作者简介：顾建文，祝辉，解放军第306医院，成都军区药检所。
蛹虫草为子囊菌亚门，麦角菌目，麦角菌科、虫草属的模式种。学名为Cordycepsmilitaris，又名北冬虫夏草、北虫草等，有部分地区亦称为踊虫草，世界性分布天然资源数量很少。1950年，德国科学家Cunningham观察到被蛹虫草寄生的昆虫组织不易腐烂，进而从中分离出一种抗菌性物质，定名为虫草素。由子座（即草部分）与菌核（即虫的尸体部分）两部分组成的复合体。冬季幼虫蛰居土里，菌类寄生其中，吸取营养，幼虫体内充满菌丝而死。到了夏季，自幼虫尸体之上生出幼苗，形似草，夏至前后采集而得。中医认为，虫草入肺肾二经，既能补肺阴，又能补肾阳，主治肾虚，阳痿遗精，腰膝酸痛，病后虚弱，久咳虚弱，劳咳痰血，自汗盗汗等，是唯一的一种能同时平衡、调节阴阳的中药。蛹虫草为我国传统药用大型真菌，其药用活性成分主要为虫草素。其作为冬虫夏草的替代品之一，虫草素含量较冬虫夏草高约3到6倍。据研究，虫草素有着重要的药用功效和生化用途，因为具有较大的开发利用前景。虫草素的分子式为C10H13O3N5，分子量为251.24，且能溶于水及热乙醇、甲醇，不溶于苯、乙醚、氯仿。目前虫草素纯品在国际市场上的价格约为2000美元/g，其经济效益非常可观，故其提取、分离、纯化的方法很值得研究。
人工蛹虫草
蛹虫草是一种具有滋补作用的中药和营养品，其所含的虫草素、虫草多糖具有独特的药理及保健作用。蛹虫草人工栽培成功以来药理和毒理等方面的研究得到了广泛的进展。研究表明人工蛹虫草和冬虫夏草有着极相似的作用，无毒副作用。近年来，随着人们对人工蛹虫草的滋补保健功效和多种药用价值的认识，其开发利用研究倍受关注，并在药理、有效成分等方面取得了很大的进展。
虫草素
虫草素具有抗病毒、抑菌、明显抑制肿瘤生长，与环磷酰胺有明显的协同作用，并有降血糖的作用。虫草素的分子式为C10H13O3N5，分子量为251.24，且能溶于水及热乙醇、甲醇，不溶于苯、乙醚、氯仿，紫外光的最大吸收波长为259nm。
虫草素的结构
Cuningham等首次从蛹虫草中分离出虫草素，采用紫外光谱特征进行鉴定，确定最大吸收波长。同时，用其半宽度、波峰与波谷的比值确定为核苷类化合物。
Frederiksen等从蛹虫草培养基中分离出虫草素采用红外光谱进行了分析确定。
陈顺志等也才用了紫外和红外光谱对从蛹虫草固体培养基分离出的新化合物进行了结构鉴定，结果与虫草素的文献报道一致。同时，还应用了超导核磁共振法进行了分析，进一步确定其为虫草素结构如下：
虫草素的药理作用
抗菌、抗病毒作用，虫草素是一种核苷类抗生素，具有较好的抗菌、抗病毒功效。焦彦朝等报道，虫草素对枯草杆菌、鸟结核杆菌及牛型结核分枝杆菌有抑制作用，郑藻杰等研究发现，虫草素能抑制链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、猪出血性败血症杆菌及葡萄球菌等病原菌的生长。此外，虫草素还对石膏样小牙孢癣菌、羊毛状小牙孢癣菌及须疮癣菌等皮肤病致病性真菌亦有抑制作用。同时，虫草素还对人体免疫缺陷性病毒HIV-I型的侵染及其反转录酶的活性亦有抑制作用。
增强免疫功能和预防心血管疾病，据Zhou等报道，虫草素能明显促进人外周单核细胞IL-10的分泌和IL-10mRNA的表达，同时，对诱导产生IL-2的植物血球凝集素和外周血液单核细胞的扩增有抑制作用。IL-10能强烈抑制淋巴细胞和单核细胞，从而能使机体免于过度的免疫病理损伤，所以，虫草素可以通过IL-10的作用对自身进行免疫性调节。另外，吴畏等报道，虫草素能抑制蛋白质激酶活性，抗核苷磷酸化酶对糖基的裂解。对体液免疫具有调节作用，能增加脾脏重量，加速肝脏核酸和蛋白质更新速度；具有抗缺氧、增加心肌营养血流量及降低血清胆固醇和β-酯蛋白的作用，能明显增加冠脉血流量，降低冠脉、脑及外周血管阻力，而且对核酸的甲基化有抑制作用，能预防脑血栓和心血管疾病发生。
抗肿瘤作用，虫草素对艾氏腹水癌、人鼻咽癌KB细胞、人宫颈癌HeLa细胞、小鼠黑素瘤细胞及Lewis肺癌细胞等具有明显的抑制作用。虫草素对人肝癌SMMC-7721细胞增值的影响试验，用质量浓度为0.8 g/L的虫草素，分别作用肿瘤细胞24、48、72 h后，肿瘤细胞生长抑制率分别为30.6%、49.8%、81.4%，说明虫草素具有明显的抑制肿瘤细胞生长作用；吴洪臻等[15]用低剂量[30 mg（/ kg·d）]和中剂量[60 mg（/ kg·d）]虫草素及阳性药物环磷酰胺[20 mg（/ kg·d）]作用小鼠9 d，进行S180瘤细胞实验，抑瘤率分别为45.72%、49.11%和55.91%。若将虫草素和环磷酰胺两者联合使用，对S180抑瘤率可提高到88.55%。由此可见，虫草素可以增强环磷酰胺的抗癌作用，提示虫草素可以作为临床抗肿瘤药物的辅助药物。
降血脂作用，朱平等报道，将虫草素20 mg/kg与阳性药物——力平之25 mg/kg作用于高血脂模型小鼠，结果表明，它们降低血清甘油三脂的效果相当，所以，虫草素可应用于高血脂症患者的辅助治疗。
调节胰岛素分泌作用，巫冠中等探讨了虫草素对大鼠离体郎罕氏胰岛细胞分泌胰岛素的影响。认为虫草素可抑制由糖诱导的胰岛素释放，并且降低特异性磷酸二酯酶抑制剂Qrg9935或腺苷酸环化酶激活剂Fotskolin促进胰岛素分泌的作用。结果提示，虫草素对胰岛素分泌的抑制作用是通过A1受体介导，并非经P-位点产生对腺苷酸环化酶的抑制。但其在临床糖尿病病人的使用中，能否影响胰岛素分泌尚需进一步研究。
清除自由基作用，机体内产生的自由基起主要作用的是SAFR和HFR，虫草素对SAFR具有较强的特异性清除作用，而虫草素和虫草酸等组分共同作用能更有效的清除HFR。
已有不少以虫草素为主的药品、保健品及化妆品投放市场。陈顺志等采用生物技术和超临界萃取技术成功获得了蛹虫草中的虫草素，经加工处理研制成虫草活性素软胶囊。据报道，美国已将虫草素作为抗癌、抗病毒新药进入临床试用。而我国由虫草素合成的治疗白血病新药也已进入Ⅰ期临床阶段。所以，随着科学技术的飞速发展，虫草素的独特功效将会进一步的被发掘和利用，因此，其具有重要的开发和应用价值。
虫草素的提取技术
1水提法
钟艳梅等以人工蛹虫草固体培养残基为原料，采用索氏提取法提取：准确称取处理好的样品各10g，共4分，分别加入水、75%乙醇、95%乙醇、和无水乙醇做提取剂，在沸水浴中抽提8小时，收集提取液，除杂、浓缩，离子交换柱分离，收集洗脱液，分别用红紫酸胺反应定性定量鉴定虫草素的含量。发现虫草素得率分别为：0.0122%、0.0078%、0.0053%和0.0052%。
车振明对人工蛹虫草子实体及培养基中虫草素进行提取、纯化及纯度鉴定。结果，经过对蛹虫草子实体及培养基的粉碎、石油醚脱脂、80-85℃水浴12小时、调节等电点沉淀、732-NH4离子交换树脂的分离、浓缩、4℃下低温结晶，可得到一定纯度的虫草素晶体。
2超临界萃取法
超临界流体萃取技术是近年来迅速发展被人们所认知，而称之为“绿色分离”的一种新型分离技术。CO2作为最常用的超临界流体，具有操作温度低、分离效率高，无毒、无溶剂残留、无二次污染等优点，较之于传统提取方法，超临界CO2萃取克服了前者提取时间长、温度高、系统开放等缺点，可同时萃取出较多的极性组分，非常适合于生物资源有效成分的提取分离。
陈顺志以食用真菌虫草或北虫草人工培养后的发酵物为原料，采用超临界技术萃取有效成分，同时结合常规方法除去杂质、浓缩、结晶获得虫草素，并对虫草素的紫外与红外光谱特征与标准品进行了验证，表明所提取结晶纯度大于98%。
3酶法提取
在中药提取过程中，溶剂需要克服来自细胞壁及细胞间质的传质阻力。选用合适的酶对中药材进行预处理，能分解构成细胞壁的纤维素、半纤维素、及果胶，从而破坏细胞壁的结构，产生局部的坍塌、溶解、疏松，减少溶剂提取时来自细胞壁和细胞间质的阻力，加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，缩短提取时间。而且反应条件温和，产物不易变性，降低成本，环保节能。
谢红旗研究UPLC测定虫草素的方法及酶法提取蛹虫草中虫草素的工艺条件。对酶种类、酶用量、酶解温度、酶解时间、酶解pH值进行考察，确定最佳提取工艺。结果，中性蛋白酶提取蛹虫草中虫草素的最佳工艺为：酶用量1.5%，酶解温度50℃，酶解pH值5.5，酶解时间60min。该工艺条件下，虫草素提取得率为0.732%，与未加酶的热水浸提相比，虫草素提取得率增加6.2倍。
4超声法提取
超声法提取虫草素的原理是超声波在液体中产生冲击波和射流破坏细胞和细胞膜结构，从而有助于虫草素的释放与溶出，同时超声波的热效应时水温基本保持恒定，对原料有水浴作用。因此，超声法大大缩短了提取时间，提高了虫草素的提取率和原料的利用。
黄子琪就超破碎法用于蛹虫草菌丝体中虫草素提取时应采取的工艺条件进行研究。采用单因素分析和正交设计实验分别研究各因素对虫草素提取得率的影响。当以提取溶剂为水：乙醇（1:1，v/v）、pH=7.0、功率600W、提取时间35min的条件进行提取时，虫草素的提取得率最高。
5微波提取法
微波提取技术是利用频率为300-300,000MHz的电磁波辐射提取，在交频磁场、电场作用下，提取物内的极性分子取向随电场方向改变而变化，从而导致分子旋转、振动或摆动，加剧反应物分子运动及相线间的碰撞频繁率，使分子在极短时间内达到活化状态，比传统加热更均匀、高效。
周英彪以蛹虫草固体培养残基为原料，正交试验确定微波加热提取虫草素的最佳工艺。结果，微波提取虫草素的最佳条件是微波强度P50，固液比1:20，提取时间2min，提取次数2次，微波提取液经2次制备型高效液相色谱分离纯化后虫草素纯度达到95.2%。
夏敏对蛹虫草固体培养物中的虫草素进行微波提取，用HPLC法测定提取液中的虫草素含量，通过正交试验，确定了微波提取虫草素的最佳条件为：提取液用量10ml，固液比1:20，中火处理3min，样品中虫草素的测定值达12.16mg/g。
虫草素的纯化技术
Cunningham等首先报道了从被冬虫夏草培养液中分离虫草素。他们以培养液滤液经Dowex-I-CL-1离子交换树脂柱和活性炭柱层析，得到虫草素单体。
韦会平等采用连续逆流提取、732阳离子交换树脂柱层析和结晶三步从蛹虫草大米培养基中提取虫草素，对每一步的工艺参数进行了系统优化，得到虫草素产品的纯度达98.0%以上。
钟运俊等以虫草素的吸附与解析特性为指标，筛选不同树脂；采用结晶法成功的获得虫草素晶体并对其纯度进行鉴定。结果发现，D001大孔强酸离子交换树脂吸附量、吸附率最高，直接洗脱后纯度可以达到80%左右，适合虫草素的纯化；重复结晶得到虫草素晶体纯度达到98%以上。
He Ni等利用一种新型柱层析的方法从蛹虫草液体培养基中提取和纯化虫草素，该方法提取率高，纯化效果好，虫草素纯度达到98%，且所耗溶剂量最小，可以用来定量分析从液体培养基中提取的虫草素含量。
根据文献，柱层析法是现在应用最广的虫草素纯化方法。该法工艺流程比较简单，所得虫草素的纯度高，有较高的工业应用价值，其缺点在于提取率较低，因此，筛选吸附能力较强及吸附量较多的树脂是这种方法能否得到应用的关键。
虫草素的研究展望
由于虫草素具有明显的药理活性，已有不少以虫草素为主的保健品、保健食品、化妆品、药品投放市场，并引起国内外专家的重视。据报道，在美国已将虫草素作为抗癌、抗病毒新药进入临床使用。然而由于其成分复杂，有效成分低，大大影响了该药的临床疗效以及市场的进一步扩大。因此，提取和纯化虫草素已成为相关机构争相研究的重要方向。随着研究的深入虫草素的商业价值更是不可估量。
蛹虫草是一种名贵的中药和高级滋补品，性味甘平，益肺肾，补精髓，止血化痰，具有重要的药用价值。为了满足社会需求，近年来，对人工蛹虫草的培养研究及其提取产物的研究与开发得到重视。
着眼于充分利用资源，本课题以人工蛹虫草子实体作为研究对象，探讨从中提取虫草素的工艺条件。根据虫草素的分子量和化学性质，研究分离和纯化的影响因素，为从人工蛹虫草子实体中分离、提纯虫草素的工业化生产提供理论依据及实验基础。
目前，随着生活节奏的加快和思想观念的转变，人们越来越注重自身保健，人工蛹虫草的主要有效成分虫草素在医药市场前景良好。同时随着人工培养蛹虫草产业规模的不断扩大，企业对于如何将培养过程中的产物变废为宝、提高投入与产出的比例的需求越来越迫切，因此该研究课题具有良好的市场基础和开发前景，其产业化必然会带来良好的社会效益、经济效益和环境效益。
