曲霉轉化中藥材的研究進展

金燦，周晉*，崔培梧，林艷，徐德宏，李順祥

（湖南中醫藥大學藥學院，湖南長沙410208）

·文獻綜述·

曲霉轉化中藥材的研究進展

金燦，周晉*，崔培梧，林艷，徐德宏，李順祥

（湖南中醫藥大學藥學院，湖南長沙410208）

微生物轉化已成為中藥現代化研究的熱點之一，本文對微生物轉化中使用頻率高的曲霉菌轉化中藥材的應用進行綜述，并對廣泛使用的黑曲霉對人參皂苷、黃山藥、槐米中的蘆丁、虎杖中的白藜蘆醇苷、黃芩等的轉化應用進行了介紹。

微生物轉化；中藥材；曲霉；黑曲霉

〔Abstract〕Microbial transformation has become one of the hot issues on themodernization of traditional Chinesemedicine. This paper has reviewed the applications of aspergillus which is used frequently to transforming Chinese medicinal materials，and introduced the applications of transforming ginsenoside，dioscorea panthaica，lutin in Flos Sophorae，resveratrol glycosides in polygonum cuspidatum and Scutellariabaicalensis by aspergillus niger.

〔Keywords〕microbial transformation；traditional Chinese medicinal materials；aspergillus；Aspergillus niger

中藥材成分復雜，不僅含有有效成分還含有無效、低效成分甚至有毒成分。已有研究表明，通過微生物轉化的方法能增加有效成分的含量、減少毒性成分種類或含量、增加化合物的種類，為活性先導化合物的篩選提供更多選擇；還能通過研究微生物轉化中藥材的過程來研究體內的代謝過程，探求中藥的作用機制等［1-2］。微生物轉化的方法條件溫和［3］，對環境的污染低，符合綠色環保的時代發展要求。因此本文針對微生物轉化應用于中藥材的研究，著重對曲霉系微生物在中藥材轉化的應用進行了綜述。

1　微生物對中藥材的轉化

微生物轉化中藥材是指某一種微生物將一種中藥材或某一種中藥成分（底物）轉化成另一種或幾種物質（產物）的過程，這一過程是微生物利用其在生長過程中產生的胞內或胞外酶來催化一種或多種化學反應的發生［4］。

與化學催化相比，采用微生物轉化的方法具有更強的專一性，具有立體選擇性。因為轉化條件為微生物的生存生長環境，條件溫和，對環境的污染低；以及微生物種類繁多，對于一類反應的發生可能會有多種菌種有效，通過篩選出最佳菌種以及優化實驗條件可以提高微生物轉化的轉化率［3］。

應用微生物轉化中藥可以得到原來不存在的化合物，增加化合物的種類，通過篩選得到活性先導化合物，為中藥的新藥開發開辟道路；除此之外，微生物轉化中藥可以提高高活性組分的含量從而增強中藥的藥效；微生物轉化還能通過分解或修飾的方式使中藥中的毒性成分組成減少或含量降低，達到降低毒副作用的效果；最后微生物在體外轉化中藥還可以模擬中藥活性成分在體內的代謝過程，從而有助于研究中藥的作用機制［1-2］，為中藥的合理用藥提供依據。基于微生物轉化的特點以及用途，現已經有許多對微生物轉化中藥的探索與研究。

雖然微生物的種類繁多，但只有一小部分的微生物能應用于轉化中藥材這一領域，通常能用于轉化中藥材的微生物主要有毛霉菌、根霉菌、曲霉菌等［5］。在以上幾種菌種中又以曲霉菌的應用較為廣泛，而曲霉菌中又分為黑曲霉、米曲霉、煙曲霉、紅曲霉、土生曲霉、雜色曲霉等。又因黑曲霉具有多種活性強的酶系，能產生果膠酶、甘露聚糖酶、蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、脂肪酶、葡萄糖苷酶等酶而廣泛使用［6-7］。

2　黑曲霉在中藥轉化中的應用

2.1黑曲霉的特點

黑曲霉是半知菌亞門絲孢綱絲孢目叢梗孢科曲霉屬的一個常見種。因它具有多種活性強的酶系，能產生淀粉酶、果膠酶、葡萄糖苷酶等酶以及能分解有機物產生有機酸，是重要的工業發酵菌種。如利用黑曲霉產生的淀粉酶催化淀粉糖化、液化或制取工業酒精等；還可利用黑曲霉產生的葡萄糖苷酶使苷類化合物酶解掉糖的部分而得到苷元。

2.2應用實例

吳秀麗等［8］從長白山人參根際土壤中分離篩選出68種真菌菌種用于轉化人參皂苷Re，其中有3種菌種對人參皂苷Re有轉化作用，在這3種中，轉化活性最高的是黑曲霉菌菌株。采用黑曲霉可以使藥用價值相對低、組分含量大的人參皂苷Re轉化生成具有極高藥用價值的人參皂苷Rg1、Rg2、Rh1，為提高人參的藥效提供了一種新的思路。

張傳會等［9］采用黑曲霉對薯蕷科植物黃山藥根莖進行微生物轉化，轉化后得到4種化合物，其中3種化合物具有抑菌活性。采用黑曲霉微生物轉化技術使黃山藥的化合物種類增多，與原藥材提取物相比，生物活性更強，有效的提高了藥物的藥效。

在自然界中，蘆丁的含量遠遠大于槲皮素，但槲皮素在抗菌、抗癌方面的藥理作用明顯強于蘆丁［10］。陳箐筠等［11］篩選到一株能產β-葡萄糖苷酶和蘆丁-α-鼠李糖苷酶的黑曲霉菌株，并研究該菌株產酶的最佳培養條件，利用該菌株轉化從槐米中提取到的蘆丁來制備苷元槲皮素。

牛蒡子苷和牛蒡子苷元同是菊科植物牛蒡的干燥成熟果實牛蒡子的有效成分之一，屬于木脂素類化合物［12］。牛蒡子苷元具有抗腫瘤、抗病毒、抗老年癡呆，并對急性腎炎和腎病綜合征都有良好療效［14］。但是牛蒡子中牛蒡子苷的含量遠遠多于牛蒡子苷元，為了增加牛蒡子苷元的含量，增強藥物的療效，歐志敏等［15］采用黑曲霉轉化牛蒡子提取液，轉化7 d的轉化率可超過百分之九十。利用黑曲霉轉化牛蒡子，促使牛蒡子苷轉化為牛蒡子苷元，有利于提高牛蒡子水提液中的牛蒡子苷元的量，提高藥物的起效速度，是一種可行的牛蒡子生物炮制技術。

白藜蘆醇-3，4’，5-三羥基二苯乙烯，具有抗氧化、清除自由基、抗動脈粥樣硬化、保肝、抗腫瘤、抗血栓以及降血脂等藥理作用［16-19］，被認為是繼紫杉醇之后的第二種最潛力的抗癌藥物。白藜蘆醇主要存在于蓼科植物虎杖、葡萄科植物葡萄、豆科植物花生中。在干燥的虎杖根莖中，白藜蘆醇約占0.1%～0.2%，而白藜蘆醇苷約占2%，為了滿足人們對白藜蘆醇的日漸龐大的需求，田天麗等［20］采用黑曲霉將虎杖中白藜蘆醇苷轉化生成白藜蘆醇；呂之堯等［21］人對含糖苷鍵水解酶菌株的篩選得到4種能用于轉化虎杖中白藜蘆醇苷的菌種，其中以黑曲霉菌株的轉化效果最好，白藜蘆醇的提取率與直接用乙醇提取相比大大升高；龔云杰等［22］篩選鑒定得到一株黑曲霉，采用固體發酵方式對虎杖進行轉化，轉化后白藜蘆醇的提取率提高了3倍，并對轉化條件進行優化；許南兒等［23］人以虎杖為基質富集再分離、篩選得到9株菌落形態不同的霉菌，并用它們進行轉化實驗，以白藜蘆醇的的含量為標準，其中黑曲霉為轉化能力最強的菌株。采用黑曲霉對虎杖進行轉化，能夠使大量存在的虎杖苷轉化為藥理作用更為顯著的白藜蘆醇，拓展了白藜蘆醇的來源。

黃芩素是黃芩中的主要活性成分之一，研究表明其具有抗菌抗病毒、清除氧自由及抗氧化、解熱鎮痛抗炎、抗腫瘤及對心腦血管保護等藥理作用［24］。車慶明等［25］研究表明在體內黃芩苷代謝為黃芩素被吸收，因此黃芩素在體內的吸收較黃芩苷為快，且生物利用度也較黃芩苷高，汪紅等［26］采用黑曲霉對黃芩提取液進行轉化制得黃芩素，轉化率十分可觀；陳麗艷等［27］采用黑曲霉對滅菌后的黃芩直接進行微生物轉化，最后得到黃芩素和漢黃芩素的含量比黃芩原藥材所含分別高出1.73倍和4.77倍，而黃芩苷的含量降低了。采用黑曲霉轉化可以使黃芩苷轉化成黃芩素，使黃芩的藥效有所提升。

3　其他曲霉在中藥轉化中的應用

3.1其他主要的曲霉及其特點

除黑曲霉以外，還有米曲霉、土生曲霉、紅曲霉等曲霉也應用于中藥材的轉化研究中，但不及黑曲霉的應用廣泛。其中米曲霉能產生蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、纖維素酶等酶，作為最重要的酶制劑而廣泛使用［28］；而紅曲霉在生長過程中能產生淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、果膠酶、麥芽糖酶等多種酶［29］。

3.2應用實例

董悅生等［30］采用米曲霉直接轉化盾葉薯蕷皂苷制備薯蕷皂苷元，該苷元既具有抗腫瘤的藥理作用［31-32］，還是工業上用于合成甾體激素和甾體避孕藥的一種重要原料［33］。全波［34］利用米曲霉對中藥穿山龍中水溶性總皂苷進行生物轉化，并從轉化產物中分離得到11個甾體皂苷類化合物，其中2個新的甾體皂苷，以及5個穿山龍中從未報道過的化合物，通過米曲霉的轉化，增加了化合物的種類，有利于活性先導化合物的篩選。

陳有為等［35］從西雙版納熱帶雨林土壤中分離得到土生曲霉并篩選得到高效轉化菌株，用該菌株轉化三七藥材，最終藥材中原來存在的化學成分大部分被降解或分解，得到新的化合物，部分稀有成分含量有所增加。宋艷秋等［36］利用紅曲霉在優化條件下轉化葛根，得到葛根素的含量大幅提高，使藥物的療效得以增強。厙守權等［37］采用紅曲霉對人參進行轉化，轉化后人參皂苷Rg1、Re、Rb1的含有量降低，而稀有的人參皂苷Rg3含量增多，有利于提高人參的藥效。

4　展望

在曲霉屬真菌眾多種中，黃曲霉能產生有毒物質，不能應用于微生物轉化中；黑曲霉的的酶系廣泛，不產生毒素，在轉化中藥方面的應用相當普遍；除黑曲霉以外的曲酶如米曲霉等，也有所應用，但都遠不及黑曲霉應用的多。

在經濟高速發展的今天，突出疾病尤其是癌癥每天都在吞噬著人類，成為一時還難以解決的醫藥學難題。通過微生物轉化中藥材的方法有望得到原來不存在的化學成分，經過篩選得到活性先導化合物，開發獲得具有特異性好的藥理藥效的抗癌新藥；而那些具有很好抗癌藥理作用但毒性很大的藥物，通過微生物的處理對其結構進行修飾從而降低毒副作用，有望能成為抗癌藥物的新寵；除此之外，由于中藥成分的復雜，以及中藥復方配伍的復雜性，僅僅依賴于中醫傳統理論說服力欠佳，很難使中藥走上國際化，通過微生物轉化的手段，闡明中藥的作用機制，說明中藥用藥的科學性以及合理性，有助于推動中藥的現代化與國際化。

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（本文編輯匡靜之）

Research Progresses of Aspergillus Transform ing Traditional Chinese M edicinal M aterials

JIN Can，ZHOU Jin*，CUI Peiwu，LIN Yan，XU Dehong，LI Shunxiang
（School of Pharmacy，Hunan University of Chinese Medicine，Changsha，Hunan 410208，China）

R282.7；Q939

A

doi：10.3969/j.issn.1674－070X.2016.06.023

2015-07-26

湖南省中醫藥科研計劃項目（201426）；湖南省“十二五”中藥學重點學科項目（湘教發［2011］76號）；校生物工程重點學科項目。

金燦，女，在讀碩士研究生，研究方向：手性藥物分離與分析。

*周晉，女，副教授，碩士研究生導師，E-mail：hnzhoujin@sina.com。