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[摘 要]利用微生物发酵技术来炮制中药是一种中药提炼新工艺。该工艺以传统的微生物工程等技术为基础，结合了常用的物理或者化学等中药炮制方法，具有分解药物的大分子物质使其更易吸收，降低药物的毒性，使得其更安全的优点，此外，该工艺还具有提高中药有效成分的合成速率，解决供不应求的医疗状况等作用，因而具有很高的使用价值，有待于大规模投产试用。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、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
中图分类号：G302 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0259-01
随着人类生活水平的提高，人类对中医药学的要求也随之提高。传统的中药加工提炼工艺如煎、熬、蒸等方法已经不能满足现代人类生活的需要。目前发展出一门中药炮制新技术，即通过微生物发酵的方法来炮制中药。该技术建立在微生物发酵的基础之上，充分利用了微生物的强大转化能力，将中药的有效成分得以高度提炼，毒性得以降低，并将药材中的有效成分与废渣得以大幅度的分离，使得发酵之后的药液浓度更高，更易于人体吸收。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，在中药现代化过程中具有重要地位。
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[1]，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。
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[2]。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。
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[3]。
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。
2.3 产生新化合物
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。
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。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[4]。
3 中药发酵的关键问题
3.1 筛选适合发酵的药材
并非所有药材发酵都能增加疗效的，筛选针对某一活性功能的发酵的药材是中药发酵研究的基本工作。
3.2 适合发酵的菌种
传统中药发酵多用自然菌，如中药淡豆豉，用纯种发酵淡豆豉以染料木素和大豆黄素为指标检测主要有效成分，结果认为纯种发酵可以保证淡豆豉生产的稳定性和产量的提高。
3.3 中药发酵条件优化
不同菌种、培养基、温度、湿度、发酵时间等条件是中药发酵的具体、关键因素。
3.4 活性成分的筛选
由于中药自身体系模糊，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分是中药发酵的关键，活性筛选应侧重方法的可行性和实用性，以细胞和分子水平建立的高通量药物筛选体系可测定的信号，如颜色、荧光、免疫反应、发光、放射性等，做到简单、有效、可行、可靠。
4 展望
对中草药的成分进行生物转化，通过药理筛选模型来确定转化前后药效的变化，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。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分，发展具有中国特色的生物技术医药工业具有广阔的前景。
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[J].中草药，2010，32（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，2011，30（21）：1717.
[4] 杨海龙，章克昌.以薏苡仁为基质的灵芝液体发酵——II.主要活性成分分析[J].中国食品学报，2011，6（5）：105.
[关键词]微生物发酵 中药 生物转化
中图分类号：G302 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0259-01
随着人类生活水平的提高，人类对中医药学的要求也随之提高。传统的中药加工提炼工艺如煎、熬、蒸等方法已经不能满足现代人类生活的需要。目前发展出一门中药炮制新技术，即通过微生物发酵的方法来炮制中药。该技术建立在微生物发酵的基础之上，充分利用了微生物的强大转化能力，将中药的有效成分得以高度提炼，毒性得以降低，并将药材中的有效成分与废渣得以大幅度的分离，使得发酵之后的药液浓度更高，更易于人体吸收。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，在中药现代化过程中具有重要地位。
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[1]，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。
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[2]。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。
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[3]。
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。
2.3 产生新化合物
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。
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。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[4]。
3 中药发酵的关键问题
3.1 筛选适合发酵的药材
并非所有药材发酵都能增加疗效的，筛选针对某一活性功能的发酵的药材是中药发酵研究的基本工作。
3.2 适合发酵的菌种
传统中药发酵多用自然菌，如中药淡豆豉，用纯种发酵淡豆豉以染料木素和大豆黄素为指标检测主要有效成分，结果认为纯种发酵可以保证淡豆豉生产的稳定性和产量的提高。
3.3 中药发酵条件优化
不同菌种、培养基、温度、湿度、发酵时间等条件是中药发酵的具体、关键因素。
3.4 活性成分的筛选
由于中药自身体系模糊，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分是中药发酵的关键，活性筛选应侧重方法的可行性和实用性，以细胞和分子水平建立的高通量药物筛选体系可测定的信号，如颜色、荧光、免疫反应、发光、放射性等，做到简单、有效、可行、可靠。
4 展望
对中草药的成分进行生物转化，通过药理筛选模型来确定转化前后药效的变化，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。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分，发展具有中国特色的生物技术医药工业具有广阔的前景。
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[J].中草药，2010，32（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，2011，30（21）：1717.
[4] 杨海龙，章克昌.以薏苡仁为基质的灵芝液体发酵——II.主要活性成分分析[J].中国食品学报，2011，6（5）：105.