靈芝有效成分提取及藥理活性研究進(jìn)展

陳 偉，馬 飛，張 琳，高 佩，李翔宇，張美萍，孫春玉，王康宇，王 義

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)人參基因資源工程研究中心，吉林長(zhǎng)春 130118)

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靈芝有效成分提取及藥理活性研究進(jìn)展

陳 偉，馬 飛，張 琳，高 佩，李翔宇，張美萍，孫春玉，王康宇，王 義*

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)人參基因資源工程研究中心，吉林長(zhǎng)春 130118)

摘要概述了靈芝主要有效成分的提取方法以及藥理功能，靈芝含有豐富的生物活性物質(zhì)，如靈芝三萜化合物、靈芝多糖、蛋白質(zhì)、生物堿等，這些有效成分都具有廣泛的生物活性和藥用價(jià)值，如抗腫瘤、抗衰老、降血糖血脂、提高免疫力等，這些研究為靈芝作為保健品和藥品等方面的研發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞靈芝；多糖；三萜化合物；蛋白質(zhì)；藥理活性

食用菌已愈來愈受到科學(xué)界的關(guān)注，不僅是因?yàn)樗哂袠O高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，更重要的是其豐富多彩的次級(jí)代謝產(chǎn)物，這對(duì)真菌次生代謝產(chǎn)物的研究有潛在的推動(dòng)作用。靈芝是我國(guó)一種傳統(tǒng)的中藥材，其藥用成分組成復(fù)雜，具有廣泛的生物學(xué)活性。千年之前，靈芝已經(jīng)被用來預(yù)防和治療多種疾病。至此，靈芝這些不明原因的功效引起了全球科學(xué)家的關(guān)注，因而近年來愈來愈多靈芝真菌的次生代謝產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)并探究各產(chǎn)物的效用。

靈芝作為一種古老的中藥材，其含有多種多樣的活性成分，目前已經(jīng)從中分離得到150多種具有生物活性的化合物，包括糖類(多糖和低聚糖)、三萜類[1]、蛋白類、多肽類、生物堿、揮發(fā)油、微量元素等[2]?，F(xiàn)在研究最多也是靈芝最為主要的活性成分是糖類、三萜類以及蛋白類，當(dāng)然其他的活性成分也越來越受人們的關(guān)注。對(duì)這些有效成分的提取方法和技術(shù)也在日益進(jìn)步，不同方法對(duì)相應(yīng)成分的活性有重要影響，為此，筆者對(duì)靈芝主要有效成分的活性機(jī)理及相應(yīng)成分的提取方法進(jìn)行了概述，為靈芝作為保健品和藥品等方面的研發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1多糖

靈芝多糖作為靈芝主要的生物活性成分之一，其顯著的藥理作用一直備受關(guān)注。靈芝多糖分α型和β型，一般情況下α構(gòu)型的多糖不具有活性，具有生物活性的多糖大多為β構(gòu)型，且以β-(1→3)糖苷鍵為主鏈[3]。目前分離得到的靈芝多糖已有200多種，分子量從幾百到幾十萬不等，一般來說，分子量越大其生物活性越高，但近年來有研究也證實(shí)了一些小分子量的多糖也具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等生物學(xué)活性。目前已有大量研究表明，靈芝多糖具有抗氧化、降血糖、降血脂、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤[4]、輻射防護(hù)等作用。

1.1靈芝多糖提取靈芝多糖提取工藝多種多樣，大多都是利用糖能溶于熱水、稀酸、稀堿的特性，傳統(tǒng)的提取方法是用100 ℃熱水多次浸提，再濃縮。隨著科技的發(fā)展，越來越多的技術(shù)運(yùn)用到其中，包括酶提法、堿提法、超臨界流體萃取法、微波超聲輔助法等(表1)。王鋒等[5]利用超聲輔助堿提取法提取靈芝多糖，當(dāng)料液比為1∶40、超聲功率為105 W、超聲20 min時(shí)，多糖的得率最高，該優(yōu)化后的工藝相比傳統(tǒng)的水提法，多糖得率提高了1.5～3.0倍。孫鑫澤等[6]運(yùn)用酶法加以超聲波輔助提取赤芝多糖，確定最佳工藝條件為2%酶(纖維素酶、果膠酶和木瓜蛋白酶)、酶解溫度45 ℃、酶解時(shí)間60 min、pH 6.0、超聲功率550 W、超聲時(shí)間30 min，多糖得率達(dá)3.12%，相比傳統(tǒng)方法該方法多糖得率提高了1.8倍。

1.2藥理作用

1.2.1降血糖作用。Xiao等[7]研究表明靈芝多糖通過調(diào)節(jié)葡萄糖代謝途徑的幾個(gè)關(guān)鍵酶的表達(dá)來抑制高血糖，如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶、6-磷酸葡萄糖脫氫酶、糖原磷酸化酶，果糖-1，6 -二磷酸酶(FBPase)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)。

1.2.3免疫生物活性。王君巧等[9]用環(huán)磷酰胺對(duì)小鼠進(jìn)行免疫抑制，以多糖灌胃，研究黑靈芝多糖的免疫調(diào)節(jié)作用，結(jié)果表明，黑靈芝多糖能刺激T細(xì)胞和B細(xì)胞的增殖，提高抗氧化能力，促進(jìn)細(xì)胞因子的分泌，對(duì)免疫抑制小鼠的免疫系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

表1　多糖提取方法優(yōu)缺點(diǎn)比較

1.2.4其他生物學(xué)活性。Gokce等[10]研究發(fā)現(xiàn)在小鼠創(chuàng)傷脊髓組織中，腫瘤壞死因子α(TNF-α)水平無明顯變化，髓過氧化氫酶(MPO)活性升高，丙二醛(MDA)水平升高、一氧化氮(NO)水平無明顯變化以及超氧化物歧化酶(SOD)水平下降，經(jīng)GLPS處理后，與創(chuàng)傷組相比TNF-α、MPO、MDA、NO均顯著降低，SOD有顯著的增加，表明靈芝多糖可以在試驗(yàn)性脊髓損傷后保護(hù)脊髓。Zhang等[11]分析指出靈芝提取物能夠抑制小膠質(zhì)細(xì)胞源性促炎因子和細(xì)胞毒性因子(NO、TNF-α、IL-1β)的產(chǎn)生，且也以劑量依懶性地下調(diào)TNF-α和IL-1β，從而有效地保護(hù)了神經(jīng)元細(xì)胞。

2三萜類化合物

靈芝酸是一種三萜類化合物，自1982年Kubora等[12]首次從赤靈芝中分離得到三萜類化合物，綜合各種報(bào)道，已經(jīng)有140余種三萜化合物[13]從靈芝中分離出來。三萜類化合物是靈芝重要的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有多種生物學(xué)活性。

2.1靈芝三萜類提取靈芝三萜的提取與多糖提取方式類似，在傳統(tǒng)提取工藝的基礎(chǔ)上加上超聲、微波、酶等的輔助，使三萜化合物更好地釋放并充分溶解到溶劑中。三萜類化合物與多糖不同的是三萜類難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑，一般用乙醇、氯仿、甲醇等有機(jī)溶劑進(jìn)行浸提或索式回流提取。針對(duì)傳統(tǒng)浸提方法的提取時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)溶劑用量大等缺點(diǎn)，一些更加綠色、安全的提取方法被提出，如超臨界流體萃取。賈曉斌等[14]研究比較了超臨界CO2流體萃取與醇回流提取的優(yōu)劣，分別用2種方法提取靈芝三萜化合物，通過 HPLC圖譜、RP-HPLC 法測(cè)定，結(jié)果表明2種方法分離得到的三萜類化合物含量相近、色譜圖具有相似的峰形。

2.2藥理作用

2.2.1抗菌、抗病毒作用。Zhang等[15]表明GLTA(Lanosta-7，9(11)，24-trien-3-one，15;26-dihydroxy)和GLTB(Ganoderic acid Y)與71型腸道病毒(EV71)相互作用以阻止病毒對(duì)細(xì)胞的吸附作用，從而抑制EV71感染。其作用機(jī)理為GLTA和GLTB可能與病毒的蛋白衣殼的疏水口袋結(jié)合，阻止病毒脫殼作用，即GLTA和GLTB通過抑制病毒脫殼阻止DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞來抑制EV71病毒RNA的復(fù)制。因此GLTA和GLTB這2種靈芝酸可以用來控制和治療EV71病毒感染。王曉玲等[16]利用發(fā)酵的菌絲體提取靈芝酸并檢測(cè)靈芝酸對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及枯草芽孢桿菌的體外抑菌作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)靈芝酸對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)具有明顯抑制作用，而對(duì)枯草煙包桿菌的生長(zhǎng)抑制相對(duì)較弱。

2.2.2抗腫瘤活性。Ruan等[17]從靈芝中分離出4個(gè)組分，其中組分2、3含有萜類，組分2中主要包括靈芝酸A、B、C2、C6、D、G、H、I、K，靈芝烯酸D、K；組分3中包括靈芝酸DM、靈芝醛TR及一些未鑒定的化合物；分別用組分2、3處理結(jié)腸癌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，2個(gè)組分均具有細(xì)胞毒性，但表現(xiàn)出不同的細(xì)胞凋亡反應(yīng)，組分2引起G2、M期阻止，組分3誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研究表明三萜化合物側(cè)鏈的變化造成不同萜類化合物對(duì)細(xì)胞有不同的作用。

2.2.3其他生物活性。Liu等[18]研究靈芝酸對(duì)5α還原酶的抑制作用發(fā)現(xiàn)，5α還原酶可以使睪酮轉(zhuǎn)化成活性更強(qiáng)的二氫睪酮，二氫睪酮與中老年前列腺增生有密切關(guān)系；靈芝酸TR和靈芝酸DM相較于其他靈芝酸具有更高的5α還原酶抑制活性，該研究對(duì)以后生產(chǎn)無副作用的5α還原酶抑制劑具有重大的意義。

3蛋白類

靈芝中蛋白類活性成分以多種形式存在，主要包括免疫調(diào)節(jié)蛋白、凝集素、糖蛋白及酶類。1989年Kino等[19]從赤靈芝菌絲體中分離得到一個(gè)免疫調(diào)節(jié)蛋白，這也是人類首次發(fā)現(xiàn)真菌免疫調(diào)節(jié)蛋白，將該免疫調(diào)節(jié)蛋白命名為L(zhǎng)Z-8。目前已有多種免疫調(diào)節(jié)蛋白被分離出來，包括FIP-gja(Ganodermajaponcium)[20]、FIP-gts(Ganodermatsugae)等。

3.1靈芝蛋白類提取大部分蛋白質(zhì)均可溶于水、稀鹽、烯酸或堿溶液，少數(shù)與脂類結(jié)合的蛋白質(zhì)則溶于乙醇、丙酮、丁醇等有機(jī)溶劑中，因此，可采用不同溶劑提取分離和純化蛋白質(zhì)及酶。蛋白質(zhì)提取的基本步驟是清洗組織→裂解細(xì)胞→離心去除膜組分等→獲得蛋白質(zhì)提取液。在靈芝總蛋白提取過程中，細(xì)胞壁的破碎程度對(duì)蛋白質(zhì)的提取有顯著的影響，唐奕詩等[21]采用3種破碎細(xì)胞的方法來提取靈芝菌絲體總蛋白質(zhì)，經(jīng)由SDS-PAGE電泳分析和蛋白濃度測(cè)定，發(fā)現(xiàn)使用超聲波破碎方法得到的靈芝總蛋白含量相對(duì)較少，且出現(xiàn)蛋白質(zhì)降解現(xiàn)象；液氮冷凍研磨結(jié)合超聲波破碎方法提取的蛋白質(zhì)總量相對(duì)較多，但也存在蛋白質(zhì)降解現(xiàn)象；液氮冷凍研磨破碎方法提取總蛋白含量相對(duì)較多，蛋白質(zhì)條帶豐富且分布均勻。表明對(duì)于菌絲體總蛋白的提取，液氮冷凍研磨破碎方法更為合適。

3.2藥理作用

3.2.1免疫活性。Yeh等[22]分別用靈芝多糖PS-G與靈芝免疫蛋白LZ-8作用于TLR4缺陷小鼠腹腔吞噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)蛋白rLZ-8通過某種途徑增強(qiáng)IL-1β、IL-12p70、CD86和MHC II的表達(dá)，再用rLZ-8單獨(dú)作用于巨噬細(xì)胞，其能促進(jìn)T淋巴細(xì)胞IFN-γ和IL-2的釋放，而多糖PS-G卻不能，表明靈芝LZ-8可以激活小鼠巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞，但靈芝多糖PS-G僅能激活吞噬細(xì)胞。

3.2.2抗腫瘤作用。Liao等[23]分離純化得到重組免疫球蛋白FIP-gts(reFIP-gts)，用reFIP-gts作用于肺癌細(xì)胞A549，發(fā)現(xiàn)作用后的肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)明顯比未處理的肺癌細(xì)胞慢，通過流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞衰老過程中的形態(tài)表型，結(jié)果表明reFIP-gts能對(duì)肺癌細(xì)胞在G1期的分裂有阻滯效果，從而使得肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢。Liang等[24]選用人胃癌細(xì)胞株SGC-7901研究靈芝蛋白LZ-8抗癌活性，用重組蛋白rLZ-8誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞后，細(xì)胞器內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，引起癌細(xì)胞自噬性死亡，表明自噬性死亡的細(xì)胞聚集在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)觸發(fā)了ATF4-CHOP途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激反應(yīng)。

3.2.3凝血活性。Thakur等[25]利用靈芝子實(shí)體分離純化出一種靈芝蛋白多糖，它是一個(gè)六聚體凝集素，相對(duì)分子量為114 kDa，其中9.3%為中性糖，對(duì)鏈霉蛋白酶處理的人類紅細(xì)胞具有凝血活性。

3.2.4抗氧化活性。陳建旭[26]分離提取赤靈芝中水溶性蛋白并研究其抗氧化活性，結(jié)果表明，赤靈芝水溶性蛋白對(duì)Fe3+的還原能力、DPPH 自由基清除力均略低于維生素C，但具有較強(qiáng)的羥基自由基清除力。

4展望

靈芝是一種珍貴的中藥材，在我國(guó)已有上千年的藥用歷史。靈芝具有抗腫瘤、抗衰老、降血糖血脂、提高免疫力等生物活性，一直以來靈芝都是中外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。目前市場(chǎng)上已有多種靈芝方面的保健品，如靈芝破壁孢子粉、靈芝復(fù)方?jīng)_劑等。工業(yè)上靈芝產(chǎn)品的研發(fā)受活性成分提取工藝的影響，因此在大規(guī)模工業(yè)化提取工藝方面還有待進(jìn)一步的研究創(chuàng)新。

靈芝中有效成分的生理活性機(jī)理及這些有效成分影響機(jī)體的生命活動(dòng)機(jī)制需要進(jìn)一步的探究。在各國(guó)學(xué)者的研究過程中，不斷有新的活性物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)，有些活性物質(zhì)是由2種化合物組成，它們也具有某些生物活性。Zhang等[27]從靈芝子實(shí)體中分離純化得到一個(gè)相對(duì)分子量為2 000 kDa的蛋白多糖，其多糖與蛋白的比例為11∶1；通過免疫活性試驗(yàn)證明了該蛋白多糖具有有效的抗腫瘤作用和提高體液免疫和細(xì)胞免疫功能的能力。Pan等[28]從新鮮的靈芝子實(shí)體獲得一個(gè)高效的酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)抑制劑FYGL，F(xiàn)YGL就是一種靈芝蛋白多糖，其能夠降低血漿中的葡萄糖水平和提高胰島素敏感性，且較高濃度水平的FYGL作用也具有安全性。隨著人們對(duì)靈芝越來越深入的研究，靈芝活性成分的結(jié)構(gòu)特性及生物學(xué)作用機(jī)理越來越明朗，為靈芝資源更好的利用提供依據(jù)。

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Progress on the Studies of Extraction and Pharmacological Activities of Bioactive Compounds fromGanodermalucidum

CHEN Wei, MA Fei, ZHANG Lin, WANG Yi*et al

(Research Center for Ginseng Genetic Resources, Jilin Agricultural University, Changchun, Jilin 130118)

AbstractThe extraction method and pharmacological functions of main effective compounds from Ganoderma lucidum were reviewed. G. lucidum contains abundant biological active substances, such as Ganoderma triterpenoids, Ganoderma lucidum polysaccharide, protein, alkaloid and so on. These bioactive compounds have a wide range of biological activities and medicinal value including anti-tumor, anti-aging, lowering blood sugar and blood fat, improving immunity. These studies provide a theoretical basis for the development and utilization of G. lucidum as health care products and drugs.

Key wordsGanoderma lucidum; Polysaccharides; Triterpenoids; Protein; Pharmacological effect

基金項(xiàng)目中國(guó)科學(xué)技術(shù)部“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2013AA102604-3)。

作者簡(jiǎn)介陳偉(1989- )，女，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向：植物分子生物學(xué)與基因工程。*通訊作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事藥用植物細(xì)胞工程研究。

收稿日期2016-02-29

中圖分類號(hào)S 567.3+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)08-147-03