食用菌中萜類物質及其生物活性研究進展

楊亞蘭，任佳麗，張 慧

(中南林業科技大學食品科學與工程學院，稻谷及副產物深加工國家工程實驗室，湖南長沙410002)

食用菌是可供人類食用的大型真菌，分布廣泛，世界上大型真菌有14萬種，可食用的大約有2300種，我國已知的食用菌有1000多種［1］。食用菌含有豐富的蛋白質、粗纖維、多糖、維生素和大量的必需氨基酸。不僅具有獨特的風味和營養價值，還因其含有眾多的生物活性成分，如多糖、酚類、甾醇、萜類等，而具有較高的藥用價值，如調節免疫功能、抗腫瘤和降低膽固醇等功效等［2］。香菇多糖經過測試，毒性顯示接近于零，已經用于臨床上腫瘤的治療。因此，越來越多的食用菌被作為藥物或者保健品原料來預防和治療疾病。

萜類化合物廣泛分布在植物、動物和大型真菌中，結構多樣，其中絕大多數具有抗炎、抑菌和抗氧化等多種生物活性，目前已報道的萜類化合物的結構大約有50000種［3］。例如植物中具有抗瘧原蟲的青蒿素，動物中具有改善腎細胞凋亡的蝦青素和靈芝中具有抗炎作用的靈芝三萜等。食用菌中的萜類多為倍半萜、二萜和三萜，它們大多具有多種生物活性。常見的靈芝中的三萜化合物靈芝酸是重要的活性物質，現已從靈芝中分離出100多種，靈芝酸能降血脂、抗氧化、抗菌抗炎、抗HIV病毒以及抗腫瘤等多種藥理活性。自然界中萜類化合物多種多樣，但是僅有一小部分被開發利用，因此，食用菌中的萜類化合物具有巨大的開發前景。本文介紹了食用菌中萜類化合物的分離純化以及鑒定方法，并整理了食用菌中具有抗炎、抗腫瘤、抗氧化和抑菌等活性的萜類化合物，為食用菌進一步的開發利用提供理論基礎。

1 萜類化合物的定義和分類

萜類化合物是分子式為異戊二烯單位倍數的烴類及其衍生物，包括醛、酮、酯、羧酸和醇等。萜類化合物根據異戊二烯的數量來命名和分類，例如單萜(10個碳)，倍半萜(15個碳)，二萜(20個碳)，二倍半萜(25 個碳)，三萜(30 個碳)和四萜(35 個碳)［4］。常見的萜類化合物有:樟科植物中的單萜龍腦和樟腦，動物肝臟中的二萜維生素A，菊科植物中的倍半萜青蒿素以及食用菌中的三萜靈芝酸等(見圖1)。

圖1 常見萜類化合物Fig.1 Common terpenoids注:1.龍腦，2.樟腦，3.維生素 A，4.青蒿素，5.靈芝酸 A。

2 萜類物質的提取、分離與鑒定

萜類化合物通常采用有機溶劑浸提、回流提取或者通過微波輔助提取，常用的有機溶劑有甲醇、乙醇、乙酸乙酯、石油醚等，提取的目標成分不同，相應的有機溶劑也不同。蕢霄云等［5］通過響應面法得到靈芝三萜的微波提取最佳工藝，并比較微波輔助提取、超聲提取、回流提取和浸提4種提取方法的提取效果，發現微波處理后三萜的得率提高。食用菌中有的萜類化合物不穩定，在提取過程中容易發生化學轉化，比如大多數乳菇屬子實體被破壞后，乳汁顏色會發生改變，其中的倍半萜就會發生轉化，一般這種情況有兩種提取方法:一種是將子實體絞碎后用有機溶劑常溫提取，得到轉化后的倍半萜，另一種是用液氮或干冰冷凍完整子實體，低溫下提取，得到原始的倍半萜［6］。

萜類物質最常用的分離方法是柱層析分離，常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁和Sephadex。從胡克黑蛋巢菌中提取cyathane型二萜時，就是將粗提物反復過硅膠柱，以CHCl2－丙酮為洗脫液進行梯度洗脫，然后TLC硅膠板進行定性檢測，最后再經Sephadex LH－20得到純品［7］。高效液相和氣相色譜也越來越多被用于分離萜類物質，Fang等［8］利用硅膠柱和反相高效液相(RP－HPLC)分離純化出4種薁類色素。Pyysalo等［9］利用氣相色譜分離出毛頭乳菇(Lactarius torminosus)中的倍半萜。

萜類化合物作為一類重要的有機化合物，其分子結構的檢測主要靠多種譜學技術相結合，如:液相和氣相色譜結合紫外光譜、紅外光譜、質譜和核磁共振等方法，香草醛－高氯酸顯色也能對部分萜類物質進行定量分析。王偉等［10］以齊墩果酸為標準品、香草醛－高氯酸顯色體系測定靈芝發酵菌絲體的三萜含量。高效液相色譜法通常是通過與標準物質進行對比，根據出峰時間和標準曲線進行定性和定量分析。賈紅巖等［11］利用高效液相色譜法同時測定不同產地和品種的靈芝子實體中的12種三萜成分，同時進行了定性和定量分析。Daniewski等［12］以橄欖褶乳菇的高效液相色譜圖為標準，確定粘綠乳菇及絨白乳菇等7種乳菇的倍半萜化合物。因為萜類物質種類較多，不斷有新化合物被分離出來，所以質譜鑒定是最常用的方法。Gao等［13］利用浸提、柱色譜、HPLC等從靈芝中分離出了3種新的三萜醛，并通過核磁共振光譜數據確定化合物的結構。Li等［14］從紅汁乳菇(Lactarius hatsudake)中分離出兩種薁類色素，通過光譜(2D－NMR)和質譜(HR－TOF－MS)確定新化合物的結構。

3 萜類物質的生物活性

隨著對萜類化合物研究的不斷深入，萜類物質所具有的抗炎、抗腫瘤、抗氧化和抑菌等活性被發現，預示其在醫藥行業具有重大的開發和利用價值。

3.1 抗炎

炎癥是對機體損傷的局部組織所呈現的反應，特征是功能障礙、疼痛、發熱和紅腫等。通常和病原體疾病相關，例如糖尿病、關節炎、肥胖、代謝綜合癥、癌癥和心血管疾病。大量研究表明多種食用菌中的活性物質通過減少炎癥介質的產生而起到抗炎作用。

Liu等［15］從靈芝中分離出來的靈芝酸C1通過抑制TNF－α產生來抗哮喘，茯苓酸通過血紅素加氧酶－1(HO－1)促進成牙本質細胞分化［16］。硫磺多孔菌(Laetiporus sulphureus)分離出的三萜LSM－H7，經鑒定為乙酰齒孔酸，一定劑量的 LSM－H7能抑制RAW 264.7細胞中NO的產生，且在該劑量下沒有任何細胞毒性［17］。樺剝管菌(Piptoporus betulinus)中分離出的6種羊毛甾烷型三萜酸均能抑制TPA誘導的小鼠耳朵水腫［18］。萜類物質抗炎機理主要是抑制炎癥介質的產生達到抗炎的目的，例如非洲黑蛋巢(Cyathus africanus)、鱗蓋肉齒菌(Sarcodon scabrosus)、美味側耳(Pleurotus cornucopiae)和毛韌革菌(Stereum hirsutum)中萜類化合物的抗炎機理都是抑制NO的生成(詳見表1)。

表1 食用菌中有抗炎活性的萜類化合物Table 1 Anti－inflammatory terpenoids in edible mushroom

3.2 抗腫瘤

腫瘤是發病率極高的疾病，目前藥物治療雖然是臨床治療腫瘤的重要手段之一，但毒副作用較強，而食用菌中的多糖、蛋白質、激素、萜類、生物堿和酚醛類等化合物是最常見的天然抗腫瘤活性成分。研究表明，活性成分的抗腫瘤機制主要是調節機體的免疫功能、調節腫瘤細胞的生命周期、抑制腫瘤細胞粘附與浸潤轉移、調節細胞信號傳導、直接細胞毒害作用和阻斷致癌、抗突變作用等［30］。

食用菌中多種萜類物質具有抗癌活性，輻毛鬼傘(Coprinus radians)中分離出13個guanacastane型二萜，這些化合物具有抗乳腺癌細胞活性［31］;細致乳菇中分離出的乳菇菌素對肺癌、結腸癌、肝癌和宮頸癌細胞有抑制作用［32］。樟芝中的麥角甾烷型三萜methylantcinate A(MAA)能夠劑量依賴性的抑制口腔癌細胞OEC－M1和OC－2的生長，且對正常口腔牙齦成纖維細胞沒有細胞毒性，根據流式細胞技術分析，促進細胞凋亡的基因Bax等增加而抗凋亡的Bcl－2和Bcl－xL表達減少，這表明MAA的抗癌可能是通過線粒體途徑進行［33］。牛樟芝(Antrodiacamphorate)中分離出的Antroquinonol(安卓奎諾爾)對不同肝癌細胞的抗性順序為HepG2＞Hep G2.2.15＞Mahlavu＞PLC/PRF/5＞SK－Hep1＞Hep3B，即通過活化AMPK和mTOR轉移途徑完全阻斷細胞周期進程導致細胞凋亡［34］，目前安卓奎諾爾被認為是全球唯一沒有毒副作用的抗癌分子，現已經用于醫療行業。Kim等［35］從亞絨白乳菇中分離出了7個lactarane型倍半萜，其中Subvellerolactone B能抑制A549、SK－MEL－2和 HCT－15的活性，而Subvellerolactone D和E只對A549和HCT－15有抑制作用。Yoshikawa等［36］從亮色乳菇中分離出新的桉葉烷型倍半萜，該倍半萜對KB細胞具有抑制作用。王濤［37］研究了靈芝三萜對前列腺癌細胞的生長影響，結果表明:靈芝三萜能明顯抑制前列腺癌細胞的生長，其作用機制主要是通過調控細胞周期和減少凋亡蛋白來抑制腫瘤細胞的增殖和促進細胞凋亡(詳見表2)。

表2 食用菌中抗腫瘤的萜類化合物Table 2 Antitumor terpenoids in edible mushroom

3.3 抗氧化

人體在代謝過程中會產生氧自由基，而過量的自由基會威脅人體健康，并引發一系列疾病。因此，從天然產物中尋找效果顯著、毒性較小的抗氧化劑是必然的選擇。研究發現杏鮑菇、香菇和黃牛肝菌等多種食用菌的提取物具有抗氧化活性，其有效活性成分可能是多糖、萜類和多酚等［38－40］。而食用菌中活性物質的抗氧化機制主要有直接清除自由基、抑制脂質氧化、螯合過渡金屬離子和激活體內抗氧化相關酶的活性等［41］。程水明等［42］研究表明茯苓皮三萜能夠清除、·OH和H2O2，清除效果呈劑量依賴性，體外實驗證明茯苓皮三萜能抑制雞紅細胞溶血作用和抑制小鼠肝脂質過氧化。Wang等［43］從金針菇中分離出具有抗氧化、抗腫瘤和抑菌等活性的多種倍半萜。Yoo等［44］從毛韌革菌中分離出的倍半萜Hirsutenols E和F具有清除超氧陰離子的活性。劉曉珍等［45］研究表明黑靈芝中三萜類化合物對DPPH自由基有清除作用，對β－胡蘿卜素－亞油酸有一定的抑制作用，且對亞鐵離子的螯合作用較強，具有較高的抗氧化能力。

3.4 抑菌

抑菌是指能夠抑制包括細菌、真菌在內的微生物生長的生理活性。WTO統計發現，腹瀉、呼吸道疾病、腦膜炎、性傳播疾病以及醫院獲得性感染等疾病均是由一些新興且抗性顯著的微生物造成的，微生物耐藥性問題亟待解決，通過對自然資源的開發利用獲得抗菌藥物是重要的途徑之一。

沈思等［46］研究表明茯苓皮三萜對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌有較好的抑制作用，其中對綠膿桿菌的抑菌效果受時間因素影響較大、穩定性差。Kawagishi等［47］從猴頭菇菌絲體中分離出Erinarols J和K兩種新的化合物，而Erinacine K具有抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)的活性;Noemia等［48］從金針菇中分離出了cuparene型倍半萜enokipodins C和D以及enokipodins A和B，這些化合物對臘葉芽枝霉、枯草桿菌和金黃色葡萄球菌具有抑制作用;從紅乳菇子實體中分離出倍半萜Rufuslactone，該倍半萜具有抑制植物病原菌作用［49］;Ofodile等［50］從靈芝中分離出了3種 colossolactones化合物，并用TLC－生物自顯影技術進行抑菌實驗，發現 colossolactone E和23－hydroxycolossolactone E對枯草桿菌和丁香假單胞菌有抑制作用;Shibata等［51］從鱗蓋肉齒菌中分離出了新的二萜Sarcodonin L和 Sarcodonin M，并通過紙片擴散法確定Sarcodonin L和Sarcodonin M對枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌有抑制作用，而不抑制大腸桿菌的活性;Yun等［52］從毛韌革菌的菌絲體中分離出倍半萜hirsutenols A、B和C，這三種化合物均對大腸桿菌有中等抑制活性，而對金黃色葡萄球菌、枯草桿菌和鼠傷寒沙門氏菌沒有抑制活性;Intaraudom等［53］從炭褶菌屬中分離出的Aurisins A、G和K具有抗惡性瘧原蟲、蠟樣芽孢桿菌、KB細胞和NCL－H187細胞的活性。萜類物質除了抑制一些常見的細菌和真菌外，也對結核桿菌有抑制作用，Stanikunaite等［54］從Astraeus pteridis的乙醇提取液中分離出了5種羊毛甾烷型三萜，其中兩種化合物對結合分支桿菌有中等的抑制作用(詳見表3)。

表3 食用菌中有抑菌活性的萜類物質Table 3 Antimicrobial activity terpenoids in edible mushroom

3.5 其他活性

食用菌中萜類物質除了抗炎、抗腫瘤、抗氧化和抑菌等活性外，還具有抗 HIV－1 活性［55－58］、降血糖、神經保護、降血脂以及植物生長促進劑等活性［59－60］，抗瘧原蟲、降低膽固醇以及通過對神經的保護作用來治療阿茲海默癥等［61］。

4 展望

我國雖然食用菌資源豐富，產量高，但大部分都是初加工產品，精深加工產品很少，附加值低。究其原因，萜類化合物種類繁多，目前研究主要集中在提取、分離、純化和鑒定以及體外活性研究等方面，而對其化學結構、純度、物化性質、獨立作用的構效關系、代謝途徑和作用機制等方面所開展工作較少，這極大地限制了食用菌中萜類化合物在保健品和醫藥方面的應用。因此，進一步研究食用菌中萜類化合物降脂、降糖、降血壓、抗動脈硬化、天然抑菌劑等作用機理、功效評價和安全性評估，將食用菌充分應用在醫藥和保健品行業，或者將食用菌加工成特殊醫學用途配方食品，有利于食用菌的深度開發和附加值的提升。