蛹虫草培养基中虫草素分离提取的工艺综述

蛹虫草培养基中虫草素分离提取的工艺综述

摘要：查阅了相关文献，对蛹虫草的化学成分及其药理作用、蛹虫草培养基的配制及蛹虫草的栽培作了简介。对虫草素的物化性质及生理活性作了详细综述，并对虫草素分离提纯在国内外研究动态进行了介绍，从而为从蛹虫草培养基中分离虫草素的新工艺提供了分析资料。

关键词：蛹虫草培养基；虫草素；分离提取

一、蛹虫草

（一）蛹虫草的化学成分

蛹虫草又名北冬虫夏草，与我国名贵中药材冬虫夏草为同属异种，属于真菌界子囊菌门麦角菌科虫草属。在我国主要分布于吉林、河北、四川、湖南、湖北及山西等省。北方民间曾把它当作冬虫夏草应用，《新华本草纲要》记载其“性平，味甘，有益肺肾，补精髓，止血化痰”。用于肺结核、老人虚弱和贫血等症状，为珍贵的中药材。国内外学者对其化学成分、生理活性进行了较系统的研究，也从中分得了大量单体化合物。姜泓等从其子实体中分离出7个化合物，分别鉴定为3ˊ-脱氧腺苷，腺苷、N6-甲基腺苷、O5-乙酰基虫草素、N6-[β-（乙酰胺甲酰）氧乙基]腺苷、虫草环肽A和麦角甾醇过氧化物。实体中还包括虫草酸（D-甘露醇）、虫草多糖等多种有效成分，其中Zn/Cu=4.3，为人参的1.4倍，为黄芪等补益药的2.8倍。核苷类衍生物是蛹虫草重要的活性成分，虫草素是虫草最重要的活性成分之一，

是虫草中的一种腺苷类结构类似物，具有显著的药理作用。

（二）蛹虫草的药理作用

蛹虫草由虫草属真菌寄生在鳞翅目、鞘翅目及双翅目的一些昆虫的蛹或幼虫体上，使虫体僵死，抽生出子座而形成的。对它的药理作用方面，2006年文庭池进行了比较详细的概述，认为蛹虫草具有抗肿瘤、抗氧化、抗衰老等作用。中医认为，虫草入肺肾二经，既能补肺阴，又能补肾阳，主治肾虚，阳痿遗精，腰膝酸痛，病后虚弱，久咳虚弱，劳咳痰血，自汗盗汗等，是唯一的一种能同时平衡、调节阴阳的中药。蛹虫草含有8种维生素，具有调节神经系统的作用，对植物神经系统具有外周抗胆碱作用，能降低副交感神经兴奋性。蛹虫草还具有镇静作用，并且对心悸、失眠有较好的治疗作用。陈桂宝等对蛹虫草的药理作用进行了研究，观察到蛹虫草对人黑色素瘤B16细胞、人白血病HL-60细胞、人体红血病K562细胞具有较好的抗瘤效果，有些作用优于冬虫夏草。沈均等也认为蛹虫草具有明显耐缺氧、增强记忆、抗炎、提高免疫力、促进能量代谢等独特功效。

二、蛹虫草培养基

（一）培养基配制

以大米、玉米等作主料，另添加10%～25%的蚕蛹粉或奶粉提高蛹虫草子实体的品质。将培养料与营养液以

1︰1比例拌匀，pH掌握在5.5～7.0。按常规装瓶、灭菌、接种。（二）蛹虫草栽培

1、栽培条件。碳源，是蛹虫草合成碳水化合物和氨基酸的基础，也

是重要的能量来源。人工栽培时，蛹虫草可利用的碳源有葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、果胶等，其中尤以葡萄糖、蔗糖等小分子糖类的利用效果最好。氮元素，是蛹虫草自身合成的蛋白质、核酸等有机氮以及铵盐等无机氮。能利用的有机氮很多，如，氨基酸、蛋白胨、豆饼粉、蚕蛹粉等；无机氮主要有氯化铵、硝酸钠、磷酸氢二铵等。有机氮的利用效果最好。矿质元素，以磷、钾、钙、镁等为主要元素。一般通过添加无机盐类来满足蛹虫草对矿质元素的需求。维生素，虫草菌丝不能合成必要的维生素，适当加入VB1有利于菌丝的生长发育。温度，在虫草的不同生长发育阶段都有最适温度、最低温度和最高温度的界限。菌丝生长温度6～30℃，低于6℃极少生长，高于30℃停止生长，甚至死亡。最适生长温度为18～22℃；子实体生长温度为10～25℃，最适生产温度为20～23℃。原基分化时需较大温差刺激，一般应保持5～10℃温差。水分，是蛹虫草菌体细胞的重要组成部分。菌丝生长阶段，培养基含水量保持在60%～65%，空气相对湿度保持在60%～70%；子实体生长阶段，培养基含水量要达到65%～70%，空气相对湿度保持在80%～90%。要注意培养基适时补水和补充营养液。空气，蛹虫草需要少量空气。但在子实体发生期要适当通风，增加新鲜空气。否则，二氧化碳积累过多，子座不能正常分化，影响生长发育。光照，孢子萌发和菌丝生长阶段不需要光照，应保持黑暗环境。但转化到生殖生长阶段需要明亮的散射光，光照度为100～240lx。光照强，菌丝色泽深，质量好，产量高。酸碱度，蛹虫草为偏酸性真菌，其菌丝生长发育最适pH为5.2～

6.8。但在灭菌和培养过程中pH要下降。所以，在配制培养基时，应调高pH1～1.5，在配制培养基时可加0.1%～

0.2%的磷酸二氢钾或磷酸氢二钾等缓冲物质。

2、栽培要点。育种，长期采用无性繁殖及多次转管的蛹虫草菌种，其母本基因容易变异，表现为出草畸形，产质量下降。因此，在生产中应定期对蛹虫草菌种进行一次有性繁殖。菌丝体培养，接种后的料瓶，应置于清洁、避光的环境中培养，保护空气湿度60%。初始阶段，为减少杂菌污染，室内温室宜保持在15～18℃之间，待料面布满虫草菌丝后，将温度提到20～23℃，持续15 d左右，菌丝即可吃透培养料，完成营养生长。子实体培养，菌丝体成熟后，由白色逐渐转为桔黄色，此时，室内应增加光照，白天利用自然散射光，保持200lx，晚间可利用日光灯作光源，每天应不少于10h光照，以促使菌丝体转色和刺激原基形成。待料面突起，并形成小米粒状原基时，要适当通风，补充新鲜空气，保护室内温度18～22℃，并提高空气相对温度至80%～85%。如湿度太大，易使培养基提早失水而影响产量。蛹虫草有较强的趋光性，因此，在子实体形成后，应根据情况适当调整培养瓶与光源的相对方向，或调整室内光源方向，以保证子实体的正常生长形态，从而提高产量。

三、虫草素的研究概况

（一）虫草素的研究价值

1、虫草素的物化性质。1951年Cuningham等观察到被蛹虫草寄生的昆虫组织不易腐烂，随后从中分离到一种腺苷类活性物质，命名为虫

草素，又称虫草菌素，确定其结构式为3ˊ-脱氧腺苷。虫草素是第一个从真菌中分离出来的核苷类抗菌素，其分子式为C10H13N5O3，分子量为251D，碱性，熔点230～231℃，溶于水、热乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿，紫外光最大吸收波长为259nm。虫草素的结构式见图1。

2、虫草素的生物活性。虫草素是一种抗菌素，具有抗菌、抗病毒、干扰人体RNA及DNA合成、明显抑制多种肿瘤细胞生长等作用。Yo-shikawa等将小鼠接种B16黑色素瘤细胞2周后，给小鼠每天口服5mg/kg和15mg/kg剂量的虫草素，2周后发现15mg/kg虫草素可以明显抑制小鼠体内B16黑色素瘤细胞的增殖和生长，表明虫草素对肿瘤细胞的生长与增殖具有抑制作用。研究表明，虫草素的抗肿瘤作用可能与其选择性的抑制mRNA而影响蛋白质合成有关。Koc等研究表明虫草素对TdT-po-

sitive白血病细胞有特异的细胞毒作用。而Yamkaguchi等曾用虫草素同时处理癌细胞和正常细胞，结果发现癌细胞分裂抑制率达到55%，正常细胞分裂抑制率为1.5%。在免疫调节方面，Zhou等报道虫草素通过诱导产生白介素-10，同时抑制白介素-2的生成，表明其具有较强的调节免疫功能。虫草素还可以促进细胞分化、抑制细胞分裂，改变细胞膜上物质结构分布等作用。

（二）虫草素分离提纯工艺国内外研究状况

对蛹虫草中虫草素含量的测定，国内外主要采用薄层色谱扫描法、HPLC-DAD、RP-HPLC法、双波长薄层扫描法、色谱技术和薄层色