蛹蟲草多糖提取分離方法的研究進展

李小一 ,劉美岐,竇啟航，劉雅琦，韓 偉

(華東理工大學藥學院制藥工程與過程化學教育部工程研究中心；華東理工大學藥學院上海市新藥設計重點實驗室,上海 200237)

1 蛹蟲草簡介

蛹蟲草Cordyceps militaris，又名北冬蟲夏草，是麥角菌科蟲草屬真菌的模式種，由子實體與菌核兩部分組成的復合體。《新華本草綱要》記載其“味甘，性平，益肺腎，補精髓，止血化痰”，是一種能同時平衡、調節陰陽的中藥。研究表明[1]蛹蟲草富含蟲草素、蟲草酸、蟲草多糖等，具有免疫調節、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化等多種藥理活性，廣泛用于腫瘤、免疫功能低下，包括艾滋病毒感染等多種疾病中。蟲草多糖為其主要有效成分之一，本文論述了從蛹蟲草中提取分離蛹蟲草多糖的方法，以期為其藥理研究和產業化生產提供幫助。

2 蛹蟲草的有效成分及藥理作用

2.1 蛋白質及氨基酸類

蛹蟲草富含蛋白質(含量為39.37%)，是羊肉蛋白質含量的1.9倍，包含18種氨基酸，其中人體所必需的氨基酸有8種，且比例適當，其中，谷氨酸和天冬氨酸的含量最高，谷氨酸可以參與腦內蛋白質和糖的代謝，促進氧化過程，使血氨下降，減輕肝昏迷癥狀，還可以治療如精神分裂癥以及因腦血管障礙引起的記憶和語言障礙和小兒智力不全等。天冬氨酸可作為K+、Mg2+離子的載體向心肌輸送電解質，由此來改善心肌功能，降低氧耗，治療心臟病，高血壓，降低血液中氮和二氧化碳含量，消除疲勞。

2.2 蟲草多糖

2.2.1 抗腫瘤

Jayakumar等通過研究檢測到從蟲草中提取的多糖CME-1有抗癌作用，能導致基質金屬蛋白酶( matrix metalloproteinase,MMP)的表達水平降低，從而抑制黑色素瘤細胞的遷移[2]。很多研究都表明蟲草多糖的抗癌作用不是直接殺傷癌細胞，而是通過調節人體的免疫系統從而實現抗癌效果。

2.2.2 免疫調節作用

蟲草多糖可以對免疫細胞和免疫分子產生不同程度的影響，能夠促進巨噬細胞、白細胞以及T淋巴細胞的增殖分化，從而產生免疫活性分子，對人體進行免疫調節。同時，還可以結合紅細胞膜上的受體，增強巨噬細胞的吞噬作用。蛹蟲草基質多糖可以促進動物免疫器官的生長發育，從而提高動物機體的免疫能力。

2.2.3 降低血糖

蛹蟲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紅蛋白和糖化血清蛋白含量。胰腺組織細胞的抗氧化能力很低，氧化應激會損傷胰島β細胞，降低合成分泌胰島素的能力，因此其對自由基的損傷非常敏感，而蛹蟲草多糖可以提高機體及胰腺的抗氧化能力，從而保護胰島β細胞，具有良好的降低血糖的作用。

2.3 蟲草素

蟲草素是從蛹蟲草中提取的一種核苷類抗生素，可以抗菌、抗炎、抗病毒，對枯草桿菌、牛結核分歧桿菌有很好的抑制作用，同時也可以抑制病毒mRNA的翻譯過程從而達到抵抗病毒增殖的目的。有關研究也表明蟲草素可以通過作用于多種信號通路，通過各種途徑間的協同作用同時抑制腎臟纖維化的進程[3]。另外，蟲草素在神經系統方面也有一定的藥理作用，可以鎮靜催眠并且改善學習記憶。

2.4 SOD

蛹蟲草中還含有SOD，這是好氧生物細胞防衛系統中非常重要的一種抗氧化酶，它可以防止超氧陰離子對細胞的損傷，具有調節血脂的保健作用，預防高血脂引起的心腦血管疾病。除此之外SOD還能抗衰老、防輻射、抗疲勞，對糖尿病有明顯的恢復作用。

2.5 微量元素

蛹蟲草對微量元素有明顯的富集作用，共含20多種礦物元素。其中微量元素鋅可參與多種酶的合成，和很多基礎生理活動都息息相關，是人體多種蛋白的組成成分；而硒可以和人體內的酶結合生成具有強抗氧化能力的活性物質，從而增強免疫能力，而且硒不能簡單的通過人體直接吸收，需要如蛹蟲草這樣的生物通過轉換變為有機硒再攝入。

3 蛹蟲草多糖的提取

3.1 傳統提取方法

3.1.1 煎煮法

煎煮法，即熱水浸提法，是傳統中藥有效成分提取的最常見最簡易的工序，其主要工作原理是利用高溫溶劑破壞藥材細胞結構，使有效成分充分溶解于溶劑中，包括先煎、包煎、另煎、后煎、兌服等煎煮方法，具有操作簡便，適用范圍廣，溶劑廉價易得等優點。同時，煎煮法也具有存放時間短，產物雜質多等缺點。

3.1.2 回流法

回流法，指用水、乙醇等溶劑揮發浸提中藥中的有效成分，溶劑餾出后經過冷凝回流裝置回到溶液中反復浸提藥材，直至有效成分完全提出。回流法包括水熱回流法，醇熱回流法，回流冷浸法等。該方法易于控溫，溶劑消耗少，操作簡單，具有相當多的優越性。

3.2 現代提取方法

3.2.1 酶法提取

酶法提取，即利用酶的高效性和選擇性，對中藥進行處理，通過破壞中藥細胞壁結構等手段獲得中藥中的有效成分。酶法提取需要選擇適宜的酶的類型，以分解蛹蟲草細胞的纖維素、蛋白質等成分，提高有效成分溶出效率。酶法提取具有專一性，高效性和反應條件溫和性，需嚴格控制反應條件，優化提取過程。

汪振炯等[4]在微波協同酶法提取蛹蟲草多糖的研究中，獲得了最佳提取工藝參數，即在料液比1∶30，纖維素酶量1650U/g，提取溫度55℃，pH值=5.5條件下，酶解處理44min后進行微波提取，微波功率控制在480W，提取時間3.5min，多糖得率為18.45%。

3.2.2 微波輔助提取

微波輔助提取，指中藥和溶劑中的偶極分子在微波的作用下獲取能量，在短時間內放出大量熱能，以獲得中藥有效成分的工藝，該工藝穿透性強，選擇性高，簡便快速，可輔助其他提取技術共同進行，改良傳統提取技術耗時長、效率低等缺點，且節約溶劑，萃取率高，成本低，對提高有效成分的提取率作用明顯。

3.2.3 亞臨界水浸提法

亞臨界水浸提法是指用100～374℃的液態水對中藥的有效成分進行浸提的方法。原理是在一定壓力下，升高溫度使水維持在液體狀態，并改變其表面張力、黏度、極性等。

4 蛹蟲草多糖的純化

4.1 傳統純化方法

4.1.1 醇沉法

醇沉法是一種向中藥提取濃縮液內添加乙醇，使低分子有效成分溶于醇溶液中，而高分子雜質被析出成為沉淀，固液分離后使提取液得以精制的傳統純化方法。

該方法可用于蛹蟲草多糖的提取，產量高，經濟簡單，重復性好，適合工業化大批量生產。

4.1.2 結晶和重結晶

結晶和重結晶的方法是一種使用溶劑從過飽和溶液中分離提純溶解度不同的純化物質和雜質，使全部或大部分雜質去除的傳統的凈化方法，從而達到分離純化的目的。

該方法工藝操作性強，最大限度地提高了原料的利用率，降低了生產成本，適合大規模工業化生產。

4.1.3 溶劑萃取法

溶劑萃取法為一種利用在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中某一化合物的分配系數或溶解度不同，將化合物從一種溶劑轉移到另外一種溶劑的方法。該方法具有操作簡單、反應時間快、生產周期短、萃取效果好等優點，采用多級萃取時，溶質濃縮倍數大、純化度高。

4.2 新型純化方法

4.2.1 離子交換樹脂

離子交換樹脂是一種為網狀結構的球形顆粒物，帶有交換離子的活性基團，具有不溶性。離子交換樹脂離解后，本體所含的負/正電基團能吸附結合溶液中的其他陽/陰離子，從而達到純化目的。

該方法吸附能力強，應用范圍較廣，在低溫常壓下可很有效的脫附，脫附后經簡單的處理就可再生，以達到循環使用和控制污染的目的,但該法選擇性差，樹脂的粘度較小，需較細的篩分。

4.2.2 色譜分離

色譜分離法是一種利用不同物質在固定相和流動相體系中具不同分配系數，當兩相彼此相對移動時，這些物質隨流動相移動，反復多次分配后各物質可達到分離目的的方法。

該方法適用范圍廣、分離效率高、分析速度快、樣品消耗小、靈敏度高、易于自動化，可在工業流程中使用。

4.2.3 大孔吸附樹脂分離

大孔吸附樹脂是一種性質穩定的有機高分子吸附劑，不同于離子交換樹脂，不含離子交換基團，不溶于酸、堿及有機溶劑，可吸附和篩選有機物質，不易受離子干擾。不同極性和孔徑的樹脂對不同化合物的選擇性不同，從而可以達到分離純化的目的。大孔吸附樹脂法是目前最常用的純化方法之一，包括吸附和解吸，所用溶劑主要為水及乙醇，且其工藝簡單，無污染，效率高[5]。

林俊芳等[6]公開的純化工藝中，蛹蟲草多糖經強極性大孔吸附樹脂純化后，可測得其脫色率為85.94%，蛋白去除率為70.05%，多糖保留率為78.92%。此外，經處理后，蛹蟲草多糖樣品中多糖并未發生任何結構改變，其抗氧化作用明顯高于傳統處理方法，同時對巨噬細胞無細胞毒性，安全性高，且該方法純化工藝簡單，成本低，吸附劑安全、環保，適用于工業上進行批量生產。

5 結語

冬蟲夏草因其滋補功效及藥理價值而價格高昂，蛹蟲草與之成分相近，因可以人工培育而相對價格低廉，可能成為冬蟲夏草的替代藥物。因此，近年來蛹蟲草多糖的提取分離方法正逐漸受到重視，而傳統的提取方法因提取效率低、溶劑消耗大、耗時長、有效成分流失大等缺點已經難以滿足生產發展需求。隨著中藥現代化發展，中藥研究方法不斷突破創新，取得了一系列研究成果。新型提取技術如超聲提取、微波提取、酶法提取、大孔樹脂分離等提取分離技術大大提高了效率，促進了中藥研究的發展，也為中藥工業化生產奠定了基礎。但其高技術要求也帶來了一定阻礙，如高成本、操作難度高、難以進行工業化生產等。如何發揮舊方法的優點，與新方法優勢互補，并將實驗結果投入工業化生產中，還需要進一步探索和研究。