北蟲草的成分價(jià)值

引言冬蟲夏草(Cordycepssinensis)的生長不僅需要特殊的地理與氣候環(huán)境要求，還有嚴(yán)格的寄生性。野生冬蟲夏草現(xiàn)已處于極度瀕危狀態(tài)，被列為我國一級保護(hù)物種，價(jià)格已經(jīng)超過黃金。因野生冬蟲夏草資源的嚴(yán)重缺乏已無法滿足社會的需求，所以冬蟲夏草的人工培養(yǎng)受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。北蟲草(Cordycepsmilitaris)又稱北冬蟲夏草、蛹蟲草、東北蟲草等是寄生在鱗翅目和鞘翅目等昆蟲蛹體上的真菌，主要分布在我國東北、華北、西北等地區(qū)，華中、華南和西南地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)。北蟲草是蟲草屬的模式種，與冬蟲夏草為蟲草屬的同屬異種真菌，兩者的化學(xué)成分、營養(yǎng)成分和藥用功能均非常相似，其主要藥用成分蟲草素等含量遠(yuǎn)高于野生冬蟲夏草，而且比冬蟲夏草更易于人工栽培，因此被選為冬蟲夏草的最佳替代品而進(jìn)行大量的人工培育。20世紀(jì)90年代以來，對作為藥物和保健食品的北蟲草的藥化、藥理、毒理和毒性等進(jìn)行了大量的分析和安全評價(jià)，證明人工栽培的北蟲草無毒副作用，具有明顯的鎮(zhèn)靜、抗疲勞、抗腫瘤、抑制癌細(xì)胞和具有雄性激素樣作用，可增強(qiáng)機(jī)體免疫功能等[1-9],作為藥品和食品使用對人體健康是安全可靠的。2007年國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)已將北蟲草開發(fā)與規(guī)?；a(chǎn)列入重點(diǎn)研究項(xiàng)目。開發(fā)北蟲草及其活性成分資源不僅有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且有重要的社會效益。1北蟲草的人工培養(yǎng)生產(chǎn)北蟲草的人工培養(yǎng)生產(chǎn)主要有菌絲體液體發(fā)酵和子實(shí)體固體發(fā)酵兩種培養(yǎng)方法。菌絲體液體發(fā)酵需要發(fā)酵罐等設(shè)備，發(fā)酵成本也較高。而子實(shí)體固體發(fā)酵要求相對簡單，發(fā)展較快。全國不少地區(qū)均有較大規(guī)模的生產(chǎn)。子實(shí)體生產(chǎn)需在控溫、控濕和無菌培養(yǎng)室中進(jìn)行，其培養(yǎng)過程可分為菌絲體培養(yǎng)和子實(shí)體形成與生長兩個(gè)階段。菌絲體培養(yǎng)階段需要在黑暗中，溫度18?22°C,濕度60%?65%,通常需要約20d時(shí)間，使菌絲體長滿培養(yǎng)瓶表面后可誘導(dǎo)子實(shí)體原基的形成。子實(shí)體原基的誘導(dǎo)(約10d)需光照和約10C的晝夜溫差。子實(shí)體的生長(約20d)需光照和較高的濕度(80%?90%)。整個(gè)生長周期約需要50?60d。固體發(fā)酵的常用培養(yǎng)基為：大米93%,葡萄糖1%?2%,蛋白胨或蛋清1%?2%,蠶蛹粉2.5%,磷酸二氫鉀0.2%,硫酸鎂0.1%,檸檬酸胺0.1%,微量的維生素B1。培養(yǎng)基滅菌可在常壓(100C,8?10h或100C,1h,間歇滅菌3次)或高壓(0.14MPa,125C,1h)下進(jìn)行。固體發(fā)酵生產(chǎn)子實(shí)體的技術(shù)和條件要求不高。生產(chǎn)上的主要問題是菌種迅速退化，需不斷篩選和復(fù)壯菌種。2北蟲草的化學(xué)成分及主要生物活性物質(zhì)北蟲草的主要化學(xué)成分和營養(yǎng)成分都與冬蟲夏草非常相似，具有很高營養(yǎng)價(jià)值。人工北蟲草含有28.18%的粗蛋白；18.28%的氨基酸，共有18種氨基酸，其中7種為人體必須氨基酸;10種以上的脂肪酸，其中不飽和脂肪酸的含量很高，反油酸含量為58.38%,亞油酸為19%;20余種礦質(zhì)元素和多種維生素，例如維生素A,B1,B2,B6,B12,C,D2,E,煙酸和胡蘿卜素等。北蟲草與冬蟲夏草的藥用成分復(fù)雜。目前認(rèn)為重要的生物活性物質(zhì)包括蟲草素等核苷類、多糖類、蟲草酸、超氧化物歧化酶(SOD)和硒等。蟲草素(3’-脫氧腺苷)與腺苷為蟲草中的主要活性成分?！吨腥A人民共和國藥典》(2005版)規(guī)定，腺苷是冬蟲夏草菌絲體生產(chǎn)的重要指標(biāo)，含量不得低于0.01%。除蟲草素和腺苷外，已分離出的其他核苷類物質(zhì)還有腺膘吟、次黃膘吟、胸腺嘧啶、尿嘧啶、尿苷等。蟲草素可用于提高免疫功能治療癌癥、白血病、慢性氣管炎、肺心病，降血脂血糖和抗衰老等。大量研究表明，北蟲草中蟲草素和腺嘌吟的含量均比冬蟲夏草高數(shù)倍。蟲草素(cordycepin)又名蟲草菌素、蟲草堿等，為3’-脫氧腺苷(3’-deoxyadenosine),分子式為C10H13N5O3,分子量為251,堿性，水溶液的pH值為7.1,化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖3所示。在乙醇、正丁醇、正丙醇、水中能形成針狀或片狀結(jié)晶，熔點(diǎn)230?231°C,溶于水、熱乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿。國內(nèi)外的科學(xué)家均對蟲草素的藥理功能進(jìn)行過大量的研究，由于蟲草素能干擾RNA和DNA的合成，抑制不正常細(xì)胞(如癌細(xì)胞)的分裂，并能作為區(qū)別細(xì)胞中不同的RNA聚合酶的工具，引起了醫(yī)藥界的高度重視。多糖是藥食兩用真菌的藥效活性成分之一。蟲草多糖大多為半乳甘露聚糖。藥理研究表明，蟲草多糖類物質(zhì)具有抗腫瘤、抗輻射和提高肌體免疫力等作用。蟲草多糖的抗腫瘤活性與分子量有關(guān)，只有在分子量大于1.6X104時(shí)才具有抗腫瘤活性。多糖的活性除了與分子量有關(guān)外，還與多糖的溶解度、黏度、初級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)有關(guān)［10］。甘露醇含量是蟲草的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)。蟲草中的D-甘露醇的含量為5%?9%。甘露醇具有利尿、提高血漿滲透壓、鎮(zhèn)喘祛痰、抗自由基等功能，可用于治療多種疾病。此外，蟲草中還含有甾醇類物質(zhì)、高含量的SOD和硒等活性成分，其中SOD具有抗多種疑難病的作用，如抗紅斑狼瘡、類風(fēng)濕、皮肌炎、防輻射、抗癌，并有抗衰老和美容肌膚的作用［8,9］,甾醇類物質(zhì)和硒都具有抗癌活性。3蟲草中活性物質(zhì)的提取分離、分析與生物合成3.1蟲草素等的提取分離與分析蟲草素提取方法有浸提法、超聲波法、索氏法和回流法等，以超聲波輔助的酸性水提取法效果最佳［11］。蟲草素分離純化常用離子交換樹脂法（如732陽離子樹脂等）［10,12］,也有用活性炭吸附、氧化鋁柱層析、硅膠柱層析和超臨界萃取等方法［13］?；钚蕴嘉竭x擇性差、回收率低，其他方法成本過高、回收率也低，只限于實(shí)驗(yàn)室研究，并且柱層析分離很難獲得高純度產(chǎn)品［10,12］。通過研究大孔吸附樹脂、聚酰胺樹脂、天然吸附材料等對蟲草素的吸附與分離特性，找到了較為理想的蟲草素吸附材料。通過柱層析可以獲得較高純度的蟲草素產(chǎn)品，然后再用液相色譜純化即可獲得高純度（含量高于98%）的蟲草素精品［13］。蟲草素含量測定主要用高效液相色譜法［14-15］。用C18反相柱，水與甲醇或乙月青組成的流動相（水：甲醇80:20為流動相，見圖4）,260nm紫外檢測，蟲草素與腺苷等多種物質(zhì)能夠很好地分離和同時(shí)檢測。薄層掃描法和高效毛細(xì)管電泳也可以用于檢測蟲草素含量。本研究發(fā)現(xiàn)，蟲草多糖與蟲草酸均為水溶性物質(zhì)，用水提取蟲草素時(shí)，這3種物質(zhì)和腺苷類物質(zhì)都能被有效地提取出來。蟲草酸含量測定主要用比色法和高效液相色譜法（離子交換柱與示差折光檢測器）,亦可用氧化還原法、氣相色譜法（乙?；?、薄層掃描法（高碘酸鉀-聯(lián)苯胺顯色）或固相萃取-高效液相色譜法。蟲草多糖通常用乙醇沉析、苯酚-硫酸法或干重法定量［14-15］。3.2蟲草素的生物合成與調(diào)節(jié)對于蟲草素的生物合成與含量，不同研究者報(bào)道的北蟲草中的蟲草素含量結(jié)果差別很大。總體來說北蟲草中蟲草素含量大大高于冬蟲夏草。以干重為單位北蟲草的菌絲體中的蟲草素含量比子實(shí)體高。對本研究生產(chǎn)的北蟲草材料分析表明，不同培養(yǎng)條件和不同生長的子實(shí)體中，蟲草素含量有較大的差別，介于0.2%?0.45%。菌絲體中蟲草素含量為0.5%?0.6%。相同條件下測定的市面上出售的子實(shí)體中蟲草素含量可低至0.1%。一些研究表明［10,12,16］,蟲草菌絲體向培養(yǎng)基中分泌蟲草素，但分泌出來的蟲草素不能被再吸收。因此，蟲草培養(yǎng)液和固體培養(yǎng)基中都有較高含量的蟲草素。大量樣品分析表明，不同固體培養(yǎng)基中的蟲草素含量介于0.06%?0.35%。培養(yǎng)基中蟲草素含量與其菌絲體生長量直接相關(guān)。生物合成研究表明［17-19］,蟲草菌素的合成可能是以腺苷為直接前體。但到目前為止尚未見到蟲草素生物合成酶及其基因研究的進(jìn)展性報(bào)道。不同培養(yǎng)基成分或添加物對蟲草素生物的合成和含量均有較大影響。溫魯?shù)龋?0］表明，培養(yǎng)基中4%碳源和3%氮源為最好的碳氮源濃度，以豆粕或豆粉作氮源的效果最好。液體培養(yǎng)的時(shí)間，以7?9d為宜。若以獲得菌絲為目的，可以選擇7d;若以獲取蟲草素為目的，可培養(yǎng)9d左右；若以獲取腺苷為目的,6?7d即可。液體培養(yǎng)的菌絲體中腺苷含量高，而蟲草素則主要在培養(yǎng)液中。毛先兵和涂永勤［21］報(bào)道，硫酸銨作為氮源時(shí)最有利于蟲草素的合成，同時(shí)加入半胱氨酸、絲氨酸、丙氨酸等也較有利于蟲草素形成。Masuda等［22］報(bào)道，在培養(yǎng)基中添加甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、腺嘌吟和腺苷能夠提高蟲草素的含量。最佳添加物為1g/L腺嘌吟和16g/L甘氨酸，它能使蟲草素產(chǎn)量達(dá)到2.5g/L,為對照組的4.1倍。研究還表明，北蟲草中合成的蟲草素97%分泌到培養(yǎng)基中。Li等［23］報(bào)道，在蛋白胨2%、蔗糖2%、MgSO4?7H2O0.05%、KH2PO40.10%的液體母種培養(yǎng)基中，140r/min,27°C,搖瓶培養(yǎng)84h,再將液體母種以5%的種子量接入蛋白胨2%、酵母膏3%、麥芽糖3%、蔗糖4%、KH2PO400.10%、NH4CI0.20%、MgSO40.05%的培養(yǎng)基中,140r/min,27C搖瓶培養(yǎng)192h,可以大大提高蟲草素含量。Shih等［24］報(bào)道，培養(yǎng)基中較低的pH值(pH6)、酵母提取物(45g/L)、適當(dāng)?shù)牡虲/N比，以及振蕩(8d)與靜止(16d)相結(jié)合的兩階段培養(yǎng)均能獲得最高的蟲草素產(chǎn)量。4北蟲草的藥理功能4.1延緩衰老、抗疲勞和耐缺氧北蟲草的主要藥力功能是能延緩衰老、抗疲勞、耐缺氧，特別是具有明顯的增強(qiáng)非特異性免疫系統(tǒng)的作用，可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬功能，促進(jìn)抗體形成，對化療藥物環(huán)磷酰胺具有增效和降低毒性的作用。老齡大鼠和小鼠實(shí)驗(yàn)表明，北蟲草能降低體內(nèi)過氧化脂質(zhì)和自由基水平，延緩器官和整個(gè)機(jī)體衰老，提高肝臟SOD比活力；可延長果蠅平均壽命、最高壽命、半數(shù)死亡時(shí)間。北蟲草對老年性癡呆的有效率為57.14%,明顯優(yōu)于維生素E［1-2］。4.2提高人體免疫功能已有實(shí)驗(yàn)證明，北蟲草對小鼠的特異性、非特異性、體液免疫及細(xì)胞免疫均有顯著的增強(qiáng)作用。能促進(jìn)T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化和提高機(jī)體單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)的吞噬功能，激活巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒素直接殺傷癌細(xì)胞。北蟲草多糖還有促進(jìn)SOD酶的作用。對腫瘤患者因化療所引起的白細(xì)胞減少具有較好的療效［1-4］。4.3抗癌作用北蟲草中的蟲草素對小鼠艾氏腹水癌和人上皮癌細(xì)胞均有明顯的抑制作用。北蟲草不僅本身具有較強(qiáng)的抗腫瘤作用，能增強(qiáng)抗腫瘤藥物的療效，還能通過免疫調(diào)節(jié)，達(dá)到治療或控制腫瘤的目的。蟲草素還可以增強(qiáng)抗癌藥環(huán)磷酰胺的作用，也可以作為臨床抗腫瘤藥物的輔助藥。蟲草菌素的抗腫瘤作用與其抑制DNA和RNA的合成有關(guān)。研究表明［5］,蟲草素與腺苷競爭核苷磷酸酶，可以選擇性地抑制mRNA合成，因而影響蛋白質(zhì)合成，其抑制作用可被腺苷取消。此外，蟲草素還可以引起白血病細(xì)胞凋亡和有絲分裂細(xì)胞中S期和G2期延長［6］。蟲草素在抑制癌細(xì)胞分裂的同時(shí)，對正常細(xì)胞分裂產(chǎn)生的抑制作用很小。Yamkaguchi等［7］用蟲草素處理癌細(xì)胞和正常細(xì)胞發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞分裂抑制率達(dá)到55%時(shí)，正常細(xì)胞分裂的抑制率僅為1.5%。表明蟲草素治療癌癥時(shí)對人體的副作用小。4.4抗菌抗病毒作用北蟲草中的蟲草素和蟲草多糖都具有抗菌抗炎作用。蟲草中的抗菌活性物質(zhì)，對各類病菌都具抑制作用。對金黃色葡萄球菌、馬鈴薯芽胞桿菌、綠色木霉、黃曲霉等都有明顯的抑菌作用；蟲草素對枯草桿菌等細(xì)菌、鏈球菌、鼻疽桿菌、炭疽桿菌、豬出血性敗血癥桿菌及葡萄球菌等病原菌的生長有抑制作用；對鳥結(jié)核桿菌、枯草桿菌、鼻疽桿菌等結(jié)核桿菌也均有抑制作用；對石膏樣小芽孢癬菌、絮狀表皮癬菌、羊毛狀小芽孢癬菌及須瘡癬菌等皮膚致病性真菌有抑制作用；蟲草素可以抑制一種腦炎病毒和對人體免疫缺陷型病毒HIVI型的侵染及其反轉(zhuǎn)錄酶的活性有抑制作用；對肺虛咳嗽、急慢性支氣管炎、哮喘等有較好的療效［4,8］。4.5抗驚厥及鎮(zhèn)靜作用北蟲草含有多種維生素，具有調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用，能降低副交感神經(jīng)興奮性。因而具有抗驚厥、鎮(zhèn)靜功能，并對心悸、失眠有較好的治療作用［8-9］。4.6雄性激素樣作用北蟲草能增強(qiáng)睪丸的生精與內(nèi)分泌功能，促使雄性激素分泌，并能修復(fù)腺嘌吟引起的睪丸功能障礙使大鼠血清睪酮含量增加，同時(shí)使其體重及皮腺、精囊、前列腺的重量顯著增加，有明顯的雄性激素樣作用。對由于激素失調(diào)引起的性功能損傷有修復(fù)作用。臨床證明，北蟲草對腎虛所致陽萎、早泄、腎虛腰痛有良好的治療及保健作用，對治療腎虛腰痛、糖尿病、蛋白尿等腎功能障礙者，也有較好的效果［8-9］。4.7對心腦血管系統(tǒng)的作用蟲草素具有抗缺氧、增加心肌營養(yǎng)血流量的作用，并可增加犬冠脈血流量，降低冠脈、腦及外圍血管阻力。蟲草酸能清除人體自由基、降低血壓、擴(kuò)張心腦血管、調(diào)節(jié)血液黏稠度、抑制脂質(zhì)在血液及血管壁的沉積。蟲草也具有降血脂作用，能使血清中總膽固醇、血清甘油三酯濃度明顯降低。蟲草還有減肥、瘦身、美容等功效［8-9］。5結(jié)論隨著人們生活水平的提高和工作壓力的增大人們對功能保健產(chǎn)品的需求量不斷