珍稀药用真菌牛樟芝的研究与利用进展

李 菁 胡 佳 陈绪涛 孙 鹏 魏云辉

珍稀药用真菌牛樟芝的研究与利用进展

李 菁 胡 佳 陈绪涛 孙 鹏 魏云辉*

（江西省农业科学院农业应用微生物研究所，江西 南昌 330200）

牛樟芝是我国台湾地区特有的一种珍稀药用菌，富含活性多糖、萜类化合物等多种活性成分，具有保肝抗炎、抑制肿瘤等药理作用，一度成为我国台湾地区及大陆科研机构和企业的研发热点。通过参阅相关文献，综述牛樟芝菌丝体发酵和子实体驯化栽培等人工培育技术及其主要生理活性物质的研究与利用进展情况；结合笔者自身研发工作实践，提出今后研究和开发利用思路。

牛樟芝；人工培育；生理活性物质；研究；利用

牛樟芝（），又称牛樟菇、樟内菇、红樟芝、血灵芝[1]等，是我国台湾地区特有的珍稀药用真菌，素有“药中之王”的美誉，隶属于担子菌门、薄孔菌属。其子实体有板形、钟形或不规则形，多年生、无柄，寄生于牛樟树腐朽的树干内壁或潮湿表面，初始呈鲜红色、桔褐色，质地柔软，成熟后转为淡褐色或褐色，质地因木质化而变得坚硬[2]。研究结果表明，牛樟芝子实体及其培养物中含有多糖、萜类化合物、琥珀酸及马来酸衍生物、泛醌类化合物等多种活性成分，具有解宿醉、保肝脏、抗炎症和调节免疫功能等诸多药理作用[3-5]。已开发的牛樟芝保健产品有胶囊、粉剂和片剂等。牛樟芝已逐渐成为学者和生物技术部门研究与开发的热点。

1 人工培育技术的研究与利用进展

牛樟芝的天然寄主牛樟树是我国台湾地区的特有树种且数量有限，加上野生牛樟芝子实体生长缓慢[6]，而采集者日益增多，已不能满足市场需求。因此，开发高效的牛樟芝人工培育技术，是亟待解决的首要问题。

1.1 菌丝体发酵技术

由于牛樟树资源的稀缺及产地对该树种的保护，采用牛樟树段木仿野生栽培牛樟芝难以大规模实现，而牛樟芝子实体形成的其他人工培育技术尚处于试验阶段。因此，菌丝体发酵技术成为牛樟芝开发利用的重要方式，其包括固态发酵工艺和液态发酵工艺。

（1）固态发酵工艺。主要利用谷物类和木屑等作为发酵基质填充太空包或三角瓶，经灭菌接种后进行菌丝体的发酵，发酵周期一般需3个月，可获得菌丝体和发酵基质的混合物[7]。有不少学者对固态发酵产生的活性代谢产物进行了研究。张宝荣等[8]筛选出以小米为基质的牛樟芝固态发酵培养基配方和相关发酵条件，使得三萜类化合物的产量提高1.56倍。魏海龙等[9]优化了牛樟芝固态发酵产安卓奎诺尔的工艺条件，安卓奎诺尔产量可达 259.79 mg/kg，与理论值十分接近。由于固态发酵的周期较长、生产成本较高而难以实现大规模的自动化生产[10]。

（2）液态发酵工艺。该工艺可实现在较短周期内获得大量的菌丝体及代谢产物，且可控性强、效率高、稳定性好，适用于工厂化生产和推广。由于目标产物不同，液态发酵的工艺参数也各不相同。陈娟[11]分别以生物量、多糖和三萜类化合物的产量为指标，对牛樟芝液态发酵进行优化，获得不同的最佳发酵条件，提高了目标产物得率，且初步探究了牛樟芝的富硒发酵工艺。刘华[12]以提高牛樟芝菌丝体生物量和胞内三萜类化合物的含量为目的，对发酵工艺进行优化，确定包括培养温度、培养基的组成、接种量、装液量以及生化培养箱转速在内的最佳发酵参数，优化后菌丝体生物量和胞内三萜类化合物的含量分别达到0.53 g/100mL和15.25 mg/100mL。姚秀英[13]以获得最高牛樟芝菌丝体生物量和菌球数量为目标，优化液态发酵条件，确定发酵条件为葡萄糖20 g·L-1，麸皮（60 g·L-1）浸出液，维生素B10.14 g·L-1，KH2PO41 g·L-1，MgSO40.05 g·L-1，自然pH，装液量为200 mL/500 mL三角瓶，转速110 r/min，28 ℃恒温培养12天。此条件下，樟芝的菌球数量达到4.18×104L-1，菌丝体干重达到11.85 g·L-1。Hsu等[14]从香樟树中提取水溶性物质添加到PDA液体培养基中，作为牛樟芝菌丝体生长的促进因子，可使菌丝体生物量达到5.50 g/L，远高于没有添加促进因子的对照组（2.88 g/L）。Ho等[15]采用搅拌式发酵罐进行大规模发酵，其培养基中含5%葡萄糖、5%酵母粉、0.5%酪蛋白胨、0.5%大豆粉、0.3%橄榄油等主要成分，获得27.1 g/L的牛樟芝菌丝体。笔者以葡萄糖70 g/L、玉米粉10 g/L、黄豆粉6 g/L等为基础，筛选出简单有效的牛樟芝液体培养基，获得的菌丝体湿重最高可达0.92 g/mL。

1.2 子实体驯化栽培技术

研究发现，与野生子实体相比，人工培养的牛樟芝菌丝体所含的化学成分存在较大差别，一些重要的药用成分，如三萜类化合物，其种类和含量均不及野生子实体。因此，促进牛樟芝子实体快速生成的仿生栽培技术是人们研究的热点。目前，常见牛樟芝子实体栽培方法有段木栽培法、固态培养法和皿培式培养法等。台湾亚新生物科技公司利用枯死的牛樟树段木成功培育出牛樟芝子实体，其活性成分与野生子实体十分接近，尤其是牛樟芝特有的三萜类苦味成分，被认为可取代野生牛樟芝。黄阿贤[16]利用小叶红心樟段木，辅佐蒲公英提取物、虎杖提取物、黄连提取物等中药添加剂，经过5～6个月的培养，获得的牛樟芝子实体可替代野生子实体。张闳积[17]在PDA培养基中添加山药、陈皮、当归等多种成分组成的中药混合物培育牛樟芝子实体，培育出的子实体含有与野生菌相近的药用成分。陈永得[18]采用红曲浸出液、混合发酵小麦、麸皮浸出液等，制备成马铃薯改良培养基，培育出黄白色菌膜和红色子实体。笔者从台湾地区引进牛樟芝菌种进行驯化栽培，发现以樟树和香樟树的木屑作为培养料进行熟料栽培，或以段木作为栽培基质，采用液体菌种接种的方法，均可使菌丝体较好定植，但子实体的形成条件还需进一步探索。在台湾地区，皿培式培养法是生产牛樟芝子实体较常用的方法，并能获得较理想的产量（一个平皿培养基最高可得8～10 g干物质），但存在成本高、工作量大等缺点[19]。

2 生理活性物质的研究与利用进展

牛樟芝子实体及菌丝体中含有活性多糖、萜类化合物、马来酸与琥珀酸及其衍生物，以及泛醌类化合物等多种生理活性物质。这些生理活性物质的药理作用探索是当前牛樟芝的研究热点之一，多以体外细胞实验为主。

2.1 多糖

多糖是由多个单糖分子通过糖苷键结合而成的复杂高分子聚合物，大多具有良好的生物活性，在众多类型多糖中，β-葡聚糖具有良好的抗肿瘤性能[20]。牛樟芝中的多糖主要为β-D-葡聚糖结构，它能通过刺激巨噬细胞和淋巴细胞等免疫细胞发挥活性，增强人体免疫机能，从而起到抗肿瘤作用。同时，樟芝多糖还具有抗氧化、抗发炎、抗血栓以及降血压和血糖等众多生理活性功能[21]。Lee等[22]对樟芝多糖的抗乙型肝炎病毒（HBV）活性进行研究，发现剂量为50 μg/mL时，其抗HBV能力最佳，甚至优于1000 U/mL的α干扰素；张迅捷等[23]对樟芝多糖分离纯化方法进行研究，并考察其体外清除超氧自由基的效率，发现其有较强的抗氧化能力。通过液态发酵可获得较为丰富的樟芝多糖，因而液态发酵法是生产樟芝多糖的主要方式之一。Lin等[24]通过控制深层液态发酵条件及优化培养基的组成，大幅提高了樟芝胞外多糖的产量。

2.2 萜类化合物

牛樟芝含有的萜类化合物有三萜、二萜、倍半萜等，高含量的三萜类化合物是其子实体的重要活性成分，也是其苦味的来源。研究发现，牛樟芝中的三萜类化合物具有解毒保肝、调节免疫、抗氧化、抗炎症等多重保健功效，同时对肿瘤细胞具有直接的细胞毒性，而对正常细胞无细胞毒性[25]。因此，三萜类化合物可以作为抑制癌细胞的潜在抗癌药物。迄今已从牛樟芝中分离得到30余种三萜类化合物，主要以麦角甾烷和羊毛脂烷为骨架结构，获得的主要途径有固态发酵和深层液态发酵。研究发现，培养基的初始含水量、装料量、NH4Cl添加量和接种量等因素对牛樟芝固态发酵产物中三萜类化合物的含量影响较为显著，对以上参数进行优化后，三萜类化合物的产量提高1.56倍[8]；Ma等[26]研究柑橘皮提取物的添加对牛樟芝深层液态发酵活性代谢产物的影响，结果表明，适量的柑橘皮提取物能够增加三萜类化合物的产量和种类，且产量较对照组增加约10倍。

2.3 琥珀酸及马来酸衍生物

琥珀酸及马来酸衍生物是牛樟芝的又一重要活性成分，具有保肝、抗炎等药理作用。Nakamula等[27]从液态发酵的牛樟芝菌丝体中分离得到5种新的琥珀酸及马来酸衍生物，将其分别命名为Antrodin A～E。Antrodin A～E对丙型肝炎病毒（HCV）均有显著的抑制作用，具有良好的保肝活性，其中Antrodin A的抑制能力最强，而Antrodin B和Antrodin C对小鼠肺癌细胞（LLC）有较强的细胞毒作用[28]。液态发酵是获得Antrodins类化合物的主要途径。Zhang等[29]通过调控发酵罐体系pH及进行补糖分批发酵，使得牛樟芝深层液态发酵生产Antrodin C的产量达到1549.06 mg/L。

2.4 泛醌类化合物

泛醌类化合物是由不同数量的异戊二烯侧链和苯环组成的一类脂溶性醌类化合物[30]。安卓奎诺尔（Antroquinonol）是一类萃取自牛樟芝的具有代表性的泛醌类化合物，研究表明，其能抑制肝癌、乳腺癌、前列腺癌等多种癌细胞，如通过阻碍 HbsAg 和 HbeAg 的合成从而抑制HBV病毒复制[31]，具有良好的抗癌效果。研究发现，牛樟芝代谢产物之一——泛醌类化合物（安卓奎诺尔、安卓奎诺尔B、安卓奎诺尔D）具有较强的生理活性，如抑制癌细胞、预防动脉粥样硬化及抑制乙醇诱导的氧化应激反应等。获得安卓奎诺尔的方法主要有化学合成法和生物发酵法。目前掌握的化学合成方法过程极其复杂，且合成效率和产物纯度均较低，不适于工厂化推广使用[32]。喻学淳等[33]报道了通过控制牛樟芝固态发酵条件来提高安卓奎诺尔产量的方法，即以大米作为发酵底物，以葡萄糖为碳源、大豆粉为氮源，初始含水量为50%，发酵后安卓奎诺尔产量最高为696.83 mg/kg，其缺点是稳定性较差。

2.5 其他生理活性物质

牛樟芝中还有丰富的抗氧化物质，如超氧化物歧化酶（SOD）、多酚类、抗坏血酸、d-生育醇、D-胡萝卜素等，其中以高活性的SOD为主，可有效清除生物机体产生的氧自由基，起到延缓衰老的作用。另有学者发现，牛樟芝中还含有一类对肝硬化和肝炎有疗效的环酰亚胺化合物，以及其他对人体有益的氨基酸、腺苷、维生素和矿物质等营养物质[34]。目前这些物质尚未充分开发利用，未来可作为牛樟芝生理功能研究方向之一。

3 牛樟芝研究与利用的思考

牛樟芝种质资源来源于中国台湾，20世纪90年代初才开始对其进行现代药理学研究，开发利用时间不到30年。因此，当前有关牛樟芝生物学特性及作用机理的研究还不够系统和完善，关于菌丝体发酵和子实体人工驯化栽培中的一些关键技术尚需进一步突破。笔者根据相关文献和近年研发工作实践，提出今后牛樟芝研究开发思路。

3.1 种质资源的引进

笔者对引自台湾的两个牛樟芝菌株及上海市农业科学院食用菌研究所从ATCC（美国模式培养物集存库）引进的两个牛樟芝菌株，进行了ITS序列分析。发现4个菌株ITS序列基本相同，仅有一株存在一个碱基对的差异，说明4个菌株的亲缘关系非常近甚至可能为同一个种，引进的种质资源相对单一。因此，应加强两岸交流，拓宽菌种引进渠道，丰富我们的种质资源库，以利于牛樟芝研究与开发。

3.2 基因组学的研究

通过对牛樟芝基因组学的分析，从分子水平探究其生长发育和代谢调控机制，利用基因工程技术进行功能基因的改造和表达调控，从而定向改变牛樟芝的某些遗传性状，选育更加优良的菌株。

3.3 菌丝体发酵

目前，关于牛樟芝的固态和液态发酵研究主要以提高菌丝体生物量或某种目标代谢产物的产量为目的。是否可以通过添加复合前体物质或综合调控发酵条件，使得多种目标产物的得率均得以提高，是今后值得研究的科学问题。还可深入挖掘利用牛樟芝发酵物或发酵液中的其他有效代谢产物。

3.4 子实体人工驯化栽培

目前牛樟芝子实体的人工驯化栽培技术尚未得到突破，建议从寻找替代树种入手，探索以其他樟树种代替牛樟树进行段木栽培，或者寻找合适的代料培养基配方。进一步明确牛樟芝生物学特性及子实体发生机制，并对子实体生长发育条件的调控进行系统研究，以期缩短生长周期和提高生物学效率。

3.5 产品开发

目前已开发的牛樟芝产品较丰富，但多是由菌丝体培养物或发酵液粗提物制成的保健品，具体成分和含量不甚清晰，不利于其药理作用的研究分析。未来可在牛樟芝单体物质的分离和提纯方面开展深入研究，为牛樟芝药物的开发奠定基础。

对现有技术的改进及人工培育技术的创新，提高牛樟芝子实体和活性代谢产物的产量，从而降低牛樟芝产品的开发成本，是目前研究的重点。未来对于牛樟芝的研究与开发，需要两岸科研人员进一步加强交流与合作，充分发挥各自的研发优势，更加系统深入地加以探索。

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Advances in the research and utilization of rare medicinal mushroom

Li Jing Hu Jia Chen Xutao Sun Peng Wei Yunhui*

(Applied Agricultural Microorganism Institute of Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang, Jiangxi 330200, China)

is a rare medicinal mushroom unique to Taiwan region of China, which is rich of active constituents such as polysaccharides and terpenoids. It has pharmacological effects such as protecting liver, preventing inflammation and inhibiting tumors, andhas become a hot spot of research and development in Taiwan and mainland China research institutions and enterprises. According to the relevant literature, artificial culture technology of mycelium fermentation and the fruiting body domestication ofwas summarized. Advances in the research and utilization of major physiologically active substances ofwere sumed up. Combined with our research work practice, future research and development ideas were proposed.

; artificial cultivation; physiological active substances; research; utilization

S567.3

A

2095-0934（2022）02-103-06

农业部引进国际先进农业科学技术“948”项目（2015-Z66）

李菁（1981—），女，硕士，副研究员，主要从事食用菌研究工作。E-mail：26743433@qq.com。

魏云辉，男，硕士，研究员，主要从事农业微生物研究。E-mail：yunhuiwei@sina.com。