〔苏庆华谈灵芝废渣／敷料〕灵芝子实体细胞壁抑制细菌的功能

发布时间: 2015-06-02 02:09

经过提取的灵芝子实体细胞壁，看起来就像纸浆一样不起眼，但如果能思考它在大自然所扮演的角色，在某些情况下，它也可以发挥抑制细菌生长之特性。

文 ? 图／苏庆华

◎本文原载於2010年秋《健康灵芝》第50期 18～21页

我们常常会问：「为什麽要服用灵芝？」第一个答案经常是：「服用灵芝可提升人体的免疫力。」可见灵芝在许多功效中，提升免疫力是被高度肯定的。免疫力提升，就是增强抗感染防线，可减低微生物感染之机率，也可在感染後迅速痊癒。

科学家已从众多灵芝成分中一一厘清，并找到灵芝活性多醣（Polysaccharides）扮演此一功能之主要角色。不过，灵芝多醣除了吃进我们的肚子进而提升免疫力之外，它在自然界中到底又扮演何种角色？

实际上，灵芝多醣就是构成细胞壁的重要成员，它与另外一个叫做「几丁质（Chitin）」的成分，共同组成大部分真菌的细胞壁。然而，真菌的种类何其繁多，至少也有十万种，为什麽特别选择灵芝来讨论呢？因为灵芝有许多真菌所没有的特性。

就细胞壁的厚度来说，灵芝子实体和我们常吃的香菇、洋菇、金针菇都不一样，这些菇类多由薄壁组织（Parenchyma）所组成，因此可口味美；而灵芝子实体细胞壁特别厚，属於厚壁组织（Sclerotium），所以灵芝子体几乎是久咬不烂，且难以下咽。这种革质化的构造，支撑整个子实体的形状，也让灵芝的孢子可以由子实体中散播出来。

此外，厚实的细胞壁也可以防止其它生物侵犯。灵芝子实体是由多醣和几丁质所构成，这两种成分的比率会影响组织的软硬，一般来说，几丁质含量越高，细胞的硬度就越高。根据我们的分析，灵芝子实体的几丁质含量高达40～50%，而一般实用菌只有1～3%。这种与众不同的细胞壁设计，很可能就是在防止其它微生物入侵，尤其是细菌。

灵芝细胞壁中的「多醣」和「几丁质」有抑菌作用？

多醣和几丁质这两种成分，是如何组成灵芝细胞壁的呢？如【图1】所示，几丁质（多乙醯葡萄醣胺，Poly-N-acetylglucosamine）是一种直链构造，一条条几丁质交错成网状结构，形成较坚实的网底（Network），然後再由多醣（β-1,3-glucan／β-1,6 side chain）一团一团地填充其间。多醣是一种比几丁质更为亲水之葡萄醣聚合物，性质较柔软，也较容易断裂或脱落；脱落下来的多醣如果小到水可溶的程度，就是一般我们服用的灵芝多醣。

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【图1】直线代表几丁质，曲线代表多醣；这两种不同的成分

一层又一层地组织起来，形成灵芝坚靭厚实如皮革的细胞壁。

所以，灵芝细胞壁就是由这两种软硬不同成分，一层又一层地组织起来的。当然，细胞壁不能包得密不通风，至少水分和小分子的养分得通得过，细胞才活得下去。这时细胞壁就被赋予另一项功能，即「抵御外侮」。在大自然中，各种生物会互相竞争以争夺养分、求取生存。对灵芝而言，主要的竞争对手就是细菌，细菌繁殖迅速、为数众多而且无所不在。

细菌和灵芝一样没有吞噬能力，也没有像昆虫的口器可以啃食细胞壁，只能吸收小分子养分。因此，细菌必须释出各种不同的分解酵素（Lytic enzymes）到周遭环境中去分解大分子（如蛋白质、脂质、淀粉等），将它们分解之後，再吸收其中的氨基酸、脂肪酸、单醣到细胞内，供细菌生长和维持生命。

在细菌释出的分解酵素中，蛋白水解酶（Proteinases）位居要角，因为这关系着细菌取得氮源之关键。灵芝或其它真菌要避免这类酵素的攻击，必须构筑防御工事，而由多醣和几丁质组成之细胞壁就符合此一需求。因此，我们建构一个假说：灵芝的细胞壁会与细菌的蛋白质分解酶结合，并使其失去活性，进而让细菌的生长受到抑制【图2】。

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【图2】像鳄鱼的图代表分解性酵素，当它穿越细胞壁时，就会陷在其中而失去活性。

另一些脱落的多醣，经过萃取和浓缩後，就成了保健食品的成分。

研究证实，灵芝细胞壁能抑制细菌生长

为了证实此一假说，我们先取得纯化的灵芝细胞壁。由於灵芝子实体在制成胶囊保健食品之过程中需要萃取浓缩，会留下许多残渣，这些没有明显用途的组成实际上就是细胞壁。因此，原料取得全不费工夫，我们只要以热（95℃）硷（1N NaOH）去除蛋白，再以热（85℃）过氧化氢去除色素，即成为纯白纸浆状的细胞壁。

由於细胞壁都是由分子超大的多醣和几丁质所构成，这些纸浆状物并不溶於水，因此我们进一步做了微米化的处理，使其成为平均粒径为2μm之悬浮液（详见《健康灵芝》49期p.6～9）。接下来我们也选择一些细菌菌株，包括最常拿来做抑菌实验的大肠杆菌（E. coli）、绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）、枯草菌（Bacillus subtilis）和金黄葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。

一开始我们想得很简单，就是在细菌培养基（Nutrient agar）加入一定量的灵芝细胞壁悬浮液後，在37℃的条件下，於24小时後观察细菌数，并与未添加细胞壁的组别比较，就能知道灵芝细胞壁的抑菌效果。没想到一点效果也没有，不论是有无添加灵芝细胞壁，两组间根本没有差异。稍加思考後才发现，细菌培养基中本来就有很丰富的氨基酸提供细菌生长，所以灵芝细胞壁的添加，即使能抑制蛋白水解酶的活性，也不会影响细菌生长，因为小分子的氨基酸已经在培养基中了。

所以培养基的设计有很大的关系，我们後来即改用以蛋白质为基础的培养基，其中的蛋白质来源为明胶（Gelatin），结果就十分明显：没添加灵芝细胞壁悬浮液的组别，细菌生长正常；添加0.1%和0.5%细胞壁悬浮液的组别，则没有细菌生长【图3】。这显示我们的假说可以成立，但仍须更直接的证据。

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【图3】以明胶作为培养基的蛋白质来源，结果没添加灵芝细胞壁悬浮液的组别，

细菌生长正常；添加0.1%和0.5%灵芝细胞壁悬浮液的组别，则完全没有细菌生长。

蛋白水解酶的活性，会随灵芝细胞壁悬浮液的增加而减少

於是我们进一步以类似的方法培养细菌（加入少量的Nutrient broth），并增加不同细胞壁悬浮液添加量的组别，由菌液分析蛋白质水解酶之活性。我们采用「呈色电永法（Zymography）」进行分析，也就是取菌液直接进行电泳，只要在胶片中加入少量明胶，於电泳结束後等待约30分钟，再以蛋白质染剂让蛋白质呈色：如果菌液中有蛋白质水解酶，在受到电泳分离後会因分子大小跑到一定的位置，同时也因为蛋白水解酶会分解明胶，因此在染色後会呈现无色的区块，区块的大小也呈现其活性之强弱【图4】。

结果显示，蛋白水解酶活性会随着细胞壁悬浮液之增加而减少。此结果说明灵芝子实体的细胞壁本身并没有杀死细菌的功能，但在被动防御的过程中，我们可以利用它结合分解性酵素之作用，有条件的抑制细菌生长；亦即在细菌生长的环境中，如果没有小分子的养分，灵芝细胞壁足以成功地抑制细菌生长。

举个实际的例子：灵芝细胞壁已开发成为有效的皮肤创伤敷料，它的其中一项功能，就是具有天然的抑菌效果，不需要额外添加其它抗生素或抑菌剂，也因此没有抗生素抗药性的问题。

如果我们的假说正确，大家又会问：「皮肤创伤中是否有大量小分子的养分存在，而使灵芝细胞壁之抑菌功能丧失呢？」答案很简单，人体血液中虽然含有氨基酸，但经过凝血反应後，氨基酸的释出已很有限，即使有部分释出，也只能维持细菌短期之生长。

如果在创伤发生後及时使用灵芝细胞壁敷料，细菌的蛋白水解酶将受到抑制，人体组织蛋白就不会受到分解，细菌在无法获得充足养分的情况下，将无法继续增殖，残余的细菌很可能就被血管中移出的免疫细胞所吞噬，伤口即会结束发炎期而进入肉芽组织增生期，从而完成伤口复原之过程。

上述「灵芝的抑菌作用有助伤口癒合」，也是我们在多次动物和人体创伤癒合实验中获得的结论。这些伤口的种类包括：慢性长期无法癒合的创伤、急性的挫伤和烫伤等，灵芝细胞壁敷料均有显着之成效。

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【图4】以「呈色电泳法」分析菌液中的蛋白水解酶活性，呈色愈明显者表示活性愈强。

各种细菌都会分泌蛋白水解酶，因此我们选取四种不同的细菌进行实验，

图中的1、2、3、4代表灵芝细胞壁之添加量，分别为0、0.1、0.5、1.0 mg/ml。

结果显示，灵芝细胞壁添加量越多，蛋白水解酶活性就越低，甚至完全被抑制。

灵芝细胞壁对青春痘也有抑制效果

灵芝细胞壁对於伤口有明确的好处，但对於正常人有什麽帮助呢？是否也对细菌疾病的感染具有预防或治疗上的意义？当然，灵芝细胞壁是超大分子，不能溶於水，也无法像抗生素一样，可以口服或注射到体内去杀死或抑制内部的感染。不过，我们想用相同的假说来证实，灵芝细胞壁也会抑制痤疮丙酸菌（Propionibacterium acnes）生长。

痤疮丙酸菌是造成痤疮（青春痘、粉刺）的元凶，原本是皮肤的正常菌丛之一，具有两种特质：其一，它喜欢在没有氧气的环境下生长；其二，它喜爱脂肪做为碳源，简单讲即「爱油胜於糖」。培养细菌一般都用葡萄糖作为热量来源，而培养痤疮丙酸菌，则要加入一些脂肪才会长得好。

青春期时，由於荷尔蒙分泌旺盛，常导致油脂累积於毛囊中，阻塞於毛孔，这种环境正是痤疮丙酸菌的最爱。一方面由於毛孔阻塞造成氧气缺乏，另一方面又提供大量的脂肪供其生长，於是痤疮丙酸菌就在毛囊中大量繁殖，并产生丙酸引起发炎，甚至造成二次感染，形成疤痕，影响容貌。

如果我们把上述之假说稍做修正，亦即「灵芝细胞壁也会与痤疮丙酸菌所产生之脂酶结合，并使其失去活性」，这样就会阻断痤疮丙酸菌分解脂肪，使它无法取得能量而不能进一步繁殖。

为了证明此一想法，我们设计了一些实验：首先是从菌种中心取得痤疮丙酸菌的标准菌种，并以指定的培养基在厌氧环境下使其生长。此外，为了让痤疮丙酸菌生长的结果可以更明显地显示，我们还在培养基中加入一种叫「维多利亚蓝（Victoria Blue）」的指示剂。

它是一种阳离子染剂，当痤疮丙酸菌利用脂肪时，会将脂肪分解成甘油和脂肪酸，脂肪酸带有负电荷，会与维多利亚蓝结合成为无色沉淀物。因此，如果试管是无色，表示痤疮丙酸菌生长旺盛；相反的，如果试管呈现蓝色，即显示痤疮丙酸菌受到抑制。

实验结果如【图5】所示，加入灵芝细胞壁悬浮液的培养基，痤疮丙酸菌之生长很明显受到抑制。此外，我们也用纯的脂酶作为研究对象，结果也十分类似。有了初步的证据後，最重要的就是去看，灵芝细胞壁对青春痘到底有无实际效果？答案如【图6】。

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【图5】灵芝细胞壁抑制痤疮丙酸菌的实验：

蓝色显示痤疮丙酸菌没有生长（B1、B2，添加0.5%灵芝细胞壁），

黄色（P2）和草绿色（P1）未添加灵芝细胞壁，

前者的痤疮丙酸菌旺盛生长，後者则因接种菌数较少而呈少量生长。

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【图6】一位年轻人以灵芝细胞壁为化妆品，

两个星期後青春痘的困扰大幅改善（左图为使用前，右图为使用後）。

灵芝细胞壁不只能够抑菌，还很安全

经过提取的灵芝细胞壁，看起来只是像纸浆一样不起眼，但如果能思考它在大自然扮演的角色，在某些情况下，它也可以发挥抑制细菌生长之特性，改善整个皮肤的微生物相，对皮肤创伤之癒合和修复有很好的帮助。尤其灵芝细胞壁的结构简单而稳定，并不具有任何毒性，生物相容性高且具生物分解性；也因为它是间接抑制细菌生长，所以没有抗药性累积的问题。您不觉得，睡前把它涂在皮肤上，对自己又多了一层保护吗？