微生物在中药中的应用

微生物在医药领域的应用——微生物发酵在中药中的应用林学院环境工程2011级1班吴睆娉20110028摘要：中药是中华民族的瑰宝，几千年来中医药为我国人民的健康做出了巨大的贡献，形成了系统的中医药理论和大量经实践检验的成药验方。中药作为天然药物正逐步引起世界的关注。微生物个体微小，却与人类生活关系密切。微生物利用涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域，而在中药领域更是占据了重要。关键词：微生物中药发酵技术发酵中药中药行业是我国具有比较优势的少数几个产业之一，在自然科学领域，我国最有实力、最有优势、最有后劲的就是中医药。它是中华民族的瑰宝，也是世界传统医学中重要的组成部分，在预防和治疗疾病方面发挥着重要的作用。微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。微生物学是生命科学中发展较快的学科之一，在生命科学中地位越来越重要，因此成为了各门学科都离不开的重要工具。微生物学理论促进了微生物相关中药的发展对传统微生物中药的生物学研究加深了传统微生物中药的应用和产品开发，特别是多种中药微生物纯培养物代替原药材的研究尤其引人注目，对满足人民群众用药需求起到了十分巨大的作用。以金水宝为代表的从冬虫夏草中分离的真菌纯培养物代替冬虫夏草的研究取得了巨大的经济和社会效益,掀起了以蝙蝠蛾拟青霉、蝙蝠蛾多毛孢、蛹虫草等虫生真菌的研究热潮。对一些微生物和植物相互作用形成的中药也有了更深入的认识。对天麻、茯苓等中药的生物学研究促进了这些中药品种栽培技术的发展。微生物相关中药活性成分的研究为这些中药的质量标准化起到了重要的作用，也加深了对这些中药药理作用的认识。药理学研究促进了传统微生物中药在治疗现代社会的高发病如癌症、心脑血管疾病、病毒性疾病中的应用。多数微生物中药都具有滋补保健的效果，如灵芝、冬虫夏草成为保健食品开发的热点。大多数药用真菌都含有真菌多糖,真菌多糖能增强免疫力、没有直接的细胞毒作用，成为抗癌、抗病毒产品开发热点。微生物发酵在中药中的应用微生物发酵制药是指利用微生物技术，通过高度工程化的新型综合技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。中药发酵制药技术是在继承中药炮制学发酵法的基础上，吸取了微生态学研究成果，结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术，是从中药(天然药物)制药方面寻找药物的新疗法。古代中药发酵技术应用历史与现状我国人民远在4000多年前就学会利用发酵来酿酒，此后又相继利用发酵来生产酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品。《本草经疏》曰：“古人用曲，即造酒之曲，其气味甘温，性专消导，行脾胃滞气，散脏腑风冷。4 说明中药临床应用之曲是在酿酒业发展的基础上出现的。后来人们在酒曲中加入其他药物制成专供药用的各类曲剂。《本草纲目》云：“古人用麴，多是造酒之麴。后医乃造神麴，专以供药，力更胜之。”可见古人早已将微生物发酵应用于中药炮制。直到现在，临床仍在应用的发酵（制品）中药，如六神曲、淡豆豉、建曲、沉香曲、半夏曲、红曲、豆黄等，均是利用炮制环境中的野生微生物（多为霉菌、酵母、细菌等）进行多菌种固体发酵而成[1]。不同的培养基经同样的发酵处理后会产生药性的差异，可利用该特性生产不同适应证的中药。在清代，根据辅料中药及治疗功能的不同，又制出了皂角曲、竹沥曲、麻油曲、牛胆曲、开郁曲、海粉曲、覆天曲等10种药曲。中药发酵研究始于80年代，但仅是对真菌类自身发酵的研究，如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等，大都是单一发酵。虽有加入中药，但这也仅是将中药当做菌丝体发酵的菌质，后有研究发现，含有中药的菌质对原发酵物的功效有影响。正在修订中的我国新药申报指导原则，已决定将生物转化列入创新(一类)药的研究。国外对于中药发酵的研究报道较少，主要在食品、酶工程，如日本的纳豆，用Bacillus菌发酵大豆。由于Bacillus菌酶系丰富（包括淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶），并能增加维生素K的含量，Bacillussubtilis菌环能消除小肠内致病菌，其提取物具有明显的抗癌活性和降压作用[2]。中药发酵制药的特点中药发酵制药技术的典型特点就是生物转化。可概括为如下几点：1)药物的有效组分、活性物质最大限度的提取、利用；2)药物进入人体后被直接利用，迅速发挥应有效能；3)优选的人体有益菌种本身具有补充或增强原有药物的功能；4)中药发酵制药与原有药物相比产生了新的活性物质，具有新的保健、预防或治疗功能；5)是实现中药现代化、具有高科技水平的又一新技术，生产工艺可控，所得产物精确，制剂方便，便于与国际接轨[2]。中药发酵的分类中药发酵分为液体发酵和固体发酵。液体发酵借鉴抗生素生产工艺，把菌丝体加入培养基中，将之与药材混合后放置于适温下进行发酵。液体发酵具有较高的物质传递效率，易于实现发酵工艺的自动化控制。固体发酵是以富含多种营养成分的农副产品如麦麸、甘蔗渣、玉米芯等作为发酵营养基质，用一种或多种真菌作为发酵菌种，在一定的温度、湿度条件下进行发酵。固体发酵在发酵过程中既生长菌体，又形成各种次生代谢物质，难以将其分离，南京中医药大学庄毅教授将它们统称为“菌质”。按应用方式又可将其分为“无渣式”和“去渣式”，前者不用经过提取可直接用药，后者要经过有效成分的提取和制剂后才可用药[3]。发酵在中药研究中的应用利用中药培养基发酵药用真菌菌物界逾十万种，可供药用的高等真菌约20余种，利用潜力巨大。国内20世纪60年代兴起深层培养（或发酵），20世纪80年代中国医学科学院药物研究所进行的冬虫夏草，大规模发酵培养研究，也仅是对菌类自身发酵的研究，且大多是单一发酵。但目前对灵芝、云芝、冬虫夏草、灰树花、密环菌、金针菇、香菇、姬松茸、茯苓等很多菌种的发酵技术已日趋成熟。庄毅教授曾提出了菌质的概念，即用一定的药用菌菌种接种在一定的固体基质上，在一定环境条件下，经过一定时间发酵（发酵周期），在特定的质量指标控制下达到发酵终点而产生菌质。也可采用现代技术将有效真菌与中草药组成的不同发酵基质构成各种发酵组合，在一定条件下进行发酵，产生各种性质不同的菌质。同时可以利用中药作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。4 中药发酵用于药材的炮制发酵法一直是中药炮制方法之一，它借助微生物的作用，改变中药原有药性，提高疗效，降低毒副作用，扩大适应症。微生物在生长过程中产生的各种酶，将药物的成分分解转化为新的活性成分或将毒性成分分解而降低药物的毒副作用。发酵在中药研究中的应用在中药有效成分提取过程中，当胞浆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，使有效成分浸出。微生物可利用中药中的成分为营养来进行分裂、生长、繁殖和代谢，在代谢过程中分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶，胞外酶进入培养基，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。发酵中药的优势（1）提高有效成分提取率（2）中药发酵可提高中药药效（3）中药发酵产生新的活性物质（4）减毒增效起到减毒增效的作用[4,5]中药发酵技术中的关键技术目前中药发酵技术无论在基础理论方面还是在方法上的研究仍处于起步阶段，对单味药材发酵和传统复方发酵开发得都很少，故少有投入生产的发酵新药。同时中药发酵技术也面临一些问题，如中医药自身体系的模糊性、中药成分的复杂性、中药发酵机理的不明确性、微生物生长特性的多样性以及在中药发酵过程中如何贯彻中医理论的指导等。1、中药发酵共性技术加强对单味中药、中药提取物、中药复方发酵技术、微生物培养的系统研究，并进行成分的分离、鉴定和相关药理试验，明确微生物的性质以及变化过程，建立起统一的能应用于大多数中药发酵的通用方法与共性技术体系，为实现发酵中药的现代化、科学化、国际化提供新的途径和方法。2、优良菌种选育技术菌种的选育是中药发酵的关键和基础。因此，应该加大发酵菌种的选育和评价工作，使更多优良的菌种能够最大限度作用于中药，从而为更多有价值的发酵中药产品的研制奠定基础。3、现代复合微生物发酵技术多菌种发酵较单一菌种发酵具有更强的生物转化能力，但也是发酵研究的难点。传统中药发酵多是自然界混合菌种天然发酵的结果而如何应用现代微生物工程的相关技术，进行中药多菌种发酵，提高发酵生产的可控性、稳定性，提高发酵中药的有效性和安全性，是进行现代发酵中药研究的关键问题之一。4、发酵中药筛选模型和多维评价体系中药具有品种多样性、化学成分复杂性、药效作用多向性的特点，中药复方具有整体性、系统性、复杂性、非加和性等特点。因此，中药及其复方在发酵过程中如何遵循中医药理论的指导，进行发酵后选用何种评价指标和评价模型，建立发酵中药筛选模型和多维评价体系，是发酵中药研究的又一技术难点。展望4 我国有悠久的中药使用史，微生物应用于中药业也有大量记载，进行中药发酵研究也具有成熟的现实条件，应当成为我国中药现代化研究的内容之一，从而更好的为人类服务。发酵中药是现代生物技术和中药研究的完美结合，必将为中药新药研究开发开辟新的道路，拓展更广阔的发展空间，并在中药新药研究开发中占有越来越重要的地位。发酵中药还有利于推进中药现代化和国际化进程，提高我国中药行业的国际竞争力，为中药走向世界、造福全人类做出新的贡献。参考文献[1]陆欣媛,刘松梅,郑春英,吴丹.中药发酵研究概况[J].黑龙江医药,2006,(6):469~470[2]王玉阁,曹军.微生物发酵制药的研究[J].齐齐哈尔医学院学报,2006,27(2):196~197[3]赵雯玮,陈祥贵,李鑫.微生物发酵在中药研究中的应用[J].生命科学仪器,2008,6(10):3~5[4]秦琴.发酵在中药研究中的应用概况.中国西部科技,2010,2(21):43~44[5]阮晓东,张惠文,蔡颖慧,王艺纯,孙冬雪,黄婷.微生物在中药生物转化中的应用[J].中草药,2009,40(1):149~1524