灵芝孢子主要活性成分及其功能研究进展

刘洋，覃媚媚，罗印斌，马先红，周鸿立

吉林化工学院

摘要：以灵芝孢子为试材，结合近10年的研究现状，以期明确灵芝孢子主要活性成分种类及功能机制。结果表明：灵芝孢子为灵芝喷射的生殖细胞，含有多糖、蛋白质、三萜类化合物、脂肪酸、矿物质等活性成分。灵芝孢子具有免疫调节、抗肿瘤、治疗神经系统疾病、保肝护肝等多种功能。灵芝孢子活性成分及功能与产地及培养基种类呈现出一定的相关性。该研究可为关于不同地区、不同品种的灵芝孢子的研究明确其主要活性成分、功能的构效关系及在药品、食品等大健康领域的应用提供参考依据。

灵芝(Ganodermalucidum)属多孔菌科真菌赤芝的干燥子实体，又名仙草、灵芝草、瑞草等。自古以来，传统中医就将灵芝视为珍贵药材，有扶正固本、延年益寿之功效。在我国最早的医学典籍《黄帝内经》中就有关于灵芝的记载，称其为“养命之药”“百草之王”。在我国传统医学四大经典著作之一《神农本草经》中，也有关于灵芝的记载。全书载药种，按照三品分类分为上、中、下三品，其中灵芝被列为上品药材，称其“主养命，以应天，无毒，多服久服不伤人”[1]。《中国药典》中记载，灵芝具有补气安神、止咳平喘的功能。可用于治疗心神不宁，失眠心悸，肺虚咳喘，虚劳短气，不思饮食等[2]。现代研究表明，灵芝中含有多糖类、三萜类、甾醇类、微量元素、脂肪酸等多种活性物质。其中，多糖与灵芝三萜被广泛认为是灵芝中主要的生物活性成分。大量研究证实灵芝具有广泛的药理作用，如抗肿瘤、免疫调节、镇静安神、抗心肌缺血、调节血脂等[3]，灵芝的多方面功效使之成为药用菌中研究最多和产品开发最多的药用真菌之一[4]。

灵芝孢子(Ganodermalucidiumspore)为灵芝生长成熟期从菌盖弹射出来极其细小的孢子，为灵芝的生殖细胞，具有灵芝的全部遗传活性物质。生物学上称孢子，集中起来后呈粉末状，通常称为灵芝孢子粉。灵芝孢子细胞呈卵形，外有细胞壁。其主要由不溶于水的纤维素、木质素、葡聚糖、几丁质等物质混合钙、磷等矿物质组成，赋予细胞壁坚硬、耐酸碱、难分解等特性。由于人体摄入灵芝孢子后，要经过充分的消化才能得以吸收。但灵芝孢子细胞壁限制了其内部有效物质的释放，若不破坏，将会大大影响灵芝孢子内有效活性成分的吸收。据报道，人体对未破壁的灵芝孢子粉的吸收率仅为12%，而破壁后的灵芝孢子粉的吸收率可达95%[1]，破壁后的灵芝孢子显然非常有利于其内部营养物质在人体的快速释放，利于人体吸收。灵芝孢子的化学成分可分为蛋白质、氨基酸类、糖肽类、维生素类、胡萝卜素、甾醇类、三萜类、生物碱类、脂肪酸类、矿物质等。

灵芝及灵芝孢子化学成分复杂，具有广泛的生物学活性，其中多糖和三萜2类活性物质被认为是主要功效成分。现代药理研究表明，灵芝孢子具有抗肿瘤、增强免疫调节、降血糖、降血脂、抗炎、抗缺氧能力、清除自由基等作用[5]。

01灵芝孢子结构特征

灵芝孢子细胞为真菌细胞，主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体等组成，大小4～10μm。细胞呈现卵圆型，一端呈椭圆形，另一端呈尖形[6]。细胞壁一般由内孢层、上孢层、外孢层、周孢层及最外孢层共5层结构组成，主要由纤维素、几丁质、无机元素等物质构成。其中几丁质的含量为52.08%～57.64%[7]，无机元素主要为硅、钙，含量分别可达19.01%、24.31%，无机元素与几丁质等有机物质结合，使得孢子壁的结构较为坚韧[8-9]。细胞膜存在于细胞壁与细胞之间，主要由蛋白质、脂类及糖类物质构成。灵芝孢子中的其它细胞器主要包括细胞核、线粒体、液泡等[1]。

灵芝孢子扫描电镜图1×

02灵芝孢子主要活性成分

2.1多糖

目前已分离得到多种灵芝多糖，主要由葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖和岩藻糖组成的杂多糖，且多以蛋白多糖的形式存在，其中30%～60%为多糖，20%～30%为蛋白质[10]。灵芝孢子粉多糖(G．lucidumsporepolysaccharide，G．lucidumSP)是灵芝孢子中的主要活性成分，主要由鼠李糖、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖组成的杂多糖。破壁与未破壁的灵芝孢子多糖组成一致[11]，现已证实其具有广泛的生物活性。一般多糖存在4级结构，其中1级结构包含单糖的种类、排序、糖苷键构型等；2级结构主要是多糖1级结构受到氢键作用而形成的主链构象；3、4级结构主要是受到非共价键影响的空间内的有序构象[12]。G．lucidumSP种类繁多，多数研究仅停留在1级水平阶段，主要结构特征见表1。

表1G.lucidumSP种类及特佂[12-16]

由表1可知，G．lucidumSP一般多由葡萄糖与半乳糖构成，主链多以1→3、1→6糖苷键链接，已经测得的结果表明，多糖平均相对分子量介于14.1～53.7。此外，研究证实破壁孢子粉与未破壁孢子粉中含有蛋白多糖类物质，其中破壁孢子粉蛋白多糖中蛋白质的平均分子质量为55、72、95kDa，未破壁孢子粉蛋白多糖中蛋白质的平均分子质量为43、95kDa[17]，虽然蛋白及单糖组成略有差别，但是傅里叶红外测试结果显示破壁与未破壁孢子蛋白多糖在结构上差别不大[17]。

目前研究中多糖的提取方法主要包括水提醇沉法、微波、超声波辅助提取法、酶解法、临界CO2萃取等。其中水提醇沉法由于提取效果较好、成本低、无污染，是使用范围最广的一种提取方法。但由于灵芝孢子结构的特殊性，超声波、酶解等其它辅助提取方法，在一定程度上提高了GLSP的提取率，各提取方法及效果见表2。

表2G．lucidumSP的不同提取方法及提取率[18-20]

由表2可知，目前GLSP的提取方法的提取率略有差别，其中酶解法与超声波辅助法提取率略高于其它几种方法。这主要由于提取过程中，酶能通过分解细胞壁中的有效成分而使得孢子内物质有效释放。超声波主要是由频率为2×(～)Hz的疏密相间的纵波而构成，具有的机械、空化等效果，可以增大介质的穿透力从而使得孢子内物质有效释放。虽然灵芝孢子中多糖种类繁多，也有大量研究对其进行深入探讨，但关于灵芝孢子多糖的高级结构解析研究较少。

2.2三萜类化合物

灵芝三萜类化合物，是灵芝及灵芝孢子中具有重要生理活性的物质之一。按照三萜类化合物所连接的侧链及官能团的不同，可将三萜类化合物分为灵芝酸、灵芝醇、灵芝醛、灵芝内酯等[21]。据报道，目前灵芝中存在超过种三萜类化合物，主要为灵芝酸、灵芝醇类物质。三萜类物质结构主要为四环三萜、五环三萜，分子中碳原子数一般为C24、C27、C30，并具有一定的免疫活性功能，灵芝酸与赤芝酸结构见图1、2[22-23]。

图1灵芝酸主结构

图2赤芝酸A结构

由图2可知，灵芝及灵芝孢子中三萜类物质呈现结构复杂、显酸性、难溶于水、易溶于有机溶剂等特点。因此，常采用有机溶剂提取方法进行提取，采用香草醛-冰醋酸法测定其含量。以乙醇为溶剂提取福建产地的灵芝子实体、破壁与未破壁孢子粉中三萜类物质，结果表明，破壁孢子粉中三萜类物质含量(2.23mg·g-1)高于未破壁孢子粉中三萜类物质含量(1.10mg·g-1)，但二者均低于子实体中的三萜类物质含量(4.97mg·g-1)，且子实体中灵芝酸种类远多于破壁及未破壁孢子粉，但有相同的组分[24]。利用响应面优化提取灵芝破壁孢子粉中总三萜，含量可达6.45%，其最佳提取工艺条件为提取溶剂95%乙醇，料液比1∶60mg·mL-1，温度85℃，回流提取2h，提取2次[25]。超声技术也常用于辅助提取三萜类物质，但该方法存在争议较大。一部分研究学者用增加超声循环的方式处理灵芝样品，不仅所需有机溶剂量大幅度减少，而且浸提时间也大幅度缩短，从原来的24h缩短到0.5h，三萜类物质的提取率却增加了40%[25-26]。但也有学者通过研究证实，超声辅助乙醇水溶液提取灵芝中灵芝酸的提取效果并无明显改善，提取含量为传统提取方法浸提灵芝酸浓度最大值的97%[27]。超临界CO2萃取技术也常应用于提取灵芝及灵芝孢子三萜类物质。HSUR等[28]利用临界CO2萃取技术对灵芝中灵芝酸进行了提取，结果表明，低温下超临界CO2萃取灵芝酸得率高于传统的溶剂提取法。张洁等[29]在研究中确定了灵芝中三萜类物质的超临界CO2萃取最佳提取工艺温度35℃，压力15MPa，时间min，CO2流速1mL·min-1。刘晶晶等[30]利用超临界CO2萃取破壁灵芝孢子粉中的孢子油，最佳条件下孢子油中三萜类化合物含量高达28.35%。

2.3蛋白质

灵芝及灵芝孢子中的蛋白质，是除多糖及三萜类物质以外的另一类重要的活性物质，具有促进淋巴细胞增殖、调节免疫等活性，常与多糖类物质结合在一起，以糖蛋白的形式存在，具有较好的生物活性功能[31]。据报道灵芝中蛋白质含量高达14.36%[32]，类型主要包括真菌免疫调节蛋白、凝集素、糖蛋白、酶等[33]。于华峥等[34]对灵芝子实体、灵芝孢子粉及灵芝菌丝体中主要化学成分进行比较研究，结果表明，灵芝孢子粉中的蛋白质含量最高达到11.1%，菌丝体中蛋白质含量最低为7.1%。不同地区野生或人工栽培的灵芝，受不同气候、土壤、环境等因素影响，其活性物质含量也呈现较大差异，郭金英等[35]以14种不同品种的灵芝为试验材料，比较分析了其中主要活性成分含量，结果表明，人工栽培的灵芝中粗蛋白质含量多数高于野生灵芝中蛋白质含量，其中山东梁山产地的灵芝中粗蛋白质含量高达32.05%。长白山地处我国东北地区，地理位置优越，动植物资源丰富，李晓凤等[36]采用蛋白质氨基酸评分、氨基酸评分、营养指数等评分方法，对长白山野生平盖灵芝中蛋白质营养价值进行综合评价。结果表明，量蛋白质、总氨基酸、支链氨基酸、风味氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量分别为12.14%、10.43%、2.16%、5.66%、4.01%、6.43%，蛋白质中氨基酸相对较为平衡。

2.4其它化合物

灵芝孢子中富含丰富的油脂类物质，俗称灵芝孢子油。ZHOU等[37]利用超临界CO2萃取技术提取灵芝孢子油，利用气相色谱分析确定其含有多种不饱和脂肪酸类物质，如亚油酸、亚麻酸等，由于孢子油易被氧化，选用阿拉伯胶与麦芽糊精作为微胶囊壁材对孢子油进行包埋，不饱和脂肪酸类物质能有效保留，含量高达80.04%。麦角甾醇是真菌类特征成分，在灵芝及灵芝孢子中含量较高，常采用高效液相色谱法对其进行分析检测。王晓琴等[38]利用效液相色谱法检测不同品牌灵芝孢子油及菜籽油等6种植物油中的麦角甾醇含量，结果表明，只有灵芝孢子油中含有麦角甾醇，可以以麦角甾醇作为特征性成分，用来鉴别灵芝孢子油与其它植物油，对10种不同品牌的灵芝孢子油中麦角甾醇含量进行检测，含量范围为0.65～2.79mg·g-1；灵芝及灵芝孢子中含有一定的生物碱类物质，如胆碱、甜菜碱等，具有降低胆固醇等作用[39]；此外，灵芝孢子中还含有铁、钙、镁、锌等多种微量元素[31]。

（未完待续）

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