidant compounds from vegetable matrices: Biosynthesis, occurrence, and extraction systems. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 56, 2053–2068.

[8] Lee, H. S., Lee, H. J., Yu, H.-J., Ju, D. W., Kim, Y., Kim, C. T., et al. (2011). A comparison between high hydrostatic pressure extraction and heat extraction ofginsenosides from ginseng (Panax ginseng CA Meyer). Journal of the Science of Food and Agriculture, 8, 1466–1473.


文献链接:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.026

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