（岳德超）
麦角〔a（Fr.）Tul.〕属子囊菌亚门、核菌纲、麦角菌目、麦角菌科、麦角菌属，是寄生在麦类子房上所形成的一年生菌核。世界各地均有分布，主产于苏联、波兰、西班牙等国家。我国在河北、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、山西、山东、内蒙古、新疆、安徽、浙江、甘肃、台湾、湖南、湖北、四川、贵州、青海、江西及广西等省区均有分布，其中以黑龙江、河北及内蒙古等省区为最多。以菌核入药。由于麦角（菌核）含有麦角胺、麦角毒碱、麦角新碱、曲麦角碱、麦角柯宁碱、麦角克碱、麦角卡里碱、胺、维生素D2等，很早以来麦角就是妇产科临床上常用重要药物。主要用于产后止血和促进分娩后子宫复原。麦角新碱作用最强，毒性最小。近些年来，许多文献报道，麦角碱及其衍生物对治疗偏头痛、心血管疾病等有效，并在眼科、耳鼻喉科以及皮肤科等领域开辟了新的应用途径。60年代就已成功地采用生物技术发酵工程生产麦角碱。
一、形态特征
麦角是一个略具三棱形的圆柱状或角状物，稍弯曲，两端渐尖，其大小因寄主植物不同而异。国内在黑麦上接种所得的麦角，长约2—4cm，宽约0.2—0.5cm，表面呈紫褐或黑褐色，具有多条纵裂纹，干燥后变硬，质脆易折断，断面平滑，略呈三角形，外层黑褐色，内层近白色或炉灰色，子座从菌核内生出，子座柄细长，多弯曲，白至暗褐色，顶端子座头近球形，其大小因菌核大小而异。一般直径约为1—3mm，红褐色；显微镜下观察子囊壳整个埋生在子座头部内，孔口稍突出，烧瓶状，内有多数子囊，每个子囊内有8个子囊孢子，丝状，单细胞，无色透明，50—70×0.6—0.7μm（图21—4）。
图21-4麦角形态图
1.生于麦角上的麦角菌核2.菌核萌发产生子座3.子囊壳（内含子囊）4.子座头部纵切（示子囊壳）
二、生物学特性
（一）生长发育及其对环境条件的要求
由于麦角是麦角菌寄生于禾本科植物的子房上所形成的菌核，因此不仅麦角菌要求在较高温湿度条件下才能很好地发育，同时也要求有大量的菌源，以及大量的寄主及适宜于寄主生长的温湿度和土壤等条件。
在春、夏季雨水充足，有利于麦角菌的传播和发育以及寄主植物的生长。适合于寄主生长发育的土壤条件也有利于麦角菌核的生长和提高产量。
（二）黑麦的生物学特性及其与麦角菌接种栽培的关系
黑麦分春性和冬性两种，是异花授粉植物。黑麦的抽穗期和开花期都很长，开花期长达15天左右。黑麦分蘖力强，通常有效分蘖数为4—6个茎，但在适宜的条件下能生出50余个茎。黑麦不喜高温，种子在1—2℃即可发芽，对早春干旱及严寒有较强的抵抗力。黑麦对土壤条件要求不严，但在肥沃的黑钙土及适宜的条件下可获得高产。黑麦开花主要在白天进行，夜间极少开花，一次开花或间隔开花，每次开花数是1—5个小花。于清晨5—6时开始开花，以午前开的多，午后少。如刺激穗部，可促进其开花。一般以气温在17—18℃时开花最多。因此，接种最适宜的时间为午前7—11时。黑麦开花按一定顺序进行，穗的中上部先开，随后向两端延展。根据阿部和八田（1949）观察，黑麦自第一次开花过后，经两天左右再第二次开花，历时可达5天。当开花时，麦角菌只有通过柱头侵入才能形成菌核。当黑麦开花和麦角形成期间，需要湿润、温暖的条件。在此期间，尤其是接种时的低温、降霜、干燥、暴风雨以及寄主植物的倒伏均对麦角的发育不利，如干燥炎热的气候可促使开花期很快结束，不利于侵染。开花期间降雨可延长开花期，影响感染率，但影响程度因接种方法和接种时期不同而异。如采用喷雾法接种，接种后即降雨，则会大大降低感染率，如采用注射法接种，则影响不大。土壤含水量及其肥沃程度对麦角的发生和重量有一定影响。一般在湿度较大的地方，麦角菌易侵染，土壤肥沃的地方所产麦角重量较大。
三、栽培技术
麦角菌核因含有具有医疗价值的麦角生物碱，故早在50年代国外就已成功地进行了人工接种栽培。如匈牙利自1957年以来，每年都种植2000公顷黑麦以供接种栽培麦角，年产麦角达30t左右。我国于50年代后期人工接种栽培麦角获得成功。但由于在开展人工接种栽培麦角研究的同时，进行了发酵培养麦角菌生物合成麦角碱的研究，后来也获得成功，故人工接种栽培技术在我国并未推广，而是分别于1962年和1966年推广了固体发酵和液体发酵生产麦角新碱的方法。此方法不仅生产周期短，并可有计划地进行工业化生产，其产量和质量均可得到保证，从而不仅扭转了依靠进口的局面，而且有少量出口，具有很高的社会效益和经济效益。
（一）黑麦栽培技术
1.整地
在头年秋收后即可进行整地，要求做到早耕、深耕。耕后不必耙平，这样更有利于冬季的积雪。但在播种前需耙平，做成畦或垄，以备播种。
2.施肥
结合整地施用基肥，每亩可施用厩肥或土杂肥。为获得麦角高产，在黑麦生长期间尚须施用2—3次追肥。
3.播种
一般应选择秆穗直立、短秆、早熟、分蘖力强，尤其是以抗锈病强的黑麦品种为好。播种前，首先应将种子清洗，清除其中混入的杂草种子或其它混杂物，并选出整齐一致而饱满的种子播种。冬黑麦在秋季温暖地区播种期可稍晚，秋季寒冷的地方早播容易因生长过旺遭受冻害，或造成翌年发育不良。播种过迟就不能在秋季很好地生长和分蘖，因而产量较低。在北京地区冬黑麦可在9月中、下旬播种。春黑麦的播种期以3月上旬为宜。播种量每亩为4—6kg，一般都认为稀播较好，可促进分蘖。为了便于人工播种，可采用条播法。播种深度为2—3cm。
4.田间管理
在生长期间要注意防除田间杂草，疏松土壤，一般可中耕2—3次，当黑麦在开花期和结实期间，应设法保持温暖和潮湿的条件。
（二）麦角的接种栽培技术
1.菌种的选择
优良菌种的选择，对麦角产量及其麦角碱含量的提高极为重要。选择优良菌种时，应从产碱能力的强弱、产碱种类、生长速度、产生的孢子数、寄生性强弱等多方面考虑。而其中关键问题是含碱量与寄生性。
2.菌种的分离培养
选择麦角生物碱含量高的菌核作母种分离用。具体分离方法：将菌核在无菌条件下，切成小段，以0.1%升汞水溶液灭菌3—5分钟，然后用无菌水清洗3次，用接种针移至马铃薯、葡萄糖、琼脂培养基上，置于24—26℃下培养10天左右，即可长出白色菌丝，这时可将此菌丝扩大纯化培养。待长满管后，若不及时用，可保存在4—5℃冰箱中备用。
3.接种液的制备
一般采用分生孢子或菌丝接种。麦角菌在斜面培养基或黑麦及小麦培养基上，经一定时期培养后产生分生孢子和菌丝，少量培养可采用麦芽汁琼脂培养基进行培养。如需大量的分生孢子，可采用黑麦或小麦种子培养基进行。具体方法是称取洁净的黑麦或小麦种子50g，盛于克氏培养瓶中，加80ml水，浸泡12小时，使麦粒充分吸水后，在121℃高温下灭菌40分钟，以后再间歇变菌一次。冷却以后，在无菌条件下接入麦角菌，于26—28℃下培养10—15天即可产生大量的分生孢子和菌丝。将上述麦粒培养物加入适量的蒸馏水，浸泡5—6小时，经强烈摇动或搅拌，用一层纱布过滤。为了防止接种液中分生孢子很快死亡，以及能使其引诱昆虫起见，在接种液中加入2%蔗糖。接种液中分生孢子数以每ml中含9000个左右为宜。
4.接种
麦角菌一般侵染子房，在黑麦开花前后1—2周左右进行接种均可得到麦角。接种技术是麦角菌在寄主植物上接种成功的重要环节之一。主要用以下两种方法：
（1）注射接种法
一般小型试验采用注射器内盛入接种液，注射在正开花或即将开花的小穗上。大规模生产上则使用注射接种板，将孢子液注入花部。欧洲各国广泛应用这种方法进行麦角栽培生产。
（2）喷雾接种法
这是一种接近自然感染的方法。即当黑麦开花期，用喷雾器喷射孢子悬浮液。这种方法对花穗没有任何损伤，但受自然条件的影响较大。在美国、日本、印度等国都用这种方法。也可进行机械化喷雾接种。
另外还有浸渍法和涂抹法，但一般寄生率都低，故不常用。
（三）采收及贮藏
1.采收
由于麦角成熟时很容易从穗上脱落，故当麦粒收获时，麦角掉落损失较大，因此必须早些收获。一般在麦粒成熟前1—2周，每周可采摘成熟麦角2—3次。也可采用比重法（利用麦角和黑麦种子间的比重差别）进行，以节省时间。在捷克斯洛伐克等国，主要采用麦角采收机进行清选。在北京地区采收期一般为6月中旬至7月上旬，哈尔滨可在8月初进行。
2.贮藏
麦角采收后，应迅速放在冷凉干燥避光处贮藏，以避免麦角碱的破坏。
四、麦角碱的发酵生产由于利用寄主植物接种栽培麦角生产麦角碱，常受自然条件等的限制，不能在短期内进行大量生产，并且需要大片农田，成本也较高。采用发酵方法生产麦角碱，是克服这些困难和缺点的一种途径。几十年来，许多国家都致力于这方面的研究。自1948年以来，利用麦角菌发酵生产麦角碱方面有很多研究，并取得一定结果。我国于50年代末和60年代初在世界上首先分别用固体发酵和液体发酵生产麦角新碱获得成功。
（一）液体发酵生产麦角新碱的方法1.工艺流程过滤，采用离子交换树脂法提取分离麦角新碱→制成马来酸麦角新碱顺丁烯二酸盐。
2.菌种
我国麦角新碱生产采用的菌种是拂子茅麦角菌〔phala（Wallr.）Tuk〕，因此菌麦角碱含量高，该菌种到目前为止，是我国仅有的主要麦角新碱高产菌种。
3.培养基
（1）孢子培养基：蔗糖10%，天门冬素0.1%，MgSO4·7H2O0.03%，.1%，琼脂2%，蒸馏水，以5%NaOH调pH至6.0—6.2。（2）种子培养基：蔗糖6%，谷氨酸1.2%（或鱼粉4%），MgSO4·7H2O0.03%，.1%，消沫剂（豆油）0.2—0.5%，自来水，以25—27%NH4OH调节pH至7.5。
4.培养方法
（1）孢子培养：于24—26℃下培养15天左右，备用。（2）种子培养：一级种子以500ml三角瓶盛100ml种子培养基，接种后于24—26℃下旋转摇床上培养96小时左右。二级种子以三角瓶盛种子培养基，于24—26℃下往返摇床上培养72小时左右，种子罐种子培养，25—27℃下搅拌培养3天左右，备用。（3）发酵培养：生产上采用发酵罐通气搅拌培养，于25—27℃，转速180转，通气量为1∶0.3—1∶0.5（V/V/min），培养9—10天，放罐，过滤。滤液采用离子交换树脂方法分离提取麦角新碱。
（二）固体发酵生产麦角新碱方法
1.工艺流程
磨粉，供提取分离麦角新碱。
2.菌种
斜面孢子培养基，种子培养基及其培养均同前液体培养。
3.固体发酵培养基的制作
于500ml克氏瓶内加入小麦种子50g，自来水80ml，浸泡.6—12小时，摇匀，于1kg/cm2压力下灭菌1小时后，趁热摇散摊平，备用。
4.发酵培养
将种子接入固体发酵培养基上，每瓶10ml，接种后务必摇匀，以使菌丝能充分生长。15天左右菌丝生长旺盛；逐渐形成色素，22天呈紫褐色，即已达到成熟，这时即可收获。
5.麦角新碱的分离提取及其顺丁烯二酸盐的制备
（1）硅藻土层离柱的制备
取适量硅藻土，加适量的用0.1M柠檬酸溶液饱和过的氯仿，搅拌使成均匀的悬浮液。然后慢慢滴入相当于硅藻土重量的用氯仿饱和过的0.1M柠檬酸溶液，并不断搅拌。最后将细小的硅藻土混悬颗粒分次装入层离筒中，每倒入少许即用平头玻璃棒压平。待全部装完后，再装入少量氧化铝即可备用。
（2）麦角生物碱的分离提取
取风干发酵物粉末，用0.2N氢氧化钠溶液湿润，然后放入渗滤筒中，加入甲醇氯仿（5∶95）混合溶液，即开始进行渗滤。渗滤液通过硅藻土层离柱时，一部分杂质如色素被吸附在氧化铝层上，而麦角新碱则被吸附在硅藻土上，在紫外灯下形成蓝色荧光环，其它非水溶性生物碱及部分杂质随甲醇氯仿溶液而流入蒸馏器中，甲醇氯仿混合液遇热又变成蒸汽，通过冷凝器又流回渗滤筒中。如此反复循环，直至发酵物中麦角生物碱被全部提尽为止。
（3）麦角新碱顺丁烯二酸盐的制备
提取完毕后，将硅藻土层离柱中氧化铝除去，用中性氯仿洗层离柱，至流出来的氯仿不带颜色为止。然后用含1%液态氨的氯仿，将麦角新碱从硅藻土层离柱上洗脱下来。洗脱液用无水碳酸钠脱水，减压蒸去氯仿即有结晶析出。将该结晶溶于适量的丙酮中，并滴加过量的3%顺丁烯二酸丙酮溶液，析出白色针状结晶，这就是麦角新碱顺丁烯二酸盐。
（4）麦角新碱制剂
临床上所应用的制剂，主要是0.2mg麦角新碱顺丁烯二酸盐针剂和片剂。
我国栽培麦角的研究是从1957年开始的，两年内就选出了优良的菌种和寄主，并建立了一套栽培技术，在北京以接种板进行接种，每亩可以收获10.5kg（折合每英亩63kg）达到较高水平。选出的优良菌株所产麦角的含碱量达0.22—0.4%。其中麦角新碱含量为0.122—0.29%，远远优于国外栽培麦角。
栽培麦角的研究为发酵生产麦角新碱提供了线索，从而发展了固体发酵的研究，所选菌株培养22天含碱量高达0.08—0.1%，其中麦角新碱为0.02—0.03%。此后液体发酵也获成功，发酵周期缩短到9天，其产碱量与固体发酵差别不大。
从大量生产麦角碱的远景来看，液体发酵最有前途。
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