微生物发酵中药的应用研究

2011-08-15河南天冠燃料乙醇有限公司魏学涛孙洪博

河南科技 2011年18期

河南天冠燃料乙醇有限公司魏学涛孙洪博

微生物发酵中药的应用研究

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一、中药发酵制药

中药发酵研究开始于20世纪80年代，但当时仅是对真菌类自身发酵的研究，如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等，大都是单一发酵。20世纪90年代初，日本小桥恭一发现中草药成分，如番泻叶甙，可借助肠道细菌转化为致泻有效成分而起到治疗作用。又有报道，在中药有效成分与细菌的生物转化过程，许多甙类、黄酮类、黄酮醇、黄烷酿类、香豆素类等均经过肠道菌进行了化学修饰。在中药成分生物转化的研究过程中，对代谢物提纯、确定结构模式固然重要，但更应当推出微生物发酵。中药成分的生物转化是中药创制新药研究的重要方面。正在修订中的我国新药申报指导原则，已决定将生物转化列入创新（一类）药的研究。

中药发酵制药技术的典型特点就是生物转化，可概括为如下几点：药物的有效组分、活性物质最大限度地得以提取、利用；药物进入人体后不能直接被利用的有效活性组分，因在体外得以完成而被直接利用，迅速发挥应有效能；优选的人体有益菌种本身具有补充或增强原有药物的功能；中药发酵制药与原有药物相比产生了新的活性物质，从而具有新的保健、预防或治疗功能；是实现中药现代化、高科技的又一新技术，生产工艺可控，所得产物精确，制剂方便，便于与国际接轨。

二、微生物发酵中药的机理

1. 微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前提，经微生物的代谢形成新的化合物。

2. 微生物在生长过程中还能产生丰富的初生或次生代谢产物，有些代谢产物自身就是功能良好的药物。

3. 微生物的初生、次生代谢产物和中药中的有些物质发生反应形成新的化合物。

4. 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，从而形成新的活性成分或改变各活性成分的相互关系。

5. 因为微生物的分解转化作用，使其有可能对中药中的有毒物质进行分解，降低毒副作用。

三、微生物发酵中药的应用历史

1. 微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中很多药用真菌本身被作为中药来应用。因此从一定意义上讲，中药与微生物，特别是与一些药用真菌具有密切的联系。早在东汉年间的《神龙本草经》中，就对灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌进行列项论述，这些药物至今沿用不衰。

2. 微生物发酵中药应用历史悠久，也是传统中药加工炮制的重要方法之一，一般主要起中药复合炮制的作用，而且很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较好效果。微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。如片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一定比例混匀后经发酵而成曲剂。

3. 某些传统的微生物制剂一直使用至今，其中以不同中药作为辅料，采用微生物处理后自身成为发酵物的一部分，如半夏炮制、神曲制备等。同时随着历史的发展，微生物发酵中药的应用也在不断变化。

四、微生物发酵中药应注意的问题

发酵工程制药的工艺过程包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、种子罐（空灭—配制培养基—实灭—无菌接种）扩大培养、发酵（空灭—配制培养基—实灭—无菌接种，通往无菌空气进行有氧发酵）生产和药品的分离（等电点法、离子交换法、溶媒萃取法等）、提纯（重结晶法）、干燥（喷塔、气流、烘干等）、包装（纸筒、铝筒、袋装等）等方面。

1. 选择优良的菌种。实验表明不同的菌种具有明显不同的降解性，这表明菌种不同，作用不同。传统中药发酵多用自然菌，如中药淡豆豉。蔡琨等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产量的提高和生产的稳定性。张玲琪等从长春花茎的韧皮部分离出一种内生真菌，用该真菌发酵长春花产生抗癌药长春新碱。菌种的研究涉及自然菌、内生菌和特种菌，但哪类菌种更适合中药发酵则需进行深入研究。

2. 培养基的配置过程。不同中药材的物理结构以及化学结构均不同，所以微生物发酵过程及结果差异很大，这是由中药中含有木质素、纤维素、半纤维素量的不同所决定的。这些不同的含量导致降解情况不一样，引起这些变化的原因在哪里，不同结构和含量与降解以及成分变化的相关性有哪些，如何让菌种最大限度地利用以中药材为主要组成部分的培养基获取目标物，都是以后值得研究的一个方向。

3. 微生物发酵中药复合体系的建立是为了将具有一定功效的微生物发酵中药，从而获得一个具有一定功效的发酵物，这也是以后研究的方向之一。由于微生物中很多药用真菌具有良好的治疗作用，借鉴中医药组方思想，将一些具有类似或协同作用的中药进行发酵，从而产生具有两者功效或者降低单一药物不良作用的复合体系。

4. 分离、纯化等条件的优化。首先，应该对微生物的发酵和培养等进行系统的研究，并进行成分的分离、鉴定和相关药理实验的证明，更加明确微生物的性质以及变化过程。其次，对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究，深入研究中药多靶点作用的机理，并用相应模型进行科学的阐述，进而建立中药多靶点作用的模式。

5. 筛选合理的药理模型。合理的药理模型是发酵产物活性成分筛选的重要保障，药理实验更加明确微生物的性质以及变化过程，筛选能够分泌特异性作用的活性物质进行的体外实验，因为相对于体内实验而言，体外实验更省时、省力、低成本，适合大量筛选。利用微生物发酵过程中产生的酶系，建立苷类中药体外转化模型，将苷类物质转化为相应的苷元，有效提高了活性成分的生物利用度。其次，对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究，深入研究中药多靶点作用的机理，并用相应模型进行科学的阐述，进而建立中药多靶点作用的模式。最后将发酵产物与天然产物对比研究，通过对发酵产物与天然产物的成分、药理药效及毒理进行对比，寻找目前比较紧缺天然产物的替代品。