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1、引言冬虫夏草(Cordycepssinensis)的生长不仅需要特殊的地理与气候环境要求,还有严格的寄生性。野生冬虫夏草现已处于极度濒危状态,被列为我国一级保护物种,价格已经超过黄金。因野生冬虫夏草资源的严重缺乏已无法满足社会的需求,所以冬虫夏草的人工培养受到国内外学者的关注。北虫草(Cordycepsmilitaris)又称北冬虫夏草、蛹虫草、东北虫草等,是寄生在鳞翅目和鞘翅目等昆虫蛹体上的真菌,主要分布在我国东北、华北、西北等地区,华中、华南和西南地区也有发现。北虫草是虫草属的模式种,与冬虫夏草为虫草属的同属异种真菌,两者的化学
2、成分、营养成分和药用功能均非常相似,其主要药用成分虫草素等含量远高于野生冬虫夏草,而且比冬虫夏草更易于人工栽培,因此被选为冬虫夏草的最佳替代品而进行大量的人工培育。20世纪90年代以来,对作为药物和保健食品的北虫草的药化、药理、毒理和毒性等进行了大量的分析和安全评价,证明人工栽培的北虫草无毒副作用,具有明显的镇静、抗疲劳、抗肿瘤、抑制癌细胞和具有雄性激素样作用,可增强机体免疫功能等[1-9],作为药品和食品使用对人体健康是安全可靠的。2007年国家高技术研究发展计划(863计划)已将北虫草开发与规模化生产列入重点研究项目。开发北虫草
3、及其活性成分资源不仅有很高的经济价值,而且有重要的社会效益。1北虫草的人工培养生产北虫草的人工培养生产主要有菌丝体液体发酵和子实体固体发酵两种培养方法。菌丝体液体发酵需要发酵罐等设备,发酵成本也较高。而子实体固体发酵要求相对简单,发展较快。全国不少地区均有较大规模的生产。子实体生产需在控温﹑控湿和无菌培养室中进行,其培养过程可分为菌丝体培养和子实体形成与生长两个阶段。菌丝体培养阶段需要在黑暗中,温度18～22℃,湿度60%～65%,通常需要约20d时间,使菌丝体长满培养瓶表面后可诱导子实体原基的形成。子实体原基的诱导(约10d)需光
4、照和约10℃的昼夜温差。子实体的生长(约20d)需光照和较高的湿度(80%～90%)。整个生长周期约需要50～60d。固体发酵的常用培养基为:大米93%,葡萄糖1%～2%,蛋白胨或蛋清1%～2%,蚕蛹粉2.5%,磷酸二氢钾0.2%,硫酸镁0.1%,柠檬酸胺0.1%,微量的维生素B1。培养基灭菌可在常压(100℃,8～10h或100℃,1h,间歇灭菌3次)或高压(0.14MPa,125℃,1h)下进行。固体发酵生产子实体的技术和条件要求不高。生产上的主要问题是菌种迅速退化,需不断筛选和复壮菌种。2北虫草的化学成分及主要生物活性物质北虫
5、草的主要化学成分和营养成分都与冬虫夏草非常相似,具有很高营养价值。人工北虫草含有28.18%的粗蛋白;18.28%的氨基酸,共有18种氨基酸,其中7种为人体必须氨基酸;10种以上的脂肪酸,其中不饱和脂肪酸的含量很高,反油酸含量为58.38%,亚油酸为19%;20余种矿质元素和多种维生素,例如维生素A,B1,B2,B6,B12,C,D2,E,烟酸和胡萝卜素等。北虫草与冬虫夏草的药用成分复杂。目前认为重要的生物活性物质包括虫草素等核苷类、多糖类、虫草酸、超氧化物歧化酶(SOD)和硒等。虫草素(3’-脱氧腺苷)与腺苷为虫草中的主要活性成分
6、。《中华人民共和国药典》(2005版)规定,腺苷是冬虫夏草菌丝体生产的重要指标,含量不得低于0.01%。除虫草素和腺苷外,已分离出的其他核苷类物质还有腺膘呤、次黄膘呤、胸腺嘧啶、尿嘧啶、尿苷等。虫草素可用于提高免疫功能,治疗癌症、白血病、慢性气管炎、肺心病,降血脂血糖和抗衰老等。大量研究表明,北虫草中虫草素和腺嘌呤的含量均比冬虫夏草高数倍。虫草素(cordycepin)又名虫草菌素、虫草碱等,为3’-脱氧腺苷(3’-deoxyadenosine),分子式为C10H13N5O3,分子量为251,碱性,水溶液的pH值为7.1,化学结构如
7、图3所示。在乙醇、正丁醇、正丙醇、水中能形成针状或片状结晶,熔点230～231℃,溶于水、热乙醇和甲醇,不溶于苯、乙醚和氯仿。国内外的科学家均对虫草素的药理功能进行过大量的研究,由于虫草素能干扰RNA和DNA的合成,抑制不正常细胞(如癌细胞)的分裂,并能作为区别细胞中不同的RNA聚合酶的工具,引起了医药界的高度重视。多糖是药食两用真菌的药效活性成分之一。虫草多糖大多为半乳甘露聚糖。药理研究表明,虫草多糖类物质具有抗肿瘤、抗辐射和提高肌体免疫力等作用。虫草多糖的抗肿瘤活性与分子量有关,只有在分子量大于1.6×104时才具有抗肿瘤活性。
8、多糖的活性除了与分子量有关外,还与多糖的溶解度、黏度、初级结构和高级结构有关[10]。甘露醇含量是虫草的一个重要质量指标。虫草中的D-甘露醇的含量为5%～9%。甘露醇具有利尿、提高血浆渗透压、镇喘祛痰、抗自由基等功能,可用于治疗多种疾
