中草藥炮制中微生物的作用機(jī)制研究

白澤方，汪學(xué)猛

（信陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南信陽(yáng) 464000）

中醫(yī)藥在中華民族的發(fā)展長(zhǎng)河中做出了重要貢獻(xiàn)，為人們的健康生活提供了重要保障。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高度發(fā)展的今天，依然在疾病防治中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著技術(shù)水平的提高，人居環(huán)境發(fā)生了較大變化，疾病類型也更為復(fù)雜，心腦血管疾病、腫瘤、惡性傳染病等對(duì)現(xiàn)代人的健康造成重大危害。西醫(yī)一度主導(dǎo)全球衛(wèi)生事業(yè)，而病人對(duì)西藥產(chǎn)生的不良反應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)，西藥在面對(duì)某些疾病也顯得更加無(wú)力，這一現(xiàn)實(shí)情況使得人們不得不去尋求其他的醫(yī)藥資源。部分科學(xué)家將人類未來(lái)健康的希望放在植物醫(yī)藥上，人們希望回歸自然的思潮也在悄然興起，這無(wú)疑為我國(guó)中醫(yī)藥的現(xiàn)代化、國(guó)際化提供了良好的外部環(huán)境。中藥生物轉(zhuǎn)化是我國(guó)傳統(tǒng)中藥優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)代生物技術(shù)的成功融合，較傳統(tǒng)的物理、化學(xué)炮制中藥更能較好地改變藥性、提高療效、降低毒副作用、擴(kuò)大適應(yīng)癥[1]。就中藥而言，大多依賴于傳統(tǒng)的大田栽培。我國(guó)是世界上人均耕地最為緊張的國(guó)家，有限的耕地生產(chǎn)糧食尚且不足，更無(wú)法支撐起大量出產(chǎn)中藥的需求，而運(yùn)用微生物的分解能力來(lái)生產(chǎn)中草藥日漸得到重視，這一新路徑為中藥的現(xiàn)代化生產(chǎn)提供了契機(jī)。

1 微生物生產(chǎn)中草藥的作用

1.1 反應(yīng)機(jī)制

微生物在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生出各種各樣的酶，例如纖維素酶、淀粉酶等。酶的催化作用極強(qiáng)，是常溫常壓下加快化學(xué)反應(yīng)的高效催化劑。微生物發(fā)酵中草藥的歷史悠久，在漢以前，古文獻(xiàn)中就有中草藥比較簡(jiǎn)單的炮制記載[2]。類型多樣、功能強(qiáng)大的酶可以在發(fā)酵過(guò)程中將中藥的藥物成分分解、轉(zhuǎn)化為新的成分，最終給中藥賦以新的效力。微生物通過(guò)轉(zhuǎn)化作用來(lái)生產(chǎn)中草藥主要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程：

（1）微生物在生長(zhǎng)中能夠積累一些多元的代謝物，其中有些成分便是具備極佳療效的藥物。

（2）微生物的代謝產(chǎn)物可以與中藥中的一些成分發(fā)生反應(yīng)，并合成為新的物質(zhì)。

（3）中藥中的某些物質(zhì)會(huì)對(duì)微生物及其代謝物產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用，微生物本身在長(zhǎng)期的化學(xué)反應(yīng)中也會(huì)改變自身的形狀和代謝途徑，進(jìn)而產(chǎn)生出新的活性成分，在復(fù)雜的變化過(guò)程中，各種成分之間比例的變化將給中藥療效的穩(wěn)定、新物質(zhì)的產(chǎn)生提供合適的契機(jī)。

（4）微生物可以降低、分解中藥本身的毒性，植物醫(yī)藥本身帶有一定毒性，在傳統(tǒng)上會(huì)采取蒸、曬的方式來(lái)減低不良性質(zhì)。在當(dāng)代，微生物的運(yùn)用更為廣泛，例如菜籽、棉籽經(jīng)過(guò)發(fā)酵就可以解毒。運(yùn)用微生物的生長(zhǎng)、反應(yīng)來(lái)制作中草藥，既符合回歸自然的理念，又避免了傳統(tǒng)炮制手段復(fù)雜、低效等問(wèn)題，而且微生物的生長(zhǎng)還可以為中草藥賦性，在降低副作用的同時(shí)豐富其藥效。同時(shí)，多數(shù)中草藥本身具備一定成分，在發(fā)揮調(diào)養(yǎng)功效的同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生副作用，微生物的參與可以提供多種催化底物，包括纖維素酶、木質(zhì)素酶等化學(xué)成分，可以在較大程度上增加藥理活性物質(zhì)，進(jìn)而降低其毒性。有學(xué)者將黑曲霉用于附子的炮制中，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)發(fā)酵后的附子中的有毒生物堿含量明顯下降，附子原是中藥中慎用的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)此番發(fā)酵之后，或可以改良中藥方劑[3]。

1.2 微生物生產(chǎn)中草藥的優(yōu)勢(shì)

（1）保護(hù)中藥的活性成分。中藥活性成分是其發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵[4]。微生物生存在較為溫和的條件之下，能夠最大程度地保護(hù)中藥的活性成分，例如揮發(fā)性物質(zhì)、維生素等都可以得到最大限度地保留。相比于蒸、曬、煮、熬、練相結(jié)合的傳統(tǒng)工藝，其過(guò)程更為安全、高效。在某種情況下，微生物還可以提高中藥的效力。微生物生長(zhǎng)主要靠消耗蛋白質(zhì)和糖等物質(zhì)，在控制好的前提下能夠起到濃縮藥性的作用，有助于人體充分吸收藥效。在傳統(tǒng)的炮制理念下，藥物在進(jìn)入人體之后并不能直接吸收，導(dǎo)致治療的過(guò)程緩慢。而在微生物的作用下，中藥被降解為小分子活性物質(zhì)，人體可以直接吸收，也可以去除雜質(zhì)，增強(qiáng)藥效。小分子活性物質(zhì)更容易與人體細(xì)胞蛋白結(jié)合，比大分子物質(zhì)有更高的效果。例如，5mg 芥子裂變物的效果甚至等于50g 芥子，薯蕷皂苷的提取就是運(yùn)用微生物來(lái)去除薯蕷中的淀粉。

（2）節(jié)省藥材。在傳統(tǒng)工藝條件下，中藥被提取有效成分之后的廢渣便會(huì)被丟棄，造成原料的浪費(fèi)。而微生物加入之后能夠解決廢棄物過(guò)多的問(wèn)題，并充分提取其中的有效物質(zhì)，這樣既可以節(jié)省藥材，也可以增加經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，還符合新時(shí)代的綠色經(jīng)濟(jì)和可循環(huán)運(yùn)用理念。同時(shí)，有利于新藥效成分的開發(fā)，經(jīng)過(guò)優(yōu)選的菌種本身具備對(duì)人體功能增益作用，可以強(qiáng)化原藥物的功能，增加預(yù)防和治療的功能。中草藥在微生物的作用下，能夠在最大程度上釋放出有效成分，減少藥物的使用量，提升其利用率，其在抗生素替代方面能夠發(fā)揮越來(lái)越大的作用，但是在具體工作流程中還存在較大問(wèn)題。

（3）為中藥的結(jié)構(gòu)修飾，藥效穩(wěn)定提供新途徑。發(fā)酵技術(shù)是中藥材的傳統(tǒng)炮制方法，其起源可追溯至古老的釀酒技術(shù)，在我國(guó)有悠久的歷史。發(fā)酵中藥在民間的應(yīng)用極其廣泛，對(duì)于多種疾病具有良好的預(yù)防與治療作用[5]。中藥的活性成分比較復(fù)雜，常有多個(gè)不對(duì)稱的碳原子，其使用方法來(lái)自于數(shù)千年的生活實(shí)踐，與西藥相比，存在結(jié)構(gòu)修飾率低、反應(yīng)專一性差等問(wèn)題。將中藥與西藥做化學(xué)反應(yīng)上的對(duì)比，并不能凸顯自身的優(yōu)勢(shì)，卻是中醫(yī)藥走向國(guó)際化的關(guān)鍵步驟。近年來(lái)，以微生物作為反應(yīng)器，能夠促進(jìn)新的合成物的生成，為獲取新的活性成分而創(chuàng)造條件。有研究者在嗎啡類似物蒂巴因的14位碳原子上定向引入了羥基，極大強(qiáng)化了其鎮(zhèn)痛療效。運(yùn)用微生物來(lái)制作中藥能夠?qū)崿F(xiàn)工藝可控，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，便于工業(yè)化生產(chǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥的現(xiàn)代化發(fā)展。有研究表明，應(yīng)用微生物發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵復(fù)方黃芪白術(shù)藥劑，可以有效提高其主要活性成分多糖的含量，從而達(dá)到提高藥效及利用率的效果[6]。

2 微生物轉(zhuǎn)化在中草藥生產(chǎn)中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 篩選合適的中草藥

作為古典醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合典范，以微生物來(lái)生產(chǎn)中草藥是中醫(yī)實(shí)現(xiàn)新發(fā)展的關(guān)鍵，也是為了全人類造福的重大事業(yè)。在實(shí)施這一工作時(shí)，其前提便是以中草藥本身的藥性為本，增益藥性為輔，不可本末倒置。中華先民對(duì)中草藥的應(yīng)用經(jīng)歷了數(shù)千年的時(shí)間才創(chuàng)作出一套成熟的體系，新藥性的發(fā)揮千萬(wàn)不可盲目。中草藥的類型復(fù)雜、藥性不一，有藥性近似而品名殊異者，有品名近似而藥性懸隔者，且每種中藥都有特殊的發(fā)酵方法，不同的中藥在同一條件下會(huì)產(chǎn)生不同的藥效。以乳酸菌為例，甘草與之發(fā)酵后基本失去抑菌活性、而板藍(lán)根、苦丁等藥材與之反應(yīng)，則會(huì)有明顯的抑菌效果。同一種中藥在不同的配比中將會(huì)產(chǎn)生出不同的藥效，例如，雷公藤與三七和地黃配伍，將極大地影響雷公藤甲素A，進(jìn)而降低其毒性。當(dāng)前，還有一些藥材只能單獨(dú)使用，例如刺五加。如果將這些單獨(dú)使用的藥材經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵過(guò)程，或許可以優(yōu)化其療效，甚至可以在此借此機(jī)會(huì)研發(fā)出新型藥物，進(jìn)而促進(jìn)中醫(yī)藥的創(chuàng)新性發(fā)展。因此，在運(yùn)用微生物生產(chǎn)藥材時(shí)，要篩選出具備針對(duì)性強(qiáng)、易于配伍的藥材，以便于后期的研究與利用。

2.2 選育優(yōu)良的發(fā)酵菌種

優(yōu)質(zhì)、安全、高效的發(fā)酵菌是影響中草藥藥效的關(guān)鍵所在，不同的菌種將給中藥賦予不同的藥性。為了便于研究，中草藥通常運(yùn)用單一的菌種來(lái)發(fā)酵，其主要的特點(diǎn)是易于操作，但是也存在品種單一、酶種單一的問(wèn)題。高效菌種的選育是轉(zhuǎn)化中草藥藥性的關(guān)鍵，除了依賴于自然篩選和工程菌之外，還要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)選育。根據(jù)學(xué)界的研究發(fā)現(xiàn)混合菌種的發(fā)酵普遍要優(yōu)于單一菌種，能夠在更大程度上減少原料損耗，實(shí)現(xiàn)多菌多酶的混合反應(yīng)。運(yùn)用黑曲霉、枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母等三種微生物來(lái)與辣木反應(yīng)，可以增強(qiáng)原料的抗氧化屬性、改善營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。除了目前發(fā)酵中使用的真菌、細(xì)菌外，還可以運(yùn)用物理和化學(xué)的綜合方法來(lái)優(yōu)化發(fā)酵過(guò)程，誘變技術(shù)、基因工程、質(zhì)體融合技術(shù)等都可以用于優(yōu)良菌種的生產(chǎn)與改良。在當(dāng)前階段，釀酒酵母的改良已經(jīng)廣泛運(yùn)用了原生質(zhì)體融合技術(shù)，改造后的菌種對(duì)成品的香味作用要優(yōu)于原菌種。中草藥本身種類繁多，菌種的種類更為復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)配合，還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯俊?/p>

2.3 優(yōu)化中草藥的發(fā)酵條件

發(fā)酵過(guò)程是多因素共同作用的結(jié)果，也是我國(guó)先民在飲食中常用的方法。在現(xiàn)代中草藥的炮制中，不同的中草藥和菌種在一起，能夠展現(xiàn)出不同的發(fā)酵反應(yīng)。例如，在做微生物發(fā)酵中草藥的實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，如果控制好中藥種類和發(fā)酵環(huán)境，僅僅變換菌種接種量就可以考察出不同菌量環(huán)境下，中藥的某些特性會(huì)發(fā)生變化，而且中藥中的某些成分會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，含量也會(huì)出現(xiàn)遞增或遞減的變化。因此，研究中藥與微生物之前的發(fā)酵過(guò)程需要篩選出最為合適的環(huán)境條件，以發(fā)揮其最佳的藥用價(jià)值。為了提升菌種的轉(zhuǎn)化效率，獲得更多目標(biāo)產(chǎn)物，還要重視培養(yǎng)基的優(yōu)化工作。不同的培養(yǎng)基經(jīng)過(guò)同樣的菌群轉(zhuǎn)化之后也會(huì)具備不同的藥性，例如，在發(fā)酵淡豆豉時(shí)，將其與桑葉、青蒿置于一起，則藥性寒涼，將其與麻黃、紫蘇置于其一，則藥性辛溫，環(huán)境一轉(zhuǎn)、藥性懸遠(yuǎn)，便是中草藥的神奇之處，也是危險(xiǎn)之處。“一些中藥往往因毒副作用而限制了其臨床應(yīng)用，如今可利用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)中藥中的毒性成分進(jìn)行分解或結(jié)構(gòu)修飾，達(dá)到降低毒性的目的”[7]。運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)來(lái)生產(chǎn)中草藥在未來(lái)具有廣闊的市場(chǎng)，當(dāng)前，對(duì)中草藥的研究主要集中在資源開發(fā)、新藥性研究等方面，未來(lái)有望在穩(wěn)定中藥藥性、確定重要作用機(jī)理、提升產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度等方面做出貢獻(xiàn)。

2.4 完善發(fā)酵中草藥的保障措施

1）完善大田種植中草藥的農(nóng)藥使用標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)規(guī)范，加強(qiáng)監(jiān)督力度，運(yùn)用生物手段和物理手段來(lái)防治病蟲害，運(yùn)用基因工程來(lái)改變中草藥品種的抗病能力，強(qiáng)化對(duì)中藥農(nóng)藥殘留處理方法的研究。古往今來(lái)，安全高效的中草藥原料都是中醫(yī)發(fā)展的基礎(chǔ)，在中藥走向國(guó)際化的過(guò)程中，更要注重大田生產(chǎn)和仿野生種植并重的手段，為國(guó)際化的中醫(yī)事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2）建立相應(yīng)的中草藥質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，確定標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)辦法，以實(shí)現(xiàn)中草藥生產(chǎn)的現(xiàn)代化、長(zhǎng)遠(yuǎn)化發(fā)展。要根據(jù)已有的研究成果建立中草藥發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn)、酶類產(chǎn)物特性研究。

3）嘗試構(gòu)建中草藥發(fā)酵的藥理模型，降低發(fā)酵中草藥的研發(fā)成本。當(dāng)前，已經(jīng)有部分地區(qū)將微生物發(fā)酵的中草藥用于畜牧業(yè)中，其運(yùn)用的成熟仍需要長(zhǎng)期的科學(xué)研究，不可盲目用于人體醫(yī)學(xué)之中。

3 結(jié)語(yǔ)

中草藥本身具備多樣化的活性物質(zhì)，運(yùn)用中草藥來(lái)治療疾病可以增強(qiáng)人體免疫力，降低患重大疾病的可能性，促進(jìn)身體健康發(fā)展。中草藥經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵之后，不但能夠充分釋放其原有的成分，提升利用率，而且在多種酶的作用下還可以代謝出新的物質(zhì)，改變?cè)兴幮裕佑幸嬗诩膊〉闹委?。但是，在微生物發(fā)酵與中草藥的結(jié)合中還存在一些問(wèn)題，對(duì)于新菌種的運(yùn)用、中藥農(nóng)藥殘留的去除等都是還未解決的問(wèn)題，仍需要進(jìn)一步的研究。同時(shí)，現(xiàn)代迅速發(fā)展的多菌種混合發(fā)酵方法，也對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的基礎(chǔ)理論發(fā)展提出了新要求。供人體使用的發(fā)酵中草藥需要在藥理學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)、中醫(yī)學(xué)等方面做出更多論證，建構(gòu)全面的標(biāo)準(zhǔn)。

在發(fā)酵中草藥發(fā)展的初級(jí)階段，可以先從動(dòng)物使用開始。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，動(dòng)物使用中草藥可以強(qiáng)化食欲、促進(jìn)生長(zhǎng)，是一種天然的飼料添加劑，不僅能改善藥用活性，發(fā)揮功效，其中的益生菌在進(jìn)入腸道后可以發(fā)揮自身特點(diǎn)促進(jìn)制劑的吸收。在以往限于運(yùn)費(fèi)、產(chǎn)地等原因并不能大力推廣。而發(fā)酵中草藥可以降低使用成本，相信在未來(lái)，該類型的添加劑可以為我國(guó)的飼料無(wú)抗化做出重要貢獻(xiàn)。