微生物發(fā)酵技術(shù)在中藥制藥中的應(yīng)用

278班 郭利強 9號

微生物有著非常強大的分解轉(zhuǎn)化物質(zhì)的能力,并能產(chǎn)生豐富的次生代謝產(chǎn)物,通過微生物的生長代謝和生命活動來炮制中藥,可以比一般的物理或化學(xué)的炮制手段更大幅度地改變藥性,提高療效,降低毒副作用,擴大適應(yīng)癥。中藥發(fā)酵制藥技術(shù)是在繼承中藥炮制學(xué)發(fā)酵法的基礎(chǔ)上,吸取了微生態(tài)學(xué)研究成果,結(jié)合現(xiàn)代生物工程的發(fā)酵技術(shù)而形成的高科技中藥制藥新技術(shù),是從中藥(天然藥物)制藥方面尋找藥物的新療效。傳統(tǒng)的中藥發(fā)酵多是在天然的條件下進行的,而現(xiàn)在的中藥發(fā)酵制藥技術(shù)是在充分吸收了近代微生態(tài)學(xué)、生物工程學(xué)的研究成果而逐漸形成的。其先進發(fā)酵工藝特點是:以優(yōu)選的有益菌群中的一種或幾種、一株或幾株益生菌作為菌種,加入中藥提取液中,再按照現(xiàn)代發(fā)酵工藝制成產(chǎn)品,它是一種含有中藥活性成分、菌體及其代謝產(chǎn)物的全組分發(fā)酵液的新型中藥發(fā)酵加工制劑。

1 中藥發(fā)酵制藥的源流

早在千余年前,我國已開始用發(fā)酵方法制藥,直到現(xiàn)在臨床仍在應(yīng)用的發(fā)酵(制品)中藥有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黃等,其工藝均為固體發(fā)酵。如半夏曲的制造,明·《本草綱目》記載:“半夏研末,以姜汁、白礬湯和作餅,楮葉包置籃中,待生黃衣,曬干用”。其性味苦辛、平,能化痰止咳、消食積、治泄瀉。而未發(fā)酵的半夏剛性味辛,有毒,功能燥濕化痰、降逆止嘔、消痞散結(jié)。清代,按其輔料中藥及治療功能的不同,又制出了皂角曲、竹瀝曲、麻油曲、牛膽曲、開郁曲、海粉曲、覆天曲等10種藥曲。淡豆豉的發(fā)酵工藝另具特色,它是以黑大豆為原料制成的,性味苦寒,具有解表除煩、宣郁解毒功能,其工藝為“用黑大豆二三斗,水浸一宿,瀝干黃熟,攤席上..蒿覆,侯黃衣上遍..安甕中筑實,桑葉蓋厚三寸,密封泥..如此七次”。再有用黑大豆制成的豆黃,則性味甘溫,能祛濕癢、健脾益氣。其發(fā)酵工藝為“用黑大豆一斗,黃熟,鋪席上以蒿覆之,如氽醬法,待上黃,取出曬干”。未經(jīng)發(fā)酵的黑大豆,則性味苦平,有活血、利水、解毒作用。從上述可以看出,中藥發(fā)酵的目的主要為改變藥物原有性能,產(chǎn)生新的治療作用(如淡豆豉、豆黃),或增強原有療效的治療作用(如淡豆豉、豆黃),或增強原有療效(如半夏曲),擴大用藥品種。由于其療效確切,至今對六神曲、半夏曲和淡豆豉等仍在進行工藝改進研究,并取得相應(yīng)成績。片仔癀的主要成分是三七的微生物發(fā)酵物,建神曲、沉香曲、淡豆豉、半夏曲、紅曲、麥芽也都是通過發(fā)酵而形成的藥物。從某種意義上說,蟲草是蝙蝠蛾幼蟲經(jīng)蟲草菌、僵蠶是家蠶經(jīng)白僵菌感染發(fā)酵而成的。這些經(jīng)典藥物都是經(jīng)微生物發(fā)酵后產(chǎn)生了新的藥理活性,其中蟲草是非常名貴的中藥。

2 中藥發(fā)酵技術(shù)的研究現(xiàn)狀

中藥發(fā)酵研究開始于80年代,但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。雖有報道加入中藥,但也僅是將中藥當(dāng)做菌絲體發(fā)酵的菌質(zhì),同時研究發(fā)現(xiàn),含有中藥的菌質(zhì)對原發(fā)酵物的功效有影響,只是未見深入研究。目前,已有學(xué)者呼吁中藥發(fā)酵制藥可按新藥審批辦法規(guī)定開發(fā)新藥。同時也開展了另一項研究,即生物轉(zhuǎn)化,我們認為它與中藥發(fā)酵是密不可分的。90年代初,日本人小橋恭一發(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、黃烷酮類、香豆素類等均經(jīng)過腸道菌進行了化學(xué)修飾。據(jù)悉,衛(wèi)生部藥品檢驗所動物試驗結(jié)果:發(fā)酵中藥只需1/28的量,即可與一般煎、煮、熬的水提物一份的量發(fā)揮同等的藥效。

3 中藥發(fā)酵制藥的特點

中藥發(fā)酵制藥技術(shù)的典型特點就是生物轉(zhuǎn)化?？筛爬ㄈ缦聨c:

1)藥物的有效組分、活性物質(zhì)最大限度的得以提取、利用;

2)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(yīng)有效能;

3)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;

4)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(yù)防或治療功能;

5)是實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化、具有高科技水平的又一新技術(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。

4 微生物對中藥發(fā)酵的應(yīng)用

微生物在生長過程中會產(chǎn)生各種各樣的生物活性物質(zhì),并易于組織工業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)代工業(yè)中許多生物產(chǎn)品都是通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的,如各式各樣的酶、抗生素。酶是一切生物體進行生命活動的基礎(chǔ),它可以使復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)在常溫常壓下迅速完成,如米曲霉在生長過程中產(chǎn)生中性蛋白酶、堿性蛋白酶、酸性蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、單寧酶、酯化酶、酰胺酶、淀粉酶和糖化酶等,酵母在發(fā)酵時可產(chǎn)生蔗糖酶、淀粉酶、脂肪酶、酒化酶等,這些酶中既有胞內(nèi)酶也有胞外酶;既有合成酶,也有分解酶。有些微生物在生長過程中可以分泌幾十種胞外酶到培養(yǎng)基中去,微生物進行生命活動所產(chǎn)生的胞內(nèi)酶更是有成百上千,這些豐富而強大的酶系是中藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ),可以將藥物的成分分解轉(zhuǎn)化形成新的成分,這些新成分就是新的活性藥物篩選的物質(zhì)基礎(chǔ)。這就是微生物可以用來發(fā)酵炮制中藥的理論根據(jù)如酶法已成為中藥炮制的一種方法,據(jù)馬田田等報道,提取小檗堿之前,藥材經(jīng)纖維素酶進行酶解后,可以提高小檗堿的收率。另一方面,由于微生物也會形成豐富多樣的次生代謝產(chǎn)物,它們有些本身就是功效良好的藥物;或以中藥中的有效成分為前體,經(jīng)微生物的代謝可以形成新的化合物或微生物的次生代謝產(chǎn)物和中藥中的成分發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物。微生物次生代謝產(chǎn)物可以和中藥的有效成分發(fā)生復(fù)方協(xié)同作用。微生物在中藥的特殊環(huán)境中也有可能會產(chǎn)生新的代謝反應(yīng),因為中藥的物質(zhì)可能對微生物的生長和代謝有促進或抑制作用,從而改變微生物的代謝途徑,從而形成新的成分或改變各成分的相互比例。微生物的分解作用有可能將中藥中的有毒物質(zhì)進行分解,從而降低藥物的毒副作用,如菜籽餅、棉籽餅經(jīng)微生物發(fā)酵后可以脫去有毒物質(zhì),從而用來飼喂牲畜;也有可能經(jīng)微生物的分解作用使原來不易消化吸收的物質(zhì)變得易于吸收,如動物血經(jīng)微生物發(fā)酵后,消化吸收率可以成倍地提高。由于微生物生長主要消耗的是動植物的蛋白質(zhì)、糖等常規(guī)物質(zhì),有可能對有效成分有濃縮作用,如發(fā)酵法提取薯蕷皂苷就是通過發(fā)酵去除薯蕷中的淀粉。就微生態(tài)制劑而言,有益菌本身就是很好的藥物,如雙歧桿菌。微生物容易誘變,可以根據(jù)需要,運用現(xiàn)代生物技術(shù)對微生物進行改造,使之更適合中藥發(fā)酵的需要?，F(xiàn)代生物技術(shù)首先在微生物體中得到運用,也是基因工程等技術(shù)最成熟的領(lǐng)域。 5 微生物類群為中藥發(fā)酵提供了充足的選擇余地

據(jù)統(tǒng)計,目前已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生抗細菌、抗病毒產(chǎn)物的微生物僅真菌就達200余種,抗腫瘤的真菌200種。據(jù)全國中藥資源普查統(tǒng)計,我國藥用真菌有41科、110屬、298種,占藻類、菌類、地衣類等同屬低等藥用植物467種的63.8%,是低等藥用植物中種數(shù)最多的一類。微生物的生物多樣性為我們提供了豐富的可供選擇菌株,不同的微生物具有不同的特性,可能在中藥發(fā)酵中具有不同的效果。但不同的微生物有時會產(chǎn)生大體上類似的生理活性物質(zhì),如人們已從冬蟲夏草中分離出多達幾百種真菌,但它們所產(chǎn)生的冬蟲夏草的效果都是類似的;不同的培養(yǎng)基經(jīng)同樣的微生物類群發(fā)酵處理后也會產(chǎn)生藥性的差異,如發(fā)酵淡豆豉時,用桑葉、青蒿同制的,藥性偏于寒涼,適用于外感風(fēng)熱或溫病初起之證;用麻黃、紫蘇等同制的,藥性偏于辛溫,適用于外感風(fēng)寒之證。

6 中藥發(fā)酵的發(fā)展方向

對某一具體發(fā)酵中藥的研究來說,主要需做好以下工作:

1)加強功能微生物的菌種選育工作不再采用自然酵母菌類,而應(yīng)進行廣泛篩選。我們采用人體內(nèi)存在的有益菌群為菌種,這些有益菌群自身在胃腸道中就有重要的生理活性作用;毒菌也是一類含有對人有強烈作用效果的菌類,極其少量的活性物質(zhì)就可引起人的劇烈反應(yīng),若用這些菌類發(fā)酵有關(guān)中藥,可能會收到意想不到的效果。如毒蠅鵝膏菌含有神經(jīng)毒素,能引起人的精神幻覺,在歐美還有食毒蠅菌的嗜好。采用這類毒菌發(fā)酵相應(yīng)的戒毒中藥,有可能對開發(fā)戒毒類藥物有所幫助。

2)中藥發(fā)酵技術(shù)及裝備研究菌群的生長和繁殖狀況是關(guān)系中藥發(fā)酵的關(guān)鍵;

3)發(fā)酵中藥的組方及藥理活性研究;

4)復(fù)合微生物發(fā)酵技術(shù)研究;

5)建立有效的篩選模型;

6)應(yīng)用現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù),建立快速靈敏的分析檢測手段;

7)在研究發(fā)酵中藥過程中如何貫徹中醫(yī)理論的指導(dǎo)并吸收現(xiàn)代中醫(yī)藥的其他新成果。 7 意義

中藥炮制采用微生物發(fā)酵法具有一般方法所無法比擬的優(yōu)勢,可以為開發(fā)新藥、提高藥物療效、降低藥物毒副作用的研究提供新的手段,為中藥的發(fā)展開辟新的研究空間。進行中藥發(fā)酵研究也具有成熟的現(xiàn)實條件,應(yīng)當(dāng)成為我國中藥現(xiàn)代化研究的內(nèi)容之一,從而更好的為人類服務(wù)。