冬虫夏草生理活性成分的研究进展*

张志红，杨璐敏，邰丽梅，吴素蕊＊＊

(1.昆明理工大学云南省食品安全研究院，云南 昆明 650500;2.中华全国供销合作总社昆明食用菌研究所，云南 昆明 650221)

冬虫夏草Cordyceps sinensis(Berk.)Sacc.，又名虫草，属于真菌门 (Eumycota)、子囊菌亚门 (Ascomycotina)、核菌纲(Pyrenomycetes)、麦角菌目 (Clavicipitales)、麦角菌科(Clavicipitaceae)、虫草属 (Cordyceps)[1]。冬虫夏草是虫草菌寄生于蝙蝠蛾 (Hepialus armoricanus)等昆虫幼体内形成的菌物复合体，是1种极其名贵的中草药。传统中医认为，冬虫夏草性温和、味甘后微辛，具有补精益髓、保肺、益肾、止血化痢、止痨咳等功效[2]。现代医学研究表明，冬虫夏草具有免疫调节、抗癌、调节内分泌、抗菌、促进造血、抗病毒、护肝以及抗惊厥等生理活性作用[3]。从上世纪初开始，国内外专家、学者就对冬虫夏草展开了广泛而深入的研究，尤其是针对其生理活性成分方面的研究更是层出不穷。因此，本文对近期冬虫夏草生理活性成分的研究进展做如下综述。

1 冬虫夏草的生理活性成分

冬虫夏草中含有丰富的营养物质和生物活性成分。据Hsu等[4]报道，冬虫夏草含粗蛋白29.1%～30.4%、糖类24.2%～24.9%、粗脂肪8.62%～9.09%、灰分2.85%～8.64%、水分8.93%～10.87%。冬虫夏草的生理活性成分主要包括虫草多糖、氨基酸、核苷类物质、甾醇类物质、脂肪酸、维生素以及矿质元素等，它们是冬虫夏草发挥积极生理调节作用的主要物质基础。

1.1 虫草多糖

虫草多糖是冬虫夏草中主要的生理活性成分之一，具有免疫调节、抗癌、抗氧化以及降血糖等药理活性。目前，虫草多糖的研究主要集中于提高虫草多糖产量，多糖组分的提取、分离纯化、结构鉴定，以及药理作用与机制等方面。如袁建国等[5]分别从冬虫夏草中分离出7种含有蛋白质成分的粗多糖 (PCI、PCAI、PCAII、PCBI、PCBII、PCCI、PCCII)，并对其中4种进行了结构分析;Xu等[6]通过优化培养基，使冬虫夏草菌丝体胞内多糖的产量达到737.93 mg·L－1，较培养基优化之前提高了50%。近年来，上述研究内容又取得了许多新的进展，并且还出现了一些新的研究点。

据Liang等[7]报道，在对冬虫夏草的研究过程中，分离出了1种名叫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构成，支链是终端连有吡喃阿拉伯糖的吡喃甘露糖和吡喃半乳糖单元，而且HS002－Ⅱ还对刺激IkB－NF－kB的信号通路具有免疫调节活性。又据Peng等[8]报道，虫草多糖是冬虫夏草发挥抗肝损伤作用的主要活性成分，并通过实验证明虫草多糖的抗肝纤维化作用与其对HSC活化，TGF－β1/Smads信号传导途径，MMP2、MMP9活性以及TIMP2表达抑制这几方面相关。另据Dan等[9]报道，冬虫夏草的胞外多糖可以诱发DSC细胞表现出成熟的特点，并推断其所涉及到的机制可能与抑制JAK2/STAT3的信号传导，加强NF－kB的信号传导有关。

化学改性可以改变真菌多糖的物理、化学性质，增进多糖的生理活性功能[10，11]，为虫草多糖的研究指出了新的方向。近来，关于虫草多糖的化学改性也取得了一些成果，据Yan等[12]报道，通过硫酸化可以有效的改善虫草多糖的理化性质和生物活性，他们在实验中发现:以不同体积比的氯磺酸 (CSA)－吡啶 (Pyr)对EPS－1进行硫酸化，不仅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位羟基还会变得具有高反应活性;同时，在水溶液中，未经硫酸化的EPS－1常以絮状或网状形式存在，而经修饰后的EPS－1却只能以螺旋状的形式存在，并且随着取代度增加和分子质量的减小，硫酸化EPS－1的(·OH)和 (ABTS·+)清除能力都显著增强。据 Yan等[13]报道，在90℃和pH为1的条件下，通过酸水解冬虫夏草的胞外多糖 (EPS－1，MW=38 kDa)可以分别得到MW为3 kDa和30 kDa两种多糖;并且根据红外光谱扫描酸水解产物的结果，显示只有EPS－1配糖键发生断裂而多糖分子的主要化学结构却没有发生改变;与此同时，EPS－1酸水解产物的抗氧化能力也都显著增强，较水解之前提高近80%。

1.2 氨基酸和活性肽

冬虫夏草中含有丰富的蛋白质，氨基酸含量高、种类齐全。其中以谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、亮氨酸含量最高，而且具有很强药理活性的色氨酸含量也很丰富。据刘飞等[14]报道，通过人工冬虫夏草氨基酸模式的评价，以及对其营养价值的分析，得出其氨基酸模式优于WHO/FAO对氨基酸的评分模式标准，并且与鸡蛋蛋白模式十分接近，具有非常高的营养价值。

活性肽在正常的生命活动中发挥着重要的作用。冬虫夏草中含有丰富的多肽和环状肽类物质，如Cordymin、Cordycedipeptide A、Cordyceamides A和B等。据Qian等[15]报道，他们从冬虫夏草中分离纯化得到Cordymin，并对其消炎性和镇痛效果进行了研究，发现Cordymin可以提高α肿瘤坏死因子水平和白细胞介素1－β水平;通过增加Cordymin剂量的方式，可以抑制醋酸诱发的小鼠腹部收缩;热板实验也表明，Cordymin对热刺激物也具有明显的抑制作用;在神经细胞溶素实验中，Cordymin还对神经细胞溶素表现出了很强活性(IC50=0.1 μmol·L－1)。因此，Qian 等认为 Cordymin 是 1 种潜在的消炎药物和镇痛剂。另据Jia等[16]报道，他们从冬虫夏草发酵液中分离出了2种新的改性二肽和1种已知的二肽－金色酰胺醇酯，并将2种新的二肽分别命名为Cordceamides A和B;还通过1D、2D的核磁共振技术以及文献比对，确定了它们的结构为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－hydroxyphenylalaninol acetate)。

1.3 核苷类

核苷类物质是冬虫夏草中一类关键的生理活性物质，其中腺苷和虫草素的含量高低还常被作为判断野生冬虫夏草质量好坏的主要标准[17]。野生冬虫夏草中的核苷类物质与人工冬虫夏草菌丝体中的核苷类物质具有较大的差异性[18]，而对于这种差异性的认识最近又取得了新的进展。据Meng等[19]报道，野生冬虫夏草与人工虫草菌丝体的核苷模式相类似，但野生冬虫夏草的核苷类物质却表现出更强的药理活性，这表明野生冬虫夏草的核苷类物质中还存在一些有助于核苷类物质发挥药理作用的生理活性成分，而这些活性成分的协同机制还未曾知晓。

近来，对于核苷类物质的改性研究取得了一些新的成果。如Zhang等[20]在辐照条件下，通过固定化假丝酵母脂肪酶(Novozym 435)对离子液体介质中的虫草素进行改性研究，发现:相比振动作用，超声辐射可以加快酰化过程的反应速率和提高底物转化水平;1－丁基－3－甲基咪唑四氟硼酸盐[C4MIm][BF4]是该实验最佳的离子液体反应介质，可以获得最高的底物转化率。

除此之外，针对冬虫夏草中核苷类物质的分析方法也有了一些新的发展，许多新的、更有效的方法被应用于核苷类物质的分析测定。如Yang等[21]首次用毛细管电泳－质谱法 (CE－MS)分析测定了不同品种冬虫夏草中的核苷类物质含量;Jiang等[22]利用高效液相色谱－二极管阵列检测器 (HPLC－DAD)对人工冬虫夏草中的虫草素含量进行了分析测定;Xie等[23]通过液相色谱电离串联质谱法 (LC/ESI－MS)对冬虫夏草中的主要核苷类物质进行了分析测定，4种主要的核苷类物质的回收率都在98.47%～99.32%之间。

1.4 甾醇类

麦角甾醇是冬虫夏草中主要的甾醇类物质[24]，常以自由麦角甾醇和酯化麦角甾醇2种形式存在，其不同的存在形式所表现出的生理活性也不同[25]。除此之外，冬虫夏草中还含有丰富的胆固醇、菜油甾醇、β－谷甾醇等甾醇类物质[26]。

近年来，研究发现冬虫夏草中所含的大多数甾醇类物质都具有一定的抗癌活性。如 Matsuda等[27]研究发现，从冬虫夏草菌丝体粉末中提取得到的5种甾醇类物质 (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:麦角甾醇。A、B、C的结构都包含1个过氧化物环或环氧化物环，并对早幼粒细胞性白血病HL－60细胞表现出了很强细胞毒性 (IC50=7.3 μg·mL－1～ 7.8 μg·mL－1)，但D和E只表现出了中等活性;他们还采用TdT介导的dUPT缺口末端标记法对经A～C处理的HL－60细胞的凋亡情况进行24 h观察，发现HL－60细胞的凋亡对半胱氨酸天冬酶3/7的诱导活性具有依赖性。

另据 Yuan等[25]报道，通过反相高效液相色谱法(HPLC)对冬虫夏草子实体和虫体子座中的游离和酯化麦角甾醇进行同步测定，发现子实体和虫体子座中的麦角甾醇成分相似，但在虫体子座中的酯化麦角甾醇含量明显高于子实体，从一定程度上说明了子实体和虫体子座的形成阶段可能不同，而且在冬虫夏草形成过程中，子实体和虫体子座所表现出的生理功能可能也不同。

1.5 虫草酸

虫草酸，又名D－甘露醇，是冬虫夏草中主要的生理活性成分之一[28]，其含量高低也常被作为衡量野生冬虫夏草质量好坏的重要标准。虫草酸具有很强的抑菌性、抗肝组织纤维化作用和增强人体免疫力等多种药理功能。近来，研究发现虫草酸还是冬虫夏草中所含的又一种抗氧化成分，具有较强的抗氧化性。据Dong等[29]报道，在对冬虫夏草中提取得到的虫草酸进行抗氧化研究时发现，4 mg·mL－1～8 mg·mL－1虫草酸溶液对DPPH自由基清除率就达到了80%以上，而羟基自由基的清除能力也只是稍低于BHT。除此之外，最近HPLC与ELSD联用以及GC－MS等一些新的、更有效的方法也被应用于虫草酸的分析测定，所得数据较现有方法更加准确可靠[30，31]。另据 Xiao等[32]报道，他们采用酶标记辅助紫外可见光光谱法分别测定了江西虫草，戴氏虫草以及古尼虫草中的虫草酸含量，但关于采用这种方法来分析测定冬虫夏草中虫草酸的相关报道还未曾见到。

1.6 其他 (脂肪酸，金属富集)

脂肪酸不仅是人体必需的营养成分，而且近来有报道称脂肪酸还可以通过它们的细胞受体功能作为治疗糖尿病和血脂异常的新型靶点[33]。另据Guo等[34]报道，基于冬虫夏草脂质特定的脂肪酸组成，脂肪酸还可用于确定冬虫夏草的产地，并且建议将冬虫夏草的脂肪酸谱及其极性脂质的C18∶1/C18∶2比例作为确定冬虫夏草产地的2个主要指标。

除此之外，Li等[35]首次对冬虫夏草富硒多糖的分离工艺进行了研究，并且对分离得到的富硒多糖进行了体外抗氧化性能研究，发现富硒多糖是1种有效的抗氧化剂，在较低剂量下 (80 μg·mL－1)就对超氧阴离子和羟基自由基的抑制率分别达到了38%和43%以上，而且还原力还达到了0.61以上。

2 结语

在中国，冬虫夏草因其对增进人体健康具有非凡的作用，而成为1种越来越受欢迎的传统中药材;加之，冬虫夏草所具的稀缺性，使它表现出非常高的经济价值。因此，其生理活性成分作为普通食品、保健品以及功能性食品的营养补充也是毋庸置疑的。

目前，针对冬虫夏草的研究主要集中于其粗提物的生理活性方面，并且大多数的研究都表明其粗提物具有很高、很全面的生理活性，如增强体力、抗癌、护肝以及免疫调节等;但对冬虫夏草提取物化学表征方面的研究还很少，许多研究仅局限于根据实验事实对其药理作用进行推测，而对其作用机制和发挥生化作用的途径知之甚少。这就要求在以后的研究过程中加强其生理活性成分作用机制方面的研究，并将新的技术与方法应用于活性成分的提取、分离纯化和分析，进一步加强活性成分的体内实验，建立更加科学合理的功能性评价体系，为深入研究冬虫夏草中各种生物大分子与其发挥良好生理作用之间的联系提供必要的条件。冬虫夏草活性成分的分离技术与活性成分的作用机制是冬虫夏草生理活性成分研究的2个重要方面，在未来必将成为冬虫夏草生理活性研究的主要方向。

除此之外，目前对于冬虫夏草中蛋白质以及活性肽类所发挥的药理作用的相关研究还很少，因此有必要加强冬虫夏草中蛋白质和活性肽类的研究，而且近期从冬虫夏草中分离得到的几种抗菌肽所表现出的优良特性，也正好说明了这方面研究的必要性。

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