天然野生靈芝三萜(靈芝屬 lucidum triterpenoids,GLTs)是從靈芝中分離得到的活性成分,屬于高度氧化的羊毛甾烷衍生物,有較高的脂溶性,存在于靈芝的中性組分和酸性組分中,應用領域有藥品業、制藥業、飼料業等。
靈芝三萜于1982年首次被久保田(Kubota.T)等人從靈芝醇提取物子實體中分離獲得。1992年,科學家們將5-13C標記的甲羥戊酸加入發酵液培養基中,證明靈芝三萜通過甲羥戊酸途徑合成。2012年,科學家們首次報道了野生靈芝單核菌株260125的全基因組序列,為研究靈芝三萜的生物合成及調控奠定了基礎。2014年,美國第38版藥典對靈芝質量制定標準,以靈芝酸A等10種三萜酸為標準品,用薄層色譜法檢測三萜總含量,或用高效液相色譜法(HPLC)測量這10種靈芝三萜酸含量。截至2019年,通過鑒定的靈芝三萜種類達300多種。
靈芝三萜的基本母核是由30個碳組成,其結構由六個2-甲基-1,3-丁二烯單位聚合而成,多為四環三萜和五環三萜,少數為鏈狀、單環、雙環和三環三萜;根據分子中所含碳原子數,分為C30、C27、C24三大類;根據官能團和側鏈不同,分為靈芝酸、靈芝內酯、赤靈酸、靈芝醇等十余種;化學結構較復雜,相對分子質量一般在400~600之間,脂溶性較高,難溶于水,苦味;有抗菌作用、抗氧化性、免疫調節活性等主要特性。靈芝三萜的提取方法有傳統有機溶劑提取、超聲波輔助提取、微波輔助提取等;監測分析方法有紫外分光光度法、液質聯用技術、毛細管電泳等。
發展歷史
靈芝三萜類化合物于1982年,首次被久保田(Kubota)等人從靈芝醇提取物子實體中分離獲得。1992年,科學家們將5-13C標記的甲羥戊酸加入發酵液培養基中,利用同位素示蹤技術在三萜產物中檢測到了13C標記的3α和3β類型的靈芝三萜,證明靈芝三萜通過甲羥戊酸途徑(mevalonate pathway,MV A pathway)合成。
2012年,科學家們首次報道了野生靈芝單核菌株260125的全基因組序列,其基因組大小約43.3兆字節,預測編碼了16113個基因,其中含有大量的細胞色素P450家族基因及纖維素和木質素降解基因,并且大部分屬于靈芝中特有的編碼基因。靈芝基因組測序的完成為靈芝功能基因組學研究提供了寶貴的序列信息,為研究靈芝三萜的生物合成及調控奠定了基礎。
2014年,美國第38版藥典對靈芝質量制定標準,以靈芝酸A等10種三萜酸為標準品,用薄層色譜法檢測三萜總含量,或用高效液相色譜法(HPLC)測量這10種靈芝三萜酸含量,并以高效液相色譜法測量5種葡萄糖以外的單糖含量。截至2019年,通過鑒定的靈芝三萜種類達300多種。
主要結構
三萜類化合物的基本母核是由30個碳組成,其結構由六個2-甲基-1,3-丁二烯單位聚合而成。三萜類化合物多為四環三萜和五環三萜,少數為鏈狀、單環、雙環和三環三萜。四環三萜常見的結構類型有達瑪烷型、羊毛脂烷型、葫蘆烷型、甘遂烷型、環阿屯烷型;五環三萜主要包括齊墩果烷型、烏蘇烷型、何伯烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型。
靈芝三萜類化合物屬于高度氧化的羊毛甾烷衍生物,有較高的脂溶性,且存在于靈芝的中性組分和酸性組分中。在靈芝三萜類化合物結構中,一般都含有羥基,且在紫外光譜中呈現多個波長的特征吸收。其中,靈芝酸作為靈芝三萜類化合物中重要的活性成分,常見的靈芝酸有靈芝酸A、BC、D等。
主要種類
靈芝三萜的分類可以根據分子中所含碳原子數,分為C30、C27、C24三大類;也可根據官能團和側鏈不同,分為靈芝酸、靈芝內酯、赤靈酸、靈芝醇等十余種。
主要特性
理化性質
野生靈芝三萜可從不同品種的靈芝中分離獲得,其含量是鑒定靈芝品質優劣的重要指標之一。靈芝三萜的化學結構較復雜,相對分子質量一般在400~600之間,脂溶性較高,難溶于水。多數靈芝三萜具有苦味,苦味越強,則靈芝三萜含量越高。從靈芝孢子粉、子實體、菌絲體及發酵液的提取物中分離出多種三萜類成分,多為極性分子,揮發性弱。
生物活性
抗菌作用
靈芝三萜類化合物對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌及真菌都,有一定的抑制作用。對野生靈芝菌體中的三萜物質進行了抑菌研究,赤靈芝發酵菌體中的三萜類化合物對金黃色葡萄球菌枯草芽孢桿菌、大腸桿菌及青霉、毛霉均有明顯的抑制作用,且最小抑菌濃度分別為25,50,25,50,100毫克/毫升。
抗HIV-1和HIV-1蛋白酶
從赤芝與紫芝中提取分離得到三萜類物質,對HIV-1病毒、HIV-1蛋白酶均有一定的抑制作用。天然野生靈芝中的靈芝酮三醇和靈芝醇F均可抑制由HIV-1誘導的MT24細胞的細胞毒性效應。在抗HIV-1蛋白酶實驗中,赤芝中的靈芝酸B和靈芝醇B對HV-1蛋白酶的活性有較強的抑制作用,從紫芝中分離到的靈芝酸GS-2、20-羥基赤芝酸N、20(21)-二羥基赤芝酸N和靈芝醇F對HV-1蛋白酶的活性也有一定的抑制作用,IC50在20~40微摩爾每升。
其他活性
三萜類成分靈芝酸T對人體的各種癌細胞具有抑制作用,主要通過影響癌細胞株中蛋白的表達,使線粒體的膜電位降低,相關功能發生紊亂繼而引發級聯反應,介導細胞凋亡;另外靈芝三萜具有保肝作用,能使變性、壞死的肝臟細胞得到明顯的改善和恢復。
藥理活性
抗氧化性
通過測定1,1-二苯基2-苦肼基(1,1-dipheny1-2-picryihydrazyl,DPPH)自由基與羥自由基(·OH)的清除率可知,樹舌靈芝的總三萜與多糖均具有一定的抗氧化活性,且靈芝三萜的抗氧化能力比多糖強,因此靈芝三萜可作為天然防腐劑的新來源。
免疫調節活性
靈芝三萜能通過增加白細胞介素-6和腫瘤壞死因子的表達來刺激免疫應答,經靈芝三萜治療后,小鼠的脾臟和胸腺的免疫器官指數明顯增加,靈芝三萜類化合物在體外和體內均具有抗肺癌免疫調節活性和誘導細胞凋亡的作用。
提取方法
靈芝三萜的提取方法有傳統有機溶劑提取、超聲波輔助提取、微波輔助提取、超臨界流體萃取法等。
傳統有機溶劑提取
靈芝三萜類化合物的結構特性,決定了其難溶于水、易溶于有機溶劑的特點。一般常選用乙醇、甲醇、三氯甲烷等有機溶劑在常溫或高溫下進行浸提或回流粗提。提取的效果取決于溶劑的選取、時間、溫度等因素,通過優化試驗,得到最佳提取工藝參數。
超聲波輔助提取
超聲波是指頻率在2x104~1x107Hz范圍內的聲波,經超聲波處理能產生強烈的空化效成及攪動作用,增加溶劑的滲透力,從而大大提高有效成分的提取率。以超聲波為輔助提取方法,不僅節約溶劑用量,縮短了提取時間,溫度條件要求不高,還提高了提取的效率。
微波輔助提取
微波輔助提取技術作為一種新興的天然產物提取技術,具有耗時少、能耗低、高選擇性、排污量少等優點而被廣泛采用。微波是波長介于遠紅外與超短波之間的高頻電磁波,高頻電磁波能穿透野生靈芝致密的外層結構而迅速到達內部,選擇性加熱萃取體系中的某些組分,使其內部的溫度和壓力迅速上升,從而導致細胞破裂,使被茲取物質從茲取體系進入到微波吸收相對較差的莖取劑中,從而達到提取目的。
超臨界流體萃取
超臨界流體萃取法以超臨界CO2為提取溶劑的新方法,基本原理是利用壓力和溫度來影響超臨界流體的溶解能力,在超臨界的狀態下,將不同成分的物質萃取出來,再通過減壓病將超臨界流體變為普通氣體,被萃取物自動析出,從而達到分離提取的目的。CO2作為安全、無毒、廉價的超臨界流體,在壓力的微小變化下能改變溶解能力而不引起相變。另外,CO2的超臨界處于低溫狀態下,可有效地防止熱敏性野生靈芝三萜類成分發生反應。
監測分析
靈芝三萜的監測分析方法包括紫外分光光度法、液質聯用技術、毛細管電泳等。
紫外分光光度法
紫外分光光度法現被廣泛用于不同靈芝中總三萜含量的測定,通常以三萜類化合物熊果酸或齊敦果酸為對照品,經乙酸香草醛和高氯酸顯色,進行比色定量,該方法操作簡便,但易受雜質干擾、準確性差。
液質聯用技術
液質聯用(HPLC-MS)即液相色譜-質譜聯用技術,它以液相色譜作為分離系統,質譜為檢測系統。可應用于靈芝三萜類化合物的成分分析檢測,具有靈敏度高、專屬性強、分析時間短、特異性強、分析范圍廣、低耗樣量等優點。利用液質聯用技術可以在沒有標準品的情況下對提取物進行結構分析和純度鑒定。
毛細管電泳
毛細管電泳是以毛細管為分離通道,在高壓電場的作用下,依據被分離組分間濃度差異實現分離的一種技術。按毛細管內分離介質和分離原理不同,可分為毛細管區帶電泳、毛細管等速電泳、毛細管凝膠電泳、毛細管等電聚焦、毛細管膠束電動色譜、毛細管電色譜。毛細管電泳成為一種極為有效的分析技術,具有分辨率高和快速等優點。
應用領域
靈芝三萜的應用領域有藥品業、制藥業、飼料業等。
藥品業
靈芝三萜在制藥領域應用廣泛,例如生產各類抗癌、護肝、抗氧化、提高免疫力和降血糖血脂類藥物。
制藥業
靈芝三萜在食品中的應用有酸奶、椰奶靈芝酒等。添加了靈芝三萜的酸奶相比于空白對照酸奶,風味物質種類增加,乳酸菌活菌數增加3.1倍,功能性品質提高;通過優化椰肉、椰汁配比和過濾時間提高椰奶靈芝酒中靈芝三萜含量,可增強酒的功能性。
飼料業
靈芝三萜可用于飼料行業中,將發酵靈芝三萜的殘渣添加于功能性動物飼料中,可促進豬的生長發育,增強其免疫力,使其肉品品質更好。
參考資料 >