灵芝孢子具有较高的药用价值和药理活性,但由于灵芝孢子具有双层细胞壁,其主要为几丁质、纤维素、木质素等,导致其细胞壁坚韧,不易破解,使其中的有效成分难以被人体吸收利用。对此,本文主要综述了灵芝孢子的破壁方法及其药理作用。
一、灵芝孢子的破壁方法:
目前国内外有关研究对灵芝孢子的破壁方法概括起来主要有5 种,分别为生物法(优点是基本不消耗能量,破碎效果较好,设备简单;缺点是需要的时间较长,并且难以去除残留的酶液或微生物等);化学法(优点与生物法较为相似;缺点是提取溶剂易导致有效成分变性,且溶剂残留不易去除);物理法(能量消耗较大,且设备较为复杂、投资较大);机械法(优点是操作简单、易行;缺点是机械设备投资大、运行成本较高)和综合法(联合运用以上4 种方法中的2 种及以上对灵芝孢子进行破壁)。
二、川大金钟采用低温脆化对辊破壁技术
技术优势:
1、能够有效防止灵芝孢子活性成分在破壁过程中的氧化问题;
2、破壁率高,能够稳定保持在98%以上;
3、防止重金属残留。
关键工艺原理:
1、低温脆化:
这里解释低温脆化首先了解一个科学名词“玻璃化温度”,高分子聚物由高弹态转变为玻璃态的温度,通俗点讲就是物质由柔软变得硬脆的温度,就像馒头在常温下是柔软的,但是冷冻到一定温度会变得又硬又脆。
川大金钟灵芝孢子在破壁前首先将灵芝孢子降温到“玻璃化温度”,使之变硬变脆,达到易于破壁,整个破壁过程处于极低的温度状态能够最大程度的防止灵芝孢子活性成分的氧化问题。
2、对辊破碎工艺(属物理破壁工艺的一种):
在两条轧辊之间调整好间距,相对转动,灵芝孢子粉通过其间,受到外力挤压,外壳就破碎开来,完成破壁。对辊破壁工艺相较于碰撞破壁,能够极大地降低体系温度,破壁率稳定,重金属残留小。
低温脆化及对辊破碎是两个相辅相成的工艺过程,如果不对灵芝孢子进行低温脆化处理,那么灵芝孢子通过对辊轧辊的时候只会变形,不会破碎,达不到破壁效果。如果进一步调小轧辊间距,灵芝孢子也能破碎,但是由于轧辊间的间距缩小,轧辊间的摩擦增大,不但会加速设备磨损,最大的影响是会有金属碎屑混入孢子粉里,重金属残留会严重超标。
三、药理作用:
目前,国内外对灵芝孢子药理作用的研究主要集中于抗癌、免疫调节、抗氧化、神经保护、保肝、抗糖尿病等方面。
1、抗癌作用
相关研究发现,灵芝孢子的抗癌作用主要由多糖、三萜等有效成分起作用。例如,Fukuzawa 等研究发现灵芝孢子中含有16 ~ 20 个碳的长链脂肪酸,能够抑制各种癌细胞的增殖; Shen 等发现灵芝孢子可以通过调节肝细胞和几种相关免疫细胞的miRNA 来抑制人肝癌细胞HepG2 的增殖,从而达到治疗肝癌的目的,在测定的61 个miRNA 中,miR-3131 的表达最多;Li 等观察灵芝孢子的超临界CO2提取物对离体胆管癌的影响,发现其能抑制离体胆管癌的迁移,其作用主要是通过抑制TGF-β1 诱发上皮间质转化( EMT) ,从而抑制EMT 激活胆管癌细胞的迁移。此外,其他相关研究还指出,灵芝孢子提取物对乳腺癌、前列腺癌、结肠癌等多种癌症治疗均有效果.
2、免疫调节作用
灵芝孢子在传统中药中用来调节免疫系统已有较长历史。Pan 等观察灵芝孢子多糖对甲基硝基亚硝基胍( MNNG) 诱发胃癌大鼠的免疫性和抗氧化活性的影响发现,给予患胃癌大鼠灵芝孢子多糖后,可以降低血清和胃组织中脂质过氧化产物水平,并使胃癌所致的血清SOD、CAT 和GSH-Px 水平趋于正常,表明灵芝孢子多糖具有一定的免疫调节作用和抗氧化作用。
3、抗氧化作用
灵芝的抗氧化作用与多糖有关,并与多糖的单糖组成、分子量有较大关系。Heleno 等在对灵芝不同部位多糖的提取中发现,灵芝菌丝体中提取的多糖含量最高,灵芝孢子中提取的多糖抗氧化活性最好,其DPPH 清除率为0. 15 mg /mL,还原能力为0. 69 mg /mL,均比其他部位提取的多糖抗氧化能力强。
4、神经保护作用
灵芝孢子对神经系统有一定的保护作用。Zhou等研究发现,给大鼠服用高剂量( 8 g /kg /d) 的灵芝孢子粉可以使大鼠海马区谷胱甘肽/谷胱甘肽过氧酶( GSH/GR) 和丙二醛( MDA) 恢复到正常水平,保护大鼠的海马区神经细胞,从而减少阿尔茨海默病的发生。Gokce 等观察到,给予脊髓损伤大鼠灵芝多糖后,其能够减少组织中半胱氨酸蛋白酶-3、肿瘤坏死因子α、过氧化物酶、丙二醛和一氧化氮的水平,从而保护脊髓损伤神经细胞。
5、保肝作用
相关研究表明,灵芝孢子具有护肝、保肝作用。胡宗苗等观察到灵芝孢子对CCl4肝损伤小鼠的纤维化保护作用,经灵芝孢子治疗后可显著降低小鼠血清中ALT 和AST 含量,升高肝组织中SOD 含量,降低MDA 含量,组织病理学显示,灵芝孢子可使肝纤维化程度降低,且肝组织中MMP-9 蛋白表达显著降低,提示灵芝孢子可能通过调节MMP-9 蛋白来改善肝纤维化。
6、抗糖尿作用
在灵芝孢子的抗糖尿作用方面, Xiao 等研究发现,灵芝多糖中的F31 组份具有抗糖尿病的潜力,其作用机制可能是通过激活AMPK 通路从而减少肝葡萄糖调节酶mRNA 的水平、改善胰岛素抵抗和降低附睾的脂肪率有关,因此,其可以用来预防和治疗肥胖和2 型糖尿病。
四、结语
随着科学技术的发展以及科研人员对灵芝孢子的深入研究,灵芝孢子的药理作用和预防保健功能日益显现,不再仅仅局限于药用,而是更多地进入了食品、饮料和保健等大健康产业。因此,加大对灵芝孢子破壁技术和药理作用的深入研究,使灵芝孢子的有效成分和药用价值达到最大化的利用。
本文摘编自《成都大学学报(自然科学版)》 2017年12月第36卷第4期,(原文作者杨杭、刘凤、练心浩、邹亮、郭晓恒、雨田)特此致谢!