蛹草拟青霉的研究进展

黄婷婷　阳丹　谭麒冉　等

摘要：目的为了进一步研究蛹草拟青霉菌丝体，扩大其开发利用价值，综述蛹虫草、蛹草拟青霉菌丝体活性成分及药理作用。方法通过查阅近期国内外相关文献，并进行归类整理，总结蛹虫草的研究概况以及从蛹虫草中分离出的无性型蛹草拟青霉菌丝体的化学成分及药理作用。结果蛹虫草在免疫调节、抗肿瘤、抗病毒和抗感染等方面有很强的活性，可以作为冬虫夏草的替代品。结论蛹草拟青霉与蛹虫草及冬虫夏草化学成分基本相似，但含有一些冬虫夏草不含有的成分，因此可能会导致其功效上与冬虫夏草有些许差异，具有很好的研究前景及价值。

关键词：蛹虫草；蛹草拟青霉；活性成分；药理作用

中图分类号：R28文献标志码：A文章编号：1007-2349（2014）08-0073-04

蛹虫草（Cordyceps milltaris（Link.Fries）Link），又称为北冬虫夏草、北虫草、蛹草、东北虫草，是蛹拟青霉菌寄生在鳞翅目、鞘翅目、双翅目等昆虫蛹体上形成的一种虫或蛹与菌的结合体。梁宗琦等通过人工培养出成熟子实体无性型菌株的形态学和生物学研究结果[1～2]，将蛹虫草无性型鉴定为拟青霉属一新种—蛹草拟青霉（Paecilomyces militaris Liang sp.nov.）[3]。

蛹虫草是虫草真菌的模式种，在生物分类学上与冬虫夏草（Cordyceps sinensis）同隶属于真菌门（Eumycom）、子囊菌亚门（Ascomycotina）、核菌纲（Pyrenomycetes）、球壳菌目（Sphaeriales）、麦角菌科（Clavicipitaceae）、虫草属（Cordyceps）[4]。蛹虫草为广布种，其地理分布遍及全世界：中国、美国、日本、前苏联、西德、加拿大、意大利等均有报道。我国主要生长在吉林、辽宁、山西、河北、安徽、广东、云南、四川、贵州、湖北、湖南等省区[4]。

冬虫夏草历史悠久，随着对其功能研究，尤其对心脏病、癌症、抗衰老、抗疲劳、美容等功效的发现，加上资源减少，使冬虫夏草声名鹊起，不断炒作使人们更加忽视了蛹虫草。冬虫夏草的菌株是在自然环境中放任生长的，质量参差不齐，生长达1年之久，且生长条件差，环境特殊，成熟期不一致，不能在最佳时期采收，不是过早就是过迟，采摘极其不易，致使品质优者少，产量亦不高[5]。随着对冬虫夏草的需求量日益加大，加上长期以来人类对冬虫夏草的过度采挖，导致野生冬虫夏草资源接近枯竭，以及冬虫夏草的人工培养尚未取得突破性进展，这使得冬虫夏草显得十分珍贵，价格愈发昂贵。

1蛹虫草与蛹草拟青霉总体评价

有大量研究表明，蛹虫草所含功效成分和药效与野生冬虫夏草相似[6～7]，可以作为野生冬虫夏草的有效替代品。蛹虫草含有多种活性物质，具有增强免疫力、消炎、抗疲劳、抗氧化、抗衰老、抗突变、抗肿瘤、降糖、降脂、镇痛、镇静等多种功效。有研究表明其成分和功效不亚于著名的冬虫夏草，而且某些成分含量还高于冬虫夏草。都兴范等[8]对培养的蛹虫草、柞蚕蛹虫草和冬虫夏草中的虫草素、虫草多糖、虫草酸和氨基酸含量进行了分析比较，结果表明蛹虫草中的虫草素、虫草多糖和虫草酸含量均高于柞蚕蛹虫草和冬虫夏草，尤其是虫草素含量为2465 mg/kg，是冬虫夏草的20倍；3种虫草均含有18种氨基酸，氨基酸总量最高的是柞蚕蛹虫草为27130 mg/100 g，蛹虫草氨基酸含量是冬虫夏草的1.2倍。也有研究发现，蛹虫草富含粗蛋白，含量相当于冬虫夏草的2.5倍，总糖含量为后者的50%，冬虫夏草粗脂肪含量较高，相当于蛹虫草的3倍多[9]。

目前，蛹虫草已实现大规模人工栽培，其营养价值和保健功效也得到了广大消费者的认可，可作为冬虫夏草的替代品。

近年来，相关研究人员上山采集野生蛹虫草菌种，经过测定其有效成分含量，不断筛选出质量优、生长旺盛、功能释放全面的菌株，并且模拟冬虫夏草的最优生长条件培育出蛹虫草菌丝体，保证了蛹虫草菌丝体的正常发育。有研究证实，与天然和人工冬虫夏草相比，人工蛹虫草菌丝体粉的成分种类及含量上有差异，含有一些其他种类虫草所不含有的成分，但基本相似，这必定会导致蛹草拟青霉具有与冬虫夏草相似的药理作用以及在某些活性上有些许差异[10]。李忠红等[10]考察了人工冬虫夏草菌丝体粉、人工蛹虫草菌丝体粉、青海与西藏产天然冬虫夏草[Cordyceps sinensis（Berk.）Sacc.]以及古尼虫草[Cordyceps gunnii（Berk.）Sacc]的抗氧化活性，对比其HPLC色谱数据发现人工蛹虫草菌丝体粉中有一成分含量很高，经LC-MS2 实验证实此成分为虫草素（3'-脱氧腺苷）。人工蛹虫草菌丝体粉具有比天然虫草更好的抗氧化活性与其中虫草素含量较高有关。

2蛹草拟青霉菌丝体的活性成分及作用

迄今为止，有大量研究已检测或分离到蛹虫草含有许多活性成分，如核苷类物质、虫草酸（D-甘露醇）、虫草多糖、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、麦角甾醇、蛋白质、氨基酸、微量元素等。其中虫草酸（D-甘露醇）、虫草多糖、核苷类物质是研究最多的有效成分。有文献报道，蛹虫草菌丝体中主要活性成分有虫草素、腺苷、蛋白质、多糖、和虫草酸（D-甘露醇）等[11～17]。魏宝阳等[18]对北虫草的液体发酵菌丝体的主要化学营养成分的含量进行了分析，结果表明，该发酵菌丝体可溶性多糖、甘露醇、腺苷、鸟苷含量均高于已报道的北虫草的含量。甚至不同产地的野生蛹虫草分离得到的蛹拟青霉菌株中虫草多糖和虫草酸含量也有差异。有学者对在人工栽培条件下的滇中地区蛹拟青霉菌丝体中的虫草多糖和虫草酸含量进行测定分析，对比野生蛹虫草及冬虫夏草的虫草多糖和虫草酸含量，比较其差异性。分析和统计结果表明云南蛹虫草居群菌丝体虫草多糖和虫草酸平均含量，普遍高于我国东北蛹虫草居群菌丝体，其中云南嵩明居群菌丝体的虫草多糖和虫草酸平均含量最高，与其他居群菌丝体相比差异显著[19]。

2.1虫草多糖虫草多糖是由甘露糖、虫草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖及岩藻糖组成的多聚糖。虫草多糖是蛹虫草的有效物质之一，主要存在于菌丝体中，不同的培养基培养条件对多糖含量亦有影响。来永斌等[20]的研究表明，虫草多糖含量最多的是大米培养基菌丝体，含量最低的是野生蛹虫草子实体。

目前，常用的多糖提取方法有热水浸提法、碱提法、酸提法、超声波法和微波法等[21]。张杰等[22]比较了热水提取、碱法提取、微波提取和超声提取4种方法对蛹虫草菌丝体多糖提取得率，发现超声提取方法最优，多糖提取率为15.48%；大量文献均报道，虫草多糖具有多种生物活性功能，如增强免疫系统作用、对肝脏的保护作用、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射以及降血糖等活性作用[23]。另有少量文献报道蛹虫草菌丝体多糖能够调节乳腺增生小鼠雌激素分泌，增强机体免疫能力，且能有效抑制小鼠乳腺腺泡和导管的扩张及增生[24]。有研究人员通过循环富硒法获得蛹虫草富硒菌丝体并制备硒多糖，经硒定量和多糖含量测定后采用MTT法检测硒多糖与正常蛹虫草多糖作用Hela细胞72 h后细胞存活率的变化。研究结果表明循环富硒法可有效制备富硒蛹虫草菌丝体和硒多糖，循环富硒法获取的硒多糖比正常蛹虫草多糖更有效的抑制Hela细胞的增殖[25]。

2.2虫草酸（D-甘露醇）虫草酸，即D-甘露醇，是奎宁酸的异构物。虫草酸并不是虫草特有的物质[26]，但其含量的高低是衡量虫草质量的标准之一。不同部位以及不同培养基对虫草酸的含量有影响。有关研究比较了同种培养基质中蛹虫草不同部位和不同培养基质中蛹虫草相同部位的虫草酸含量，研究发现，野生蛹虫草子实体中的虫草酸含量高于以大米为培养基的人工栽培蛹虫草子实体，以大米为培养基的人工栽培蛹虫草子实体中的虫草酸含量高于同种培养基的菌丝部位，深层发酵菌丝体中的虫草酸含量最高[27]。进行蛹虫草液体培养时，选择适宜的碳源和氮源对产物中虫草酸的含量亦有明显影响。朱明伟研究发现以麦米为碳源、蛹为氮源培养所得的菌丝体中虫草酸含量高于以玉米糁为碳源、蛹为氮源的培养液中的虫草酸含量[28]。

有研究获得蛹拟青霉菌丝体中虫草酸的最佳提取工艺条件，并在最佳工艺条件下，对实验室20株蛹拟青霉进行了虫草酸的测定，结果表明22号菌株虫草酸含量高达160.39mg/g，有一定的生产应用价值[29]；甘露醇为临床上常用的渗透利尿药的有效成分之一，还可以作为药品的赋型剂、甜味剂和食品添加剂[30]。相关研究表明，虫草酸具有抗自由基，抗氧化、利尿脱水、镇咳、祛痰平喘的作用，在临床上可用于血管痉挛、脑血栓、肾功能衰竭的治疗[31]。

2.3核苷类成分目前已从虫草及发酵菌丝中分离鉴定到的核苷类化合物包括虫草素、腺嘌呤、腺苷、尿嘧啶、尿苷、鸟嘌呤、鸟苷、肌苷、次黄嘌呤核苷和胸腺嘧啶等[32]。高效液相色谱法已广泛应用于蛹虫草子实体、培养物及菌丝体中核苷类物质的含量测定[33～37]；虫草素又称虫草菌素，即3'-脱氧腺苷（3'-Deoxyadenosine），是一种核苷类抗生素，属嘌呤类生物碱，是虫草中存在的一种有效物质[38]。1950年，Cuningham等[39]发现被蛹虫草寄生的昆虫组织不易腐烂，经研究后从中分离出虫草素；虫草素易溶于水、热乙醇和甲醇，所以提取虫草素一般采用水、乙醇和甲醇等溶剂。常用的提取方法有：浸提法、索氏提取法、水热回流法和醇热回流法[40]，但有学者已开发出新的提取方法。黄子琪等[41]分别采用微波法和超声破碎法用于蛹虫草菌丝体中虫草素的提取，并采用单因素分析和正交设计试验分别研究提取溶剂、提取液pH值、微波和超声波的功率、提取时间对虫草素提取得率的影响，对提取蛹虫草菌丝体中的虫草素具有重要指导意义；有研究比较冬虫夏草生药与蛹拟青霉菌丝体中虫草素含量，发现蛹拟青霉中虫草素含量是冬虫夏草的4.5倍[42]。不同的菌株中虫草素的含量也有差异。张颖[43]采用高效液相色谱法对4个菌株菌丝虫草素的含量进行检测发现，不同蛹虫草菌株菌丝湿重与其虫草素含量呈正相关关系。因此可以通过湿重的指标快速筛选出菌丝体阶段高虫草素含量的菌株，增加了虫草素的开发利用途径。孙月等的研究证明，野生蛹虫草子座中虫草素含量高于以大米为培养基质的人工栽培蛹虫草子座，大米为培养基质的人工栽培蛹虫草子座部位虫草素含量高于菌丝部位[27]。

如今，虫草素的获取已不仅仅是通过从人工培育的蛹虫草中提取分离获得，还可以通过全合成的方法制备虫草素。李启欢等[44]以D-葡萄糖和D-木糖为原料，以Barton-McCombie反应脱去葡萄糖和木糖3'-羟基合成得到3'-脱氧核糖为关键步骤，分别经过8步和7步化学反应以37%和40%的总产率完成了虫草素的全合成，产物纯度>98.5%，为获取大量虫草素提供了依据。

据研究发现，虫草素有多种药理作用，可以抑制细胞增殖、抑制炎症、抑制细胞分化、抑制蛋白质合成、抑制血小板聚集、抑制细胞迁移、入侵和肿瘤发生、诱导细胞凋亡以及对代谢产生影响等[45]。许文彦等[46]对虫草素诱导的人胰腺癌BxPc3、Bx-Pc3-LN5细胞株进行检测和观察。结果表明虫草素均对两种细胞株有抑制效果，并且虫草素对BxPc3及BxPc3-LN5的细胞毒作用在一定范围内呈剂量和时间依赖关系。虫草素还能改善脑缺血小鼠的学习能力，研究结果显示造模前和造模后给予虫草素均能显著减少小鼠达标所需训练次数，造模前海马CA1、CA3区椎体神经元数量显著增加，造模后仅CA3区神经元数量增加。说明虫草素预防作用比治疗作用更为显著，这可能与虫草素促进海马神经元的修复有关[47]。

腺苷在生物化学上扮演重要角色，它是合成三磷酸腺苷（ATP）的主要原料，有研究者研究找到了蛹虫草菌丝体中腺苷的最佳提取工艺，具有实际应用价值。腺苷具有改善心脑血管血液循环、防止心率失常等活性，液体培养蛹虫草菌丝中的腺嘌呤、腺苷、鸟苷、尿苷的含量均高于固体培养的蛹虫草子座[4]。

3总结与展望

目前，蛹虫草作为冬虫夏草的替代品虽已被广泛接受，但其更多的药用价值还需探索，需要扩大其实际应用，而不仅仅是作为保健食品出现在大众视线。冬虫夏草资源匮乏，而蛹草拟青霉菌丝体中多糖、甘露醇、核苷等成分含量均较高，且有较为成熟的培养方法，可以通过大量的人工培育，发展其药用价值，具有很好的开发利用前景和经济效益。目前已有报道同属的古尼拟青霉菌丝体水提物和醇提物都能明显抑制小鼠疼痛引起的扭体次数，具有明显的外周镇痛作用，但中枢镇痛作用不明显[48]。另一同属的蝉拟青霉中分离的N6-（2-羟乙基）腺苷，镇痛机理不同于目前常用的阿片类镇痛剂，不具有成瘾性，安全，具有较大的开发应用前景[49]。但在检索范围内尚未发现有关蛹拟青霉镇痛作用镇痛研究。因此，还需对蛹草拟青霉潜在的药理作用进一步深入研究，这有利于挖掘其新的研究意义。

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（收稿日期：2014-04-14）