微生物發酵製藥的研究

【摘要】 中藥是中華民族的瑰寶,在我國人民與疾病鬥爭的曆史中起到了重要的作用,但在近代,我國在中藥現代化方麵進展較慢,除了中醫藥理論與現代科學理論不能很好地接軌外,研究手段落後也是原因之一,使中藥未能被國際社會充分接受。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,如中藥非常講究炮製,通過炮製達到提高藥效、改變藥性、降低毒副作用等目的。

 

【關鍵詞】 中藥 發酵 製藥

       微生物有著非常強大的分解轉化物質的能力,並能產生豐富的次生代謝產物,通過微生物的生長代謝和生命活動來炮製中藥,可以比一般的物理或化學的炮製手段更大幅度地改變藥性,提高療效,降低毒副作用,擴大適應症 。

     

      中藥發酵製藥技術是在繼承中藥炮製學發酵法的基礎上,吸取了微生態學研究成果,結合現代生物工程的發酵技術而形成的高科技中藥製藥新技術,是從中藥(天然藥物) 製藥方麵尋找藥物的新療效。傳統的中藥發酵多是在天然的條件下進行的,而現在的中藥發酵製藥技術是在充分吸收了近代微生態學、生物工程學的研究成果而逐漸形成的。其先進發酵工藝特點是:以優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,再按照現代發酵工藝製成產品,它是一種含有中藥活性成分、菌體及其代謝產物的全組分發酵液的新型中藥發酵加工製劑。

　　

      1 中藥發酵製藥的源流

　　早在千餘年前,我國已開始用發酵方法製藥,直到現在臨床仍在應用的發酵(製品) 中藥有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黃等,其工藝均為固體發酵。如半夏曲的製造,明・《本草綱目》記載:“半夏研末,以薑汁、白礬湯和作餅,楮葉包置籃中,待生黃衣,曬幹用”。其性味苦辛、平,能化痰止咳、消食積、治泄瀉。而未發酵的半夏剛性味辛,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,又製出了皂角曲、竹瀝曲、麻油曲、牛膽曲、開鬱曲、海粉曲、覆天曲等10 種藥曲。淡豆豉的發酵工藝另具特色,它是以黑大豆為原料製成的,性味苦寒,具有解表除煩、宣鬱解毒功能,其工藝為“用黑大豆二三鬥,水浸一宿,瀝幹黃熟,攤席上..蒿覆,侯黃衣上遍..安甕中築實,桑葉蓋厚三寸,密封泥..如此七次”。再有用黑大豆製成的豆黃,則性味甘溫,能祛濕癢、健脾益氣。其發酵工藝為“用黑大豆一鬥,黃熟,鋪席上以蒿覆之,如氽醬法,待上黃,取出曬幹”。未經發酵的黑大豆,則性味苦平,有活血、利水、解毒作用。從上述可以看出,中藥發酵的目的主要為改變藥物原有性能,產生新的治療作用(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。由於其療效確切,至今對六神曲、半夏曲和淡豆豉等仍在進行工藝改進研究,並取得相應成績。片仔癀的主要成分是三七的微生物發酵物,建神曲、沉香曲、淡豆豉、半夏曲、紅曲、麥芽也都是通過發酵而形成的藥物。從某種意義上說,蟲草是蝙蝠蛾幼蟲經蟲草菌、僵蠶是家蠶經白僵菌感染發酵而成的。這些經典藥物都是經微生物發酵後產生了新的藥理活性,其中蟲草是非常名貴的中藥。

 

　　2 中藥發酵技術的研究現狀

中藥發酵研究開始於80 年代,但僅是對真菌類自身發酵的研究,如靈芝菌絲體、冬蟲夏草菌絲體、槐耳發酵等,大都是單一發酵。雖有報道加入中藥,但也僅是將中藥當做菌絲體發酵的菌質,同時研究發現,含有中藥的菌質對原發酵物的功效有影響,隻是未見深入研究。目前,已有學者呼籲中藥發酵製藥可按新藥審批辦法規定開發新藥。同時也開展了另一項研究,即生物轉化,我們認為它與中藥發酵是密不可分的。90 年代初,日本人小橋恭一發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程,許多甙類、黃酮類、黃酮醇、黃烷酮類、香豆素類等均經過腸道菌進行了化學修飾。有作者指出,在中藥成分生物轉化的研究過程中,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酵。中藥成分的生物轉化是中藥創製新藥研究的重要方麵。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新(一類) 藥的研究。董玫等研究發現,六味地黃丸發酵液可顯著抑製小鼠肝癌H22的生長，而等量的六味地黃丸煎劑則無明顯抑瘤作用。六味地黃發酵液還可以對抗環磷酸酰胺所致白細胞減少，且升高報細胞的作用明顯高於六味地黃煎劑。香港中醫博士吳誌勇成功發酵出黃芪液，經福建中醫學院測定，發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物試驗結果：發酵中藥隻需1/28的量，即可與一般煎、煮、熬的水提物一份的量發揮同等的藥效。

 

      3 中藥發酵製藥的特點

　　中藥發酵製藥技術的典型特點就是生物轉化。可概括如下幾點:1）藥物的有效組分、活性物質最大限度的得以提取、利用;2）藥物進入人體後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,迅速發揮應有效能;3）優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）中藥發酵製藥與原有藥物相比產生了新的活性物質,從而具有新的保健、預防或治療功能;5）是實現中藥現代化、具有高科技水平的又一新技術,生產工藝可控,所得產物精確,製劑方便,便於與國際接軌。

　　4 微生物對中藥發酵的作用

      微生物在生長過程中會產生各種各樣的生物活性物質,並易於組織工業化生產。現代工業中許多生物產品都是通過微生物發酵生產的,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,它可以使複雜的化學反應在常溫常壓下迅速完成,如米曲黴在生長過程中產生中性蛋白酶、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、澱粉酶和糖化酶等,酵母在發酵時可產生蔗糖酶、澱粉酶、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。有些微生物在生長過程中可以分泌幾十種胞外酶到培養基中去,微生物進行生命活動所產生的胞內酶更是有成百上千,這些豐富而強大的酶係是中藥發生化學反應的物質基礎,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基礎。這就是微生物可以用來發酵炮製中藥的理論根據如酶法已成為中藥炮製的一種方法,據馬田田等報道,提取小檗堿之前,藥材經纖維素酶進行酶解後,可以提高小檗堿的收率。另一方麵,由於微生物也會形成豐富多樣的次生代謝產物,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物和中藥中的成分發生反應形成新的化合物。微生物次生代謝產物可以和中藥的有效成分發生複方協同作用。

 

      微生物在中藥的特殊環境中也有可能會產生新的代謝反應,因為中藥的物質可能對微生物的生長和代謝有促進或抑製作用,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進行分解,從而降低藥物的毒副作用,如菜籽餅、棉籽餅經微生物發酵後可以脫去有毒物質,從而用來飼喂牲畜;也有可能經微生物的分解作用使原來不易消化吸收的物質變得易於吸收,如動物血經微生物發酵後,消化吸收率可以成倍地提高。由於微生物生長主要消耗的是動植物的蛋白質、糖等常規物質,有可能對有效成分有濃縮作用,如發酵法提取薯蕷皂苷就是通過發酵去除薯蕷中的澱粉。就微生態製劑而言,有益菌本身就是很好的藥物,如雙歧杆菌。微生物容易誘變,可以根據需要,運用現代生物技術對微生物進行改造,使之更適合中藥發酵的需要。現代生物技術首先在微生物體中得到運用,也是基因工程等技術最成熟的領域。

　　5 微生物類群為中藥發酵提供了充足的選擇餘地

據統計,目前已發現的能產生抗細菌、抗病毒產物的微生物僅真菌就達200餘種,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、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,可能在中藥發酵中具有不同的效果。但不同的微生物有時會產生大體上類似的生理活性物質,如人們已從冬蟲夏草中分離出多達幾百種真菌,但它們所產生的冬蟲夏草的效果都是類似的;不同的培養基經同樣的微生物類群發酵處理後也會產生藥性的差異,如發酵淡豆豉時,用桑葉、青蒿同製的,藥性偏於寒涼,適用於外感風熱或溫病初起之證;用麻黃、紫蘇等同製的,藥性偏於辛溫,適用於外感風寒之證。

 

      6 中藥發酵的發展方向

      對某一具體發酵中藥的研究來說,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,而應進行廣泛篩選。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；毒菌也是一類含有對人有強烈作用效果的菌類,極其少量的活性物質就可引起人的劇烈反應,若用這些菌類發酵有關中藥,可能會收到意想不到的效果。如毒蠅鵝膏菌含有神經毒素,能引起人的精神幻覺,在歐美還有食毒蠅菌的嗜好。采用這類毒菌發酵相應的戒毒中藥,有可能對開發戒毒類藥物有所幫助。2)中藥發酵技術及裝備研究菌群的生長和繁殖狀況是關係中藥發酵的關鍵；3)發酵中藥的組方及藥理活性研究;4)複合微生物發酵技術研究;5)建立有效的篩選模型;6)應用現代化學分析技術,建立快速靈敏的分析檢測手段;7)在研究發酵中藥過程中如何貫徹中醫理論的指導並吸收現代中醫藥的其他新成果。

　　7 意義

　　中藥炮製采用微生物發酵法具有一般方法所無法比擬的優勢,可以為開發新藥、提高藥物療效、降低藥物毒副作用的研究提供新的手段,為中藥的發展開辟新的研究空間。進行中藥發酵研究也具有成熟的現實條件,應當成為我國中藥現代化研究的內容之一，從而更好的為人類服務。