现代生物技术在中药发酵中的应用

-回复 -浏览
楼主 2019-05-14 14:28:37
举报 只看此人 收藏本贴 楼主

发酵是中药炮制一个重要的方面,但是传统发酵越来越跟不上工业化大生产的需要,因此需要引入现代化生产技术来发展中药发酵。近年来关于现代中药发酵的研究越来越多,本文对其发展概况进行简单论述。

1、传统中药发酵

一千年前,中药就开始采用发酵的方法来进行炮制。经净制或处理后的药物,在一定的温度和湿度条件下,通过霉菌和酶的作用,使药物发泡、生衣的方法称为发酵法。传统中药发酵最佳适宜温度在30-37℃ ,相对湿度在70%-80%,在此条件下,适合大多数霉菌、酵母菌等的生长繁殖。

传统中药的发酵分为两类: 一类是药料与面粉混合发酵,如神曲等; 二是药料直接进行发酵,如红曲等。神曲为青篙、杏仁等药加入面粉混合后,经发酵制成曲剂,有消食化积、健脾和胃等功效。红曲为红曲霉属真菌接种于蒸熟的大米上发酵而成,有健脾消食、活血化瘀的功效。

传统中药发酵质量的好坏与许多因素有关,如发酵菌种,发酵温度、湿度、氧气等。由于发酵的过程完全是凭主观经验来控制,因此其质量的稳定性难于保证。任一条件的改变直接影响发酵的成功与否。另外由于参加发酵的菌种种类和数量也存在一定的变数,所以传统中药的发酵过程充满了不确定性。

2、现代中药发酵

传统中药发酵,是古时的医学工作者在长期的摸索和实践中总结出来的,其中的科学原理并不完全知晓。现在我们通过现代科学技术已经基本掌握了传统中药发酵炮制的作用机理,其原因主要是依靠微生物的生物转化。微生物在生长代谢过程中产生纤维素酶、木质素酶、脂酶等多种酶类。酶是具有高度催化效率的生物催化剂,它使复杂的生物化学反应在常温常压下迅速完成。微生物有着强大的分解转化能力,并能产生丰富的次生代谢产物。

20世纪80年代现代生物技术开始运用到发酵中去,拉开了现代中药发酵的序幕。与传统中药发酵相比,现代中药发酵具有传统发酵无法企及的优势,表现在:

2.1 提高药物效能

2.1.1 充分提高药物有效成分的含量

①用猪苓PU-99菌作生产菌株,在1t罐中生产,菌丝体干重2.3%,含粗多糖31%。

②将黄芪发酵,大大提高了黄芪的含量,且经福建中医学院测定,发酵的黄芪所含的黄芪多糖最多可达普通水提法的5倍。卫生部药品检验所实验表明,发酵中药只需要 1 /28 的量,便可与普通水提物一份的量发挥等同药效。

③通过体外试验证明,对盾叶薯蓣采用预发酵方式,其有效成分薯蓣皂苷元的产量明显增加。

④以染料木素和大豆黄素为指标检测采用纯种发酵的淡豆豉主要有效成分,结果表明纯种发酵可以保证淡豆豉生产的稳定性和产量的提高。

2.1.2 产生新的化合物

①用地衣芽胞杆菌 C2-13发酵红花,结果使红花酚羟基的数量大幅提高,其抗氧化功效及对小鼠肝脂质过氧化的抑制作用增强,同时其生物利用率也呈上升趋势。

②在灵芝的发酵液中加入黄芪,结果发现发酵液中多糖的组分发生变化,推测有可能产生新化合物。

③用枯草芽胞杆菌对三七须根进行发酵,可得到5个新化合物。

④研究猴头菌转化银杏叶提取物对四氧嘧啶诱导的糖尿病模型小鼠血糖水平的影响,结果该转化产物的降血糖能力明显提高,提示有新物质产生。

2.1.3 降低无效成分含量

用酵母菌发酵大黄,结果大黄总蒽醌含量略有降低,结合型蒽醌含量降低,分离型蒽醌含量增加,起到减毒增效的作用。

2.1.4 减小药物分子量

药物进入人体后一些不能被直接利用的有效活性成分,通过微生物降解成小分子活性物质而被吸收利用。小分子活性物质由于更易于通过血脑屏障与人体细胞蛋白结合,所以比大分子物质有更高活性。药代动力学研究证明,苷类成分在肠道内难以吸收,大多数需经肠道细菌酶分解为分子量更小的苷元而发挥疗效。有学者利用微生物发酵,实现了栀子、黄芩、牛蒡子、甘草这些苷类中药在体外成分的转化,提高了其苷元的含量,使其更利于人体吸收。

2.2 寻找最佳发酵工艺

筛选针对某一活性功能的发酵的药材,寻找合适的发酵菌株及方法是中药发酵研究的基本工作。

2.2.1 寻找合适的发酵方法

采用正交试验法优化了水蛭素基因工程菌的发酵培养基,得到很好的培养基配方及发酵条件,使水蛭素表达量在原基础上大幅提高。

2.2.2 寻找合适的发酵菌株

①通过多次筛选得到一株可以将香草酸转化生成香草醛的菌株( 朱红密孔菌) ,大大提高了香草醛的转化率。

②利用微生物,将底物1-苯基-2-甲胺基丙酮( MAK) 直接进行生物转化,得到 4种不同构型的麻黄碱。由于筛选到合适的微生物,其转化产物只有一种构型,因此大大节约了成本。

③筛选出链格孢霉菌对华蟾毒精,刺囊毛霉对蟾毒灵进行微生物转微生物转化,均生成了12β-羟基化产物。

④利用L-苯基乙酰基甲醛( PAC) 合成了伪麻黄素。

2.2.3 筛选针对某一活性功能的发酵的药材

①用枯草芽胞杆菌对 50 种中药进行发酵,检测发酵产物对结核分枝杆菌和榛色青霉菌的抗菌活性。结果连翘等发酵产物抗菌活性增加,而苦参等发酵产物抗菌活性降低,部分中药活性不变,说明并非所有药材发酵都能增加疗效。

②取酵母菌发酵中药复方玉屏风散,提高了小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能及巨噬细胞和 T、B 淋巴细胞的增殖能力。

③研究黄芪对灵芝发酵液产生灵芝多糖的影响,确定了加入黄芪的可行性及最佳添加量,并对产生的粗多糖进行分析,表明黄芪有利于灵芝在发酵中产生多糖。

④选取几味中药加到黑木耳液中进行发酵实验,结果体外试验显示,决明子、银杏可增强黑木耳的降脂功效,而红曲、葛根等对黑木耳的降血脂功能不起效果。

2.3 产生新药效,开发新药源

现代中草药发酵的研究已从单味药拓展到复方研究。

①片仔癀就是用麝香、牛黄、三七等贵重药材的微生物发酵物合成。

②保健口服液就有以黑大豆发芽后的水提取液为培养基,采用双歧杆菌、肠球菌、嗜酸乳杆菌为发酵菌种,混合发酵制成有益于胃肠道健康的保健食品。

③茎皮部中分离出一种内生真菌,用该真菌发酵长春花产生抗癌药长春新碱。

④中国药科大学利用微生物转化技术成功地在吗啡类似物蒂巴因的 14 位碳原子上定向引入了羟基,使其镇痛活性提高了百倍以上。

⑤槐耳菌是最新研究出的药用真菌,它在麦鼓等基质上发酵,产生一种新型药用菌质--槐耳菌质,提取后制成抗癌新药槐耳颗粒。

3、展望

现代生物技术在中药炮制中的运用,使中药炮制迈上了一个新的台阶,取得了历史性的突破,它为开发新的药物品种,提高药物疗效等方面提供了更好更先进的研究手段,对我国中药事业的发展具有不可估量的作用。因此我们应该大力发展微生物转化技术,使其更好的为人类健康服务。


我要推荐
转发到