蛹虫草菌生物合成虫草素的研究进展

蛹虫草Cordyceps militaris是我国传统的药用真菌,虫草素是蛹虫草的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。蛹虫草菌液体发酵是最有希望实现高效生产虫草素的途径,但现阶段生产强度低,亟需应用发酵工程及代谢工程手段提高虫草素产量。文中对液体发酵体系中培养基组分(碳/氮源、前体物质、金属离子等)和培养条件(pH、溶氧量、光照等)对虫草素产量的影响进行了总结,并对虫草素的分离纯化、生物合成基因簇及合成代谢途径进行了阐述,最后探讨了实现虫草素高效生产的关键环节。     

柞蚕蛹虫草继代培育其活性物质变化规律

柞蚕蛹虫草中含有虫草素、腺苷、多糖等多种活性成分,具有提高免疫力、抗疲劳、保护心脑血管、抗癌等方面的作用,是冬虫夏草的良好替代品。以柞蚕蛹虫草的继代培育为基础,分别检测蛹虫草菌在不同传代次数时柞蚕蛹虫草子实体生长状态、蛹虫草中腺苷、虫草素、虫草多糖含量及蛹虫草菌菌丝、分生孢子中活性氧的分布。第1代蛹虫草菌接种后柞蚕蛹出现腐烂现象;第2、3代培育的子实体生长量、腺苷及虫草素含量均较高;第4代子实体生长量、腺苷及虫草素含量均出现大幅下降的现象。柞蚕蛹虫草中虫草多糖含量在传代过程中也逐渐降低,但降低幅度较腺苷和虫草素缓慢。第2代培育的柞蚕蛹虫草子实体生长状态优于第3代,故第2代蛹虫草菌更适合应用于批量生产。蛹虫草菌退化后含有活性氧的分生孢子比例增大,这可能是发生退化的表象之一。     

响应面法优化粉被虫草中虫草素的提取工艺

【背景】粉被虫草是民间常用药用真菌,具有抗辐射等多种药理作用,虫草素是其重要的活性物质。【目的】探究粉被虫草中提取虫草素的影响因素,为制取虫草素提供参考。【方法】以虫草素得率为指标,用响应面法优化超声提取工艺。分别考察超声时间、液料比和超声功率对提取效率的影响,在单因素实验基础上进行3因素3水平的响应面分析实验。【结果】最优提取条件为超声时间606 s、液料比45.9:1、超声功率400 W,在此条件下虫草素得率为6.136 mg/g,与模型预测值接近,方程拟合良好。【结论】首次对粉被虫草中虫草素的提取条件进行了研究,将对制取虫草素提供参考,有利于粉被虫草的深度开发利用。     

低能离子束修饰蛹虫草菌株高产虫草素

虫草素具有抗肿瘤、免疫调节、抗炎等多种功效。为了更好地开发蛹虫草资源,选择合适剂量的低能离子束注入蛹虫草,优化虫草素的提取工艺条件,采用紫外分光光度法检测注入前后菌株中虫草素的含量。结果表明:最佳注入剂量为2.60×1015ions/cm2,虫草素最佳的微波-超声波提取工艺为:乙醇浓度70%,提取功率200W,提取时间110s,料液比1:240。选育出虫草素含量较高的15株菌株,最高含量达(11.924±0.063)mg/g,比原始菌株增长了近30%。     

产虫草素真菌资源的研究现状及应用前景

虫草素是中国传统中药冬虫夏草中特有活性成分,它具有抗肿瘤、抗病毒、调节免疫、治疗白血病等多种功效,作为一种新的抗菌素,虫草素已成为一个研究热点。人工合成虫草素过程复杂且产量极低,且会产生毒副产品,含有虫草素的天然材料稀少,高效率提取纯化工艺有待于优化。本文对虫草素的菌株来源、测定方法、提取方法、国内外研究现状及应用前景进行了总结,提出通过资源调查拓宽虫草素来源,找出虫草素合成酶活性更好的菌种,为降低生产成本、提高生物合成量,提供相应的基因和种质资源,为其进入更加广泛的使用范围奠定基础。     

发酵虫草菌质与天然虫草主要活性成分含量比较研究

用大米作为固体发酵基质,通过蛹虫草菌种发酵后制成虫草菌质,测定菌质中腺苷、虫草素、多糖等成分含量.比较人工发酵虫草菌质与天然虫草腺苷、虫草素、多糖等主要活性成分的含量.结果表明,虫草菌质中虫草素、多糖含量分别超过天然虫草的40倍和3倍.因此.人工发酵虫草菌质可以替代天然虫草应用.     

虫草素的研究开发现状与思考

虫草素是第一个从真菌中分离出来的核苷类抗菌素,具有抑菌、抗肿瘤、抗炎等非常广谱的生物学活性,目前已经成为一个研究热点。对虫草素的菌株来源、生物合成、提取纯化、分子生物学研究现状等方面进行了总结,对有关专利进行了评价和分析,提出从种质资源入手拓宽虫草素来源,优化虫草素的提取纯化方法,深入研究其生物合成途径,并呼吁重视真菌研究中所用材料的科学名称。     

优良性状蚕蛹虫草的筛选及高产虫草素液态发酵条件优化

蛹虫草是重要的食药用真菌,虫草素为其主要活性成分,在抗肿瘤、抗菌、降血糖等方面具有较为突出的功效。蛹虫草菌株间的形态及环境条件差异,对菌株次级代谢产物虫草素产生影响显著。本研究对不同来源的6株蛹虫草菌株（YCC-B、YCC-C、YCC-H、YCC-W、YCC-Y、CGMCC 3.4655）,从蚕蛹体培养子实体性状,液体发酵条件（培养天数、培养方式、外源金属离子等）和传代稳定性等方面筛选优良性状菌株,提高其发酵合成虫草素的能力及稳定性。结果表明,蛹虫草菌株YCC-W在蚕蛹子实体出草及菌体液体发酵产虫草素上综合表现优良,传代稳定;液体发酵培养基中添加外源金属离子Mn²⁺作为酶的辅基,可以促进虫草素合成;采用振荡-静置相结合的混合发酵培养方式,可以避免单纯振荡培养溶氧量大、菌丝体生长旺盛,而虫草素产生不佳的问题。先振荡培养3d后静置培养至25d时,菌株YCC-W合成虫草素含量最高,可达(874.13±24.25)μg/mL,且稳定性良好。为进一步开发菌种及扩大规模生产提供参考。     

谷胱甘肽促进液体发酵体系中蛹虫草合成虫草素

虫草素是药用真菌蛹虫草Cordyceps militaris的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理活性。研究表明,氧化应激参与丝状真菌的次级代谢调控,然而在蛹虫草虫草素代谢中尚未见报道。本研究以蛹虫草深层液体发酵体系为研究对象,添加谷胱甘肽（glutathione,GSH）调节细胞氧化还原状态,考察其对虫草素代谢的影响。添加3.0g/L GSH,发酵20d虫草素产量达到(439.69±12.43)mg/L,较无添加对照组提高471.24%,同时谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GPX）活力提高414.82%;基因表达分析显示,添加GSH后虫草素生物合成关键基因Cns1和Cns2表达显著上调,发酵第15天其表达量分别是对照组的540.67倍和25.81倍。研究结果初步证实,氧化应激参与蛹虫草中虫草素代谢调控。     

一株产虫草素的冬虫夏草内生真菌 Bionectria ochroleuca OS17

虫草素是一种核苷类似物,具有多种药理作用。利用虫草素产生菌发酵的方式获得虫草素,可能是产生虫草素的一种新方法。为筛选能产虫草素的内生真菌,从中国传统的中药冬虫夏草子实体中共分离得到42株真菌,经PDB液体培养后,采用高效液相色谱（HPLC）鉴定其代谢产物。结果表明：菌株OS17的代谢产物中含有虫草素,且虫草素产量为40.16 mg/L。基于形态学特征和ITS序列分析,菌株OS17被鉴定为淡色生赤壳菌(Bionectria ochroleuca)。这是首次从冬虫夏草中分离得到能产虫草素的生赤壳属,表明了内生真菌具有产生多种生物活性物质的潜力。     

虫草素对慢性肾脏病大鼠血管内皮损伤的保护作用及其机制

摘要 目的：探讨虫草素对慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)大鼠血管内皮损伤的保护作用及其机制。方法：慢性肾脏病大鼠(n=48)随机平分为四组-模型组、虫草素高剂量组、虫草素中剂量组、虫草素低剂量组,虫草素高剂量组、虫草素中剂量组、虫草素低剂量组,分别给予虫草素160 mg/kg、80 mg/kg、40 mg/kg,模型组灌胃给予等量生理盐水,每天1次,连续给药治疗2周。结果：虫草素高剂量组、虫草素中剂量组、虫草素低剂量组治疗1周、治疗2周的24 h尿量、血清尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)与肌酐(serum creatinine,Scr)水平都低于模型组(P<0.05),体重都高于模型组(P<0.05),不同剂量组别之间对比差异也有统计学意义(P<0.05)。虫草素高剂量组、虫草素中剂量组、虫草素低剂量组治疗2周的结缔组织生长因子(Connective tissue growth factor,CTGF)、血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)蛋白相对表达水平高于模型组(P<0.05),肾小球硬化指数、肾小管损伤评分都低于模型组(P<0.05),不同剂量组别之间对比差异也有统计学意义(P<0.05)。结论：虫草素在慢性肾脏病大鼠的应用能发挥血管内皮损伤保护作用,促进改善大鼠的肾功能,提高大鼠的体重,且具有剂量依赖性。     

虫草素高产菌株的筛选及不同添加物对虫草素产量的影响研究

通过对14株蛹拟青霉菌株进行摇瓶液体发酵培养试验,筛选虫草素产量最高的蛹虫草菌株,并确定了虫草素的最佳收获期;比较8种营养添加物对虫草发酵过程中虫草素积累的影响,筛选出最佳的营养添加物,以提高液体发酵生产虫草素的产量。结果表明：蛹虫草CM001号菌株的虫草素产量最高,蛹虫草菌在第10天细胞量达到最大值20.44mg/mL,虫草素含量在第13天达到最大值73.81mg/L,70%以上的虫草素分布在发酵液中。其中分别添加腺苷、腺嘌呤、丙氨酸、L-天冬氨酸、甘氨酸5种物质,对虫草素合成的促进作用均较明显,均能有效提高蛹虫草液体发酵虫草素的产量,特别是添加1g/L的腺嘌呤能使10号菌株的虫草素产量提高7.09倍。     

Effects of culture conditions on the mycelial growth and bioactive metabolite production in submerged culture of Cordyceps militaris

The influence of initial pH value, various nitrogen sources, plant oils, and modes of propagation (shake-flask and static culture) on the production of biomass, exopolysaccharide (EPS), adenosine and, in particular, cordycepin, by Cordyceps militaris CCRC 32219 were investigated. Optimal conditions for mycelial growth, EPS and cordycepin production were observed at relatively low pH. Amongst organic sources, yeast extract (YE) was favorable for EPS and cordycepin production, while corn steep powder (CSP) was favorable for adenosine production. A lower C/N ratio was favorable for adenosine and cordycepin production; however, too low a C/N ratio led to diminished production. All plant oils tested stimulate mycelial growth and EPS production of C. militaris, but they did not show much effect on the adenosine and cordycepin production. A two-stage fermentation process by combining shake-flask fermentation with static culture significantly enhanced cordycepin production. A Box–Behnken experimental design was employed to optimize the production of cordycepin, which showed that the optimum conditions to produce cordycepin by C. militaris CCRC 32219 were at pH 6, YE concentration of 45 g/l and 8.0 day of the shake culture followed by 16 days of the static culture. Under the optimized conditions, the maximum production (2214.5 mg/l) of cordycepin was obtained, which is much higher than those reported up to date.     

大孔树脂分离纯化虫草素及其抗纤维化作用

利用大孔树脂分离富集北冬虫夏草发酵液中的虫草素。通过筛选可知NKA-Ⅱ型大孔树脂对虫草素的吸附与解吸效果最好。发酵液经树脂吸附6 h后,再以4倍树脂体积的50%乙醇解吸3 h,所得样品虫草素含量达31.5%,经反复结晶后得到纯度>98%的虫草素。结果表明:虫草素可明显抑制TGF-β1引起的人胚肺成纤维细胞α-SMA蛋白表达量的增加,并表现出一定的浓度依赖性,提示虫草素可能具有抑制肺纤维化活性。     

A new approach for improving cordycepin productivity in surface liquid culture of Cordyceps militaris using high‐energy ion beam irradiation

Aims: To obtain a higher cordycepin production using Cordyceps militaris mutant obtained by a new mutagenesis technique called ‘ion beam’. Methods and Results: Successful irradiation of C. militaris NBRC 9787 by a proton beam with high energy was performed, and 30 classes of 8‐azaadenine‐ and 28 classes of 8‐azaaguanine‐resistant mutants were obtained on mutant screening, of which seven classes were selected as promising preliminary mutants having an antibacterial ability as an index of cordycepin production. In a surface liquid culture technique, some of the 8‐azaadenine‐resistant mutants gave a better performance for the cordycepin productivity; in contrast, among the 8‐azaaguanine‐resistant mutants, it was shown that mutant no. G81‐3 was much better than the control in the metabolic rate of glucose and the cordycepin productivity. In primary optimization using the enriched medium, the cordycepin production was 3·1 and 1·8 g l^?1 on 21‐day culture for mutant no. G81‐3 and the control, respectively. The cordycepin production obtained by the mutant was 72% more than the control. Conclusions: The mutant obtained by proton beam irradiation had higher productivity of cordycepin than that of the control. Significance and Impact of the Study: The mutant obtained by irradiation had a superior production performance of cordycepin, and therefore, it could be used in the realm of applied industrial biotechnology for the large‐scale production of cordycepin.     

蛹虫草虫草素对ANIT诱导胆汁淤积性肝损伤的保护作用

本研究探讨虫草素对α-萘异硫氰酸酯（ANIT）诱导胆汁淤积性肝损伤的改善作用及保护机制。首先建立ANIT诱导胆汁淤积性肝损伤模型,通过检测血生化指标、HE染色观察肝脏组织病理的情况评价虫草素的保肝作用,进一步通过Western blot和实时定量PCR技术分析胆汁酸合成、分解、转运以及炎症相关通路的变化。结果显示,与模型组相比,虫草素可以有效降低血清中总胆汁酸水平,改善肝功能,明显降低肝脏病理损伤和炎性细胞浸润。同时,虫草素激活胆汁酸核受体FXR,上调胆汁酸转运体NTCP、BSEP表达,缓解肝内的胆汁酸淤积情况。此外,虫草素还可通过调控NF-κB信号通路抑制肝脏IL-6和IL-1β表达。结果提示,虫草素对ANIT诱导的胆汁淤积模型小鼠肝损伤具有保护作用,其机制可能与其减少肝内胆汁淤积和抑制炎症有关。