珍稀藥用真菌牛樟芝的研究與利用進展

李 菁 胡 佳 陳緒濤 孫 鵬 魏云輝

珍稀藥用真菌牛樟芝的研究與利用進展

李 菁 胡 佳 陳緒濤 孫 鵬 魏云輝*

（江西省農業科學院農業應用微生物研究所，江西 南昌 330200）

牛樟芝是我國臺灣地區特有的一種珍稀藥用菌，富含活性多糖、萜類化合物等多種活性成分，具有保肝抗炎、抑制腫瘤等藥理作用，一度成為我國臺灣地區及大陸科研機構和企業的研發熱點。通過參閱相關文獻，綜述牛樟芝菌絲體發酵和子實體馴化栽培等人工培育技術及其主要生理活性物質的研究與利用進展情況；結合筆者自身研發工作實踐，提出今后研究和開發利用思路。

牛樟芝；人工培育；生理活性物質；研究；利用

牛樟芝（），又稱牛樟菇、樟內菇、紅樟芝、血靈芝[1]等，是我國臺灣地區特有的珍稀藥用真菌，素有“藥中之王”的美譽，隸屬于擔子菌門、薄孔菌屬。其子實體有板形、鐘形或不規則形，多年生、無柄，寄生于牛樟樹腐朽的樹干內壁或潮濕表面，初始呈鮮紅色、桔褐色，質地柔軟，成熟后轉為淡褐色或褐色，質地因木質化而變得堅硬[2]。研究結果表明，牛樟芝子實體及其培養物中含有多糖、萜類化合物、琥珀酸及馬來酸衍生物、泛醌類化合物等多種活性成分，具有解宿醉、保肝臟、抗炎癥和調節免疫功能等諸多藥理作用[3-5]。已開發的牛樟芝保健產品有膠囊、粉劑和片劑等。牛樟芝已逐漸成為學者和生物技術部門研究與開發的熱點。

1 人工培育技術的研究與利用進展

牛樟芝的天然寄主牛樟樹是我國臺灣地區的特有樹種且數量有限，加上野生牛樟芝子實體生長緩慢[6]，而采集者日益增多，已不能滿足市場需求。因此，開發高效的牛樟芝人工培育技術，是亟待解決的首要問題。

1.1 菌絲體發酵技術

由于牛樟樹資源的稀缺及產地對該樹種的保護，采用牛樟樹段木仿野生栽培牛樟芝難以大規模實現，而牛樟芝子實體形成的其他人工培育技術尚處于試驗階段。因此，菌絲體發酵技術成為牛樟芝開發利用的重要方式，其包括固態發酵工藝和液態發酵工藝。

（1）固態發酵工藝。主要利用谷物類和木屑等作為發酵基質填充太空包或三角瓶，經滅菌接種后進行菌絲體的發酵，發酵周期一般需3個月，可獲得菌絲體和發酵基質的混合物[7]。有不少學者對固態發酵產生的活性代謝產物進行了研究。張寶榮等[8]篩選出以小米為基質的牛樟芝固態發酵培養基配方和相關發酵條件，使得三萜類化合物的產量提高1.56倍。魏海龍等[9]優化了牛樟芝固態發酵產安卓奎諾爾的工藝條件，安卓奎諾爾產量可達 259.79 mg/kg，與理論值十分接近。由于固態發酵的周期較長、生產成本較高而難以實現大規模的自動化生產[10]。

（2）液態發酵工藝。該工藝可實現在較短周期內獲得大量的菌絲體及代謝產物，且可控性強、效率高、穩定性好，適用于工廠化生產和推廣。由于目標產物不同，液態發酵的工藝參數也各不相同。陳娟[11]分別以生物量、多糖和三萜類化合物的產量為指標，對牛樟芝液態發酵進行優化，獲得不同的最佳發酵條件，提高了目標產物得率，且初步探究了牛樟芝的富硒發酵工藝。劉華[12]以提高牛樟芝菌絲體生物量和胞內三萜類化合物的含量為目的，對發酵工藝進行優化，確定包括培養溫度、培養基的組成、接種量、裝液量以及生化培養箱轉速在內的最佳發酵參數，優化后菌絲體生物量和胞內三萜類化合物的含量分別達到0.53 g/100mL和15.25 mg/100mL。姚秀英[13]以獲得最高牛樟芝菌絲體生物量和菌球數量為目標，優化液態發酵條件，確定發酵條件為葡萄糖20 g·L-1，麩皮（60 g·L-1）浸出液，維生素B10.14 g·L-1，KH2PO41 g·L-1，MgSO40.05 g·L-1，自然pH，裝液量為200 mL/500 mL三角瓶，轉速110 r/min，28 ℃恒溫培養12天。此條件下，樟芝的菌球數量達到4.18×104L-1，菌絲體干重達到11.85 g·L-1。Hsu等[14]從香樟樹中提取水溶性物質添加到PDA液體培養基中，作為牛樟芝菌絲體生長的促進因子，可使菌絲體生物量達到5.50 g/L，遠高于沒有添加促進因子的對照組（2.88 g/L）。Ho等[15]采用攪拌式發酵罐進行大規模發酵，其培養基中含5%葡萄糖、5%酵母粉、0.5%酪蛋白胨、0.5%大豆粉、0.3%橄欖油等主要成分，獲得27.1 g/L的牛樟芝菌絲體。筆者以葡萄糖70 g/L、玉米粉10 g/L、黃豆粉6 g/L等為基礎，篩選出簡單有效的牛樟芝液體培養基，獲得的菌絲體濕重最高可達0.92 g/mL。

1.2 子實體馴化栽培技術

研究發現，與野生子實體相比，人工培養的牛樟芝菌絲體所含的化學成分存在較大差別，一些重要的藥用成分，如三萜類化合物，其種類和含量均不及野生子實體。因此，促進牛樟芝子實體快速生成的仿生栽培技術是人們研究的熱點。目前，常見牛樟芝子實體栽培方法有段木栽培法、固態培養法和皿培式培養法等。臺灣亞新生物科技公司利用枯死的牛樟樹段木成功培育出牛樟芝子實體，其活性成分與野生子實體十分接近，尤其是牛樟芝特有的三萜類苦味成分，被認為可取代野生牛樟芝。黃阿賢[16]利用小葉紅心樟段木，輔佐蒲公英提取物、虎杖提取物、黃連提取物等中藥添加劑，經過5～6個月的培養，獲得的牛樟芝子實體可替代野生子實體。張閎積[17]在PDA培養基中添加山藥、陳皮、當歸等多種成分組成的中藥混合物培育牛樟芝子實體，培育出的子實體含有與野生菌相近的藥用成分。陳永得[18]采用紅曲浸出液、混合發酵小麥、麩皮浸出液等，制備成馬鈴薯改良培養基，培育出黃白色菌膜和紅色子實體。筆者從臺灣地區引進牛樟芝菌種進行馴化栽培，發現以樟樹和香樟樹的木屑作為培養料進行熟料栽培，或以段木作為栽培基質，采用液體菌種接種的方法，均可使菌絲體較好定植，但子實體的形成條件還需進一步探索。在臺灣地區，皿培式培養法是生產牛樟芝子實體較常用的方法，并能獲得較理想的產量（一個平皿培養基最高可得8～10 g干物質），但存在成本高、工作量大等缺點[19]。

2 生理活性物質的研究與利用進展

牛樟芝子實體及菌絲體中含有活性多糖、萜類化合物、馬來酸與琥珀酸及其衍生物，以及泛醌類化合物等多種生理活性物質。這些生理活性物質的藥理作用探索是當前牛樟芝的研究熱點之一，多以體外細胞實驗為主。

2.1 多糖

多糖是由多個單糖分子通過糖苷鍵結合而成的復雜高分子聚合物，大多具有良好的生物活性，在眾多類型多糖中，β-葡聚糖具有良好的抗腫瘤性能[20]。牛樟芝中的多糖主要為β-D-葡聚糖結構，它能通過刺激巨噬細胞和淋巴細胞等免疫細胞發揮活性，增強人體免疫機能，從而起到抗腫瘤作用。同時，樟芝多糖還具有抗氧化、抗發炎、抗血栓以及降血壓和血糖等眾多生理活性功能[21]。Lee等[22]對樟芝多糖的抗乙型肝炎病毒（HBV）活性進行研究，發現劑量為50 μg/mL時，其抗HBV能力最佳，甚至優于1000 U/mL的α干擾素；張迅捷等[23]對樟芝多糖分離純化方法進行研究，并考察其體外清除超氧自由基的效率，發現其有較強的抗氧化能力。通過液態發酵可獲得較為豐富的樟芝多糖，因而液態發酵法是生產樟芝多糖的主要方式之一。Lin等[24]通過控制深層液態發酵條件及優化培養基的組成，大幅提高了樟芝胞外多糖的產量。

2.2 萜類化合物

牛樟芝含有的萜類化合物有三萜、二萜、倍半萜等，高含量的三萜類化合物是其子實體的重要活性成分，也是其苦味的來源。研究發現，牛樟芝中的三萜類化合物具有解毒保肝、調節免疫、抗氧化、抗炎癥等多重保健功效，同時對腫瘤細胞具有直接的細胞毒性，而對正常細胞無細胞毒性[25]。因此，三萜類化合物可以作為抑制癌細胞的潛在抗癌藥物。迄今已從牛樟芝中分離得到30余種三萜類化合物，主要以麥角甾烷和羊毛脂烷為骨架結構，獲得的主要途徑有固態發酵和深層液態發酵。研究發現，培養基的初始含水量、裝料量、NH4Cl添加量和接種量等因素對牛樟芝固態發酵產物中三萜類化合物的含量影響較為顯著，對以上參數進行優化后，三萜類化合物的產量提高1.56倍[8]；Ma等[26]研究柑橘皮提取物的添加對牛樟芝深層液態發酵活性代謝產物的影響，結果表明，適量的柑橘皮提取物能夠增加三萜類化合物的產量和種類，且產量較對照組增加約10倍。

2.3 琥珀酸及馬來酸衍生物

琥珀酸及馬來酸衍生物是牛樟芝的又一重要活性成分，具有保肝、抗炎等藥理作用。Nakamula等[27]從液態發酵的牛樟芝菌絲體中分離得到5種新的琥珀酸及馬來酸衍生物，將其分別命名為Antrodin A～E。Antrodin A～E對丙型肝炎病毒（HCV）均有顯著的抑制作用，具有良好的保肝活性，其中Antrodin A的抑制能力最強，而Antrodin B和Antrodin C對小鼠肺癌細胞（LLC）有較強的細胞毒作用[28]。液態發酵是獲得Antrodins類化合物的主要途徑。Zhang等[29]通過調控發酵罐體系pH及進行補糖分批發酵，使得牛樟芝深層液態發酵生產Antrodin C的產量達到1549.06 mg/L。

2.4 泛醌類化合物

泛醌類化合物是由不同數量的異戊二烯側鏈和苯環組成的一類脂溶性醌類化合物[30]。安卓奎諾爾（Antroquinonol）是一類萃取自牛樟芝的具有代表性的泛醌類化合物，研究表明，其能抑制肝癌、乳腺癌、前列腺癌等多種癌細胞，如通過阻礙 HbsAg 和 HbeAg 的合成從而抑制HBV病毒復制[31]，具有良好的抗癌效果。研究發現，牛樟芝代謝產物之一——泛醌類化合物（安卓奎諾爾、安卓奎諾爾B、安卓奎諾爾D）具有較強的生理活性，如抑制癌細胞、預防動脈粥樣硬化及抑制乙醇誘導的氧化應激反應等。獲得安卓奎諾爾的方法主要有化學合成法和生物發酵法。目前掌握的化學合成方法過程極其復雜，且合成效率和產物純度均較低，不適于工廠化推廣使用[32]。喻學淳等[33]報道了通過控制牛樟芝固態發酵條件來提高安卓奎諾爾產量的方法，即以大米作為發酵底物，以葡萄糖為碳源、大豆粉為氮源，初始含水量為50%，發酵后安卓奎諾爾產量最高為696.83 mg/kg，其缺點是穩定性較差。

2.5 其他生理活性物質

牛樟芝中還有豐富的抗氧化物質，如超氧化物歧化酶（SOD）、多酚類、抗壞血酸、d-生育醇、D-胡蘿卜素等，其中以高活性的SOD為主，可有效清除生物機體產生的氧自由基，起到延緩衰老的作用。另有學者發現，牛樟芝中還含有一類對肝硬化和肝炎有療效的環酰亞胺化合物，以及其他對人體有益的氨基酸、腺苷、維生素和礦物質等營養物質[34]。目前這些物質尚未充分開發利用，未來可作為牛樟芝生理功能研究方向之一。

3 牛樟芝研究與利用的思考

牛樟芝種質資源來源于中國臺灣，20世紀90年代初才開始對其進行現代藥理學研究，開發利用時間不到30年。因此，當前有關牛樟芝生物學特性及作用機理的研究還不夠系統和完善，關于菌絲體發酵和子實體人工馴化栽培中的一些關鍵技術尚需進一步突破。筆者根據相關文獻和近年研發工作實踐，提出今后牛樟芝研究開發思路。

3.1 種質資源的引進

筆者對引自臺灣的兩個牛樟芝菌株及上海市農業科學院食用菌研究所從ATCC（美國模式培養物集存庫）引進的兩個牛樟芝菌株，進行了ITS序列分析。發現4個菌株ITS序列基本相同，僅有一株存在一個堿基對的差異，說明4個菌株的親緣關系非常近甚至可能為同一個種，引進的種質資源相對單一。因此，應加強兩岸交流，拓寬菌種引進渠道，豐富我們的種質資源庫，以利于牛樟芝研究與開發。

3.2 基因組學的研究

通過對牛樟芝基因組學的分析，從分子水平探究其生長發育和代謝調控機制，利用基因工程技術進行功能基因的改造和表達調控，從而定向改變牛樟芝的某些遺傳性狀，選育更加優良的菌株。

3.3 菌絲體發酵

目前，關于牛樟芝的固態和液態發酵研究主要以提高菌絲體生物量或某種目標代謝產物的產量為目的。是否可以通過添加復合前體物質或綜合調控發酵條件，使得多種目標產物的得率均得以提高，是今后值得研究的科學問題。還可深入挖掘利用牛樟芝發酵物或發酵液中的其他有效代謝產物。

3.4 子實體人工馴化栽培

目前牛樟芝子實體的人工馴化栽培技術尚未得到突破，建議從尋找替代樹種入手，探索以其他樟樹種代替牛樟樹進行段木栽培，或者尋找合適的代料培養基配方。進一步明確牛樟芝生物學特性及子實體發生機制，并對子實體生長發育條件的調控進行系統研究，以期縮短生長周期和提高生物學效率。

3.5 產品開發

目前已開發的牛樟芝產品較豐富，但多是由菌絲體培養物或發酵液粗提物制成的保健品，具體成分和含量不甚清晰，不利于其藥理作用的研究分析。未來可在牛樟芝單體物質的分離和提純方面開展深入研究，為牛樟芝藥物的開發奠定基礎。

對現有技術的改進及人工培育技術的創新，提高牛樟芝子實體和活性代謝產物的產量，從而降低牛樟芝產品的開發成本，是目前研究的重點。未來對于牛樟芝的研究與開發，需要兩岸科研人員進一步加強交流與合作，充分發揮各自的研發優勢，更加系統深入地加以探索。

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Advances in the research and utilization of rare medicinal mushroom

Li Jing Hu Jia Chen Xutao Sun Peng Wei Yunhui*

(Applied Agricultural Microorganism Institute of Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang, Jiangxi 330200, China)

is a rare medicinal mushroom unique to Taiwan region of China, which is rich of active constituents such as polysaccharides and terpenoids. It has pharmacological effects such as protecting liver, preventing inflammation and inhibiting tumors, andhas become a hot spot of research and development in Taiwan and mainland China research institutions and enterprises. According to the relevant literature, artificial culture technology of mycelium fermentation and the fruiting body domestication ofwas summarized. Advances in the research and utilization of major physiologically active substances ofwere sumed up. Combined with our research work practice, future research and development ideas were proposed.

; artificial cultivation; physiological active substances; research; utilization

S567.3

A

2095-0934（2022）02-103-06

農業部引進國際先進農業科學技術“948”項目（2015-Z66）

李菁（1981—），女，碩士，副研究員，主要從事食用菌研究工作。E-mail：26743433@qq.com。

魏云輝，男，碩士，研究員，主要從事農業微生物研究。E-mail：yunhuiwei@sina.com。