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昆蟲的蛹裡竟然長出植物?

蛹蟲草,是蛹?是草?還是蟲?什麼是蛹蟲草?廣義而言,真菌寄生在昆蟲上所長出的複合物,統稱為蟲草。由於真菌向外生長的子實體外形類似小草,因此才有蟲草之稱。
 
 
 
蛹蟲草發跡史

什麼是蛹蟲草?廣義而言,真菌寄生在昆蟲上所長出的複合物,統稱為蟲草。由於真菌向外生長的子實體外形類似小草,因此才有蟲草之稱。而寄生於蛹體內所形成的一種菌核(即蟲體部分)和子座(即草的部分)組成的複合體,就稱為蛹蟲草。

自然界中有許多外觀不引人注目的真菌和細菌,它們在生態系中扮演著不可或缺的角色,也和我們的日常生活息息相關,其中蛹蟲草是屬於真菌類中的寄生真菌和藥用真菌。蛹蟲草屬於蟲草屬,是分布最廣泛的昆蟲寄生型真菌。目前已發表的蟲草超過四百多種,如冬蟲夏草、亞香棒蟲草、蛹蟲草、半翅目蟲草等,種類繁多。

天然蛹蟲草由菌類和昆蟲的蛹發育而成,1727 年,凡勒特(Vaillant)在他所著的《Botanicon Parisiense》一書中,發表了蛹蟲草,正式把蛹蟲草定名為 Cordyceps militaris Fr. Link,又稱北蟲草。

蛹蟲草的孢子形成方式屬於子囊菌門的絲狀真菌,它的菌絲球由毛狀菌絲體所構成。孢子在適當的環境下和寄生蛹體接觸時,會分泌一些幾丁酵素分解蛹體外皮後侵入。蛹體外部結構成分和真菌細胞壁類似,主要化學組成是甲殼素(幾丁質)和 β-葡聚醣。真菌細胞壁並非僅由一種化學物質所組成,且它的組成會因菌齡和環境條件不同而改變。

結構特徵

蛹蟲草在春季到秋季期間會寄生於半埋在土中的鱗翅目昆蟲蛹上,並且吸取蛹體的養分,蛹體內長滿菌絲後便死亡。直到隔年夏季,才從寄主頭部長出子座,子座全長 1~1.95 公分,形狀呈棒狀或圓錐狀。從形態上觀察蛹蟲草,可看出頭部鈍圓,棒柄光滑。在初期子座(即草的部分)是淡黃色;成熟時,子座的顏色就轉變成橘紅色;倒苗時,則呈紫紅色。

天然蛹蟲草是具有藥用和滋補功能的珍貴藥材,產地分布廣泛,大多生長位於海拔 500 公尺以上的林地和丘陵地,生產季節平均集中在 6~8 月,通常分布於樹下光照較弱的地方。

研究現況

近年來研究顯示,蛹蟲草有多種生物活性成分。藥用真菌的特性使它具有醫療保健的功效,可做為保健食品、醫藥品等。在目前研究中所著重的生物活性成分,有蟲草素、多醣體、超氧歧化酶、蟲草酸等,其中多醣體已被指出具有增強免疫、抗腫瘤活性和抑制癌細胞生長的功效。蟲草素具有三脫氧腺苷的核苷抗生素,有抑菌及抗病毒效果,可做為細胞毒性試劑。

藥理學研究顯示蛹蟲草內所含成分具有下列功能:抗發炎、抗腫瘤活性及抑制癌細胞生長、抗菌、抗氧化與清除自由基、增強免疫、降低血糖、促進新血管增生。

因為臨床用藥機會較少,且蛹蟲草生物活性成分正在分析探索階段,所以用藥量和臨床應用方面尚待深入研究。

蛹蟲草與冬蟲夏草

蛹蟲草是冬蟲夏草嗎?在植物界的分類上,蛹蟲草不能算是冬蟲夏草,只能說它們兩者同屬蟲草屬。在形態上,蛹蟲草和冬蟲夏草有相似處,但蛹蟲草的蟲草素有效成分含量高於冬蟲夏草。

多醣體和蟲草素是目前蛹蟲草應用最廣的生物活性成分。蛹蟲草和冬蟲夏草兩者都有高比率的亞麻油酸和軟脂酸,平均 40% 以上。另外還有豐富的麥角固醇、甘露糖醇、胺基酸等多種營養成分。以甘露糖醇來說,兩者含量非常接近,蛹蟲草的含量是 4~8%,而冬蟲夏草是 3~8%。以蛋白質來說,蛹蟲草含量高達 40.7%,比冬蟲夏草高15倍以上。蛹蟲草胺基酸種類齊全,除了含人體必需的胺基酸外,還有 21 種微量元素,其中錳、銅、磷、鈣、鐵、鋅、硒等的含量豐富。

培養方式

由於天然的蛹蟲草不易取得,因此得用人工培養的方式取代天然的蛹蟲草,但天然蛹蟲草的外觀和人工培養的不一樣。人工培養的方式有兩種,一種是液態培養,另一種是固態培養。液態培養是以搖瓶方式培養,例如以從食品工業發展研究所購買的菌株和提供的培養基配方,經過滅菌處理後,把菌種接種至錐形瓶內的培養基裡並搖盪培養。

固態培養則是在第 3 天,把無菌的培養基放入罐子中並封罐,以避光方式培養,使菌絲體大量繁殖。在第 10 天時,蛹蟲草的子實體就開始生長,在培養期間須控制罐中的溫度和溼度,直到第 60 天就可收成子實體,供後續食品加工和醫療應用。

發酵應用

一般真菌的取用方法除了直接食用之外,還可以利用發酵技術生產並製成加工食品或保健食品。在中醫的觀念中,蛹蟲草不僅可滋補人體,還兼具多種藥理功效,可利用發酵技術產出蛹蟲草菌絲體做為保健食品,以及把發酵液做成飲品。

所謂的發酵是指運用生物體,包括微生物、植物細胞等,在生物化學反應的過程中進行有機分解和轉化,較常應用在如製酒或豆類、乳品發酵食品的製造上。在工業生產上,發酵泛指利用微生物製造或生產某些產品的過程,例如厭氧培養生產酒精、乳酸等;通氣(有氧)培養生產抗生素、酵素製劑等。發酵產品有菌體細胞或細胞代謝產物如酵素等。

未來的發展

真菌可藉由發酵技術大量生產酵素和二次代謝產物,也可以利用基因工程技術建構遺傳工程菌株,提高產量或生產新產品。其中來自真菌的代謝產物可做為先導藥物、機能性成分或特用化學品。真菌的二次代謝物種類多且結構變化大,具寬廣而未知的生物醫藥活性,傳統上用來抵抗細菌感染,或應用於發酵食品、工業用酵素、藥物(如抗生素)生產等。近年來發現真菌含抗癌或增強免疫機能物質,因此可朝癌症藥劑開發。

蛹蟲草的發酵技術成熟,在食品保健方面已有市售產品,所含的蟲草素及蟲草多醣已證實有抗菌和免疫調節作用,但還有待深入研究。在未來,可利用大型發酵槽在短時間內量產無汙染的蛹蟲草產品。這種產品不受天然環境影響,也沒有產地限制,生產周期固定,產品的品質和成分固定,有很大的市場發展潛力。

深度閱讀
  1. 周佳賢(2005)蛹蟲草固態培養研究探討,朝陽科技大學生物技術研究所碩士論文。
  2. 林清淵(2003)是蟲?是草?冬蟲夏草,科學發展364,6 ~ 9。
  3. 謝雅惠(2008)培養基碳源對蛹蟲草菌(Cordyceps militaris)醱酵產程中生物活性成分及菌絲球形態特性之影響,大葉大學生物產業科技學系碩士論文。
  4. 臺灣潛在食藥用真菌知識庫:http://www.bcrc.firdi.org.tw/mushroom/index.htm
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