冬蟲夏草生理活性成分的研究進(jìn)展*

張志紅，楊璐敏，邰麗梅，吳素蕊＊＊

(1.昆明理工大學(xué)云南省食品安全研究院，云南 昆明 650500;2.中華全國供銷合作總社昆明食用菌研究所，云南 昆明 650221)

冬蟲夏草Cordyceps sinensis(Berk.)Sacc.，又名蟲草，屬于真菌門 (Eumycota)、子囊菌亞門 (Ascomycotina)、核菌綱(Pyrenomycetes)、麥角菌目 (Clavicipitales)、麥角菌科(Clavicipitaceae)、蟲草屬 (Cordyceps)[1]。冬蟲夏草是蟲草菌寄生于蝙蝠蛾 (Hepialus armoricanus)等昆蟲幼體內(nèi)形成的菌物復(fù)合體，是1種極其名貴的中草藥。傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為，冬蟲夏草性溫和、味甘后微辛，具有補精益髓、保肺、益腎、止血化痢、止癆咳等功效[2]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，冬蟲夏草具有免疫調(diào)節(jié)、抗癌、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、抗菌、促進(jìn)造血、抗病毒、護(hù)肝以及抗驚厥等生理活性作用[3]。從上世紀(jì)初開始，國內(nèi)外專家、學(xué)者就對冬蟲夏草展開了廣泛而深入的研究，尤其是針對其生理活性成分方面的研究更是層出不窮。因此，本文對近期冬蟲夏草生理活性成分的研究進(jìn)展做如下綜述。

1 冬蟲夏草的生理活性成分

冬蟲夏草中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分。據(jù)Hsu等[4]報道，冬蟲夏草含粗蛋白29.1%～30.4%、糖類24.2%～24.9%、粗脂肪8.62%～9.09%、灰分2.85%～8.64%、水分8.93%～10.87%。冬蟲夏草的生理活性成分主要包括蟲草多糖、氨基酸、核苷類物質(zhì)、甾醇類物質(zhì)、脂肪酸、維生素以及礦質(zhì)元素等，它們是冬蟲夏草發(fā)揮積極生理調(diào)節(jié)作用的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.1 蟲草多糖

蟲草多糖是冬蟲夏草中主要的生理活性成分之一，具有免疫調(diào)節(jié)、抗癌、抗氧化以及降血糖等藥理活性。目前，蟲草多糖的研究主要集中于提高蟲草多糖產(chǎn)量，多糖組分的提取、分離純化、結(jié)構(gòu)鑒定，以及藥理作用與機制等方面。如袁建國等[5]分別從冬蟲夏草中分離出7種含有蛋白質(zhì)成分的粗多糖 (PCI、PCAI、PCAII、PCBI、PCBII、PCCI、PCCII)，并對其中4種進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析;Xu等[6]通過優(yōu)化培養(yǎng)基，使冬蟲夏草菌絲體胞內(nèi)多糖的產(chǎn)量達(dá)到737.93 mg·L－1，較培養(yǎng)基優(yōu)化之前提高了50%。近年來，上述研究內(nèi)容又取得了許多新的進(jìn)展，并且還出現(xiàn)了一些新的研究點。

據(jù)Liang等[7]報道，在對冬蟲夏草的研究過程中，分離出了1種名叫HS002－Ⅱ新型多糖蛋白，它包含57.1%的多糖和42.9%的N型糖蛋白，其主干部分由葡萄糖構(gòu)成，支鏈?zhǔn)墙K端連有吡喃阿拉伯糖的吡喃甘露糖和吡喃半乳糖單元，而且HS002－Ⅱ還對刺激IkB－NF－kB的信號通路具有免疫調(diào)節(jié)活性。又據(jù)Peng等[8]報道，蟲草多糖是冬蟲夏草發(fā)揮抗肝損傷作用的主要活性成分，并通過實驗證明蟲草多糖的抗肝纖維化作用與其對HSC活化，TGF－β1/Smads信號傳導(dǎo)途徑，MMP2、MMP9活性以及TIMP2表達(dá)抑制這幾方面相關(guān)。另據(jù)Dan等[9]報道，冬蟲夏草的胞外多糖可以誘發(fā)DSC細(xì)胞表現(xiàn)出成熟的特點，并推斷其所涉及到的機制可能與抑制JAK2/STAT3的信號傳導(dǎo)，加強NF－kB的信號傳導(dǎo)有關(guān)。

化學(xué)改性可以改變真菌多糖的物理、化學(xué)性質(zhì)，增進(jìn)多糖的生理活性功能[10，11]，為蟲草多糖的研究指出了新的方向。近來，關(guān)于蟲草多糖的化學(xué)改性也取得了一些成果，據(jù)Yan等[12]報道，通過硫酸化可以有效的改善蟲草多糖的理化性質(zhì)和生物活性，他們在實驗中發(fā)現(xiàn):以不同體積比的氯磺酸 (CSA)－吡啶 (Pyr)對EPS－1進(jìn)行硫酸化，不僅可以得到不同取代度的硫酸化衍生物 SEPS－1A、B、C和 D(DS:0.25～1.38，MW:17.1 kDa～4.1 kDa)，而且硫酸化后的EPS－1的C－6位羥基還會變得具有高反應(yīng)活性;同時，在水溶液中，未經(jīng)硫酸化的EPS－1常以絮狀或網(wǎng)狀形式存在，而經(jīng)修飾后的EPS－1卻只能以螺旋狀的形式存在，并且隨著取代度增加和分子質(zhì)量的減小，硫酸化EPS－1的(·OH)和 (ABTS·+)清除能力都顯著增強。據(jù) Yan等[13]報道，在90℃和pH為1的條件下，通過酸水解冬蟲夏草的胞外多糖 (EPS－1，MW=38 kDa)可以分別得到MW為3 kDa和30 kDa兩種多糖;并且根據(jù)紅外光譜掃描酸水解產(chǎn)物的結(jié)果，顯示只有EPS－1配糖鍵發(fā)生斷裂而多糖分子的主要化學(xué)結(jié)構(gòu)卻沒有發(fā)生改變;與此同時，EPS－1酸水解產(chǎn)物的抗氧化能力也都顯著增強，較水解之前提高近80%。

1.2 氨基酸和活性肽

冬蟲夏草中含有豐富的蛋白質(zhì)，氨基酸含量高、種類齊全。其中以谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、亮氨酸含量最高，而且具有很強藥理活性的色氨酸含量也很豐富。據(jù)劉飛等[14]報道，通過人工冬蟲夏草氨基酸模式的評價，以及對其營養(yǎng)價值的分析，得出其氨基酸模式優(yōu)于WHO/FAO對氨基酸的評分模式標(biāo)準(zhǔn)，并且與雞蛋蛋白模式十分接近，具有非常高的營養(yǎng)價值。

活性肽在正常的生命活動中發(fā)揮著重要的作用。冬蟲夏草中含有豐富的多肽和環(huán)狀肽類物質(zhì)，如Cordymin、Cordycedipeptide A、Cordyceamides A和B等。據(jù)Qian等[15]報道，他們從冬蟲夏草中分離純化得到Cordymin，并對其消炎性和鎮(zhèn)痛效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Cordymin可以提高α腫瘤壞死因子水平和白細(xì)胞介素1－β水平;通過增加Cordymin劑量的方式，可以抑制醋酸誘發(fā)的小鼠腹部收縮;熱板實驗也表明，Cordymin對熱刺激物也具有明顯的抑制作用;在神經(jīng)細(xì)胞溶素實驗中，Cordymin還對神經(jīng)細(xì)胞溶素表現(xiàn)出了很強活性(IC50=0.1 μmol·L－1)。因此，Qian 等認(rèn)為 Cordymin 是 1 種潛在的消炎藥物和鎮(zhèn)痛劑。另據(jù)Jia等[16]報道，他們從冬蟲夏草發(fā)酵液中分離出了2種新的改性二肽和1種已知的二肽－金色酰胺醇酯，并將2種新的二肽分別命名為Cordceamides A和B;還通過1D、2D的核磁共振技術(shù)以及文獻(xiàn)比對，確定了它們的結(jié)構(gòu)為N－苯甲酰－L－酪氨酰－苯丙胺醇乙酸酯 (N－benzoyl－L－tyrosinyl－L－phenylalaninol acetate)和N－苯甲酰－L－酪氨酰－L－P－水合苯丙胺醇乙酸酯 (N－benzoyl－L－tyrosinyl－L－p－h(huán)ydroxyphenylalaninol acetate)。

1.3 核苷類

核苷類物質(zhì)是冬蟲夏草中一類關(guān)鍵的生理活性物質(zhì)，其中腺苷和蟲草素的含量高低還常被作為判斷野生冬蟲夏草質(zhì)量好壞的主要標(biāo)準(zhǔn)[17]。野生冬蟲夏草中的核苷類物質(zhì)與人工冬蟲夏草菌絲體中的核苷類物質(zhì)具有較大的差異性[18]，而對于這種差異性的認(rèn)識最近又取得了新的進(jìn)展。據(jù)Meng等[19]報道，野生冬蟲夏草與人工蟲草菌絲體的核苷模式相類似，但野生冬蟲夏草的核苷類物質(zhì)卻表現(xiàn)出更強的藥理活性，這表明野生冬蟲夏草的核苷類物質(zhì)中還存在一些有助于核苷類物質(zhì)發(fā)揮藥理作用的生理活性成分，而這些活性成分的協(xié)同機制還未曾知曉。

近來，對于核苷類物質(zhì)的改性研究取得了一些新的成果。如Zhang等[20]在輻照條件下，通過固定化假絲酵母脂肪酶(Novozym 435)對離子液體介質(zhì)中的蟲草素進(jìn)行改性研究，發(fā)現(xiàn):相比振動作用，超聲輻射可以加快?；^程的反應(yīng)速率和提高底物轉(zhuǎn)化水平;1－丁基－3－甲基咪唑四氟硼酸鹽[C4MIm][BF4]是該實驗最佳的離子液體反應(yīng)介質(zhì)，可以獲得最高的底物轉(zhuǎn)化率。

除此之外，針對冬蟲夏草中核苷類物質(zhì)的分析方法也有了一些新的發(fā)展，許多新的、更有效的方法被應(yīng)用于核苷類物質(zhì)的分析測定。如Yang等[21]首次用毛細(xì)管電泳－質(zhì)譜法 (CE－MS)分析測定了不同品種冬蟲夏草中的核苷類物質(zhì)含量;Jiang等[22]利用高效液相色譜－二極管陣列檢測器 (HPLC－DAD)對人工冬蟲夏草中的蟲草素含量進(jìn)行了分析測定;Xie等[23]通過液相色譜電離串聯(lián)質(zhì)譜法 (LC/ESI－MS)對冬蟲夏草中的主要核苷類物質(zhì)進(jìn)行了分析測定，4種主要的核苷類物質(zhì)的回收率都在98.47%～99.32%之間。

1.4 甾醇類

麥角甾醇是冬蟲夏草中主要的甾醇類物質(zhì)[24]，常以自由麥角甾醇和酯化麥角甾醇2種形式存在，其不同的存在形式所表現(xiàn)出的生理活性也不同[25]。除此之外，冬蟲夏草中還含有豐富的膽固醇、菜油甾醇、β－谷甾醇等甾醇類物質(zhì)[26]。

近年來，研究發(fā)現(xiàn)冬蟲夏草中所含的大多數(shù)甾醇類物質(zhì)都具有一定的抗癌活性。如 Matsuda等[27]研究發(fā)現(xiàn)，從冬蟲夏草菌絲體粉末中提取得到的5種甾醇類物質(zhì) (A～E)，A:5α，8α－epidioxy－22E－ergosta－6，22－dien－3β－ol;B:5α，8α－epidioxy－22E－ergosta－6，9(11)，22－Trine－3β－ol;C:5α，6α －epoxy－5α －ergosta－7，22－dien－3β －ol;D:β－谷甾醇;E:麥角甾醇。A、B、C的結(jié)構(gòu)都包含1個過氧化物環(huán)或環(huán)氧化物環(huán)，并對早幼粒細(xì)胞性白血病HL－60細(xì)胞表現(xiàn)出了很強細(xì)胞毒性 (IC50=7.3 μg·mL－1～ 7.8 μg·mL－1)，但D和E只表現(xiàn)出了中等活性;他們還采用TdT介導(dǎo)的dUPT缺口末端標(biāo)記法對經(jīng)A～C處理的HL－60細(xì)胞的凋亡情況進(jìn)行24 h觀察，發(fā)現(xiàn)HL－60細(xì)胞的凋亡對半胱氨酸天冬酶3/7的誘導(dǎo)活性具有依賴性。

另據(jù) Yuan等[25]報道，通過反相高效液相色譜法(HPLC)對冬蟲夏草子實體和蟲體子座中的游離和酯化麥角甾醇進(jìn)行同步測定，發(fā)現(xiàn)子實體和蟲體子座中的麥角甾醇成分相似，但在蟲體子座中的酯化麥角甾醇含量明顯高于子實體，從一定程度上說明了子實體和蟲體子座的形成階段可能不同，而且在冬蟲夏草形成過程中，子實體和蟲體子座所表現(xiàn)出的生理功能可能也不同。

1.5 蟲草酸

蟲草酸，又名D－甘露醇，是冬蟲夏草中主要的生理活性成分之一[28]，其含量高低也常被作為衡量野生冬蟲夏草質(zhì)量好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。蟲草酸具有很強的抑菌性、抗肝組織纖維化作用和增強人體免疫力等多種藥理功能。近來，研究發(fā)現(xiàn)蟲草酸還是冬蟲夏草中所含的又一種抗氧化成分，具有較強的抗氧化性。據(jù)Dong等[29]報道，在對冬蟲夏草中提取得到的蟲草酸進(jìn)行抗氧化研究時發(fā)現(xiàn)，4 mg·mL－1～8 mg·mL－1蟲草酸溶液對DPPH自由基清除率就達(dá)到了80%以上，而羥基自由基的清除能力也只是稍低于BHT。除此之外，最近HPLC與ELSD聯(lián)用以及GC－MS等一些新的、更有效的方法也被應(yīng)用于蟲草酸的分析測定，所得數(shù)據(jù)較現(xiàn)有方法更加準(zhǔn)確可靠[30，31]。另據(jù) Xiao等[32]報道，他們采用酶標(biāo)記輔助紫外可見光光譜法分別測定了江西蟲草，戴氏蟲草以及古尼蟲草中的蟲草酸含量，但關(guān)于采用這種方法來分析測定冬蟲夏草中蟲草酸的相關(guān)報道還未曾見到。

1.6 其他 (脂肪酸，金屬富集)

脂肪酸不僅是人體必需的營養(yǎng)成分，而且近來有報道稱脂肪酸還可以通過它們的細(xì)胞受體功能作為治療糖尿病和血脂異常的新型靶點[33]。另據(jù)Guo等[34]報道，基于冬蟲夏草脂質(zhì)特定的脂肪酸組成，脂肪酸還可用于確定冬蟲夏草的產(chǎn)地，并且建議將冬蟲夏草的脂肪酸譜及其極性脂質(zhì)的C18∶1/C18∶2比例作為確定冬蟲夏草產(chǎn)地的2個主要指標(biāo)。

除此之外，Li等[35]首次對冬蟲夏草富硒多糖的分離工藝進(jìn)行了研究，并且對分離得到的富硒多糖進(jìn)行了體外抗氧化性能研究，發(fā)現(xiàn)富硒多糖是1種有效的抗氧化劑，在較低劑量下 (80 μg·mL－1)就對超氧陰離子和羥基自由基的抑制率分別達(dá)到了38%和43%以上，而且還原力還達(dá)到了0.61以上。

2 結(jié)語

在中國，冬蟲夏草因其對增進(jìn)人體健康具有非凡的作用，而成為1種越來越受歡迎的傳統(tǒng)中藥材;加之，冬蟲夏草所具的稀缺性，使它表現(xiàn)出非常高的經(jīng)濟價值。因此，其生理活性成分作為普通食品、保健品以及功能性食品的營養(yǎng)補充也是毋庸置疑的。

目前，針對冬蟲夏草的研究主要集中于其粗提物的生理活性方面，并且大多數(shù)的研究都表明其粗提物具有很高、很全面的生理活性，如增強體力、抗癌、護(hù)肝以及免疫調(diào)節(jié)等;但對冬蟲夏草提取物化學(xué)表征方面的研究還很少，許多研究僅局限于根據(jù)實驗事實對其藥理作用進(jìn)行推測，而對其作用機制和發(fā)揮生化作用的途徑知之甚少。這就要求在以后的研究過程中加強其生理活性成分作用機制方面的研究，并將新的技術(shù)與方法應(yīng)用于活性成分的提取、分離純化和分析，進(jìn)一步加強活性成分的體內(nèi)實驗，建立更加科學(xué)合理的功能性評價體系，為深入研究冬蟲夏草中各種生物大分子與其發(fā)揮良好生理作用之間的聯(lián)系提供必要的條件。冬蟲夏草活性成分的分離技術(shù)與活性成分的作用機制是冬蟲夏草生理活性成分研究的2個重要方面，在未來必將成為冬蟲夏草生理活性研究的主要方向。

除此之外，目前對于冬蟲夏草中蛋白質(zhì)以及活性肽類所發(fā)揮的藥理作用的相關(guān)研究還很少，因此有必要加強冬蟲夏草中蛋白質(zhì)和活性肽類的研究，而且近期從冬蟲夏草中分離得到的幾種抗菌肽所表現(xiàn)出的優(yōu)良特性，也正好說明了這方面研究的必要性。

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