靈芝三萜類化合物提取純化及生物活性研究進展

徐 瑤，徐樹來, ，劉志彬，祝嗣臣

（1.哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱 150076；2.黑龍江省普通高校食品科學與工程重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150076；3.黑龍江坤健農業股份有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161200）

靈芝（Ganoderma）為擔子菌亞門、層菌綱、多孔菌科、靈芝屬，長期以來靈芝被視為滋補強壯、固本扶正的珍奇中草藥，作為保健養生的珍品，常常被用于預防疾病、增強身體抵抗力、提高機體靈活度，具有延年益壽的功效[1]。靈芝中含有多種生物活性物質，到目前為止，已從其中鑒定出的靈芝三萜類化合物的種類達300 多種[2]，主要活性化學成分有三萜類、多糖類、有機酸、生物堿、氨基酸和礦物質等，其中，三萜化合物是靈芝中最重要的生物活性成分之一。

靈芝屬植物主要有赤靈芝、清靈芝、黃靈芝、紫芝、白靈芝和黑靈芝等，是預防和治療癌癥的潛在候選藥物，其中，三萜類化合物是主要的生物活性成分。因此，靈芝三萜化合物作為藥品和各種保健品的重要成分引起了廣泛關注[3?4]。然而，由于培養條件、品種、生長期的不同，以及提取及分離純化方法的不同，其三萜類化合物的含量及提取率不同，且對其生物活性也有不同的影響。因此，對靈芝三萜類化合物的提取分離純化方法及其生物活性進行綜述研究具有重要意義。基于上述背景，本文綜述了靈芝三萜類化合物的主要提取、分離純化技術方法，及其生物活性應用的研究進展，以期為靈芝三萜類化合物的研究及應用開發提供相應的參考。

1 三萜化合物提取方法研究進展

1.1 有機溶劑提取法

靈芝三萜類化合物結構相似，根據相似相溶原理，通常采用甲醇或乙醇等有機溶劑提取。RUAN等[5]以無水乙醇為提取溶劑，采用響應曲面法優化靈芝三萜類的提取條件為溫度60 ℃，時間6 h，三萜中靈芝酸提取得率由0.88 mg/g 提高到2.09 mg/g。侯敏娜等[6]采用95%乙醇3 次回流提取，優化后該品種粗提物中靈芝總三萜含量為9.07%。陳德力等[7]用傳統氯仿加熱回流提取三萜，測得彎柄靈芝三萜提取得率為（0.42%±0.08%），而以60%甲醇（氯仿-甲醇）混合液為溶劑，提取溫度180 ℃，靜態提取2 次，每次12 min 的加速溶劑萃取法，彎柄靈芝總三萜提取得率為（2.14%±0.18%）。上述不同學者的研究結果表明，盡管同樣采用有機溶劑提取法，但采用的不同溶劑，其提取得率也有較大差異，這是由于靈芝三萜在不同溶劑中的溶出率存在一定的差異，另一方面，其提取參數條件、重復提取次數、原料品種及部位的不同，均會對提取得率有一定的影響。

1.2 超聲波輔助提取

超聲波是一種高頻振蕩波，該法是利用超聲波產生的強烈振動而產生的空化效應及攪拌等作用，破壞細胞壁，以促進活性物質溶出的速度，從而提高活性物質的提取得率。ZHENG 等[8]在超聲功率210 W、提取時間100 min 的最佳工藝條件下，測得三萜得率達到0.38%。康同輝等[9]以85%乙醇為溶劑，超聲時間15 min，最佳超聲輔助提取工藝條件下，靈芝三萜得率為2.19%。賈瑞博等[10]以樹舌靈芝為原料，通過響應面進行分析，通過最優工藝優化，其總三萜的平均提取得率為1.75%。超聲輔助提取與有機溶劑提取法相比縮短了提取時間、提高了提取效率和提取得率。

1.3 酶輔助提取

酶法是通過酶解破壞細胞壁的致密構造，減小細胞壁及細胞間的傳質屏障對有效成分從胞內向提取介質擴散的傳質阻力[11]，從而有利于有效成分的溶出。劉曉燕等[12]通過對纖維素酶、果膠酶和中性蛋白酶不同添加比例的研究，優化靈芝三萜的最佳提取工藝條件為酶解時間80 min、提取pH 為5、酶解溫度50 ℃，測得菌草靈芝總三萜得率為0.99%。丁霄霄等[13]用纖維素酶、半纖維素酶、木瓜蛋白酶組成的復合酶解處理后的原料繼續用無水乙醇80 ℃水浴回流提取2 h，在此條件下靈芝總三萜的提取得率為（1.29%±0.04%）。該提取技術方法不僅能夠保持天然產物的構象，不破壞其立體結構和生物活性，還具有快速、高效、專一、反應條件溫和且污染較小等優點，具有較高的應用推廣價值。

1.4 微波輔助提取

微波是目前天然產物提取的重要輔助手段之一，具有選擇性強、耗時少、能耗低、環保等優點，其高頻電磁波能夠穿透靈芝致密的外層結構而迅速到達內部，并能夠破壞細胞壁而促使細胞內容物的釋出，可有效提高提取率。CHEN 等[14]采用微波輔助提取靈芝總三萜，得率為0.968%。并與常規提取法進行對比，得出微波輔助不僅縮短時間還提高了提取得率。林倩倩等[15]在最佳微波提取條件下，測得三萜類化合物的平均提取得率為0.748%。簣霄云等[16]研究了靈芝三萜類化合物的微波提取法，在最優條件下靈芝三萜一次提取率可達93%，提取率均高于超聲輔助提取法、回流法和常規浸提法，通過與其他提法方法的對比分析得出，微波輔助提取法具有試劑用量少、加熱速度快、提取率高等特點，較適合靈芝三萜化合物的提取。

1.5 超臨界CO2萃取

超臨界CO2萃取技術是一種新型綠色萃取、分離和純化技術。王杉等[17]用超臨界CO2萃取菌草靈芝，在萃取壓力28 MPa，萃取溫度45 ℃，萃取時間2.5 h，CO2流量為35 kg/h 的條件下，得到粗提物中三萜類物質含量為30.25%。華正根等[18]的研究結果表明：采用高壓超臨界CO2提取，靈芝三萜含量為1.35%，而采用乙醇回流提取法提取的靈芝三萜含量僅為0.92%，提取物中三萜不僅含量高，而且成分種類多。因此，高壓超臨界CO2提取法具有得率高、提取溫度低、無化學溶劑消耗和殘留、能耗低、易回收、提取時間短等優點，較適合靈芝三萜的提取，但也有設備要求高、提取成本高等不足。

2 靈芝三萜的分離純化研究進展

根據三萜類化合物的物理化學性質，在分離過程中普遍采用的分離方法為色譜法，包括高效液相色譜（HPLC）、柱層析、薄層色譜、大孔樹脂、高速逆流色譜等，此外，還有離子交換法、結晶和重結晶、密度和梯度離心等其他分離純化方法。鑒于篇幅所限，本文僅對目前普遍采用的主要色譜分離方法的研究進展加以介紹。

2.1 高效液相色譜分離純化

靈芝三萜的分離純化是提高其純度的重要環節，唐文[19]采用高效液相色譜優化后的色譜純化條件，將各個色譜峰達到了基線分離。采用建立的液相色譜方法，利用半制備液相從靈芝中分離得到了兩種目標靈芝酸單體，純度大于99%。賈紅巖等[20]對不同品種間三萜類成分含量測定，得出乙腈-醋酸水溶液為流動相進行梯度洗脫對多種三萜類成分分離純化度高，適用于12 種三萜成分的同時測定。高效液相色譜分離純化法具有分離純化度高，精密度高，穩定性和重復性好等優點，但也有成本高、過程復雜等不足，適合于分離純化像靈芝三萜這類附加值較高的產品。

2.2 大孔樹脂分離純化

大孔吸附樹脂色譜是一種不含交換基團、有大孔結構的有機高聚物吸附劑，有吸附和分子篩雙重作用，具有成本低、吸附容量大、選擇性好、樹脂再生簡便、解吸容易、洗脫率高和可再生等優點。錢竹[21]利用定性顯色反應和薄板層析，通過水、20%乙醇、40%乙醇、95%乙醇的洗脫順序進行洗脫，AB-8 樹脂對靈芝酸的吸附量達8.8372 mg/g。大孔樹脂95%乙醇洗脫組分經反相C18柱和制備高效液相色譜分離，經HPLC 檢測分析，純度達到92.5%。檀琪等[22]對樺褐孔菌三萜粗提物用AB-8 大孔樹脂吸附、90%乙醇洗脫，三萜純度達85.13%。崔月花等[23]用HPD400 對靈芝發酵液正丁醇萃取相進行分離和純化，最大吸附量達82.0 mg/g。可見，盡管大孔樹脂分離純化解決了高效液相色譜成本高的問題，但不同大孔樹脂類型對靈芝三萜的分離純化效果差異性較大，需要在實際使用中進行選擇性試驗；另外，單一采用大孔樹脂很難獲得理想的純化效果，需要和其他方法配合使用。

2.3 高速逆流色譜HSCCC 分離純化

以乙醇和石油醚提取獲得的三萜粗提液，經HSCCC 兩相溶劑系統進一步分離后，可方便高效地分離出靈芝酸S、靈芝酸T 和靈芝B。此外，優化后的HSCCC 方法可用于較大規模的靈芝菌絲體中三萜的分離[24]。朱忠敏等[25]利用HZ-816 樹脂和石油醚-乙酸乙酯-甲醇-水的溶劑體系再經高速逆流色譜一次分離，可分離得到純度高于93%的靈芝酸F 和純度高于90%的靈芝酸C1；當改變溶劑體系中的甲醇和水的比例時，再經高速逆流色譜分離，可分離得到純度高于90%的靈芝酸A 和純度高于85%的靈芝酸C2。采用了大孔吸附樹脂柱層析結合高速逆流色譜法分離純化，具有高效、快速、制備量大、費用低等優點，即節約了成本和很好地解決了有機溶劑對環境的污染問題，且有利于高純度靈芝酸的工業化生產。

國內外相關研究結果表明，靈芝三萜分離純化是一個較為復雜的過程，盡管該領域嘗試了對很多方法進行研究，但各種方法都存在一定的不足，細化分離純化流程，采用分階段多方法聯合的分離純化形式可能是未來的發展趨勢。

3 靈芝三萜藥理作用

三萜類化合物是靈芝中的主要生物活性物質，其中，最具代表性的就是靈芝酸，而靈芝酸是一類高度氧化的羊毛甾烷衍生物，其結構如圖1 所示[26]。

圖1 靈芝酸結構Fig.1 The structure of ganodenic acid

根據異戊二烯定則，多數三萜被認為是由6 個異戊二烯縮合而成的，而主要活性部分是四環三萜和五環三萜，依據碳原子數目的不同可分為C24、C27 及C30 三種。環上的雙鍵大多數位于△8（9）位，大部分在C11 和C23 位有羰基，而且C3、C7 和C15 位大多數被羰基或羥基取代。根據官能團和側鏈將其命名為靈芝酸、靈芝酸甲酯、赤靈酸、靈赤酸、靈赤酸甲酯、靈芝孢子酸、靈芝醇、靈芝醛和靈芝內酯等[27]。其中，靈芝酸又分為靈芝酸A、靈芝酸DM、靈芝酸T、靈芝酸D、靈芝酸H 等。根據靈芝三萜類結構、種類、羊毛甾烷骨架上所連基團的不同以及與生物受體作用的多樣性，決定了其藥理學和生物學活性的多樣性。

3.1 對腎病的治療作用

腎臟疾病因其在世界范圍內的大量存在，及其復雜的發病機制導致缺乏有效的治療方法而逐漸引起人們的關注。SU 等[28]研究了利用從中藥靈芝中分離出的靈芝三萜對常染色體顯性多囊腎病的影響，靈芝三萜通過囊腫小管的生成、延長和上皮細胞的分化來阻止腎臟囊腫的發生。靈芝三萜活性成分物質有望成為治療常染色體顯性多囊腎病的新型藥物。

在阿霉素腎病的發病機制中，氧化應激是引起慢性腎病的普遍因素之一，活性氧激活NF-κB 調節促炎細胞因子和趨化因子的表達[29]。在體外抗纖維化活性的研究中發現靈芝內酯B 在體內可通過劑量依賴性抑制轉化生長因子-β信號轉導和ROS 的產生，激活Nrf2，從而抑制阿霉素腎病[30]。此外，在慢性腎病模型中，靈芝內酯B 降低了尿白蛋白水平，并抑制了肌成纖維細胞的激活。這些發現有望為抗慢性腎病藥物的開發提供新的途徑。

3.2 抗腫瘤細胞的作用

癌癥是一種多因素疾病，會導致行為和代謝的改變，并導致細胞增殖失控和免疫系統減弱。三萜類物質能抑制腫瘤細胞增殖，并通過某些信號通路間接誘導癌細胞凋亡。

據研究報道，從靈芝菌子實體提取的靈芝三萜能抑制肝癌細胞和Hela 細胞等的增殖，以及對人類結腸HT-29 癌細胞、乳腺癌細胞和肺癌細胞具有細胞毒活性[31?34]。SMINA 等[32]通過小鼠試驗證明，靈芝總三萜具有誘導細胞凋亡和抗腫瘤活性的作用；MIN 等[33]通過體外細胞毒實驗證明三萜類化合物對Meth-A 和LLC 腫瘤細胞株具有細胞毒作用；WANG 等[34]發現靈芝三萜類具有激活Caspases-9 和Caspases-3 來誘導細胞凋亡，從而導致前列腺癌細胞發生調亡；SHAO 等[35]發現靈芝三萜類的抗癌作用可能與組蛋白乙酰化和有絲分裂細胞周期有關，分別通過調控不可降壓性5GCN5 和細胞周期蛋白依賴性激酶2CDK2 來實現，盡而通過相互調節作用來發揮抗癌作用，主要作用于NF-κB、RAS-MAPK、PI3K/Akt/mTOR 和細胞周期，導致細胞凋亡[36]；DEDIS等[37]從靈芝菌子實體中提取分離得到的lucidumol D 對人體乳腺癌MCF-7 細胞、人體肝癌HepG2 細胞、人體宮頸癌HeLa 細胞、人體結直腸癌Caco-2 細胞和人體結直腸癌HCT-116 細胞具有選擇性的抗增殖和細胞毒性作用；LIN 等[38]對靈芝三萜類進行了端粒G-四鏈體DNA 的高親和力和選擇性穩定的篩選，結果表明靈芝酸A 和靈芝酸DF 具有較高的結合親和力并有選擇性地與pG4DNA 的側鏈結合，表明該三萜類可能是潛在的抗癌藥物[39]；ZHENG等[40]發現靈芝酸A、靈芝酸B、靈芝醇B、靈芝甘露三醇和靈芝甘露二醇5 個三萜類化合物對人鼻咽癌5-8F 細胞的端粒酶有明顯的抑制作用；LIU 等[41]證明了靈芝烯酸，具有逆轉HepG2/ADM 細胞對阿霉素DOX、長春新堿VCR 和紫杉醇的耐藥性，并顯著逆轉表達MCCB1 的耐藥性。上述國內外諸多學者的研究結果表明，靈芝三萜類化合物對多種癌細胞或具有細胞毒性、抑制作用、誘導癌細胞凋亡的效果，可能是未來重要的抗癌藥物成分之一，具有很高的應用開發價值。

3.3 抗骨質疏松作用

骨質疏松癥是一種骨量減少，骨組織微結構惡化，導致骨骼脆性增強和骨折風險，嚴重會造成全身性骨骼疾病[42]。LIU 等[43]研究發現從靈芝提取物中分離出靈芝酸DM 能通過抑制破骨細胞的分化而明顯地抑制破骨細胞的形成，靈芝酸DM 抑制活化的T 細胞c-FOS 和核因子C1 的表達，這兩個轉錄因子是破骨細胞形成的關鍵轉錄因子，導致樹突狀細胞特異性跨膜蛋白的表達受到抑制，減少了向破骨細胞融合的轉化。其中，靈芝酸F（2）和靈芝酸DM（5）在C7 上有羰基具有抑制破骨細胞分化的效果，這些結果表明，靈芝酸F 和靈芝酸DM 抑制破骨細胞分化過程中C7 上的羰基，該羰基是誘導抑制破骨細胞分化的必需基團。因此，這兩個化合物由于有抑制破骨細胞分化的作用，可能成為治療骨質疏松癥的新療法。

3.4 抗衰老作用

從靈芝子實體中提取到的三萜類在體外和體內均顯示出具有抗氧化特性，通過直接清除細胞中產生的自由基來減少氧化損傷，包括自由基清除劑和抗癌活性[44]。并且三萜類還顯示出清除超氧陰離子自由基和羥自由基的活性[45]。AJITH 等[46]報道三萜類對老年大鼠線粒體脫氫酶、電子傳遞鏈復合物I 和II 活性的影響。SUDHEESH 等[47]分析了三萜類物質對衰老小鼠心臟和大腦線粒體抗氧化狀態的影響，三萜類物質可顯著提高老齡小鼠心臟和腦線粒體GSH 水平以及錳超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽S-轉移酶GST 活性（P＜0.05），顯著降低老齡小鼠心臟和腦線粒體脂質過氧化水平、晚期氧化蛋白產物AOPP 和活性氧（ROS）水平（P＜0.05），從而改善衰老所致的抗氧化狀態。

3.5 抗炎作用

炎癥與癌癥、糖尿病和其他多種代謝性疾病有關，由于一氧化氮水平的增加與急性和慢性炎癥疾病密切相關，因此，許多學者通過對一氧化氮水平的控制來降低炎癥。SU 等[48]從靈芝中分離出多種靈芝三萜化合物，并通過實驗研究對脂多糖激活的RAW264.7 細胞產生一氧化氮的抑制作用，發現ganoluciduone B 在12.5 μmol/mL 的濃度下對一氧化氮的抑制率為45.5%，表明三萜化合物對炎癥有很好的控制作用。

3.6 其他活性

此外，靈芝三萜類化合物能降低血清丙氨酸氨基轉氨酶和天冬氨酸氨基轉氨酶的濃度，增強肝臟中的超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，并降低丙二醛含量[49]。靈芝三萜具有促進BDNF 樣神經元的存活[50]，以及具有降低了脂肪細胞中的甘油三酸酯、總膽固醇水平[51]和促血管生成[52]等多種功效。靈芝中的三萜烯類化合物能夠影響鼻咽癌5-8F 細胞端粒酶的活性和存活，并通過分子對接的方式強化三萜類化合物對抑制端粒酶的活性的影響。可見，靈芝三萜生物活性涉及諸多領域，除已經發現并進行研究的領域之外，還有尚未探究的空白領域，因此，要加大對靈芝三萜提取、分離純化及其生物活性研究，將會為尋找疾病的新治療藥物提供新途徑。

3.7 靈芝在保健食品及功能性食品中的應用

目前，靈芝食品的開發多停留在全成分利用的初級階段，遠未達到醫藥領域類似靈芝三萜這樣的細化程度，主要用于開發保健食品及新型功能性食品。近年來，靈芝可用部位不斷被挖掘，在保健食品中的可用部位原料包括靈芝子實體、靈芝孢子粉、靈芝孢子油和靈芝菌絲體等。截至2018 年底，已批準含有上述可用部位的保健食品數量達到1270 余個[53]。鑒于靈芝孢子在功能性成分釋放和有效利用方面存在的瓶頸問題，有關學者對靈芝孢子破壁方法進行了系統的研究，并開發了硬膠囊、軟膠囊、片劑、口服液、粉劑、顆粒、茶劑等保健食品[54]。為探究靈芝功能性食品的功能性，林花等[55]通過小鼠動物實驗驗證了靈芝功能性食品具有增強小鼠免疫功能的作用。張瑞婷等[56]不僅綜述了靈芝在保健食品中的應用研究進展，還對未來靈芝在普通食品及化妝品等多領域的應用開發進行了展望，說明靈芝在未來食品領域具有廣闊的應用前景。

4 總結及展望

盡管人們在靈芝研究及應用領域已取得了一定的進展，但仍然存在一系列問題需要進一步探究。同時，對靈芝三萜化合物研究及未來發展趨勢加以展望，以期為靈芝三萜類化合物的研究及應用開發提供相應的參考。

提取技術及方法的綜述結果表明，各種方法均具有各自的優缺點，嘗試采用組合提取方法從而汲取不同方法的優點，克服單一方法的缺點和不足，以提高提取率及提取效率。探究更高的提取率及提取效率、使工藝過程更簡單、成本更低、方便易行、環境更友好的新方法、新技術、新裝備將成為未來靈芝三萜提取領域的研究發展趨勢，同時，不斷優化提取方案和引進生物活性追蹤等先進技術，確保在提取過程中有效保護其生物活性，也是未來提取技術研究的重要課題。

分離純化的綜述結果表明，盡管現有技術已經實現了靈芝三萜較高純度的分離純化，但僅僅能夠分離出靈芝三萜中的靈芝酸A、靈芝B、靈芝酸C1、靈芝酸C2、靈芝酸S、靈芝酸T 等部分化合物，且由于分離程度低，所以分離出來的三萜化合物種類少，大部分屬于混合物，尚有大量的化合物無法進一步細化分離，這嚴重制約靈芝三萜生物活性的應用開發。探究靈芝三萜細化分離純化技術方法，分離出更多的三萜化合物單體，以深度開發和綜合利用其生物活性，為藥理學、藥效學和毒理學等方面的深入研究打下基礎，也將是未來該領域的一個重要研究分支。

三萜化合物的作用機理、構效關系、分子調控機制以及藥理動力學研究尚不是很明確。未來還有很多方面需要不斷探究：從分子結構層面揭示其分子結構和生物活性之間的關系，了解其不同功能性的作用基團，探究提取分離過程中不同方法對其結構及生物活性的影響關系，最大限度地降低提取分離過程中對其結構及生物活性的影響，以有效保護其生物活性成分；另一方面，從人體細胞學、代謝組學和預防醫學等多方面來闡述靈芝三萜化合物的特殊功能性，以期更深入地了解靈芝三萜的作用機制，揭示靈芝三萜作用機理等，將會為未來靈芝三萜化合物的應用開發奠定更堅實的基礎。

在食品工程領域，靈芝主要用于開發附加值較高的保健食品及新型功能性食品，靈芝制品尚停留在原料的初級利用階段，遠未達到醫藥領域類似靈芝三萜這樣的細化程度。隨著靈芝精細化加工的不斷深入，靈芝醫藥加工副產物的綜合利用也將成為一個重要的研究開發方向。這不僅可以提高靈芝深加工的附加值，還可以降低食品開發原料成本，從而有利于應用于食品開發，成為大眾百姓消費的產品。

相信隨著上述問題的逐一解決，將會更加有效地提高三萜化合物的應用潛力及靶向性，以利于功能性食品和藥品的開發，并將其副產物應用于普通食品開發，為人類飲食健康及臨床醫學發揮更大的作用。