北虫草的活性成分及开发利用研究

叶春苗

摘要：北虫草因具有药用与保健功能，被广泛研究与关注。综述北虫草中主要生物活性成分及其开发利用情况，介绍北虫草的人工培育方法，分析、展望北虫草的开发利用前景，以期为北虫草的进一步研究、利用提供参考。

关键词：北虫草；生物活性；人工培育；开发利用

中图分类号：S567.350.1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）10-0069-03

冬虫夏草（Cordyceps sinensis）的生长不仅需要特殊的地理与气候环境要求，还有严格的寄生性。野生冬虫夏草现已处于极度濒危状态，被列为我国一级保护物种，其价格已经超过黄金。由于野生冬虫夏草资源严重缺乏已无法满足社会需求，所以冬虫夏草的人工培养受到国内外学者的关注。

北虫草又称北冬虫夏草、蛹虫草、东北虫草等，是寄生在鳞翅目、鞘翅目等昆虫蛹体上的真菌，主要分布在我国东北、华北、西北等地区，华中、华南和西南地区也有发现。北虫草是虫草属的模式种，与冬虫夏草为虫草属的同属异种真菌，两者的化学成分、营养成分和药用功能均非常相似，但北虫草的主要药用成分——虫草素等含量远高于野生冬虫夏草，而且比冬虫夏草更易于人工栽培，因此北虫草被选为冬虫夏草的最佳替代品而进行大量的人工培育。20世纪90年代以来，专家学者对作为药物和保健食品的北虫草在药化、药理、毒理和毒性等方面进行了大量的分析和安全评价，结果证明：人工栽培的北虫草无毒副作用，且具有明显的镇静、抗疲劳、抗肿瘤、抑制癌细胞和类雄性激素样作用，可增强机体免疫功能，作为药品和食品使用对人体健康是安全可靠的。2007年国家高技术研究发展计划（863计划）已将北虫草开发与规模化生产列入重点研究项目。开发北虫草及其活性成分资源，不仅具有很高的经济价值，而且具有重要的社会效益。

1 北虫草的主要活性成分

1.1 虫草素

1951年，德国Cunningham等在北虫草的培养液中分离得到一种晶体，命名为虫草素。其分子式为C10H13N5O3，分子量为251，碱性，为针状或片状结晶，熔点230～231 ℃，溶于水、热乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿，蒽酮反应呈阳性，紫外最大吸收波长为259 nm。虫草素有很多药理作用，例如抗菌，抗病毒，增强免疫力及预防心脑血管疾病，抗肿瘤，降血脂，调节胰岛素分泌，以及清除自由基等。由于虫草素具有天然的生物活性及广泛的药理作用，已引起国内外专家的极大关注。

目前，已有不少以虫草素为主的药品、保健品及化妆品投放市场。陈顺志等人采用生物技术和超临界萃取技术成功获得了蛹虫草中的虫草素，并加工处理研制成虫草活性素软胶囊。据报道，美国已将虫草素作为抗癌、抗病毒新药进入临床试用。自1997年发现虫草素具有特殊的选择性杀死白血病癌细胞的作用以来，用虫草素制成的治疗白血病新药已由美国国家癌症研究所波士顿医学中心（BMC）和OXIGEN公司合作进入第三期临床试验。日本、韩国等已有虫草素产品出口至欧美市场。我国由虫草素合成的治疗白血病新药也已进入第一期临床阶段。随着科学技术的飞速发展，虫草素的独特功效将会进一步被发掘和利用，其开发与应用价值巨大。

1.2 虫草酸

虫草中的虫草酸是一种D-甘露糖醇，为奎宁酸的异构体。虫草酸具有促进新陈代谢、改善微循环的作用，可预防与治疗脑血栓、脑出血、心肌梗塞、长期衰竭，同时还有抑菌、镇咳、祛痰、平喘、利尿消肿、降低颅内压、增强身体对疾病的抵抗力等功效。虫草酸含量的高低是衡量虫草质量的主要标准之一，一般认为虫草酸含量高的虫草药用价值就高，因此甘露醇含量被用作反映虫草质量的一个重要指标。杨逸等人以虫草酸在虫草菌丝体中的含量为筛选标记，探索在传代及大规模生产子实体和菌丝体发酵中的菌种选育方法和机理，试验结果证实了生产中性状不稳定传代原因是菌种达不到菌株纯水平，在相同培养条件下，检测指标出现波动。刘德洪研究虫草口服液开封后不同贮藏条件下菌丝体、虫草酸的变化，发现开封后的虫草口服液应冷藏，否则菌丝体生长、虫草酸含量降低，大大降低虫草口服液的保健效果。

1.3 虫草多糖

虫草多糖是虫草的主要有效成分之一，是由甘露糖、虫草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖、岩藻糖组成的多聚糖。研究证明，虫草多糖可提高人体免疫功能、升高白细胞，临床已将其用于治疗恶性肿瘤，还用于治疗肺结核、气短喘咳、阳痿、梦遗、自汗盗汗、腰膝酸痛，同时还有降血糖的作用。自1969年日本人发现一种具有抗肿瘤活性的真菌多糖而轰动整个医学界以来，全世界掀起了从真菌中寻找抗肿瘤成分的高潮，关于虫草多糖的研究也从此展开。1977年富崎等人报道了一种由甘露聚糖核心和半乳糖基寡糖支链组成的水溶性冬虫夏草多糖，它与已知的高等植物和真菌的多糖化学结构很相似，不过其半乳糖基分支相对更长些。此外，研究工作做得较多的还有发酵条件的选择与发酵动力学研究，以及虫草各有效成分药理毒理研究等。学者们在取得可喜成绩的同时也面临诸多问题，例如：虫草多糖产量一直没有得到显著提高，多糖在虫草中形成途径和机理尚不明确，可促进虫草多糖大量形成的具体因子及促进机理也有待研究。

2 北虫草的人工栽培方法

2.1 固体栽培

1986年吉林省蚕业研究所以家蚕和柞蚕为寄主培养北虫草，成功获得子实体。后来先后在柞蚕和桑蚕活蛹、家蚕、蓖麻蚕蛹以及樗蚕蛹为寄主在室内种植北虫草成功。张显科等人研究认为，高粱米、小米、玉米渣和蚕蛹可以代替大米栽培北虫草。郑晴霞等人首次将北虫草菌直接接种在培养基上长出子座，并提出可以直接液体培养菌丝体。姜明兰等人用野生菌进行组织分离，在PDA培养基上分离、纯化出优良的原种，将经人工驯化的原种在PDA液体培养基中扩大培养后，接种到大米培养基上，在一定条件下获得先端膨大呈棒状的子实体。陈顺志等人瓶栽北虫草成功，并提出子座的色泽与光线强弱有关。冉翠香等人发现人工北虫草培育成功的关键在于诱发子实体原基的形成，认为温差刺激对于子实体原基形成的促进效果较好。

2.2 液体培养

天然北虫草资源稀少，其人工固体栽培周期长，也不易控制条件。通过液体深层培养法获得虫草菌丝体的化学组成，与天然虫草的化学组成接近，而且可以从发酵液中得到需要的物质，还能大大缩短生产周期。周洪波等人以菌丝体质量浓度和发酵液中甘露醇浓度为指标，研究温度、初始pH值、培养时间等因素对北虫草液体培养的影响，得到北虫草摇瓶培养最佳条件为：温度25 ℃，初始pH值6.1，培养时间5 d；北虫草液体发酵最适培养基的组成为：蔗糖20.0 g/L、蛋白胨5.0 g/L及MgSO4·7H2O 1.0 g/L。欧阳召等人探索北虫草液体发酵时适合虫草素积累的培养基和发酵培养条件，最终优选出培养基配方为：蛋白胨15.0 g/L、葡萄糖20.0 g/L、磷酸二氢钾1.0 g/L、

MgSO4·7H2O 0.5 g/L、维生素B 110 mg/L、萘乙酸2 mg/L；优选出培养条件为：发酵液初始pH值7.0，培养温度25 ℃，光照时间12 h。

3 北虫草的开发利用前景展望

北虫草因其特有的药用与保健功能，具有很大的开发潜力。目前已经有北虫草的药用产品和保健品，例如：用于治疗高血压的“复方北虫草胶囊”；可营养肌肤，抗衰、防皱，适于老年人使用的“北虫草活力霜”；还有“北虫草止痒露”“虫草丹”“蛹灵口服液”“北虫草液”“天王宝口服液”“绿野仙液”“蛹虫草枸杞口服液”“不老神液”等。保健品类有虫草保健饮料、北虫草滋补酒、北虫草滋补菜等。总之，北虫草的研究与开发已经取得了可喜的成就，正从高等滋补品走向普通民众的餐桌，其发展前景十分广阔。

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Abstract： Much research and attention have been devoted to Cordyceps militaris due to its medicinal and health functions. This article makes summary of the main bioactive components in Cordyceps militaris and its development and utilization， gives a description of the artificial cultivation method of Cordyceps militaris， and analyzes its exploitation and utilization prospect so as to provide reference for the further research and use of Cordyceps militaris.

Key words： Cordyceps militaris； biological activity； artificial cultivation； development and utilization