发酵在中药研究中的应用

1、发酵在中药研究中的应用【摘要】 中药经发酵后，其有效成份能被充分分离提取、具 有更强的生物活性和较低的副作用。该文回忆了中药发酵的意义、历 史和现状和具体应用，对发酵须解决的关键问题，如发酵药材、发酵 菌种、发酵条件、有效成份的挑选和药理模型进行综述。【关键词】微生物发酵中药 生物转化发酵是指利用生物体（包括微生物、植物细胞等）的代谢功 能，使有机物分解的生物化学反映进程。以适宜的培育基为营养，通 过微生物的生长代谢和生命活动产生丰硕的次生代谢产物。借鉴中医 药组方思想，将单味中药、具有类似或协同作用的中药进行发酵，目 的是产生新化合物、增强功效或降低单一药物不良作用。中草药经发 酵、生物转化

2、后，其有效成份能被充分分离、提取；经生物转化更具 有生物活性，在中药现代化进程中具有重腹地位。中药的发酵工程和 酶工程已被列为国家科技部“十五进展计划”中的重要项目之一；中 药发酵是实现中药现代化、具有高科技水平新技术1。1中药发酵的历史和现状中药发酵的历史发酵中药的应用在我国具有悠长的历史，是传统中药加工炮 制的重要方式之一，发酵中药作为一种炮制、加工工艺，不但改变了 煎、煮、熬、炼、蒸、浸的传统工艺，而且使药效提高、药性发生改 变。如中药淡豆豉为桑叶或麻黄等的发酵品，不同的培育基经一样的 微生物处置后会产生药性的不同，利用该特性可生产不同适应症的中 药，发酵淡豆豉时以桑叶、青蒿发酵者，药性

3、偏于寒凉，多用于风热 伤风或热病胸中烦闷之症；以麻黄、紫苏发酵者，药性偏于辛温，多用 于风寒伤风头痛之症2,以上中药的炮制进程是微生物发酵中药复 合体系的成立进程。目前临床应用的发酵（制品）中药要紧有神曲、半 夏曲、淡豆豉、豆黄等，其工艺均为固体发酵。中药发酵的现状除传统的中草药炮制，以中草药发酵生产药物的研究起步较 晚，20世纪80年代的研究要紧集中在真菌类自身发酵产生次生代谢， 如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体发酵等,多为单一发酵3。现代利用 中草药发酵的研究已从单味药涉及到复方研究且取得显著功效，成药 片仔癀即是用麝香、牛黄、蛇胆、三七等名贵中药的微生物发酵物， 为临床退黄、消肿的良药；三株

4、口服液属营养保健食物，它以大豆芽 为原料，在牛肉汤、大豆芽浸液、酵母膏、蔗糖、葡萄糖中加入双歧 杆菌、嗜酸乳杆菌和DL菌联合发酵制成，产品有利于维持胃肠道健康。 杨海龙等4借助真菌灵芝产生的丰硕酶系通过对薏苡仁的转化，使薏苡仁的要紧成份发生了转变。“康复灵”为抗癌验方，要紧成份有灵 芝发酵菌、党参、麦冬、猪苓、薏苡仁、淮山药等，经生物发酵转化 后多数样品具有抑制小鼠/180肉瘤生长的作用5。以上中药发酵成 功的事例充分说明微生物发酵已成为中药现代化研究的重要内容之*o国外关于中药发酵的研究报导较少，要紧在食物、酶工程， 如日本的纳豆，用Bacillus菌发酵大豆，因为Bacillus菌酶系丰硕

5、， 包括淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶，且能增加维生素K含量，Bacillus subtilis菌环能排除小肠内致病菌，其提取物具有明显的抗癌活性和 降压作用6。中草药发酵的研究有必要借鉴上述成功的体会。2发酵在中药研究中的应用提高有效成份提取率中草药中植物类药材占90%,药材有效成份多存在于胞浆 中，植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质组成 的致密结构。在中药有效成份提取进程中，当胞浆中的有效成份向提 取介质扩散时，必需克服细胞壁及细胞间质的双重阻力，使有效成份 浸出受阻。微生物可利用中药中的成份为营养进行割裂、生长、繁衍 和代谢，在代谢进程中分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶

6、酶、 淀粉酶等几十种胞外酶进入培育基，使细胞破裂，细胞间隙增加，减 小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成份从胞内向提取介质扩散的 传质阻力。体外实验证明对盾叶薯蓣采纳预发酵有效组分薯蓣皂苷元 的产率明显提高7。提高有效成份的吸收和利用传统中草药给药途径多采纳口服，小分子活性物质易通过血 脑屏障而与人体细胞蛋白结合,因此比大分子物质具有更高的活性。药 物中的有效成份在进入肠道后与肠道菌群发生关联，某些成份经细菌 的作用发生代谢转化后被吸收，体内环境中肠道菌群是完成中药有效 成份代谢的重要因素之一。研究证明多种中药有效成份被肠道菌群代 谢后发生转化，产生出具有较强药理活性的代谢产物。如大豆异黄酮

7、要紧以9种异黄酮糖苷和3种相应的配糖体组成，经肠道微生物作用， 部份糖苷离开释放出游离式的二羟基异黄酮（大豆苷元,daidzein）和 三羟基异黄酮（染料木黄酮,genistein）,这两种异黄酮能够被机体有 效吸收8。中药经发酵处置更有利于有效成份的吸收和利用。产生新化合物王玉红等9在灵芝发酵进程中加入黄芪，结果发酵液中多糖的组分发生转变，有可能产生新的物质。李国红10用枯草芽抱 杆菌Bacillus subtilis(Ehrenberg)Cohn对三七须根进行发酵，取得 5个新化合物。微生物在割裂、生长、繁衍和代谢进程中可将中草药 的成份分解转化，由于中药的某些物质可能对微生物的生长代谢及

8、活 性成份的产生有增进或抑制作用，微生物在中药的特殊环境中也有可 能改变自身的代谢途径，在生长进程中产生丰硕的初生或次生代谢产 物，或以中药中的有效物质或一些非有效物质为前体，经酯化、氧化、 葡萄糖基化、异构化、甲基化、去甲基化、乙酰化等多种生物转化形 成新的化合物，发酵具有反映选择性强、反映条件温和、副产物少、 不造成环境污染和后处置简单和能够进行传统有机合成所不能或很难 进行的化学反映等优势11,12,具有一样化学反映无法比拟的优势。减毒增效微生物有可能将中药中的有毒物质进行分解，从而降低药物 的毒副作用。喜树碱具有较强的抗肿瘤活性,同时又具有严峻的胃肠毒 性，如抑制骨髓功能和引发出血性膀

9、胱炎等，制约了它在临床的进一 步应用，10-羟基喜树碱是喜树碱的结构类似物，对多种癌症具有显著 的疗效，且毒副作用很小，但它在喜树中的含量仅为十万分之二，提 取分离费时、费力，朱关平13采纳无毒黄曲霉菌株1100T-419将 喜树碱转化为10-羟基喜树碱，转化率达50%以上。大黄生用泻下作用峻烈，易引发腹痛、恶心等胃肠道反映。大黄泻下成份主若是结合性蒽醍衍生物，其中以二蕙酮番泻苷的作用 最强。在中医临床中，为了缓和大黄的泻下作用及对胃肠道的不良反 映，经常使用不同的炮制方式，使结合性蒽醍分解或破坏，从而缓和 泻下作用和其它副作用，研究用酵母菌发酵大黄，结果大黄总蒽醍含 量略有降低，结合型蒽醍含

10、量降低，分离型蒽醍含量增加，起到减毒 增效的作用14，3中药发酵的关键问题挑选适合发酵的药材包括单味药或复方。达明等15研究了猴头菌转化银杏叶 提取物对四氧嘧啶诱导的糖尿病模型小鼠血糖水平的阻碍，结果说明 猴头菌转化银杏叶提取物的转化产物的降血糖能力明显提高。李国红 等16曾利用枯草芽抱杆菌(Bacilllussubtilis)对50种中药进 行发酵，检测发酵产物与原料对结核分支杆菌( Mycobacterium tuberculosis) 和榛色青霉菌(Penicillium avellaneum) 的抗菌活 性。结果说明连翘等中药的发酵产物抗菌活性增加，而苦参等中药的 发酵产物抗菌活性降低

11、，部份中药的活性不变，说明并非所有药材发 酵都能增加疗效的，挑选针对某一活性功能的发酵的药材是中药发酵 研究的大体工作。徐启华等对中药复方玉屏风散煎剂进行发酵，结果 玉屏风散发酵液对小鼠的免疫功能增强，疗效要强于玉屏风散煎剂 17。适合发酵的菌种传统中药发酵多用自然菌，如中药淡豆豉。蔡琨等18用 纯种发酵淡豆豉以染料木素和大豆黄素为指标检测要紧有效成份，结 果以为纯种发酵能够保证淡豆豉生产的稳固性和产量的提高。张玲琪 等19从长春花茎的韧皮部中分离出一种内生真菌，用该真菌发酵 长春花产生抗癌药长春新碱。此方面研究涉及自然菌、内生菌和特种 菌，哪类菌种更适合中药发酵需进行深切研究。中药发酵条件优

12、化徐启华等17选取不同菌种如两株酵母菌、培育基如培育 基即YPD、PDA和麦芽汁发酵中药复方玉屏风散，观看腹腔巨噬细胞吞 噬鸡红细胞的能力，间接反映药效改变情形，结果说明，玉屏风散经用 酵母菌进行生物转化后，明显提高了小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能和 明显增强了巨噬细胞和T、B淋巴细胞的增殖能力。不同菌种、培育基、 温度、湿度、发酵时刻等条件是中药发酵的具体、关键因素。活性成份的挑选由于中药自躯体系模糊，微生物生长特性的多样性，发酵后会产生更多的化合物，发酵产物综合研究一分离、纯化等条件的优化，从复杂的发酵产物中分离出有效成份是中药发酵的关键，活性挑选应 偏重方式的可行性和有效性，以细胞和分子水平

13、成立的高通量药物挑 选体系可测定的信号，如颜色、荧光、免疫反映、发光、放射性等， 做到简单、有效、可行、靠得住。挑选合理的药理模型合理的药理模型是发酵产物活性成份挑选的重要保障，药理 实验加倍明确微生物的性质和转变进程，挑选能够分泌特异性作用于 活性物质的体内外实验，因为相关于体内实验而言体外实验更省时、 省力、本钱低、挑选量大，体外实验适合大量挑选。徐萌萌20利 用微生物发酵进程中产生的酶系,成立苷类中药体外转化模型,将苷类 物质转化为相应的苷元,有效提高了活性成份的生物利费用。第二，对 中药也应该进行成份与药理作用的全面研究，深切研究中药多靶点作 用的机理，并用相应模型进行科学的论述，进而

14、成立中药多靶点作用 的模式。最后将发酵产物与天然产物的对照研究，通过对发酵产物与 天然产物的成份、药理药效及毒理对照，寻觅目前比较紧缺天然产物 的替代品。合理的药理模型往往会起到事半功倍的成效。4展望对中草药的成份进行生物转化，通过药理挑选模型来确信转 化前后药效的转变，需要中药学、微生物学、分析化学、药理学等多 学科参与。随着多学科的交叉进展，微生物发酵中药的研究必将取得 一个长足的进展，微生物发酵中药也必将在中药现代化进程中表现出 壮大的生命力。有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批方法规定开发 新药，正在修订中的我国新药申报指导原那么，已决定将生物转化列入 创新(一类)药的研究。中药成份的生

15、物转化将成为中药创制新药研究 的重要方面。因此，应用现代生物技术大规模工业化提取中草药的有 效生物活性成份，进展具有中国特色的生物技术医药工业具有广漠的 前景。【参考文献】1王兴红，李旗德，曹秋娥.微生物发酵中药应成为中 药研究的新内容口.中草药，2001, 32(3)： 267.2江苏新医学院.中药大辞典，下册M.上海：上海人 民出版社，1977： 2382.3杨海龙，陈高洪，章克昌.利用药用真菌深层发酵加工 中药J.中国中药杂志,2005, 30( 21)： 1717.II.要紧活性成份分析J.中国食物学报，2 0 0 6,6(5)：105.5尤建良，赵景芳，章克昌，等.发酵型中药生物制剂

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17、ring cooking and processingJ . Am-J-Clin-Nutr, 1998, 68(6 Suppl): 1486S.9王玉红，丁重阳，徐鹏.中药黄芪对发酵生产灵芝多糖 的阻碍J.食物与生物技术学报，2005,24 (2)： 38.10李国红，沈月毛，王启方，等.发酵三七中的皂苷 成份研究口.中草药，2005, 36 ( 4)： 499.11 Takayuki S, Toshifumi H. Biotransfonnation ofexogenous substrates by plant cell culturesj.Phytcchemistry, 1990, 29

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