新古尼異蟲草的化學成分、藥理作用及開發應用研究進展

甘卓亭，姚 婷，丁 璐

1黃山學院旅游學院；2黃山學院分析測試中心，黃山 245041

蟲草是真菌與昆蟲幼體或蛹的復合體，富含多種活性物質和人體必需的微量元素[1]。國際真菌名錄數據庫收錄蟲草540種，中國有報道的蟲草達130多種[1,2]。新古尼異蟲草(MetacordycepsneogunniiT.C.Wen & K.D.Hyde)是其中一種較大型的蟲草，寄主為蝙蝠蛾幼蟲，按照最新的蟲草分類系統屬于麥角菌科(Clavicipiraceae)蟲草屬(Cordyceps)。該蟲草在1983年首次報道時命名為古尼蟲草(Cordycepsgunnii(Berk.) Berk)[3]，此后在我國的貴州、重慶、安徽、四川、湖南、浙江、福建等地均有發現[4-7]，其分生孢子階段經分離獲得無性型為擬青霉屬中的新種古尼擬青霉(PaecilomycesgunniiLiang sp.nov.)[8]。近年來隨著分子技術的發展，通過分子進化和系統發育分析建立系統發育樹，逐步對早期以形態學為基礎的蟲草系統分類進行修正。文庭池等利用貴州云臺山和安徽黃山古尼蟲草樣本， 根據4個基因片段(ITS,18S,TEF1 和 RPB1)測序和分析的結果，認為兩地采集的樣品與澳大利亞特斯馬尼拉的古尼蟲草為不同種，是冬蟲夏草的一個新分枝，將其命名新古尼異蟲草(MetacordycepsneogunniiT.C.Wen & K.D.Hyde)[9,10]。對照該基因測序標本[9]與國內命名為古尼蟲草樣本[3]，兩者在寄主昆蟲、子座、子囊殼、子囊孢子和次生子囊孢子等形態特征上基本一致(表1)，應屬于同種蟲草，也即新古尼異蟲草。

表1 Metacordyceps neogunnii 與 Cordyceps gunni (in China)的形態特征比較Table 1 Comparison of morphological characteristics between Metacordyceps neogunnii and Cordyceps gunni (in China)

在新古尼異蟲草名稱修訂前，主要圍繞菌種的分離與確證、活性物質的鑒定、藥理實驗和培養技術等方面開展研究。初步確定了新古尼異蟲草中主要有多糖類、核苷類、氨基酸、維生素、蟲草酸和黃酮類等6類活性成分(表2)。

表2 新古尼異蟲草中活性成分、代表性化合物與其功能Table 2 Bioactive compounds,representative compound and functions of Metacordyceps neogunnii

續表2(Continued Tab.2)

新古尼異蟲草Metacordyceps neogunnii活性成分Active constituents代表性化合物Representative compound功能Function蟲草酸Cordycepic acid蟲草素Cordycepin 鎮靜、降血壓、抗病毒、抗菌、抗惡性腫瘤等[17]Sedation,lower blood pressure,antiviral,antimi-crobial,anticancer,etc.黃酮類Flavonoids抗氧化、抗癌、抑制脂肪氧化酶、防治心腦血管疾病[18]Antioxidant,anticancer, suppression of oxidable lipase and preventing cardiovascular disease

大量研究證實新古尼異蟲草不僅與冬蟲夏草的化學成分和藥用價值相近或相同[2,19-22]，還具有生態幅寬、培養周期短等優點，非常適合現代深層發酵技術的大規模培育[13,14,23,24]。在冬蟲夏草產量嚴重不足的現狀下，新古尼異蟲草無疑是較為理想的補充資源，被視為一種具有重要開發價值的蟲草。本文在綜合國內外新古尼異蟲草(含以古尼蟲草為名階段的研究成果，下同)相關研究的基礎上，從化學成分、藥理作用和產業化等三個方面對新古尼異蟲草的主要研究成果進行歸納和總結，分析和討論了新古尼異蟲草乃至蟲草的開發與應用問題，為研究者提供了重要的科學參考依據，也為利用者提供資源信息。

1 化學成分研究

1.1 氨基酸

新古尼異蟲草富含甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等重要氨基酸，對改善學習記憶和睡眠有著不可或缺的地位[25]。林琳等[26]對新古尼異蟲草與冬蟲夏草的無性型中氨基酸進行分析，結果表明新古尼蟲草無性型中氨基酸總量與冬蟲夏草基本相同；孟祥賢等[18]測定了新古尼異蟲草整體及不同部位的氨基酸含量，顯示氨基酸的種類差異并不明顯，且氨基酸組分與冬蟲夏草相似。因此，在蟲草的氨基酸類產品的開發和利用方面，新古尼異蟲草可以作為冬蟲夏草的重要補充資源。

1.2 核苷類

核苷類物質被認為是新古尼異蟲草中具有重要開發價值的活性物質之一。為解析新古尼異蟲草及其發酵菌絲體的核苷類成分，陳作紅等[27]運用反相高效液相色譜法(high performance liquid chromatography，HPLC)測定出新古尼異蟲草與冬蟲夏草均含有腺苷、胞苷和尿苷三種物質，且兩者的腺苷和胞苷含量相當。蟲草素[18](3-脫氧腺苷)作為一種核苷類似物，可干擾DNA/RNA的生物合成，是治療癌癥的潛在藥物。蟲草素還可以調節細胞的凋亡、增殖和轉移、以及血管生成和炎癥等多種作用的信號通路[28]。

1.3 多糖類

多糖可分為胞內多糖和胞外多糖，是蟲草的活性物質之一[29]，可以通過增加大腦中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的含量與活性來削弱氧自由基對腦組織的損害，從而改善和提高大腦學習記憶力[30]。劉安軍等[31]對新古尼異蟲草多糖進行純化降解后，通過定性分析得到了葡萄糖和甘露糖，認為蟲草多糖是由這兩種單糖聚合而成的。張永明等[32]研究發現，新古尼異蟲草中多糖量有累積效應，不同的采集時間或培育條件，其含量與組成存在差異性。孟澤彬等[30]采用單因素篩選法制配出新古尼異蟲草胞內多糖高產的最佳培養基及其最佳培養時間，指出在最佳培養基(葡萄糖、蛋白胨、硫酸鋅、磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀濃度分別為35、15、1、1和0.5 g/L)條件下培養144 h，胞內多糖產量達6.794 g/L，為國內人工培養中獲得胞內多糖單位產量最高的。因此，通過優化培養基和培養時間，有望解決新古尼異蟲草多糖產量不高的瓶頸，為新古尼異蟲草胞內多糖的規模化培養和產業化提供思路。

1.4 蟲草酸

蟲草酸又名甘露醇，具有抗氧化、促進新陳代謝等功效，在臨床醫學上對治療腦水腫、腦血栓和腎功能衰竭等有顯著療效[33]。雷幫星等[23]運用比色分析法測定了新古尼異蟲草菌絲發酵物中甘露醇含量，為7.4%，相對標準偏差為0.24%。Lin等[34]為了提高蟲草酸的產量，利用基因組與轉錄組測序等技術手段，發現了己糖激酶和葡萄糖磷酸異構酶是蟲草酸合成的兩個關鍵酶，在深層發酵過程中通過添加兩種關鍵酶底物(D-葡萄糖和葡萄糖-6-磷酸)實現對蟲草酸生物合成途徑的發酵調控，首次在生物合成途徑分析的基礎上通過代謝調節改善蟲草酸的生產，且能有效地提高蟲草酸產量，為后續新古尼異蟲草中蟲草酸的產量優化提供了一種有效手段。

1.5 黃酮類

黃酮類化合物是一類對植物生長發育有重要影響的次生代謝物，對結腸癌、乳腺癌、糖尿病、動脈硬化、狼瘡腎炎以及炎癥等有明顯抑制作用[35]；通過消除自由基、誘導細胞凋亡和調節免疫等方式達到抗腫瘤作用[36]。張永明等[37]研究認為采用超聲波萃取法提取新古尼異蟲草中黃酮比微波萃取和傳統技術萃取更高效和快捷，同時還發現新古尼異蟲草的黃酮含量高于苦丁茶、龍眼參、蒲公英和地錢等植物，與銀杏根相當。

1.6 維生素

維生素是維持機體正常運轉所必需的一類有機化合物。新古尼異蟲草的菌絲體發酵物中含有超過普通谷物和蔬菜含量的煙酸、維生素C和維生素E，其中煙酸含量高于酵母50倍[22]。在提取新古尼異蟲草菌絲體的維生素VE研究中發現萃取劑的極性與VE的粗品量呈負相關，而與VE的純度正相關；若以極性較低的乙酸乙酯提取的VE粗品量計算，新古尼蟲草菌絲體中維生素VE的含量可達到32.4 mg/100 g[38]，為后續開發新古尼異蟲草中維生素E提供一定依據。

此外，對石油醚萃取后的新古尼異蟲草做氣相色譜-質譜聯用儀(gas chromatography-mass spectrometer，GC/MS)分析，還發現了酯類、甾類、芳烴類、烷烴類、酰胺類、烯烴類、酚類、醇類、醛類等多種活性成分，其中的角鯊烯、抗氧劑(2246和 butylated hydroxytoluene(BHT))、不飽和脂肪酸(亞油酸、油酸等)和甾類化合物(β-谷甾醇、豆甾醇、巖藻甾醇、豆甾烷醇)等成分具有特殊的生理功能[14]。

2 藥理作用研究

2.1 鎮痛、鎮靜作用

新古尼異蟲草的鎮痛、鎮靜作用較為顯著，其物質基礎和作用機理也是主要的研究內容。如朱振元等[15]對新古尼異蟲草的鎮痛成分進行了研究和測定，認為鎮痛活性成分的化學物質是一種酸性肽類物質；用不同條件(溫度、酸堿度、蛋白質酶)處理實驗驗證該物質的生化特性，認為其具有耐酸、耐熱和蛋白質敏感選擇性等特點，并進一步證實新古尼異蟲草子實體鎮痛組分不會產生嗎啡依賴。

雷幫星等[39]、蔣嵐[40]分別對新古尼異蟲草的無性型古尼擬青霉的鎮痛組分進行了分離及化學檢測，進一步推測認為鎮痛物質可能為糖肽類物質，還發現各組分的糖和蛋白質含量影響其扭體抑制率；在杜冷丁和生理鹽水的對照實驗中，顯示古尼擬青霉鎮痛粗提物對小鼠具有一定的鎮靜作用。根據上述研究結果，可利用新古尼異蟲草中多肽類鎮痛活性成分的強效性和無癮性特點，開發新型止痛藥和戒毒藥。

2.2 提高人體免疫力

新古尼異蟲草多糖可以通過控制細胞的合成與分泌，促進免疫細胞的增殖和分化，增強巨噬細胞的吞噬能力等多種途徑來調節機體免疫功能[41]。為了明確新古尼異蟲草多糖與其解聚物的免疫活性的差異，肖建輝等[42]通過測定小鼠腹腔巨噬細胞(peritoneal macrophages，PMФ)的吞噬功能和細胞毒T淋巴細胞(cytotoxic lymphocyte，CTL)殺傷功能，確認了新古尼異蟲草多糖解聚物可顯著增強小鼠免疫活性，從而證明了經解聚后的蟲草多糖深加工產品的免疫活性未受影響，為新古尼異蟲草多糖開發利用重要依據。趙明智等在對新古尼異蟲草深層發酵菌絲體的胞內粗糖進行離子交換層析和凝膠色譜層析后得到三組多糖，分別標注為CG1(為中性多糖)、CG2和CG3，并對其中含量較高的兩組CG1和CG2進行小鼠免疫力調節作用實驗，發現僅中性多糖組CG1能夠提升小鼠免疫力的活性[43]，該研究對后續探索新古尼異蟲草中多糖調節機體免疫功能的機理具有參考價值。

2.3 抗腫瘤作用

蟲草中活性物質通過誘導細胞調亡、細胞自噬、阻止癌細胞擴散、增強免疫力等多種機制共同作用來達到抗腫瘤效果[26]。相關研究證實新古尼異蟲草的無性型擬青霉菌絲體中多糖能顯著抑制內毒素(liopolysacchide，LPS)誘導的細胞增殖和自然殺傷細胞(natural killer cell，NK)殺傷活性，還能有效降低腫瘤細胞中免疫抑制因子TGF-β1的產生[44]。朱振元等[45]采用甲醇提取新古尼異蟲草菌絲體，經硅膠柱層析分離純化，并結合紅外光譜和核磁共振H譜進行檢測，發現了甾體類化合物，同時用噻唑藍(methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium-bromide，MTT)比色法檢測，發現該成分對腫瘤細胞的生長具有較強的抑制作用，最高抑制率達84.54%，與冬蟲夏草的抗腫瘤成分與作用基本相似。

2.4 促進睡眠和記憶力的作用

新古尼異蟲草富含多糖、氨基酸、維生素等營養成分，可以為人體供給足夠的能量和營養，增強記憶力，改善精神狀況。張永明[32]研究發現新古尼異蟲草中含有活性物質黃酮，具有促進睡眠和提高學習記憶力作用，張倩[46]研究發現新古尼異蟲草多糖具有改善小鼠大腦神經細胞的作用，從而改善小鼠學習記憶的作用。

2.5 其他作用

劉安軍等[47]給亞急性衰老小鼠注射不同劑量的新古尼異蟲草多糖溶液，實驗結果顯示高劑量組的小鼠腦組織和血清中SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)活性顯著增加，丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量顯著降低，從而說明新古尼異蟲草具有較好的抗衰老作用。此外，新古尼異蟲草可產生增強蘇云金芽孢桿菌抗紫外線的物質，從而提高蘇云金桿菌抗紫外輻射能，增加蘇云金桿菌殺蟲制劑的田間存活時間[24]，并結合該物質在菌絲體和子實體中含量較高、培養液中較低的現象推測其可能為孢內成分；古尼擬青霉對哇巴因、氯化鋇和氯仿引發的心律失常有保護作用[48]，對大鼠急性缺血性腦損傷有保護作用[49]；新古尼異蟲草的發酵菌絲體有平喘、祛痰、抗炎等藥理作用[50,51]，其提取液有誘生及促誘生干擾素的作用等[52,53]。

3 新古尼異蟲草開發與利用

3.1 新古尼異蟲草開發利用現狀

近年來隨著康體養生意識的增強，以冬蟲夏草為代表的蟲草產品逐漸占領了高端消費市場，需求量呈激增態勢。受利益驅動，無序、掠奪式采挖致使冬蟲夏草的產地生態環境惡化，野生資源瀕臨枯竭[1]，而目前冬蟲夏草的人工培養仍存在一定技術難度，因此亟需尋求冬蟲夏草的補充資源。新古尼異蟲草作為一種生物活性很強的蟲草品種，除與冬蟲夏草主要藥理作用類似外，還存在分布范圍較廣、部分活性物質含量高于冬蟲夏草、可通過液體發酵大規模培養菌絲體等優點[54-56]，是冬蟲夏草最理想的補充。

現階段對新古尼異蟲草的開發利用除普通鮮品和干品外，在藥酒類的深加工方面較為成熟，已開發出如帝茅酒、小黑馬、“阿福樂”蟲草酒等深受市場歡迎產品[55]。受限于對新古尼異蟲草的物質組成、藥理作用的研究不足，與冬蟲夏草相比較，多為簡單的初加工產品，種類單一，產品開發還有巨大潛力。

3.2 未來產業化方向

產業化是實現蟲草資源開來與利用的重要方向，正如《蟲草產業發展金湖宣言》[1]中指出“蟲草作為重要資源真菌在我國具有特殊意義，已經形成了一個巨大的產業”。新古尼異蟲草作為一種重要的蟲草資源在蟲草產業化大背景下，還需要在規模化、標準化、質量控制和產品深加工等方面加強研究。

3.2.1 生產規模化

規模化生產是提高蟲草產業的經濟效益、降低成本和增加產值的重要方式。蟲草的菌種分離即無性型的分離、確證是蟲草產業化的瓶頸之一[57]。無論蟲草的人工培養還是深層發酵，無性型的測定是開展蟲草培養的必要條件，而從無性型的分生孢子階段培養出有性型的蟲草子座則是確定蟲草無性型的直接依據。大多數蟲草的無性型在人工培養上壽命短，保存難，其中蟲草無性系菌種的選育是保證蟲草的高效生產和質量穩定的關鍵所在，因此解決無性型的分離、確證對于實現新古尼異蟲草人工繁育和規模化生產非常關鍵。在技術方法上，相對傳統人工培植技術，液體深層發酵技術可通過調控發酵條件提高目標成分的產量，在規模化生產上更有優勢，而新古尼異蟲草對培養環境要求低、培養周期短等特點也較好地滿足了深層發酵的技術要求，具備規模化生產的可行性。

3.2.2 質量控制

蟲草產品無論食用還是藥用，一旦出現質量問題都影響蟲草產業的健康發展。蟲草生產企業在菌株培育、生產加工的各個環節通常只重視生物量指標而輕視產品的品質要求，這樣生產出來的蟲草產品有效成分和藥理功效存在較大的波動，質量難以保證。為了延長貯藏期、降低成本且使產品的光鮮度好而吸引消費者，部分企業在蟲草子實體生產中采用硫磺熏蒸，形成的熏蒸殘留物SO2不僅會改變藥效，還會給人體造成傷害。此外，研究中發現少量的蟲草及其產品中部分重金屬含量偏高[58,59]，特別是野生蟲草更易受重金屬污染環境的影響，需要重視蟲草的重金屬污染風險。隨著檢測技術發展，對蟲草中有效成分和含量的測定基本可實現[60,61]，應加快蟲草的質量標準體系的建設，為蟲草產業化提供質控標準。

3.2.3 產品深加工

目前，蟲草產品主要為子實體的鮮品、干品和腌漬品等粗制品[62]，以及以中藥配伍使用或制成藥酒等簡單處理的初級加工品，缺少深加工產品。將粗制或初級蟲草產品直接投放市場不僅大大降低了蟲草產品的利用價值，也不利于蟲草的營養效果和藥理作用的發揮，如新古尼異蟲草多糖解聚物比未解聚的多糖更能增強小鼠免疫活性[42]。從產業化角度來看，強化蟲草產品的深加工不僅可以延長產業鏈，還能提高經營企業的利潤，降低企業的經營風險，帶動蟲草行業的整體發展，同時還可以吸引更多的研發投入，形成良性循環。

4 結論

盡管新古尼異蟲草具有與冬蟲夏草相同或相似的化學成分和藥用價值，甚至有些活性物質遠高于冬蟲夏草，但相對于冬蟲夏草，新古尼異蟲草在開發利用上還存在較大差距，重視程度上也遠不夠，特別是在活性物質組成和藥理作用的研究上還有待加強。研究和開發新古尼異蟲草不僅能夠帶來較大的經濟效益，保護天然冬蟲夏草資源及生態環境，還在人體的疾病防治方面具有重要價值。液體深層發酵技術可通過調控發酵條件提高目標成分的產量，較好地滿足了新古尼異蟲草的規模化生產的要求，在新古尼異蟲草產業化發展中應加以優化和推廣。今后，新古尼異蟲草研究與開發的重要內容應是菌種分離與選育和培養技術的優化，同時在活性成分和功能的鑒定、藥理作用的機理和產業化等方面開展深入研究。