安柏的舒適圈

圖：牛樟芝子實體(23)

★跟大家介紹一下目前學界、業界對於牛樟芝的研究及發展★

早期原住民在台灣山林中，牛樟樹洞心材表面或腐爛的莖根部表面發現牛樟芝，偶然服用後赫然發現有解宿醉，改善肝疾病等症狀。直至1995年，張東柱博士與周文能博士將牛樟芝歸類為薄孔菌屬 Antrodia 之一新種，命名為 Antrodia cinnamomea，並將標準菌株 ( BCRC 35396 ) 存放於食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心(1)。

    牛樟芝專一寄生於牛樟樹 ( Cinnamomum kanehirai Hay. ) 。然而而牛樟樹為一級保育樹種，分佈在新竹、花蓮、台東等地區，海拔約450~1200公尺的山區，而牛樟菌需九個月至一年以上才能分化出成熟的子實體，因此取得不易，所以數量稀少且珍貴(2,4)。

多數文獻指出牛樟芝子實體、菌絲體與其發酵液特定的萃取成分，具有抗癌活性、抗發炎或免疫調控作用、抗B肝病毒複製、抗氧化劑活性、保護肝臟、預防肝纖維化、保護神經、抗高血壓和血管舒張等作用，這都歸因於牛樟芝含有萜類、多糖體、木脂素、馬來酸與琥珀酸衍生物等其它微量成分(2)。牛樟芝為目前已知真菌中萜類含量最高的菌種，此外子實體的三萜類含量為液態培養之菌絲體的10 ~ 30倍(4)。

野生牛樟芝子實體生長緩慢且數量稀少，導致市場供需不平衡，且因為是一級保育樹種，現今已限制開採。因此需要開發人工培養方式，提升有效成分的產量。增加產量的方式，一種是透過人工方式將菌絲體誘導為子實體，而為了克服成熟的子實體生長週期過長的問題，液態放大培養因培養週期短而成為另一主流方式，但是菌絲體幾乎不產生子實體之麥角甾烷型三萜類，每種三萜類對抗癌細胞的種類也不太相同，因此在對於牛樟芝的研究及製程，希望這兩種方法可以相輔相成，並能進一步透過誘導方式，使液態培養的菌絲體產生麥角甾烷三萜類。

野生牛樟芝子實體主要成分：

(1)三萜類化合物 Triterpenoids (2)超氧歧化酵素 Superoxide Dismutase ： SOD

(3)腺甘 Adenosine  (4)β- D- 葡聚醣 β- D-glucan

(5)免疫蛋白 Immunity Protein  (6)維生素 B Vitamin-B

(7)麥角固醇 Ergosterol  (8)核酸 Nucleic Acid

(9)氨基酸 Amino Acid  (10)凝集素 Lectin

(11)木質素 Lignin  (12)Antrodia Acid

(13)鈣、磷、鍺 Calcium 、 Phosphorous 、Germanium

◆提升三萜類及多醣體產量的重要性

牛樟芝為台灣特有的真菌物種，其所含的三萜類主要具有抗發炎與對癌細胞的細胞毒性效果，可以製成膳食補充品提供人們保健的效果，避免因發炎機制導致的腫瘤形成；而多醣體具有清除自由基、活化樹突細胞、抗血管生成、神經保護等，達到抗氧化、抗發炎、抗腫瘤及免疫調節的作用。

    牛樟芝野生子實體之三萜類含量為菌絲體的九至十倍，但是發育為成熟的子實體常需要九個月左右，為了縮短培養時間知名廠商常以菌絲體發酵萃取物作為膳食補充品的添加物，而在液態培養中提升三萜類的產量可在同樣的培養時間下有較多的產量，是節省製程時間成本的重要手段之一。

◆ 國內外研究現況

目前牛樟芝在提升三萜類及多醣體產量的領域上主要有兩種: (1) 將菌絲體誘導為子實體 (2) 改變培養基的成分或組成比例 (3) 加入外來添加物刺激產量提升。

(1) 將菌絲體誘導為子實體

    一般固態培養為營養源 ( 含碳、氮源與微量元素 ) 與洋菜膠混合，形成固態營養基質。一般基礎固態培養不易誘導出子實體，除非進行特殊刺激或誘導如: 1. 用棉花棒破壞菌落進行物理刺激(6) 2.用野生牛樟芝分離出來的野生菌種，搭配 50 % MEA 培養基(7) 3. 兩種不同來源的野生株，使兩者的單核菌絲朝向彼此生長接觸，產生配對的雙核菌絲，在20~24℃適合子實體形成的溫度生長(8) 4. 添加葡萄柚果皮乾燥粉末為營養源(9)，前三者可促進菌落產生菌孔，並且觀察到子實體才會形成的擔孢子，而第4者分析成分後，可發現子實體含有的五種麥角甾烷三萜類；研究中的控制組 ( 含蕎麥粉 ) 也含有 Zhankuic acid A 和 C。仿木塊是用樹體的廢棄枝條與澱粉和水混合，得到稠狀物後填入模具，以高溫高壓蒸煮滅菌形成仿木塊，浸泡營養液後再接種，培養約九個月可得到菌膜與原基體(10)。椴木培養是利用樹皮以內的部分，切割成適當大小，經無菌處理後接種，約九個月可得到成熟的子實體(11)。將菌絲體誘導走向子實體分化，其中提升最多的就是萜類的含量與麥角甾烷型三萜類。

(2) 改變培養條件與培養基成分或組成比例

    為了縮短牛樟菌生長週期並放大培養提升產量，以培養週期短且質傳效果佳的液態培養為最佳選擇，雖然菌絲體不會產生子實體特有的麥角甾烷型三萜類，但其培養液與菌絲球萃取物，在體外實驗研究指出仍具有抗發炎、抗氧化劑、抗 HBV 和 HCV、保護 PC12細胞等功效，因此液態培養仍具有發展潛力。液態發酵培養調控參數包含物理因素與化學因素，物理因素有溫度、pH、光照、攪拌與通氣，而化學因素包含碳源、氮源、碳氮比、無機鹽類、生長因子、油類與脂肪酸的添加(21)。液態培養接種量的大小與含氧量 ( 30 % 含氧量會抑制三萜比產量 ) 會影響三萜類的總產量，若是添加橄欖油與葡萄糖為額外碳源，可改善三萜百分比含量(12)，或添加檸檬皮水萃物可提升三萜類的總產量(13)，此外最適化培養利用 ANN 演算法比 RSM 可更精準的預測產量(14-15)。

(3) 加入外來添加物刺激產量提升

    植物體經誘導激發會啟動防禦機制，啟動防禦機制後會產生二次代謝產物抵抗環境或生物壓力，近幾年在真菌培養的領域中，逐漸引入此概念，像是以靜態培養達到菌的穩定生長期，再添加幾丁聚醣 ( Chitosan ) 的兩階段培養，期間模擬山區溫度變化 ( 25℃ for 10 h and 10℃ for 14 h )，可提升三萜類比產量(16)。

References：

1. T. T. Chang and W. N. Chou, " Antrodia cinnamomea sp. nov. on Cinnamomum kanehirai in Taiwan," Mycological Research, vol. 99, no.6, 1995, pp.756-758.
2. Madamanchi Geethangili and Yew-Min Tzeng, " Review of Pharmacological Effects of Antrodia camphorata and Its Bioactive Compounds," Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, vol. 2011, Article ID 212641, 17 pages.
3. Ming-Shi Shiao, " Natural products of the medicinal fungus Ganoderma lucidum: Occurrence, biological activities, and pharmacological functions, " The Chemical Record, vol.3, 2003, pp.172-180
4. Mei-Chin Lu and Mohamed El-Shazly, " Recent research and development of Antrodia cinnamomea," Pharmacology and Therapeutics, vol. 139, 2013, pp.124-156.
5. Jyh-Yuan Lin and Tzong-Zeng, " In vi t ro induct ion of f rui t ing body in Ant rodia cinnamomea – a medicinally important fungus," Botanical Studies, vol. 47, 2006, pp.267-272.
6. Yu-Chieh Chu and Ruei-Mei Yang, " Fructification of Antrodia cinnamomea Was Strain Dependent in Malt Extract Media and Involved Specific Gene Expression," Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 58, 2010, pp.257-261.
7. Tun-Tschu Chang and Wu-Rong Wang, " Basidiomatal formation of Antrodia cinnamomea on artificial agar media," Botanical Bulletin of Academia Sinica , vol. 46, 2005, pp.151-154.
8. Fan-Chiang Yang and Te-Wei Ma, " Reuse of citrus peel to enhance the formation of bioactive metabolite-triterpenoid in solid-state fermentation of A. cinnamomea," Biochemical Engineering Journal, vol. 78, 2013, pp.59-66.
9. Shih-Hao Lee and Yu-Ling Hsieh, " The Primary Growth and Triterpene Analysis of Antrodia cinnamomea Cultured on Branch-based Wood Substrates of Cinnamomum camphora (L.) Presl. and Acacia confusa Merr, " Crop, Environment and Bioinformatics, vol. 9, no.4, 2012, pp.220-234.
10. Ting-Yu Lin and Chieh-Yin Chen, " Metabolite Profiles for Antrodia cinnamomea Fruiting Bodies Harvested at Different Culture Ages and from Different Wood Substrates," Journal of Agriculture and Food Chemistry, vol. 59, no.14, 2011, pp. 7626-7635.
11. Yuan-Chuan He and Kai-Ze He, " Optimization of Cultivating Conditions for Triterpenoids Production from Antrodia cinnmomea, " Indian Journal of Microbiology, vol. 52, no.4, 2012, pp. 648-653.
12. Fan-Chiang Yang and Te-Wei Ma, " Medium modification to enhance the formation of bioactive metabolites in shake flask cultures of Antrodia cinnamomea by adding citrus peel extract, " Bioprocess and Biosystems Engineering, vol. 8, 2012, pp.1251-1258.
13. Zhen-Ming Lu and Jian-Yong Lei, " Optimization of fermentation medium for triterpenoid production from Antrodia camphorata ATCC 200183 using artificial intelligence-based techniques, " Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 92, no.2, 2011, pp. 371-379.
14. Ing-Lung Shih and Kelly Pan, " Influence of nutritional components and oxygen supply on the mycelial growth and bioactive metabolites production in submerged culture of Antrodia cinnamomea," Process Biochemistry, vol. 41, no.5, 2006, pp.1129-1135.
15. Ching-Jen Liu and Chien-Chi Chiang, " The elicited two-stage submerged cultivation of Antrodia cinnamomea for enhancing triterpenoids production and antitumor activity, " Biochemical Engineering Journal, vol. 64, 2012, pp. 48-54.
16. Sone,Y. and Okuda, R., " Structures and antitumor activities of the polysaccharides isolated from fruiting body and the growing culture of mycelium of Ganoderma lucidum," Agricultural and Biological Chemistry, vol. 49, 1985, pp. 2641-2635
17. Tuzz-Ying Song and Shih-Lan Hsu, " Induction of apoptosis in human hepatoma cells by mycelia of Antrodia camphorata in submerged cultured, " Journal of Ethnopharmacology, vol. 100, 2005, pp. 158-167
18. Tuzz-Ying Song and Shih-Lan Hsu, " Mycelia from Antrodia camphorata in submerged culture induce apoptosis of human heptoma HepG2 cells possibly through regulation of Fas pathway, " Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 53, 2005, pp. 5559-5564
19. Zhen-Ming Lu and Zhe He, " Modified arthroconidial inoculation method for the efficient fermentation of Antrodia camphorata ATCC 200183, " Biochemical Engineering Journal, vol. 87, 2014, pp. 41-49.
20. Sheng-Hua Wu and Leif Ryvarden, " Antrodia camphorata ("niu-chang-chih"), new combination of a medicinal fungus in Taiwan ," Botanical Bulletin of Academia Sinica, vol. 38, 1997, pp. 273-375.
21. 黃惠琴，樟芝菌絲體深層培養之研究，碩士論文，私立東海大學化學工程研究所，台中，2001
22. 王春女，各種氧化型三萜對人類血小板功能及型態的影響，博士論文，國立清華大學生命科學研究所，新竹，1990。
23. 科學發展；2017年1月；529期