灵芝的生物学特性、液体发酵及药理作用的研究进展

2020-12-25谢春阳

食药用菌 2020年2期

鲍程谢春阳

（吉林农业大学食品科学与工程学院，长春130118）

灵芝是我国传统的珍贵药材，隶属担子菌亚门、层菌纲、多孔菌目、多孔菌科、灵芝属，品种多样，资源广泛。我国灵芝种植区域主要分布在华北、西南地区，东南沿海，长江中下游和大小兴安岭地区等。

灵芝含有蛋白质、氨基酸、多糖、多肽、灵芝酸、牛磺酸、腺苷、酶、内酯、灵芝碱、生物碱、挥发油、甘露醇、麦角甾醇、香豆精苷等成分，另有钙、镁、锌等20 余种微量元素。其主要活性成分是多糖、三萜、小分子蛋白质和有机锗。现代科学研究发现灵芝临床上可治疗癌症、胃病、肾病、慢性支气管炎、慢性肝炎、克山病、高山症、冠心病、心绞病、糖尿病、神经衰弱、心悸头晕等，对维护人体健康有重要作用[1]。国家食品药品监督管理总局（CFDA）网显示，目前我国的灵芝类药品有47 种，而灵芝类保健品则多达718 种。灵芝还具有观赏价值，可制作灵芝盆景；还可用于生产美容化妆品。

现就灵芝的生物学特性、液体发酵和药理作用进行归纳总结，为其进一步研究及开发应用提供参考。

1 生物学特性

灵芝既是腐生菌，也是兼性寄生菌。菌丝会持续不断地向孢外分泌纤维素酶、木质素酶和蛋白酶，降解培养基中的木质纤维素、蛋白质类物质及其他有机大分子物质，以满足自身生长发育的需要。灵芝属高温型菌类，最适生长温度为25～28 ℃，随着昼夜温差的增大，菌丝的生长时间也相对延长。光线会抑制灵芝菌丝生长。灵芝是好氧型真菌，整个生长过程都需新鲜空气，子实体生长期空气中CO2浓度不能超过0.1%，否则不能正常形成伞状子实体，导致畸形。子实体生长发育阶段必须有光照，菌柄、菌盖才能粗壮、厚实。

灵芝人工栽培主要有段木栽培和代料栽培两种方式。段木栽培生长周期长，浙江一带应用较多；代料栽培生长周期短，产量高，但芝体质地较轻，颜色暗淡，山东等地应用较多。灵芝的栽培流程包括备料，制作菌种，灭菌接种，准备出芝场地，培土出芝，采收加工等环节。在人工栽培条件下，灵芝接种一两天后菌丝体定植萌发，菌丝培养成熟后，培养基表面的菌丝体局部膨胀，形成白色的菌蕾。随着水分和营养的不断输入，菌蕾顶部膨胀形成伞状的菌盖，并不断生长变厚，待菌盖边缘生长圈白色完全消失，菌管内有少量孢子粉，菌盖呈漆光色泽时，即为成熟[2～4]。

大多数的阔叶树段木、木屑和农作物秸秆等都可用于灵芝栽培。王灿琴等以杂木屑为主要原料进行林下仿野生覆土栽培，在日平均温度26.5 ℃，日平均相对湿度74.1%条件下，其平均每袋产量634 g，生物转化率63.4%，分别比大棚栽培高181.5 g 和18.15%[5]。全艳玲等研究发现，用57%枯枝落叶、40%玉米秸秆、1.5%蔗糖和1.5%石膏配制代料栽培灵芝培养料，在生长环境温度为25～28 ℃、空气相对湿度为80%～90%和散射光照条件下，易形成子实体[6]。

2 液体发酵

灵芝液体发酵培养周期短，工艺简便，成本较低，所得产品质量稳定，且苦味低于子实体。灵芝液体发酵可采用连续发酵法，即留下少量发酵罐中的菌液，作为下一个发酵罐的菌种，节省发酵生产时间，也能减少染菌机会，提高生产效率。随着研究的不断深入，双向发酵作为一种新的发酵技术出现，主要是将灵芝与某一种或多种中药材按照不同比例混合后进行联合发酵，具有药效强和有效活性成分吸收率高等优点[7]。

在灵芝液体发酵中，加入中药材等外源物质可以增加灵芝多糖和三萜的成分。赵小瑞等将灵芝和当归、党参、黄芪、甘草粉末进行双向发酵比较，结果以添加当归的效果更好[8]。张庆明等优化灵芝和玄七通痹胶囊药渣双向发酵工艺，结果为：以多糖为目标产物，最佳的药渣添加量25%，固液比1∶1.5，药渣粒径60 目过筛，发酵时间25 天；以灵芝酸为目标产物，最佳的药渣添加量40%，固液比1∶1.8，药渣粒径60 目过筛，发酵时间30 天[9]。辛燕花等在灵芝液体发酵第3 天加入何首乌进行双向发酵，提高了灵芝多糖、三萜和总黄酮的含量[10]。此外，冯杰等发现在发酵进程中通过补料可以明显地促进灵芝菌丝体的生长和灵芝三萜的合成，采用指数补料方式发酵终点灵芝菌丝体干质量达到17.68 g/L，灵芝三萜含量达到4.58 g/100 g 干菌丝体，分别比分批发酵提高65.70%和100.88%[11]。

近年来，灵芝液体发酵型产品逐渐增多。张帅等在以糯米为原料的米酒中加入灵芝菌丝发酵液，制作成灵芝米酒，酒液中的有效成分高于市面上常见的灵芝浸泡型酒[12]。寇娟妮等研究了灵芝发酵小麦，通过福林-酚比色法和水杨酸法测得小麦发酵后的蛋白质和可溶性糖等质量分数均高于发酵前，且抗氧化能力明显提高[13]。

3 药理作用

3.1 免疫调节作用

灵芝提取物可作用于免疫系统，对身体状态和免疫系统功能的调节水平及免疫细胞活化程度，与治疗剂量、疗程有关。刘乔等研究发现灵芝酸组分能够提高抑制小鼠单核巨噬细胞吞噬功能、脏器系数、血清溶菌酶含量、酸性磷酸酶活力及肝脏酸性磷酸酶活力，增强免疫功能[14]。Carrieri R 等研究发现异聚糖可以抑制下游炎症因子的表达，减少患炎症的可能性[15]。蒋定文等证明灵芝多糖对免疫抑制小鼠外周血细胞有保护作用，可增强机体内的细胞免疫和体液免疫，还对运动员的大负荷运动训练的效果和免疫力有一定的提升作用[16]。

3.2 抗肿瘤作用

灵芝主要通过诱导肿瘤细胞凋亡而发挥抗肿瘤作用，灵芝子实体中的中性三萜成分的抗肿瘤活性比酸性成分更强[1]。时冉冉等研究发现，灵芝多糖既能促进小鼠脾细胞的增殖又具有抗肿瘤作用的免疫分子机制[17]。熊小文等研究证明灵芝中的甾醇及三萜类化合物均有一定的抗肿瘤活性[18]。

3.3 保护肝脏作用

肝脏的损伤不可逆且无法完全治愈，故灵芝对肝脏的保护作用具有极大的临床意义。大量研究证明灵芝孢子酸A、灵芝酸A、灵芝酸B、灵芝赤芝酸A、灵芝赤芝酸E 和灵芝酸D 可提高人体肝脏HL-7702细胞的成活率，具有抗炎和保护肝脏的作用。贾亚敏等研究发现富硒灵芝多糖能够缓解高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝的大鼠症状[19]。

3.4 降血糖作用

糖尿病及其并发症的治疗是国内研究的热点，而灵芝的降血糖作用显著且靶点较多。灵芝多糖具有降血糖的作用，能够促进葡萄糖激酶活性，控制血液中葡萄糖的浓度，促进葡萄糖的转化，还能修复人体的胰岛B 细胞，促进血清胰岛素的分泌。冯艳等发现灵芝可减轻糖尿病大鼠体内的氧化应激水平和脂质抗氧化作用，能够预防糖尿病胸主动脉并发症的发生发展[20]。

3.5 抗氧化作用

刘晓艳等研究显示灵芝提取液对DPPH 自由基和羟基自由基有一定的清除能力，并具有良好的还原能力，灵芝多糖能够提高机体抗氧化酶活性，降低脂质过氧化反应，提高运动的耐力，对力竭运动导致的氧化应激及氧化损坏有保护作用[21]。灵芝三萜类化合物的抗氧化能力强于灵芝多糖。Kan 等研究证明分子量大小会影响抗氧化能力强弱的同时还证明GLP80 的抗氧化活性最好[22]。Utami W 等研究表明灵芝乙醇提取物具有还原能力及抑制脂质氧化的作用[23]。Tel-AYAN G 等发现灵芝的乙酸乙酯提取物表现出较好的抗氧化活性[24]。