微生物發(fā)酵中藥的應用研究

河南天冠燃料乙醇有限公司 魏學濤 孫洪博

微生物發(fā)酵中藥的應用研究

河南天冠燃料乙醇有限公司 魏學濤 孫洪博

一、中藥發(fā)酵制藥

中藥發(fā)酵研究開始于20世紀80年代，但當時僅是對真菌類自身發(fā)酵的研究，如靈芝菌絲體、冬蟲夏草菌絲體、槐耳發(fā)酵等，大都是單一發(fā)酵。20世紀90年代初，日本小橋恭一發(fā)現(xiàn)中草藥成分，如番瀉葉甙，可借助腸道細菌轉(zhuǎn)化為致瀉有效成分而起到治療作用。又有報道，在中藥有效成分與細菌的生物轉(zhuǎn)化過程，許多甙類、黃酮類、黃酮醇、黃烷釀類、香豆素類等均經(jīng)過腸道菌進行了化學修飾。在中藥成分生物轉(zhuǎn)化的研究過程中，對代謝物提純、確定結(jié)構(gòu)模式固然重要，但更應當推出微生物發(fā)酵。中藥成分的生物轉(zhuǎn)化是中藥創(chuàng)制新藥研究的重要方面。正在修訂中的我國新藥申報指導原則，已決定將生物轉(zhuǎn)化列入創(chuàng)新（一類）藥的研究。

中藥發(fā)酵制藥技術(shù)的典型特點就是生物轉(zhuǎn)化，可概括為如下幾點：藥物的有效組分、活性物質(zhì)最大限度地得以提取、利用；藥物進入人體后不能直接被利用的有效活性組分，因在體外得以完成而被直接利用，迅速發(fā)揮應有效能；優(yōu)選的人體有益菌種本身具有補充或增強原有藥物的功能；中藥發(fā)酵制藥與原有藥物相比產(chǎn)生了新的活性物質(zhì)，從而具有新的保健、預防或治療功能；是實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化、高科技的又一新技術(shù)，生產(chǎn)工藝可控，所得產(chǎn)物精確，制劑方便，便于與國際接軌。

二、微生物發(fā)酵中藥的機理

1. 微生物以中藥中的有效物質(zhì)或一些非有效物質(zhì)為前提，經(jīng)微生物的代謝形成新的化合物。

2. 微生物在生長過程中還能產(chǎn)生豐富的初生或次生代謝產(chǎn)物，有些代謝產(chǎn)物自身就是功能良好的藥物。

3. 微生物的初生、次生代謝產(chǎn)物和中藥中的有些物質(zhì)發(fā)生反應形成新的化合物。

4. 由于中藥的某些物質(zhì)可能對微生物的生長代謝及活性成分的產(chǎn)生有促進或抑制作用，微生物在中藥的特殊環(huán)境中也有可能改變自身的代謝途徑，從而形成新的活性成分或改變各活性成分的相互關系。

5. 因為微生物的分解轉(zhuǎn)化作用，使其有可能對中藥中的有毒物質(zhì)進行分解，降低毒副作用。

三、微生物發(fā)酵中藥的應用歷史

1. 微生物發(fā)酵中藥中所應用到的很多微生物是藥用真菌或者含有真菌的混合菌群，其中很多藥用真菌本身被作為中藥來應用。因此從一定意義上講，中藥與微生物，特別是與一些藥用真菌具有密切的聯(lián)系。早在東漢年間的《神龍本草經(jīng)》中，就對靈芝、茯苓、豬苓、雷丸等藥用真菌進行列項論述，這些藥物至今沿用不衰。

2. 微生物發(fā)酵中藥應用歷史悠久，也是傳統(tǒng)中藥加工炮制的重要方法之一，一般主要起中藥復合炮制的作用，而且很多發(fā)酵之后的藥物在臨床應用上取得了較好效果。 微生物發(fā)酵中藥在中醫(yī)藥應用中得到了很大的體現(xiàn)。如片仔癀的主要成分是三七的微生物發(fā)酵物；神曲由面粉、赤小豆、苦杏仁、鮮青蒿、鮮蒼耳、鮮辣蓼按一定比例混勻后經(jīng)發(fā)酵而成曲劑。

3. 某些傳統(tǒng)的微生物制劑一直使用至今，其中以不同中藥作為輔料，采用微生物處理后自身成為發(fā)酵物的一部分，如半夏炮制、神曲制備等。同時隨著歷史的發(fā)展，微生物發(fā)酵中藥的應用也在不斷變化。

四、微生物發(fā)酵中藥應注意的問題

發(fā)酵工程制藥的工藝過程包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴大培養(yǎng)和接種、種子罐（空滅—配制培養(yǎng)基—實滅—無菌接種）擴大培養(yǎng)、發(fā)酵（空滅—配制培養(yǎng)基—實滅—無菌接種，通往無菌空氣進行有氧發(fā)酵）生產(chǎn)和藥品的分離（等電點法、離子交換法、溶媒萃取法等）、提純（重結(jié)晶法）、干燥（噴塔、氣流、烘干等）、包裝（紙筒、鋁筒、袋裝等）等方面。

1. 選擇優(yōu)良的菌種。實驗表明不同的菌種具有明顯不同的降解性，這表明菌種不同，作用不同。傳統(tǒng)中藥發(fā)酵多用自然菌，如中藥淡豆豉。蔡琨等用純種發(fā)酵淡豆豉以染料木素和大豆黃素為指標檢測主要有效成分，結(jié)果認為純種發(fā)酵可以保證淡豆豉產(chǎn)量的提高和生產(chǎn)的穩(wěn)定性。張玲琪等從長春花莖的韌皮部分離出一種內(nèi)生真菌，用該真菌發(fā)酵長春花產(chǎn)生抗癌藥長春新堿。菌種的研究涉及自然菌、內(nèi)生菌和特種菌，但哪類菌種更適合中藥發(fā)酵則需進行深入研究。

2. 培養(yǎng)基的配置過程。不同中藥材的物理結(jié)構(gòu)以及化學結(jié)構(gòu)均不同，所以微生物發(fā)酵過程及結(jié)果差異很大，這是由中藥中含有木質(zhì)素、纖維素、半纖維素量的不同所決定的。這些不同的含量導致降解情況不一樣，引起這些變化的原因在哪里，不同結(jié)構(gòu)和含量與降解以及成分變化的相關性有哪些，如何讓菌種最大限度地利用以中藥材為主要組成部分的培養(yǎng)基獲取目標物，都是以后值得研究的一個方向。

3. 微生物發(fā)酵中藥復合體系的建立是為了將具有一定功效的微生物發(fā)酵中藥，從而獲得一個具有一定功效的發(fā)酵物，這也是以后研究的方向之一。由于微生物中很多藥用真菌具有良好的治療作用，借鑒中醫(yī)藥組方思想，將一些具有類似或協(xié)同作用的中藥進行發(fā)酵，從而產(chǎn)生具有兩者功效或者降低單一藥物不良作用的復合體系。

4. 分離、純化等條件的優(yōu)化。首先，應該對微生物的發(fā)酵和培養(yǎng)等進行系統(tǒng)的研究，并進行成分的分離、鑒定和相關藥理實驗的證明，更加明確微生物的性質(zhì)以及變化過程。其次，對中藥也應該進行成分與藥理作用的全面研究，深入研究中藥多靶點作用的機理，并用相應模型進行科學的闡述，進而建立中藥多靶點作用的模式。

5. 篩選合理的藥理模型。合理的藥理模型是發(fā)酵產(chǎn)物活性成分篩選的重要保障，藥理實驗更加明確微生物的性質(zhì)以及變化過程，篩選能夠分泌特異性作用的活性物質(zhì)進行的體外實驗，因為相對于體內(nèi)實驗而言，體外實驗更省時、省力、低成本，適合大量篩選。利用微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酶系，建立苷類中藥體外轉(zhuǎn)化模型，將苷類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為相應的苷元，有效提高了活性成分的生物利用度。其次，對中藥也應該進行成分與藥理作用的全面研究，深入研究中藥多靶點作用的機理，并用相應模型進行科學的闡述，進而建立中藥多靶點作用的模式。最后將發(fā)酵產(chǎn)物與天然產(chǎn)物對比研究，通過對發(fā)酵產(chǎn)物與天然產(chǎn)物的成分、藥理藥效及毒理進行對比，尋找目前比較緊缺天然產(chǎn)物的替代品。

五、結(jié)論

綜上，隨著多學科的交叉發(fā)展，微生物發(fā)酵中藥的研究必將取得一個長足的發(fā)展，微生物發(fā)酵中藥也必將能在中藥現(xiàn)代化進程中表現(xiàn)出強大的生命力。