不同原料来源的虫草素的提取研究概况

李 琴,张 驰,2*

(1.湖北民族学院 生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000; 2.生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族学院),湖北 恩施 445000)

不同原料来源的虫草素的提取研究概况

李 琴1,张 驰1,2*

(1.湖北民族学院 生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000; 2.生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族学院),湖北 恩施 445000)

虫草素是蛹虫草中有效成分之一，具有多种生理活性和重要的药用价值，因此对虫草素的提取也成为研究热点.随着研究的不断深入，不仅在提取方法上采用更为先进的技术，而且在提取原料上，也从蛹虫草子实体扩展到蛹虫草菌丝体和栽培料，为虫草素的获得开辟了更为广阔的途径.本文对不同原料虫草素的提取相关研究做了较为系统的叙述，并对虫草素的提取进行了展望.

虫草素；菌丝体；子实体；培养基；提取方法

长期以来，对于虫草素的研究颇多，包括虫草素的提取纯化、含量的测定方法以及其药理作用等方面.如提取虫草素的溶剂一般采用水或不同浓度的乙醇；提取方法从传统的水浴提取延伸到索氏提取、回流提取、超声波提取、微波提取以及超临界萃取等；分离纯化用到离子交换树脂柱、硅胶柱色谱、凝胶柱色谱柱等；对于虫草素含量的测定最初采用薄层色谱扫描法(TLCS)，现通常采用高效液相色谱法(HPLC)，也有将HPLC和TLCS结合起来对虫草素进行测定的相关研究.但所有提取虫草素的研究采用的原料不尽相同，各种原料适合的提取方法也可能不一致，相关研究报道较少.本文以提取虫草素的各种原料作为切入点对虫草素的提取进行概述.

1 虫草素

早在1950年由Cunningham 等[1]从蛹虫草(Cordycepsmilitaris)所寄生的昆虫组织中提取分离出一种抗菌性物质，将其定名为虫草素.随后的1952年，郑藻杰等[2]也观察到虫草素能抑制链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、猪出血性败血症杆菌及葡萄球菌等病原菌的生长，之后许多学者也对其进行了验证研究[3-4].虫草素是蛹虫草的一种次生代谢产物，具有抗菌、抗病毒、抑制多种肿瘤生长以及杀虫等多种功效，它表现出的各种药理作用功能，如：免疫调节、抗衰老、扩张支气管、显著增强肾上腺素等[5-8]，使得研究虫草素的提取分离意义尤为重大.对于虫草素的提取分离，传统的如水浴提取、索氏回流提取已不能满足虫草素提取的需要，采用超声波提取、微波提取成为研究热点.另外还有超临界萃取法，酶法辅助提取，相对来说成本较高，研究较少.对于本身就价格昂贵的蛹虫草来说，将其用来提取虫草素，不仅成本高，而且造成巨大的资源浪费，所以对于提取虫草素的原料来源问题也成为研究焦点.现阶段，用于提取虫草素的原料主要有3种：蛹虫草菌丝体、子实体和蛹虫草栽培料.所采用的原料不同，提取虫草素的方法也有一定差别.

2 不同原料虫草素的提取

由于虫草素溶于水、热乙醇和甲醇、不溶于苯、乙醚和氯仿的性质，提取虫草素一般采用纯水或者不同浓度的乙醇溶液，因所采用的原料性质不同，提取过程也会利用超声波、微波、酶法等进行辅助提取.

2.1 蛹虫草菌丝体虫草素的提取

从菌丝体中提取虫草素的研究一般都采用了微波或超声波辅助提取，黄子琪等[9]研究比较了用微波法和超声破碎法从蛹虫草菌丝体中提取虫草素，发现微波提取要好于超声提取，以提取溶剂水-乙醇(1∶3，V/V)、pH7.0、微波功率500 w、提取3 min为条件进行虫草素提取时，虫草素的提取得率最高，为1.735 mg/g.另外，王陶等[10]采用微波-超声协同提取蛹虫草菌丝体中的虫草素，并与单独使用微波、超声波辅助提取进行对比，发现微波-超声协同提取较其他两种效果好.同时，还得出微波-超声协同提取的最佳条件：超声波40 kHz、乙醇体积分数70%、微波功率200 w、提取时间110 s、料液比1∶240(g/mL).

相对而言，蛹虫草菌丝体获得较容易，培养周期短，一般为7 d左右，通过菌丝体提取虫草素，不仅可以筛选出高产虫草素的菌株，也获得了一种提取虫草素的很好的原料.

2.2 蛹虫草子实体虫草素的提取

蛹虫草子实体是整个蛹虫草的精华部分，虫草素是其有效成分之一.卢钢等[11]以水、甲醇、乙醇作为提取溶剂，微波法从蛹虫草中提取虫草素，结果表明水的提取效率最高，微波提取的最佳条件为：提取温度70℃，固液比1∶20，提取时间15 min，微波功率400 w.曹庆穗等[12]确定微波功率405.741 w、微波作用时间45 min、液料比39.924 mL/g、提取1次为最佳工艺条件，采用此条件虫草素的提取率为1.17%，为传统提取的1.14倍.邓黎等[13]优化人工蛹虫草子实体中虫草素的超声提取工艺，在超声温度50℃、超声时间47 min、料液比30 mL/g、提取次数为3次的条件下，虫草素提取率的理论值为1.057%.

除单一的从子实体中提取虫草素外，也有一些是对包括虫草素的核苷类成分进行提取或者虫草素与虫草多糖综合提取的研究.如：宋丽艳等[14]用1.0 g干燥样品加入20 mL水，室温下超声30 min，重复提取2次，合并提取液，测得其中虫草素含量为0.019 7%.韩建华等[15]研究认为超声水提法是综合提取虫草素和腺苷的最优方法，即用10倍量的水于60℃超声提取2次，每次40 min，虫草素得率为0.312%.王英娟等[16]从蛹虫草中综合提取虫草素和多糖，获得最佳工艺条件为10倍量的水80℃回流提取90 min，提取3次.提取方法中除了应用微波、超声波辅助提取外，也用到酶法.谢红旗等[17]用中性蛋白酶提取虫草素，得出最佳工艺：酶用量为1.5%，酶解温度50℃，酶解pH值5.5，酶解时间60 min，此条件下，虫草素提取得率为0.732%，与未加酶的热水浸提相比，虫草素提取得率增加6.2倍.

从子实体中提取虫草素，虽然从商业成本来说较高，不利于商业化，但通过从中提取虫草素来检测其含量是鉴定蛹虫草优劣的一个很重要的指标，是蛹虫草市场规范的依据之一.

2.3 蛹虫草培养基虫草素的提取

培养蛹虫草一般采用大米或小麦培养基，子实体采收后留下大量的栽培废料，因虫草素也存在于其中，所以从栽培料中提取虫草素不仅解决了大量残留栽培料的后处理问题，也扩宽了用于提取虫草素的原料来源途径.张丽艳等[18]、谭琪明等[19]、王雅玲等[20]采用水浴从培养基中提取虫草素，并获得了最佳提取工艺.其中张艳丽和王雅玲是从大米培养基中提取虫草素，获得的最佳工艺条件并不完全一致.虽然同为大米培养基，但其中组分不一样或者组分含量不一样，这就可能导致提取条件的差异.另外，张丽艳等还比较了未出草的栽培料中虫草素(0.69%)和出草后的栽培残料中虫草素(0.2%)的含量，提出将未出草的栽培料用来提取虫草素是可行的.谭琪明是将蛹虫草小麦培养基作为原料用来提取虫草素的，和大米培养基相比，料液比、提取温度、提取时间等条件都有区别，可能与培养基的主成分不同有很大关系.除传统的水提方法外，还有研究比较了水提与醇提.如许晓炜[21]发现超声醇提优于水热回流、醇热回流和超声水提3种方法.王军[22]也获得与之较为一致的结论，并优化了用超声乙醇提取的最佳工艺条件：10倍量体积的75%酒精超声提取3次，每次20 min.

随着超声波、微波、超临界萃取等技术的引入，较为系统的研究各种提取方法也成为研究热点，普遍认为微波提取虫草素效果较佳，且提取时间较短.如吴勇等[23]比较了水热回流法、醇热回流法、超声波水法、超声波醇法、渗漉法和微波法6种方法从培养基中提取虫草素，虽渗漉的提取率相对较高，但微波法所用提取时间更短.梁晨[24]比较了水浴法、超声波法、微波法和超临界萃取法从蛹虫草培养基中提取虫草素，其中微波法提取率相对较高.李晨等[25]比较了超声提取2次、微波提取2次、微波-超声联合提取和超声-微波联合提取方法，确定微波提取2次适用于蛹虫草栽培废料中虫草素的高效快速提取.由于用微波提取虫草素一般会用微波炉进行提取，每台微波炉的设置各不相同，各种条件无法统一，所以得出的结论也可能存在一定的差异.周英彪等[26]采用微波提取虫草素，获得的最佳条件：微波强度P50，固液比1∶20，提取2 min，重复2次.梁晨[24]确定的最佳工艺：料液比1∶10，微波炉40 w，提取3 min，其虫草素提取率为42.83%.

2.4 其它

在虫草属中，虫草素产生菌除蛹虫草外，还有其它一些种类，如九州虫草(Cordycepskyushuensis)[26]、香棒虫草(Cordycepsbarnessii)[27]、古尼虫草(Cordycepsgunnii)[28]、拟黑虫草(Ophiocordycepsnigrella)[29]、蝉花(Cordycepscicadae)[30]等.目前，用于提取虫草素的主要是蛹虫草.因蛹虫草已实现大规模人工培养，具有提取虫草素的优势，蛹虫草菌丝体、子实体以及培养基都可作为提取虫草素的原料.另外，与蛹虫草相比，其它种类如：拟黑虫草菌、蝉拟青霉(Paecilomycescicadae)[31]虫草素产率均低于蛹虫草.李瑞雪等[32]从蝉拟青霉中提取虫草素，获得最佳工艺：将菌丝体用75%乙醇(料液比1∶20)45℃超声波浸提，提取4次，每次40 min.对于冬虫夏草，现阶段，冬虫夏草(Cordycepssinensis(berk)sacc.)资源紧缺，寻找冬虫夏草的替代品成为研究热点，冬虫夏草虫草素含量也极低[33-34].所以，寻找用于提取虫草素的原料，研究者们将目光都转向虫草属中的其它虫草菌.

3 小结与展望

虫草素是虫草的次生代谢产物，它含量的高低是衡量虫草属真菌品质的重要指标之一.目前提取虫草素的主要原料是蛹虫草菌丝体、子实体和其培养基，也有学者研究从未出草的蛹虫草培养基中提取虫草素[18]，还有研究通过深层发酵，从其发酵液中获取虫草素[35].提取方法如：传统的搅拌提取、回流提取、索氏提取法、超声提取、微波提取、超声-微波协同提取、酶法提取和超临界萃取法等都有所研究.根据虫草素的相关特性，提取溶剂一般都采用纯水和不同浓度的乙醇，大多数研究中所采用的乙醇浓度都在40%～80%范围内；提取温度一般在40～70℃范围；提取时间根据所采用的提取方法的不同而长短不同：一般未采用超声或微波辅助提取的所用时间较长，为1h以上.超声辅助提取所用时间一般为20～50 min，微波所用时间最短，在一定功率下约2～3 min.

现阶段主要还是从虫草子实体中获取虫草素，但子实体获得较困难，耗时且成本高，另外，子实体中其他有效成分含量也较高，仅提取虫草素经济上不合理，极高的成本已成为制约虫草素开发利用的瓶颈，也使得虫草素很难在临床上广泛使用.一般人工培养蛹虫草在子实体成熟之后，留下大量培养基，这不仅造成环境污染而且造成了资源浪费.因长满菌丝的培养基中也含有虫草素，从栽培废料中提取虫草素，极大地降低了虫草素的生产成本，具有巨大潜在的商业价值，所以深入研究从人工蛹虫草培养基中分离纯化虫草素势在必行.但从培养基中提取虫草素也存在一些亟待解决的问题.一方面，对培养基本身来说，栽培蛹虫草所用的培养基千差万别，其组分各不相同，组分之间的比例也有区别，所以，相对应的提取方法也可能存在差别，没有相对固定的工艺条件.需针对不同的培养基，获得与之相适应的提取方法.另一方面，现阶段提取虫草素的方法众多，但都仅限于实验室内，是否适合工业化生产，这也是现实存在的问题.虫草素的多种药理作用功能，将其广泛用于临床，就需实现其大规模工业化生产.工业化提取虫草素不仅要考虑到提取率的问题，还要考虑成本问题.实验室研究采用诸如：超声波、微波、酶法、超临界萃取等技术，对于工业化生产来说，这些提取方法虽能提高提取率，但也会相应地提高生产成本，能否同时兼顾提取率和成本，也成为实验室研究与工业化生产实现良好接轨的关键.

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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.

湖北省科技厅重点基金项目(2011CDA011)；生物资源保护与利用湖北省重点实验室开放基金项目(2011).

李琴(1986- )，女，研究生，主要从事生物硒资源与开发研究;*

：张驰(1965- )，男，教授，主要从事植物硒化学的研究.

TS201.2

A

1008-8423(2013)02-0149-04