發(fā)酵類中草藥研究進展

孟 讓，楊利博

（河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

1 發(fā)酵中草藥的背景及發(fā)展現(xiàn)狀

中草藥主要以植物源為藥材，其植物內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、維生素、氨基酸等活性物質(zhì)[1，2]，由于關(guān)鍵活性物質(zhì)含量較少、轉(zhuǎn)化率較低，并存在對機體有害的毒性物質(zhì)，出現(xiàn)利用率低、藥效不足、毒副作用大等問題[3]。通過對中草藥進行發(fā)酵，能夠提高中草藥本身有效活性成分的濃度，促進活性物質(zhì)的釋放，從而提升利用率、增強藥效、減少其自身的植物毒性以及毒副作用[4]。隨著現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)的長足發(fā)展，發(fā)酵中草藥由以前的自然不可控發(fā)酵向精準(zhǔn)控制發(fā)酵方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了對發(fā)酵過程中的溫度、濕度、有害/有益微生物生長控制及關(guān)鍵活性物質(zhì)等代謝積累等方向的發(fā)酵調(diào)控[5]，提升了發(fā)酵中草藥的產(chǎn)品品質(zhì)。在發(fā)酵微生物選擇方面，現(xiàn)代發(fā)酵中草藥的發(fā)酵炮制不僅局限于單一真菌發(fā)酵，還可以針對不同需求進行細菌或混合菌種發(fā)酵，工藝更加多樣，發(fā)酵產(chǎn)品種類及功效也更加多元化[6]。

2 發(fā)酵中草藥的作用

2.1 增強藥效，提升利用率

發(fā)酵中草藥在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，通過微生物豐富的酶系對中草藥或其提取液進行分解轉(zhuǎn)化[7]，將中草藥植物細胞中一些大分子物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，使之更易被機體所吸收利用，這樣既增強了中草藥的藥效，也提升了其利用率。研究表明，中草藥通過乳酸菌進行發(fā)酵，可以在原有基礎(chǔ)上使多糖的含量提升2~3 倍[8]。高承斌等人使用深層發(fā)酵技術(shù)可以將原有靈芝液體培養(yǎng)的菌液濃度由15%~30%提升至56%左右[9]。綜上所述，發(fā)酵中草藥能夠提升其藥效以及利用率，易于被機體吸收利用。

2.2 降低毒性，減少毒副作用

中草藥自身具有一定的毒性，機體在過量使用或配比不均的情況下，會導(dǎo)致其肝、腎受損，情況嚴重者甚至?xí)＜吧Ｖ胁菟幇l(fā)酵炮制可以將中草藥成分中一些有毒物質(zhì)進一步分解轉(zhuǎn)化，使其毒性降低，減少毒副作用。王身艷通過扇菇菌對草烏進行發(fā)酵，其總生物堿含量降低0.441%[10]。戚怡婷利用酵母菌和醋酸菌同時對銀杏果中的銀杏酸進行發(fā)酵，結(jié)果表明，銀杏酸比正常情況下降低0.25 mg/L[11]。由此可見，中草藥發(fā)酵炮制工藝能夠有效降低中草藥自身的毒性成分，減少其毒副作用。

2.3 促進轉(zhuǎn)化，分泌活性物質(zhì)

微生物在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生豐富的代謝產(chǎn)物，代謝產(chǎn)物以中草藥或其提取液中的活性物質(zhì)為基底，通過微生物產(chǎn)生的酶系催化下，轉(zhuǎn)化并分泌出新的活性物質(zhì)。在發(fā)酵中草藥過程中，其活性物質(zhì)對微生物的生長和代謝過程具有一定的促進或抑制作用，新的代謝過程或代謝產(chǎn)物將隨之產(chǎn)生。浦鳳玲等在探究人參發(fā)酵工藝實驗中，利用乳酸菌對人參進行發(fā)酵，人參皂苷Rb1、Rb2 等為人參中主要的活性成分，可以分泌出活性較高的稀有人參皂苷Rg1、Rg3 等[12]。Shuo Zhang等將紅茶菌作為菌種，對玫瑰花和棗仁進行發(fā)酵，在其發(fā)酵液中檢測出新的活性成分——酸棗仁皂苷B[13]。發(fā)酵中草藥可以進一步促進活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化并分泌出新的活性物質(zhì)。

3 中草藥的發(fā)酵炮制方法

3.1 不同微生物菌種的發(fā)酵

3.1.1 單一菌種發(fā)酵

單一菌種發(fā)酵指只有一種微生物作為發(fā)酵菌種進行發(fā)酵。在中草藥發(fā)酵炮制中單一菌種較為常用，包括益生菌、藥用和食用真菌以及其他菌種，其中益生菌對宿主有一定的有益性，借助自身發(fā)酵優(yōu)勢對宿主微生態(tài)平衡起到有效改善的作用。食藥用真菌可以溶解纖維素、蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì)中的酶系，分解并利用中草藥植物中的營養(yǎng)物質(zhì)。藍海恩等對斷奶仔豬食用益生菌發(fā)酵飼料后其日均采食量、體質(zhì)量分別提高了0.66%（P＜0.05）、1.19%（P＜0.05），腹瀉率降低了57.22%（P＜0.05）[14]。辛宇等人利用藥用真菌冬蟲夏草對人參進行固體發(fā)酵，得到了成熟的發(fā)酵人參產(chǎn)物[15]。因此，在中草藥發(fā)酵炮制過程中，由于單一菌種種類較多、培養(yǎng)條件較簡單、次生代謝產(chǎn)物較豐富，從而被廣泛應(yīng)用。

3.1.2 混合菌種發(fā)酵

混合菌種發(fā)酵指以2 種或2 種以上的微生物作為發(fā)酵菌種進行發(fā)酵。在發(fā)酵過程中最大程度提升多菌和酶系的復(fù)合效用，其次生代謝產(chǎn)物更為豐富。合理利用混合菌種發(fā)酵可以最大限度提升藥用價值，其內(nèi)在潛力要優(yōu)于單一菌種發(fā)酵。崔亞鵬在探究金銀花的混合菌種發(fā)酵實驗中，用釀酒酵母和植物乳桿菌對其提取液進行發(fā)酵，結(jié)果表明，金銀花中多酚含量由59.15 mg/g提升至73.53 mg/g，提升率達24.3%[16]。聶芙蓉等人采用酵母菌和枯草芽孢桿菌對女貞子進行發(fā)酵，與未添加任何益生菌的對照組相比，其CP含量提高19.86%，多糖和黃酮含量分別升高至40.72%、43.82%[17]。綜上所述，在中草藥發(fā)酵炮制過程中，混合菌種發(fā)酵可以促進活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，提高其產(chǎn)物中活性物質(zhì)的含量，從而提升藥用價值。

3.2 不同的發(fā)酵方式

3.2.1 固體發(fā)酵

固體發(fā)酵指在無水或無可流動水的濕潤固體營養(yǎng)基質(zhì)上，培育微生物并使其產(chǎn)生生物反應(yīng)的過程。提取工藝流程、生產(chǎn)儀器設(shè)備、發(fā)酵條件要求較簡單，發(fā)酵工藝相對成熟，生產(chǎn)成本低、節(jié)能節(jié)水，被廣泛應(yīng)用于我國傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)。趙圣振在對黃芪進行固體發(fā)酵實驗中，第12 d 其多糖含量達到95.5%[18]。孫亮利用乳桿菌、枯草芽孢桿菌、紅曲霉、總狀毛霉等對人參進行固體發(fā)酵，總皂苷分別提高至1.125 8 mg/mL、0.923 5 mg/mL、1.748 4 mg/mL、1.693 9 mg/mL[19]。綜上所述，在中草藥發(fā)酵炮制中使用固體發(fā)酵工藝，可以促進其活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高關(guān)鍵活性物質(zhì)含量。但是，由于固體發(fā)酵工藝存在發(fā)酵速度慢、缺乏規(guī)模性等問題，其工藝有待進一步優(yōu)化。

3.2.2 液體發(fā)酵

液體發(fā)酵指在溫度、pH 值等適宜的環(huán)境下，通過液體培養(yǎng)基與所需菌種進行發(fā)酵培養(yǎng)微生物或次生代謝產(chǎn)物的工藝。其發(fā)酵過程用時短、成本低，能精準(zhǔn)控制所需的溫度、濕度及微生物生長狀況等因素，降低了細菌污染率，被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。劉朋肖等對蛹蟲草菌株YCC-H 進行液體發(fā)酵，其胞外多糖濃度達到247.06 mg/L，提高了9.43 倍[20]。張詩泉等為實現(xiàn)茯苓大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，采用液體發(fā)酵工藝對其進行發(fā)酵培養(yǎng)，茯苓菌絲體干質(zhì)量高達8.329 g/L[21]。在中草藥發(fā)酵炮制中采用液體發(fā)酵工藝，可有效降低生產(chǎn)成本和細菌污染率，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)要求，具有一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2.3 雙向固體發(fā)酵

雙向固體發(fā)酵以固體發(fā)酵為基礎(chǔ)，通過一種或多種真菌與中草藥基質(zhì)結(jié)合進行發(fā)酵衍生而來。中草藥中的活性物質(zhì)為真菌提供營養(yǎng)基質(zhì)，真菌在不斷繁衍過程中產(chǎn)生的酶系可改變中草藥自身原有活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，分泌出新的活性物質(zhì)。辛燕花等將靈芝和銀杏進行雙向固體發(fā)酵，發(fā)酵后其多糖、三萜、黃酮質(zhì)含量分別提高至51.60 mg/g、14.42 mg/g、5.76 mg/g[22]。厙守權(quán)等以人參作為固體培養(yǎng)基和紅曲霉進行雙向固體發(fā)酵，其發(fā)酵后出現(xiàn)了稀有人參皂苷Rg3[23]。由于真菌和中草藥組合方式眾多，難以進行篩選并缺乏完整的科學(xué)理論支撐，故有待進一步探究。

4 發(fā)酵中草藥的應(yīng)用

4.1 中草藥廢棄藥渣再利用

中草藥藥渣中含有豐富的蛋白、多糖、粗纖維等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)具有很大的再開發(fā)利用價值。在中草藥發(fā)酵炮制過程中產(chǎn)生的大量藥渣通常會被當(dāng)作垃圾以焚燒、埋填等方式進行處理，這不僅造成了中草藥資源的浪費，還對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了污染。陳合等人采用中草藥藥渣作為培養(yǎng)基對靈芝菌進行栽培，結(jié)果顯示，靈芝菌中韓芝為3.35%、赤芝為3.11%、甜芝為4.03%，均在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[24]。賈伍員對板藍根藥渣成分進行檢測中，發(fā)現(xiàn)其包含大量的磷、鉀、纖維素等眾多營養(yǎng)物質(zhì)[25]，利用板藍根藥渣作為有機肥料對土地進行施肥，可以有效減少生產(chǎn)成本，實現(xiàn)資源再利用。

4.2 提高動物養(yǎng)殖效益

發(fā)酵中草藥具有純天然、藥效強、毒副作用小等優(yōu)勢，被作為動物飼料添加劑廣泛應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)養(yǎng)殖，對牲畜起到增肥增質(zhì)量、改善品質(zhì)、防治疾病等功效。盧永軍讓肉雞食用發(fā)酵中草藥添加劑飼料后，發(fā)現(xiàn)其脂肪含量、肉干蛋白含量分別提高至（3.59±0.56）bmg/g、（28.65±0.73)bmg/g，比未發(fā)酵前顯著提升[26]。王秀文等對微生物發(fā)酵棉粕飼料喂養(yǎng)蛋雞進行實驗，通過發(fā)酵后的棉粕可以100%殺除蛋雞體內(nèi)的大腸桿菌、沙門氏菌等有毒菌體，降低了雞群的發(fā)病率[27]。

5 結(jié)語

目前，發(fā)酵中草藥主要存在于食品加工、動物飼料添加劑、中草藥資源的開發(fā)利用等方面。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上，發(fā)酵中草藥有著綠色環(huán)保、提升品質(zhì)、藥效顯著等優(yōu)點，能夠更好地促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高質(zhì)量發(fā)展，尤其對魚類、家禽的生長發(fā)育、免疫功能、疾病防治等方面有著顯著的優(yōu)勢。但是，針對發(fā)酵類中藥在發(fā)酵過程中的菌種篩選、發(fā)酵工藝標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和科學(xué)理論基礎(chǔ)仍存在一定的不足，還有待進一步探究與完善。因此，在現(xiàn)代微生物學(xué)、中醫(yī)藥學(xué)等學(xué)科的結(jié)合下，探究更加標(biāo)準(zhǔn)成熟的發(fā)酵工藝，能夠使發(fā)酵中草藥的藥用價值與應(yīng)用前景發(fā)揮巨大潛力。