蛹蟲(chóng)草研究進(jìn)展及精深加工展望

牛思遠(yuǎn)，牛潤(rùn)貴，徐莉娜

（1.山西泓盛農(nóng)業(yè)科技有限公司，山西呂梁 033100；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，山西太原 030031）

蛹蟲(chóng)草（Cordyceps militaris），別名北冬蟲(chóng)夏草或北蟲(chóng)草，屬子囊菌。蛹蟲(chóng)草早在1986年被人工馴化成功[1]，早前蛹蟲(chóng)草的使用與研究多集中在亞洲，且大多研究限于蟲(chóng)草菌生物學(xué)特性和培養(yǎng)條件的摸索優(yōu)化，以及如何提高蛹蟲(chóng)草體內(nèi)活性物質(zhì)的產(chǎn)量[2]。近年來(lái)，蛹蟲(chóng)草在西方國(guó)家也受到廣泛關(guān)注，并作為非處方藥使用。蛹蟲(chóng)草是目前公認(rèn)的食藥用蟲(chóng)草之一，對(duì)其子實(shí)體高產(chǎn)的研究以及下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)在我國(guó)已形成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。有研究表明，人工培育的蛹蟲(chóng)草子實(shí)體化學(xué)成分與野生冬蟲(chóng)夏草相似，且蟲(chóng)草素和腺苷含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于野生冬蟲(chóng)夏草[3-4]，蟲(chóng)草子實(shí)體富含蟲(chóng)草素、多糖、蟲(chóng)草酸等多種有效成分，因此，蛹蟲(chóng)草在免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗病毒、抗癌、抗衰老等方面具有良好的功效。目前，市場(chǎng)上在售的蛹蟲(chóng)草都是以蠶幼蟲(chóng)或蠶蛹為基質(zhì)進(jìn)行人工培育的蟲(chóng)草。因其具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及廣闊的研發(fā)前景，蛹蟲(chóng)草一問(wèn)世就深受廣大民眾喜愛(ài)[5]。有研究表明，蛹蟲(chóng)草及其相關(guān)產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)利用在近30 a里取得了迅猛發(fā)展，每年創(chuàng)造利潤(rùn)千萬(wàn)余元[6-7]。伴隨蛹蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其自身所面臨的問(wèn)題亦越來(lái)越多。

本研究就現(xiàn)階段研發(fā)蛹蟲(chóng)草及其相關(guān)產(chǎn)品方面所遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，旨在為研發(fā)蛹蟲(chóng)草相關(guān)產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。

1 蛹蟲(chóng)草的人工培育

1.1 菌種選育

菌種是否高產(chǎn)質(zhì)優(yōu)在蟲(chóng)草類(lèi)功能食品的開(kāi)發(fā)中至關(guān)重要。菌種退化是目前影響蛹蟲(chóng)草培育的最大問(wèn)題。蟲(chóng)草菌種退化主要表現(xiàn)為傳代幾次之后，子實(shí)體不能正常生長(zhǎng)或直接不出草。蟲(chóng)草菌種的退化是不可逆的，即菌種一旦有退化跡象，就不能再使用，這極大地阻礙了蛹蟲(chóng)草的產(chǎn)業(yè)化[8]。有研究者對(duì)蟲(chóng)草菌退化現(xiàn)象進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，菌種退化主要源于遺傳學(xué)、菌株感染[9]，或胞內(nèi)有害物質(zhì)積累等。為了預(yù)防蟲(chóng)草菌種退化，最常見(jiàn)的有紫外線誘變法、微波處理法、原生質(zhì)體融合技術(shù)、基因工程技術(shù)和航天搭載技術(shù)等。

1.2 人工培養(yǎng)方法

1.2.1 固體培養(yǎng) 在合適的條件下，將蟲(chóng)草菌接種于固體培養(yǎng)基，通過(guò)控制室內(nèi)光照、溫濕度等條件實(shí)現(xiàn)蛹蟲(chóng)草人工栽培，從接菌到成熟大概45 d。

1.2.2 蟲(chóng)體培養(yǎng) 在適宜條件下，以蠶蛹為培養(yǎng)基質(zhì)，將蟲(chóng)草菌接種于蠶蛹上，生長(zhǎng)成為菌與蟲(chóng)的復(fù)合體，實(shí)現(xiàn)人工栽培。

2 蛹蟲(chóng)草有效成分的研究

2.1 對(duì)核苷類(lèi)成分的研究

目前，研究者已經(jīng)從蟲(chóng)草屬真菌中分離出11種核苷類(lèi)物質(zhì)，分別屬于嘌呤、嘧啶、腺苷、脲苷和脫氧核苷[10]。其中，腺苷和蟲(chóng)草素可能是蟲(chóng)草核苷類(lèi)的主要成分。有研究表明，采用人工方法栽培蟲(chóng)草，其子實(shí)體中蟲(chóng)草素和腺苷含量均高于野生蟲(chóng)草，并且高達(dá)數(shù)倍[11]。

2.2 對(duì)多糖類(lèi)成分的研究

蟲(chóng)草多糖是一種高度分支的半乳甘露聚糖，其主要功效體現(xiàn)在免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗氧化、降血糖和血脂等方面。MIYAZAKI等[12]用熱水提取冬蟲(chóng)夏草的子座，分離出一種水溶性胞外多糖CS-1，它由含有分支的半乳糖低聚物和甘露糖原組成。龔敏等[13]對(duì)蟲(chóng)草菌的發(fā)酵液進(jìn)行了多糖的分離純化，最終從發(fā)酵液中成功分離得到一種蟲(chóng)草多糖，經(jīng)測(cè)定其分子質(zhì)量為43 ku，單糖組成為甘露糖、半乳糖和葡萄糖，其中還夾雜有極少量的阿拉伯糖。

2.3 對(duì)氨基酸成分的研究

采用氨基酸自動(dòng)分析儀，測(cè)定蟲(chóng)草氨基酸的含量，結(jié)果表明，蛹蟲(chóng)草含有人體所需的17種氨基酸，其中包含8種必需氨基酸[14]。

2.4 超氧化物歧化酶（SOD酶）的研究

蛹蟲(chóng)草內(nèi)含有3種SOD同工酶，包括Cu，Zn-SOD、Mn-SOD和 Fe-SOD，其中 Cu，Zn-SOD是一種中性蛋白，含量占總SOD酶含量的90%左右[15]。蘇瑛等[16]以蛹蟲(chóng)草為原料，對(duì)蛹蟲(chóng)草子實(shí)體內(nèi)的超氧化物歧化酶作了分類(lèi)鑒定，并對(duì)其穩(wěn)定性作了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，麥芽糖、葡萄糖、蔗糖對(duì)SOD有穩(wěn)定作用，而低濃度的有機(jī)酸則可以使SOD酶活力降低。目前，SOD酶已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥、食品和農(nóng)藥等領(lǐng)域。

2.5 對(duì)其他成分的研究

蛹蟲(chóng)草蘊(yùn)含多種對(duì)人體有利的成分，除了核苷酸、多糖、氨基酸以外，還富含多種微量元素[17]、蛋白質(zhì)、甾醇[18-21]等其他有效成分。天然蟲(chóng)草中硅、鋁、鋇的含量明顯高于蛹蟲(chóng)草，除此之外，蛹蟲(chóng)草與天然蟲(chóng)草所含微量元素基本相近[17]。蛹蟲(chóng)草中含有豐富的無(wú)機(jī)鹽離子，如 K，P，Mg，Ca，Zn 等元素，其中，K和P含量最高[18]。

3 蛹蟲(chóng)草有效成分提取分離技術(shù)

3.1 多糖的提取分離

李銀花等[22]在對(duì)蟲(chóng)草花多糖的提取中采用了超聲波輔助提取工藝，在試驗(yàn)中以提取效率為參考指標(biāo)，對(duì)提取工藝的各個(gè)參數(shù)作了調(diào)整。孫詩(shī)清等[23]在對(duì)蟲(chóng)草多糖的超聲波輔助雙水相系統(tǒng)提取中運(yùn)用了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而對(duì)提取工藝作了優(yōu)化。施英等[24]對(duì)微波輔助提取蛹蟲(chóng)草多糖的最佳條件進(jìn)行了探索，并結(jié)合了單因素和正交試驗(yàn)，以期發(fā)現(xiàn)不同的提取時(shí)間、不同的料液比和不同的微波功率對(duì)多糖提取率有何影響。

3.2 蟲(chóng)草素的提取分離

潘中華等[25]將蠶蛹蟲(chóng)草的子實(shí)體粉碎，通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的方法分離得到蟲(chóng)草素，并對(duì)其含量作了定量研究。王英娟等[26]以蛹蟲(chóng)草作為試驗(yàn)材料提取蟲(chóng)草素和多糖，對(duì)提取溫度、提取次數(shù)、提取時(shí)間、料液比4個(gè)因素作了優(yōu)化。蔣寧等[27]采用微波法提取蟲(chóng)草素，采用正交試驗(yàn)考察了微波強(qiáng)度、固液比、處理時(shí)間、pH值等多種因素對(duì)提取率的影響。

3.3 蟲(chóng)草酸的提取分離

李建平等[28]以蛹蟲(chóng)草作為試驗(yàn)材料，對(duì)蟲(chóng)草子實(shí)體中的蟲(chóng)草酸進(jìn)行了提取，提取過(guò)程中發(fā)現(xiàn)提取方法、提取時(shí)間、提取溫度以及液固比等因素對(duì)蟲(chóng)草酸的提取率均有影響。

4 蛹蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望

蟲(chóng)草培植技術(shù)越來(lái)越成熟，蟲(chóng)草加工企業(yè)也隨之增多。這些蟲(chóng)草加工企業(yè)通常是與大學(xué)或者相關(guān)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，通過(guò)一系列現(xiàn)代化的先進(jìn)加工工藝來(lái)加工蟲(chóng)草，取得效益?，F(xiàn)如今蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)日漸崛起，蟲(chóng)草銷(xiāo)售已成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，但是由于技術(shù)有限，產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致價(jià)格居高不下，這嚴(yán)重阻礙了產(chǎn)品銷(xiāo)售，限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，所以，降低商品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)蛹蟲(chóng)草可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求[29]?，F(xiàn)就未來(lái)蛹蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出以下建議。

4.1 加大新技術(shù)的應(yīng)用

近些年，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，超臨界萃取、微波輔助萃取等一系列新技術(shù)在食用菌產(chǎn)業(yè)中都得到了應(yīng)用，將此類(lèi)技術(shù)應(yīng)用于蟲(chóng)草功能食品的研發(fā)中，不僅能推動(dòng)蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也使得蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式日益多元化[30]。

4.2 加強(qiáng)蟲(chóng)草功能食品的研發(fā)

蛹蟲(chóng)草中的活性物質(zhì)對(duì)調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能有著顯著的功效[31]。近些年來(lái)，隨著健康養(yǎng)生觀念深入人心，以靈芝、蟲(chóng)草等為代表的食藥用真菌資源的開(kāi)發(fā)也掀起了研發(fā)新熱潮[31]。我國(guó)市場(chǎng)現(xiàn)有的蟲(chóng)草類(lèi)功能食品主要有蟲(chóng)草飲料、蟲(chóng)草酒、蟲(chóng)草醬油、蟲(chóng)草軟糖、含片、果凍、蟲(chóng)草藥膳、蟲(chóng)草膏、蟲(chóng)草薏米糊等。但礙于加工技術(shù)不成熟，導(dǎo)致蟲(chóng)草功能產(chǎn)品價(jià)格較高，無(wú)法大規(guī)模推廣，也不能形成有效穩(wěn)定的市場(chǎng)[30]。因此，未來(lái)蟲(chóng)草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的大趨勢(shì)就是開(kāi)發(fā)具有高附加值的產(chǎn)品。