发酵中药研究进展

发酵中药研究进展摘要：本文通过发酵中药的历史研究概况，不同发酵物料、不同发酵微生物和发酵基质对发酵中药的影响，发酵中药的研究现状及应用现状进行论述。

关键词：发酵；中药；微生物；中药发酵是借助于酶和微生物的作用，在一定的环境条件下（如温度、湿度、空气、水分等），使药物通过发酵过程，改变其原有性能，增强或产生新的功效，扩大用药品种，以适应临床用药的需要[1]。

中药发酵制药技术继承了中药炮制学发酵法的基础上，吸取了微生态学研究成果，结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术，是从中药(天然药物)制药方面寻找药物的新疗效。

随着人们对中药的认识不断深入及使用范围的不断扩大，对中药研究也不断地深入，通过先进的检测手段对发酵前后的药物组分进行研究，如通过高效液相检测就发现发酵转化的组分及转化的量，从而更加深入的研究发酵的原理。

与此同时，随着现代生物技术的不断进步，特别是酶工程和组织细胞的体外培养的成功，又为中药的新型炮制提供了先进的手段。

1、中药发酵的历史概况我国人民早在四千多年以前就开始利用微生物发酵来酿酒，我们现在常用的酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品也是古人用微生物发酵来生产的。

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。

一些传统中药如六神曲、淡豆豉、半夏曲、红曲豆黄等，也是通过利用自然界微生物固体（如霉菌、酵母等）发酵而成的。

但是由于当时认知和条件的限制，传统的中药发酵仅对自然界的菌种进行简单利用，且菌种不纯，针对性不强，不能利用现代研究成果定向改变药物的性能或有意识地根据药物之间的特性进行有目的的组合。

同时，对那些在自然界中不占优势、生长条件又要求比较严格的微生物来说，就不可能用来中药发酵[2]。

2、中药发酵的种类2.1根据发酵物料的状态，中药发酵，也有固态发酵和液态发酵两种类型。

2.1.1中药固态发酵固态发酵[3]是指微生物在几乎没有游离可流动水的培养基质上的生长过程及生物反应过程。

固态发酵的发酵物料含水量较低，一般在40%－60%。

因此，中药固态发酵是指微生物在含有中药材的因态培养基质上的生长过程及生物反应过程。

发酵物料又称基质，既是微生物生长的营养源，又是微生物生长的微环境，还是发酵产物的聚集地。

基质的成分包含淀粉、蛋白质或纤维素等大分子物质以及一些无机物，为微生物生长提供碳源、氮源、水、无机盐及微量元素、生长因子等。

培养基的组成和配比会对微生物的生长、产物的形成以及产量有很大的影响。

对于某一特定的微生物和产物而言，需要经过一系列的实验摸索，才能确定一种既有利于微生物生长，又能得到高产优质的产物的理想的基质配方。

可用于固态发酵的菌种有芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌、药用真菌等。

例如传统的半夏曲、神曲等就是采用固态发酵的方式生产的。

2.1.2中药液态发酵液态发酵起源于抗生素发酵，后发展到有机酸、氨基酸、酶制剂发酵，液态发酵比固态发酵过程要复杂。

液态发酵是指微生物在液体深层培养基中进行厌氧或需氧发酵的纯种培养方法。

根据操作方法的差异又可以分为分批发酵、分批补料发酵和连续发酵。

中药液态发酵包括药用真菌在液体培养基中的生长及生物反应过程以及其它微生物在含有中药提供物的液体培养基中生长及生物反应过程。

例如三株口服液是选用黑大豆经发芽后的水提取液作为中药发酵药材，以双歧杆菌、乳酸杆菌和肠球菌为菌种进行液态罐内发酵生产的[4]以及茯苓多糖的液态发酵生产和灵芝多糖的液态发酵生产等。

2.2根据发酵微生物和发酵基质的特性又可分为药用真菌发酵，微生物与中药材的发酵，药用真菌与其它微生物的发酵。

2.2.1药用真菌发酵常见的药用真菌有灵芝、冬虫夏草、猴头、茯苓、猪苓、银耳、麦角、竹黄等。

目前，药用真菌的来源有野生采集、人工栽培和发酵培养3个途径。

野生资源不仅稀少,也不易采集，且受生态环境及季节等自然条件的限制。

有些种类如冬虫夏草、麦角等的野生产量已满足不了临床的需要。

人工栽培多采用段木栽培或锯木屑瓶栽，灵芝、银耳、茯苓和猴头等都可采用木屑瓶栽。

人工栽培能批量生产，较野生采集有一定优越性，但木材消耗量太大。

例如，目前茯苓以松材栽培为主要生产方法，松材消耗量大（以每窖用材10千克计算，全国每年需耗松材50多万立方），而且生产周期长，产量不高[5]。

为进一步扩大药源，改进真菌类药物的生产方法，近年来，液体深层发酵培养生产药用真菌已经成为科研院所的研究热点。

2.2.2微生物与中药材的发酵将有益真菌、细菌等微生物接种在含有中药材的培养基上发酵（又分固态发酵和液体发酵），研究微生物能否将中药材中的某些物质转化成另一种活性成分，从而达到生产新药、提高药物的药用效果或降低药物的毒副作用的目的，是目前研究发酵中药的一个重要方向。

例如田天丽[6]利用根霉菌发酵虎杖将虎杖苷完全转化为白藜芦醇，同时虎杖中的大黄素8－0－β－D-葡萄糖苷也被转化为大黄素。

该法比使用提纯的β－葡萄糖苷酶转化虎杖苷效率更高，成本更低。

相比使用化学水解法微生物本转化法条件温和，不会破坏有效物质的结构。

以及徐非一的研究利用微生物发酵将牛蒡子中无活性的牛蒡苷转化为活性成分牛蒡苷元[7]。

这样可以将只能口服经消化道内分解才能显效的中药开发成非口服给药剂型，扩大了其应用范围。

利用微生物发酵中药废渣提高粗蛋白含量近年也有报道。

例如王建芳[8]等人利用香菇发酵中药废渣的研究，中药废渣经固体发酵后，粗蛋白含量提高了68.20%，粗纤维含量降低了44.9%，多糖含量提高了150.9%，发酵物饲喂小鼠，体重和免疫器官指数与对照组相比有显著性差异。

3、发酵中药现状研究3.1植物内生菌的发酵有研究发现中药中的某些成分来自于植物的内生细菌。

学者从南方红豆杉主干韧皮部分离得到1株产紫杉醇内生真菌D62，其紫杉醇产量为148．95 g/L[9]；学者对植物乳杆菌(Lactobadllus plantarum)C88生长及胞外多糖产生情况的影响进行研究发现，适合菌株生长和胞外多糖产生的发酵条件为：起始pH值7．0，发酵温度37℃，发酵时间为48 h，在此条件下发酵得到多糖量为40．96 mg／L(均为质量浓度)[10]。

3.2 中药细胞组织的离体培养研究的主要内容包括药用植物的植株再生、愈伤组织培养等。

对人参、西洋参、紫草、红豆杉愈伤组织及细胞悬浮培养的研究。

研究的大部分内容是从通过高产组织或细胞系的筛选与培养条件的优化等，以达到降低成本及提高次生代谢产物的产量，再到更多集中于通过对次生代谢产物生物合成途径的调控来达到相同的目的。

近来利用植物悬浮培养细胞或不定根、发状根对外源化学成分进行生物转化的研究也在俏然兴起，并取得了一定的进展[11]。

从培养的植物组织中就可能得到大量的我们所需的有效成分。

3.3 中药或提取物对真菌药物生长和活性成分的影响该方面的研究主要集中在中药以一定的量添加在发酵真菌的培养基中，使真菌类药物的生长或者活性发生改变。

学者考察了苦荞、山药、天麻、鱼腥草、苦蒜和刺梨水提取液及乙醇提取液对黑木耳深层发酵的影响。

结果表明苦荞、苦蒜和天麻水提取液会不同程度的抑制黑木耳菌丝体的生长。

鱼腥草水提取液对黑木耳的作用表现出先升高后降低的一种起伏趋势。

而山药和刺梨水提取液则会略微刺激黑木耳菌丝体的生长，但足程度并不十分明显。

所有原料的水提取液发酵样品中多糖含量都比对照样品高。

乙醇提取液结果表明苦蒜、山药和天麻的乙醇提取液会不同程度的抑制黑木耳的生长。

同时鱼腥草和苦荞的乙醇提取液对黑木耳生长未见明显影响。

刺梨的乙醇提取液对黑木耳的生长表现出了非常明显的促进作用。

苦荞的乙醇提取液对黑木耳胞外多糖的只有略微促进作用。

其他五种原料的乙醇提取液对黑木耳胞外多糖具有不同程度的促进效果，而天麻乙醇提取液的促进效果为最佳[12]。

选择适当的中药加入药用真菌深层发酵基质，通过中药中的成分与药用真菌生长代谢间的相互作用可以起到增效的作用[13]。

3.4 中药对细菌培养的影响及细菌对中药成分的转化研究发现山药和枸杞能够促进双歧杆菌的生长，而双歧杆菌能够利用和转化枸杞多糖[14]。

学者从土鸡肠道混合菌中选育出一株乳酸菌能发酵黄芪且使发酵液中粗多糖得率显著提高的优良菌株，可使发酵液粗多糖得率最高达到13．04％，比发酵前提高13 1．2％。

并且黄芪药液对该菌的增殖作用显著，菌体浓度比空白对照高110％，也即黄芪与优良菌株之间存在良性相互作用[15]。

4 中药发酵应用现状4.1 发酵对中药有效成分的修饰和转化利用微生物及其代谢酶系对植物有效成分进行修饰或转化。

虎杖中主要有效成分虎杖苷在人体内生物利用度较低，需经肠道微生物酶解转化为苷元白藜芦醇才能吸收入血，发挥药效。

学者筛选到一株适合虎杖发酵的微生物菌种，该菌种在虎杖上具有较强的生长能力，且能高效的将虎杖中虎杖苷转化为更有效的成分白藜芦醇，同时将大黄素8一O-B—D-葡萄糖苷转化为大黄素，大黄素可作为副产物进行开发和利用[6]。

目前国内主要采用的仍然是化学合成雄烯二酮，生产方式比较落后，生产成本较高；日本、美国、德国等国家生产雄烯二酮的方法是以植物甾醇(混合物，包括B一谷甾醇，豆甾醇，菜油甾醇)为原料，利用分枝杆菌将其转化成雄烯二酮，转化率可以达到50 ～70 %[16]。

黄芩中主要有效成分黄芩苷在人体内生物利用度低，需经肠道微生物酶解转化为其甙元黄芩素方能吸收入血，发挥药效。

学者通过实验拟在体外模拟肠道微生物酶解黄芩甙的过程，获得高生物利用度的黄芩素[17]。

地衣芽孢杆菌和红花的联合发酵发现，红花在一定浓度范围内能促进地衣芽孢杆菌菌的生长，而地衣芽孢杆菌能转化红花中的红花素，使其溶血栓能力显著增加[18]。

4.2 发酵对减小中药毒性的作用学者利用真菌发酵雷公藤，使得雷公藤中的免疫抑制和毒性成分雷公藤甲素对雷公藤含量持续下降，特别在发酵0—15 d的雷公藤，而总生物碱成分变化不大，保留了其药理活性[19]。

马钱子生品的LD50为119．1 mg／kg，与马钱子菌质的ID50为91．8 mg／kg相比，前者的LD50上升率为29．7％。

马钱子经朱红栓菌发酵后毒性明显降低，但发酵品的镇痛作用和抗炎作用与生品没有根本区别，提示利用发酵手段可达到对有毒药材马钱子“去毒”与“存效”并重的目的[20]。

4.3 发酵对提高中药有效成分量的作用中药的有效成分一般在细胞内，但是植物细胞具有坚韧的细胞壁结构，不利于有效成分的溶出和提取，而微生物的发酵可能产生纤维素酶能够破坏细胞壁结构，是有效成分更易于得到。

学者研究发现五倍子经酵母菌发酵后其没食子酸的含量增高8．35倍，五倍子经发酵后其鞣质的含量减少34．86％，使其活性成分发生较大变化[21]。