微生物發(fā)酵中藥的應(yīng)用研究

河南天冠燃料乙醇有限公司 魏學(xué)濤 孫洪博

微生物發(fā)酵中藥的應(yīng)用研究

河南天冠燃料乙醇有限公司 魏學(xué)濤 孫洪博

一、中藥發(fā)酵制藥

中藥發(fā)酵研究開始于20世紀(jì)80年代，但當(dāng)時(shí)僅是對(duì)真菌類自身發(fā)酵的研究，如靈芝菌絲體、冬蟲夏草菌絲體、槐耳發(fā)酵等，大都是單一發(fā)酵。20世紀(jì)90年代初，日本小橋恭一發(fā)現(xiàn)中草藥成分，如番瀉葉甙，可借助腸道細(xì)菌轉(zhuǎn)化為致瀉有效成分而起到治療作用。又有報(bào)道，在中藥有效成分與細(xì)菌的生物轉(zhuǎn)化過程，許多甙類、黃酮類、黃酮醇、黃烷釀?lì)?、香豆素類等均?jīng)過腸道菌進(jìn)行了化學(xué)修飾。在中藥成分生物轉(zhuǎn)化的研究過程中，對(duì)代謝物提純、確定結(jié)構(gòu)模式固然重要，但更應(yīng)當(dāng)推出微生物發(fā)酵。中藥成分的生物轉(zhuǎn)化是中藥創(chuàng)制新藥研究的重要方面。正在修訂中的我國(guó)新藥申報(bào)指導(dǎo)原則，已決定將生物轉(zhuǎn)化列入創(chuàng)新（一類）藥的研究。

中藥發(fā)酵制藥技術(shù)的典型特點(diǎn)就是生物轉(zhuǎn)化，可概括為如下幾點(diǎn)：藥物的有效組分、活性物質(zhì)最大限度地得以提取、利用；藥物進(jìn)入人體后不能直接被利用的有效活性組分，因在體外得以完成而被直接利用，迅速發(fā)揮應(yīng)有效能；優(yōu)選的人體有益菌種本身具有補(bǔ)充或增強(qiáng)原有藥物的功能；中藥發(fā)酵制藥與原有藥物相比產(chǎn)生了新的活性物質(zhì)，從而具有新的保健、預(yù)防或治療功能；是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化、高科技的又一新技術(shù)，生產(chǎn)工藝可控，所得產(chǎn)物精確，制劑方便，便于與國(guó)際接軌。

二、微生物發(fā)酵中藥的機(jī)理

1. 微生物以中藥中的有效物質(zhì)或一些非有效物質(zhì)為前提，經(jīng)微生物的代謝形成新的化合物。

2. 微生物在生長(zhǎng)過程中還能產(chǎn)生豐富的初生或次生代謝產(chǎn)物，有些代謝產(chǎn)物自身就是功能良好的藥物。

3. 微生物的初生、次生代謝產(chǎn)物和中藥中的有些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物。

4. 由于中藥的某些物質(zhì)可能對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝及活性成分的產(chǎn)生有促進(jìn)或抑制作用，微生物在中藥的特殊環(huán)境中也有可能改變自身的代謝途徑，從而形成新的活性成分或改變各活性成分的相互關(guān)系。

5. 因?yàn)槲⑸锏姆纸廪D(zhuǎn)化作用，使其有可能對(duì)中藥中的有毒物質(zhì)進(jìn)行分解，降低毒副作用。

三、微生物發(fā)酵中藥的應(yīng)用歷史

1. 微生物發(fā)酵中藥中所應(yīng)用到的很多微生物是藥用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中很多藥用真菌本身被作為中藥來應(yīng)用。因此從一定意義上講，中藥與微生物，特別是與一些藥用真菌具有密切的聯(lián)系。早在東漢年間的《神龍本草經(jīng)》中，就對(duì)靈芝、茯苓、豬苓、雷丸等藥用真菌進(jìn)行列項(xiàng)論述，這些藥物至今沿用不衰。

2. 微生物發(fā)酵中藥應(yīng)用歷史悠久，也是傳統(tǒng)中藥加工炮制的重要方法之一，一般主要起中藥復(fù)合炮制的作用，而且很多發(fā)酵之后的藥物在臨床應(yīng)用上取得了較好效果。 微生物發(fā)酵中藥在中醫(yī)藥應(yīng)用中得到了很大的體現(xiàn)。如片仔癀的主要成分是三七的微生物發(fā)酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鮮青蒿、鮮蒼耳、鮮辣蓼按一定比例混勻后經(jīng)發(fā)酵而成曲劑。

3. 某些傳統(tǒng)的微生物制劑一直使用至今，其中以不同中藥作為輔料，采用微生物處理后自身成為發(fā)酵物的一部分，如半夏炮制、神曲制備等。同時(shí)隨著歷史的發(fā)展，微生物發(fā)酵中藥的應(yīng)用也在不斷變化。

四、微生物發(fā)酵中藥應(yīng)注意的問題

發(fā)酵工程制藥的工藝過程包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、種子罐（空滅—配制培養(yǎng)基—實(shí)滅—無菌接種）擴(kuò)大培養(yǎng)、發(fā)酵（空滅—配制培養(yǎng)基—實(shí)滅—無菌接種，通往無菌空氣進(jìn)行有氧發(fā)酵）生產(chǎn)和藥品的分離（等電點(diǎn)法、離子交換法、溶媒萃取法等）、提純（重結(jié)晶法）、干燥（噴塔、氣流、烘干等）、包裝（紙筒、鋁筒、袋裝等）等方面。

1. 選擇優(yōu)良的菌種。實(shí)驗(yàn)表明不同的菌種具有明顯不同的降解性，這表明菌種不同，作用不同。傳統(tǒng)中藥發(fā)酵多用自然菌，如中藥淡豆豉。蔡琨等用純種發(fā)酵淡豆豉以染料木素和大豆黃素為指標(biāo)檢測(cè)主要有效成分，結(jié)果認(rèn)為純種發(fā)酵可以保證淡豆豉產(chǎn)量的提高和生產(chǎn)的穩(wěn)定性。張玲琪等從長(zhǎng)春花莖的韌皮部分離出一種內(nèi)生真菌，用該真菌發(fā)酵長(zhǎng)春花產(chǎn)生抗癌藥長(zhǎng)春新堿。菌種的研究涉及自然菌、內(nèi)生菌和特種菌，但哪類菌種更適合中藥發(fā)酵則需進(jìn)行深入研究。

2. 培養(yǎng)基的配置過程。不同中藥材的物理結(jié)構(gòu)以及化學(xué)結(jié)構(gòu)均不同，所以微生物發(fā)酵過程及結(jié)果差異很大，這是由中藥中含有木質(zhì)素、纖維素、半纖維素量的不同所決定的。這些不同的含量導(dǎo)致降解情況不一樣，引起這些變化的原因在哪里，不同結(jié)構(gòu)和含量與降解以及成分變化的相關(guān)性有哪些，如何讓菌種最大限度地利用以中藥材為主要組成部分的培養(yǎng)基獲取目標(biāo)物，都是以后值得研究的一個(gè)方向。

3. 微生物發(fā)酵中藥復(fù)合體系的建立是為了將具有一定功效的微生物發(fā)酵中藥，從而獲得一個(gè)具有一定功效的發(fā)酵物，這也是以后研究的方向之一。由于微生物中很多藥用真菌具有良好的治療作用，借鑒中醫(yī)藥組方思想，將一些具有類似或協(xié)同作用的中藥進(jìn)行發(fā)酵，從而產(chǎn)生具有兩者功效或者降低單一藥物不良作用的復(fù)合體系。

4. 分離、純化等條件的優(yōu)化。首先，應(yīng)該對(duì)微生物的發(fā)酵和培養(yǎng)等進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并進(jìn)行成分的分離、鑒定和相關(guān)藥理實(shí)驗(yàn)的證明，更加明確微生物的性質(zhì)以及變化過程。其次，對(duì)中藥也應(yīng)該進(jìn)行成分與藥理作用的全面研究，深入研究中藥多靶點(diǎn)作用的機(jī)理，并用相應(yīng)模型進(jìn)行科學(xué)的闡述，進(jìn)而建立中藥多靶點(diǎn)作用的模式。

5. 篩選合理的藥理模型。合理的藥理模型是發(fā)酵產(chǎn)物活性成分篩選的重要保障，藥理實(shí)驗(yàn)更加明確微生物的性質(zhì)以及變化過程，篩選能夠分泌特異性作用的活性物質(zhì)進(jìn)行的體外實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橄鄬?duì)于體內(nèi)實(shí)驗(yàn)而言，體外實(shí)驗(yàn)更省時(shí)、省力、低成本，適合大量篩選。利用微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶系，建立苷類中藥體外轉(zhuǎn)化模型，將苷類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的苷元，有效提高了活性成分的生物利用度。其次，對(duì)中藥也應(yīng)該進(jìn)行成分與藥理作用的全面研究，深入研究中藥多靶點(diǎn)作用的機(jī)理，并用相應(yīng)模型進(jìn)行科學(xué)的闡述，進(jìn)而建立中藥多靶點(diǎn)作用的模式。最后將發(fā)酵產(chǎn)物與天然產(chǎn)物對(duì)比研究，通過對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物與天然產(chǎn)物的成分、藥理藥效及毒理進(jìn)行對(duì)比，尋找目前比較緊缺天然產(chǎn)物的替代品。

五、結(jié)論

綜上，隨著多學(xué)科的交叉發(fā)展，微生物發(fā)酵中藥的研究必將取得一個(gè)長(zhǎng)足的發(fā)展，微生物發(fā)酵中藥也必將能在中藥現(xiàn)代化進(jìn)程中表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。