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灵芝有效成分及其影响因素的研究进展

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灵芝,它是我国医药宝库中的一颗灿烂明珠,早在两千多年前就开始了采集利用它。目前,围绕灵芝液体深层发酵的研究越来越多,对灵芝的培养基、发酵条件等做了很多有益的探讨。同时对灵芝的研究表明,灵芝的组成成分复杂,具有多种有效成分和广泛的生物学作用,能治疗多种疾病。就灵芝的有效成分与生物学活性及灵芝液体深层发酵的培养基、发酵条件,对其有效成分影响等方面作一综述.

1 灵芝有效成分的研究

利用化学分析方法及现代新型科学仪器测定,已证明在灵芝子实体及菌丝体中,所含有的主要成分有7大类、150余种,其有生理活性的有效化学成分也有数十种之多,其中主要有效成分有灵芝多糖、灵芝酸、生物碱、氨基酸和有机锗。


1.1 灵芝多糖 灵芝多糖(Ga∞d日加a ludd砌Pblysaccha.ride)主要是指具有生理活性的单糖聚合体,由L一阿拉伯糖、L一岩藻糖、L一鼠李糖、D一葡萄糖、D一半乳糖、D一甘露糖、D~木糖和p—D一葡聚糖等组成。目前已分离到的有200多种,其中大部分为葡聚糖,多糖链由三股单糖链构成,是一种螺旋状立体构形物,其立体构型和DNA,RNA相似。分子量从数百到数十万,除一小部分小分子多糖外,大多不溶于高浓度酒精,在热水中溶解。灵芝多糖具有刺激宿主非特异抗性、免疫特异反应以及抑制移植肿瘤生理活性的特性。多糖分子量为l×104~1×106时显示强抑制肿瘤活性,活性强弱还与多糖链分叉的程度及支链上羟基的数量有关。灵芝多糖还能提高机体免疫力,提高机体耐缺氧能力,消除自由基,抗放射。提高肝脏、骨髓、血液、DNA,RNA和蛋白质的能力,从而延长寿命。

目前,对灵芝多糖免疫药理学研究己深人到细胞受体,即分子水平。同时已发现灵芝多糖的抗癌、抗病毒、抗炎症、防衰老和治疗某些免疫缺隐性疾病以及诱发生物体大分子物质的合成,都涉及到糖键的介导,尤其诱发细胞生长抑制因子与糖键有着密切的关系。

1.2 灵芝酸 灵芝酸(酬enic add)是一种三萜类物质,大部分为30个碳原子,是灵芝苦味的主要来源,是灵芝的有效成分之一,基本结构为数个异戊烯首尾相连丽成。根据灵芝酸的基本骨架结构可将其分为3种类型,类型I包括灵芝酸A,B。C。K,L和C2;类型II包括灵芝酸Ma,b,d,g,h,i,j;类型IIl包括灵芝酸Me,f。灵芝酸有强烈的药理性,能够降低血液中胆固醇、甘油脂、B一脂蛋白的含量,具有护肝排毒、降低血压、抑制组胺释放、抑制肿瘤、抗艾滋病病毒和镇定镇痛等作用,从而抑制血小板凝结,帮助血液流通,消除血栓,促进血液循环,调节血管压力、促进新成代谢、促进生物体内环境达到平衡、健康的状态。

1.3生物碱生物碱(seasonal)能降低胆固醇和改善冠状动脉血流量、降低心肌耐氧量、增强心肌和肌体对缺氧的耐受性,对心脑血管疾病、高血压、高血脂、肝炎等有一定疗效。从结构上区分,灵芝分泌的生物碱有甜菜碱、(Y)一三甲胺基丁酸、硫组氨酸甲基胺盐等组分。

1.4其他有效化学成分灵芝除含有上述成分,还有18种氨基酸,其中人体必需氨基酸的相对含量高于50%,比一般食用菌高40%,沈及№l,As,Cr,Cu,Fe,Ca,姚;,zn,Se,Ge等10种微量元素,最引人注目的是它含有的有机锗。锗有“长寿元素”之称,灵芝中有机锗含量甚高,一般在80~1000 lIdl【g范围,为人参含锗量3~6倍。灵芝化学成分复杂,且因菌种不同或培养方法、研究方法不同而显示一定的差异性,野生和人工栽培灵芝主要成分相似,但也存在某些差别。某些成分在灵芝不同部位含量亦有差别。
2.深层发酵对灵芝品质影响因素的研究


真菌液体深层发酵技术属于现代生物技术之一,是在20世纪40年代由当时的美国弗吉尼亚大学生物工程专家EIn埘L.GadeIl Jr.设计出培养微生物系统的生物反应器。目前,围绕灵芝液体深层发酵的研究越来越多,对灵芝的培养基、发酵条件等做了很多有益的探讨。


2.1 营养因子对深层发酵目标产物的影响  培养基是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需各种营养物质的混合物,培养基的组成对菌丝体的生长繁殖、产物的生物合成、产物的分离精制以及产品的质量和产量都有重要的影响。灵芝具有好氧微生物发酵的一些特性,它的发酵主要以获得高菌丝体生物量及高含量的代谢产物—灵芝多糖和灵芝酸为目的;但在发酵过程中,这两种产物是很难同时获得高产,因此要根据实际需要选择有利于目标产物生成的发酵条件。

孙东平等用正交实验对灵芝深层发酵的培养基进行优化。从得到的粗多糖及菌丝体生物量进行统计分析,得出氮源是主要影响因素、碳源其次,确定的较优化的组合为:蛋白胨O.4%,l吼P04 0.15%,CaCQ O.05%,vBl 0.005%, 悯·7H200.075%,葡萄糖3.6%,酵母膏0.2%,菌丝生物量为15.6 g/L,粗多糖产量达37.5 dkg干菌丝体。王谦等对灵芝深层发酵的营养条件进行了较系统的研究,对不同碳、氮源,C/N比,大量、微量元素对灵芝菌丝生长的影响进行了比较研究,结果表明单糖以葡萄糖、二糖以蔗糖、多糖以玉米粉等为最适碳源;灵芝菌丝体在液体培养基中的生长速度以葡萄糖培养基中最快,蔗糖次之,多糖最慢;无机氮源中以硫酸铵为最适氮源。有机氮源中以黄豆饼粉等为最适氮源。此外,灵芝可在比较宽的碳氮比范围内生长良好。最适碳氮比在(23.6~31.3):1。

2.2 非营养因子对灵芝液体深层发酵目标产物的影响  灵芝菌丝体及子实体生长期的生理活动除与营养条件有关之外,还受各种理化因素的影响,如温度、水分、空气、光线、酸碱度等。

2.2.1 温度  温度是影响机体生长与存活的最重要的因素之一,这种影响表现为两个方面:一方面随温度的上升,细胞中的生物化学反应迅速加快;另一方面机体的重要组成(如蛋白质、核酸等)都对温度较敏感,随着温度的增高有可能遭受不可逆的破坏。一般食用菌深层培养温度为25℃,灵芝属高温型,30℃更适合其发酵培养,在30℃下培养到84 h,生物量可达430 dL(鲜重),而25℃时只有250 g/L(鲜重)。胁一cKng Yang等对灵芝深层发酵温度的研究表明灵芝菌丝产多糖的最适温度为30~35℃,高于这一范围或低于这一范围时,多糖的含量将迅速减少。

2.2.2  pH 培养基的pH值与微生物生命活动有着密切的关系,环境的pH不同。微生物原生质膜所带的电荷也不同,这种电荷的改变,同时又会影响营养物质的吸收,酶的形成及其活力、代谢途径和细胞膜透性的变化。此外,环境中pH还对氧的溶解、氧化还原电位、营养物质物理状态都有影响。灵芝菌株在起始pH 2.0~8.O时均可生长,而最适pH4.O~5.O,pH值低于3.0或高于7.0时生长不良。培养120 h后,pH 2.O,7.O,8.0组生物量在50∥L以下,pm.O与pH6.0组生物量在350 dL(鲜重),pH4.O组生物量达到510∥L(鲜重),pH5.0组为490 g/L(鲜重)。Qing—H眦‰g等研究了初始pH对灵芝深层发酵过程中形成灵芝酸和灵芝多糖的影响,初始pH 3.5~7.0内的不同值对菌丝的生长和产品的生物合成有很大的影响。初始pH6.5时,菌丝的最大生物量为菌丝于重(17.3±0.12)∥L,灵芝酸的产量为菌丝干重(1.20±O.03)nlg/100n培;将pH从6.5逐渐降到3.5时,胞外多糖和胞内多糖的产量提高了许多。

2.2.3 转速和通气量  灵芝的发酵是一个耗氧过程,通氧量对灵芝的发酵是很重要的,而氧气的供给是通过调节转速和通气量来实现的。在摇瓶发酵过程中,灵芝菌丝的生长对通气量具有相当的要求,培养基的装量和发酵过程中的转速与通气量有着直接的关系。50~250 r/rIlin内的不同转速摇瓶发酵实验表明,转速在150 r/mm时最有利于胞外多糖的形成,说明高转速利于胞外多糖的释放,但当转速高于150 r/“n时,多糖的含量降低,可能是由于切应力的增加对菌丝引起了破坏效应造成。

2.2.4接种量  接种量的控制对灵芝发酵过程中菌丝的生长、形态及灵芝多糖和灵芝酸的产生有很大的影响。大的接种密度有利于产生小的菌球、并获得高产量胞外和胞内多糖;


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