中草藥炮制中微生物的作用機制研究

白澤方，汪學猛

（信陽職業技術學院，河南信陽 464000）

中醫藥在中華民族的發展長河中做出了重要貢獻，為人們的健康生活提供了重要保障。在現代醫學高度發展的今天，依然在疾病防治中發揮著不可替代的作用。隨著技術水平的提高，人居環境發生了較大變化，疾病類型也更為復雜，心腦血管疾病、腫瘤、惡性傳染病等對現代人的健康造成重大危害。西醫一度主導全球衛生事業，而病人對西藥產生的不良反應越來越強，西藥在面對某些疾病也顯得更加無力，這一現實情況使得人們不得不去尋求其他的醫藥資源。部分科學家將人類未來健康的希望放在植物醫藥上，人們希望回歸自然的思潮也在悄然興起，這無疑為我國中醫藥的現代化、國際化提供了良好的外部環境。中藥生物轉化是我國傳統中藥優勢和現代生物技術的成功融合，較傳統的物理、化學炮制中藥更能較好地改變藥性、提高療效、降低毒副作用、擴大適應癥[1]。就中藥而言，大多依賴于傳統的大田栽培。我國是世界上人均耕地最為緊張的國家，有限的耕地生產糧食尚且不足，更無法支撐起大量出產中藥的需求，而運用微生物的分解能力來生產中草藥日漸得到重視，這一新路徑為中藥的現代化生產提供了契機。

1 微生物生產中草藥的作用

1.1 反應機制

微生物在發酵過程中會產生出各種各樣的酶，例如纖維素酶、淀粉酶等。酶的催化作用極強，是常溫常壓下加快化學反應的高效催化劑。微生物發酵中草藥的歷史悠久，在漢以前，古文獻中就有中草藥比較簡單的炮制記載[2]。類型多樣、功能強大的酶可以在發酵過程中將中藥的藥物成分分解、轉化為新的成分，最終給中藥賦以新的效力。微生物通過轉化作用來生產中草藥主要經過以下過程：

（1）微生物在生長中能夠積累一些多元的代謝物，其中有些成分便是具備極佳療效的藥物。

（2）微生物的代謝產物可以與中藥中的一些成分發生反應，并合成為新的物質。

（3）中藥中的某些物質會對微生物及其代謝物產生促進或抑制作用，微生物本身在長期的化學反應中也會改變自身的形狀和代謝途徑，進而產生出新的活性成分，在復雜的變化過程中，各種成分之間比例的變化將給中藥療效的穩定、新物質的產生提供合適的契機。

（4）微生物可以降低、分解中藥本身的毒性，植物醫藥本身帶有一定毒性，在傳統上會采取蒸、曬的方式來減低不良性質。在當代，微生物的運用更為廣泛，例如菜籽、棉籽經過發酵就可以解毒。運用微生物的生長、反應來制作中草藥，既符合回歸自然的理念，又避免了傳統炮制手段復雜、低效等問題，而且微生物的生長還可以為中草藥賦性，在降低副作用的同時豐富其藥效。同時，多數中草藥本身具備一定成分，在發揮調養功效的同時可能會產生副作用，微生物的參與可以提供多種催化底物，包括纖維素酶、木質素酶等化學成分，可以在較大程度上增加藥理活性物質，進而降低其毒性。有學者將黑曲霉用于附子的炮制中，結果表明經過發酵后的附子中的有毒生物堿含量明顯下降，附子原是中藥中慎用的物質，經過此番發酵之后，或可以改良中藥方劑[3]。

1.2 微生物生產中草藥的優勢

（1）保護中藥的活性成分。中藥活性成分是其發揮藥效的物質基礎，是實現中藥現代化的關鍵[4]。微生物生存在較為溫和的條件之下，能夠最大程度地保護中藥的活性成分，例如揮發性物質、維生素等都可以得到最大限度地保留。相比于蒸、曬、煮、熬、練相結合的傳統工藝，其過程更為安全、高效。在某種情況下，微生物還可以提高中藥的效力。微生物生長主要靠消耗蛋白質和糖等物質，在控制好的前提下能夠起到濃縮藥性的作用，有助于人體充分吸收藥效。在傳統的炮制理念下，藥物在進入人體之后并不能直接吸收，導致治療的過程緩慢。而在微生物的作用下，中藥被降解為小分子活性物質，人體可以直接吸收，也可以去除雜質，增強藥效。小分子活性物質更容易與人體細胞蛋白結合，比大分子物質有更高的效果。例如，5mg 芥子裂變物的效果甚至等于50g 芥子，薯蕷皂苷的提取就是運用微生物來去除薯蕷中的淀粉。

（2）節省藥材。在傳統工藝條件下，中藥被提取有效成分之后的廢渣便會被丟棄，造成原料的浪費。而微生物加入之后能夠解決廢棄物過多的問題，并充分提取其中的有效物質，這樣既可以節省藥材，也可以增加經濟利潤，還符合新時代的綠色經濟和可循環運用理念。同時，有利于新藥效成分的開發，經過優選的菌種本身具備對人體功能增益作用，可以強化原藥物的功能，增加預防和治療的功能。中草藥在微生物的作用下，能夠在最大程度上釋放出有效成分，減少藥物的使用量，提升其利用率，其在抗生素替代方面能夠發揮越來越大的作用，但是在具體工作流程中還存在較大問題。

（3）為中藥的結構修飾，藥效穩定提供新途徑。發酵技術是中藥材的傳統炮制方法，其起源可追溯至古老的釀酒技術，在我國有悠久的歷史。發酵中藥在民間的應用極其廣泛，對于多種疾病具有良好的預防與治療作用[5]。中藥的活性成分比較復雜，常有多個不對稱的碳原子，其使用方法來自于數千年的生活實踐，與西藥相比，存在結構修飾率低、反應專一性差等問題。將中藥與西藥做化學反應上的對比，并不能凸顯自身的優勢，卻是中醫藥走向國際化的關鍵步驟。近年來，以微生物作為反應器，能夠促進新的合成物的生成，為獲取新的活性成分而創造條件。有研究者在嗎啡類似物蒂巴因的14位碳原子上定向引入了羥基，極大強化了其鎮痛療效。運用微生物來制作中藥能夠實現工藝可控，保證產品質量的穩定，便于工業化生產，有利于實現中醫藥的現代化發展。有研究表明，應用微生物發酵技術發酵復方黃芪白術藥劑，可以有效提高其主要活性成分多糖的含量，從而達到提高藥效及利用率的效果[6]。

2 微生物轉化在中草藥生產中的應用要點

2.1 篩選合適的中草藥

作為古典醫學與現代技術的結合典范，以微生物來生產中草藥是中醫實現新發展的關鍵，也是為了全人類造福的重大事業。在實施這一工作時，其前提便是以中草藥本身的藥性為本，增益藥性為輔，不可本末倒置。中華先民對中草藥的應用經歷了數千年的時間才創作出一套成熟的體系，新藥性的發揮千萬不可盲目。中草藥的類型復雜、藥性不一，有藥性近似而品名殊異者，有品名近似而藥性懸隔者，且每種中藥都有特殊的發酵方法，不同的中藥在同一條件下會產生不同的藥效。以乳酸菌為例，甘草與之發酵后基本失去抑菌活性、而板藍根、苦丁等藥材與之反應，則會有明顯的抑菌效果。同一種中藥在不同的配比中將會產生出不同的藥效，例如，雷公藤與三七和地黃配伍，將極大地影響雷公藤甲素A，進而降低其毒性。當前，還有一些藥材只能單獨使用，例如刺五加。如果將這些單獨使用的藥材經過微生物發酵過程，或許可以優化其療效，甚至可以在此借此機會研發出新型藥物，進而促進中醫藥的創新性發展。因此，在運用微生物生產藥材時，要篩選出具備針對性強、易于配伍的藥材，以便于后期的研究與利用。

2.2 選育優良的發酵菌種

優質、安全、高效的發酵菌是影響中草藥藥效的關鍵所在，不同的菌種將給中藥賦予不同的藥性。為了便于研究，中草藥通常運用單一的菌種來發酵，其主要的特點是易于操作，但是也存在品種單一、酶種單一的問題。高效菌種的選育是轉化中草藥藥性的關鍵，除了依賴于自然篩選和工程菌之外，還要強化實驗選育。根據學界的研究發現混合菌種的發酵普遍要優于單一菌種，能夠在更大程度上減少原料損耗，實現多菌多酶的混合反應。運用黑曲霉、枯草芽孢桿菌、產朊假絲酵母等三種微生物來與辣木反應，可以增強原料的抗氧化屬性、改善營養結構。除了目前發酵中使用的真菌、細菌外，還可以運用物理和化學的綜合方法來優化發酵過程，誘變技術、基因工程、質體融合技術等都可以用于優良菌種的生產與改良。在當前階段，釀酒酵母的改良已經廣泛運用了原生質體融合技術，改造后的菌種對成品的香味作用要優于原菌種。中草藥本身種類繁多，菌種的種類更為復雜，如何實現兩者的協調配合，還需要嚴謹的研究。

2.3 優化中草藥的發酵條件

發酵過程是多因素共同作用的結果，也是我國先民在飲食中常用的方法。在現代中草藥的炮制中，不同的中草藥和菌種在一起，能夠展現出不同的發酵反應。例如，在做微生物發酵中草藥的實踐中可以發現，如果控制好中藥種類和發酵環境，僅僅變換菌種接種量就可以考察出不同菌量環境下，中藥的某些特性會發生變化，而且中藥中的某些成分會發生轉化，含量也會出現遞增或遞減的變化。因此，研究中藥與微生物之前的發酵過程需要篩選出最為合適的環境條件，以發揮其最佳的藥用價值。為了提升菌種的轉化效率，獲得更多目標產物，還要重視培養基的優化工作。不同的培養基經過同樣的菌群轉化之后也會具備不同的藥性，例如，在發酵淡豆豉時，將其與桑葉、青蒿置于一起，則藥性寒涼，將其與麻黃、紫蘇置于其一，則藥性辛溫，環境一轉、藥性懸遠，便是中草藥的神奇之處，也是危險之處。“一些中藥往往因毒副作用而限制了其臨床應用，如今可利用微生物轉化技術對中藥中的毒性成分進行分解或結構修飾，達到降低毒性的目的”[7]。運用現代技術來生產中草藥在未來具有廣闊的市場，當前，對中草藥的研究主要集中在資源開發、新藥性研究等方面，未來有望在穩定中藥藥性、確定重要作用機理、提升產業化發展程度等方面做出貢獻。

2.4 完善發酵中草藥的保障措施

1）完善大田種植中草藥的農藥使用標準和生產規范，加強監督力度，運用生物手段和物理手段來防治病蟲害，運用基因工程來改變中草藥品種的抗病能力，強化對中藥農藥殘留處理方法的研究。古往今來，安全高效的中草藥原料都是中醫發展的基礎，在中藥走向國際化的過程中，更要注重大田生產和仿野生種植并重的手段，為國際化的中醫事業奠定堅實的基礎。

2）建立相應的中草藥質量檢測標準，確定標準化生產辦法，以實現中草藥生產的現代化、長遠化發展。要根據已有的研究成果建立中草藥發酵標準、酶類產物特性研究。

3）嘗試構建中草藥發酵的藥理模型，降低發酵中草藥的研發成本。當前，已經有部分地區將微生物發酵的中草藥用于畜牧業中，其運用的成熟仍需要長期的科學研究，不可盲目用于人體醫學之中。

3 結語

中草藥本身具備多樣化的活性物質，運用中草藥來治療疾病可以增強人體免疫力，降低患重大疾病的可能性，促進身體健康發展。中草藥經過微生物的發酵之后，不但能夠充分釋放其原有的成分，提升利用率，而且在多種酶的作用下還可以代謝出新的物質，改變原有藥性，更加有益于疾病的治療。但是，在微生物發酵與中草藥的結合中還存在一些問題，對于新菌種的運用、中藥農藥殘留的去除等都是還未解決的問題，仍需要進一步的研究。同時，現代迅速發展的多菌種混合發酵方法，也對現代生物技術的基礎理論發展提出了新要求。供人體使用的發酵中草藥需要在藥理學、免疫學、微生物學、中醫學等方面做出更多論證，建構全面的標準。

在發酵中草藥發展的初級階段，可以先從動物使用開始。經過實驗證明，動物使用中草藥可以強化食欲、促進生長，是一種天然的飼料添加劑，不僅能改善藥用活性，發揮功效，其中的益生菌在進入腸道后可以發揮自身特點促進制劑的吸收。在以往限于運費、產地等原因并不能大力推廣。而發酵中草藥可以降低使用成本，相信在未來，該類型的添加劑可以為我國的飼料無抗化做出重要貢獻。