食用菌中萜类物质及其生物活性研究进展

杨亚兰，任佳丽，张 慧

(中南林业科技大学食品科学与工程学院，稻谷及副产物深加工国家工程实验室，湖南长沙410002)

食用菌是可供人类食用的大型真菌，分布广泛，世界上大型真菌有14万种，可食用的大约有2300种，我国已知的食用菌有1000多种［1］。食用菌含有丰富的蛋白质、粗纤维、多糖、维生素和大量的必需氨基酸。不仅具有独特的风味和营养价值，还因其含有众多的生物活性成分，如多糖、酚类、甾醇、萜类等，而具有较高的药用价值，如调节免疫功能、抗肿瘤和降低胆固醇等功效等［2］。香菇多糖经过测试，毒性显示接近于零，已经用于临床上肿瘤的治疗。因此，越来越多的食用菌被作为药物或者保健品原料来预防和治疗疾病。

萜类化合物广泛分布在植物、动物和大型真菌中，结构多样，其中绝大多数具有抗炎、抑菌和抗氧化等多种生物活性，目前已报道的萜类化合物的结构大约有50000种［3］。例如植物中具有抗疟原虫的青蒿素，动物中具有改善肾细胞凋亡的虾青素和灵芝中具有抗炎作用的灵芝三萜等。食用菌中的萜类多为倍半萜、二萜和三萜，它们大多具有多种生物活性。常见的灵芝中的三萜化合物灵芝酸是重要的活性物质，现已从灵芝中分离出100多种，灵芝酸能降血脂、抗氧化、抗菌抗炎、抗HIV病毒以及抗肿瘤等多种药理活性。自然界中萜类化合物多种多样，但是仅有一小部分被开发利用，因此，食用菌中的萜类化合物具有巨大的开发前景。本文介绍了食用菌中萜类化合物的分离纯化以及鉴定方法，并整理了食用菌中具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化和抑菌等活性的萜类化合物，为食用菌进一步的开发利用提供理论基础。

1 萜类化合物的定义和分类

萜类化合物是分子式为异戊二烯单位倍数的烃类及其衍生物，包括醛、酮、酯、羧酸和醇等。萜类化合物根据异戊二烯的数量来命名和分类，例如单萜(10个碳)，倍半萜(15个碳)，二萜(20个碳)，二倍半萜(25 个碳)，三萜(30 个碳)和四萜(35 个碳)［4］。常见的萜类化合物有:樟科植物中的单萜龙脑和樟脑，动物肝脏中的二萜维生素A，菊科植物中的倍半萜青蒿素以及食用菌中的三萜灵芝酸等(见图1)。

图1 常见萜类化合物Fig.1 Common terpenoids注:1.龙脑，2.樟脑，3.维生素 A，4.青蒿素，5.灵芝酸 A。

2 萜类物质的提取、分离与鉴定

萜类化合物通常采用有机溶剂浸提、回流提取或者通过微波辅助提取，常用的有机溶剂有甲醇、乙醇、乙酸乙酯、石油醚等，提取的目标成分不同，相应的有机溶剂也不同。蒉霄云等［5］通过响应面法得到灵芝三萜的微波提取最佳工艺，并比较微波辅助提取、超声提取、回流提取和浸提4种提取方法的提取效果，发现微波处理后三萜的得率提高。食用菌中有的萜类化合物不稳定，在提取过程中容易发生化学转化，比如大多数乳菇属子实体被破坏后，乳汁颜色会发生改变，其中的倍半萜就会发生转化，一般这种情况有两种提取方法:一种是将子实体绞碎后用有机溶剂常温提取，得到转化后的倍半萜，另一种是用液氮或干冰冷冻完整子实体，低温下提取，得到原始的倍半萜［6］。

萜类物质最常用的分离方法是柱层析分离，常用的吸附剂有硅胶、氧化铝和Sephadex。从胡克黑蛋巢菌中提取cyathane型二萜时，就是将粗提物反复过硅胶柱，以CHCl2－丙酮为洗脱液进行梯度洗脱，然后TLC硅胶板进行定性检测，最后再经Sephadex LH－20得到纯品［7］。高效液相和气相色谱也越来越多被用于分离萜类物质，Fang等［8］利用硅胶柱和反相高效液相(RP－HPLC)分离纯化出4种薁类色素。Pyysalo等［9］利用气相色谱分离出毛头乳菇(Lactarius torminosus)中的倍半萜。

萜类化合物作为一类重要的有机化合物，其分子结构的检测主要靠多种谱学技术相结合，如:液相和气相色谱结合紫外光谱、红外光谱、质谱和核磁共振等方法，香草醛－高氯酸显色也能对部分萜类物质进行定量分析。王伟等［10］以齐墩果酸为标准品、香草醛－高氯酸显色体系测定灵芝发酵菌丝体的三萜含量。高效液相色谱法通常是通过与标准物质进行对比，根据出峰时间和标准曲线进行定性和定量分析。贾红岩等［11］利用高效液相色谱法同时测定不同产地和品种的灵芝子实体中的12种三萜成分，同时进行了定性和定量分析。Daniewski等［12］以橄榄褶乳菇的高效液相色谱图为标准，确定粘绿乳菇及绒白乳菇等7种乳菇的倍半萜化合物。因为萜类物质种类较多，不断有新化合物被分离出来，所以质谱鉴定是最常用的方法。Gao等［13］利用浸提、柱色谱、HPLC等从灵芝中分离出了3种新的三萜醛，并通过核磁共振光谱数据确定化合物的结构。Li等［14］从红汁乳菇(Lactarius hatsudake)中分离出两种薁类色素，通过光谱(2D－NMR)和质谱(HR－TOF－MS)确定新化合物的结构。

3 萜类物质的生物活性

随着对萜类化合物研究的不断深入，萜类物质所具有的抗炎、抗肿瘤、抗氧化和抑菌等活性被发现，预示其在医药行业具有重大的开发和利用价值。

3.1 抗炎

炎症是对机体损伤的局部组织所呈现的反应，特征是功能障碍、疼痛、发热和红肿等。通常和病原体疾病相关，例如糖尿病、关节炎、肥胖、代谢综合症、癌症和心血管疾病。大量研究表明多种食用菌中的活性物质通过减少炎症介质的产生而起到抗炎作用。

Liu等［15］从灵芝中分离出来的灵芝酸C1通过抑制TNF－α产生来抗哮喘，茯苓酸通过血红素加氧酶－1(HO－1)促进成牙本质细胞分化［16］。硫磺多孔菌(Laetiporus sulphureus)分离出的三萜LSM－H7，经鉴定为乙酰齿孔酸，一定剂量的 LSM－H7能抑制RAW 264.7细胞中NO的产生，且在该剂量下没有任何细胞毒性［17］。桦剥管菌(Piptoporus betulinus)中分离出的6种羊毛甾烷型三萜酸均能抑制TPA诱导的小鼠耳朵水肿［18］。萜类物质抗炎机理主要是抑制炎症介质的产生达到抗炎的目的，例如非洲黑蛋巢(Cyathus africanus)、鳞盖肉齿菌(Sarcodon scabrosus)、美味侧耳(Pleurotus cornucopiae)和毛韧革菌(Stereum hirsutum)中萜类化合物的抗炎机理都是抑制NO的生成(详见表1)。

表1 食用菌中有抗炎活性的萜类化合物Table 1 Anti－inflammatory terpenoids in edible mushroom

3.2 抗肿瘤

肿瘤是发病率极高的疾病，目前药物治疗虽然是临床治疗肿瘤的重要手段之一，但毒副作用较强，而食用菌中的多糖、蛋白质、激素、萜类、生物碱和酚醛类等化合物是最常见的天然抗肿瘤活性成分。研究表明，活性成分的抗肿瘤机制主要是调节机体的免疫功能、调节肿瘤细胞的生命周期、抑制肿瘤细胞粘附与浸润转移、调节细胞信号传导、直接细胞毒害作用和阻断致癌、抗突变作用等［30］。

食用菌中多种萜类物质具有抗癌活性，辐毛鬼伞(Coprinus radians)中分离出13个guanacastane型二萜，这些化合物具有抗乳腺癌细胞活性［31］;细致乳菇中分离出的乳菇菌素对肺癌、结肠癌、肝癌和宫颈癌细胞有抑制作用［32］。樟芝中的麦角甾烷型三萜methylantcinate A(MAA)能够剂量依赖性的抑制口腔癌细胞OEC－M1和OC－2的生长，且对正常口腔牙龈成纤维细胞没有细胞毒性，根据流式细胞技术分析，促进细胞凋亡的基因Bax等增加而抗凋亡的Bcl－2和Bcl－xL表达减少，这表明MAA的抗癌可能是通过线粒体途径进行［33］。牛樟芝(Antrodiacamphorate)中分离出的Antroquinonol(安卓奎诺尔)对不同肝癌细胞的抗性顺序为HepG2＞Hep G2.2.15＞Mahlavu＞PLC/PRF/5＞SK－Hep1＞Hep3B，即通过活化AMPK和mTOR转移途径完全阻断细胞周期进程导致细胞凋亡［34］，目前安卓奎诺尔被认为是全球唯一没有毒副作用的抗癌分子，现已经用于医疗行业。Kim等［35］从亚绒白乳菇中分离出了7个lactarane型倍半萜，其中Subvellerolactone B能抑制A549、SK－MEL－2和 HCT－15的活性，而Subvellerolactone D和E只对A549和HCT－15有抑制作用。Yoshikawa等［36］从亮色乳菇中分离出新的桉叶烷型倍半萜，该倍半萜对KB细胞具有抑制作用。王涛［37］研究了灵芝三萜对前列腺癌细胞的生长影响，结果表明:灵芝三萜能明显抑制前列腺癌细胞的生长，其作用机制主要是通过调控细胞周期和减少凋亡蛋白来抑制肿瘤细胞的增殖和促进细胞凋亡(详见表2)。

表2 食用菌中抗肿瘤的萜类化合物Table 2 Antitumor terpenoids in edible mushroom

3.3 抗氧化

人体在代谢过程中会产生氧自由基，而过量的自由基会威胁人体健康，并引发一系列疾病。因此，从天然产物中寻找效果显著、毒性较小的抗氧化剂是必然的选择。研究发现杏鲍菇、香菇和黄牛肝菌等多种食用菌的提取物具有抗氧化活性，其有效活性成分可能是多糖、萜类和多酚等［38－40］。而食用菌中活性物质的抗氧化机制主要有直接清除自由基、抑制脂质氧化、螯合过渡金属离子和激活体内抗氧化相关酶的活性等［41］。程水明等［42］研究表明茯苓皮三萜能够清除、·OH和H2O2，清除效果呈剂量依赖性，体外实验证明茯苓皮三萜能抑制鸡红细胞溶血作用和抑制小鼠肝脂质过氧化。Wang等［43］从金针菇中分离出具有抗氧化、抗肿瘤和抑菌等活性的多种倍半萜。Yoo等［44］从毛韧革菌中分离出的倍半萜Hirsutenols E和F具有清除超氧阴离子的活性。刘晓珍等［45］研究表明黑灵芝中三萜类化合物对DPPH自由基有清除作用，对β－胡萝卜素－亚油酸有一定的抑制作用，且对亚铁离子的螯合作用较强，具有较高的抗氧化能力。

3.4 抑菌

抑菌是指能够抑制包括细菌、真菌在内的微生物生长的生理活性。WTO统计发现，腹泻、呼吸道疾病、脑膜炎、性传播疾病以及医院获得性感染等疾病均是由一些新兴且抗性显著的微生物造成的，微生物耐药性问题亟待解决，通过对自然资源的开发利用获得抗菌药物是重要的途径之一。

沈思等［46］研究表明茯苓皮三萜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌有较好的抑制作用，其中对绿脓杆菌的抑菌效果受时间因素影响较大、稳定性差。Kawagishi等［47］从猴头菇菌丝体中分离出Erinarols J和K两种新的化合物，而Erinacine K具有抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的活性;Noemia等［48］从金针菇中分离出了cuparene型倍半萜enokipodins C和D以及enokipodins A和B，这些化合物对腊叶芽枝霉、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑制作用;从红乳菇子实体中分离出倍半萜Rufuslactone，该倍半萜具有抑制植物病原菌作用［49］;Ofodile等［50］从灵芝中分离出了3种 colossolactones化合物，并用TLC－生物自显影技术进行抑菌实验，发现 colossolactone E和23－hydroxycolossolactone E对枯草杆菌和丁香假单胞菌有抑制作用;Shibata等［51］从鳞盖肉齿菌中分离出了新的二萜Sarcodonin L和 Sarcodonin M，并通过纸片扩散法确定Sarcodonin L和Sarcodonin M对枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制作用，而不抑制大肠杆菌的活性;Yun等［52］从毛韧革菌的菌丝体中分离出倍半萜hirsutenols A、B和C，这三种化合物均对大肠杆菌有中等抑制活性，而对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌和鼠伤寒沙门氏菌没有抑制活性;Intaraudom等［53］从炭褶菌属中分离出的Aurisins A、G和K具有抗恶性疟原虫、蜡样芽孢杆菌、KB细胞和NCL－H187细胞的活性。萜类物质除了抑制一些常见的细菌和真菌外，也对结核杆菌有抑制作用，Stanikunaite等［54］从Astraeus pteridis的乙醇提取液中分离出了5种羊毛甾烷型三萜，其中两种化合物对结合分支杆菌有中等的抑制作用(详见表3)。

表3 食用菌中有抑菌活性的萜类物质Table 3 Antimicrobial activity terpenoids in edible mushroom

3.5 其他活性

食用菌中萜类物质除了抗炎、抗肿瘤、抗氧化和抑菌等活性外，还具有抗 HIV－1 活性［55－58］、降血糖、神经保护、降血脂以及植物生长促进剂等活性［59－60］，抗疟原虫、降低胆固醇以及通过对神经的保护作用来治疗阿兹海默症等［61］。

4 展望

我国虽然食用菌资源丰富，产量高，但大部分都是初加工产品，精深加工产品很少，附加值低。究其原因，萜类化合物种类繁多，目前研究主要集中在提取、分离、纯化和鉴定以及体外活性研究等方面，而对其化学结构、纯度、物化性质、独立作用的构效关系、代谢途径和作用机制等方面所开展工作较少，这极大地限制了食用菌中萜类化合物在保健品和医药方面的应用。因此，进一步研究食用菌中萜类化合物降脂、降糖、降血压、抗动脉硬化、天然抑菌剂等作用机理、功效评价和安全性评估，将食用菌充分应用在医药和保健品行业，或者将食用菌加工成特殊医学用途配方食品，有利于食用菌的深度开发和附加值的提升。