微生物在中藥中的應(yīng)用

1、微生物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 微生物發(fā)酵在中藥中的應(yīng)用林學院 環(huán)境工程2011級1班 吳睆娉 20110028摘要：中藥是中華民族的瑰寶，幾千年來中醫(yī)藥為我國人民的健康做出了巨大的貢獻，形成了系統(tǒng)的中醫(yī)藥理論和大量經(jīng)實踐檢驗的成藥驗方。 中藥作為天然藥物正逐步引起世界的關(guān)注。微生物個體微小，卻與人類生活關(guān)系密切。微生物利用涉及健康、食品、醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)、環(huán)保等諸多領(lǐng)域，而在中藥領(lǐng)域更是占據(jù)了重要。關(guān)鍵詞：微生物 中藥 發(fā)酵技術(shù) 發(fā)酵中藥中藥行業(yè)是我國具有比較優(yōu)勢的少數(shù)幾個產(chǎn)業(yè)之一，在自然科學領(lǐng)域，我國最有實力、最有優(yōu)勢、最有后勁的就是中醫(yī)藥。它是中華民族的瑰寶，也是世界傳統(tǒng)醫(yī)學中重要的組成部分，在預(yù)防

2、和治療疾病方面發(fā)揮著重要的作用。微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物，包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生動物、顯微藻類等在內(nèi)的一大類生物群體，它個體微小，卻與人類生活關(guān)系密切。微生物學是生命科學中發(fā)展較快的學科之一， 在生命科學中地位越來越重要，因此成為了各門學科都離不開的重要工具。微生物學理論促進了微生物相關(guān)中藥的發(fā)展 對傳統(tǒng)微生物中藥的生物學研究加深了傳統(tǒng)微生物中藥的應(yīng)用和產(chǎn)品開發(fā)，特別是多種中藥微生物純培養(yǎng)物代替原藥材的研究尤其引人注目，對滿足人民群眾用藥需求起到了十分巨大的作用。以金水寶為代表的從冬蟲夏草中分離的真菌純培養(yǎng)物代替冬蟲夏草的研究取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益, 掀起了

3、以蝙蝠蛾擬青霉、蝙蝠蛾多毛孢、蛹蟲草等蟲生真菌的研究熱潮。對一些微生物和植物相互作用形成的中藥也有了更深入的認識。對天麻、茯苓等中藥的生物學研究促進了這些中藥品種栽培技術(shù)的發(fā)展。 微生物相關(guān)中藥活性成分的研究為這些中藥的質(zhì)量標準化起到了重要的作用，也加深了對這些中藥藥理作用的認識。藥理學研究促進了傳統(tǒng)微生物中藥在治療現(xiàn)代社會的高發(fā)病如癌癥、心腦血管疾病、病毒性疾病中的應(yīng)用。多數(shù)微生物中藥都具有滋補保健的效果，如靈芝、冬蟲夏草成為保健食品開發(fā)的熱點。大多數(shù)藥用真菌都含有真菌多糖, 真菌多糖能增強免疫力、沒有直接的細胞毒作用，成為抗癌、抗病毒產(chǎn)品開發(fā)熱點。微生物發(fā)酵在中藥中的應(yīng)用 微生物發(fā)酵制藥是

4、指利用微生物技術(shù)，通過高度工程化的新型綜合技術(shù)，以利用微生物反應(yīng)過程為基礎(chǔ)，依賴于微生物機體在反應(yīng)器內(nèi)的生長繁殖及代謝過程來合成一定產(chǎn)物，通過分離純化進行提取精制，并最終制劑成型來實現(xiàn)藥物產(chǎn)品的生產(chǎn)。中藥發(fā)酵制藥技術(shù)是在繼承中藥炮制學發(fā)酵法的基礎(chǔ)上，吸取了微生態(tài)學研究成果，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法。 古代中藥發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用歷史與現(xiàn)狀 我國人民遠在 4000 多年前就學會利用發(fā)酵來釀酒，此后又相繼利用發(fā)酵來生產(chǎn)醬、醋、豆豉和臭豆腐等食品。本草經(jīng)疏曰：“古人用曲，即造酒之曲，其氣味甘溫，性專消導(dǎo)，行脾胃滯氣，散臟腑風冷。說

5、明中藥臨床應(yīng)用之曲是在釀酒業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的。后來人們在酒曲中加入其他藥物制成專供藥用的各類曲劑。本草綱目云：“古人用麴，多是造酒之麴。后醫(yī)乃造神麴，專以供藥，力更勝之。”可見古人早已將微生物發(fā)酵應(yīng)用于中藥炮制。直到現(xiàn)在，臨床仍在應(yīng)用的發(fā)酵（制品）中藥，如六神曲、淡豆豉、建曲、沉香曲、半夏曲、紅曲、豆黃等，均是利用炮制環(huán)境中的野生微生物（多為霉菌、酵母、細菌等）進行多菌種固體發(fā)酵而成1。不同的培養(yǎng)基經(jīng)同樣的發(fā)酵處理后會產(chǎn)生藥性的差異，可利用該特性生產(chǎn)不同適應(yīng)證的中藥。在清代，根據(jù)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。中藥發(fā)酵

6、研究始于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。雖有加入中藥，但這也僅是將中藥當做菌絲體發(fā)酵的菌質(zhì)，后有研究發(fā)現(xiàn)，含有中藥的菌質(zhì)對原發(fā)酵物的功效有影響。正在修訂中的我國新藥申報指導(dǎo)原則，已決定將生物轉(zhuǎn)化列入創(chuàng)新(一類) 藥的研究。 國外對于中藥發(fā)酵的研究報道較少，主要在食品、酶工程，如日本的納豆，用 Bacillus 菌發(fā)酵大豆。由于 Bacillus 菌酶系豐富（包括淀粉酶、纖維素酶和蛋白酶），并能增加維生素 K 的含量，Bacillus subtilis 菌環(huán)能消除小腸內(nèi)致病菌，其提取物具有明顯的抗癌活性和降壓作用2。 中藥發(fā)酵制藥

7、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。可概括為如下幾點： 1)藥物的有效組分、活性物質(zhì)最大限度的提取、利用；2)藥物進入人體后被直接利用，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)，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2。 中藥發(fā)酵的分類 中藥發(fā)酵分為液體發(fā)酵和固體發(fā)酵。液體發(fā)酵借鑒抗生素生產(chǎn)工藝，把菌絲體加入培養(yǎng)基中，將之與藥材混合后放置于適溫下進行發(fā)酵。液體發(fā)酵具有較高的物質(zhì)傳遞效率， 易于實現(xiàn)發(fā)酵工藝的自

8、動化控制。 固體發(fā)酵是以富含多種營養(yǎng)成分的農(nóng)副產(chǎn)品如麥麩、 甘蔗渣、 玉米芯等作為發(fā)酵營養(yǎng)基質(zhì)，用一種或多種真菌作為發(fā)酵菌種，在一定的溫度、濕度條件下進行發(fā)酵。固體發(fā)酵在發(fā)酵過程中既生長菌體，又形成各種次生代謝物質(zhì)，難以將其分離，南京中醫(yī)藥大學莊毅教授將它們統(tǒng)稱為“菌質(zhì)”。按應(yīng)用方式又可將其分為“無渣式”和“去渣式”，前者不用經(jīng)過提取可直接用藥，后者要經(jīng)過有效成分的提取和制劑后才可用藥3。 發(fā)酵在中藥研究中的應(yīng)用 利用中藥培養(yǎng)基發(fā)酵藥用真菌菌物界逾十萬種，可供藥用的高等真菌約20余種，利用潛力巨大。國內(nèi) 20 世紀 60 年代興起深層培養(yǎng)（或發(fā)酵），20世紀80年代中國醫(yī)學科學院藥物研究所進行

9、的冬蟲夏草，大規(guī)模發(fā)酵培養(yǎng)研究，也僅是對菌類自身發(fā)酵的研究，且大多是單一發(fā)酵。但目前對靈芝、云芝、冬蟲夏草、灰樹花、密環(huán)菌、金針菇、香菇、姬松茸、茯苓等很多菌種的發(fā)酵技術(shù)已日趨成熟。莊毅教授曾提出了菌質(zhì)的概念，即用一定的藥用菌菌種接種在一定的固體基質(zhì)上，在一定環(huán)境條件下，經(jīng)過一定時間發(fā)酵（發(fā)酵周期），在特定的質(zhì)量指標控制下達到發(fā)酵終點而產(chǎn)生菌質(zhì)。也可采用現(xiàn)代技術(shù)將有效真菌與中草藥組成的不同發(fā)酵基質(zhì)構(gòu)成各種發(fā)酵組合，在一定條件下進行發(fā)酵，產(chǎn)生各種性質(zhì)不同的菌質(zhì)。同時可以利用中藥作為培養(yǎng)基的組成部分，構(gòu)建藥性菌質(zhì)，比較發(fā)酵前后中藥相關(guān)成分的變化，為中藥與藥用真菌的結(jié)合尋找突破點，并開發(fā)具有良好功效

10、的藥物。 中藥發(fā)酵用于藥材的炮制 發(fā)酵法一直是中藥炮制方法之一，它借助微生物的作用，改變中藥原有藥性，提高療效， 降低毒副作用，擴大適應(yīng)癥。微生物在生長過程中產(chǎn)生的各種酶，將藥物的成分分解轉(zhuǎn)化為新的活性成分或?qū)⒍拘猿煞址纸舛档退幬锏亩靖弊饔谩?發(fā)酵在中藥研究中的應(yīng)用 在中藥有效成分提取過程中，當胞漿中的有效成分向提取介質(zhì)擴散時，必須克服細胞壁及細胞間質(zhì)的雙重阻力，使有效成分浸出。微生物可利用中藥中的成分為營養(yǎng)來進行分裂、生長、繁殖和代謝，在代謝過程中分泌蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、淀粉酶等幾十種胞外酶，胞外酶進入培養(yǎng)基，使細胞破裂，細胞間隙增加，減小細胞壁、細胞間質(zhì)等傳質(zhì)屏障對有效

11、成分從胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴散的傳質(zhì)阻力。 發(fā)酵中藥的優(yōu)勢 （1） 提高有效成分提取率（2） 中藥發(fā)酵可提高中藥藥效（3） 中藥發(fā)酵產(chǎn)生新的活性物質(zhì) （4） 減毒增效 起到減毒增效的作用4,5 中藥發(fā)酵技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù) 目前中藥發(fā)酵技術(shù)無論在基礎(chǔ)理論方面還是在方法上的研究仍處于起步階段，對單味藥材發(fā)酵和傳統(tǒng)復(fù)方發(fā)酵開發(fā)得都很少，故少有投入生產(chǎn)的發(fā)酵新藥。 同時中藥發(fā)酵技術(shù)也面臨一些問題，如中醫(yī)藥自身體系的模糊性、中藥成分的復(fù)雜性、中藥發(fā)酵機理的不明確性、微生物生長特性的多樣性以及在中藥發(fā)酵過程中如何貫徹中醫(yī)理論的指導(dǎo)等。 1、中藥發(fā)酵共性技術(shù)加強對單味中藥、中藥提取物、中藥復(fù)方發(fā)酵技術(shù)、微生物培養(yǎng)的

12、系統(tǒng)研究，并進行成分的分離、鑒定和相關(guān)藥理試驗，明確微生物的性質(zhì)以及變化過程， 建立起統(tǒng)一的能應(yīng)用于大多數(shù)中藥發(fā)酵的通用方法與共性技術(shù)體系，為實現(xiàn)發(fā)酵中藥的現(xiàn)代化、科學化、國際化提供新的途徑和方法。 2、優(yōu)良菌種選育技術(shù)菌種的選育是中藥發(fā)酵的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。因此，應(yīng)該加大發(fā)酵菌種的選育和評價工作，使更多優(yōu)良的菌種能夠最大限度作用于中藥，從而為更多有價值的發(fā)酵中藥產(chǎn)品的研制奠定基礎(chǔ)。 3、現(xiàn)代復(fù)合微生物發(fā)酵技術(shù)多菌種發(fā)酵較單一菌種發(fā)酵具有更強的生物轉(zhuǎn)化能力，但也是發(fā)酵研究的難點。傳統(tǒng)中藥發(fā)酵多是自然界混合菌種天然發(fā)酵的結(jié)果而如何應(yīng)用現(xiàn)代微生物工程的相關(guān)技術(shù)，進行中藥多菌種發(fā)酵，提高發(fā)酵生產(chǎn)的可控性、

13、穩(wěn)定性，提高發(fā)酵中藥的有效性和安全性，是進行現(xiàn)代發(fā)酵中藥研究的關(guān)鍵問題之一。 4、發(fā)酵中藥篩選模型和多維評價體系中藥具有品種多樣性、化學成分復(fù)雜性、藥效作用多向性的特點，中藥復(fù)方具有整體性、系統(tǒng)性、復(fù)雜性、非加和性等特點。因此，中藥及其復(fù)方在發(fā)酵過程中如何遵循中醫(yī)藥理論的指導(dǎo)，進行發(fā)酵后選用何種評價指標和評價模型，建立發(fā)酵中藥篩選模型和多維評價體系，是發(fā)酵中藥研究的又一技術(shù)難點。 展望 我國有悠久的中藥使用史，微生物應(yīng)用于中藥業(yè)也有大量記載，進行中藥發(fā)酵研究也具有成熟的現(xiàn)實條件，應(yīng)當成為我國中藥現(xiàn)代化研究的內(nèi)容之一，從而更好的為人類服務(wù)。發(fā)酵中藥是現(xiàn)代生物技術(shù)和中藥研究的完美結(jié)合，必將為中藥新藥研究開發(fā)開辟新的道路，拓展更廣闊的發(fā)展空間，并在中藥新藥研究開發(fā)中占有越來越重要的地位。發(fā)酵中藥還有利于推進中藥現(xiàn)代化和國際化進程，提高我國中藥行業(yè)的國際競爭力，為中藥走向世界、造福全人類做出新的貢獻。參考文獻 1 陸 欣媛 , 劉 松梅 , 鄭春英, 吳 丹 . 中藥 發(fā)酵研究概 況 J. 黑龍江醫(yī) 藥, 2006,(6): 469470 2 王玉閣, 曹 軍 . 微 生物 發(fā) 酵 制 藥 的 研 究 J. 齊 齊 哈 爾 醫(yī) 學 院 學 報 ,2006,27(2): 196