蛹虫草中虫草素的研究与开发进展

　　摘要 虫草素是冬虫夏草和蛹虫草中主要活性成分之一，具有抗菌消炎、抗肿瘤、降血脂、清除体内自由基等方面的药理作用。该文介绍虫草素的药理作用，并总结其开发研究进展。
　　关键词 虫草素；分离纯化；测定方法；产品开发
　　虫草隶属于肉座菌目虫草科虫草属[1]。虫草素又名虫草菌素、冬虫夏草素，属嘌呤类生物碱，是第1个从真菌中分离出来的核苷类抗菌素。虫草素结构式如图1所示，分子式为C10H13N5O3，熔点230 231  ，最大吸收波长为259 nm，碱性，针状或片状结晶。
　　1 虫草素的药理作用
　　Cunningham等[2-3]于1951年发现昆虫组织如被蛹虫草寄生则不易腐烂，经研究从中分离出虫草素。之后，众多学者对虫草素进行了研究，证实虫草素具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗炎、免疫调节、改善新陈代谢、清除自由基等作用[4-5]。Kodama等[6]研发的以虫草素为主要成分的新药已在临床上试用于白血病的治疗，具有良好的临床应用前景。目前虫草素的研究正成为药物化学、抗衰老、美容、保健品等领域中极其热门的一部分。
　　2 虫草素的开发
　　2.1 虫草素的生产
　　2.1.1 虫草素的固体发酵法。虫草素虽然可以经生物合成获得，但由于反应时间长、产量低、排放大量对人体有害的有机溶剂而不常用，通过虫草菌丝体人工培养一直是国内外的研究热点。万 涛等[7]通过正交旋转组合试验，确定蛹虫草固体发酵虫草素的最佳培养基配方为水料比1.1 mL/g，营养水中酵母膏的用量为22.6 g/L、蛋白胨的用量为6.0 g/L、葡萄糖的用量为25.4 g/L，KH2PO4的用量为2 g/L，MgSO4的用量为0.5 g/L，营养水pH值6.6。通过正交试验，确定蛹虫草固体发酵虫草素的最佳环境条件为：光照强度4 400 lx，每日光照时间18 h，温度18 22  。按照上述优化的培养基配方和环境条件进行固体发酵生产虫草素，经过大约13 d的培养，培养基中虫草素的含量可达到0.60%以上。与传统液体发酵方法相比，利用蛹虫草固体发酵虫草素的最高产量比普通液体发酵的最高产量高近2倍，并且生产周期缩短2 d。
　　2.1.2 虫草素的液体发酵法。国内外虫草素的制备主要通过液体发酵法获取。MAO XB等主要从培养基质方面对利用液体发酵获取不同含量虫草素进行研究，发现以葡萄糖为碳源时虫草素产量最高，当葡萄糖的浓度为40 g/L时虫草素的产量可达到262.7 mg/L，当葡萄糖的浓度超过55 g/L时对虫草素的合成反而不利；以酵母提取物和蛋白胨的混合物为氮源，其比例为3 1时虫草素产量可以达到最大；在培养基中添加铵离子的浓度为40 mmol/L时虫草素含量最大，当浓度超过160 mmol/L后虫草素的含量明显下降。万 涛等[7]主要从培养条件方面对蛹虫草液体培养生产虫草素进行相关研究，发现pH值为4，培养方式为振荡培养8 d和静置培养16 d相结合，摇床转速为150 r/min，温度为25  时虫草素的产量最高。DAS等[8]主要从菌种方面对虫草素的液体发酵进行相关研究，发现虫草素的分泌与菌株特性有很大关系，G81-3高产突变菌株在合适的培养基中虫草素的产量比传统野生型产量提高72%，达到8.6 g/L。
　　2.2 虫草素的分离及纯化
　　虫草素的分离纯化方法主要有离子交换树脂法、超临界萃取技术和活性炭吸附法。毛 宁等[9]对利用离子交换树脂分离纯化虫草素的工艺条件进行了研究，发现选择合适的离子交换树脂对虫草素的分离纯化过程非常重要，选择吸附能力较强及吸附量较多的树脂可以有效提高蛹虫草中虫草素分离纯化的效率和产率。超临界萃取法是以CO2作为超临界流体对虫草素进行分离纯化，超临界技术具有操作温度低、分离效率高、无毒、无溶剂残留、无二次污染、不损害活性天然成分的结构等优点，但是这种方法所得虫草素的含量较低，成本较高[10]。Cuuningham等[2-3]采用活性炭对经过过滤的蛹虫草培养液进行吸附，再将培养液进行洗脱和浓缩，得到虫草素晶体。此种方法适用于分离水溶性物质，操作简单，成本低，但吸附选择性差，产率较低。
　　2.3 虫草素的分析检验
　　目前，主要采用薄层色谱法（TLCS）、高效液相色谱法（HPLC）、TLCS-HPLC联用法以及高效毛细管电泳技术（HPCE）对蛹虫草质量指标（甘露醇、虫草多糖和虫草核苷）进行测定。1994年刘静明等[11]采用薄层色谱扫描法（TLCS）分离和测定蛹虫草和冬虫夏草中的虫草素含量，发现冬虫夏草中尿苷、腺苷、腺嘌呤、虫草素、尿嘧啶含量分别为0.045%、0.031%、0.008%、0.007%、0.006%；蛹虫草菌丝中平均含量分别为0.048%、0.027%、0.009%、0.025%、0.009%，经过对比发现蛹虫草菌丝中虫草素含量和冬虫夏草中虫草素的含量相近。1994年解 军等[12]采用高效液相色谱法（HPLC）定性定量测定天然冬虫夏草中虫草素含量，发现HPLC具有灵敏度高、重复性好，对流量和温度变化不敏感等优点，但其成本高。与之相比，TLCS灵敏度虽不及HPLC，却具有展开时间短，显色方便，价格较便宜等特点。因此，许多学者开始采用TLCS-HPLC联用法来获取虫草素，如贡成良等[13]采用薄层扫描分析和HPLC定量分析来测得蛹虫草子实体中虫草素含量，根据HPLC定量分析得知：冬虫夏草中虫草素的含量为1.036% 0.042%，人工蚕蛹虫草中虫草素的含量为3.059% 0.046%，蚕蛹虫草中虫草素的含量明显高于天然冬虫夏草[14-16]。
　　2.4 虫草素及其衍生物研发现状与前景
　　目前，美国已将虫草素作为抗癌、抗病毒新药尽心临床试用，我国也将其用于白血病的临床治疗中。当前以虫草素及其衍生物为原料的产品开发均是以蛹虫草子实体或菌丝体为原料的开发，主要在茶、酒、膨化食品、中药、口香糖、调味品等市场，以纯虫草素为原料的产品开发较少。因此虫草素及其衍生物有巨大的开发价值和广阔的市场前景[17-19]。   3 参考文献
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