微生物發(fā)酵制藥的研究

【摘要】 中藥是中華民族的瑰寶,在我國人民與疾病斗爭的歷史中起到了重要的作用,但在近代,我國在中藥現代化方面進(jìn)展較慢,除了中醫藥理論與現代科學(xué)理論不能很好地接軌外,研究手段落后也是原因之一,使中藥未能被國際社會(huì )充分接受。筆者認為,中藥的加工處理手段的現代化也應是中藥現代化的重要內容,如中藥非常講究炮制,通過(guò)炮制達到提高藥效、改變藥性、降低毒副作用等目的。

 

【關(guān)鍵詞】 中藥 發(fā)酵 制藥

       微生物有著(zhù)非常強大的分解轉化物質(zhì)的能力,并能產(chǎn)生豐富的次生代謝產(chǎn)物,通過(guò)微生物的生長(cháng)代謝和生命活動(dòng)來(lái)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)酵法的基礎上,吸取了微生態(tài)學(xué)研究成果,結合現代生物工程的發(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。傳統的中藥發(fā)酵多是在天然的條件下進(jìn)行的,而現在的中藥發(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(jìn)發(fā)酵工藝特點(diǎn)是:以?xún)?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(kāi)始用發(fā)酵方法制藥,直到現在臨床仍在應用的發(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。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(kāi)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(shí),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(jìn)行工藝改進(jìn)研究,并取得相應成績(jì)。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(guò)發(fā)酵而形成的藥物。從某種意義上說(shuō),蟲(chóng)草是蝙蝠蛾幼蟲(chóng)經(jīng)蟲(chóng)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(chóng)草是非常名貴的中藥。

 

　　2 中藥發(fā)酵技術(shù)的研究現狀

中藥發(fā)酵研究開(kāi)始于80 年代,但僅是對真菌類(lèi)自身發(fā)酵的研究,如靈芝菌絲體、冬蟲(chóng)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,但也僅是將中藥當做菌絲體發(fā)酵的菌質(zhì),同時(shí)研究發(fā)現,含有中藥的菌質(zhì)對原發(fā)酵物的功效有影響,只是未見(jiàn)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定開(kāi)發(fā)新藥。同時(shí)也開(kāi)展了另一項研究,即生物轉化,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)現中草藥成分如番瀉葉甙,可借助腸道細菌轉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化過(guò)程,許多甙類(lèi)、黃酮類(lèi)、黃酮醇、黃烷酮類(lèi)、香豆素類(lèi)等均經(jīng)過(guò)腸道菌進(jìn)行了化學(xué)修飾。有作者指出,在中藥成分生物轉化的研究過(guò)程中,對代謝物提純、確定結構模式固然需要,但更應當推出微生物發(fā)酵。中藥成分的生物轉化是中藥創(chuàng )制新藥研究的重要方面。正在修訂中的我國新藥申報指導原則,已決定將生物轉化列入創(chuàng )新(一類(lèi)) 藥的研究。董玫等研究發(fā)現,六味地黃丸發(fā)酵液可顯著(zhù)抑制小鼠肝癌H22的生長(cháng)，而等量的六味地黃丸煎劑則無(wú)明顯抑瘤作用。六味地黃發(fā)酵液還可以對抗環(huán)磷酸酰胺所致白細胞減少，且升高報細胞的作用明顯高于六味地黃煎劑。香港中醫博士吳志勇成功發(fā)酵出黃芪液，經(jīng)福建中醫學(xué)院測定，發(fā)酵的黃芪所含的黃芪多糖是普通煎、煮、熬水提法的5.04～0.365倍之間。據悉，衛生部藥品檢驗所動(dòng)物試驗結果：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(diǎn)

　　中藥發(fā)酵制藥技術(shù)的典型特點(diǎn)就是生物轉化�？筛爬ㄈ缦聨�點(diǎn):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(jìn)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、預防或治療功能;5）是實(shí)現中藥現代化、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)酵的作用

      微生物在生長(cháng)過(guò)程中會(huì )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代工業(yè)中許多生物產(chǎn)品都是通過(guò)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(jìn)行生命活動(dòng)的基礎,它可以使復雜的化學(xué)反應在常溫常壓下迅速完成,如米曲霉在生長(cháng)過(guò)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(shí)可產(chǎn)生蔗糖酶、淀粉酶、脂肪酶、酒化酶等,這些酶中既有胞內酶也有胞外酶;既有合成酶,也有分解酶。有些微生物在生長(cháng)過(guò)程中可以分泌幾十種胞外酶到培養基中去,微生物進(jìn)行生命活動(dòng)所產(chǎn)生的胞內酶更是有成百上千,這些豐富而強大的酶系是中藥發(fā)生化學(xué)反應的物質(zhì)基礎,可以將藥物的成分分解轉化形成新的成分,這些新成分就是新的活性藥物篩選的物質(zhì)基礎。這就是微生物可以用來(lái)發(fā)酵炮制中藥的理論根據如酶法已成為中藥炮制的一種方法,據馬田田等報道,提取小檗堿之前,藥材經(jīng)纖維素酶進(jìn)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(huì )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)生復方協(xié)同作用。

 

      微生物在中藥的特殊環(huán)境中也有可能會(huì )產(chǎn)生新的代謝反應,因為中藥的物質(zhì)可能對微生物的生長(cháng)和代謝有促進(jìn)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(jìn)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(lái)飼喂牲畜;也有可能經(jīng)微生物的分解作用使原來(lái)不易消化吸收的物質(zhì)變得易于吸收,如動(dòng)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(cháng)主要消耗的是動(dòng)植物的蛋白質(zhì)、糖等常規物質(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(guò)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,可以根據需要,運用現代生物技術(shù)對微生物進(jìn)行改造,使之更適合中藥發(fā)酵的需要�，F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(lèi)群為中藥發(fā)酵提供了充足的選擇余地

據統計,目前已發(fā)現的能產(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。據全國中藥資源普查統計,我國藥用真菌有41科、110屬、298種,占藻類(lèi)、菌類(lèi)、地衣類(lèi)等同屬低等藥用植物467種的63.8%,是低等藥用植物中種數最多的一類(lèi)。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(shí)會(huì )產(chǎn)生大體上類(lèi)似的生理活性物質(zhì),如人們已從冬蟲(chóng)夏草中分離出多達幾百種真菌,但它們所產(chǎn)生的冬蟲(chóng)夏草的效果都是類(lèi)似的;不同的培養基經(jīng)同樣的微生物類(lèi)群發(fā)酵處理后也會(huì )產(chǎn)生藥性的差異,如發(fā)酵淡豆豉時(shí),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(lái)說(shuō),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(lèi),而應進(jìn)行廣泛篩選。我們采用人體內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(lèi)含有對人有強烈作用效果的菌類(lèi),極其少量的活性物質(zhì)就可引起人的劇烈反應,若用這些菌類(lèi)發(fā)酵有關(guān)中藥,可能會(huì )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(jué),在歐美還有食毒蠅菌的嗜好。采用這類(lèi)毒菌發(fā)酵相應的戒毒中藥,有可能對開(kāi)發(fā)戒毒類(lèi)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(cháng)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)復合微生物發(fā)酵技術(shù)研究;5)建立有效的篩選模型;6)應用現代化學(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(guò)程中如何貫徹中醫理論的指導并吸收現代中醫藥的其他新成果。

　　7 意義

　　中藥炮制采用微生物發(fā)酵法具有一般方法所無(wú)法比擬的優(yōu)勢,可以為開(kāi)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(kāi)辟新的研究空間。進(jìn)行中藥發(fā)酵研究也具有成熟的現實(shí)條件,應當成為我國中藥現代化研究的內容之一，從而更好的為人類(lèi)服務(wù)。