蟲草提取物及其在牙膏中的應用分析

易 瑞 徐春生

(廣州市倩采化妝品有限公司,廣東 廣州 510897)

引言

牙膏是日常生活中最常用的口腔清潔護理用品,是生活的必需品,使用牙膏正確刷牙是預防口腔問題、保持口腔健康最基本和最有效的方法之一。隨著科技發展,市面上牙膏的品種和所添加的功效成分也逐漸增多。而蟲草有免疫調節、抑菌、抗腫瘤、抗氧化等作用,在食品、保健品、醫藥等領域已有成熟和廣泛的應用。近幾年來其應用領域逐步擴大,在日化行業中也有涉及,但在牙膏中的運用還相對較少。因此,蟲草牙膏的開發和應用對市場上牙膏產品的多樣化、功效型牙膏的發展以及進一步改善人們口腔健康狀況等方面具有重要意義。

1 蟲草簡介

蟲草用于描述能感染昆蟲,并從其頭部或體表長出子座體而構成的蟲、菌復合體。蟲草在分類系統中是指隸屬于真菌界、子囊菌門、子囊菌綱、糞殼菌亞綱、肉座菌目、麥角菌科中的蟲草屬。隨著生物學、分類學和科技研究的不斷發展,蟲草的概念在變化,也陸續有新的分類出現。國內正式報道的蟲草菌已經超過一百種,且新的蟲草分類單元還在不斷探索中[1,2]。在蟲草中,冬蟲夏草和蛹蟲草被人們所熟知,其自身和提取物在藥材、食物、化妝品等領域皆有應用,又因野生冬蟲夏草資源有限且價格昂貴,研究者們研發出了其“平替”產物發酵蟲草菌粉。

冬蟲夏草為麥角菌科真菌冬蟲夏草菌(Cordyceps sinensis(BerK.)Sacc.)寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲上的子座和幼蟲尸體的干燥復合體,是中國歷史悠久的名貴中藥材,在我國主要分布在西藏、青海、四川、云南等海拔3500米以上的地區。《中國藥典》記載其氣微腥、味微苦,性甘、平,歸肺、腎經,具有益肺補腎和化痰止血的功效。冬蟲夏草的化學成分復雜多樣,其中被廣泛認為能發揮生理活性或藥效作用的主要活性成分有蟲草多糖、蟲草酸、核苷類和甾醇類物質等[3]。

由于野生冬蟲夏草生長環境要求較高,又被人們開采過度,導致生態環境受損,各地區的產量日漸匱乏,且價格昂貴,已無法滿足市場上對冬蟲夏草的需求不斷擴大的現狀。因此,有企業進行人工繁育,通過模擬野生蟲草的生態環境得到冬蟲夏草繁育品。昝珂[4]等對冬蟲夏草繁育品的質量控制和藥理活性進行了綜述,表明與野生冬蟲夏草相比,冬蟲夏草繁育品具有相似的化學成分和藥理活性,且重金屬含量更低,但在價格方面還是較高。為了提高經濟和社會效益,國內外眾多研究機構嘗試對冬蟲夏草進行人工培養,主要是從野生冬蟲夏草中分離出無性型真菌菌株,進而對菌株進行固、液態深層發酵,整個過程只有菌絲體生長,不出現子實體,從而獲得冬蟲夏草發酵菌絲體和發酵產物,用不同菌種發酵能得到不同類型的菌粉。蟲草菌粉逐漸成為冬蟲夏草的“平替”產物,已在臨床、保健食品、藥品中有廣泛應用[5],如用蝙蝠蛾擬青霉菌株得到的蝙蝠蛾擬青霉菌粉(Cs-4)制成的金水寶膠囊及飲片,有補益肺腎、秘精益氣之功效,其質量控制較為完善,已載入《中國藥典》。

市面上常見的容易與冬蟲夏草混淆的蟲草提取物為蛹蟲草。蛹蟲草(Cordyceps militaris (L.ex Fr.) Link.)是麥角菌科、蟲草屬真菌,又名北冬蟲夏草、北蟲草,簡稱蛹草。蛹蟲草是一種常見的食藥真菌,目前已經實現較大規模的人工培養,其活性物質主要是蟲草多糖、蟲草素、核苷類、多肽和甾醇類物質等,能夠起到免疫調節、抑菌、抗病毒、抗腫瘤和神經保護等作用[6]。已有不少文獻報道蛹蟲草與冬蟲夏草具有相似的藥理活性,且價格低廉,可作為冬蟲夏草理想的代替品[7]。但有不少商家售賣時以人工冬蟲夏草作為噱頭混淆概念,需要分清蛹蟲草和冬蟲夏草不是同一物質這一概念。

2 蟲草類主要活性成分

2.1 蟲草酸

蟲草酸,也叫D-甘露醇,具有利尿脫水、鎮喘祛痰和抗自由基等藥理作用[8],是冬蟲夏草主要含有的活性物質。其含量根據不同的產地、測量方法、蟲草提取物的提取方法等也有所差異。錢正明[9]分析了冬蟲夏草不同生長階段的蟲草酸含量,發現冬蟲夏蟲子座長度為 4～6cm蟲草酸含量最高。雷清貴[10]采用高效液相色譜法分析了冬蟲夏草、蛹蟲草、發酵冬蟲夏草菌粉等5種常見蟲草類藥材的蟲草酸含量,結果表明所測冬蟲夏草繁育品和野生品的蟲草酸含量可達到9.56%～12.84%,是其他蟲草含量的兩倍以上。

2.2 核苷類

2.2.1 蟲草素

1951年,Gunningham等[11]首次在蛹蟲草中發現了其主要活性成分之一——蟲草素,具有抗炎、抗菌、抗病毒等功效。中科院王成樹研究小組[12]報道蟲草素在冬蟲夏草中并不存在,而是存在于蛹蟲草中。孟繁磊[13]通過高效液相色譜法測定了冬蟲夏草和蛹蟲草中的蟲草素含量,結果發現冬蟲夏草中并未測出蟲草素,而蛹蟲草中蟲草素含量根據產地和新鮮度不同也有變化,為0.11%～1.39%不等。但也有不少文獻報道在冬蟲夏草中測出了蟲草素[14,15],黃蘭芳[16]等用HPLC-SDI-MS測出天然冬蟲夏草中蟲草素只有5.4μg/g,含量很低。因此,對于冬蟲夏草是否含有蟲草素這一說法一直存在爭議。

2.2.2 腺苷

腺苷作為蟲草類物質重要的活性成分,是《中國藥典(2020版)》中冬蟲夏草中含量測定的唯一指標,藥典要求腺苷(C10H13N5O4)不得少于0.010%。楊小艷[17]等對冬蟲夏草不同部位腺苷含量做了分析,結果得到腺苷含量子座>全草>蟲體。夏文娟[18]等對13個產地的冬蟲夏草腺苷含量進行測定,發現各有差異,含量范圍在0.1425～0.3966mg/g。劉旻虹[19]等測出蛹蟲草等其他蟲草中腺苷含量遠高于冬蟲夏草。

2.3 蟲草多糖

蟲草多糖是蟲草中含量最高的藥理活性物質,有免疫調節、抗腫瘤、抗氧化、降血糖血脂等作用,對呼吸系統、心血管系統、內分泌系統有關疾病具有潛在的治療作用。Hsu[20]等測得冬蟲夏草的僵蟲菌核和子實體的多糖含量為24.2%和24.9%,而發酵菌絲體的多糖含量可以達到39.4%。蟲草多糖的提取較為常見,其可以從蟲草子實體、菌絲體及發酵液中提取分離得到,不少文獻[21～23]對蟲草多糖的提取與純化都進行了研究和比較。

3 蟲草提取物制備工藝

制備蟲草提取物的方法多種多樣,不同條件、不同步驟下制備出的提取物成分、外觀、各組分含量等均有差異。蟲草菌絲體粉是通過菌絲體發酵提取得到的,其再進一步經過水提后得到的產物主要成分為蟲草多糖。而制備冬蟲夏草提取物和蛹蟲草提取物比較常用的方法是浸取,大致過程為:將蟲草粉碎后,加水或甲醇等其他溶劑進行多次提取,合并濾液后得到提取液,將濾液濃縮干燥后進行粉碎、過篩、滅菌等操作后得到粉狀蟲草提取物。馬微[24]等人采用40%乙醇溶液作為溶劑,通過加熱回流提取、超聲波提取和熱回流輔助超聲波提取 3 種不同方法對冬蟲夏草進行提取,從主要功效成分、常見重金屬元素、指紋圖譜、部分主要/差異性成分定性推斷的角度分析 3 種提取方式制得的冬蟲夏草提取液,結果超聲方式所制得的提取液的穩定性和均一性較好,提取到的生物活性化合物種類更多,因此推薦采用超聲或超聲加熱回流的方式制備蟲草提取液。

4 蟲草提取物在日化行業中的應用

4.1 在化妝品中的應用

4.1.1 美白

楊淑華[25]等通過蘑菇酪氨酸酶活性抑制試驗和小鼠皮膚黑色素瘤細胞(B16-F10)黑素合成抑制試驗考察冬蟲夏草提取物的美白活性。結果顯示冬蟲夏草提取物(質量濃度40～200mg/mL)呈劑量依賴性抑制蘑菇酪氨酸酶的活性,且在安全劑量(質量濃度0.1～0.5 mg/mL)下顯著抑制小鼠皮膚黑色素瘤細胞(B16-F10)內的黑色素合成( P<0.05),該實驗結果提示冬蟲夏草提取物的美白作用可能是通過抑制黑色素合成相關酶活性達到的。

4.1.2 抗輻射

Tang[26]等以天然中藥冬蟲夏草為實驗材料,研究其體外抗氧化作用及對UVB引起的人皮膚永生化角質細胞(HaCaT)損傷的修復作用。結果發現冬蟲夏草具有明顯的體外清除自由基的抗氧化作用。此外,冬蟲夏草還可以通過提高超氧化物歧化酶(SOD)活性和降低丙二醛(MDA)含量來修復UVB誘導的氧化損傷。黃雅琴[27]等以不同質量分數的蛹蟲草培養基飼養經不同時間紫外輻射的果蠅,研究了蛹蟲草對果蠅紫外輻射的抗氧化保護作用。結果認為蛹蟲草能顯著提高果蠅體內的SOD活力,降低MDA含量。

4.1.3 抗皺

蔡慧珍[28]等研究了一款含蟲草提取物的抗皺眼霜,以冬蟲夏草提取物、多肽等作為抗皺眼霜的主要活性成分。選取健康志愿者33名進行試用,結果顯示,受試者使用抗皺眼霜6周后,眼周肌膚含水量、彈性等指數顯著提高,眼周皺紋得到了顯著淡化。

4.2 在口腔健康中的應用

4.2.1 預防口腔癌

口腔鱗狀細胞癌(OSCC)是一種惡性腫瘤,占所有口腔癌病例的90%以上。龐真貞[29]等表明蟲草素可能通過上調RNA-524-5p(miR-524-5p)的表達從而抑制口腔鱗癌細胞增殖、遷移及侵襲。通過實驗,結果發現蟲草素各濃度組細胞增殖抑制率顯著升高,遷移細胞數及侵襲細胞數顯著減少,CyclinD1、MMP-2、MMP-9蛋白水平顯著降低,p21、E-cadherin蛋白水平及miR-524-5p 的表達水平顯著升高;miR-524-5p過表達可抑制HSC3細胞增殖、遷移及侵襲,而抑制miR-524-5p表達可減弱蟲草素對HSC3細胞增殖、遷移及侵襲的作用。朱蘭省[30]等也發現蟲草素可以提高口腔鱗狀細胞癌自噬水平,并可以抑制細胞增殖,促進細胞凋亡發生;主要原因可能是通過下調PI3K/AKT/mTOR通路來發揮作用。

4.2.2 預防口腔炎癥

蟲草提取物中的蟲草素能夠通過不同的途徑抑制和緩解機體的炎性反應。Ashraf[31]等通過建立模型研究發現蟲草素有望作為一種新型口服抗炎鎮痛藥物的先導化合物,最初用于滑膜高度炎癥的骨關節炎患者,也可能用于其他與疼痛和炎癥相關的疾病。王科等[32]研究表明蟲草素對佐劑誘導的小鼠急性腳掌炎性腫脹度有抑制作用,其機制可能是與下調TNF-α等炎性因子,減輕腳掌組織炎性細胞浸潤,抑制炎癥部位血管內皮生長因子釋放及降低致炎小鼠免疫器官指數有關。

王玉蘭[33]等人將蛹蟲草提取物、三七提取物、黃岑提取物和茶多酚進行加水煎煮、過濾、濃縮干燥后得到組合物,將該組合添加于牙膏中,并展開了大量專項實驗。選取小鼠240只進行分組,分別進行了鎮痛試驗、止血試驗和抗炎作用試驗,除此之外還做了抑菌實驗,結果表明該牙膏具有鎮痛、止血、抗炎和抑菌的功效。由此可見,若將蟲草提取物添加于牙膏中,可以維護牙齦健康,也可將其與兩面針、野菊花等提取物進行復配加入牙膏中,能夠更好地預防牙周炎、牙齦出血等口腔問題;還可以與三七、救必應等提取物進行復配,能夠減輕牙齦有關問題。因大多文獻表明起到抗炎作用的主要成分為蟲草素,所以在選取蟲草提取物時需注意檢測蟲草素的含量。

4.2.2 抑制口腔細菌

劉俊[34]等采用紙片擴散法對從云南采集的冬蟲夏草分離到的蝙蝠娥擬青霉進行抑菌活性試驗,選擇26種病原指示菌,結果發現蝙蝠蛾擬青霉菌株發酵的水提液對其中17種真菌均表現出中度以上的抑菌活性。馬新宇[35]等選用無菌水和不同濃度的乙醇溶液對蟲草粉進行提取,結果發現蛹蟲草浸提液中含有多種抑菌活性物質,對革蘭氏陽性菌的抑菌作用大于革蘭氏陰性菌。還有研究[36]表明蟲草素對鼠白血病病毒、人類皰疹病毒4型、流感病毒等也有抑制作用。

張偉[37]發明了一款牙膏,采用生物配方,加入生物活性物質溶菌酶,和冬蟲夏草提取物進行復配,可提升牙膏的抗菌效果,并且對口腔刺激小,安全可靠。口腔護理用品中大多使用的抗抑菌成分都有一定毒性和副作用,且味道苦澀令部分消費者無法接受。蟲草提取物味道微苦,帶有特征性氣味,加入香精后可以掩蓋住原有的味道,將其加入牙膏中或與溶菌酶、益生菌等進行復配起到抑菌、抗病毒、調節口腔菌群等作用。

5 總結及展望

本研究簡要介紹了冬蟲夏草、發酵蟲草菌粉和蛹蟲草及主要成分,對其制備及在日化行業中的應用進行了概述,并簡要分析了將蟲草提取物加入牙膏中的作用。

我公司自2022年起,對冬蟲夏草牙膏進行了深入的研究開發,含蟲草花提取物、溶菌酶、救必應提取物等功效成分,具有修護牙齦、改善口腔微生物環境、減輕口腔異味等維護口腔健康的顯著作用,相關產品已上市銷售并取得專利證書。

冬蟲夏草具有一定的知名度,蟲草提取物富含多種有效成分,頗受消費者喜愛和關注,將蟲草提取物添加于牙膏,安全性高,功效明顯,未來肯定有良好的市場前景和持續的開發潛力。但蟲草提取物組成較復雜,其與多味中草藥復配后成分就會更復雜,可能會涉及較多的配伍性問題。關于蟲草牙膏產品更多的研究成果,我公司將會在后續的論文中予以介紹。