不同原料來源的蟲草素的提取研究概況

李 琴,張 馳,2*

(1.湖北民族學院 生物科學與技術(shù)學院，湖北 恩施 445000; 2.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室(湖北民族學院),湖北 恩施 445000)

不同原料來源的蟲草素的提取研究概況

李 琴1,張 馳1,2*

(1.湖北民族學院 生物科學與技術(shù)學院，湖北 恩施 445000; 2.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室(湖北民族學院),湖北 恩施 445000)

蟲草素是蛹蟲草中有效成分之一，具有多種生理活性和重要的藥用價值，因此對蟲草素的提取也成為研究熱點.隨著研究的不斷深入，不僅在提取方法上采用更為先進的技術(shù)，而且在提取原料上，也從蛹蟲草子實體擴展到蛹蟲草菌絲體和栽培料，為蟲草素的獲得開辟了更為廣闊的途徑.本文對不同原料蟲草素的提取相關(guān)研究做了較為系統(tǒng)的敘述，并對蟲草素的提取進行了展望.

蟲草素；菌絲體；子實體；培養(yǎng)基；提取方法

長期以來，對于蟲草素的研究頗多，包括蟲草素的提取純化、含量的測定方法以及其藥理作用等方面.如提取蟲草素的溶劑一般采用水或不同濃度的乙醇；提取方法從傳統(tǒng)的水浴提取延伸到索氏提取、回流提取、超聲波提取、微波提取以及超臨界萃取等；分離純化用到離子交換樹脂柱、硅膠柱色譜、凝膠柱色譜柱等；對于蟲草素含量的測定最初采用薄層色譜掃描法(TLCS)，現(xiàn)通常采用高效液相色譜法(HPLC)，也有將HPLC和TLCS結(jié)合起來對蟲草素進行測定的相關(guān)研究.但所有提取蟲草素的研究采用的原料不盡相同，各種原料適合的提取方法也可能不一致，相關(guān)研究報道較少.本文以提取蟲草素的各種原料作為切入點對蟲草素的提取進行概述.

1 蟲草素

早在1950年由Cunningham 等[1]從蛹蟲草(Cordycepsmilitaris)所寄生的昆蟲組織中提取分離出一種抗菌性物質(zhì)，將其定名為蟲草素.隨后的1952年，鄭藻杰等[2]也觀察到蟲草素能抑制鏈球菌、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，之后許多學者也對其進行了驗證研究[3-4].蟲草素是蛹蟲草的一種次生代謝產(chǎn)物，具有抗菌、抗病毒、抑制多種腫瘤生長以及殺蟲等多種功效，它表現(xiàn)出的各種藥理作用功能，如：免疫調(diào)節(jié)、抗衰老、擴張支氣管、顯著增強腎上腺素等[5-8]，使得研究蟲草素的提取分離意義尤為重大.對于蟲草素的提取分離，傳統(tǒng)的如水浴提取、索氏回流提取已不能滿足蟲草素提取的需要，采用超聲波提取、微波提取成為研究熱點.另外還有超臨界萃取法，酶法輔助提取，相對來說成本較高，研究較少.對于本身就價格昂貴的蛹蟲草來說，將其用來提取蟲草素，不僅成本高，而且造成巨大的資源浪費，所以對于提取蟲草素的原料來源問題也成為研究焦點.現(xiàn)階段，用于提取蟲草素的原料主要有3種：蛹蟲草菌絲體、子實體和蛹蟲草栽培料.所采用的原料不同，提取蟲草素的方法也有一定差別.

2 不同原料蟲草素的提取

由于蟲草素溶于水、熱乙醇和甲醇、不溶于苯、乙醚和氯仿的性質(zhì)，提取蟲草素一般采用純水或者不同濃度的乙醇溶液，因所采用的原料性質(zhì)不同，提取過程也會利用超聲波、微波、酶法等進行輔助提取.

2.1 蛹蟲草菌絲體蟲草素的提取

從菌絲體中提取蟲草素的研究一般都采用了微波或超聲波輔助提取，黃子琪等[9]研究比較了用微波法和超聲破碎法從蛹蟲草菌絲體中提取蟲草素，發(fā)現(xiàn)微波提取要好于超聲提取，以提取溶劑水-乙醇(1∶3，V/V)、pH7.0、微波功率500 w、提取3 min為條件進行蟲草素提取時，蟲草素的提取得率最高，為1.735 mg/g.另外，王陶等[10]采用微波-超聲協(xié)同提取蛹蟲草菌絲體中的蟲草素，并與單獨使用微波、超聲波輔助提取進行對比，發(fā)現(xiàn)微波-超聲協(xié)同提取較其他兩種效果好.同時，還得出微波-超聲協(xié)同提取的最佳條件：超聲波40 kHz、乙醇體積分數(shù)70%、微波功率200 w、提取時間110 s、料液比1∶240(g/mL).

相對而言，蛹蟲草菌絲體獲得較容易，培養(yǎng)周期短，一般為7 d左右，通過菌絲體提取蟲草素，不僅可以篩選出高產(chǎn)蟲草素的菌株，也獲得了一種提取蟲草素的很好的原料.

2.2 蛹蟲草子實體蟲草素的提取

蛹蟲草子實體是整個蛹蟲草的精華部分，蟲草素是其有效成分之一.盧鋼等[11]以水、甲醇、乙醇作為提取溶劑，微波法從蛹蟲草中提取蟲草素，結(jié)果表明水的提取效率最高，微波提取的最佳條件為：提取溫度70℃，固液比1∶20，提取時間15 min，微波功率400 w.曹慶穗等[12]確定微波功率405.741 w、微波作用時間45 min、液料比39.924 mL/g、提取1次為最佳工藝條件，采用此條件蟲草素的提取率為1.17%，為傳統(tǒng)提取的1.14倍.鄧黎等[13]優(yōu)化人工蛹蟲草子實體中蟲草素的超聲提取工藝，在超聲溫度50℃、超聲時間47 min、料液比30 mL/g、提取次數(shù)為3次的條件下，蟲草素提取率的理論值為1.057%.

除單一的從子實體中提取蟲草素外，也有一些是對包括蟲草素的核苷類成分進行提取或者蟲草素與蟲草多糖綜合提取的研究.如：宋麗艷等[14]用1.0 g干燥樣品加入20 mL水，室溫下超聲30 min，重復(fù)提取2次，合并提取液，測得其中蟲草素含量為0.019 7%.韓建華等[15]研究認為超聲水提法是綜合提取蟲草素和腺苷的最優(yōu)方法，即用10倍量的水于60℃超聲提取2次，每次40 min，蟲草素得率為0.312%.王英娟等[16]從蛹蟲草中綜合提取蟲草素和多糖，獲得最佳工藝條件為10倍量的水80℃回流提取90 min，提取3次.提取方法中除了應(yīng)用微波、超聲波輔助提取外，也用到酶法.謝紅旗等[17]用中性蛋白酶提取蟲草素，得出最佳工藝：酶用量為1.5%，酶解溫度50℃，酶解pH值5.5，酶解時間60 min，此條件下，蟲草素提取得率為0.732%，與未加酶的熱水浸提相比，蟲草素提取得率增加6.2倍.

從子實體中提取蟲草素，雖然從商業(yè)成本來說較高，不利于商業(yè)化，但通過從中提取蟲草素來檢測其含量是鑒定蛹蟲草優(yōu)劣的一個很重要的指標，是蛹蟲草市場規(guī)范的依據(jù)之一.

2.3 蛹蟲草培養(yǎng)基蟲草素的提取

培養(yǎng)蛹蟲草一般采用大米或小麥培養(yǎng)基，子實體采收后留下大量的栽培廢料，因蟲草素也存在于其中，所以從栽培料中提取蟲草素不僅解決了大量殘留栽培料的后處理問題，也擴寬了用于提取蟲草素的原料來源途徑.張麗艷等[18]、譚琪明等[19]、王雅玲等[20]采用水浴從培養(yǎng)基中提取蟲草素，并獲得了最佳提取工藝.其中張艷麗和王雅玲是從大米培養(yǎng)基中提取蟲草素，獲得的最佳工藝條件并不完全一致.雖然同為大米培養(yǎng)基，但其中組分不一樣或者組分含量不一樣，這就可能導(dǎo)致提取條件的差異.另外，張麗艷等還比較了未出草的栽培料中蟲草素(0.69%)和出草后的栽培殘料中蟲草素(0.2%)的含量，提出將未出草的栽培料用來提取蟲草素是可行的.譚琪明是將蛹蟲草小麥培養(yǎng)基作為原料用來提取蟲草素的，和大米培養(yǎng)基相比，料液比、提取溫度、提取時間等條件都有區(qū)別，可能與培養(yǎng)基的主成分不同有很大關(guān)系.除傳統(tǒng)的水提方法外，還有研究比較了水提與醇提.如許曉煒[21]發(fā)現(xiàn)超聲醇提優(yōu)于水熱回流、醇熱回流和超聲水提3種方法.王軍[22]也獲得與之較為一致的結(jié)論，并優(yōu)化了用超聲乙醇提取的最佳工藝條件：10倍量體積的75%酒精超聲提取3次，每次20 min.

隨著超聲波、微波、超臨界萃取等技術(shù)的引入，較為系統(tǒng)的研究各種提取方法也成為研究熱點，普遍認為微波提取蟲草素效果較佳，且提取時間較短.如吳勇等[23]比較了水熱回流法、醇熱回流法、超聲波水法、超聲波醇法、滲漉法和微波法6種方法從培養(yǎng)基中提取蟲草素，雖滲漉的提取率相對較高，但微波法所用提取時間更短.梁晨[24]比較了水浴法、超聲波法、微波法和超臨界萃取法從蛹蟲草培養(yǎng)基中提取蟲草素，其中微波法提取率相對較高.李晨等[25]比較了超聲提取2次、微波提取2次、微波-超聲聯(lián)合提取和超聲-微波聯(lián)合提取方法，確定微波提取2次適用于蛹蟲草栽培廢料中蟲草素的高效快速提取.由于用微波提取蟲草素一般會用微波爐進行提取，每臺微波爐的設(shè)置各不相同，各種條件無法統(tǒng)一，所以得出的結(jié)論也可能存在一定的差異.周英彪等[26]采用微波提取蟲草素，獲得的最佳條件：微波強度P50，固液比1∶20，提取2 min，重復(fù)2次.梁晨[24]確定的最佳工藝：料液比1∶10，微波爐40 w，提取3 min，其蟲草素提取率為42.83%.

2.4 其它

在蟲草屬中，蟲草素產(chǎn)生菌除蛹蟲草外，還有其它一些種類，如九州蟲草(Cordycepskyushuensis)[26]、香棒蟲草(Cordycepsbarnessii)[27]、古尼蟲草(Cordycepsgunnii)[28]、擬黑蟲草(Ophiocordycepsnigrella)[29]、蟬花(Cordycepscicadae)[30]等.目前，用于提取蟲草素的主要是蛹蟲草.因蛹蟲草已實現(xiàn)大規(guī)模人工培養(yǎng)，具有提取蟲草素的優(yōu)勢，蛹蟲草菌絲體、子實體以及培養(yǎng)基都可作為提取蟲草素的原料.另外，與蛹蟲草相比，其它種類如：擬黑蟲草菌、蟬擬青霉(Paecilomycescicadae)[31]蟲草素產(chǎn)率均低于蛹蟲草.李瑞雪等[32]從蟬擬青霉中提取蟲草素，獲得最佳工藝：將菌絲體用75%乙醇(料液比1∶20)45℃超聲波浸提，提取4次，每次40 min.對于冬蟲夏草，現(xiàn)階段，冬蟲夏草(Cordycepssinensis(berk)sacc.)資源緊缺，尋找冬蟲夏草的替代品成為研究熱點，冬蟲夏草蟲草素含量也極低[33-34].所以，尋找用于提取蟲草素的原料，研究者們將目光都轉(zhuǎn)向蟲草屬中的其它蟲草菌.

3 小結(jié)與展望

蟲草素是蟲草的次生代謝產(chǎn)物，它含量的高低是衡量蟲草屬真菌品質(zhì)的重要指標之一.目前提取蟲草素的主要原料是蛹蟲草菌絲體、子實體和其培養(yǎng)基，也有學者研究從未出草的蛹蟲草培養(yǎng)基中提取蟲草素[18]，還有研究通過深層發(fā)酵，從其發(fā)酵液中獲取蟲草素[35].提取方法如：傳統(tǒng)的攪拌提取、回流提取、索氏提取法、超聲提取、微波提取、超聲-微波協(xié)同提取、酶法提取和超臨界萃取法等都有所研究.根據(jù)蟲草素的相關(guān)特性，提取溶劑一般都采用純水和不同濃度的乙醇，大多數(shù)研究中所采用的乙醇濃度都在40%～80%范圍內(nèi)；提取溫度一般在40～70℃范圍；提取時間根據(jù)所采用的提取方法的不同而長短不同：一般未采用超聲或微波輔助提取的所用時間較長，為1h以上.超聲輔助提取所用時間一般為20～50 min，微波所用時間最短，在一定功率下約2～3 min.

現(xiàn)階段主要還是從蟲草子實體中獲取蟲草素，但子實體獲得較困難，耗時且成本高，另外，子實體中其他有效成分含量也較高，僅提取蟲草素經(jīng)濟上不合理，極高的成本已成為制約蟲草素開發(fā)利用的瓶頸，也使得蟲草素很難在臨床上廣泛使用.一般人工培養(yǎng)蛹蟲草在子實體成熟之后，留下大量培養(yǎng)基，這不僅造成環(huán)境污染而且造成了資源浪費.因長滿菌絲的培養(yǎng)基中也含有蟲草素，從栽培廢料中提取蟲草素，極大地降低了蟲草素的生產(chǎn)成本，具有巨大潛在的商業(yè)價值，所以深入研究從人工蛹蟲草培養(yǎng)基中分離純化蟲草素勢在必行.但從培養(yǎng)基中提取蟲草素也存在一些亟待解決的問題.一方面，對培養(yǎng)基本身來說，栽培蛹蟲草所用的培養(yǎng)基千差萬別，其組分各不相同，組分之間的比例也有區(qū)別，所以，相對應(yīng)的提取方法也可能存在差別，沒有相對固定的工藝條件.需針對不同的培養(yǎng)基，獲得與之相適應(yīng)的提取方法.另一方面，現(xiàn)階段提取蟲草素的方法眾多，但都僅限于實驗室內(nèi)，是否適合工業(yè)化生產(chǎn)，這也是現(xiàn)實存在的問題.蟲草素的多種藥理作用功能，將其廣泛用于臨床，就需實現(xiàn)其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn).工業(yè)化提取蟲草素不僅要考慮到提取率的問題，還要考慮成本問題.實驗室研究采用諸如：超聲波、微波、酶法、超臨界萃取等技術(shù)，對于工業(yè)化生產(chǎn)來說，這些提取方法雖能提高提取率，但也會相應(yīng)地提高生產(chǎn)成本，能否同時兼顧提取率和成本，也成為實驗室研究與工業(yè)化生產(chǎn)實現(xiàn)良好接軌的關(guān)鍵.

[1] Cunningham K G, Manson W, Spring F S, et al.Cordycepin, a metabolic product isolated from cultures of Cordyceps militaris (Linn.) Link[J]. Nature,1950,166:949.

[2] 鄭藻杰.冬蟲夏草的初步研究報告[J].畜牧獸醫(yī),1952(8):1.

[3] Frederiksen S,Malling H,Klenow H.Isolation of 3′-deoxyadenosine (cordycepin) from the liquid medium of Cordyceps militaris (L. ex Fr.) Link[J].Biochimica et Biophysica Acta,1965，95(2):189-193.

[4] Kaczka E A,Trenner N R,Arison B,et al.Identification of cordycepin, a metabolite of Cordyceps militaris, as 3′-deoxyadenosine[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,1964b,14:456-457.

[5] Suger A M,McCaffrey R P.Antifungal activity of 3'-deoxyadenosine[J].Antimicrob Agents Chemother,1998,42(6):1424-1427.

[6] Ahn Y J，Park S J，Lee S G，et a1.Cordycepin：selective growth inhibitor derived from liquid culture of Cordyceps militaris against clostridium SPP [J].Agric Food Chem，2000，48：2744-2748.

[7] Kim J R,Yeom S H,Kim H S,et al.Larvicidal activity against Plutella xylostella of cordycepin from the fruiting body of Cordyceps militaris[J].Pest Manage science,2002,58(7):713-717.

[8] Li S P,Yang F Q,Tsim K W.Quality control of Cordyceps sinensis,a valued traditional Chinese medicine[J].Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2006(41):1571-1584.

[9] 黃子琪,僨松彬,桑育黎,等.微波法與超聲破碎法提取蛹蟲草菌絲體中蟲草素的比較研究[J].食品科學,2009,30(18):176-180.

[10] 王陶,李文,陳宏偉,等.蟲草素的微波-超聲波協(xié)同提取[J].食品科學,2010,31(10):86-90.

[11] 盧鋼,孫立偉,高曉旭,等.北冬蟲夏草中蟲草素的微波輔助提取[J].東北林業(yè)大學學報,2010,38(7):113-115.

[12] 曹慶穂,嚴俊文,褚芳,等.均勻設(shè)計優(yōu)選蟲草素微波輔助提取工藝的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2008(6):234-235.

[13] 鄧黎,周同永,皮立,等.用響應(yīng)面法優(yōu)化人工蛹蟲草子實體中蟲草素的超聲提取工藝[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2012,40(5):225-228.

[14] 宋麗艷,葉斌,于榮敏,等.人工蛹蟲草核苷類成分的超聲提取工藝優(yōu)化研究[J].中藥材,2007,30(9):1156-1157.

[15] 韓建華,楊淑芳,孫繼紅,等.蛹蟲草中蟲草素、腺苷綜合提取工藝研究[J].北方蠶業(yè),2011,32(4):24-27.

[16] 王英娟,李多偉,王義潮,等.蛹蟲草中蟲草素、蟲草多糖綜合提取工藝研究[J].西北植物學報,2005,25(9):1863-1867.

[17] 謝紅旗,胡瑕,羅巍,等.酶法提取蛹蟲草中蟲草素的研究[J].時珍國醫(yī)國藥,2011,22(9):2145-2147.

[18] 張麗艷,張春梅,張鳳梅,等.蟲草素水提取工藝的研究[J].安徽農(nóng)學通報,2010,16(7):31-33.

[19] 譚琪明,何珺,文庭池,等.蛹蟲草小麥培養(yǎng)基中蟲草素提取工藝研究[J].山地農(nóng)業(yè)生物學報,2011,30(4):357-361.

[20] 王雅玲,孫力軍,趙軼男,等.蛹蟲草大米培養(yǎng)殘基中蟲草素提取方法的優(yōu)化研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2009,37(8):3364-3366.

[21] 許曉煒.蛹蟲草固體培養(yǎng)基中蟲草多糖、蟲草素提取分離工藝研究[D].天津:天津大學,2006.

[22] 王軍.蛹蟲草固體栽培及下腳料深加工工藝研究[D].西安:西北大學,2009.

[23] 吳勇,陳衛(wèi)東,王利,等.蛹蟲草培養(yǎng)基中蟲草素的幾種提取方法比較[J].安徽醫(yī)藥,2010,14(3):284-285.

[24] 梁晨.蛹蟲草培養(yǎng)基中多糖和蟲草素的提取及純化研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學,2011.

[25] 李辰,吳盼盼,卿寧,等.蛹蟲草廢棄培養(yǎng)殘基中蟲草素的提取工藝研究[J].五邑大學學報:自然科學版,2012,26(3):35-41.

[26] 凌建亞,孫迎節(jié),呂鵬,等.蟲草屬真菌中蟲草素的超聲波提取及其毛細管電泳測定[J].菌物系統(tǒng),2002,21(3):394-399.

[27] 常泓,張鵬.香棒蟲草和冬蟲夏草中蟲草素的比較分析[J].山西農(nóng)業(yè)大學學報,2003,23(4):345-347.

[28] 陳作紅,田向榮,孟祥賢,等.古尼蟲草核苷類成分的高效液相色譜分析[J].菌物系統(tǒng),2003,22(3):489-493.

[29] 陳自宏,虞泓,曾文波,等.擬黑蟲草菌cnig-56固體發(fā)酵生產(chǎn)蟲草素工藝[J].食用菌學報,2010,17(1):80-82.

[30] 溫魯,唐玉玲,張平.蟬花與有關(guān)蟲草活性成分檢測比較[J].江蘇中醫(yī)藥,2006,27(1):45-46.

[31] 李瑞雪,胡飛,陳安徽,等.蟬擬青霉高產(chǎn)蟲草素菌株液體培養(yǎng)工藝的研究[J].徐州工程學院學報,2007,22(10):23-30.

[32] 李瑞雪,汪泰初,胡飛,等.蟬擬青霉中蟲草素提取工藝研究[J].食品科技,2013,38(2):218-221.

[33] 李軍,陳廣生,方清茂,等.人工培養(yǎng)蛹蟲草與冬蟲夏草的比較研究[J].成都中醫(yī)藥大學學報,2010,33(3):82-84.

[34] 陸巍杰,唐永范,唐亮,等.北冬蟲夏草、冬蟲夏草及食用菌中核苷類功效成分的比較研究[J].中國科技產(chǎn)業(yè),2012(9):54-57.

[35] 劉艷芳,唐慶九,楊焱,等.蟲草素高產(chǎn)菌株的篩選及菌絲體中核苷類成分的分析[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2010,22:1061-1064.

ResearchProfileonExtractingCordycepinfromDifferentRawMaterials

LI Qin1,ZHANG Chi1,2*

(1.School of Biological Science and Technology,Hubei University for Nationalities,Enshi 445000,China; 2.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei University for Nationalities, Enshi 445000,China)

Cordycepin has many physiological activities and important medicinal value,which is one of the effective components inCordycepsmilitaris. With the deepening of the research, more advanced technology is used on the extraction method,and the raw materials for extraction expand fromCordycepsmilitarisfruiting body extending to mycelium and cultivated material,which has opened up a broader way for obtaining cordycepin.This paper makes a systematic review on extracting cordycepin from different raw materials makes a prospect about extracting cordycepin.

cordycepin;mycelium;fruiting body; cultured medium;extraction process

2013-02-15.

湖北省科技廳重點基金項目(2011CDA011)；生物資源保護與利用湖北省重點實驗室開放基金項目(2011).

李琴(1986- )，女，研究生，主要從事生物硒資源與開發(fā)研究;*

：張馳(1965- )，男，教授，主要從事植物硒化學的研究.

TS201.2

A

1008-8423(2013)02-0149-04