发酵虫草菌粉的主要应用
背景及概述[1-2]
冬虫夏草是麦角菌科植物冬虫夏草菌的子座及其寄主蝙蛾科昆虫虫草蝙蝠蛾等的幼虫尸体的复合体,具有补虚损、益精气、止咳化痰等功效,是一种传统名贵滋补中药材。现代药理学研究发现其具有调节免疫、抗炎、抗纤维化、延缓衰老等多种作用。然而由于其主要生长于西藏、青海、云南、贵州、四川、甘肃等高寒山区,随着自然环境的变化及开采过度的影响,产量日益减少,价格逐年升高,已无法满足市场的需要。野生资源的匮乏促使了虫草发酵技术及规模化生产的快速发展,近年来以人工发酵虫草菌粉为原料的制剂逐渐增多,如金水宝胶囊、百令胶囊、至灵胶囊等。人工培育的发酵虫草菌粉的主要化学成分与冬虫夏草类似,且价格相对较低,已逐渐被大众接受和认可。近年来大量研究发现发酵虫草菌粉可用于治疗多种呼吸系统疾病。
主要化学成分[2]
发酵虫草菌粉产品中成分众多,主要成分类型有核苷类、甾醇类、多糖类、氨基酸类、醇类、鞘脂类。此外,还存在多种其他类成分,包括蛋白质多肽、生物碱、多胺、挥发油、硬脂酸、软脂酸、维生素、有机酸、金属元素和黄酮类等。金属元素主要有锌、铁、铜、铅、锰等,且其含量铁>锰>锌>铜>铅;黄酮类化合物主要包括染料木素、黄豆黄素等。
核苷类:核苷类成分为冬虫夏草及发酵虫草菌粉类产品的重要活性物质之一,是维持生物细胞生命活动的基本组成元素;是构成核酸RNA,DNA单体的前体,也是生物氧化、能量代谢中的能源物质和抗病毒、抗肿瘤药物的中间体,在抗癌市场中占据了将近五分之一的市场份额。另外,核苷类药物还有增强免疫抗氧化、抗炎、促进血管和淋巴管生成等作用。发酵虫草菌粉中主要含有13种核苷类成分,其中,鸟苷、尿苷、腺苷作为优势代谢成分,在各发酵虫草菌粉制剂中含量较高,均高于天然虫草中含量,其中以腺苷药理作用最为明显。在5种虫草菌粉产品中,宁心宝胶囊和至灵胶囊中3种成分含量相当,均为最高且批次间差异性较大;其次为心肝宝胶卡博特炭黑囊、金水宝胶囊;百令胶囊为最低。虫草素(3'-脱氧腺苷)作为第一个从真菌中分离出来的核苷类抗生素,为北虫草的主要代谢产物,但天然虫草中是否存在虫草素还存在争论,这可能与学者取材的冬虫夏草的生长环境及地理因素等相关。研究发现,在中华被毛孢菌种培养基中加入4g·L-15'-核苷酸酶时,虫草素的产量提高到原水平的201.1%。经证实,5'-核苷酸酶参与了虫草素的生物合成。
甾醇类:麦角甾醇是一种植物甾醇类化合物,广泛存在于真菌类植物中,是天然虫草及其替代品中甾醇类的主要成分,以游离及结合两种形式存在;是组成真菌生物膜的重要活性物质,脂溶性维生素D2的前体;具有抗癌、抗氧化等药理作用;已有学者建立通过检测麦角甾醇的含量变化来分析柑橘真菌污染程度的方法。在野生冬虫夏草及人工虫草中,均分离鉴定出了7种甾醇类化合物,其中麦角甾醇所占比例最高,高于44%,其次为胆甾醇、谷甾醇,所占比例分别为31.0%~37.0%,9.0%~14.0%。不同厂家生产的发酵虫草菌粉制剂中麦角甾醇含量各异,但均高于野生冬虫夏草和人工北虫草。据已有文献报道,金水宝胶囊、百令胶囊、至灵胶囊、宁心宝胶囊、心肝宝胶囊中麦角甾醇含量就属百令胶囊为最高,达6.06~6.10mg·g-1。
多糖类:虫草多糖是大量存在于虫草及虫草菌粉产品中的一类高分子复合物,约占冬虫夏草干重的3%~8%,虫草菌丝体中多糖质量分数在2.97%~4.48%。具有调节免疫、抗氧化、抗肿瘤、保肝护肝等作用。虫草菌丝制剂中多糖结构不尽相同,受菌种、培养基条件(培养时间,温度,pH,碳源,氮源,硫酸盐种类等)和培养基种类等因素的影响。且干燥方法会对多糖的抗氧化活性及单糖比例造成影响,冷冻干燥法相比于喷雾干燥法及烘干法,对多糖抗氧化活性及单糖比例影响较小,是值得推荐的一种多糖干燥方法。自1977年日本报道了1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CS-I后,学者们对虫草多糖的结构及其活性研究逐渐兴起,结构不同的多糖发挥着相同或者不同的药理作用。虫草多糖(CSP)中平均相对分子质量为2.70×104Da的CPS1-2和平均相对分子质量为9.76×105Da的NCSP-50均能刺激血管扩张物质NO的分泌,前者还能降低ET-1和肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素II的水平,抑制转化生长因子TGF-β1的增长和降低炎症介质C反应蛋白的水平,可用于抗高血压治疗;新型多糖CMPA90-1,含硒多糖和多糖CPS-F均表现出抗氧化活性且CMPA90-1和CPS-F都具抗炎活性;菌多糖MPCS和平均相对分子质量为20200Da的均一多CP2-c2-s2均具有免疫调节作用,前者可用于治疗卡介苗及脂多糖引起的免疫性肝损伤,后者可用于抗衰老;渣多糖RPS可降低血液和肝中脂质的水平,增强谷氨酸丙酮酸酯转氨酶和抗氧化活性,是潜在的抗高血脂、抗肝损伤和抗氧化药物。另外,多糖CME-1可通过抑制血小板活化从而预防或治疗心血管疾病;多糖CMN1可对抗缺氧,用于急性高原病的治疗。市场上多糖类产品主要以虫草胞外粗多糖或菌丝粗多糖为主,但由于技术限制,目前报道的研究多是针对粗多糖,即使通过分离纯化得到单一组分,也仅有其相对分子质量及一级结构的研究,无法从分子水平上确切阐述其作用机制和药理功能,故其结构有待进一步的发掘和研究。作为虫草及虫草菌粉产品中共有并具有较强药理活性的特征性成分,建议将其纳入虫草菌粉类产品的质量标准当中。
2. 氨基酸类:氨基酸是构成蛋白质的基本单位,是生物体内不可缺少的营养成分之一,与生物的生命活动有着密切联系。据有关文献报道,天然虫草与人工虫草中均含有17种氨基酸和8种必需氨基酸,人工虫草中总氨基酸含量大于天然虫草中总氨基酸含量。不同产地虫草和不同类型虫草真菌菌丝体中游离氨基酸含量差异较大,但不同类型氨基酸所占比例无明显差异。运用聚类分析与主成分分析对7种虫草真菌菌丝体中游离氨基酸含....
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