蚯蚓的化學成分與應用價值研究進展

涂清波 林穎 蘇鵬亮

摘要 綜述了蚯蚓的化學成分及應用價值，旨在為蚯蚓的綜合開發(fā)利用提供依據。

關鍵詞 蚯蚓；化學成分；應用價值

中圖分類號 S899.8 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）34-0109-03

Abstract The chemical constituents and application values of earthworm were reviewed，in order to provide basis for the comprehensive development and utilization of earthworm.

Key words Earthworm；Chemical constituents；Application value

蚯蚓俗稱地龍，又名曲鱔，為環(huán)節(jié)動物門寡毛綱代表性動物，在世界各地分布有12科6 000 多種，我國境內資源豐富，共記錄8科305種，全國各地廣泛分布的品種有環(huán)毛蚓、愛勝蚓、異唇蚓、杜拉蚓等[1]。蚯蚓營養(yǎng)豐富，生物活性廣泛，可以改善土壤環(huán)境，是我國一味傳統(tǒng)中藥，在《神農百草經》和《本草綱目》已有記載，1837年達爾文稱其為地球上最有價值的動物。筆者綜述了蚯蚓的化學成分及其在醫(yī)藥、環(huán)保、農牧等方面的應用價值，旨在為其進一步開發(fā)利用提供依據。

1 化學成分

蚯蚓干體的主要化學成分如下：蛋白質53.5%～65.1%，脂肪4.40%～17.38%，碳水化合物11.0%～17.4%，灰分7.8%～23.0%[2]。

1.1 氨基酸類

蚯蚓干體中，氨基酸含量為63.69%，由17種氨基酸組成，其中谷氨酸9.62%、天冬氨酸6.64%、亮氨酸5.13%、精氨酸4.50%、賴氨酸5.03%、纈氨酸3.14%、丙氨酸3.70%、甘氨酸3.33%、苯丙氨酸2.72%、蘇氨酸3.24%、酪氨酸2.22%、絲氨酸3.36%、蛋氨酸1.09%、脯氨酸3.72%、組氨酸1.76、半胱氨酸0.67%、異亮氨酸2.84%，包含人體必需的9種氨基酸，且含量較高[3]。

1.2 脂肪酸類

蚯蚓粉和蚯蚓體腔液的脂肪中脂肪酸的含量比例分別為油酸40.76%、41.11%，亞油酸20.98%、6.16%，棕櫚酸19.74%、18.43%，十三酸7.10%、11.8%，硬脂酸4.12%、1.84%，豆蔻酸2.16%、1.68%，10-甲基十二酸1.38%、7.43%，月桂酸1.05%、3.58%，葵酸0.88%、3.89%，十五酸0.39%、1.54%，大多數為不飽和脂肪酸[4]。

1.3 微量元素

1 L蚯蚓原液中含鉀1 107～2 000 mg，鈉467～1 200 mg，鈣206～1 000 mg，鎂27～122 mg，鐵31～36 mg，鋅0.25～6.20 mg，銅0.5～1.2 mg，每克蚯蚓粉中硒含量高達20 μg。蚯蚓體內礦物質大多與氨基酸絡合存在，鐵、銅、錳和鋅元素以氨基酸螯合態(tài)形式存在的比例在65%以上，其中氨基酸螯合鐵占鐵總含量的86.54%；氨基酸螯合銅67.50%；氨基酸螯合錳65.79%；氨基酸螯合鋅93.97%[5]。

1.4 維生素

100 L原液中含維生素A 1.16 mg，維生素B1 5.30 mg，維生素B2 8.65 mg，維生素E 3.15 mg，維生素D占鮮重的0.040%～0.073%[6]。

1.5 核酸 100 L原液中含核酸223.5 mg，其中RNA 169.55 mg，DNA 53.50 mg[6]。

1.6 酶類

1.6.1 溶栓酶。主要包括蚯蚓纖溶酶和膠原酶以及少量溶酶激酶。Mihara等[7]最早從粉正蚓中提取并發(fā)現一組具有水解纖維蛋白和激活纖維溶酶原雙重作用的同工酶，命名為蚯蚓纖溶酶，后來多位學者從不同蚯蚓中相繼提取出來，統(tǒng)稱為蚓激酶，分子量20～40 kD。鐘良瑋等[8]從雙胸蚓中分離到3種水解膠原的酶，其中 Ⅱ 是不具亞基的大分子糖蛋白，分子量為92.9 kD。

1.6.2 抗氧化酶。主要包括過氧化氫酶、超氧化歧化酶以及少量谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、葡萄糖氧化酶等。廖怡等[9]從赤子愛勝蚓中分別提取出過氧化氫酶和超氧化歧化酶，過氧化氫酶分子量為390和400 kD，超氧化歧化酶在蚯蚓體內多為銅、鋅螯合，其中一條亞基分子量為17 kD，比活達22 606 U/mg。

1.6.3 消化酶。不同種類的蚯蚓生活習性不同，食性不同，體內消化酶成分存在差異。消化酶包括纖維素酶、磷酸酶、蛋白酶、糖苷酶、透明質酸酶等。其中，赤子愛勝蚓腸道內纖維素酶活性遠遠高于威廉環(huán)毛蚓，而蛋白酶和酸性及堿性磷酸酶活性顯著低于威廉環(huán)毛蚓[10]。

1.6.4 核酸酶。蚯蚓中含有多種核酸水解酶，分為DNA水解酶和RNA水解酶。張建林等[11]從蚯蚓組織中提取出一種可有效降解超螺旋質粒DNA、線狀λ-噬菌體DNA和細菌染色體DNA，不降解RN的脫氧核糖核酸內切酶，命名為EDNas，分子量63 kD。

1.6.5 其他。蚯蚓體內一般還有膽堿酯酶、植酸酶等[12-13]。

1.7 蛋白質及多肽類

1.7.1 金屬結合蛋白。金屬結合蛋白包括金屬巰蛋白、鈣調素及結合蛋白等。劉蘭芳等[14]采用RT-PCR方法從鎘誘導后的赤子愛勝蚓中克隆到蚯蚓金屬硫蛋白基因cDNA，在大腸桿菌中表達出來，分子量32.4 kD。王采芹等[15]從赤子愛勝蚓中提取出2種鈣調蛋白，分子量分別為18.9和16.0 kD。

1.7.2 溶血蛋白。目前，已發(fā)現多種溶血蛋白。Eue等[16]從赤子愛勝蚓體腔液中分離出3種溶解紅細胞蛋白，分子量46、43和40 kD，其中H3不穩(wěn)定，可斷裂為分子量分別為18和21 kD的2個片段，兼具溶血和凝血作用。Yamaji等[17]分離出溶紅細胞蛋白Lysenin，分子量41 kD，可識別生物膜的鞘磷脂分子，且具有收縮大鼠血管平滑肌的作用。

1.7.3 抗腫瘤和免疫蛋白。林少琴等[18]從太平Ⅱ號蚯蚓組織中分離出一種抗小鼠肝癌H22的糖蛋白，分子量為63 kD。胡云龍等[19]研究發(fā)現蚯蚓提取物對小鼠移植肉瘤S180具有抑制作用。Grdisa等[20]從赤子愛勝蚓組織中提取到G-90，具有刺激細胞生殖作用，且類似免疫球蛋白結構。

1.7.4 抗菌肽。蚯蚓的生活環(huán)境及生活習性決定了其體內必然有對抗不利環(huán)境的防御系統(tǒng)。蚯蚓體內含有少量的抗菌肽。Milochau等[21]從赤子愛勝蚓的體液中分離并純化出2種抗菌肽，命名為fetidins，分子量分別為40和45 kD。張希春等[22]得到2種抗菌肽，分子量分別為53.5和51.9 kD。孫振鈞[23]從赤子愛勝蚓中發(fā)現一種抗菌四十肽。

1.8 代謝產物及其他成分

蚯蚓的活性代謝產物包含胍類化合物、蚯蚓毒素、蚯蚓素以及蚯蚓堿等。其中，胍類化合物被從蚯蚓中分離出來，命名為D-lombricine，具有抑制小鼠自發(fā)性乳瘤生長的作用。其他活性成分還包括嘌呤、膽堿、膽甾醇等[22]。

2 應用價值

2.1 中西醫(yī)藥 《本草綱目》記載有40多種蚯蚓配方，能治療熱結尿閉、高熱煩躁、經閉、抽搐、咳嗽哮喘、行動不便、高血壓、腎炎、結石、先天性癲癇、肺炎、痹癥、風濕、黃疸、小兒驚風等多種疾病。現代醫(yī)學研究和臨床治療證實，蚯蚓體內的活性物質具有增強免疫力、促進傷口愈合、溶栓、降壓、抗癌、抗菌、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗心律失常和抗病毒等作用。目前，蚓激酶已經被作為溶栓藥物普遍應用，被廣泛用于腦缺血性疾病、心血管疾病、下肢深靜脈血栓以及腎病綜合癥等疾病的治療[24-26]。此外，清華2號、福乃康等作為抗癌新藥已被用于臨床治療。目前，蚯蚓藥用活性成分開發(fā)活躍，更多醫(yī)藥產品將會問世。

2.2 動物飼料

干蚯蚓中蛋白質含量高于一般肉類飼料；鐵含量是魚粉的14倍；銅含量是魚粉的2倍；錳含量是魚粉及豆餅的4倍至6倍；鋅含量是魚粉及豆粕的3倍；鉀、鈉、鎂含量都高于豆餅；鈣、磷含量高于豆餅2倍至3倍，并且動物對蚯蚓體內磷的利用率高達90%；蚯蚓還富含維生素A、B、D、E、胡蘿卜素等多種維生素。用蚯蚓飼喂雞、鴨、豬、魚、龜、鱉等，不僅使動物增重加快，產蛋量大，肉質變好，同時提高了飼料轉化率[27-28]。研究發(fā)現，蚯蚓在改善肉質、增加體重的同時還能降低動物發(fā)病率，可治療家畜高熱不退、家畜小便不利、家畜尿血、牛馬大便秘結、母畜產后缺乳、豬牛肛門脫出、家畜水火燙傷、家畜抽搐、家畜心熱風邪等常見病[29]。蚯蚓具有被用作飼料及飼料添加劑的優(yōu)良潛質。

2.3 農田改良

蚯蚓是土壤改良的挖掘機，通過不斷地縱橫鉆洞和吞吐排糞等生命活動，可以疏松土質，改善土壤結構，增加土壤的透氣性，提高肥力。研究表明，有蚯蚓棲息的周圍土壤中，許多無機鹽的元素（如磷、鉀、鈣、鎂等）會增加數倍。與原土養(yǎng)分相比，蚯蚓糞中腐殖含量較原土提高了36%～160%，全氮含量增加了75%～105%，其中速效磷含量增加了20%～68%，速效鉀含量增加了19%～36%[30]。我國每公頃土地內約有蚯蚓15萬～180萬條。由于蚯蚓的掘地性和雜食性，每年每公頃土地內的蚯蚓排出的蚓糞就可達到幾十噸甚至幾百噸，這種蚓糞除含有氮、磷、鉀等常規(guī)元素外，還含有農作物必需的多種微量元素，它不僅是糧油作物的好肥料，而且是花園與苗圃的高級有機肥。

2.4 環(huán)境治理

蚯蚓能夠分泌出多種特殊酶類，能分解蛋白質、脂肪、木質纖維素等，可消化和吸收造紙工業(yè)、食品工業(yè)廢渣以及污泥、垃圾等天然有機物。美國利用蚯蚓處理生活垃圾，率先推行“庭院蚯蚓堆肥法”，洛杉磯市首先建立了一座蚯蚓養(yǎng)殖場，飼養(yǎng)蚯蚓1 000萬條，每月處理垃圾高達75萬t。隨后，日本、歐美等國家及我國紛紛建立了不同處理規(guī)模的處理有機垃圾的蚯蚓養(yǎng)殖場。目前蚯蚓還用來處理農藥和重金屬類有害物質，美國、英國等國家在農田或重金屬礦區(qū)周圍的耕作區(qū)養(yǎng)殖大量的蚯蚓，結果發(fā)現大量重金屬或有害的農藥富集到蚯蚓的體內，使得已經荒蕪的農田又變得肥沃起來[31]。

2.5 保健食品

蚯蚓作為食品在我國古代就有記載，目前主要是在臺灣等地區(qū)比較流行，食品有通心粉和地龍糕等，萊肴有千龍戲珠（蚯蚓煮鴿蛋）、地龍鳳巢（蚯蚓炒蛋）、龍鳳配（蚯蚓燉雞）等。然而，在歐美發(fā)達國家食用蚯蚓非常普遍，美國、加拿大、日本等國家將其制成蚯蚓餅干、罐頭、蚯蚓肉與牛肉漢堡包，暢銷歐洲各地。近年來，發(fā)達國家蚯蚓保健食品年貿易額在20億美元左右，而每年正以20%～25%的速度遞增[32]，相信隨著我國傳統(tǒng)觀念的改變，蚯蚓作為保健食品將會進一步發(fā)展。

2.6 化妝產品

蚯蚓提取液外敷新西蘭兔背部創(chuàng)傷模型，用藥新西蘭兔創(chuàng)傷肉芽組織中含大量肌纖維母細胞，合成功能活躍，細胞內肌動蛋白較多，有利于傷口的收縮與皮膚的恢復。墨西哥國立理工學院已經研制出一種以紅蚯蚓分泌液為原料的天然美容品，能保持皮膚濕度，延緩皮膚衰老。江西省贛南帝龍生物制品廠從蚯蚓活體提取出超氧化物岐化酶，研制出帝龍SOD系列產品，具有較好的抗衰老功效[33]。

2.7 生物催化

隨著綠色化學的發(fā)展，酶作為生物催化劑的應用越來越被重視，與純酶相比，酶的粗提物分離操作簡單，成本低廉。蚯蚓粗提物富含多種酶系，是一種良好的生物催化劑。李志林等[34]、Guan等[35]、He 等[36]發(fā)現蚯蚓粗提物可用于催化不對稱Mannich、Aldol、Henry、Biginelli和Domino等反應，合成異喹啉、香豆素等化合物。以4-羥基香豆素與芐叉丙酮為原料，蚯蚓粗提物催化下成功合成華法林，得率為98%，ee值為20%。

3 展望

蚯蚓自然資源豐富，人工養(yǎng)殖技術成熟，成本低廉，提取物生物活性廣泛，毒副作用低，在醫(yī)藥獸藥臨床上療效確切，成分的提取和活性研究發(fā)展迅速，但蚯蚓醫(yī)藥產品的數量不多，開發(fā)具有獨特成分和療效的高技術產品是對蚯蚓進一步深加工的方向，應加快基礎理論向實際生產轉化研究的轉化。在我國大力提倡新型環(huán)保和有機農業(yè)、綠色化學等新形勢下，蚯蚓在污染治理、農田改良、天然飼料、醫(yī)藥化學等方面的作用會越來越突出。