保勇文献综述

新疆农业大学专业文献综述题目：发酵技术在中药研究中的应用姓名：保勇学院：农学院专业：生物技术班级：生技102班学号：103135202指导教师：武运 职称：教授2012年11月12日发酵技术在中药研究中的应用摘要:就近年来发酵技术在中药研究中的应用情况从定义和特点，应用现状，优势和发展方向四方面作了探讨，客观地评价了发酵技术在中药研究和发展中所起的作用。现代中药发酵技术是在充分吸收了微生物学、生物工程学等学科研究成果的基础上逐渐发展起来的。利用微生物发酵中药比一般的物理或化学炮制手段优越，可较大幅度地提高疗效，降低毒副作用，并为研发新药提供了新的途径，正逐渐成为中药研究的热点。本文综述了目前微生物发酵在中药中的主要应用。关键词：微生物发酵中药应用Abstract:recentyearsfermentationtechnologyintheapplicationoftraditionalChinesemedicineresearchfromthedefinitionandcharacteristics,applicationstatus,advantagesanddevelopingdirectionfouraspectswerediscussed,theobjectiveevaluationofthefermentationtechnologyinChinesetraditionalmedicineresearchanddevelopment,theroleof.ModernChinesemedicinefermentationtechnologyisfullyabsorbedinmicrobiology,biologicalengineering,basedontheachievementofresearchdisciplinesgraduallydeveloped.TraditionalChinesemedicinebymicroorganismfermentationthangeneralphysicalorchemicalprocessingmethodissuperior,canlargelyimprovecurativeeffect,reducesideeffects,andtoprovideanewwayindrugdevelopment,isbecomingahotspotinthestudyoftraditionalChinesemedicine.ThispapersummarizesthecurrentmicrobialfermentationinthemainapplicationoftraditionalChinesemedicine.Keywords:microorganismfermentationapplicationoftraditionalChinesemedicine(TCM)1前言微生物的药用历史是我国传统医药学的重要组成部分，我国也是世界上最早利用真菌防病治病的国家，早在东汉年间成书的我国第一部药物学《神农本草经》中，就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌分别列项论述，这些药物至今沿用不衰。从这些真菌中药中已经分离到相应的纯菌种，有些已实行人工种植物代替野生品，不能人工种植子实体的，也可以通过培养菌丝体来代替，充分满足了医疗用药的要求，也为环境保护和经济发展作出了贡献。我国早在四千多年以前就利用微生物发酵来酿酒，之后在80年代我国又应用发酵方法炮制中药，大部分都是针对如冬虫夏草菌丝体、灵芝菌丝体等真菌类的单一发酵研究。目前，利用中草药发酵的研究已从单味药涉及到复方研究，并且取得了显著成果。现代发酵过程研究表明，微生物菌群具有氧化、酯化、甲基化、羟基化、还原化等多种生物转化能力①中草药经发酵后，其有效成分能被充分分离、提取，使其更具生物活性，并使发酵液中含有大量的活性酶，服用后可被机体组织细胞迅速吸收，达到祛病、健体、增强免疫调节的功能，更好地发挥天然中草药的药效。同时，在发酵过程中还可能会伴随某些成分的分解转化而生成新的有效成分，这些新成分可能会增强其药理作用或出现新的药理作用。因此利用微生物进行发酵制药，不仅降低了用药成本，提高了功效，还为开发新药提供了途径对传统工艺中的煎、煮、熬、炼、蒸、浸进行了改变，可使中药的药性改变、药效提高，微生物发酵技术已成为中药现代化研究的重要内容之一。2中药发酵的分类及其特点中药发酵分为液体发酵和固体发酵。液体发酵是在借鉴抗生素生产工艺的基础上，把菌丝体加入培养基中，将之与药材混合后放置于适温下进行发酵。液体发酵具有较高的物质传递效率，易于实现发酵工艺的自动化控制。固体发酵是以富含多种营养成分的农副产品如麦麸、甘蔗渣、玉米芯等作为发酵营养基质，用一种或多种真菌作为发酵菌种，在一定的温度、湿度条件下进行发酵。固体发酵在发酵过程中既生长菌体，又形成各种次生代谢物质，难以将其分离，南京中医药大学庄毅教授将它们统称为“菌质”[2]。中药发酵制药技术一方面继承了中药成果，形成了具有高科技优势的中药制药新技术，为药物寻找新疗效开辟了中药制药方面的新途径。与传统中药发酵比较，现代中药发酵技术已经不再是在自然条件下进行，而是与生物工程学和微生态学相结合大部分现代发酵工艺依旧以固体发酵为基础，在发酵的全过程中利用现代生物技术对发酵参数（菌种情况、温湿度、通气情况和酸碱度等）进行监控，这就大大提升了现代发酵工艺炮制品的质量。3微生物发酵在中药中的应用3.1提高中药有效成分及利用率发酵过程中，微生物能分解、转化中药中的纤维、糖类、蛋白质等成分，同时可以使中药细胞破壁，促进有效成分溶出。中药中所含成分与微生物的生长、代谢存在相互作用，生成新的化学成分或改变各成分之间的比例。微生物的次生代谢产物和中药所含成分发生协同作用，达到提高药效、改变药性或产生新的治疗作用。有研究表明，中草药有效成分大多是微生物的次生代谢产物，这些代谢产物可将人体不能直接利用的中药有效活性组分，在体外降解为分子量较小的小分子活性物质。这些小分子活性物质更易于通过血脑屏障与人体细胞蛋白结合，使得中药有效成分在人体中吸收更快、更完全，治疗范围也更广。90%的中草药都是植物类的药材，这类药材的有效成分存在于植物细胞的胞浆中，所以当提取有效成分时，需要克服细胞间质和细胞壁的双重阻力才能扩散到提取介质中。在中药发酵过程中，微生物在中药供养下进行分裂、生长、繁殖和代谢，同时分泌出可使细胞破裂的酶，如纤维素酶、蛋白酶、半纤维素酶、淀粉酶、果胶酶等，从而减小了细胞间质和细胞壁的阻力，增加了细胞间隙，使植物类药材有效成分提取率大大提高。在王林等的实验中，用莱菔子、麻黄、连翘、金银花4味中药发酵灵芝菌，实验结果表明，发酵后灵芝菌的生物量显著增加，与发酵前相比灵芝液的去痰止咳作用也大大增强。香港中医博士吴志勇与内地教授林陆山合作，将黄芪发酵后使黄芪多糖的含量较传统的煎、煮、熬水提法提高了5倍，且该发酵中药只需1/28的量，即可与一般煎、煮、熬的水提物一份的量发挥同等药效，大大节省了用药量。王峰等在鸡腿蘑的发酵培养基中添加了毒性低、药食两用的中药材进行研究，结果显示添加苦瓜后的发酵液具有明显的降血糖功效。3.2降低毒性减毒存效中药在发酵过程中，利用微生物中的酶使化合物的结构发生脱氢或羟化反应，向预定的方向转化药物，从而形成新的化合物。微生物在发酵过程中也会形成具有药效的多种次生代谢产物，他们既可以把中药的有效成分作为前体形成新的化合物，也可以和有效成分发生反应而形成新的化合物。此外，在发酵过程中，中药的某些成分可能会对微生物的生长和代谢有促进或抑制作用，在这种特殊环境中微生物的代谢途径发生了改变就形成了新的活性物质。经过发酵，中药在微生物的作用下有毒物质被分解，从而药物的毒副作用降低了。以大黄为例，结合型蒽醌衍生物(二蒽醌番泻苷)是其产生泻下作用的主要成分，为了缓和大黄对胃肠道的这种不良反应，临床应用中就要采用炮制手段把结合型蒽醌衍生物分解或破坏掉。如云南中医学院戴万生等，采用发酵法炮制大黄，发酵后结合型蒽醌衍生物含量降低，而具有抗肿瘤作用的游离型蒽醌的含量增加了6倍，从而改变了大黄的蒽醌类成分的含量，达到了减毒增效的作用在临床中常采用“以毒攻毒”的疗法，应用适宜的毒药来解疮毒、除毒疠。传统的中药炮制法可将带有毒性的生药转化为毒性较弱、可内服的安全用药。例如4mg的乌头碱可以导致人的死亡，但在中医临床中，使用其炮制品可以使用药量达到1.5-3.0g，不仅可以外用，而且可以内服。研究发现，乌头碱经过炮制后水解为乌头次碱和乌头原碱，它们的毒性分别降低至乌头碱的1/200和1/2000，安全范围得到了扩大，而镇痛效果却没有降低，使临床应用的安全性得到了保证。这可能是因为微生物、生物的分解作用将中药中的有毒物质进行了分解或是合成了新的成分，从而降低了药物的毒副作用。3.3发酵药渣，节约药源由于中药按照传统的煎煮和现代的提取方法后，剩下的主要是含有纤维素、半纤维素等的药渣，同时也包括没有提取完全的一些有效成分及一些无机元素等。由于一些微生物具有降解纤维素、半纤维素的功能，因此采用微生物作由于中药药渣，或扩大该中药的适应症，或产生具有保健作用的功能性食品。目前已有学者在中药药渣的综合利用方面做了许多研究，包括利用中药渣培养食用菌、用中药渣发酵制肥料、用中药渣造纸和制备絮凝剂、用中药渣生产蛋白饲料等。利用微生物发酵药渣不仅可以节约药源、提高企业经济效益，而且有利于资源的保护和环境的可持续发展。香菇生长过程中能够分泌一系列的酶，采用香菇发酵转化中药废渣，可将药渣中的纤维素、木质素类大分子物质降解，同时可将中药废渣转化为菌体蛋白和香菇多糖，具有较高的营养价值，并可增强机体的免疫功能。王建芳等利用香菇对中药的废渣进行了固态和液态发酵，结果表明无论是液态发酵还是固态发酵，香菇发酵中药废渣都能提高粗蛋白和可溶性多糖的含量，降低纤维素含量，使中药废渣的营养价值大大提高。陈合等也以中药渣为主要原料，采用固体发酵法培养的灵芝固体菌质，不仅重金属'含量低而且含有丰富的生物活性成分：灵芝菌质多糖、灵芝酸三萜、蛋白质等。4微生物发酵中药的研究展望1微生物发酵中药的机理还需要深入的研究目前微生物发酵中药的机理主要存在以下几点基础和推断微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前体，经微生物的代谢形成新的化合物；微生物在生长过程中还能产生丰富的初生或次生代谢产物，有些代谢产物自身就是功能良好的药物；微生物的初生、次生代谢产物和中药中的有些物质发生反应形成新的化合物；由于中药的某些物质可能对微生物的生长代谢及活性成分的产生有促进或抑制作用，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，从而形成新的活性成分或改变各活性成分的相互关系；因为微生物的分解转化作用，故其有可能多中药中的有毒物质进行分解，降低毒副作用。2、 选育优良发酵菌种，使微生物能够最大限度于作用于中药。选育菌种是发酵中药的基础和关键。为了能最大限度的使优良菌种应用于中药发酵技术中，开发出更多有价值的中药发酵产品，就需要大力发展选育优良菌种技术和对菌种的评价工作。蔡琨等用发酵法制得淡豆豉，他们选用了纯菌种并以大豆黄素和染料木素为指标检痂主要有效成分含量。结果发现，纯菌种的筛选工作大大提高了淡豆豉的产量，同时保证了淡豆豉的高质量。张玲琪等从长春花茎的韧皮部中分离出一种内生真菌，并以该真菌为菌种对长春花进行了发酵反应，结果得到了具有抗癌作用的长春新碱。3、 培养基对发酵中药影响的研究，中药的植物学基础研究也必须跟上。由于不同中药材的物理结构以及化学结构均不同，结果导致微生物发酵行为以及结果差异很大，主要表现在不同中药含有不同量的木质素、纤维素、半纤维素，这些不同的含量导致降解情况不一样，引起这些变化不同的原因在哪里，不同结构和含量与降解以及成分变化的相关性有哪些，从而让菌种最大限度的利用以中药材为主要组成部分的培养基获取目标物，也是以后值得研究的一个方向。4、菌种混合发酵研究。自然界微生物的多样性决定了微生物的群居性，如何借鉴微生物的自然生长环境，获取我们需要的材料，更好的将微生物与中药结合，也是值得研究的一个问题。纵观历代微生物发酵中药的研究，其中很多时候是好几种菌种混合产生的作用效果，因此也值得借鉴。5、 发酵产物综合研究一一分离、纯化等条件的优化。首先，应该对微生物的发酵和培养等进行系统的研究，并进行成分的分离、鉴定和相关药理实验的证明，更加明确微生物的性质以及变化过程。其次，对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究，深入研究中药多靶点作用的机理，并用相应模型进行科学的阐述，进而建立中药多靶点作用的模式。6、 设计新型发酵罐。对于微生物发酵中药的研究而言，自古至今，应用较多的还是固体发酵。对于固体发酵来说，其中生物量的测定、发酵过程中湿度、通气、营养、均匀性以及发酵的工业化都值得深入探讨。新型发酵罐，需要综合考虑众多因素，从而方便发酵控制、量化指标。7、 发酵产物与天然产物的对比研究。通过对发酵产物与天然产物的成分、药理药效及毒理对比，寻找目前比较紧缺天然产物的替代品。8、 相关测试设备的研究中药由于自身成份的复杂性，需要分析能力更加强大的测试设备，只有这样，才能更好去阐述微生物发酵中药体系的作用特点与机理。5意义随着现代科学技术和现代医药产业的发展，传统中医药的优势面临着日益严峻的挑战，中药现代化研究已经是一个医药、生物等众多学科关心的课题，因此也得到更多的关注。中药现代化将成为我国新药研制的必由之路。将发酵工程应用于中药制剂的研究与开发，已成为中药现代化研究的重要手段。利用微生物发酵研发中药制剂具有较高的技术水平，此技术不仅可以实现生产工艺的可控性，确保产品质量，还有利于推进中药的现代化和国际化进程，提高我国中药行业的国际竞争力，为中药走向世界、造福全人类做出更大的贡献。随着多学科的交叉发展，微生物发酵中药的研究必将取得一个长足的发展，微生物发酵中药也必将在中药现代化进程中表现出强大的生命力。参考文献钦传光，李世杰,丁焰,等.发酵工程在医药研究和生产中的应用[J].湖北工学院报，2000,15(1):67-70庄毅.药用真菌新型(双向型)固体发酵工程[J].中国食用菌，2002,21(4):3-6杜道辉，刘亚明.发酵技术在中药配伍中的应用概述[J].世界中西医结合杂志，2008，3(1):55王林，王玉红，章克昌.灵芝中药发酵液对慢件支气管炎疗效的研究[J].中国食用菌，2004，23(5):39-41.