發(fā)酵類中草藥研究進展

孟 讓，楊利博

（河北工程大學園林與生態(tài)工程學院，河北 邯鄲 056038）

1 發(fā)酵中草藥的背景及發(fā)展現(xiàn)狀

中草藥主要以植物源為藥材，其植物內含有豐富的蛋白質、多糖、維生素、氨基酸等活性物質[1，2]，由于關鍵活性物質含量較少、轉化率較低，并存在對機體有害的毒性物質，出現(xiàn)利用率低、藥效不足、毒副作用大等問題[3]。通過對中草藥進行發(fā)酵，能夠提高中草藥本身有效活性成分的濃度，促進活性物質的釋放，從而提升利用率、增強藥效、減少其自身的植物毒性以及毒副作用[4]。隨著現(xiàn)代發(fā)酵工程技術的長足發(fā)展，發(fā)酵中草藥由以前的自然不可控發(fā)酵向精準控制發(fā)酵方式轉變，實現(xiàn)了對發(fā)酵過程中的溫度、濕度、有害/有益微生物生長控制及關鍵活性物質等代謝積累等方向的發(fā)酵調控[5]，提升了發(fā)酵中草藥的產品品質。在發(fā)酵微生物選擇方面，現(xiàn)代發(fā)酵中草藥的發(fā)酵炮制不僅局限于單一真菌發(fā)酵，還可以針對不同需求進行細菌或混合菌種發(fā)酵，工藝更加多樣，發(fā)酵產品種類及功效也更加多元化[6]。

2 發(fā)酵中草藥的作用

2.1 增強藥效，提升利用率

發(fā)酵中草藥在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，通過微生物豐富的酶系對中草藥或其提取液進行分解轉化[7]，將中草藥植物細胞中一些大分子物質分解轉化為小分子物質，使之更易被機體所吸收利用，這樣既增強了中草藥的藥效，也提升了其利用率。研究表明，中草藥通過乳酸菌進行發(fā)酵，可以在原有基礎上使多糖的含量提升2~3 倍[8]。高承斌等人使用深層發(fā)酵技術可以將原有靈芝液體培養(yǎng)的菌液濃度由15%~30%提升至56%左右[9]。綜上所述，發(fā)酵中草藥能夠提升其藥效以及利用率，易于被機體吸收利用。

2.2 降低毒性，減少毒副作用

中草藥自身具有一定的毒性，機體在過量使用或配比不均的情況下，會導致其肝、腎受損，情況嚴重者甚至會危及生命。中草藥發(fā)酵炮制可以將中草藥成分中一些有毒物質進一步分解轉化，使其毒性降低，減少毒副作用。王身艷通過扇菇菌對草烏進行發(fā)酵，其總生物堿含量降低0.441%[10]。戚怡婷利用酵母菌和醋酸菌同時對銀杏果中的銀杏酸進行發(fā)酵，結果表明，銀杏酸比正常情況下降低0.25 mg/L[11]。由此可見，中草藥發(fā)酵炮制工藝能夠有效降低中草藥自身的毒性成分，減少其毒副作用。

2.3 促進轉化，分泌活性物質

微生物在發(fā)酵過程中會產生豐富的代謝產物，代謝產物以中草藥或其提取液中的活性物質為基底，通過微生物產生的酶系催化下，轉化并分泌出新的活性物質。在發(fā)酵中草藥過程中，其活性物質對微生物的生長和代謝過程具有一定的促進或抑制作用，新的代謝過程或代謝產物將隨之產生。浦鳳玲等在探究人參發(fā)酵工藝實驗中，利用乳酸菌對人參進行發(fā)酵，人參皂苷Rb1、Rb2 等為人參中主要的活性成分，可以分泌出活性較高的稀有人參皂苷Rg1、Rg3 等[12]。Shuo Zhang等將紅茶菌作為菌種，對玫瑰花和棗仁進行發(fā)酵，在其發(fā)酵液中檢測出新的活性成分——酸棗仁皂苷B[13]。發(fā)酵中草藥可以進一步促進活性物質轉化并分泌出新的活性物質。

3 中草藥的發(fā)酵炮制方法

3.1 不同微生物菌種的發(fā)酵

3.1.1 單一菌種發(fā)酵

單一菌種發(fā)酵指只有一種微生物作為發(fā)酵菌種進行發(fā)酵。在中草藥發(fā)酵炮制中單一菌種較為常用，包括益生菌、藥用和食用真菌以及其他菌種，其中益生菌對宿主有一定的有益性，借助自身發(fā)酵優(yōu)勢對宿主微生態(tài)平衡起到有效改善的作用。食藥用真菌可以溶解纖維素、蛋白質等多種營養(yǎng)物質中的酶系，分解并利用中草藥植物中的營養(yǎng)物質。藍海恩等對斷奶仔豬食用益生菌發(fā)酵飼料后其日均采食量、體質量分別提高了0.66%（P＜0.05）、1.19%（P＜0.05），腹瀉率降低了57.22%（P＜0.05）[14]。辛宇等人利用藥用真菌冬蟲夏草對人參進行固體發(fā)酵，得到了成熟的發(fā)酵人參產物[15]。因此，在中草藥發(fā)酵炮制過程中，由于單一菌種種類較多、培養(yǎng)條件較簡單、次生代謝產物較豐富，從而被廣泛應用。

3.1.2 混合菌種發(fā)酵

混合菌種發(fā)酵指以2 種或2 種以上的微生物作為發(fā)酵菌種進行發(fā)酵。在發(fā)酵過程中最大程度提升多菌和酶系的復合效用，其次生代謝產物更為豐富。合理利用混合菌種發(fā)酵可以最大限度提升藥用價值，其內在潛力要優(yōu)于單一菌種發(fā)酵。崔亞鵬在探究金銀花的混合菌種發(fā)酵實驗中，用釀酒酵母和植物乳桿菌對其提取液進行發(fā)酵，結果表明，金銀花中多酚含量由59.15 mg/g提升至73.53 mg/g，提升率達24.3%[16]。聶芙蓉等人采用酵母菌和枯草芽孢桿菌對女貞子進行發(fā)酵，與未添加任何益生菌的對照組相比，其CP含量提高19.86%，多糖和黃酮含量分別升高至40.72%、43.82%[17]。綜上所述，在中草藥發(fā)酵炮制過程中，混合菌種發(fā)酵可以促進活性物質的轉化，提高其產物中活性物質的含量，從而提升藥用價值。

3.2 不同的發(fā)酵方式

3.2.1 固體發(fā)酵

固體發(fā)酵指在無水或無可流動水的濕潤固體營養(yǎng)基質上，培育微生物并使其產生生物反應的過程。提取工藝流程、生產儀器設備、發(fā)酵條件要求較簡單，發(fā)酵工藝相對成熟，生產成本低、節(jié)能節(jié)水，被廣泛應用于我國傳統(tǒng)的發(fā)酵產業(yè)。趙圣振在對黃芪進行固體發(fā)酵實驗中，第12 d 其多糖含量達到95.5%[18]。孫亮利用乳桿菌、枯草芽孢桿菌、紅曲霉、總狀毛霉等對人參進行固體發(fā)酵，總皂苷分別提高至1.125 8 mg/mL、0.923 5 mg/mL、1.748 4 mg/mL、1.693 9 mg/mL[19]。綜上所述，在中草藥發(fā)酵炮制中使用固體發(fā)酵工藝，可以促進其活性物質轉化，提高關鍵活性物質含量。但是，由于固體發(fā)酵工藝存在發(fā)酵速度慢、缺乏規(guī)模性等問題，其工藝有待進一步優(yōu)化。

3.2.2 液體發(fā)酵

液體發(fā)酵指在溫度、pH 值等適宜的環(huán)境下，通過液體培養(yǎng)基與所需菌種進行發(fā)酵培養(yǎng)微生物或次生代謝產物的工藝。其發(fā)酵過程用時短、成本低，能精準控制所需的溫度、濕度及微生物生長狀況等因素，降低了細菌污染率，被廣泛應用于大規(guī)模生產。劉朋肖等對蛹蟲草菌株YCC-H 進行液體發(fā)酵，其胞外多糖濃度達到247.06 mg/L，提高了9.43 倍[20]。張詩泉等為實現(xiàn)茯苓大規(guī)模工業(yè)化生產，采用液體發(fā)酵工藝對其進行發(fā)酵培養(yǎng)，茯苓菌絲體干質量高達8.329 g/L[21]。在中草藥發(fā)酵炮制中采用液體發(fā)酵工藝，可有效降低生產成本和細菌污染率，實現(xiàn)大規(guī)模生產要求，具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2.3 雙向固體發(fā)酵

雙向固體發(fā)酵以固體發(fā)酵為基礎，通過一種或多種真菌與中草藥基質結合進行發(fā)酵衍生而來。中草藥中的活性物質為真菌提供營養(yǎng)基質，真菌在不斷繁衍過程中產生的酶系可改變中草藥自身原有活性物質的結構，分泌出新的活性物質。辛燕花等將靈芝和銀杏進行雙向固體發(fā)酵，發(fā)酵后其多糖、三萜、黃酮質含量分別提高至51.60 mg/g、14.42 mg/g、5.76 mg/g[22]。厙守權等以人參作為固體培養(yǎng)基和紅曲霉進行雙向固體發(fā)酵，其發(fā)酵后出現(xiàn)了稀有人參皂苷Rg3[23]。由于真菌和中草藥組合方式眾多，難以進行篩選并缺乏完整的科學理論支撐，故有待進一步探究。

4 發(fā)酵中草藥的應用

4.1 中草藥廢棄藥渣再利用

中草藥藥渣中含有豐富的蛋白、多糖、粗纖維等活性物質，這些活性物質具有很大的再開發(fā)利用價值。在中草藥發(fā)酵炮制過程中產生的大量藥渣通常會被當作垃圾以焚燒、埋填等方式進行處理，這不僅造成了中草藥資源的浪費，還對生態(tài)環(huán)境產生了污染。陳合等人采用中草藥藥渣作為培養(yǎng)基對靈芝菌進行栽培，結果顯示，靈芝菌中韓芝為3.35%、赤芝為3.11%、甜芝為4.03%，均在安全標準范圍內[24]。賈伍員對板藍根藥渣成分進行檢測中，發(fā)現(xiàn)其包含大量的磷、鉀、纖維素等眾多營養(yǎng)物質[25]，利用板藍根藥渣作為有機肥料對土地進行施肥，可以有效減少生產成本，實現(xiàn)資源再利用。

4.2 提高動物養(yǎng)殖效益

發(fā)酵中草藥具有純天然、藥效強、毒副作用小等優(yōu)勢，被作為動物飼料添加劑廣泛應用于畜禽生產養(yǎng)殖，對牲畜起到增肥增質量、改善品質、防治疾病等功效。盧永軍讓肉雞食用發(fā)酵中草藥添加劑飼料后，發(fā)現(xiàn)其脂肪含量、肉干蛋白含量分別提高至（3.59±0.56）bmg/g、（28.65±0.73)bmg/g，比未發(fā)酵前顯著提升[26]。王秀文等對微生物發(fā)酵棉粕飼料喂養(yǎng)蛋雞進行實驗，通過發(fā)酵后的棉粕可以100%殺除蛋雞體內的大腸桿菌、沙門氏菌等有毒菌體，降低了雞群的發(fā)病率[27]。

5 結語

目前，發(fā)酵中草藥主要存在于食品加工、動物飼料添加劑、中草藥資源的開發(fā)利用等方面。在農業(yè)領域上，發(fā)酵中草藥有著綠色環(huán)保、提升品質、藥效顯著等優(yōu)點，能夠更好地促進我國農業(yè)現(xiàn)代化的高質量發(fā)展，尤其對魚類、家禽的生長發(fā)育、免疫功能、疾病防治等方面有著顯著的優(yōu)勢。但是，針對發(fā)酵類中藥在發(fā)酵過程中的菌種篩選、發(fā)酵工藝標準、產業(yè)規(guī)?；涂茖W理論基礎仍存在一定的不足，還有待進一步探究與完善。因此，在現(xiàn)代微生物學、中醫(yī)藥學等學科的結合下，探究更加標準成熟的發(fā)酵工藝，能夠使發(fā)酵中草藥的藥用價值與應用前景發(fā)揮巨大潛力。