虫草素提取加工与市场前景

虫草素提取加工与市场前景

一、产品简介 虫草素学名为3'-脱氧腺苷，外文名称为3'-deoxyadenosine，系从冬虫夏草中提取出来的一种天然生物活性物质。虫草素的分子式为C10H13O3N5，相对分子质量为251.25，能溶于水、乙醇。虫草素为含氮配糖体的核酸衍生物，属嘌呤类生物碱。

虫草素是一种核苷类新药，20世纪70年代被发现有抑制肿瘤、抗疟原虫和抑制mRNA翻译的作用；20世纪90年代研究发现，添加腺苷脱氨酶（adenosine dea minase，ADA）抑制剂对其抗肿瘤活性的表达起着重要作用。虫草素能干扰基因细胞RNA和DNA的合成，抑制癌细胞等不正常细胞的分裂，并能作为区别细胞中不同的RNA聚合酶的工具；同时，虫草素还表现出极强的抗真菌、抗HIV-Ⅰ型病毒和选择性抑制梭菌的活性，引起医药学界的高度重视，虫草素在美国作为抗癌、抗病毒新药已经进入三期临床。

虫草素在自然界主要存在于虫草属中，虫草属是一类重要的虫生真菌。虫草即冬虫夏草[cordyceps sinensis(Berk)Sacc.]属麦角菌目Clavicipitals、麦角菌科Clavicipitaceae的虫草属Cordyceps。虫草是一种子囊菌，其生活史可分为分生孢子阶段（无性型）和子囊孢子阶段（有性型）。在人工培养、液体发酵等实际生产中通常运用虫草菌的无性型，因此其菌种的正确鉴定至关重要，引起科学家高度关注。运用现代分子生物学方法从基因水平进行鉴定是目前较为先进可靠的方法之一，分子生物技术的迅速发展并应用于真菌的种质鉴别，给虫草的无性型鉴别提供了更客观的科学证据，但在具体问题上如中国被毛孢是否为虫草唯一的无性型等，还存在争议，需深入研究。

冬虫夏草是我国特有的真菌类名贵中药，虫草素的含量极低，野生状态下的虫草子实体含量在千分之一以下，人工培育的北虫草子实体含量也仅接近1%，因而虫草素极其昂贵。对于虫草素，目前国内市场尚无，仅见美国Sigrna公司生产的虫草素标准品，其售价为200多万美元/kg。

目前，国内外仅报道虫草素能够人工合成，南京药学院于1965年人工合成了虫草素，也能从冬虫夏草中提取，但产量很低，价格昂贵。

虫草素可广泛应用于新药研制、药理研究、药材质量控制、中药剂型改革等方面，前景广阔。

二、绿色技术（虫草素提取加工） 1. 虫草是我国传统的名贵中药材，是一种可再生的绿色资源，野生状态下的虫草素资源虽然有限，但随着人工培育北虫草技术的研制成功，将能提供大量的北虫草子实体及其培养基，特别是培养基，价格较为便宜，而虫草素含量又比较高，为虫草素的可持续性生产提供较为充足的原料。

2. 当前的虫草素提取、纯化方法主要有：溶剂萃取-柱层析纯化、超声波强化提取-柱层析纯化、超临界流体萃取-超声波纯化等方法，其中超临界流体萃取-超声波纯化不进行化学反应，不生成有害物质，不对环境产生污染，可实现清洁生产。

3. 利用当今先进的超临界CO2萃取-超声波纯化联用技术对北虫草及其培养基进行萃取、分离、除杂、提纯，萃取效率高、操作温度低、天然活性成分不受破坏。采用CO2作为萃取介质，系统密闭、安全、无毒、无味、无氧化、易分离、不存在溶剂残留，产生的萃取渣还能用来提取虫草多糖等其它高附加值的产品。提取分离完成后，采用超声波纯化，此工艺路线操作简单、效率高，既减少了旧工艺中上柱、脱色带来的操作麻烦、又避免了上柱过程中带来的有毒有机溶剂污染，而且能够进行大批量生产、提高得率，从而降低了成本，属于绿色技术和清洁生产新工艺。

4. 虫草素为药用物质，虫草中的虫草素具有明显的抑菌作用，虫草素对45种枯草杆菌中的43种有抑制作用，也有抗病毒和抗肿瘤作用。虫草素具有修复基因细胞、保护生命体遗传密码的特殊功效、虫草素还能干扰基因细胞RNA和DNA的合成，抑制不正常细胞（癌细胞）的分裂并能作为区别细胞中不同的RNA聚合酶的工具，而且在其整个生命周期中不会造成对人体健康和周围环境的伤害，为环境友好的产品，引起医药学界的高度重视。

三、提取制备方法 （一）溶剂萃取-柱层析纯化 1. 基本原理 虫草素易溶于水、甲醇、乙醇等有机溶剂，因此可选用水或醇作为溶剂进行提取。由于虫草子实体及其培养基中含有虫草多糖等水溶性性质，甲醇又有毒，为方便后面的纯化工艺，制得较高纯度的虫草素，进行绿色生产，一般选用一定浓度的乙醇作为提取剂。

2. 工艺流程 溶剂 → 虫草子实体或其培养基--→萃取--→过滤--→浓缩--→柱层析--→ 滤渣 洗脱→结晶→重结晶→虫草素成品

3. 主要设备 提取装置，过滤器，蒸馏塔，层析柱，真空系统，冷冻系统等。

（二）超声波强化提取-柱层析纯化 其原理和工艺过程与溶剂萃取-柱层析纯化相似，只是在溶剂提取过程中加入了超声振荡装置，这样便可降低提取温度、提高提取率。

（三）超临界流体萃取-超声波纯化 1. 基本原理 在超临界状态下，超临界流体物质具有气态和液态双重特性，以其作为提取剂较普通溶剂有更多优点。CO2作为超临界流体提取剂，具有无毒、无味、不燃、不爆、产品容易分离、精制比较简单等特点，已在食品、香料、医药工业中得到广泛应用。

超声波纯化时，利用超声波对组织的破碎和渗透作用，可加速有效成分的溶出，减低温度，提高效率，是一种很好的提纯技术。

2. 工艺流程 虫草子实体或其培养基→超临界提取→过滤→超声波纯化→减压蒸馏→结晶→重结晶→虫草素成品

3. 主要设备 超临界流体提取装置（包括二氧化碳钢瓶、液化器、加压输送泵、加热釜、提取釜、分离器）、蒸馏塔、过滤器、真空系统、超声波装置、冷冻离心机、冷冻干燥机、低温冷冻冰箱等。

四、产品质量 1. 产品标准 产品质量参考指标： 项目 指标 外观 白色至淡黄色固体粉末 含量 ≥90% 水分 ≤0.2% 砷（以As计） ≤0.05mg/kg 汞（以Hg计） ≤0.05mg/kg 铅（以Pb计） ≤0.05mg/kg 铜（以Cu计） ≤0.05mg/kg

2. 环境标志 虫草素为药用物质，有抗菌、抗病毒，抑制肿瘤等作用，用于治疗恶性肿瘤、病毒感染等，有益人类健康；生产工艺过程可实现清洁生产，不造成环境伤害；申请中国环境标志产品认证，为虫草素产品进入国际市场创造条件。

虫草素提取加工与市场前景

一、产品简介

虫草素学名为3＇-脱氧腺甙，外文名称为3＇-deoxyadenosine，系从冬虫夏草中提取出来的一种天然生物活性物质。虫草素的分子式为C10H13O3N5，相对分子质量为251.25，能溶于水、乙醇。虫草素为含氮配糖体的核酸衍生物，属嘌呤类生物碱。

虫草素是一种核甙类新药，20世纪70年代被发现有抑制肿瘤、抗疟原虫和抑制mRNA翻译的作用；20世纪90年代研究发现，添加腺甙脱氨酶（adenosinedeaminase，ADA）抑制剂对其抗肿瘤活性的表达起着重要作用。虫草素能干扰基因细胞RNA和DNA的合成，抑制癌细胞等不正常细胞的分裂，并能作为区别细胞中不同的RNA聚合酶的工具；同时，虫草素还表现出极强的抗真菌、抗HIV-Ⅰ型病毒和选择性抑制梭菌的活性，引起医药学界的高度重视，虫草素在美国作为抗癌、抗病毒新药已经进入三期临床。

虫草素在自然界主要存在于虫草属中，虫草属是一类重要的虫生真菌。虫草即冬虫夏草[cordycepssinensis(Berk)Sacc.]属麦角菌目Clavicipitals、麦角菌科Clavicipitaceae的虫草属Cordyceps。虫草是一种子囊菌，其生活史可分为分生孢子阶段（无性型）和子囊孢子阶段（有性型）。在人工培养、液体发酵等实际生产中通常运用虫草菌的无性型，因此其菌种的正确鉴定至关重要，引起科学家高度关注。运用现代分子生物学方法从基因水平进行鉴定是目前较为先进可靠的方法之一，分子生物技术的迅速发展并应用于真菌的种质鉴别，给虫草的无性型鉴别提供了更客观的科学证据，但在具体问题上如中国被毛孢是否为虫草唯一的无性型等，还存在争议，需深入研究。

冬虫夏草是我国特有的真菌类名贵中药，虫草素的含量极低，野生状态下的虫草子实体含量在千分之一以下，人工培育的北虫草子实体含量也仅接近1%，因而虫草素极其昂贵。对于虫草素，目前国内市场尚无，仅见美国Sigrna公司生产的虫草素标准品，其售价为200多万美元/kg。

目前，国内外仅报道虫草素能够人工合成，南京药学院于1965年人工合成了虫草素，也能从冬虫夏草中提取，但产量很低，价格昂贵。

虫草素可广泛应用于新药研制、药理研究、药材质量控制、中药剂型改革等方面，前景广阔。

二、绿色技术（虫草素提取加工）

1．虫草是我国传统的名贵中药材，是一种可再生的绿色资源，野生状态下的虫草素资源虽然有限，但随着人工培育北虫草技术的研制成功，将能提供大量的北虫草子实体及其培养基，特别是培养基，价格较为便宜，而虫草素含量又比较高，为虫草素的可持续性生产提供较为充足的原料。

2．当前的虫草素提取、纯化方法主要有：溶剂萃取-柱层析纯化、超声波强化提取-柱层析纯化、超临界流体萃取-超声波纯化等方法，其中超临界流体萃取-超声波纯化不进行化学反应，不生成有害物质，不对环境产生污染，可实现清洁生产。

3．利用当今先进的超临界CO2萃取-超声波纯化联用技术对北虫草及其培养基进行萃取、分离、除杂、提纯，萃取效率高、操作温度低、天然活性成分不受破坏。采用CO2作为萃取介质，系统密闭、安全、无毒、无味、无氧化、易分离、不存在溶剂残留，产生的萃取渣还能用来提取虫草多糖等其它高附加值的产品。提取分离完成后，采用超声波纯化，此工艺路线操作简单、效率高，既减少了旧工艺中上柱、脱色带来的操作麻烦、又避免了上柱过程中带来的有毒有机溶剂污染，而且能够进行大批量生产、提高得率，从而降低了成本，属于绿色技术和清洁生产新工艺。

4．虫草素为药用物质，虫草中的虫草素具有明显的抑菌作用，虫草素对45种枯草杆菌中的43种有抑制作用，也有抗病毒和抗肿瘤作用。虫草素具有修复基因细胞、保护生命体遗传密码的特殊功效、虫草素还能干扰基因细胞RNA和DNA的合成，抑制不正常细胞（癌细胞）的分裂并能作为区别细胞中不同的RNA聚合酶的工具，而且在其整个生命周期中不会造成对人体健康和周围环境的伤害，为环境友好的产品，引起医药学界的高度重视。

三、提取制备方法

（一）溶剂萃取-柱层析纯化

1．基本原理

虫草素易溶于水、甲醇、乙醇等有机溶剂，因此可选用水或醇作为溶剂进行提取。由于虫草子实体及其培养基中含有虫草多糖等水溶性性质，甲醇又有毒，为方便后面的纯化工艺，制得较高纯度的虫草素，进行绿色生产，一般选用一定浓度的乙醇作为提取剂。

2．工艺流程

溶剂溶剂

↓↓

虫草子实体或其培养基--→萃取--→过滤--→浓缩--→柱层析--→

↓

滤渣

洗脱→结晶→重结晶→虫草素成品

3．主要设备

提取装置，过滤器，蒸馏塔，层析柱，真空系统，冷冻系统等。

（二）超声波强化提取-柱层析纯化

其原理和工艺过程与溶剂萃取-柱层析纯化相似，只是在溶剂提取过程中加入了超声振荡装置，这样便可降低提取温度、提高提取率。

（三）超临界流体萃取-超声波纯化

1．基本原理

在超临界状态下，超临界流体物质具有气态和液态双重特性，以其作为提取剂较普通溶剂有更多优点。CO2作为超临界流体提取剂，具有无毒、无味、不燃、不爆、产品容易分离、精制比较简单等特点，已在食品、香料、医药工业中得到广泛应用。

超声波纯化时，利用超声波对组织的破碎和渗透作用，可加速有效成分的溶出，减低温度，提高效率，是一种很好的提纯技术。

2．工艺流程

虫草子实体或其培养基→超临界提取→过滤→超声波纯化→减压蒸馏→结晶→

重结晶→虫草素成品

3．主要设备

超临界流体提取装置（包括二氧化碳钢瓶、液化器、加压输送泵、加热釜、提取釜、分离器）、蒸馏塔、过滤器、真空系统、超声波装置、冷冻离心机、冷冻干燥机、低温冷冻冰箱等。

四、产品质量

1．产品标准

产品质量参考指标：

项目指标

外观白色至淡黄色固体粉末

含量≥90%

水分≤0.2%

砷（以As计）≤0.05mg/kg

汞（以Hg计）≤0.05mg/kg

铅（以Pb计）≤0.05mg/kg

铜（以Cu计）≤0.05mg/kg

2．环境标志

虫草素为药用物质，有抗菌、抗病毒，抑制肿瘤等作用，用于治疗恶性肿瘤、病毒感染等，有益人类健康；生产工艺过程可实现清洁生产，不造成环境伤害；申请中国环境标志产品认证，为虫草素产品进入国际市场创造条件。