食品界

食用菌有性孢子的生物活性成分、释放机制及其对子实体品质的影响

Introduction

食用菌是一种大型真菌，具有可见可食用的子实体，具有独特的风味，富含必需脂肪酸、蛋白质、膳食纤维、维生素、多糖和多酚。此外，食用菌中的糖、脂肪和胆固醇含量低，具有丰富的生物活性和潜在的药用价值，主要表现在抗肿瘤、抗衰老、抗炎和抗氧化等方面。因此，它们被认为是营养保健品，并在世界范围内种植和消费。

子实体是食用菌生命周期中的有性生殖阶段。其产生的有性孢子不仅对蘑菇的繁殖很重要，也对食品和医药工业的发展也具有特殊意义。灵芝孢子因其丰富的生物活性物质，尤其是三萜类和多糖类物质，在20世纪后期被用于预防和治疗多种疾病。自20世纪初以来，孢子弹射（SD）现象已受到关注和研究。担孢子和子囊孢子具有不同的弹射机制。单个蘑菇每天可以释放超过十亿个孢子。采后孢子的释放会影响子实体的品质。一方面，蘑菇采收后的孢子产生会导致食用菌质量变差，降低食用菌的适销性和消费者接受度。另一方面，孢子释放会产生丰富的风味物质。因此，采后孢子释放对食用菌贮藏品质来说是一把双刃剑。但目前对SD期间的生物代谢机制及其在采后贮藏期间的抑制方法缺乏研究，有待进一步研究。

本研究总结了食用菌孢子的生物活性成分及释放机制的研究进展，分析了采后SD对子实体贮藏品质的综合影响，并展望了未来的研究方向。本综述旨在为孢子作为食药资源的开发、食用菌保鲜技术的创新和食用菌产业的发展提供参考。本文主要讨论子实体产生的有性孢子。

Results and Discussion

蘑菇有性孢子是在成熟子实体的子实层上形成并释放出的携带营养物质和遗传物质的生殖细胞。孢子释放是蘑菇物种延续的必要过程。这些孢子对蘑菇本身和人类都具有重要意义。

图1 蘑菇的形态特征（a），蘑菇孢子对人类的意义（b），蘑菇的生命史（c）

食用菌孢子中含有多糖、脂类、三萜类等生物活性成分，为人类食品和药物的开发提供了重要的原料。

图2 蘑菇孢子的生物活性成分和功能

蘑菇孢子的主动释放依赖于孢子表面释放的渗透物质对环境中水蒸气的凝结，形成的液滴为孢子释放提供动力。光照、相对湿度和温度是影响孢子弹射的重要环境因子。

图3 食用菌孢子排出

采后食用蘑菇释放孢子，伴有子实体外观劣化和营养物质的快速消耗。同时，孢子弹射也是一个触发鲜味和香气成分变化的信号。

图4 促进孢子的产生和释放的生理代谢过程

食用菌孢子的开发利用，尤其是功能食品和医药应用，还需要提取和分析更多种类的食用菌孢子成分。此外，孢子弹射期间能量代谢、物质转化和信号转导途径的机制仍不清楚。孢子弹射是多种因素综合作用的结果，需要进一步探索。因此，迫切需要开展包括转录组学、蛋白质组学和代谢组学在内的遗传或代谢工程研究来阐明子实体调控孢子弹射的机制。此外，需要制定高效、低成本的采后孢子释放调控策略，以维持食用菌采后品质。

Conclusion

食用菌有性孢子是尚未开发的食药用资源，孢子释放过程影响采后子实体的感官、风味及营养品质。探索采后食用菌孢子弹射期间的能量代谢和物质代谢机制，寻找有效的孢子释放调控方法，开发食用菌品质控制新技术具有重要意义。

第一作者

李昀婷，女，沈阳农业大学食品学院2022级食品科学博士研究生，主要研究方向为食用菌贮藏保鲜。

通信作者

辛广，男，沈阳农业大学食品学院教授,博士生导师，加拿大蒙特利尔大学访问学者，主要研究方向为果蔬加工与贮藏，沈阳农业大学食品学院果蔬加工团队带头人，农业部国家浆果加工技术研发中心学术带头人、国家林业局小浆果工程技术研究中心学术带头人，农业部东北野生猕猴桃资源圃负责人，辽宁省“五一”劳动奖章获得者。中国食品科学技术学会休闲食品加工分会理事、中国菌物协会食用菌采后及加工产业分会理事、辽宁省食品科学技术学会副秘书长、辽宁省食用菌重点实验室专家组副主任委员。承担国家公益性行业科研专项、“十三五”重点专项、国家农业成果转化基金项目等多项课题；制定国家标准1项、行业标准1项、地方标准5项，先后获中国食品食品科学技术学会科技创新奖—技术进步一等奖、辽宁省科技进步三等奖和辽宁省教学成果一等奖；在Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、《中国农业科学》、《食品科学》等国内外学术期刊发表论文100余篇，申报专利10余件。

Sexual spores in edible mushroom: bioactive components, discharge mechanisms and effects on fruiting bodies quality

Yunting Li^a, Yao Feng^a, Yuling Shang^b, Heran Xu^a, Rongrong Xia^a, Zhenshan Houa^c, Song Pan^a, Li Li^a, Yuanyuan Bian^a, Jiayi Zhu^a, Zijian Wang^a, Guang Xin^a,*

^a College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China

^b Shenyang Agricultural University Library, Shenyang 110866, China

*Corresponding author.

Abstract

Edible mushroom sexual spores have been gaining more interest due to their bioactive components and functions. Spore discharge (SD) is an important factor affecting the quality of edible mushrooms.

In this review, the bioactive nutrients of sexual spores of edible mushrooms were summarized, the SD mechanism was described, and the relationship between postharvest SD and the quality of edible mushrooms was analyzed.

Spores contain various bioactive nutrients that are beneficial to the human body. Mature mushrooms can actively discharge spores in a process affected by light, relative humidity, and temperature. During storage, the physiological metabolism of spore-bearing gill tissue is vigorous, promoting the release of postharvest spores and changing the nutritional value of fruiting bodies. The flavor of the fruiting bodies also varied significantly during SD. Edible mushroom sexual spores have the potential to become new raw materials for functional food and medical resources. Research on the effect of the mechanism of SD on the quality of edible mushrooms and the development of SD regulation technology may be a new trend in the quality control of edible mushrooms, which will promote the development of the edible mushroom industry.

Reference:

LI Y T, FENG Y, SHANG Y L, et al. Sexual spores in edible mushroom: bioactive components, discharge mechanisms and effects on fruiting bodies quality[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(6): 2111-2123. DOI:10.1016/j.fshw.2023.03.014.