微生物發(fā)酵中草藥及其活性物質(zhì)的研究進展

譚文中

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，北京 100083）

中草藥是現(xiàn)代醫(yī)療環(huán)境中能夠替代抗生素的理想生物制品，也是我國在長期的中醫(yī)發(fā)展過程中，形成的重要醫(yī)療資源。其作為傳統(tǒng)藥物，在我國已經(jīng)有了數(shù)千年的應(yīng)用歷史，效用受到了現(xiàn)代醫(yī)務(wù)人員的廣泛認可，并且為中國醫(yī)藥發(fā)展作出了極大的貢獻。天然環(huán)境中的各種中草藥含有多種活性物質(zhì)，例如糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素以及皂苷類等，這種藥物受到了現(xiàn)代醫(yī)務(wù)人員的高度重視，在各個治療領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，其展現(xiàn)的免疫調(diào)節(jié)以及抗病毒、抗感染和抗過敏作用受到了醫(yī)務(wù)人員的高度關(guān)注[1]。

中藥活性成分在一般情況下的分子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，大多包含不對稱碳原子。在現(xiàn)代化的藥理研究過程中，為了使藥物的應(yīng)用效果得到提升，往往會采用化學(xué)方法對藥物的有效成分作出相應(yīng)的處理，以提高用藥質(zhì)量。但這種方式的專一性總體較差，并且在處理過程中會出現(xiàn)較多的副產(chǎn)物。在進行處理時，將益生菌應(yīng)用于中草藥的發(fā)酵，有助于使中草藥中有效成分的活性得到提升，還能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)榛钚愿叩某煞?，具有良好的?yīng)用價值。在近年來的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵中草藥只需要煎熬水提取物量的1/28就可以發(fā)揮與之等同的療效，所以對發(fā)酵中草藥進行處理并將其應(yīng)用于臨床，是目前臨床研究的一個主要方向。

1 發(fā)酵中草藥概述

應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)對中草藥進行處理在我國有較長的歷史。發(fā)酵中草藥其實在我國古代民間得到了極為廣泛的應(yīng)用，并且大多數(shù)人對于中草藥的使用也有大致的了解。我國在進行傳統(tǒng)的中草藥發(fā)酵處理時，所選擇的菌種主要為空氣中的普通細菌，這種自然發(fā)酵的方式需要根據(jù)操作者的主觀經(jīng)驗來進行控制，所以最終獲得的產(chǎn)品穩(wěn)定性難以得到保障。傳統(tǒng)中草藥發(fā)酵所制成的產(chǎn)品包含紅曲和六神曲等，這種處理方式所得到的結(jié)果難以量產(chǎn)，不利于現(xiàn)代中草藥的市場化發(fā)展。隨著近年來微生物研究的進一步深入，中草藥發(fā)酵已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的中草藥炮制發(fā)酵，而是將現(xiàn)代化的生物技術(shù)應(yīng)用于中草藥的發(fā)酵中。應(yīng)用生物技術(shù)能夠?qū)Πl(fā)酵過程的各項參數(shù)進行全方位的監(jiān)控，有助于提升現(xiàn)代發(fā)酵中草藥的質(zhì)量[2]。

微生物的轉(zhuǎn)化主要是因為微生物在生長過程中會產(chǎn)生大量的生物酶，而這些生物酶能夠?qū)χ胁菟幍幕钚云鸬揭欢ǖ男揎椬饔?，總的來說，具有良好的區(qū)域性和選擇性，并且微生物發(fā)酵處理的反應(yīng)為生物反應(yīng)，整體較為溫和，不會對藥物本身的結(jié)構(gòu)造成極大的破壞，能夠保障藥效，無需高壓、高溫，只需要進行簡單的接種操作即可，成本較低，并且不會產(chǎn)生各種污染或者公害。近年來的微生物發(fā)酵研究表明，微生物在發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的酶類能夠有效消化植物細胞壁，并且大幅度地釋放活性物質(zhì)，有助于降解中草藥中的有毒物質(zhì)并且產(chǎn)生新的生物活性，從而對中草藥的有效成分進行生物學(xué)轉(zhuǎn)化。

總而言之，微生物在發(fā)酵后不僅能夠有效增加中草藥的有效成分，還能夠使臨床藥效得到提升。通過發(fā)酵，還能夠降低藥物的副作用，使中草藥中的活性成分得到修飾，產(chǎn)生新的藥效物質(zhì)。

2 應(yīng)用于中草藥發(fā)酵中的微生物菌種

微生物發(fā)酵中草藥，在我國醫(yī)療環(huán)境中的應(yīng)用歷史悠久，可以追溯到漢朝以前。古文獻中就記載了中草藥較為簡單的炮制方法，隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)和藥理技術(shù)的不斷發(fā)展，自20世紀80年代，中草藥的發(fā)酵研究就有相關(guān)記載，并且成為近年來中草藥現(xiàn)代化研究的一個熱點。目前，臨床上應(yīng)用的中草藥發(fā)酵菌種包含乳酸菌、酵母菌、雙歧桿菌和各種不同的藥用真菌等。常用的菌種類型較多，一般會根據(jù)具體的發(fā)酵需求作出相應(yīng)的用藥調(diào)整[3]。

2.1 單一菌種發(fā)酵中草藥

在進行中草藥發(fā)酵時，一般情況下會采用單一菌種，其中包含益生菌、食用以及藥用真菌和其他菌種。目前，首先選擇益生菌，其次為食用和藥用真菌，霉菌以及鏈球菌雖然也有所應(yīng)用，但總的來說數(shù)量較少。益生菌是一種對宿主能夠產(chǎn)生良好效果的活性細菌，廣泛存在于人體腸道和生殖系統(tǒng)內(nèi)，能夠有效改善宿主的生態(tài)平衡，發(fā)揮良好的發(fā)酵作用。食用真菌能夠產(chǎn)生有效分解纖維素和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的酶類，對中草藥具有較強的分解利用能力[4]。除此之外，真菌種類較多，并且在整個處理過程中的代謝產(chǎn)物較為豐富，具有培養(yǎng)條件簡單和易于處理的特點，所以在我國古代得到了較為廣泛的應(yīng)用。常見的藥用真菌包含冬蟲夏草和靈芝等，這類中草藥真菌的自我發(fā)酵研究是目前我國中醫(yī)藥研究的一個主要方向[5]。

2.2 混合菌種發(fā)酵中草藥

相較于單一發(fā)酵，混合菌種發(fā)酵是現(xiàn)代醫(yī)藥研究的一個主要方向，這種發(fā)酵形式能夠更大程度地發(fā)揮多菌和酶類的復(fù)合作用。不同的細菌在對藥物進行處理時產(chǎn)生的效果也有所不同，而混合菌種的合理應(yīng)用能夠最大限度地提升藥用價值。相較于單菌種發(fā)酵，這種混合菌種的發(fā)酵具有更大的潛力，將藥用真菌和益生菌混合應(yīng)用于藥物的發(fā)酵中，能夠使發(fā)酵產(chǎn)物的整體含量得到提升[6]。

3 微生物發(fā)酵對中草藥活性物質(zhì)產(chǎn)生的影響

3.1 生物堿類

生物堿在大多數(shù)動植物藥物中都較為常見，大多數(shù)生物堿都具有十分復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是中草藥中一種十分有效的生物活性物質(zhì)。大多數(shù)生物堿應(yīng)用于治療中能夠誘發(fā)DNA損傷，使細胞凋亡；還能調(diào)節(jié)關(guān)鍵信號通路，起到抑制細菌生長的效果。在對生物堿進行處理時，可以采用釀酒酵母進行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)生物堿提高量在20%～30%。部分中草藥中的生物堿含量過高，通過生物發(fā)酵也可降低其含量，從而減輕毒性。例如草烏具有散寒、通絡(luò)、止痛的功效，但在應(yīng)用過程中的毒性較大，使用不當很容易威脅患者生命，而采用藥用真菌對其進行發(fā)酵，能夠有效降低草烏中的劇毒成分烏頭堿、中烏頭堿以及次烏頭堿的含量，使患者用藥時更為安全[7]。

3.2 皂苷類

皂苷是一類較為常見的藥用化合物，這種物質(zhì)主要分布于陸地高等植物中，也存在于海星和海參等少數(shù)海洋生物中。很多中草藥都包含較為豐富的皂苷成分，例如人參、遠志和桔梗等。這種物質(zhì)具有抗菌、解熱以及鎮(zhèn)靜的生物活性，將其應(yīng)用于患者的治療中有助于改善患者的病情[8]。例如在對三七根進行發(fā)酵時，將枯草芽孢桿菌應(yīng)用于發(fā)酵中則能分離人參皂苷，對患者產(chǎn)生良好的治療效果。

3.3 其他

現(xiàn)代臨床研究表明，中草藥中的有效成分不僅包含不同的活性物質(zhì)，還包含礦物元素、維生素、蛋白質(zhì)和多糖。對其進行處理時，需要針對中草藥的特點和藥用需求作出相應(yīng)的調(diào)整，通過這種方式能夠使藥物的藥用價值得到提升。

4 中草藥發(fā)酵在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

中草藥中含有較多的活性物質(zhì)，而不同的中草藥物質(zhì)不僅能夠使人體的免疫力得到提升，還能在一定程度上改善人的消化功能和呼吸功能，可應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的治療中。中草藥經(jīng)過微生物發(fā)酵后，不僅能夠大幅增加有效成分，還可作為動物飼料添加劑進行應(yīng)用。發(fā)酵中草藥需要從藥理學(xué)和微生物學(xué)等多個方面進行深入研究，為中草藥以及益生菌的篩選提供更為科學(xué)的評價，使現(xiàn)代養(yǎng)殖行業(yè)形成完整的理論體系。