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灵芝三萜

天然野生灵芝三萜(灵芝属 lucidum triterpenoids,GLTs)是从灵芝中分离得到的活性成分,属于高度氧化的羊毛甾烷衍生物,有较高的脂溶性,存在于灵芝的中性组分和酸性组分中,应用领域有药品业、制药业、饲料业等。

灵芝三萜于1982年首次被久保田(Kubota.T)等人从灵芝醇提取物子实体中分离获得。1992年,科学家们将5-13C标记的甲羟戊酸加入发酵液培养基中,证明灵芝三萜通过甲羟戊酸途径合成。2012年,科学家们首次报道了野生灵芝单核菌株260125的全基因组序列,为研究灵芝三萜的生物合成及调控奠定了基础。2014年,美国第38版药典对灵芝质量制定标准,以灵芝酸A等10种三萜酸为标准品,用薄层色谱法检测三萜总含量,或用高效液相色谱法(HPLC)测量这10种灵芝三萜酸含量。截至2019年,通过鉴定的灵芝三萜种类达300多种。

灵芝三萜的基本母核是由30个组成,其结构由六个2-甲基-1,3-丁二烯单位聚合而成,多为四环三萜和五环三萜,少数为链状、单环、双环和三环三萜;根据分子中所含碳原子数,分为C30、C27、C24三大类;根据官能团和侧链不同,分为灵芝酸、灵芝内酯、赤灵酸、灵芝醇等十余种;化学结构较复杂,相对分子质量一般在400~600之间,脂溶性较高,难溶于水,苦味;有抗菌作用、抗氧化性、免疫调节活性等主要特性。灵芝三萜的提取方法有传统有机溶剂提取、超声波辅助提取、微波辅助提取等;监测分析方法有紫外分光光度法、液质联用技术、毛细管电泳等。

发展历史

灵芝三萜类化合物于1982年,首次被久保田(Kubota)等人从灵芝醇提取物子实体中分离获得。1992年,科学家们将5-13C标记的甲羟戊酸加入发酵液培养基中,利用同位素示踪技术在三萜产物中检测到了13C标记的3α和3β类型的灵芝三萜,证明灵芝三萜通过甲羟戊酸途径(mevalonate pathway,MV A pathway)合成。

2012年,科学家们首次报道了野生灵芝单核菌株260125的全基因组序列,其基因组大小约43.3兆字节,预测编码了16113个基因,其中含有大量的细胞色素P450家族基因及纤维素木质素降解基因,并且大部分属于灵芝中特有的编码基因。灵芝基因组测序的完成为灵芝功能基因组学研究提供了宝贵的序列信息,为研究灵芝三萜的生物合成及调控奠定了基础。

2014年,美国第38版药典对灵芝质量制定标准,以灵芝酸A等10种三萜酸为标准品,用薄层色谱法检测三萜总含量,或用高效液相色谱法(HPLC)测量这10种灵芝三萜酸含量,并以高效液相色谱法测量5种葡萄糖以外的单糖含量。截至2019年,通过鉴定的灵芝三萜种类达300多种。

主要结构

三萜类化合物的基本母核是由30个组成,其结构由六个2-甲基-1,3-丁二烯单位聚合而成。三萜类化合物多为四环三萜和五环三萜,少数为链状、单环、双环和三环三萜。四环三萜常见的结构类型有达玛烷型、羊毛脂烷型、葫芦烷型、甘遂烷型、环阿屯烷型;五环三萜主要包括齐墩果烷型、乌苏烷型、何伯烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型。

灵芝三萜类化合物属于高度氧化的羊毛甾烷衍生物,有较高的脂溶性,且存在于灵芝的中性组分和酸性组分中。在灵芝三萜类化合物结构中,一般都含有羟基,且在紫外光谱中呈现多个波长的特征吸收。其中,灵芝酸作为灵芝三萜类化合物中重要的活性成分,常见的灵芝酸有灵芝酸A、BC、D等。

主要种类

灵芝三萜的分类可以根据分子中所含碳原子数,分为C30、C27、C24三大类;也可根据官能团和侧链不同,分为灵芝酸、灵芝内酯、赤灵酸、灵芝醇等十余种。

主要特性

理化性质

野生灵芝三萜可从不同品种的灵芝中分离获得,其含量是鉴定灵芝品质优劣的重要指标之一。灵芝三萜的化学结构较复杂,相对分子质量一般在400~600之间,脂溶性较高,难溶于水。多数灵芝三萜具有苦味,苦味越强,则灵芝三萜含量越高。从灵芝孢子粉、子实体、菌丝体及发酵液的提取物中分离出多种三萜类成分,多为极性分子,挥发性弱。

生物活性

抗菌作用

灵芝三萜类化合物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及真菌都,有一定的抑制作用。对野生灵芝菌体中的三萜物质进行了抑菌研究,赤灵芝发酵菌体中的三萜类化合物金黄色葡萄球菌枯草芽孢杆菌大肠杆菌青霉毛霉均有明显的抑制作用,且最小抑菌浓度分别为25,50,25,50,100毫克/毫升。

抗HIV-1和HIV-1蛋白酶

从赤芝与紫芝中提取分离得到三萜类物质,对HIV-1病毒、HIV-1蛋白酶均有一定的抑制作用。天然野生灵芝中的灵芝酮三醇和灵芝醇F均可抑制由HIV-1诱导的MT24细胞的细胞毒性效应。在抗HIV-1蛋白酶实验中,赤芝中的灵芝酸B和灵芝醇B对HV-1蛋白酶的活性有较强的抑制作用,从紫芝中分离到的灵芝酸GS-2、20-羟基赤芝酸N、20(21)-二羟基赤芝酸N和灵芝醇F对HV-1蛋白酶的活性也有一定的抑制作用,IC50在20~40微摩尔每升。

其他活性

三萜类成分灵芝酸T对人体的各种癌细胞具有抑制作用,主要通过影响癌细胞株中蛋白的表达,使线粒体膜电位降低,相关功能发生紊乱继而引发级联反应,介导细胞凋亡;另外灵芝三萜具有保肝作用,能使变性、坏死的肝脏细胞得到明显的改善和恢复。

药理活性

抗氧化性

通过测定1,1-二苯基2-苦肼基(1,1-dipheny1-2-picryihydrazyl,DPPH)自由基羟自由基(·OH)的清除率可知,树舌灵芝的总三萜多糖均具有一定的抗氧化活性,且灵芝三萜的抗氧化能力比多糖强,因此灵芝三萜可作为天然防腐剂的新来源。

免疫调节活性

灵芝三萜能通过增加白细胞介素-6和肿瘤坏死因子的表达来刺激免疫应答,经灵芝三萜治疗后,小鼠的脾脏和胸腺的免疫器官指数明显增加,灵芝三萜类化合物在体外和体内均具有抗肺癌免疫调节活性和诱导细胞凋亡的作用。

提取方法

灵芝三萜的提取方法有传统有机溶剂提取、超声波辅助提取、微波辅助提取、超临界流体萃取法等。

传统有机溶剂提取

灵芝三萜类化合物的结构特性,决定了其难溶于水、易溶于有机溶剂的特点。一般常选用乙醇甲醇三氯甲烷等有机溶剂在常温或高温下进行浸提或回流粗提。提取的效果取决于溶剂的选取、时间、温度等因素,通过优化试验,得到最佳提取工艺参数。

超声波辅助提取

超声波是指频率在2x104~1x107Hz范围内的声波,经超声波处理能产生强烈的空化效成及搅动作用,增加溶剂的渗透力,从而大大提高有效成分的提取率。以超声波为辅助提取方法,不仅节约溶剂用量,缩短了提取时间,温度条件要求不高,还提高了提取的效率。

微波辅助提取

微波辅助提取技术作为一种新兴的天然产物提取技术,具有耗时少、能耗低、高选择性、排污量少等优点而被广泛采用。微波是波长介于远红外与超短波之间的高频电磁波,高频电磁波能穿透野生灵芝致密的外层结构而迅速到达内部,选择性加热萃取体系中的某些组分,使其内部的温度和压力迅速上升,从而导致细胞破裂,使被兹取物质从兹取体系进入到微波吸收相对较差的茎取剂中,从而达到提取目的。

超临界流体萃取

超临界流体萃取法以超临界CO2为提取溶剂的新方法,基本原理是利用压力和温度来影响超临界流体的溶解能力,在超临界的状态下,将不同成分的物质萃取出来,再通过减压病将超临界流体变为普通气体,被萃取物自动析出,从而达到分离提取的目的。CO2作为安全、无毒、廉价的超临界流体,在压力的微小变化下能改变溶解能力而不引起相变。另外,CO2的超临界处于低温状态下,可有效地防止热敏性野生灵芝三萜类成分发生反应。

监测分析

灵芝三萜的监测分析方法包括紫外分光光度法、液质联用技术、毛细管电泳等。

紫外分光光度法

紫外分光光度法现被广泛用于不同灵芝中总三萜含量的测定,通常以三萜类化合物熊果酸或齐敦果酸为对照品,经乙酸香草醛高氯酸显色,进行比色定量,该方法操作简便,但易受杂质干扰、准确性差。

液质联用技术

液质联用(HPLC-MS)即液相色谱-质谱联用技术,它以液相色谱作为分离系统,质谱为检测系统。可应用于灵芝三萜类化合物的成分分析检测,具有灵敏度高、专属性强、分析时间短、特异性强、分析范围广、低耗样量等优点。利用液质联用技术可以在没有标准品的情况下对提取物进行结构分析和纯度鉴定。

毛细管电泳

毛细管电泳是以毛细管为分离通道,在高压电场的作用下,依据被分离组分间浓度差异实现分离的一种技术。按毛细管内分离介质和分离原理不同,可分为毛细管区带电泳、毛细管等速电泳、毛细管凝胶电泳、毛细管等电聚焦、毛细管胶束电动色谱、毛细管电色谱。毛细管电泳成为一种极为有效的分析技术,具有分辨率高和快速等优点。

应用领域

灵芝三萜的应用领域有药品业、制药业、饲料业等。

药品业

灵芝三萜在制药领域应用广泛,例如生产各类抗癌、护肝、抗氧化、提高免疫力和降血糖血脂类药物。

制药业

灵芝三萜在食品中的应用有酸奶、椰奶灵芝酒等。添加了灵芝三萜的酸奶相比于空白对照酸奶,风味物质种类增加,乳酸菌活菌数增加3.1倍,功能性品质提高;通过优化椰肉椰汁配比和过滤时间提高椰奶灵芝酒中灵芝三萜含量,可增强酒的功能性。

饲料业

灵芝三萜可用于饲料行业中,将发酵灵芝三萜的残渣添加于功能性动物饲料中,可促进猪的生长发育,增强其免疫力,使其肉品品质更好。

参考资料