发酵在中药研究中的应用
【摘要】 中药经发酵后，其有效成分能被充分分离提取、具有更强的生物活性和较低的副作用。该文回顾了中药发酵的意义、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、有效成分的筛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应过程。以适宜的培养基为营养，通过微生物的生长代谢和生命活动产生丰富的次生代谢产物。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、增强功效或者降低单一药物不良作用。中草药经发酵、生物转化后，其有效成分能被充分分离、提取；经生物转化更具有生物活性，在中药化过程中具有重要地位。中药的发酵工程和酶工程已被列为国家科技部“十五规划”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
1.1 中药发酵的历史
发酵中药的应用在我国具有悠久的历史，是传统中药加工炮制的重要方法之一，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，不同的培养基经同样的微生物处理后会产生药性的差异，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，药性偏于寒凉，多用于风热感冒或热病胸中烦闷之症；以麻黄、紫苏发酵者，药性偏于辛温,多用于风寒感冒头痛之症［2］，以上中药的炮制过程是微生物发酵中药复合体系的建立过程。目前临床应用的发酵(制品)中药主要有神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等，其工艺均为固体发酵。
1.2 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年代的研究主要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成果，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；三株口服液属营养保健食品，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，产品有益于保持胃肠道健康。杨海龙等［4］借助真菌灵芝产生的丰富酶系通过对薏苡仁的转化，使薏苡仁的主要成分发生了变化。“康复灵”为抗癌验方，主要成分有灵芝发酵菌、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一。
国外对于中药发酵的研究报道较少，主要在食品、酶工程，如日本的纳豆，用Bacillus菌发酵大豆，因为Bacillus菌酶系丰富，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菌环能消除小肠内致病菌，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经验。
2 发酵在中药研究中的应用
2.1 提高有效成分提取率
中草药中植物类药材占90％，药材有效成分多存在于胞浆中，植物细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的致密结构。在中药有效成分提取过程中，当胞浆中的有效成分向提取介质扩散时，必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力，使有效成分浸出受阻。 微生物可利用中药中的成分为营养进行分裂、生长、繁殖和代谢，在代谢过程中分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，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分从胞内向提取介质扩散的传质阻力。体外试验证明对盾叶薯蓣采用预发酵有效组分薯蓣皂苷元的产率明显提高［7］。
2.2 提高有效成分的吸收和利用
传统中草药给药途径多采用口服，小分子活性物质易通过血脑屏障而与人体细胞蛋白结合,因而比大分子物质具有更高的活性。药物中的有效成分在进入肠道后与肠道菌群发生关联，某些成分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分代谢的重要因素之一。研究证明多种中药有效成分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。如大豆异黄酮主要以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，部分糖苷脱离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)，这两种异黄酮可以被机体有效吸收［8］。中药经发酵处理更有利于有效成分的吸收和利用。
2.3 产生新化合物
王玉红等［9］在灵芝发酵过程中加入黄芪，结果发酵液中多糖的组分发生变化,有可能产生新的物质。 李国红［10］用枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis(Ehrenberg)Cohn对三七须根进行发酵，得到5个新化合物。微生物在分裂、生长、繁殖和代谢过程中可将中草药的成分分解转化，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，在生长过程中产生丰富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，发酵具有反应选择性强、反应条件温和、副产物少、不造成环境污染和后处理简单以及可以进行传统有机合成所不能或很难进行的化学反应等优点［11，12］，具有一般化学反应无法比拟的优点。
2.4 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,同时又具有严重的胃肠毒性，如抑制骨髓功能和引起出血性膀胱炎等，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］采用无毒黄曲霉菌株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，易引起腹痛、恶心等胃肠道反应。大黄泻下成分主要是结合性蒽醌衍生物，其中以二葸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应，常用不同的炮制方法，使结合性蒽醌分解或破坏，从而缓和泻下作用和其它副作用，研究用酵母菌发酵大黄，结果大黄总蒽醌含量略有降低，结合型蒽醌含量降低，分离型蒽醌含量增加，起到减毒增效的作用［14］。
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