蚯蚓的化學(xué)成分與應(yīng)用價(jià)值研究進(jìn)展

涂清波 林穎 蘇鵬亮

摘要 綜述了蚯蚓的化學(xué)成分及應(yīng)用價(jià)值，旨在為蚯蚓的綜合開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 蚯蚓；化學(xué)成分；應(yīng)用價(jià)值

中圖分類(lèi)號(hào) S899.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）34-0109-03

Abstract The chemical constituents and application values of earthworm were reviewed，in order to provide basis for the comprehensive development and utilization of earthworm.

Key words Earthworm；Chemical constituents；Application value

蚯蚓俗稱(chēng)地龍，又名曲鱔，為環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)寡毛綱代表性動(dòng)物，在世界各地分布有12科6 000 多種，我國(guó)境內(nèi)資源豐富，共記錄8科305種，全國(guó)各地廣泛分布的品種有環(huán)毛蚓、愛(ài)勝蚓、異唇蚓、杜拉蚓等[1]。蚯蚓營(yíng)養(yǎng)豐富，生物活性廣泛，可以改善土壤環(huán)境，是我國(guó)一味傳統(tǒng)中藥，在《神農(nóng)百草經(jīng)》和《本草綱目》已有記載，1837年達(dá)爾文稱(chēng)其為地球上最有價(jià)值的動(dòng)物。筆者綜述了蚯蚓的化學(xué)成分及其在醫(yī)藥、環(huán)保、農(nóng)牧等方面的應(yīng)用價(jià)值，旨在為其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。

1 化學(xué)成分

蚯蚓干體的主要化學(xué)成分如下：蛋白質(zhì)53.5%～65.1%，脂肪4.40%～17.38%，碳水化合物11.0%～17.4%，灰分7.8%～23.0%[2]。

1.1 氨基酸類(lèi)

蚯蚓干體中，氨基酸含量為63.69%，由17種氨基酸組成，其中谷氨酸9.62%、天冬氨酸6.64%、亮氨酸5.13%、精氨酸4.50%、賴(lài)氨酸5.03%、纈氨酸3.14%、丙氨酸3.70%、甘氨酸3.33%、苯丙氨酸2.72%、蘇氨酸3.24%、酪氨酸2.22%、絲氨酸3.36%、蛋氨酸1.09%、脯氨酸3.72%、組氨酸1.76、半胱氨酸0.67%、異亮氨酸2.84%，包含人體必需的9種氨基酸，且含量較高[3]。

1.2 脂肪酸類(lèi)

蚯蚓粉和蚯蚓體腔液的脂肪中脂肪酸的含量比例分別為油酸40.76%、41.11%，亞油酸20.98%、6.16%，棕櫚酸19.74%、18.43%，十三酸7.10%、11.8%，硬脂酸4.12%、1.84%，豆蔻酸2.16%、1.68%，10-甲基十二酸1.38%、7.43%，月桂酸1.05%、3.58%，葵酸0.88%、3.89%，十五酸0.39%、1.54%，大多數(shù)為不飽和脂肪酸[4]。

1.3 微量元素

1 L蚯蚓原液中含鉀1 107～2 000 mg，鈉467～1 200 mg，鈣206～1 000 mg，鎂27～122 mg，鐵31～36 mg，鋅0.25～6.20 mg，銅0.5～1.2 mg，每克蚯蚓粉中硒含量高達(dá)20 μg。蚯蚓體內(nèi)礦物質(zhì)大多與氨基酸絡(luò)合存在，鐵、銅、錳和鋅元素以氨基酸螯合態(tài)形式存在的比例在65%以上，其中氨基酸螯合鐵占鐵總含量的86.54%；氨基酸螯合銅67.50%；氨基酸螯合錳65.79%；氨基酸螯合鋅93.97%[5]。

1.4 維生素

100 L原液中含維生素A 1.16 mg，維生素B1 5.30 mg，維生素B2 8.65 mg，維生素E 3.15 mg，維生素D占鮮重的0.040%～0.073%[6]。

1.5 核酸 100 L原液中含核酸223.5 mg，其中RNA 169.55 mg，DNA 53.50 mg[6]。

1.6 酶類(lèi)

1.6.1 溶栓酶。主要包括蚯蚓纖溶酶和膠原酶以及少量溶酶激酶。Mihara等[7]最早從粉正蚓中提取并發(fā)現(xiàn)一組具有水解纖維蛋白和激活纖維溶酶原雙重作用的同工酶，命名為蚯蚓纖溶酶，后來(lái)多位學(xué)者從不同蚯蚓中相繼提取出來(lái)，統(tǒng)稱(chēng)為蚓激酶，分子量20～40 kD。鐘良瑋等[8]從雙胸蚓中分離到3種水解膠原的酶，其中 Ⅱ 是不具亞基的大分子糖蛋白，分子量為92.9 kD。

1.6.2 抗氧化酶。主要包括過(guò)氧化氫酶、超氧化歧化酶以及少量谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、葡萄糖氧化酶等。廖怡等[9]從赤子愛(ài)勝蚓中分別提取出過(guò)氧化氫酶和超氧化歧化酶，過(guò)氧化氫酶分子量為390和400 kD，超氧化歧化酶在蚯蚓體內(nèi)多為銅、鋅螯合，其中一條亞基分子量為17 kD，比活達(dá)22 606 U/mg。

1.6.3 消化酶。不同種類(lèi)的蚯蚓生活習(xí)性不同，食性不同，體內(nèi)消化酶成分存在差異。消化酶包括纖維素酶、磷酸酶、蛋白酶、糖苷酶、透明質(zhì)酸酶等。其中，赤子愛(ài)勝蚓腸道內(nèi)纖維素酶活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于威廉環(huán)毛蚓，而蛋白酶和酸性及堿性磷酸酶活性顯著低于威廉環(huán)毛蚓[10]。

1.6.4 核酸酶。蚯蚓中含有多種核酸水解酶，分為DNA水解酶和RNA水解酶。張建林等[11]從蚯蚓組織中提取出一種可有效降解超螺旋質(zhì)粒DNA、線狀λ-噬菌體DNA和細(xì)菌染色體DNA，不降解RN的脫氧核糖核酸內(nèi)切酶，命名為EDNas，分子量63 kD。

1.6.5 其他。蚯蚓體內(nèi)一般還有膽堿酯酶、植酸酶等[12-13]。

1.7 蛋白質(zhì)及多肽類(lèi)

1.7.1 金屬結(jié)合蛋白。金屬結(jié)合蛋白包括金屬巰蛋白、鈣調(diào)素及結(jié)合蛋白等。劉蘭芳等[14]采用RT-PCR方法從鎘誘導(dǎo)后的赤子愛(ài)勝蚓中克隆到蚯蚓金屬硫蛋白基因cDNA，在大腸桿菌中表達(dá)出來(lái)，分子量32.4 kD。王采芹等[15]從赤子愛(ài)勝蚓中提取出2種鈣調(diào)蛋白，分子量分別為18.9和16.0 kD。

1.7.2 溶血蛋白。目前，已發(fā)現(xiàn)多種溶血蛋白。Eue等[16]從赤子愛(ài)勝蚓體腔液中分離出3種溶解紅細(xì)胞蛋白，分子量46、43和40 kD，其中H3不穩(wěn)定，可斷裂為分子量分別為18和21 kD的2個(gè)片段，兼具溶血和凝血作用。Yamaji等[17]分離出溶紅細(xì)胞蛋白Lysenin，分子量41 kD，可識(shí)別生物膜的鞘磷脂分子，且具有收縮大鼠血管平滑肌的作用。

1.7.3 抗腫瘤和免疫蛋白。林少琴等[18]從太平Ⅱ號(hào)蚯蚓組織中分離出一種抗小鼠肝癌H22的糖蛋白，分子量為63 kD。胡云龍等[19]研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓提取物對(duì)小鼠移植肉瘤S180具有抑制作用。Grdisa等[20]從赤子愛(ài)勝蚓組織中提取到G-90，具有刺激細(xì)胞生殖作用，且類(lèi)似免疫球蛋白結(jié)構(gòu)。

1.7.4 抗菌肽。蚯蚓的生活環(huán)境及生活習(xí)性決定了其體內(nèi)必然有對(duì)抗不利環(huán)境的防御系統(tǒng)。蚯蚓體內(nèi)含有少量的抗菌肽。Milochau等[21]從赤子愛(ài)勝蚓的體液中分離并純化出2種抗菌肽，命名為fetidins，分子量分別為40和45 kD。張希春等[22]得到2種抗菌肽，分子量分別為53.5和51.9 kD。孫振鈞[23]從赤子愛(ài)勝蚓中發(fā)現(xiàn)一種抗菌四十肽。

1.8 代謝產(chǎn)物及其他成分

蚯蚓的活性代謝產(chǎn)物包含胍類(lèi)化合物、蚯蚓毒素、蚯蚓素以及蚯蚓堿等。其中，胍類(lèi)化合物被從蚯蚓中分離出來(lái)，命名為D-lombricine，具有抑制小鼠自發(fā)性乳瘤生長(zhǎng)的作用。其他活性成分還包括嘌呤、膽堿、膽甾醇等[22]。

2 應(yīng)用價(jià)值

2.1 中西醫(yī)藥 《本草綱目》記載有40多種蚯蚓配方，能治療熱結(jié)尿閉、高熱煩躁、經(jīng)閉、抽搐、咳嗽哮喘、行動(dòng)不便、高血壓、腎炎、結(jié)石、先天性癲癇、肺炎、痹癥、風(fēng)濕、黃疸、小兒驚風(fēng)等多種疾病?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究和臨床治療證實(shí)，蚯蚓體內(nèi)的活性物質(zhì)具有增強(qiáng)免疫力、促進(jìn)傷口愈合、溶栓、降壓、抗癌、抗菌、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗心律失常和抗病毒等作用。目前，蚓激酶已經(jīng)被作為溶栓藥物普遍應(yīng)用，被廣泛用于腦缺血性疾病、心血管疾病、下肢深靜脈血栓以及腎病綜合癥等疾病的治療[24-26]。此外，清華2號(hào)、福乃康等作為抗癌新藥已被用于臨床治療。目前，蚯蚓藥用活性成分開(kāi)發(fā)活躍，更多醫(yī)藥產(chǎn)品將會(huì)問(wèn)世。

2.2 動(dòng)物飼料

干蚯蚓中蛋白質(zhì)含量高于一般肉類(lèi)飼料；鐵含量是魚(yú)粉的14倍；銅含量是魚(yú)粉的2倍；錳含量是魚(yú)粉及豆餅的4倍至6倍；鋅含量是魚(yú)粉及豆粕的3倍；鉀、鈉、鎂含量都高于豆餅；鈣、磷含量高于豆餅2倍至3倍，并且動(dòng)物對(duì)蚯蚓體內(nèi)磷的利用率高達(dá)90%；蚯蚓還富含維生素A、B、D、E、胡蘿卜素等多種維生素。用蚯蚓飼喂雞、鴨、豬、魚(yú)、龜、鱉等，不僅使動(dòng)物增重加快，產(chǎn)蛋量大，肉質(zhì)變好，同時(shí)提高了飼料轉(zhuǎn)化率[27-28]。研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓在改善肉質(zhì)、增加體重的同時(shí)還能降低動(dòng)物發(fā)病率，可治療家畜高熱不退、家畜小便不利、家畜尿血、牛馬大便秘結(jié)、母畜產(chǎn)后缺乳、豬牛肛門(mén)脫出、家畜水火燙傷、家畜抽搐、家畜心熱風(fēng)邪等常見(jiàn)病[29]。蚯蚓具有被用作飼料及飼料添加劑的優(yōu)良潛質(zhì)。

2.3 農(nóng)田改良

蚯蚓是土壤改良的挖掘機(jī)，通過(guò)不斷地縱橫鉆洞和吞吐排糞等生命活動(dòng)，可以疏松土質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的透氣性，提高肥力。研究表明，有蚯蚓棲息的周?chē)寥乐?，許多無(wú)機(jī)鹽的元素（如磷、鉀、鈣、鎂等）會(huì)增加數(shù)倍。與原土養(yǎng)分相比，蚯蚓糞中腐殖含量較原土提高了36%～160%，全氮含量增加了75%～105%，其中速效磷含量增加了20%～68%，速效鉀含量增加了19%～36%[30]。我國(guó)每公頃土地內(nèi)約有蚯蚓15萬(wàn)～180萬(wàn)條。由于蚯蚓的掘地性和雜食性，每年每公頃土地內(nèi)的蚯蚓排出的蚓糞就可達(dá)到幾十噸甚至幾百?lài)?，這種蚓糞除含有氮、磷、鉀等常規(guī)元素外，還含有農(nóng)作物必需的多種微量元素，它不僅是糧油作物的好肥料，而且是花園與苗圃的高級(jí)有機(jī)肥。

2.4 環(huán)境治理

蚯蚓能夠分泌出多種特殊酶類(lèi)，能分解蛋白質(zhì)、脂肪、木質(zhì)纖維素等，可消化和吸收造紙工業(yè)、食品工業(yè)廢渣以及污泥、垃圾等天然有機(jī)物。美國(guó)利用蚯蚓處理生活垃圾，率先推行“庭院蚯蚓堆肥法”，洛杉磯市首先建立了一座蚯蚓養(yǎng)殖場(chǎng)，飼養(yǎng)蚯蚓1 000萬(wàn)條，每月處理垃圾高達(dá)75萬(wàn)t。隨后，日本、歐美等國(guó)家及我國(guó)紛紛建立了不同處理規(guī)模的處理有機(jī)垃圾的蚯蚓養(yǎng)殖場(chǎng)。目前蚯蚓還用來(lái)處理農(nóng)藥和重金屬類(lèi)有害物質(zhì)，美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家在農(nóng)田或重金屬礦區(qū)周?chē)母鲄^(qū)養(yǎng)殖大量的蚯蚓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大量重金屬或有害的農(nóng)藥富集到蚯蚓的體內(nèi)，使得已經(jīng)荒蕪的農(nóng)田又變得肥沃起來(lái)[31]。

2.5 保健食品

蚯蚓作為食品在我國(guó)古代就有記載，目前主要是在臺(tái)灣等地區(qū)比較流行，食品有通心粉和地龍糕等，萊肴有千龍戲珠（蚯蚓煮鴿蛋）、地龍鳳巢（蚯蚓炒蛋）、龍鳳配（蚯蚓燉雞）等。然而，在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家食用蚯蚓非常普遍，美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)家將其制成蚯蚓餅干、罐頭、蚯蚓肉與牛肉漢堡包，暢銷(xiāo)歐洲各地。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家蚯蚓保健食品年貿(mào)易額在20億美元左右，而每年正以20%～25%的速度遞增[32]，相信隨著我國(guó)傳統(tǒng)觀念的改變，蚯蚓作為保健食品將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。

2.6 化妝產(chǎn)品

蚯蚓提取液外敷新西蘭兔背部創(chuàng)傷模型，用藥新西蘭兔創(chuàng)傷肉芽組織中含大量肌纖維母細(xì)胞，合成功能活躍，細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白較多，有利于傷口的收縮與皮膚的恢復(fù)。墨西哥國(guó)立理工學(xué)院已經(jīng)研制出一種以紅蚯蚓分泌液為原料的天然美容品，能保持皮膚濕度，延緩皮膚衰老。江西省贛南帝龍生物制品廠從蚯蚓活體提取出超氧化物岐化酶，研制出帝龍SOD系列產(chǎn)品，具有較好的抗衰老功效[33]。

2.7 生物催化

隨著綠色化學(xué)的發(fā)展，酶作為生物催化劑的應(yīng)用越來(lái)越被重視，與純酶相比，酶的粗提物分離操作簡(jiǎn)單，成本低廉。蚯蚓粗提物富含多種酶系，是一種良好的生物催化劑。李志林等[34]、Guan等[35]、He 等[36]發(fā)現(xiàn)蚯蚓粗提物可用于催化不對(duì)稱(chēng)Mannich、Aldol、Henry、Biginelli和Domino等反應(yīng)，合成異喹啉、香豆素等化合物。以4-羥基香豆素與芐叉丙酮為原料，蚯蚓粗提物催化下成功合成華法林，得率為98%，ee值為20%。

3 展望

蚯蚓自然資源豐富，人工養(yǎng)殖技術(shù)成熟，成本低廉，提取物生物活性廣泛，毒副作用低，在醫(yī)藥獸藥臨床上療效確切，成分的提取和活性研究發(fā)展迅速，但蚯蚓醫(yī)藥產(chǎn)品的數(shù)量不多，開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特成分和療效的高技術(shù)產(chǎn)品是對(duì)蚯蚓進(jìn)一步深加工的方向，應(yīng)加快基礎(chǔ)理論向?qū)嶋H生產(chǎn)轉(zhuǎn)化研究的轉(zhuǎn)化。在我國(guó)大力提倡新型環(huán)保和有機(jī)農(nóng)業(yè)、綠色化學(xué)等新形勢(shì)下，蚯蚓在污染治理、農(nóng)田改良、天然飼料、醫(yī)藥化學(xué)等方面的作用會(huì)越來(lái)越突出。