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        蛹蟲草的有效成分和藥用價值及其在食品中的應(yīng)用

        2016-05-02 00:58:16◎詹
        現(xiàn)代食品 2016年16期
        關(guān)鍵詞:蟲草多糖活性

        ◎詹 歡

        (河南三色鴿乳業(yè)有限公司工程技術(shù)中心,河南 南陽 473000)

        冬蟲夏草(Cordyceps sinensis)是傳統(tǒng)的名貴中藥材,其藥用價值早已被世人所熟知,而蛹蟲草仍頗受爭議[1]。蛹蟲草(Cordyceps militarisL. Link)主要寄生在鱗翅目昆蟲的蛹中,其生長速度比冬蟲夏草較快,近年來其人工培育技術(shù)得到較快發(fā)展,深層次開發(fā)利用研究也逐漸興起。本文主要從蛹蟲草的有效成分、藥用價值和作為新資源食品在食品中的應(yīng)用進(jìn)行概述。

        1 蛹蟲草的活性成分

        1.1 蛋白質(zhì)及氨基酸和甾醇類

        人工蛹蟲草粗蛋白含量為28.18%,比天然冬蟲夏草中含量高2.88%[1]。蛹蟲草菌絲中富含氨基酸[2],其中必需氨基酸達(dá)7種。范文麗等[3]在研究不同食用菌菌糠中營養(yǎng)成分時發(fā)現(xiàn),蛹蟲草菌種的代謝菌糠中產(chǎn)生的氨基酸種類數(shù)與其他食用菌相同,并且總含量約為5.9 g/kg。甾醇即蟲草酸,是蟲草發(fā)揮作用的重要成分,具有利尿、排除毒素、促進(jìn)新陳代謝等功能,臨床上常被用來治療腦血栓、血管痙攣、腎功能衰竭等。廖春麗 等[4]通過比色法測得蛹蟲草干子實(shí)體中蟲草酸含量約為17 mg/g。

        1.2 礦物質(zhì)及維生素

        蛹蟲草共含礦物元素20多種,其中Ca、K含量均高于冬蟲夏草,但Zn、Fe、Mg、Cu、Mn、Cd等礦物元素含量較冬蟲夏草略低,其余元素二者基本持平。蛹蟲草所含維生素不僅種類豐富,且除煙酸外,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于冬蟲夏草,見表1。

        表1 蛹蟲草與冬蟲夏草中營養(yǎng)成分對比表[1](mg/g)

        1.3 蟲草素

        蟲草素結(jié)構(gòu)與腺苷類似,是一種核苷同系物。在細(xì)胞內(nèi)能轉(zhuǎn)變成抑制焦磷酸激酶磷酸核糖等酶類的磷酸鹽。腺苷是一種堿基,在細(xì)胞內(nèi)參與DNA和RNA的合成,蟲草素與腺苷的唯一區(qū)別是蟲草素缺少3’-羥基。在轉(zhuǎn)錄的過程中,一些酶無法識別腺苷和蟲草素,在正常堿基位置產(chǎn)生3’-脫氧腺苷或蟲草素,使堿基配對無法進(jìn)行,從而抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)錄[5],因而具有抑菌、抗病毒的作用。此外還有減肥、免疫調(diào)節(jié)、抗衰老、抗腫瘤等作用[6]。

        蛹蟲草中蟲草素含量根據(jù)培養(yǎng)基種類、提取方法、提取部位、種植區(qū)域等不同而不同。郭濤 等[7]利用粳米+家蠶蛹浸提液培養(yǎng)基培育蛹蟲草,子實(shí)體中的蟲草素質(zhì)量比為15.37 mg/g。相同培養(yǎng)基不同部位含量差異明顯,總體為子實(shí)體>菌絲體>基質(zhì)。殷東林 等[8]以蛹蟲草子實(shí)體為材料,采用微波輔助提取的方法,蟲草素提取率可達(dá)6.87%;其最佳工藝為微波功率350 W,微波處理時間4 min,提取2次,料液比1∶50(g∶mL)。李琴 等[9]采用超聲波水提法對比了不同地區(qū)蛹蟲草含量,發(fā)現(xiàn)該提取方法的最優(yōu)參數(shù)情況下,實(shí)驗(yàn)室人工培養(yǎng)的蛹蟲草中蟲草素含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于云南地區(qū)和湖北地區(qū)蛹蟲草中該物質(zhì)含量,可能原因除地域差異外,培養(yǎng)基等人工培養(yǎng)條件也有一定影響。深海水能增加真菌發(fā)酵產(chǎn)物中功能成分的含量,Hung 等[10]研究深海水對蛹蟲草蟲草素含量的影響時發(fā)現(xiàn):與超純水培養(yǎng)相比,深海水培養(yǎng)能顯著提高蟲草素含量。其主要機(jī)理是Mg2+、Na+、K+、Ca2+、會增加蟲草素的產(chǎn)量,Cl—會抑制蟲草素的產(chǎn)生。

        1.4 蟲草多糖

        蟲草多糖是蛹蟲草中另一種重要的活性物質(zhì),在蛹蟲草中多糖的含量為4%~10%[4]。它通常是由葡萄糖、半乳糖、甘露糖等還原糖基組成的一種高度分枝的甘露聚糖或半乳甘露聚糖[6]。蟲草多糖的主要功能是增強(qiáng)免疫力,但其作用機(jī)理尚不明確;蟲草多糖的研究也多集中在其結(jié)構(gòu)和分離純化方面。不同菌株的蟲草多糖組分略有差異,不同學(xué)者測得的多糖結(jié)構(gòu)和組分也不相同。吳鳳瑤 等[11]用大米培養(yǎng)基培養(yǎng)3種不同菌株,并從其子實(shí)體中提取蟲草多糖,3者單糖組成相同但摩爾比略有差異。Yu等從蛹蟲草子座中分離出的3種多糖而單糖組成不同,分子量最小的僅由葡萄糖一種單糖構(gòu)成。

        蟲草多糖提取含量及組成受提取方法等影響。張穎 等[12]利用纖維素酶酶解提取蛹蟲草菌糠多糖的過程中發(fā)現(xiàn),乙醇分級沉降與Sevag法脫蛋白可滿足多糖初級純化要求,實(shí)驗(yàn)得到4種多糖;與Yu 等[13]研究結(jié)果一致,但其分子量略有差異。宋江峰 等[14]用微波提取法提取蟲草多糖時,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的工藝組合為微波功率744.795 W,提取時間4.25 min,料液比為31.057 mL/g,此時蟲草多糖平均得率為5.783%;王英娟 等[15]通過對比4種不同的提取方法發(fā)現(xiàn),水熱回流法是蟲草素、蟲草多糖的最優(yōu)提取方法,其最佳工藝條件為料液比1∶10,熱回流溫度為80 ℃,提取次數(shù)3次,每次提取90 min。蟲草多糖提取含量及組成與干擾物質(zhì)影響也有一定關(guān)系。薛俊杰 等[16]發(fā)現(xiàn)蟲草多糖含量差異大的主要原因是干擾物質(zhì)海藻糖和葡萄糖的存在,因此,其提取方法主要是先將干擾物質(zhì)去除;通過對比水提法和超聲波醇提后水提發(fā)現(xiàn),經(jīng)過醇提,干擾物質(zhì)去除較為完全,此法測得多糖含量約為3%~4%。糖類會干擾蟲草多糖含量,池玥蘭 等[17]發(fā)現(xiàn)多糖粗提取中含有大量的蛋白質(zhì),會影響到多糖的生理活性;通過實(shí)驗(yàn)對比Sevag法、三氯乙酸法和木瓜蛋白酶分別與二者復(fù)合的方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)木瓜蛋白酶處理,再經(jīng)三氯乙酸脫除的方法蛋白脫除率最高,同時多糖損失率最少。張杰 等[18]在用超聲波對蟲草多糖的提取過程中以VC為對照組,結(jié)果證明胞內(nèi)多糖在濃度為10 mg/L時就能100%清除自由基,與VC的抗氧化作用基本持平。

        2 蛹蟲草的藥用價值

        2.1 降血糖作用

        目前糖尿病臨床用藥主要有雙胍類藥物、促胰島素分泌劑和α-葡萄糖苷酶抑制劑等。α-葡萄糖苷酶在機(jī)體的作用是促進(jìn)碳水化合物分解為單糖。α-葡萄糖苷酶抑制劑可可逆性競爭抑制α-葡萄糖苷酶,進(jìn)而抑制碳水化合物迅速分解為葡萄糖,從而達(dá)到降低血糖的作用。朱振元 等[19]發(fā)現(xiàn),蛹蟲草中的蛹蟲草多對α-葡萄糖苷酶具有抑制效果,且抑制率隨多糖純度和濃度的增加而提高。黃志江 等[20]對四氧嘧啶糖尿病小鼠與正常小鼠對照灌胃給藥實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),人工蟲草多糖不改變正常小鼠血糖水平,但能顯著降低糖尿病小鼠的血糖水平等指標(biāo),認(rèn)為蛹蟲草多糖的降血糖機(jī)理很可能是促進(jìn)胰島素抵抗脂肪細(xì)胞的葡萄糖攝取水平。孫納新[21]在研究蛹蟲草多糖對1型糖尿病降血糖機(jī)理過程中發(fā)現(xiàn),蛹蟲草多糖在體外與體內(nèi)作用結(jié)果相似,且機(jī)理主要是提高非特異性免疫細(xì)胞。

        2.2 抗疲勞作用

        疲勞是機(jī)體由于長時間或者高強(qiáng)度勞動引起的工作效率暫時明顯降低的一種生理病理現(xiàn)象[22]。江海濤等[23]通過對小鼠灌注不同劑量的蛹蟲草多糖建立疲勞模型,結(jié)果表明高劑量蛹蟲草多糖能顯著延長運(yùn)動至疲勞的時間,其機(jī)制可能是通過提高機(jī)體糖原儲備延長力竭時間。寧青 等[24]的研究也表明蛹蟲草抗疲勞作用顯著。運(yùn)動會對機(jī)體免疫能力產(chǎn)生影響,適量運(yùn)動會產(chǎn)生正效應(yīng),過量運(yùn)動則會使產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。田雪文等[25]通過測定蛹蟲草飼喂高強(qiáng)度運(yùn)動大鼠的生化指標(biāo),結(jié)果發(fā)現(xiàn)蛹蟲草有助于消除疲勞,促進(jìn)機(jī)能恢復(fù),具有良好的免疫調(diào)節(jié)作用。秦勇 等[26]則單純從運(yùn)動生理機(jī)能改善方面進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)蛹蟲草提取液飼喂組和氨基酸飼喂組抗疲勞作用均不明顯,而蛹蟲草提取液與氨基酸復(fù)合飼喂組抗疲勞作用明顯。張潤桐等[27]研究了蛹蟲草對慢性疲勞綜合征的影響,通過灌胃30 d,發(fā)現(xiàn)蛹蟲草制劑組腦組織中單胺類神經(jīng)遞質(zhì)含量提高,說明蛹蟲草制劑能明顯改善慢性疲勞。

        2.3 抗氧化作用

        超氧化物歧化酶(SOD)在眾多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。冬蟲夏草中SOD含量為65 mg/g,蛹蟲草中SOD含量要高于此值[28]。陳慧嬋 等[29]用金針菇、香菇和蛹蟲草3種食用菌對小鼠灌胃,結(jié)果表明3者均能不同程度地提高機(jī)體總抗氧化能力、清除自由基,同時催化有害物質(zhì)分解,且蛹蟲草的效果要優(yōu)于其他二者。邵穎 等[30]在蛹蟲草子實(shí)體中抗氧化物分離純化中發(fā)現(xiàn)用甲醇浸提后再進(jìn)行硅膠色譜柱分離,得到的物質(zhì)具有強(qiáng)抗氧化性,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)該化合物分子式為C22H22O9。除SOD外,蟲草多糖也具有一定的抗氧化性。除蛋白質(zhì)干擾外,分子質(zhì)量大小也會影響蟲草多糖活性[31]。賈俊強(qiáng) 等[32]通過α-淀粉酶水解蛹蟲草多糖降低其分子質(zhì)量,結(jié)果表明蛹蟲草多糖經(jīng)過酶法修飾后對DPPH自由基的清除能力提高,可能原因是蛹蟲草多糖被水解后,活性基團(tuán)暴露出來,從而使自由基清除能力增強(qiáng)。

        2.4 對腦細(xì)胞的保護(hù)作用

        缺血性腦卒中和一氧化碳中毒都會造成不同程度神經(jīng)、肢體運(yùn)動及認(rèn)知功能障礙,致殘率、致死率較高。有研究表明,低劑量或高劑量蛹蟲草均能減少腦缺血損傷大鼠的神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)目,表明蛹蟲草對腦缺血損傷有保護(hù)作用[33,34]。細(xì)胞凋亡是缺血后梗死灶擴(kuò)大和神經(jīng)功能損傷加重的重要因素[35],蛹蟲草對腦損傷細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制與抑制神經(jīng)元凋亡有關(guān)。對一氧化碳急性中毒采用與上述相同的思路,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,蛹蟲草灌胃組各癥狀明顯比對照組輕,說明蛹蟲草對大鼠急性一氧化碳中毒腦損傷有保護(hù)作用,在一定程度上可促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)和提高。蛹蟲草對于兩種腦損傷狀況雖然保護(hù)機(jī)制不同,但都能減輕腦損傷帶來的傷害。

        2.5 抗癌作用

        結(jié)腸癌是一種嚴(yán)重的健康疾病,在亞洲逐漸成為最為常見的癌癥[36]。蟲草屬提取物已被報道過對很多癌癥細(xì)胞包括肺癌細(xì)胞都具有細(xì)胞毒性[37]。Lee 等[38]在通過細(xì)胞周期阻滯和線粒體凋亡研究蛹蟲草對結(jié)腸癌的抗癌效果時發(fā)現(xiàn):蛹蟲草可誘導(dǎo)在G2/M階段細(xì)胞周期阻滯和增加早期凋亡,蛹蟲草的抗癌效果與此直接相關(guān)。結(jié)腸癌(RKO)細(xì)胞對蟲草提取物極為敏感,經(jīng)蛹蟲草處理顯著延遲了結(jié)腸癌細(xì)胞的分化。

        3 蛹蟲草在食品中的應(yīng)用

        蛹蟲草在各方面的功效決定了它是一種良好的營養(yǎng)和滋補(bǔ)品。2009年,國家衛(wèi)生部第3號文件正式批準(zhǔn)蛹蟲草為新資源食品,將蛹蟲草應(yīng)用到保健品和功能飲料的研究逐漸增多。

        林標(biāo)聲 等[39]將山楂加入蛹蟲草液體發(fā)酵培養(yǎng)基中,篩選蛹蟲草優(yōu)質(zhì)菌株,發(fā)酵完成后,取發(fā)酵醪液調(diào)配,然后經(jīng)過濾、均質(zhì)、灌裝、滅菌、冷卻制成成品。通過分析,最終確定最佳的工藝參數(shù),從而制備出蛹蟲草山楂復(fù)合保健飲料。何洋 等[40]通過將蛹蟲草菌絲體浸提后與濃縮后的發(fā)酵液混合,并加入到熬煮好的八寶粥中制得蛹蟲草八寶粥。秦秀麗 等[41]通過將蛹蟲草菌絲體經(jīng)過勻漿、過濾、靜置、分離后,與同樣方法處理得到的枸杞汁混合調(diào)配,制得蛹蟲草枸杞天然保健飲料。孫明超 等[42]將花生粉碎過篩后,經(jīng)浸泡、滅菌,接種蛹蟲草進(jìn)行發(fā)酵,得到蛹蟲草花生,再將蛹蟲草花生經(jīng)過烘炒、浸泡、磨漿、分離、調(diào)配、滅菌、灌裝和二次殺菌得到成品,其最優(yōu)參數(shù)為蛹蟲草花生加入量為35%、110 ℃烘炒13 min、料水比1∶9、加糖量 78g/L,可使花生乳清香濃郁并具有蟲草的香氣,質(zhì)地均勻細(xì)膩,口感滑爽。李盡哲 等[43]分別將霜桑葉和蛹蟲草子實(shí)體經(jīng)過預(yù)處理、烘干、粉碎、浸提和過濾得到的汁液進(jìn)行調(diào)配、均質(zhì)、滅菌、灌裝得到成品;其最佳配方為每升飲料中,蛹蟲草子實(shí)體浸提液50 g(蛹蟲草子實(shí)體5 g)、桑葉浸提液150 g(桑葉20 g)、木糖醇50 g、檸檬酸0.9 g、蜂蜜25 g和黃原膠2 g,得到的復(fù)合保健飲料湯色亮黃,具有蟲草和桑葉所特有的清香味,酸甜可口,口感綿爽。

        4 展望

        蛹蟲草作為國家批準(zhǔn)的新資源食品,其市場需求將進(jìn)一步擴(kuò)大。深入研究蛹蟲草的生長特點(diǎn)使其批量生產(chǎn)成為可能,同時促進(jìn)了蛹蟲草中活性物質(zhì)的提取,但提取后如何增強(qiáng)蛹蟲草代謝產(chǎn)物的生物活性,需各學(xué)科相互滲透相互結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。

        蟲草素分子結(jié)構(gòu)中有5個氮原子,3個氧原子,而金屬離子可使供電體的孤對電子進(jìn)入其空軌道,因此可推測蟲草素可形成二價、三價、四價3種配位體。其官能團(tuán)和分子質(zhì)量可用紅外光譜和質(zhì)譜來確定,為進(jìn)一步提高其生物活性提供依據(jù)。但其高級結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系還需進(jìn)一步深入研究,除蟲草素外,其余成分也需經(jīng)大量的研究來闡明其結(jié)構(gòu)與功效的關(guān)系。

        蟲草多糖與蟲草素的研究面臨同樣的問題,其研究多集中在其化學(xué)性質(zhì)和生物活性,受檢測手段的限制,其高級結(jié)構(gòu)對生物活性的影響較少有人進(jìn)行深入研究,這將是未來研究的重點(diǎn)。隨著研究技術(shù)和方法的不斷發(fā)展,蛹蟲草會為人類健康做出更大貢獻(xiàn)。

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