李小一 ,刘美岐,窦启航，刘雅琦，韩 伟

(华东理工大学药学院制药工程与过程化学教育部工程研究中心；华东理工大学药学院上海市新药设计重点实验室,上海 200237)

1 蛹虫草简介

蛹虫草Cordyceps militaris，又名北冬虫夏草，是麦角菌科虫草属真菌的模式种，由子实体与菌核两部分组成的复合体。《新华本草纲要》记载其“味甘，性平，益肺肾，补精髓，止血化痰”，是一种能同时平衡、调节阴阳的中药。研究表明[1]蛹虫草富含虫草素、虫草酸、虫草多糖等，具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等多种药理活性，广泛用于肿瘤、免疫功能低下，包括艾滋病毒感染等多种疾病中。虫草多糖为其主要有效成分之一，本文论述了从蛹虫草中提取分离蛹虫草多糖的方法，以期为其药理研究和产业化生产提供帮助。

2 蛹虫草的有效成分及药理作用

2.1 蛋白质及氨基酸类

蛹虫草富含蛋白质(含量为39.37%)，是羊肉蛋白质含量的1.9倍，包含18种氨基酸，其中人体所必需的氨基酸有8种，且比例适当，其中，谷氨酸和天冬氨酸的含量最高，谷氨酸可以参与脑内蛋白质和糖的代谢，促进氧化过程，使血氨下降，减轻肝昏迷症状，还可以治疗如精神分裂症以及因脑血管障碍引起的记忆和语言障碍和小儿智力不全等。天冬氨酸可作为K+、Mg2+离子的载体向心肌输送电解质，由此来改善心肌功能，降低氧耗，治疗心脏病，高血压，降低血液中氮和二氧化碳含量，消除疲劳。

2.2 虫草多糖

2.2.1 抗肿瘤

Jayakumar等通过研究检测到从虫草中提取的多糖CME-1有抗癌作用，能导致基质金属蛋白酶( matrix metalloproteinase,MMP)的表达水平降低，从而抑制黑色素瘤细胞的迁移[2]。很多研究都表明虫草多糖的抗癌作用不是直接杀伤癌细胞，而是通过调节人体的免疫系统从而实现抗癌效果。

2.2.2 免疫调节作用

虫草多糖可以对免疫细胞和免疫分子产生不同程度的影响，能够促进巨噬细胞、白细胞以及T淋巴细胞的增殖分化，从而产生免疫活性分子，对人体进行免疫调节。同时，还可以结合红细胞膜上的受体，增强巨噬细胞的吞噬作用。蛹虫草基质多糖可以促进动物免疫器官的生长发育，从而提高动物机体的免疫能力。

2.2.3 降低血糖

蛹虫草多糖可以降低糖尿病大鼠的空腹血糖值，并且可以降低糖化血红蛋白和糖化血清蛋白含量。胰腺组织细胞的抗氧化能力很低，氧化应激会损伤胰岛β细胞，降低合成分泌胰岛素的能力，因此其对自由基的损伤非常敏感，而蛹虫草多糖可以提高机体及胰腺的抗氧化能力，从而保护胰岛β细胞，具有良好的降低血糖的作用。

2.3 虫草素

虫草素是从蛹虫草中提取的一种核苷类抗生素，可以抗菌、抗炎、抗病毒，对枯草杆菌、牛结核分歧杆菌有很好的抑制作用，同时也可以抑制病毒mRNA的翻译过程从而达到抵抗病毒增殖的目的。有关研究也表明虫草素可以通过作用于多种信号通路，通过各种途径间的协同作用同时抑制肾脏纤维化的进程[3]。另外，虫草素在神经系统方面也有一定的药理作用，可以镇静催眠并且改善学习记忆。

2.4 SOD

蛹虫草中还含有SOD，这是好氧生物细胞防卫系统中非常重要的一种抗氧化酶，它可以防止超氧阴离子对细胞的损伤，具有调节血脂的保健作用，预防高血脂引起的心脑血管疾病。除此之外SOD还能抗衰老、防辐射、抗疲劳，对糖尿病有明显的恢复作用。

2.5 微量元素

蛹虫草对微量元素有明显的富集作用，共含20多种矿物元素。其中微量元素锌可参与多种酶的合成，和很多基础生理活动都息息相关，是人体多种蛋白的组成成分；而硒可以和人体内的酶结合生成具有强抗氧化能力的活性物质，从而增强免疫能力，而且硒不能简单的通过人体直接吸收，需要如蛹虫草这样的生物通过转换变为有机硒再摄入。

3 蛹虫草多糖的提取

3.1 传统提取方法

3.1.1 煎煮法

煎煮法，即热水浸提法，是传统中药有效成分提取的最常见最简易的工序，其主要工作原理是利用高温溶剂破坏药材细胞结构，使有效成分充分溶解于溶剂中，包括先煎、包煎、另煎、后煎、兑服等煎煮方法，具有操作简便，适用范围广，溶剂廉价易得等优点。同时，煎煮法也具有存放时间短，产物杂质多等缺点。

3.1.2 回流法

回流法，指用水、乙醇等溶剂挥发浸提中药中的有效成分，溶剂馏出后经过冷凝回流装置回到溶液中反复浸提药材，直至有效成分完全提出。回流法包括水热回流法，醇热回流法，回流冷浸法等。该方法易于控温，溶剂消耗少，操作简单，具有相当多的优越性。

3.2 现代提取方法

3.2.1 酶法提取

酶法提取，即利用酶的高效性和选择性，对中药进行处理，通过破坏中药细胞壁结构等手段获得中药中的有效成分。酶法提取需要选择适宜的酶的类型，以分解蛹虫草细胞的纤维素、蛋白质等成分，提高有效成分溶出效率。酶法提取具有专一性，高效性和反应条件温和性，需严格控制反应条件，优化提取过程。

汪振炯等[4]在微波协同酶法提取蛹虫草多糖的研究中，获得了最佳提取工艺参数，即在料液比1∶30，纤维素酶量1650U/g，提取温度55℃，pH值=5.5条件下，酶解处理44min后进行微波提取，微波功率控制在480W，提取时间3.5min，多糖得率为18.45%。

3.2.2 微波辅助提取

微波辅助提取，指中药和溶剂中的偶极分子在微波的作用下获取能量，在短时间内放出大量热能，以获得中药有效成分的工艺，该工艺穿透性强，选择性高，简便快速，可辅助其他提取技术共同进行，改良传统提取技术耗时长、效率低等缺点，且节约溶剂，萃取率高，成本低，对提高有效成分的提取率作用明显。

3.2.3 亚临界水浸提法

亚临界水浸提法是指用100～374℃的液态水对中药的有效成分进行浸提的方法。原理是在一定压力下，升高温度使水维持在液体状态，并改变其表面张力、黏度、极性等。

4 蛹虫草多糖的纯化

4.1 传统纯化方法

4.1.1 醇沉法

醇沉法是一种向中药提取浓缩液内添加乙醇，使低分子有效成分溶于醇溶液中，而高分子杂质被析出成为沉淀，固液分离后使提取液得以精制的传统纯化方法。

该方法可用于蛹虫草多糖的提取，产量高，经济简单，重复性好，适合工业化大批量生产。

4.1.2 结晶和重结晶

结晶和重结晶的方法是一种使用溶剂从过饱和溶液中分离提纯溶解度不同的纯化物质和杂质，使全部或大部分杂质去除的传统的净化方法，从而达到分离纯化的目的。

该方法工艺操作性强，最大限度地提高了原料的利用率，降低了生产成本，适合大规模工业化生产。

4.1.3 溶剂萃取法

溶剂萃取法为一种利用在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中某一化合物的分配系数或溶解度不同，将化合物从一种溶剂转移到另外一种溶剂的方法。该方法具有操作简单、反应时间快、生产周期短、萃取效果好等优点，采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。

4.2 新型纯化方法

4.2.1 离子交换树脂

离子交换树脂是一种为网状结构的球形颗粒物，带有交换离子的活性基团，具有不溶性。离子交换树脂离解后，本体所含的负/正电基团能吸附结合溶液中的其他阳/阴离子，从而达到纯化目的。

该方法吸附能力强，应用范围较广，在低温常压下可很有效的脱附，脱附后经简单的处理就可再生，以达到循环使用和控制污染的目的,但该法选择性差，树脂的粘度较小，需较细的筛分。

4.2.2 色谱分离

色谱分离法是一种利用不同物质在固定相和流动相体系中具不同分配系数，当两相彼此相对移动时，这些物质随流动相移动，反复多次分配后各物质可达到分离目的的方法。

该方法适用范围广、分离效率高、分析速度快、样品消耗小、灵敏度高、易于自动化，可在工业流程中使用。

4.2.3 大孔吸附树脂分离

大孔吸附树脂是一种性质稳定的有机高分子吸附剂，不同于离子交换树脂，不含离子交换基团，不溶于酸、碱及有机溶剂，可吸附和筛选有机物质，不易受离子干扰。不同极性和孔径的树脂对不同化合物的选择性不同，从而可以达到分离纯化的目的。大孔吸附树脂法是目前最常用的纯化方法之一，包括吸附和解吸，所用溶剂主要为水及乙醇，且其工艺简单，无污染，效率高[5]。

林俊芳等[6]公开的纯化工艺中，蛹虫草多糖经强极性大孔吸附树脂纯化后，可测得其脱色率为85.94%，蛋白去除率为70.05%，多糖保留率为78.92%。此外，经处理后，蛹虫草多糖样品中多糖并未发生任何结构改变，其抗氧化作用明显高于传统处理方法，同时对巨噬细胞无细胞毒性，安全性高，且该方法纯化工艺简单，成本低，吸附剂安全、环保，适用于工业上进行批量生产。

5 结语

冬虫夏草因其滋补功效及药理价值而价格高昂，蛹虫草与之成分相近，因可以人工培育而相对价格低廉，可能成为冬虫夏草的替代药物。因此，近年来蛹虫草多糖的提取分离方法正逐渐受到重视，而传统的提取方法因提取效率低、溶剂消耗大、耗时长、有效成分流失大等缺点已经难以满足生产发展需求。随着中药现代化发展，中药研究方法不断突破创新，取得了一系列研究成果。新型提取技术如超声提取、微波提取、酶法提取、大孔树脂分离等提取分离技术大大提高了效率，促进了中药研究的发展，也为中药工业化生产奠定了基础。但其高技术要求也带来了一定阻碍，如高成本、操作难度高、难以进行工业化生产等。如何发挥旧方法的优点，与新方法优势互补，并将实验结果投入工业化生产中，还需要进一步探索和研究。