冠突散囊菌及其次级代谢产物研究进展

赵楠楠，石琳琳，罗娟，肖力争

（湖南农业大学园艺学院，茶学教育部重点实验室，国家植物功能成分利用工程技术研究中心，植物功能成分利用省部共建协同创新中心，农业农村部园艺作物基因资源评价利用重点实验室，湖南长沙 410128）

冠突散囊菌（Eurotiumcristatum，E.C.）是茯砖茶加工“发花”过程的优势菌种，因其产生金黄色闭囊壳，也被称为“金花”菌[1⁃2]。冠突散囊菌对营养要求较低，能够在马铃薯葡萄糖琼脂培养基（potato dextrose agar，PDA）、察氏琼脂培养基（czapek dox agar，CZG）和20%蔗糖察氏培养基（czapek dox agar，CZ20）中生长繁殖，是茯砖茶香气物质代谢的核心功能微生物，在茯砖茶独特风味的形成方面发挥重要作用[3⁃4]。此外，冠突散囊菌在茯砖茶“发花”过程中产生丰富的次级代谢物，这些次级代谢物与茶叶基质发生复杂的化学反应，影响茯砖茶的品质和生理功能，因此具有重要的研究价值[5⁃7]。目前对冠突散囊菌的研究大多集中于茯砖茶的化学成分和生理功效[8⁃12]，而单独对冠突散囊菌的次级代谢产物及生物活性方面的研究较少。本文基于目前已有研究，对茯砖茶中冠突散囊菌的鉴定、次级代谢产物种类、生物活性和应用前景进行综述，以期为深入应用和挖掘冠突散囊菌的次级代谢产物提供参考。

1 冠突散囊菌的鉴定

1.1 冠突散囊菌的属名鉴定

茯砖茶“金花”菌的属名鉴定有较大分歧，其中以曲霉属（Aspergillus）和散囊菌属（Eurotium）为主。1941年，刘作易[13]根据分生孢子梗的分化情况，将“金花”菌归入曲霉属的灰绿曲霉类（Aspergillusglaucus）。胡建程等[14]也将“金花”菌鉴定为曲霉属的灰绿曲霉类。直至1990年，齐祖同等[15]以有性生殖和无性生殖为依据，将“金花”菌有性型归为散囊菌属，无性型归为曲霉属。

1.2 冠突散囊菌的种名鉴定

冠突散囊菌种名鉴定与其属名的形成密切相关。仓道平等[16]根据“金花”菌的子囊果和子囊孢子特征，将其种名鉴定为曲霉属的谢瓦氏曲霉（Aspergillusche⁃valieri）。温琼英[17]研究发现，“金花”菌的子囊孢子凸面并不像谢瓦氏曲霉表面光滑，因此“金花”菌种名更改为冠突曲霉（Aspergilluscristatum）。齐祖同等[15]研究表明“金花”菌是一种能产生有性型（子囊孢子期）和无性型（分生孢子期）的真菌，将“金花”菌有性型命名为冠突散囊菌，无性型命名为针刺曲霉（Aspergillusspicu⁃losusBlaser）。

近年来，“金花”菌的分类研究取得了较大进展，目前常用的技术包括18S rDNA、28S rDNA 序列分析及内转录间隔区（internal transcribed spacer，ITS）序列鉴定。黄浩等[18⁃19]根据菌落形态特征和18S rDNA 序列分析，将“金花”菌鉴定为冠突散囊菌。王文涛[20]对我国茯砖茶的“金花”菌进行系统分类，认为茯砖茶中优势菌为冠突散囊菌，且产区影响优势菌的形态表现。孟令缘等[21]将泾阳茯砖茶中分离得到的26 株“金花”菌归类为散囊属，并将其确定为冠突散囊菌。茯砖茶中“金花”菌的鉴定结果见表1。

表1 茯砖茶中“金花”菌的鉴定结果Table 1 Identification of'Jinhua'fungi in Fuzhuan brick tea

2 冠突散囊菌的次级代谢产物

冠突散囊菌产生的次级代谢产物（secondary me⁃tabolites，SMs）具有极强的生物活性，研究表明，冠突散囊菌能够分泌4 类SMs，包括苯甲醛类衍生物、蒽醌类衍生物、二酮哌嗪吲哚生物碱类和其他类化合物。其中，苯甲醛类衍生物和蒽醌类衍生物均属于聚酮类化合物，其核心结构由聚酮合成酶催化合成。

2.1 苯甲醛类衍生物

金色灰绿曲霉素（auroglaucin，AG）和灰绿曲霉黄色素（flavoglaucin，FG）是散囊菌属特有的次级代谢产物，均属于苯甲醛类色素[22]。彭晓赟等[23]从冠突散囊菌的发酵液提取物中分离出4 个苯甲醛类化合物，其中FG、2⁃（2′，3⁃环氧基⁃1′，3′，5′⁃庚三烯基）⁃6⁃羟基⁃5⁃（3⁃甲基⁃2⁃丁烯基）苯甲醛、2⁃（3E，5E⁃庚二烯基）⁃3，6⁃二羟基⁃5⁃（3⁃甲基⁃2⁃丁烯基）苯甲醛均为黄色粉末状，2⁃（2′，3⁃环氧基⁃1′，3′⁃庚二烯基）⁃6⁃羟基⁃5⁃（3⁃甲基⁃2⁃丁烯基）苯甲醛则为黄色油状物。Shi 等[24]从不同品牌茯砖茶中分离出8 株冠突散囊菌，然后从冠突散囊菌中分离出6 个苯甲醛类衍生物，包括二氢牛黄素、异二氢牛黄素、2⁃（2′，3⁃环氧⁃1′，3′⁃庚二烯基）⁃6⁃羟基⁃5⁃（3⁃甲基⁃2⁃丁烯基）苯甲醛、FG、四氢牛黄素和2⁃（2′，3⁃环氧⁃1′，3′，5′⁃庚三烯基）⁃6⁃羟基⁃5⁃（3⁃甲基⁃2⁃丁烯基）苯甲醛。

2.2 蒽醌类衍生物

Anke 等[25⁃26]在散囊菌属中首次发现蒽醌类色素物质，通过质谱（mass spectrometry，MS）、红外线（infrared ray，IR）、紫外光谱（ultraviolet，UV）分析将紫色色素命名为紫冠突素，链蠕孢素⁃8⁃甲醚命名为赤冠突素。此外，从冠突散囊菌菌丝中分离出9 个蒽醌类化合物，其中9，10⁃蒽醌类化合物有大黄素、大黄素⁃6⁃甲醚⁃9⁃蒽酮、红灰青素、赤冠突素、大黄素⁃6⁃甲醚、大黄素⁃8⁃单甲醚、链蠕孢素；1，4⁃蒽醌类化合物有紫冠突素和异紫突素。Li等[27]通过高速逆流色谱法分离纯化冠突散囊菌的次级代谢物，从冠突散囊菌的100 mg 粗乙酸乙酯提取物中得到6.1 mg 大黄素、5.6 mg 大黄酚和3.8 mg 大黄素甲醚。

2.3 二酮哌嗪吲哚生物碱类

二酮哌嗪吲哚生物碱类是冠突散囊菌的一种重要次级代谢产物，包括刺孢曲霉素（echinulin）、cristatu⁃min F、neoechinulin A、preechinulin 等。Zou 等[28]从冠突散囊菌的粗提物中分离出异戊烯基吲哚二酮哌嗪生物碱cristatumin F，以及4 种生物碱类echinulin、dehy⁃droechinulin、neoechinulin A 和variecolorin O。杨娟娟等[29]采用冠突散囊菌与金黄色葡萄球菌固体混合发酵培养，在其乙酸乙酯提取物中也鉴定出二酮哌嗪吲哚生物碱cristatumin F、echinulin、neoechinulin A 和pre⁃echinulin。Liu 等[30]从茯砖茶中的冠突散囊菌孢子中提取出一种新型的植物生物碱即二酮哌嗪二聚体生物碱eurocristatine。

2.4 其他类物质

冠突散囊菌能够产生许多其他类次级代谢产物，如聚酮类化合物、苯甲酸类、酚类和多糖等[31]。Guo等[32]研究发现，冠突散囊菌产生多种聚酮类化合物，其中包括柠檬酸葡糖苷、isodihydroauroglaucin、曲菌素等。从冠突散囊菌的发酵液中分离出对羟基苯甲酸和2 个酚类化合物即酪醇和苔黑酚[23]。Li 等[33]从冠突散囊菌菌丝中分离的多糖ECIP⁃1A，其主要成分是甘露糖、葡萄糖和半乳糖，摩尔比为4.00∶0.59∶4.58。王珊[34]从冠突散囊菌的乙酸乙酯提取液中鉴定出洛伐他汀，他汀类物质能够抑制羟甲基戊二酸辅酶A 还原酶活性并阻断胆固醇合成。郑欣欣[35]对冠突散囊菌黄色素两次薄层分离发现，黄色素中含有官能团O—H、C=O、C—O，可能为蒽醌类衍生物，含有官能团O—H、C=O、C=C，可能为蒽醌杂环类物质。黑色素是一种独特的天然生物聚合物，主要通过酚类化合物氧化聚合形成[36⁃38]，具有抗氧化[39]、抗辐射[40]、抗癌症[41]等作用。冠突散囊菌的胞外黑色素70 ℃以下耐热性强、Mg2+、Zn2+、Fe3+均可增强其稳定性[42]。

3 冠突散囊菌的次级代谢产物应用前景

3.1 在食品方面的应用前景

作为一种天然的微生物色素，冠突散囊菌黄色素抗氧化能力较强，总还原能力、DPPH 自由基清除力和红细胞溶血抑制力均优于维生素E[43]，可以将其作为改善食品营养和生理功能的食品添加剂。此外，冠突散囊菌的培养滤液含有多种抗菌成分，随着培养滤液浓度的增加，黄曲霉的径向生长和黄曲霉毒素B1 的产生明显受到抑制，可能是由于冠突散囊菌的次级代谢产物引起[44]。由此推测，冠突散囊菌次级代谢物可能成为新的抑菌剂，用于食品保存以抑制细菌滋生和减少营养流失。冠突散囊菌在发酵麦麸过程中产生莫纳可林K 的β⁃羟基酸代谢物（β⁃hydroxy acid metabo⁃lites of monacolin K，MKA），MKA 可抑制胆固醇生成的限速酶，用于治疗总胆固醇、冠心病和动脉粥样硬化等疾病，麦麸中DPPH 自由基、ABTS+自由基清除率和胰脂肪酶抑制率均随MKA 的增加而显著提高[45]。因此，冠突散囊菌可用作功能性食品的发酵剂。

3.2 在医药方面的应用前景

冠突散囊菌的次级代谢产物具有丰富的生物活性，具体见表2。

表2 冠突散囊菌的次级代谢产物及其生物活性Table 2 Secondary metabolites and biological activities of Eurotium cristatum

苯甲醛衍生物在脂多糖诱导的RAW264.7 细胞中表现出较好的抗炎活性，其中2⁃6⁃H⁃5⁃B 是较有潜力的抗炎药物先导物，其抗炎活性可能与激活磷酸腺苷活性蛋白酶（adenosine monophosphate⁃activated protein kinase，AMPK）通路相关[46]。FG 和其他苯甲醛类化合物对SF⁃268、MCF⁃7 和NCI⁃H460 肿瘤细胞具有良好的细胞抑制作用[23]。大黄素、大黄酚和大黄素甲醚对α⁃葡萄糖苷酶的活性有明显抑制作用，并且有一定的降血糖效果[27]。生物碱Eurocristatine 是一种具有降血糖作用的次级代谢产物，可以考虑作为治疗糖尿病及其并发症的潜在候选药物，但其降血糖机制有待进一步探讨[47]。生物碱cristatumin F 对DPPH 自由基表现出一定的清除作用，并对3T3L1 脂肪细胞有边缘衰减作用[28]。冠突散囊菌菌丝体中提取的多糖ECIP⁃1A 表现出免疫调节活性，这可能与其低分子量特性和单糖组成密切相关，也可能通过免疫调节对人体产生一定的抗肿瘤作用[33]。胞外多糖ECP 能够抑制红白血病K562 细胞活性并调节脂肪细胞信号转导，这也证实了胞外多糖在抗肿瘤和降脂方面的重要性[48]。苔黑酚对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有明显的抑制作用，降异戊二烯和二酮哌嗪二聚体均能有效地抑制酵母菌、皮癣菌和葡萄球菌，并可作为治疗痢疾和调节肠道菌群的药物[23，49⁃50]。

4 总结和展望

随着茶叶有效成分的深入研究，冠突散囊菌的次级代谢产物因高效的降血糖、抗炎、抑菌、抗肿瘤等生物活性逐渐被认识和关注。冠突散囊菌的次级代谢产物在功能上协同发挥作用。例如，在抗菌活性方面，苔黑酚、降异戊二烯、二酮哌嗪二聚体对肠道致病菌表现出很强的抑制作用；在降血糖活性方面，大黄素、大黄素甲醚和生物碱Eurocristatine 具有明显的降血糖能力；在抗肿瘤活性方面，胞外多糖和苯甲醛类衍生物对肿瘤细胞表现出细胞毒性，同时多糖还具有免疫调节、降血脂和抗氧化的活性。因此，基于冠突散囊菌的次级代谢物多组分特征，在生物活性方面也表现出多功能性。

虽然冠突散囊菌的次级代谢产物具有较强的生物活性，但在利用方面仍存在一些局限性，如黄色素极不稳定，胞外多糖的合成较为复杂，成本较高，一些活性物质的作用机制尚不清楚。另外，冠突散囊菌的次级代谢产物在医药领域的应用主要集中在细胞和动物基础研究，在临床医学上的相关试剂还未见报道。近年来，茶叶中部分活性代谢物的产品转化得到迅速发展，为冠突散囊菌的次级代谢产物开发和应用奠定了良好基础，同时也提示冠突散囊菌次级代谢产物的深入探索和产业化领域是今后需要进一步研究的方向。