微生物发酵中药的进展

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10-20%，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，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、微生胞物发酵中艳药的研究宅展望A、优点—若—保护懒中药活惑性成分肝免遭破比坏；提下高中药睁药性，估降低药享物的毒秆副作用冰；为中密药活性扮成分结问构修饰贤提供新痒途径；担开发新炎药，产闪生新药遇效物质挂；节省悦药源，册保护环计境。B、问题—走—如中奖药自身菌体系的尖模糊，认微生物钓生长特拦性的多恳样性等才。因此想附更好的粉将微生够物应用股于中药沙，笔者胜参考相沸关文献并结合绩自身研乱究情况赵，对微糟生物发晋酵中药宰研究提胆出了以菌下几点展望—竿—1、微冷生物发尼酵中药扔的机理仍还需更基深入研胡究。目前微赶生物发类酵中药满的机理返主要存咱在于以针下几点货基础和推断:(1)微意生物以中西药中的有骑效物质或重一些非有缴效物质为帝前体，经宏微生物的竖代谢形成绩新的化合誉物；(2)微应生物在生等长过程中采还能产生贡丰富的初惜生或次生融代谢产物榆，有些代尊谢产物自辽身就是功允能良好的格药物；(3)樱微生物促的初生旋、次生梦代谢产荒物和中浊药中的差有些物袜质发生吴反应形虹成新的生化合物;(4)由津于中药的逮某些物质犁可能对微嗓生物的生秧长代谢及拥活性成分愈的产生有谊促进或抑叮制作用，断微生物在代中药的特握殊环境中忠也有可能湾改变自身衔的代谢途刺径，从而胀形成新的百活性成分会或改变各坡活性成分嫂的相互关善系；(5)雕因为微骂生物的呢分解转睛化作用丧，故其洪有可能掘多中药舞中的有三毒物质心进行分毕解，降启低毒副彼作用。2、选育沾优良发酵闪菌种，使扬微生物能谋够最大限遍度于作用岭于中药。本实验权室主要监研究白攻腐菌，嫩在应用敢白腐菌岭发酵降袭解一些士药用植臭物的木置质素变套化过程勿中，发闲现不同撤的菌种舅具有非亩常明显旗的降解饥差异性业，这就锡表明菌吊种的影汽响很大广。因此跟应该加晴大发酵济菌种的坏筛选和艳评价工胳作，从劝而为微抓生物发员酵中药恶研究找就到比较巨便于深融入研究迷的菌种恨。3、加大尿中药废弃灭物的二次局开发利用观。目前随宪着中医克药现代秋化的发出展，中硬药材需运求量也士越来越济大，因国此有些浇中药资记源显得孝尤为紧贼缺。一锹方面应练该加强售道地药攻材的GAP种植、药踢材基因以绍及细胞培担养等研究贫；另一方怀面还需要殿强化药材边的合理利始用——合葱理使用药坊材，组方城更科学实缓用，同时秤药材首次重利用后药辉渣的二次挽开发，微脏生物在这描方面具有护很好优势任。药渣废弃炮物主要含横有纤维素塞、半纤维绢素等成分店，同时也略包括没有歪提取完全疯的一些有倡效成分及摩一些无机烘元素等；袜一些微生馅物具有降拒解纤维素或、半纤维拼素的功能尽，将微生猜物作由于雄中药药渣坟，既可以罗起到降低吼中药生产尽后处理的枪成本，同恩时也可以者节约原料贴，扩大中绣药适应症灾。4、培养拨基对发酵铜中药影响涨的研究，芝中药的植到物学基础萍研究也必吐须跟上。由于不同逃中药材的嫁物理结构浪以及化学害结构均不琴同，结果谷导致微生央物发酵行慰为以及结策果差异很糖大，主要伪表现在不尺同中药含坛有不同量独的木质素聪、纤维素虎、半纤维弊素，这些云不同的含屈量导致降昌解情况不铺一样，引恢起这些变贪化不同的裳原因在哪旨里，不同哥结构和含性量与降解宫以及成分治变化的相陷关性有哪糊些，从而经让菌种最惊大限度的厅利用以中洲药材为主俯要组成部政分的培养牛基获取目炭标物，也惜是以后值镇得研究的魂一个方向脉。5、菌种这混合发酵妄研究。自然界齿微生物蜘的多样大性决定艳了微生拉物的群优居性，搏如何借鉴微停生物的自剖然生长环智境，获取沸我们需要壳的材料，更好的将延微生物与结中药结合肥，也是值熊得研究的高一个问题持。纵观历代督微生物发寨酵中药的睬研究，其容中很多时跃候是好几种菌种混乒合产生的演作用效果浮，因此也爽值得借鉴游。6、发劣酵产物亡综合研笑究——撞分离、俩纯化等骗条件的删优化。首先，应愤该对微生哑物的发酵的和培养等技进行系统吼的研究，并梯进行成渡分的分当离、鉴拉定和相野关药理买实验的藏证明，更加明吴确微生虎物的性冤质以及准变化过浅程。其次，对虎中药也应垦该进行成静分与药理漫作用的全诞面研究，深庙入研究估中药多个靶点作笛用的机辛理，并创用相应欧模型进行科学潮的阐述盖，进而返建立中功药多靶妙点作用悄的模式露。7、设计立新型发酵匪罐。对于微陷生物发曾酵中药更的研究闸而言，家自古至奔今，应你用较多的侦还是固迅体发酵痛。对于班固体发辽酵来说款，其中忌生物量的测定、侨发酵过程文中湿度、饮通气、营杜养、均匀吹性以及发酵的工籍业化都争值得深虽入探讨寸。新型调发酵罐沈，需要痰综合考虑众多口因素，墓从而方者便发酵酷控制、虑量化指表标。8、发悦酵产物忆与天然轰产物的刚对比研咬究。通过对馒发酵产奴物与天晨然产物楚的