不同原料來源的蟲草素的提取研究概況

李 琴,張 馳,2*

(1.湖北民族學院 生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000; 2.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室(湖北民族學院),湖北 恩施 445000)

不同原料來源的蟲草素的提取研究概況

李 琴1,張 馳1,2*

(1.湖北民族學院 生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000; 2.生物資源保護與利用湖北省重點實驗室(湖北民族學院),湖北 恩施 445000)

蟲草素是蛹蟲草中有效成分之一，具有多種生理活性和重要的藥用價值，因此對蟲草素的提取也成為研究熱點.隨著研究的不斷深入，不僅在提取方法上采用更為先進的技術，而且在提取原料上，也從蛹蟲草子實體擴展到蛹蟲草菌絲體和栽培料，為蟲草素的獲得開辟了更為廣闊的途徑.本文對不同原料蟲草素的提取相關研究做了較為系統的敘述，并對蟲草素的提取進行了展望.

蟲草素；菌絲體；子實體；培養基；提取方法

長期以來，對于蟲草素的研究頗多，包括蟲草素的提取純化、含量的測定方法以及其藥理作用等方面.如提取蟲草素的溶劑一般采用水或不同濃度的乙醇；提取方法從傳統的水浴提取延伸到索氏提取、回流提取、超聲波提取、微波提取以及超臨界萃取等；分離純化用到離子交換樹脂柱、硅膠柱色譜、凝膠柱色譜柱等；對于蟲草素含量的測定最初采用薄層色譜掃描法(TLCS)，現通常采用高效液相色譜法(HPLC)，也有將HPLC和TLCS結合起來對蟲草素進行測定的相關研究.但所有提取蟲草素的研究采用的原料不盡相同，各種原料適合的提取方法也可能不一致，相關研究報道較少.本文以提取蟲草素的各種原料作為切入點對蟲草素的提取進行概述.

1 蟲草素

早在1950年由Cunningham 等[1]從蛹蟲草(Cordycepsmilitaris)所寄生的昆蟲組織中提取分離出一種抗菌性物質，將其定名為蟲草素.隨后的1952年，鄭藻杰等[2]也觀察到蟲草素能抑制鏈球菌、鼻疽桿菌、炭疽桿菌、豬出血性敗血癥桿菌及葡萄球菌等病原菌的生長，之后許多學者也對其進行了驗證研究[3-4].蟲草素是蛹蟲草的一種次生代謝產物，具有抗菌、抗病毒、抑制多種腫瘤生長以及殺蟲等多種功效，它表現出的各種藥理作用功能，如：免疫調節、抗衰老、擴張支氣管、顯著增強腎上腺素等[5-8]，使得研究蟲草素的提取分離意義尤為重大.對于蟲草素的提取分離，傳統的如水浴提取、索氏回流提取已不能滿足蟲草素提取的需要，采用超聲波提取、微波提取成為研究熱點.另外還有超臨界萃取法，酶法輔助提取，相對來說成本較高，研究較少.對于本身就價格昂貴的蛹蟲草來說，將其用來提取蟲草素，不僅成本高，而且造成巨大的資源浪費，所以對于提取蟲草素的原料來源問題也成為研究焦點.現階段，用于提取蟲草素的原料主要有3種：蛹蟲草菌絲體、子實體和蛹蟲草栽培料.所采用的原料不同，提取蟲草素的方法也有一定差別.

2 不同原料蟲草素的提取

由于蟲草素溶于水、熱乙醇和甲醇、不溶于苯、乙醚和氯仿的性質，提取蟲草素一般采用純水或者不同濃度的乙醇溶液，因所采用的原料性質不同，提取過程也會利用超聲波、微波、酶法等進行輔助提取.

2.1 蛹蟲草菌絲體蟲草素的提取

從菌絲體中提取蟲草素的研究一般都采用了微波或超聲波輔助提取，黃子琪等[9]研究比較了用微波法和超聲破碎法從蛹蟲草菌絲體中提取蟲草素，發現微波提取要好于超聲提取，以提取溶劑水-乙醇(1∶3，V/V)、pH7.0、微波功率500 w、提取3 min為條件進行蟲草素提取時，蟲草素的提取得率最高，為1.735 mg/g.另外，王陶等[10]采用微波-超聲協同提取蛹蟲草菌絲體中的蟲草素，并與單獨使用微波、超聲波輔助提取進行對比，發現微波-超聲協同提取較其他兩種效果好.同時，還得出微波-超聲協同提取的最佳條件：超聲波40 kHz、乙醇體積分數70%、微波功率200 w、提取時間110 s、料液比1∶240(g/mL).

相對而言，蛹蟲草菌絲體獲得較容易，培養周期短，一般為7 d左右，通過菌絲體提取蟲草素，不僅可以篩選出高產蟲草素的菌株，也獲得了一種提取蟲草素的很好的原料.

2.2 蛹蟲草子實體蟲草素的提取

蛹蟲草子實體是整個蛹蟲草的精華部分，蟲草素是其有效成分之一.盧鋼等[11]以水、甲醇、乙醇作為提取溶劑，微波法從蛹蟲草中提取蟲草素，結果表明水的提取效率最高，微波提取的最佳條件為：提取溫度70℃，固液比1∶20，提取時間15 min，微波功率400 w.曹慶穗等[12]確定微波功率405.741 w、微波作用時間45 min、液料比39.924 mL/g、提取1次為最佳工藝條件，采用此條件蟲草素的提取率為1.17%，為傳統提取的1.14倍.鄧黎等[13]優化人工蛹蟲草子實體中蟲草素的超聲提取工藝，在超聲溫度50℃、超聲時間47 min、料液比30 mL/g、提取次數為3次的條件下，蟲草素提取率的理論值為1.057%.

除單一的從子實體中提取蟲草素外，也有一些是對包括蟲草素的核苷類成分進行提取或者蟲草素與蟲草多糖綜合提取的研究.如：宋麗艷等[14]用1.0 g干燥樣品加入20 mL水，室溫下超聲30 min，重復提取2次，合并提取液，測得其中蟲草素含量為0.019 7%.韓建華等[15]研究認為超聲水提法是綜合提取蟲草素和腺苷的最優方法，即用10倍量的水于60℃超聲提取2次，每次40 min，蟲草素得率為0.312%.王英娟等[16]從蛹蟲草中綜合提取蟲草素和多糖，獲得最佳工藝條件為10倍量的水80℃回流提取90 min，提取3次.提取方法中除了應用微波、超聲波輔助提取外，也用到酶法.謝紅旗等[17]用中性蛋白酶提取蟲草素，得出最佳工藝：酶用量為1.5%，酶解溫度50℃，酶解pH值5.5，酶解時間60 min，此條件下，蟲草素提取得率為0.732%，與未加酶的熱水浸提相比，蟲草素提取得率增加6.2倍.

從子實體中提取蟲草素，雖然從商業成本來說較高，不利于商業化，但通過從中提取蟲草素來檢測其含量是鑒定蛹蟲草優劣的一個很重要的指標，是蛹蟲草市場規范的依據之一.

2.3 蛹蟲草培養基蟲草素的提取

培養蛹蟲草一般采用大米或小麥培養基，子實體采收后留下大量的栽培廢料，因蟲草素也存在于其中，所以從栽培料中提取蟲草素不僅解決了大量殘留栽培料的后處理問題，也擴寬了用于提取蟲草素的原料來源途徑.張麗艷等[18]、譚琪明等[19]、王雅玲等[20]采用水浴從培養基中提取蟲草素，并獲得了最佳提取工藝.其中張艷麗和王雅玲是從大米培養基中提取蟲草素，獲得的最佳工藝條件并不完全一致.雖然同為大米培養基，但其中組分不一樣或者組分含量不一樣，這就可能導致提取條件的差異.另外，張麗艷等還比較了未出草的栽培料中蟲草素(0.69%)和出草后的栽培殘料中蟲草素(0.2%)的含量，提出將未出草的栽培料用來提取蟲草素是可行的.譚琪明是將蛹蟲草小麥培養基作為原料用來提取蟲草素的，和大米培養基相比，料液比、提取溫度、提取時間等條件都有區別，可能與培養基的主成分不同有很大關系.除傳統的水提方法外，還有研究比較了水提與醇提.如許曉煒[21]發現超聲醇提優于水熱回流、醇熱回流和超聲水提3種方法.王軍[22]也獲得與之較為一致的結論，并優化了用超聲乙醇提取的最佳工藝條件：10倍量體積的75%酒精超聲提取3次，每次20 min.

隨著超聲波、微波、超臨界萃取等技術的引入，較為系統的研究各種提取方法也成為研究熱點，普遍認為微波提取蟲草素效果較佳，且提取時間較短.如吳勇等[23]比較了水熱回流法、醇熱回流法、超聲波水法、超聲波醇法、滲漉法和微波法6種方法從培養基中提取蟲草素，雖滲漉的提取率相對較高，但微波法所用提取時間更短.梁晨[24]比較了水浴法、超聲波法、微波法和超臨界萃取法從蛹蟲草培養基中提取蟲草素，其中微波法提取率相對較高.李晨等[25]比較了超聲提取2次、微波提取2次、微波-超聲聯合提取和超聲-微波聯合提取方法，確定微波提取2次適用于蛹蟲草栽培廢料中蟲草素的高效快速提取.由于用微波提取蟲草素一般會用微波爐進行提取，每臺微波爐的設置各不相同，各種條件無法統一，所以得出的結論也可能存在一定的差異.周英彪等[26]采用微波提取蟲草素，獲得的最佳條件：微波強度P50，固液比1∶20，提取2 min，重復2次.梁晨[24]確定的最佳工藝：料液比1∶10，微波爐40 w，提取3 min，其蟲草素提取率為42.83%.

2.4 其它

在蟲草屬中，蟲草素產生菌除蛹蟲草外，還有其它一些種類，如九州蟲草(Cordycepskyushuensis)[26]、香棒蟲草(Cordycepsbarnessii)[27]、古尼蟲草(Cordycepsgunnii)[28]、擬黑蟲草(Ophiocordycepsnigrella)[29]、蟬花(Cordycepscicadae)[30]等.目前，用于提取蟲草素的主要是蛹蟲草.因蛹蟲草已實現大規模人工培養，具有提取蟲草素的優勢，蛹蟲草菌絲體、子實體以及培養基都可作為提取蟲草素的原料.另外，與蛹蟲草相比，其它種類如：擬黑蟲草菌、蟬擬青霉(Paecilomycescicadae)[31]蟲草素產率均低于蛹蟲草.李瑞雪等[32]從蟬擬青霉中提取蟲草素，獲得最佳工藝：將菌絲體用75%乙醇(料液比1∶20)45℃超聲波浸提，提取4次，每次40 min.對于冬蟲夏草，現階段，冬蟲夏草(Cordycepssinensis(berk)sacc.)資源緊缺，尋找冬蟲夏草的替代品成為研究熱點，冬蟲夏草蟲草素含量也極低[33-34].所以，尋找用于提取蟲草素的原料，研究者們將目光都轉向蟲草屬中的其它蟲草菌.

3 小結與展望

蟲草素是蟲草的次生代謝產物，它含量的高低是衡量蟲草屬真菌品質的重要指標之一.目前提取蟲草素的主要原料是蛹蟲草菌絲體、子實體和其培養基，也有學者研究從未出草的蛹蟲草培養基中提取蟲草素[18]，還有研究通過深層發酵，從其發酵液中獲取蟲草素[35].提取方法如：傳統的攪拌提取、回流提取、索氏提取法、超聲提取、微波提取、超聲-微波協同提取、酶法提取和超臨界萃取法等都有所研究.根據蟲草素的相關特性，提取溶劑一般都采用純水和不同濃度的乙醇，大多數研究中所采用的乙醇濃度都在40%～80%范圍內；提取溫度一般在40～70℃范圍；提取時間根據所采用的提取方法的不同而長短不同：一般未采用超聲或微波輔助提取的所用時間較長，為1h以上.超聲輔助提取所用時間一般為20～50 min，微波所用時間最短，在一定功率下約2～3 min.

現階段主要還是從蟲草子實體中獲取蟲草素，但子實體獲得較困難，耗時且成本高，另外，子實體中其他有效成分含量也較高，僅提取蟲草素經濟上不合理，極高的成本已成為制約蟲草素開發利用的瓶頸，也使得蟲草素很難在臨床上廣泛使用.一般人工培養蛹蟲草在子實體成熟之后，留下大量培養基，這不僅造成環境污染而且造成了資源浪費.因長滿菌絲的培養基中也含有蟲草素，從栽培廢料中提取蟲草素，極大地降低了蟲草素的生產成本，具有巨大潛在的商業價值，所以深入研究從人工蛹蟲草培養基中分離純化蟲草素勢在必行.但從培養基中提取蟲草素也存在一些亟待解決的問題.一方面，對培養基本身來說，栽培蛹蟲草所用的培養基千差萬別，其組分各不相同，組分之間的比例也有區別，所以，相對應的提取方法也可能存在差別，沒有相對固定的工藝條件.需針對不同的培養基，獲得與之相適應的提取方法.另一方面，現階段提取蟲草素的方法眾多，但都僅限于實驗室內，是否適合工業化生產，這也是現實存在的問題.蟲草素的多種藥理作用功能，將其廣泛用于臨床，就需實現其大規模工業化生產.工業化提取蟲草素不僅要考慮到提取率的問題，還要考慮成本問題.實驗室研究采用諸如：超聲波、微波、酶法、超臨界萃取等技術，對于工業化生產來說，這些提取方法雖能提高提取率，但也會相應地提高生產成本，能否同時兼顧提取率和成本，也成為實驗室研究與工業化生產實現良好接軌的關鍵.

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ResearchProfileonExtractingCordycepinfromDifferentRawMaterials

LI Qin1,ZHANG Chi1,2*

(1.School of Biological Science and Technology,Hubei University for Nationalities,Enshi 445000,China; 2.Key Laboratory of Biologic Resources Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei University for Nationalities, Enshi 445000,China)

Cordycepin has many physiological activities and important medicinal value,which is one of the effective components inCordycepsmilitaris. With the deepening of the research, more advanced technology is used on the extraction method,and the raw materials for extraction expand fromCordycepsmilitarisfruiting body extending to mycelium and cultivated material,which has opened up a broader way for obtaining cordycepin.This paper makes a systematic review on extracting cordycepin from different raw materials makes a prospect about extracting cordycepin.

cordycepin;mycelium;fruiting body; cultured medium;extraction process

2013-02-15.

湖北省科技廳重點基金項目(2011CDA011)；生物資源保護與利用湖北省重點實驗室開放基金項目(2011).

李琴(1986- )，女，研究生，主要從事生物硒資源與開發研究;*

：張馳(1965- )，男，教授，主要從事植物硒化學的研究.

TS201.2

A

1008-8423(2013)02-0149-04