蛹虫草的有效成分和药用价值及其在食品中的应用

2016-11-12◎詹欢

现代食品 2016年8期

关键词：虫草多糖含量

◎詹欢

（河南三色鸽乳业有限公司工程技术中心，河南南阳 473000）

蛹虫草的有效成分和药用价值及其在食品中的应用

◎詹欢

（河南三色鸽乳业有限公司工程技术中心，河南南阳 473000）

蛹虫草作为中药材与冬虫夏草有相似的功效，本文主要总结了蛹虫草中氨基酸、甾醇、矿物质、维生素等的含量，并综述虫草素、虫草多糖等的结构、作用机理、分离纯化及蛹虫草的降血糖、抗疲劳、抗氧化、对脑细胞的保护作用和防癌作用，对蛹虫草在食品方面的应用进行概括。并对蛹虫草研究中存在的问题和以后的研究方向进行了展望，为蛹虫草进一步研究与开发提供一定的理论依据。

蛹虫草；有效成分；药用价值；应用

冬虫夏草（Cordyceps sinensis）是传统的名贵中药材，其药用价值早已被世人所熟知，而蛹虫草仍颇受争议［1］。蛹虫草（Cordyceps militaris L. Link）主要寄生在鳞翅目昆虫的蛹中，其生长速度比冬虫夏草较快，近年来其人工培育技术得到较快发展，深层次开发利用研究也逐渐兴起。本文主要从蛹虫草的有效成分、药用价值和作为新资源食品在食品中的应用进行概述。

1 蛹虫草的活性成分

1.1 蛋白质及氨基酸和甾醇类

人工蛹虫草粗蛋白含量为28.18%，比天然冬虫夏草中含量高2.88%［1］。蛹虫草菌丝中富含氨基酸［2］，其中必需氨基酸达7种。范文丽等［3］在研究不同食用菌菌糠中营养成分时发现，蛹虫草菌种的代谢菌糠中产生的氨基酸种类数与其他食用菌相同，并且总含量约为5.9 g/kg。甾醇即虫草酸，是虫草发挥作用的重要成分，具有利尿、排除毒素、促进新陈代谢等功能，临床上常被用来治疗脑血栓、血管痉挛、肾功能衰竭等。廖春丽等［4］通过比色法测得蛹虫草干子实体中虫草酸含量约为17 mg/g。

1.2 矿物质及维生素

蛹虫草共含矿物元素20多种，其中Ca、K含量均高于冬虫夏草，但Zn、Fe、Mg、Cu、Mn、Cd等矿物元素含量较冬虫夏草略低，其余元素二者基本持平。蛹虫草所含维生素不仅种类丰富，且除烟酸外，都远远高于冬虫夏草，见表1。

表1 蛹虫草与冬虫夏草中营养成分对比表[1]（mg/g）

1.3 虫草素

虫草素结构与腺苷类似，是一种核苷同系物。在细胞内能转变成抑制焦磷酸激酶磷酸核糖等酶类的磷酸盐。腺苷是一种碱基，在细胞内参与DNA和RNA的合成，虫草素与腺苷的唯一区别是虫草素缺少3’-羟基。在转录的过程中，一些酶无法识别腺苷和虫草素，在正常碱基位置产生3’-脱氧腺苷或虫草素，使碱基配对无法进行，从而抑制细胞转录［5］，因而具有抑菌、抗病毒的作用。此外还有减肥、免疫调节、抗衰老、抗肿瘤等作用［6］。

蛹虫草中虫草素含量根据培养基种类、提取方法、提取部位、种植区域等不同而不同。郭涛等［7］利用粳米+家蚕蛹浸提液培养基培育蛹虫草，子实体中的虫草素质量比为15.37 mg/g。相同培养基不同部位含量差异明显，总体为子实体＞菌丝体＞基质。殷东林等［8］以蛹虫草子实体为材料，采用微波辅助提取的方法，虫草素提取率可达6.87%；其最佳工艺为微波功率350 W，微波处理时间4 min，提取2次，料液比1∶50（g∶mL）。李琴等［9］采用超声波水提法对比了不同地区蛹虫草含量，发现该提取方法的最优参数情况下，实验室人工培养的蛹虫草中虫草素含量要远远高于云南地区和湖北地区蛹虫草中该物质含量，可能原因除地域差异外，培养基等人工培养条件也有一定影响。深海水能增加真菌发酵产物中功能成分的含量，Hung 等［10］研究深海水对蛹虫草虫草素含量的影响时发现：与超纯水培养相比，深海水培养能显著提高虫草素含量。其主要机理是Mg2+、Na+、K+、Ca2+、Fe2+、、会增加虫草素的产量，Cl—会抑制虫草素的产生。

1.4 虫草多糖

虫草多糖是蛹虫草中另一种重要的活性物质，在蛹虫草中多糖的含量为4%～10%［4］。它通常是由葡萄糖、半乳糖、甘露糖等还原糖基组成的一种高度分枝的甘露聚糖或半乳甘露聚糖［6］。虫草多糖的主要功能是增强免疫力，但其作用机理尚不明确；虫草多糖的研究也多集中在其结构和分离纯化方面。不同菌株的虫草多糖组分略有差异，不同学者测得的多糖结构和组分也不相同。吴凤瑶等［11］用大米培养基培养3种不同菌株，并从其子实体中提取虫草多糖，3者单糖组成相同但摩尔比略有差异。Yu等从蛹虫草子座中分离出的3种多糖而单糖组成不同，分子量最小的仅由葡萄糖一种单糖构成。

虫草多糖提取含量及组成受提取方法等影响。张颖等［12］利用纤维素酶酶解提取蛹虫草菌糠多糖的过程中发现，乙醇分级沉降与Sevag法脱蛋白可满足多糖初级纯化要求，实验得到4种多糖；与Yu 等［13］研究结果一致，但其分子量略有差异。宋江峰等［14］用微波提取法提取虫草多糖时，发现最优的工艺组合为微波功率744.795 W，提取时间4.25 min，料液比为31.057 mL/g，此时虫草多糖平均得率为5.783%；王英娟等［15］通过对比4种不同的提取方法发现，水热回流法是虫草素、虫草多糖的最优提取方法，其最佳工艺条件为料液比1∶10，热回流温度为80 ℃，提取次数3次，每次提取90 min。虫草多糖提取含量及组成与干扰物质影响也有一定关系。薛俊杰等［16］发现虫草多糖含量差异大的主要原因是干扰物质海藻糖和葡萄糖的存在，因此，其提取方法主要是先将干扰物质去除；通过对比水提法和超声波醇提后水提发现，经过醇提，干扰物质去除较为完全，此法测得多糖含量约为3%～4%。糖类会干扰虫草多糖含量，池玥兰等［17］发现多糖粗提取中含有大量的蛋白质，会影响到多糖的生理活性；通过实验对比Sevag法、三氯乙酸法和木瓜蛋白酶分别与二者复合的方法，结果发现经木瓜蛋白酶处理，再经三氯乙酸脱除的方法蛋白脱除率最高，同时多糖损失率最少。张杰等［18］在用超声波对虫草多糖的提取过程中以VC为对照组，结果证明胞内多糖在浓度为10 mg/L时就能100%清除自由基，与VC的抗氧化作用基本持平。

2 蛹虫草的药用价值

2.1 降血糖作用

目前糖尿病临床用药主要有双胍类药物、促胰岛素分泌剂和α-葡萄糖苷酶抑制剂等。α-葡萄糖苷酶在机体的作用是促进碳水化合物分解为单糖。α-葡萄糖苷酶抑制剂可可逆性竞争抑制α-葡萄糖苷酶，进而抑制碳水化合物迅速分解为葡萄糖，从而达到降低血糖的作用。朱振元等［19］发现，蛹虫草中的蛹虫草多对α-葡萄糖苷酶具有抑制效果，且抑制率随多糖纯度和浓度的增加而提高。黄志江等［20］对四氧嘧啶糖尿病小鼠与正常小鼠对照灌胃给药实验发现，人工虫草多糖不改变正常小鼠血糖水平，但能显著降低糖尿病小鼠的血糖水平等指标，认为蛹虫草多糖的降血糖机理很可能是促进胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖摄取水平。孙纳新［21］在研究蛹虫草多糖对1型糖尿病降血糖机理过程中发现，蛹虫草多糖在体外与体内作用结果相似，且机理主要是提高非特异性免疫细胞。

2.2 抗疲劳作用

疲劳是机体由于长时间或者高强度劳动引起的工作效率暂时明显降低的一种生理病理现象［22］。江海涛等［23］通过对小鼠灌注不同剂量的蛹虫草多糖建立疲劳模型，结果表明高剂量蛹虫草多糖能显著延长运动至疲劳的时间，其机制可能是通过提高机体糖原储备延长力竭时间。宁青等［24］的研究也表明蛹虫草抗疲劳作用显著。运动会对机体免疫能力产生影响，适量运动会产生正效应，过量运动则会使产生负效应。田雪文等［25］通过测定蛹虫草饲喂高强度运动大鼠的生化指标，结果发现蛹虫草有助于消除疲劳，促进机能恢复，具有良好的免疫调节作用。秦勇等［26］则单纯从运动生理机能改善方面进行研究，实验表明经蛹虫草提取液饲喂组和氨基酸饲喂组抗疲劳作用均不明显，而蛹虫草提取液与氨基酸复合饲喂组抗疲劳作用明显。张润桐等［27］研究了蛹虫草对慢性疲劳综合征的影响，通过灌胃30 d，发现蛹虫草制剂组脑组织中单胺类神经递质含量提高，说明蛹虫草制剂能明显改善慢性疲劳。

2.3 抗氧化作用

超氧化物歧化酶（SOD）在众多领域已经得到广泛应用。冬虫夏草中SOD含量为65 mg/g，蛹虫草中SOD含量要高于此值［28］。陈慧婵等［29］用金针菇、香菇和蛹虫草3种食用菌对小鼠灌胃，结果表明3者均能不同程度地提高机体总抗氧化能力、清除自由基，同时催化有害物质分解，且蛹虫草的效果要优于其他二者。邵颖等［30］在蛹虫草子实体中抗氧化物分离纯化中发现用甲醇浸提后再进行硅胶色谱柱分离，得到的物质具有强抗氧化性，经分析发现该化合物分子式为C22H22O9。除SOD外，虫草多糖也具有一定的抗氧化性。除蛋白质干扰外，分子质量大小也会影响虫草多糖活性［31］。贾俊强等［32］通过α-淀粉酶水解蛹虫草多糖降低其分子质量，结果表明蛹虫草多糖经过酶法修饰后对DPPH自由基的清除能力提高，可能原因是蛹虫草多糖被水解后，活性基团暴露出来，从而使自由基清除能力增强。

2.4 对脑细胞的保护作用

缺血性脑卒中和一氧化碳中毒都会造成不同程度神经、肢体运动及认知功能障碍，致残率、致死率较高。有研究表明，低剂量或高剂量蛹虫草均能减少脑缺血损伤大鼠的神经细胞凋亡数目，表明蛹虫草对脑缺血损伤有保护作用［33，34］。细胞凋亡是缺血后梗死灶扩大和神经功能损伤加重的重要因素［35］，蛹虫草对脑损伤细胞的保护机制与抑制神经元凋亡有关。对一氧化碳急性中毒采用与上述相同的思路，实验结果表明，蛹虫草灌胃组各症状明显比对照组轻，说明蛹虫草对大鼠急性一氧化碳中毒脑损伤有保护作用，在一定程度上可促进神经功能的恢复和提高。蛹虫草对于两种脑损伤状况虽然保护机制不同，但都能减轻脑损伤带来的伤害。

2.5 抗癌作用

结肠癌是一种严重的健康疾病，在亚洲逐渐成为最为常见的癌症［36］。虫草属提取物已被报道过对很多癌症细胞包括肺癌细胞都具有细胞毒性［37］。Lee 等［38］在通过细胞周期阻滞和线粒体凋亡研究蛹虫草对结肠癌的抗癌效果时发现：蛹虫草可诱导在G2/M阶段细胞周期阻滞和增加早期凋亡，蛹虫草的抗癌效果与此直接相关。结肠癌（RKO）细胞对虫草提取物极为敏感，经蛹虫草处理显著延迟了结肠癌细胞的分化。

3 蛹虫草在食品中的应用

蛹虫草在各方面的功效决定了它是一种良好的营养和滋补品。2009年，国家卫生部第3号文件正式批准蛹虫草为新资源食品，将蛹虫草应用到保健品和功能饮料的研究逐渐增多。

林标声等［39］将山楂加入蛹虫草液体发酵培养基中，筛选蛹虫草优质菌株，发酵完成后，取发酵醪液调配，然后经过滤、均质、灌装、灭菌、冷却制成成品。通过分析，最终确定最佳的工艺参数，从而制备出蛹虫草山楂复合保健饮料。何洋等［40］通过将蛹虫草菌丝体浸提后与浓缩后的发酵液混合，并加入到熬煮好的八宝粥中制得蛹虫草八宝粥。秦秀丽等［41］通过将蛹虫草菌丝体经过匀浆、过滤、静置、分离后，与同样方法处理得到的枸杞汁混合调配，制得蛹虫草枸杞天然保健饮料。孙明超等［42］将花生粉碎过筛后，经浸泡、灭菌，接种蛹虫草进行发酵，得到蛹虫草花生，再将蛹虫草花生经过烘炒、浸泡、磨浆、分离、调配、灭菌、灌装和二次杀菌得到成品，其最优参数为蛹虫草花生加入量为35%、110 ℃烘炒13 min、料水比1∶9、加糖量 78g/L，可使花生乳清香浓郁并具有虫草的香气，质地均匀细腻，口感滑爽。李尽哲等［43］分别将霜桑叶和蛹虫草子实体经过预处理、烘干、粉碎、浸提和过滤得到的汁液进行调配、均质、灭菌、灌装得到成品；其最佳配方为每升饮料中，蛹虫草子实体浸提液50 g（蛹虫草子实体5 g）、桑叶浸提液150 g（桑叶20 g）、木糖醇50 g、柠檬酸0.9 g、蜂蜜25 g和黄原胶2 g，得到的复合保健饮料汤色亮黄，具有虫草和桑叶所特有的清香味，酸甜可口，口感绵爽。

4 展望

蛹虫草作为国家批准的新资源食品，其市场需求将进一步扩大。深入研究蛹虫草的生长特点使其批量生产成为可能，同时促进了蛹虫草中活性物质的提取，但提取后如何增强蛹虫草代谢产物的生物活性，需各学科相互渗透相互结合来实现。

虫草素分子结构中有5个氮原子，3个氧原子，而金属离子可使供电体的孤对电子进入其空轨道，因此可推测虫草素可形成二价、三价、四价3种配位体。其官能团和分子质量可用红外光谱和质谱来确定，为进一步提高其生物活性提供依据。但其高级结构与生物活性的关系还需进一步深入研究，除虫草素外，其余成分也需经大量的研究来阐明其结构与功效的关系。

虫草多糖与虫草素的研究面临同样的问题，其研究多集中在其化学性质和生物活性，受检测手段的限制，其高级结构对生物活性的影响较少有人进行深入研究，这将是未来研究的重点。随着研究技术和方法的不断发展，蛹虫草会为人类健康做出更大贡献。

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Effective Components and Medicinal Value of Cordyceps militaris and its Application in Food

Zhan Huan
（Center of Technology and Engineering， Henan Sansege Dairy Limited Corporation，Nanyang 473000， China）

As Chinese herbal， Cordyceps militaris shares the similar efect with Cordyceps sinensis. This paper mainly summarized the content of amino acids， sterols， minerals， vitamins and other componets in Cordyceps militaris as well as the structure， mechanism of action， separation and pur ifcation of cordycepin and Cordyceps polysaccharide， the hypoglycemic， anti fatigue， antioxidant， protective e fect on brain cell and anti-cancer e fect were included and the application of Cordyceps militaris in food was also summarized. The existing problems and future research in the study of Cordyceps militaris was pointed out in order to provide a theoretical basis for further research.

Cordyceps militaris； Efective Components； Medicinal value； Application