微生物发酵中药的研究进展

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1、微生物发酵中药的研究进展 汇报人：陶君彦 博士导 师：张晓昱 教授单 位：华中科技大学一、微生物发酵中药的应用历史 二、微生物发酵中药的研究现状 三、微生物发酵中药的研究展望 一、微生物发酵中药的应用历史1、微生物发酵中药中所应用到的很多微生物是药用真菌或 者含有真菌的混合菌群，其中药用真菌很多本身作为中药 来应用。因此一定意义上讲，中药与微生物，特别是与一 些药用真菌具有密切的联系。早在东汉年间神龙本草经中，就有灵芝、茯苓、 猪苓、雷丸等药用真菌分别列项论述，这些药物至今沿用 不衰。 2、微生物发酵中药应用历史悠久，也是传统中药加工炮制 的重要方法之一，一般主要是起到中药复合炮制的作用。而且

2、很多发酵之后的药物在临床应用上取得了较好效果。 微生物发酵中药在中医药应用中得到了很大的体现。 如片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物；神曲由面粉 、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳、鲜辣蓼按一定比例混匀后经发酵而成的曲剂。 3、某些传统的微生物制剂一直使用至今，其中以不同中 药作为辅料，采用微生物处理后自身成为发酵物组成 的一部分，如半夏炮制，神曲制备等。同时随着历史 的发展，微生物发酵中药的应用也在不断变化。半夏在整个炮制过程中使用到了一些中药，最终形成具 有一定功效的以半夏为主要组成部分的中药炮制品。半夏至 汉代始用汤洗去毒，即为炮制品。南北朝时增加生姜制、热 汤洗、白芥子末制、头醋制等炮

3、制品。唐代增加姜汁制，宋 代增加麸炒、热洒炒、酸浆浸、米醋炒浸、生姜甘草桑白皮 制、猪苓制、白矾制、萝卜制、姜矾牙皂制和半夏曲。金之 时期，增加米泔浸、香油炒、菜油拌炒。明代增加盐水洗、 面炒醋制、杏仁炒。清代增加巴豆制、活生姜制、猪胆汁炒 、 皂荚白矾姜汁竹沥制，有仙半夏和法半夏。由此可见，半夏 的炮制方法繁多，而且种类各异，如仙半夏、半夏曲等，已 经成为含半夏的一个复方 二、微生物发酵中药的研究现状1、利用中药为培养基的组成部分，构建药性菌质，比较发 酵前后中药相关成分的变化，为中药与药用真菌的结合寻 找突破点，并开发具有良好功效的药物。A、固体发酵：以黄芪为药性基质，黄芪占培养基组成10

4、- 20%，加入其他营养物质，研究动态过程中多糖、皂苷、 蛋白质的变化，结果表明灵芝和黄芪发酵组合是可行的。 南京中医药大学的庄毅教授做了这方面的大量研究，兵取 得了较多成果。 B、液体发酵：三株口服液等。 2、利用微生物转化中药活性成分 微生物转化的本质是利用微生物生长代谢过程中产生的 酶对特定底物进行结构修饰的化学反应，与化学反应相比， 它具有区域和立体选择性强、反应条件温和、操作简单、成 本较低、公害少等优点，同时能完成一些化学方法难以实现 的反应。同时由于微生物种类繁多，繁殖快等特点，所以微 生物转化常被用来对天然产物的结构进行修饰，从而获得一 些结构更合理或活性更好的先导化合物。另外

5、，微生物在代 谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、 淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，这些酶有的可以将药物 成分分解转化，形成新的化合物。 3、发酵产物与天然产物成分以及药效的研究，其中主要包 括药用真菌深层发酵提取物的药理实验研究。 3.1发酵产物与天然产物成分以及药效的研究。幻灯片 10 3.2 药用真菌深层发酵提取物的药理实验研究。幻灯片 11发酵虫草与天然虫草没有明显差异，表明利用虫草 菌丝体来代替虫草是可行的。 雷丸茵发酵方法所获得的雷丸蛋白酶与天然雷丸蛋 白酶之间没有明显差别。 分光光度法对野生蛹虫草与培植蛹虫草清除0H自 由基的作用进行对比。结果表明植蛹虫草完全可以

6、取代 野生蛹虫草在抗衰老领域发挥作用，更应当成为发展的 重点。返回 竹黄菌的深层发酵提取物抗菌实验。竹黄菌发酵 液中具有天然抗菌活性物质，且杭菌作用明显，有较 广的抗菌谱。中药对灵芝菌液体发酵过程中生物量的影响以及 其发酵液对慢性支气管炎的疗效。结果发现，单纯灵 芝发酵液就具有止咳、祛痰作用，对慢性支气管炎有 较好的疗效，而其与中药混合发酵液在部分指标上优 于CLFB。 4、中药提取液对微生物特别是药用真菌生长的影响 目前研究了一些中药对灵芝菌丝体的生长影响。 主要指标是：(生物量)及代谢产物(胞外多糖)的影响 。 5、肠道菌群对中药的影响 传统中草药的使用，绝大多数以口服吸收而发挥作用， 药

7、物中的有效成分在进入肠道之后不可避免地与肠道菌群发 生关联，某些成分经相应细菌的作用发生代谢转化后被吸收 ，较小部分的成分则以原形物直接被吸收。在肝脏解毒后经 胆汁排泄，与肠道菌群接触发生结合、裂解等代谢转化再次 被吸收。体内环境中肠道菌群是完成中药有效成分代谢的重 要因素之一，它的作用与肝脏差不多：肠道菌群对中药有效 成分的代谢处置主要是以水解和还原反应为主。目前已经发 现许多种中药有效成分被肠道菌群代谢后，发生转化，产生 出具有较强药理活性的代谢产物。6、利用微生物进行中药提取研究。中药材有效成分往往包裹在细胞壁内，植物细胞壁 是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等物质构成的 致密结构。在

8、中药有效成分提取过程中，当存在于细胞 原生质体中的有效成分向提取介质扩散时，必须克服细 胞壁及细胞间质的双重阻力。微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维 素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，这些酶 有的可以将药物成分分解转化，形成新的化合物，有的可水 解植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶质等，使细胞破裂 ，利于有效成分溶出。特别是采用一些酶作用于药用植物材 料，使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素等物质降解 ，使细胞破裂，细胞间隙增加，减小细胞壁、细胞间质等传 质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，可促 进有效成分提取率提高。 7、微生物用于中药的炮制，特别是有

9、毒中药的炮制。 微生物由于自身存在丰富的酶系而有着在温和条 件下分解转化物质的能力。 利用药用真菌对于这些毒性物质的降解和转化作 用，最终可以达到降低毒性、增强功效的目的。 王和英根据临床酶学的有关理论，采用含有根霉菌 和L赖氨酸等物质的酵曲发酵五倍子。由于根霉菌能促 进L赖氨酸的生成，能促进胃肠道粘膜吸收食物中的蛋 白质，有效地避免五倍子所含鞣酸在胃肠道内的竞争性 消耗，降低了五倍子鞣酸与肠道内食物中的结合，从而 提高了五倍子的收敛作用。 8、微生物充分利用中药为组成部分的培养基的营养，对 药性基质进行了相应的提取与药效及制剂研究。 冯志华等研究了地衣芽孢杆菌C2-13发酵炮制对红 花抗氧化

10、活性的影响。结果红花经C2-13的发酵炮制其 抗氧化功效显著提高。HPLC分析还观察到红花中一些 成分发生了改变。结论红花中一些有效成分可能是经 C2-13的生物转化提高了其抗氧化功效。 9、中药废弃物的二次利用。 由于中药按照传统的煎煮和现代的提取方法后，剩 下的主要是含有纤维素、半纤维素等的药渣，同时也包 括没有提取完全的一些有效成分及一些无机元素等。由 于一些微生物具有降解纤维素、半纤维素的功能，因此 采用微生物作由于中药药渣，或扩大该中药的适应症， 或产生具有保健作用的功能性食品。 10、微生物发酵中药复合体系的建立。将具有一定功效的微生物发酵中药，获得一个具有 一定功效的发酵物，也是

11、以后研究的方向之一。由于微生物中很多药用真菌具有良好的治疗作用 ，借鉴中医药组方思想，将一些具有类似或协同作用 的中药进行发酵，从而产生具有两者功效或者降低单 一药物不良作用的复合体系。 三、微生物发酵中药的研究展望 A、优点保护中药活性成分免遭破坏；提高中药药性， 降低药物的毒副作用；为中药活性成分结构修饰提供新途 径；开发新药，产生新药效物质；节省药源，保护环境。 B、问题如中药自身体系的模糊，微生物生长特性的多 样性等。因此想更好的将微生物应用于中药，笔者参考相关文献 并结合自身研究情况，对微生物发酵中药研究提出了以下几 点展望 1、微生物发酵中药的机理还需更深入研究。目前微生物发酵中药

12、的机理主要存在于以下几点基础和 推断: (1)微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前体， 经微生物的代谢形成新的化合物； (2)微生物在生长过程中还能产生丰富的初生或次生代谢产 物，有些代谢产物自身就是功能良好的药物； (3)微生物的初生、次生代谢产物和中药中的有些物质发生 反应形成新的化合物;(4)由于中药的某些物质可能对微生物的生长代谢及活性 成分的产生有促进或抑制作用，微生物在中药的特殊 环境中也有可能改变自身的代谢途径，从而形成新的 活性成分或改变各活性成分的相互关系； (5)因为微生物的分解转化作用，故其有可能多中药中的 有毒物质进行分解，降低毒副作用。 2、选育优良发酵菌种，

13、使微生物能够最大限度于作用于中 药。本实验室主要研究白腐菌，在应用白腐菌发酵降解一 些药用植物的木质素变化过程中，发现不同的菌种具有 非常明显的降解差异性，这就表明菌种的影响很大。因 此应该加大发酵菌种的筛选和评价工作，从而为微生物 发酵中药研究找到比较便于深入研究的菌种。 3、加大中药废弃物的二次开发利用。目前随着中医药现代化的发展，中药材需求量也越来 越大，因此有些中药资源显得尤为紧缺。一方面应该加强 道地药材的GAP种植、药材基因以及细胞培养等研究；另 一方面还需要强化药材的合理利用合理使用药材，组 方更科学实用，同时药材首次利用后药渣的二次开发，微 生物在这方面具有很好优势。药渣废弃物

14、主要含有纤维素、半纤维素等成分， 同时也包括没有提取完全的一些有效成分及一些无机 元素等；一些微生物具有降解纤维素、半纤维素的功 能，将微生物作由于中药药渣，既可以起到降低中药 生产后处理的成本，同时也可以节约原料，扩大中药 适应症。 4、培养基对发酵中药影响的研究，中药的植物学基础研究 也必须跟上。由于不同中药材的物理结构以及化学结构均不同， 结果导致微生物发酵行为以及结果差异很大，主要表现 在不同中药含有不同量的木质素、纤维素、半纤维素， 这些不同的含量导致降解情况不一样，引起这些变化不 同的原因在哪里，不同结构和含量与降解以及成分变化 的相关性有哪些，从而让菌种最大限度的利用以中药材 为

15、主要组成部分的培养基获取目标物，也是以后值得研 究的一个方向。 5、菌种混合发酵研究。自然界微生物的多样性决定了微生物的群居性，如 何借鉴微生物的自然生长环境，获取我们需要的材料， 更好的将微生物与中药结合，也是值得研究的一个问题 。 纵观历代微生物发酵中药的研究，其中很多时候是好几种菌种混合产生的作用效果，因此也值得借鉴。 6、发酵产物综合研究分离、纯化等条件的优化。 首先，应该对微生物的发酵和培养等进行系统的研 究，并进行成分的分离、鉴定和相关药理实验的证明， 更加明确微生物的性质以及变化过程。其次，对中药也应该进行成分与药理作用的全面研 究，深入研究中药多靶点作用的机理，并用相应模型进

16、行科学的阐述，进而建立中药多靶点作用的模式。 7、设计新型发酵罐。对于微生物发酵中药的研究而言，自古至今，应用 较多的还是固体发酵。对于固体发酵来说，其中生物量 的测定、发酵过程中湿度、通气、营养、均匀性以及发 酵的工业化都值得深入探讨。新型发酵罐，需要综合考虑众多因素，从而方便发酵控制、量化指标。 8、发酵产物与天然产物的对比研究。通过对发酵产物与天然产物的成分、药理药效及毒理对比，寻找目前比较紧缺天然产物的替代品。 9.相关测试设备的研究中药由于自身成份的复杂性，需要分析能力更加强 大的测试设备，只有这样，才能更好去阐述微生物发酵 中药体系的作用特点与机理。中药现代化研究已经是一个医药、生物等众多学科 关心的课题，因此也得到更多的关注。随着多学科的交 叉发展，微生物发酵中药的研究必将取得一个长足的发 展，微生物发酵中药也必将在中药现代化进程中表现出 强大的生命力。 谢谢，敬请各位专家批评指正 ！