昆虫的蛹里竟然长出植物?

蛹虫草发迹史

什么是蛹虫草?广义而言,真菌寄生在昆虫上所长出的複合物,统称为虫草。由于真菌向外生长的子实体外形类似小草,因此才有虫草之称。而寄生于蛹体内所形成的一种菌核(即虫体部分)和子座(即草的部分)组成的複合体,就称为蛹虫草。

自然界中有许多外观不引人注目的真菌和细菌,它们在生态系中扮演着不可或缺的角色,也和我们的日常生活息息相关,其中蛹虫草是属于真菌类中的寄生真菌和药用真菌。蛹虫草属于虫草属,是分布最广泛的昆虫寄生型真菌。目前已发表的虫草超过四百多种,如冬虫夏草、亚香棒虫草、蛹虫草、半翅目虫草等,种类繁多。

天然蛹虫草由菌类和昆虫的蛹发育而成,1727 年,凡勒特(Vaillant)在他所着的《Botanicon Parisiense》一书中,发表了蛹虫草,正式把蛹虫草定名为 Cordyceps militaris Fr. Link,又称北虫草。


蛹虫草的孢子形成方式属于子囊菌门的丝状真菌,它的菌丝球由毛状菌丝体所构成。孢子在适当的环境下和寄生蛹体接触时,会分泌一些几丁酵素分解蛹体外皮后侵入。蛹体外部结构成分和真菌细胞壁类似,主要化学组成是甲壳素(几丁质)和 β-葡聚醣。真菌细胞壁并非仅由一种化学物质所组成,且它的组成会因菌龄和环境条件不同而改变。
结构特徵

蛹虫草在春季到秋季期间会寄生于半埋在土中的鳞翅目昆虫蛹上,并且吸取蛹体的养分,蛹体内长满菌丝后便死亡。直到隔年夏季,才从寄主头部长出子座,子座全长 1~1.95 公分,形状呈棒状或圆锥状。从形态上观察蛹虫草,可看出头部钝圆,棒柄光滑。在初期子座(即草的部分)是淡黄色;成熟时,子座的颜色就转变成橘红色;倒苗时,则呈紫红色。

天然蛹虫草是具有药用和滋补功能的珍贵药材,产地分布广泛,大多生长位于海拔 500 公尺以上的林地和丘陵地,生产季节平均集中在 6~8 月,通常分布于树下光照较弱的地方。

研究现况

近年来研究显示,蛹虫草有多种生物活性成分。药用真菌的特性使它具有医疗保健的功效,可做为保健食品、医药品等。在目前研究中所着重的生物活性成分,有虫草素、多醣体、超氧歧化酶、虫草酸等,其中多醣体已被指出具有增强免疫、抗肿瘤活性和抑制癌细胞生长的功效。虫草素具有三脱氧腺苷的核苷抗生素,有抑菌及抗病毒效果,可做为细胞毒性试剂。

药理学研究显示蛹虫草内所含成分具有下列功能:抗发炎、抗肿瘤活性及抑制癌细胞生长、抗菌、抗氧化与清除自由基、增强免疫、降低血糖、促进新血管增生。

因为临床用药机会较少,且蛹虫草生物活性成分正在分析探索阶段,所以用药量和临床应用方面尚待深入研究。

蛹虫草与冬虫夏草

蛹虫草是冬虫夏草吗?在植物界的分类上,蛹虫草不能算是冬虫夏草,只能说它们两者同属虫草属。在形态上,蛹虫草和冬虫夏草有相似处,但蛹虫草的虫草素有效成分含量高于冬虫夏草。

多醣体和虫草素是目前蛹虫草应用最广的生物活性成分。蛹虫草和冬虫夏草两者都有高比率的亚麻油酸和软脂酸,平均 40% 以上。另外还有丰富的麦角固醇、甘露糖醇、胺基酸等多种营养成分。以甘露糖醇来说,两者含量非常接近,蛹虫草的含量是 4~8%,而冬虫夏草是 3~8%。以蛋白质来说,蛹虫草含量高达 40.7%,比冬虫夏草高15倍以上。蛹虫草胺基酸种类齐全,除了含人体必需的胺基酸外,还有 21 种微量元素,其中锰、铜、磷、钙、铁、锌、硒等的含量丰富。

培养方式

由于天然的蛹虫草不易取得,因此得用人工培养的方式取代天然的蛹虫草,但天然蛹虫草的外观和人工培养的不一样。人工培养的方式有两种,一种是液态培养,另一种是固态培养。液态培养是以摇瓶方式培养,例如以从食品工业发展研究所购买的菌株和提供的培养基配方,经过灭菌处理后,把菌种接种至锥形瓶内的培养基里并摇荡培养。

固态培养则是在第 3 天,把无菌的培养基放入罐子中并封罐,以避光方式培养,使菌丝体大量繁殖。在第 10 天时,蛹虫草的子实体就开始生长,在培养期间须控制罐中的温度和溼度,直到第 60 天就可收成子实体,供后续食品加工和医疗应用。

发酵应用

一般真菌的取用方法除了直接食用之外,还可以利用发酵技术生产并製成加工食品或保健食品。在中医的观念中,蛹虫草不仅可滋补人体,还兼具多种药理功效,可利用发酵技术产出蛹虫草菌丝体做为保健食品,以及把发酵液做成饮品。

所谓的发酵是指运用生物体,包括微生物、植物细胞等,在生物化学反应的过程中进行有机分解和转化,较常应用在如製酒或豆类、乳品发酵食品的製造上。在工业生产上,发酵泛指利用微生物製造或生产某些产品的过程,例如厌氧培养生产酒精、乳酸等;通气(有氧)培养生产抗生素、酵素製剂等。发酵产品有菌体细胞或细胞代谢产物如酵素等。

未来的发展

真菌可藉由发酵技术大量生产酵素和二次代谢产物,也可以利用基因工程技术建构遗传工程菌株,提高产量或生产新产品。其中来自真菌的代谢产物可做为先导药物、机能性成分或特用化学品。真菌的二次代谢物种类多且结构变化大,具宽广而未知的生物医药活性,传统上用来抵抗细菌感染,或应用于发酵食品、工业用酵素、药物(如抗生素)生产等。近年来发现真菌含抗癌或增强免疫机能物质,因此可朝癌症药剂开发。

蛹虫草的发酵技术成熟,在食品保健方面已有市售产品,所含的虫草素及虫草多醣已证实有抗菌和免疫调节作用,但还有待深入研究。在未来,可利用大型发酵槽在短时间内量产无汙染的蛹虫草产品。这种产品不受天然环境影响,也没有产地限制,生产周期固定,产品的品质和成分固定,有很大的市场发展潜力。

深度阅读

  1. 周佳贤(2005)蛹虫草固态培养研究探讨,朝阳科技大学生物技术研究所硕士论文。
  2. 林清渊(2003)是虫?是草?冬虫夏草,科学发展364,6 ~ 9。
  3. 谢雅惠(2008)培养基碳源对蛹虫草菌(Cordyceps militaris)酦酵产程中生物活性成分及菌丝球形态特性之影响,大叶大学生物产业科技学系硕士论文。
  4. 中国台湾潜在食药用真菌知识库:http://www.bcrc.firdi.org.tw/mushroom/index.htm

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