发酵技术改善中药降血糖作用的研究进展

发酵技术改善中药降血糖作用的研究进展
于婷;李雪;韩春姬;朴松山;崔承弼
【摘要】传统中药类植物具有无毒、副作用小等特点,近年来常被用于辅助治疗糖尿病.此外,随着新兴的益生菌发酵技术在中药研究中的广泛应用,使发酵中药逐渐成为医药保健研究行业的热点.本文对利用微生物发酵技术引起的中药主要成分的变化和发酵技术对中药类植物降血糖作用的影响进行了综述,以期为发酵中药在降血糖研究中奠定理论基础.
【期刊名称】《延边大学农学学报》
【年(卷),期】2015(037)001
【总页数】5页(P80-84)
【关键词】发酵;改善;中药;降血糖
【作者】于婷;李雪;韩春姬;朴松山;崔承弼
【作者单位】延边大学医学院吉林延吉133000;延边大学医学院吉林延吉133000;延边大学医学院吉林延吉133000;延边大学附属医院吉林延吉133000;延边大学农学院吉林延吉133000
【正文语种】中文
【中图分类】R284.1
当今社会，人们对药物保健作用有着安全、高效、低毒等更为严格的要求。

而中药因其历史悠久且产自天然，越来越受到人们的青睐。

但从药效和物尽其用的角度上讲，中药中的某些成分在加工过程中被除去，没能发挥其固有的价值。

为此，微生
物发酵技术近年来被用于提高中药药效。

中药的微生物发酵技术在我国有着悠久的历史，《神农本草经》中早就记载了利用灵芝、五倍子等中药进行微生物发酵，用于治疗各类疾病[1-2]。

古代中药发酵技术是指依赖自然界中的霉菌和酵母菌等微
生物体内酶的作用，使中药自然发酵的方法[3-4]。

现代中药发酵技术始于上世纪，发酵微生物以挑选出的酵母菌、枯草芽胞杆菌和乳酸菌为主，对灵芝、人参、扯根菜、鸡腿菇等优质中药材进行发酵，发酵后有益成分如真菌多糖类和植物皂苷等得到显著提高，降血糖作用也明显增强[5-8]。

随着科技的飞速发展，新兴的微生物发酵技术具有相对安全性，逐渐成为一种提高传统中药活性成分的方法。

发酵作用利用植物中的天然物质产生具有更强生物活性的次级代谢产物，如生物碱类和苯丙酯类化合物可防治心脑血管疾病、癌症和辅助治疗糖尿病[9-10]。

益生菌在发酵过程中也可以产生诸多有益物质，如利用乳酸菌发酵中药后，产生的乳酸菌素、乳酸菌胞外多糖和有机酸等物质，提高了发酵中药的生物活性[11]。

乳酸菌素是一种生物活性肽，能抑制肠道内其他细菌的生长，提高免疫力，乳酸菌胞外多糖具有抗氧化和抗肿瘤作用，可保护机体细胞免受自由基的破坏[12-13]。

我国关于利用微生物的发酵作用来提高传统中药降血糖功效的报道较少。

王峰等人[14]的研究中发现，鸡腿菇联合苦瓜发酵后的提取液对糖尿病大鼠晚期糖基化终产物(AGEs)具有明显的抑制作用。

刘春卉和俞建国[15]的研究显示，从发酵后的金耳中提取的金耳多糖能明显降低高血糖小鼠的血糖和甘油三酯(TG)水平。

梁海燕等人[16]对名贵药材人参进行乳酸菌发酵，检测到人参多糖和乳酸菌胞外多糖的含量增加。

还有研究表明[17]，对灵芝的固体发酵后，提取的灵芝多糖及胞外多糖能明显抑制肿瘤细胞的增殖。

国外的学者对此研究亦有报道，Shaheena Banu等[18]在
研究中让糖尿病患者在餐后饮桑叶茶，结果发现，发酵桑叶能够明显降低糖尿病患者的空腹血糖水平。

Semantee Bhattacharya等[19]利用发酵后的红茶对糖尿病
大鼠进行治疗后，发酵红茶比未发酵红茶的抗氧化能力强，发酵红茶对糖尿病大鼠的治疗效果更好。

Okezie I Aruoma等[20]发现：发酵木瓜提取液能抵抗自由基
引发的氧化损伤，降低糖尿病患者患癌的风险。

未发酵中药本身含有大量多糖类、皂苷类、黄酮类、生物碱类及多元醇类物质，本身具有降血糖活性。

发酵技术可以发挥有益微生物的优势，通过其体内的生物转化作用，将传统中药不易被人体所吸收的功能性成分，转化为更易被人体消化和吸收的以微小单元形式存在的有益降糖因子[2]。

在微生物的生物转化作用下，中药的
皂苷类化合物被转化为较小的皂苷元分子。

同时，发酵过程中添加的葡萄糖和中药本身的多糖类物质在微生物体内经消化后被合成大量细菌素和胞外多糖，排出体外溶解在发酵基质中，增加了中药中主要降糖因子多糖类的含量。

此外，在微生物酶(如糖苷酶、淀粉酶、纤维素酶和转化酶等)的作用下，中药发酵基质中糖苷化的异黄酮被降解为苷元，使其药效加强。

发酵技术也改变了中药中酚类物质的化学结构，大分子酚类聚合物被解聚，产生绿原酸、儿茶酸等酚酸类物质，可以更好地保护细胞[21]。

许多试验对此进行了证实，我国学者王玉红等[22]向灵芝液体发酵培养基中加入黄芪，发现灵芝培养基的湿重呈先增后减的趋势，同时，细胞外的粗多糖也呈此相关性。

与未加入黄芪试验组相比，有显著性，分析原因为灵芝发酵基质中增加了新的成分。

李国红等[23]用枯草芽孢杆菌对三七须根发酵，产物中出现5种化合物，说明三七在发酵过程中产生了新物质。

戴万生等[24]利用酵母对大黄进行发酵，发现基质中大黄蒽醌含量增加，结合型蒽醌类含量降低，说明发酵过程产生了更多大黄蒽醌。

徐萌萌等[25]证实了微生物能代谢糖苷类分子中的糖类，将甘草和黄芩中的苷类转化为苷元，明显提高发酵基质的苷元含量。

我国的中药资源大多属植物类药材。

中药所含的大量有效成分都存在于被植物细胞壁包裹的原生质体中。

植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶等物质，纤维素通过普通的物理加热法较难分解，限制了中药有效成分的提取[26]。

微生物在发酵过程
分泌的纤维素酶和果胶酶等酶类进入发酵中药基质，充分分解中药的植物细胞壁，提高了中药的苷类、糖类、酮类及酚类物质的释放量[27]。

王建芳等[28]的研究证实，香菇联合中药废渣发酵基质中的粗蛋白及可溶性多糖含量明显提高，纤维素含量却明显降低。

较未发酵中药而言，发酵中药含有更多的酮类、酚类、苷类、生物碱类、糖类及维生素类物质，能更好地辅助机体清除体内自由基，具有较强的抗氧化作用。

发酵过程所产生的大量的酚类、酮类及多元醇类物质能够为脂类化合物自由基提供氢原子，使自身转化为酮类自由基、酚类自由基及多元醇类自由基。

此类自由基的稳定性较好，在较大程度上降低了机体的氧化反应速度，提高机体的氧化应激能力，改善机体糖类、蛋白质和脂肪的代谢，更好地发挥降血糖作用。

简言之，发酵中药的有效成分可以作为机体的自由基消除剂，从而起到抗氧化和降血糖的作用[29-31]。

动物试验也充分证实发酵中药的体内降血糖作用。

如冬虫夏草菌粉发酵后的提取液能够明显改善糖尿病、肾脏疾病，阻止肾脏质量的增加，降低增大的肾小球体积，有显著减少肾小球硬化和减少肾脏组织纤维化的作用[32]。

中药发酵后，其主要成分中总多酚类含量增加，而木脂素是植物多酚类化合物中具有较强抗氧化和抗炎活性的主要成分之一，在抗糖尿病性肾病中发挥主要作用[33-34]。

从肉桂中提取出
的肉桂醛可以抑制四氧嘧啶所致的肾损伤模型动物的肾小球扩张，阻止肾脏中血管的纤维化，对肾脏组织有保护作用[35]。

周琳娜[36]利用酵母菌联合纤维素酶对杜仲叶发酵，发现其提取物对α-葡萄糖苷酶抑制率的IC50值较未发酵杜仲叶粗提物提高8倍左右，发挥抑制作用的主要成分为黄酮、木质素、绿原酸、多酚和多糖。

钱静亚等[37]将鸡腿菇与桑叶联合发酵后发现：发酵基质中黄酮、多酚和4,5-二羟基,2-甲氧基-苯甲醛含量升高。

其提取液能降低糖尿病小鼠血清中果糖胺、甘油三酯(TG)及丙二醛(MDA)水平，增加超氧化物歧化酶(SOD)的活性。

黄真[38]和崔聪[39]分别证实，对山茱萸发酵后的产物中具有抗氧化和降血糖成分明显提高。

其他发酵食品类的降血糖研究还有，陈浩等证实[40-41]普洱茶发酵过程中产生的
糖醛酸、半乳糖、甘露糖及鼠李糖等物质，对α-葡萄糖苷酶有较强的抑制作用，
降低过多自由基所诱发的脂质过氧化物丙二醛(MDA)的水平，增加氧化系统中谷
胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性。

Adedayo O Ademiluyi等[42]对热带豆制品发酵，其多酚类的成分得到了明显的提高。

以发酵的热带豆制品饲养糖尿病大鼠发现，发酵豆制品能明显降低糖尿病大鼠血浆中谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的水平，修复受损的肝脏组织，发酵的豆制品因含有多酚类成分具有保肝作用。

葡萄发酵所产生的原花青素能降低血清中晚期糖基化终产物(AGEs)和肾脏蛋白尿的含量，增加肾脏氧化应激反应中抗氧化酶的活性[43]。

毛勇[44]的研究发现：发酵双孢菇提取液能增强高血糖小鼠胰岛β-细胞的生存能力、增加胰岛素的蛋白表达量。

现代西医治疗糖尿病的手段中，常采用西药如胰岛素及胰岛素类似物、双胍类等药物[45]。

如果患者长期使用这类药物，容易产生抗药性。

因此，多数患者依靠加大剂量来控制病情。

而长期大剂量使用西药治疗糖尿病，会增加糖尿病患者的肝脏负担，出现肝脏毒性等一系列不适应症 [46-47]。

相对西药而言，发酵中药在辅助治疗糖尿病方面具有独特的优势，降血糖作用温和持久而且副作用小，可相对有效地延缓糖尿病并发症，具有辅助治疗的作用。

然而，传统的中药治疗糖尿病也有它自身的不足之处，降血糖效果受原材料来源的影响较大。

若对微生物发酵的中药成分进行分析，可以明确发酵过程产生的降糖因子，从而提高中药资源的利用率。

但目前我国中药发酵技术尚处于起步阶段。

从发酵菌种看，发酵菌种单一，多数研究集中在真菌类发酵，尚未充分利用大自然中的有益微生物。

从发酵工艺看，发酵技术相对较为落后，没有形成固定的产业化模式，大多数以小型作坊或者实验室科研发酵量为主[48]。

这对中药资源的有效利用极为不利，大大造成了人力、物力及财力的浪费。

从发酵的原材料看，主要以人参、灵芝、虫草、等一些名贵药材为主，没有实现对价格相对较低如桔梗、轮叶党参、三
七等中药的利用。

发酵中药的成本较高，约束了相当一部分消费群体。

发酵中药的研究是我国医药行业的发展趋势，但发展缓慢。

主要是基础研究力度不够，同时也阻碍了发酵中药在糖尿病治疗方面的发展[49]。

为了更好地发展我国传统中药行业，需要提高科研水平，进一步明确发挥降血糖功效的中药成分及其作用机理，对中药天然化合物的降血糖功效有着更加明确的认知[50]。

同时，利用指定菌种和发酵方案，有针对性地对中药进行发酵，使发酵中药降糖因子的含量最大化。

此外，还需要政府加大投资力度，企业加大技术支持，将一些先进技术应用到中药发酵行业中来，逐渐形成产业化趋势。

中药发酵产品也将被更加广泛地应用到糖尿病等一些慢性疾病的治疗中，惠及广大民众。

【相关文献】
[1] 程素娇,张英,王立.天然资源功能因子降血糖研究进展[J].食品工业科技,2012,33(12):387-391.
[2] 秦琴.发酵在中药研究中的应用概况[J].中国西部科技,2010,9(21):43-46.
[3] 滕杰,李庆.现代生物技术在中药发酵中的应用[J].中国微生态学杂志,2011,23(8):768-769.
[4] 汪洋,汪德刚,张世新,等.中药微生态发酵技术研究进展与展望[J].中国动物保健,2014,16(9):22-25.
[5]
Jiangshen Zhou,Senlin Ji,Mengfei Ren,et al.Enhanced accumulation of individual ganoderi
c acids in a submerge
d cultur
e o
f Ganoderma lucidum by the overexpression of squalene synthase gene[J].Biochemical Engineerin
g Journal,2014,90(15):178-183.
[6]
BoYang Hsu,Ting Jang Lu,Chia Hui Chen,et al.Biotransformation of ginsenoside Rd in the ginseng extraction residue by fermentation with lingzhi(Ganoderma lucidum)[J].Food Che mistry,2013,141(15):4186-4193..
[7] 黄林,何莞嫣,刘蔚,等.灵芝菌发酵紫甘薯渣产物降血糖功效研究[J].中国食品学
报,2014,14(3):34-38.
[8]
Doudou Huang,Yun Jiang,Wanshen Chen,et al.Evaluation of hypoglycemic effects of polyp henols and extracts from Penthorum chinense[J].Journal of Ethnopharmacology,2015,16:2 56-263.
[9]
Jingwen Zhou,Guocheng Du,Jian Chen.Novelfermentation processes for manufacturing pl ant natural products[J].Current Opinion in Biotechnology,2014,25,17-23.
[10] Xinlong He,Yunyun Zou,Won-
Byong Yoon,et al.Effects of probiotic fermentation on the enhancement of biological and pharmacological activities of Codonopsis lanceolata extracted by high pressure treatment [J].Journal of Bioscience and Bioengineering,2011,112(2),188-193.
[11] Sun Jin Hur,Seung Yuan Lee,Young-
Chan Kim,et al.Effect of fermentation on the antioxidant activity in plant-
based foods[J].Food Chemistry,2014,160,346-356.
[12]
Jose A.Marazza,Jean Guy LeBlanc,Graciela Savoy de Giori,et al.Soymik fermented with Lact obacillus rhamnosus CRL981 ameliorates hyperglycemia,lipid profiles and increases antiox idant enzyme activities in diabetic mice[J].Journal of Functional Foods,2013,5:1848-1853.
[13] 范文娅,吴正钧,郭本恒.乳酸菌的降血糖作用研究进展[J].天然产物研究与开发,2012,24：1323-1329.
[14] 王锋.添加中药的鸡腿菇发酵及发酵液活性成分的研究[D].无锡：江南大学,2005.
[15] 刘春卉,俞建国.发酵型金耳多糖的分离纯化及其降血糖活性研究[J].中国农学通
报,2009,25(5):63-67.
[16] 梁海艳.人参多糖对乳酸菌发酵特性的影响及应用[D].长春：吉林大学,2013.
[17] 乔双逵,彭林,丁重阳,等.液体发酵条件对灵芝菌体形态及胞外多糖活性的影响[J].食品与生物技术学报,2014,33(10):1070-1076.
[18] Shaheena Banu,Nasimudeen R,Nanjappa C M,et al.Reduction of post-
prandial hyperglycemia by mulberry tea in type-
2 diabetes patients[J].Saudi Journal of Biological Sciences,2015,22:32-36.
[19]
Semantee B,Ratan G,Parames C S.Effect of Kombucha,a fermented black tea in attenuating oxidative stress mediated tissue damage in alloxan induced diabetic rats[J].Food and Che mical Toxicology,2013,60:328-340.
[20]
Okezie I A.Jhoti S,Emmanuel B.Diabetes as a risk factor to cancer:Functional role of fermen ted papaya preparation as phytonutraceutical adjunct in the treatment of diabetes and ca ncer[J].Mutation Research,2014,768:60-68.
[21] 贺银凤.传统发酵乳制品中乳酸菌和酵母菌的互作关系[J].中国乳品工业,2010,38(10):43-45.
[22] 王玉红,丁重阳,徐鹏,等.中药黄芪对发酵生产灵芝多糖的影响[J].食品与生物技术学
报,2005,24(2):38-45.
[23] 李国红,张克勤,沈月毛.枯草芽孢杆菌对50种中药的发酵及抗菌活性检测[J].中药
材,2006,29(2):154-157.
[24] 戴万生,赵荣华.发酵法对大黄蒽醌类成分含量的影响[J].云南中医中药杂志,2005,26(1):38-39.
[25] 徐萌萌,王建芳,徐春,等.微生物转化苷类中药的机理及应用[J].世界科学技术-中医药现代
化,2006,23(6):39-41.
[26]
Buckenhusekes HJ.Quality improvement and fermentation control in vegetables[J].Advanc es in Fermented Food and Beverages,2015,1:515-539.
[27] 王林,王玉红,章克昌.灵芝中药发酵液对慢性支气管炎疗效的研究[J].中国食用
菌,2004,23(5):39-41.
[28] 王建芳,徐春,徐萌萌.利用香菇发酵中药废渣提高利用价值的研究[J].四川大学学报:自然科学版,2007,4(22):451-454.
[29] 黄梅,王学军,杨凯.中药抗氧化成分及抗氧化活性的体外评价方法[J].重庆科技学院学
报,2006,8(3):109-111.
[30]
Yujing Sun,Xuesen Wen,Yu Zhao,et al.Yeast exposure in the preparation of steamed rehm annia root improving its effects on alloxan-
induced diabetic rats[J].Journal of Ethnopharmacology,2013,25(2):514-520.
[31]
Hailong Yang,Liang Zhang,Gongnian,et al.Changes in some nutritional components of soy milk during fermentation by the culinary and medicinal mushroom Grifola frondosa[J].Foo
d Scienc
e and Technology,2015,62(1):468-473.
[32]
Li S P,Yang F Q,Kal W K T.Quality control of Cordyceps sinensis a valued traditional Chines
e medicine[J].Journal o
f Phamaceutical an Biomedical Analysis,2006,41:1571-1584.
[33]
Korkina L G.Phenylpropanoids as naturally occurring antioxidants:From plant defense to h uman health[J].Cellular and Molecular Biology,2007,53:15-25.
[34] Korkina L,Kostyyuk V,De Luca C,et al.Plant phenylpropanoids as emerging anti-inflammatory agents[J].Mini Reviews in Medicinal Chemistry,2011,11,823-835.
[35]
Mishra A,Bhatti R,Singh A,et al.Ameliorative effect of the cinnamon oil fromCinnamomum zeylanicum upon early stage diabetic nephropathy[J].Planta Medical,2010,76,412-417.
[36] 周琳娜.杜仲叶的发酵及其α-葡萄糖苷酶抑制活性[D].北京：北京林业大学,2012.
[37] 钱静亚,张志才,黄达明,等.鸡腿菇转化桑叶发酵液的降血糖作用研究[J].中国食用
菌,2012,31(4):46-50.
[38] 黄真,周洪雷,崔聪,等.山茱萸水提液益生菌发酵前后指纹图谱研究[J].辽宁中医杂
志,2014,41(2):308-340.
[39] 崔聪.山茱萸提取液微生物发酵前后化学成分比较研究[D].济南：山东中医药大学,2012.
[40] 陈浩.普洱茶多糖降血糖及抗氧化作用研究[D].杭州：浙江大学,2013.
[41] 罗玲,周斌星,郭威,等.茶多糖的提取及其生理活性研究新进展[J].安徽农业科
学,2012,40(27):13592-13594.
[42]
Adedayo O Ademiluyi,Ganiyu Oboh.Attenuation of oxidative stress and hepatic damage b y some fermented tropical legume condiment diets in streptozotocin-
induced diabetes in rats[J].Asian Pacific Journal of Tropical Medicine,2012:692-697. [43]
Mansouri E,Panahi M,Ghaffari M A,et al.Effects ofgrape seed proanthocyanidin extract on oxidative stress induced by diabetes in rat kidney[J].Iranian Biomedical Journal,2011,15:10 0-106.
[44] 毛勇.深层发酵双孢菇胞外多糖的研究[D].无锡：江南大学,2013.
[45] 马珊珊,张爱琴,娄晓璐,曹保援,靳芳,崔香艳.Ⅱ型糖尿病及其并发症的治疗进展[J].中国医药指南,2011,9(33):269-271.
[46]
Yuanzhi Lao,Xiaoyu Wang,Naihan Xu,et al.Application of proteomics to determine the me chanism of action of traditional Chinese medicine remedies[J].Journal of Ethnopharmacol ogy,2014,155:1-8.
[47]
Jingwen Zhou,Guocheng Du,Jian Chen.Novelfermentation processes for manufacturing pl ant natural products[J].Current Opinion in Biotechnology,2014,25,17-23.
[48] 史同瑞,刘宇,王爽,等.现代中药发酵技术及其优势[J].中兽医学杂志,2014,1:51-54.
[49] 张曼,王惠好,臧林泉.降血糖中药的有效成分与作用机制研究进展[J].广东药学院学
报,2011,27(3):320-323.
[50] 张丽霞,高文远,王海洋.微生物技术在中药炮制中的应用[J].中国中药杂志,2012,37(24):3695-3700.。