淺談現代發酵中藥炮製技術
發酵中藥是將天然藥物(中藥)以優選的益生菌菌群中一種或幾種作為菌種,結合微生態學研究成果而形成的中藥製藥新技術。通過微生物生長代謝及生命活動炮製中藥不但改變了煎、煮、熬、煉、蒸、浸的傳統工藝,還能促進有效成分充分分離、提取,增強或產生新的功效,擴大臨床用藥範圍,降低毒副作用,並促進其吸收利用。本研究就發酵中藥的研究進展進行綜述。
1 中藥發酵技術我國勞動人民最早是利用微生物發酵技術進行釀酒,距今已有四千多年的歷史,在這一技術的基礎上,相繼又進行發酵制醬、醋及豆豉等食物。漢晉前後,發酵技術被用於中藥炮製,出現了了以中藥作為主要原料的葯曲。北魏賈思勰在《齊民要術》中記載了多種制曲的方法。《神農本草經》記載了靈芝、茯苓及豬苓等藥用真菌,至今仍然在應用。在《本草綱目》、《肘後方》、《千金方》等中藥典籍中都有應用曲類中藥的記載。
1.1 傳統中藥發酵技術傳統的中藥發酵僅是利用環境中的自然菌,如細菌、黴菌、酵母等菌種進行發酵,菌種純度不高,且操作方法粗劣,勞動強度大,生產力低下。由於概念的複雜性,技術的局限性,以及當時的調查研究方法的局限性,中藥發展緩慢。傳統中藥發酵與多種因素相關,參與發酵的菌種種類及數量、發酵溫度、濕度、氧氣等受環境影響較大,且發酵工藝是憑主觀經驗判斷和控制,存在較大的主觀性和隨意性,其質量的穩定性難以保證。因此,應用現代生物技術發酵轉化中藥已成為中藥現代化的研究熱點。
1.2 現代中藥發酵技術
現代中藥發酵技術,又稱中藥生物轉化技術,是在繼承傳統中藥發酵炮製方法的基礎上,結合現代微生態學、生物工程學、發酵工程技術,對提取的中藥有效成分進行生物學轉化,將中藥的大分子物質,經過微生物轉化成為能夠被人體腸道直接吸收的小分子成分,加快中藥吸收、定量治療疾病。現代中藥發酵技術起步於上世紀80年代,最早多為單味中藥發酵,且主要集中在真菌自身發酵方面,如靈芝菌、冬蟲夏草菌絲體發酵。目前,對中藥發酵的研究已從單味葯發展到了復方葯,發酵菌種除了真菌類外,也擴大到有益細菌類,比如光合細菌類、乳酸菌類、芽孢桿菌類、酵母菌類等。微生物發酵過程中,產生的各種酶類可能會將中藥的某些成分分解轉化成新的有效成分,或將毒性成分分解以降低藥物的毒副作用。
現代中藥發酵工藝以優選的有益菌群中的一種或幾種,加入中草藥製成了含有中藥活性成分、菌體及其代謝產物的新型中藥微生態製劑。根據培養基狀態不同,現代中藥發酵技術分為液體發酵和固體發酵兩種。傳統上人們利用固態發酵生產麵包、麥芽、酒麴、醬油等食品或原料。近年來,固態發酵領域的研究及其在資源環境、飼料中的應用發展迅速,主要涉及生物飼料、生物燃料、生物農藥、生物轉化、生物解毒及生物修復等方面的開發應用,為傳統技術發揚光大提供了廣闊的應用前景。液體發酵技術借鑒抗生素生產工藝,把菌種加入液體介質後適溫發酵,與固體發酵相比多了一步中藥提取的過程。液體發酵提高了生產效率,縮短了發酵時間,從原輔料處理到成品包裝可實現全部自動化和連續化生產。
2 中藥發酵的特點
中草藥具有天然性、安全性和多功能性等特點,同時兼有無藥物殘留、無抗藥性、毒副作用小和價格低廉等優點,中草藥還具有生長調控的作用。利用中草藥作為飼料添加劑不僅可以促進動物生長,而且還可以提高動物產品的品質。喬宏興等研究表明,某些中藥的活性物質對益生菌具有促菌作用,益生菌也可以促進中草藥的吸收和利用。Hua Chen等研究顯示桑黃主要化學成分包括多糖、黃酮、三萜、芳香酸、氨基酸等,且發酵技術的改進促進了桑黃的生產。
2.1提高藥效微生物在發酵期間對中草藥細胞進行破壁使有效物質較易溶出,提高了活性成分的濃度。同時將不能被人體直接吸收利用的大分子有效活性物質降解成小分子,從而提高人體對有效成分的吸收和利用,且吸收較完全,達到較好的治療效果好。趙小瑞利用雙向發酵技術,對靈歸菌質雙向發酵炮製過程中菌質提取物抗氧化活性、抑菌活性、菌質中主要活性成分的動態進行測定。結果表明,發酵前中期,黃酮、總酚、多糖、靈芝三萜含量均隨發酵時間的延長逐漸增大。其中多糖含量在菌質發酵中期時最高,後期逐漸下降,而總酚、黃酮含量在發酵後期(G12)達到最大。
2.2中藥發酵產生新的活性物質
微生物會產生大量的初級、次級代謝產物和酶類,其中很大一部分代謝產物是藥理作用很好的藥物;發酵菌在某些特定的中藥基質中也可能產生新的代謝過程,可能與中藥中某些成分對微生物的生長代謝有促進或抑制作用有關,從而改變其代謝途徑,進而產生新的藥物成分。Moyne等從自然界分離篩選出一株對AFB1降解效果明顯的枯草芽孢桿菌,並將其命名為AU195,通過不斷地試驗分離從該菌發酵液中獲得一種新的活性物bacillomycin D。楊靜雲用薄層色譜(TLC)法對中藥紅曲固態發酵產物進行定性、定量分析。結果表明:中藥紅曲的發酵產物與對照物脂必泰、脂必妥、大米紅曲有多個對應位點,且中藥紅曲樣品中斑點數明顯多於其他組,說明中藥紅曲中成分種類更多。同時在溶劑前沿,中藥紅曲含有兩個黃色熒光點,一方面可能是經紅曲發酵後產生了新的物質,或者是中藥中成分經紅曲發酵後釋放到基質中。
2.3減毒作用《神農本草經》首創中藥三品分類法,即上、中、下品,上品補虛養命,中品補虛治病,下品為功專祛病類多毒不宜久服,有毒中藥經發酵炮製不僅可以保護中藥活性成分、產生新成分,還可以對其中的毒性成分進行結構修飾,從而擴大毒性中藥的適應症。中藥巴豆具有瀉寒積,通關竅,逐痰,行水等功效。巴豆味辛、性熱,有毒,須慎用。潘揚等通過急性毒性實驗及致炎、溶血作用比較了巴豆經炮製與發酵後的毒性效應,結果表明,巴豆經過炮製和發酵處理後均毒性均可降低,且發酵處理後毒性更低。
2.4節省中藥材資源中藥經過發酵處理,有效成分提取率提高、藥效增強,可以減少中藥使用量;另外,中藥渣能提供微生物生長繁殖所需的碳源、氮源等,可作為培養基用來培養微生物。同時中藥渣中含有大量纖維素、木質素和果膠等成分,微生物可以將這些不易消化的成分轉化為易於利用的小分子糖類物質,同時增加藥渣中蛋白質和氨基酸含量。通過微生物轉化可將中藥渣轉化為價值較高的資源性物質,發揮中藥渣的資源化潛力。合理利用中藥藥渣能帶來良好的經濟效益、環境效益和社會效益。
3 發酵中藥在畜禽養殖的應用
隨著社會經濟的高速發展和人們生活水平的不斷提高,食品安全問題引起大家關注,其中畜禽產品的安全生產尤為重要。抗生素的濫用,一方面引起動物胃腸道菌群平衡失調,免疫力低下及致病。另一方面造成細菌產生耐葯現象和藥物殘留問題,導致嚴重的食品安全問題,間接危害人類的健康。發酵中藥天然性、高效性、低毒性、無殘留等優點,更符合現代養殖的需要和發展,在畜禽養殖上的應用越來越廣泛。
3.1在養豬的應用發酵飼料在豬上的應用主要針對免疫功能、生長性能、提高肉質及替代抗生素方面。趙聖振研究了乳酸菌固體發酵黃芪在斷奶仔豬上的應用。結果表明,相比抗生素組,添加0.4%、0.6%、0.8%的發酵黃芪可以提高仔豬生長性能,同時血清中IgG、IgA的含量也有所增加。而IgG、IgA在機體內發揮著抗菌、抗病毒、抗毒素等免疫活性,在體液免疫中發揮最為重要的作用。韋良開等探究微生態製劑對肥育豬胴體性狀及肉品質的影響,用60頭60 kg左右的[杜(長×大)]育肥豬,隨機分成2組,對照組飼餵無抗基礎飼糧,試驗組飼餵無抗基礎飼糧+微生態製劑600 mg/kg,試驗期為42 d。結果顯示,胴體性狀:試驗組皮厚較對照組顯著降低13.33%,試驗組板油率顯著降低10.00% ;肉品質方面:與對照組相比,宰後45 min,試驗組豬肉紅度(a*)、黃度(h*)分別提高42.05%、24.48%。由此可知,肥育豬飼糧中添加微生態製劑600 mg/kg對豬胴體性狀及肉品質具有一定的改善效果。
3.2在禽類的應用
史洪濤等製備一種乳酸菌發酵的扶正解毒散複合製劑,並探索其對肉雞生長性能和免疫器官發育的影響。實驗結果顯示,試驗期1~42d發酵中藥組、未發酵組與對照組相比平均日增重分別提高17.84%、8.22%,料肉比均低於對照組;21d、42d發酵中藥組、未發酵組免疫器官指數均高於對照組,以發酵組數值最優。說明發酵中藥液對肉雞有促生長、增強免疫器官的發育的作用。王子龍比較中藥(發酵組、未發酵組)與抗生素對照組肉雞生產性能和肉質品質的影響。由結果來看,組10(由松針,女貞子,神曲,党參,蒼朮,甘草,杜仲,黃芪,淫羊蕾等中藥發酵後),以0.3%的含量添加代替抗生素綜合性能最好,且在嫩度及脂肪、蛋白等重要品質的因素均高於未發酵組和抗生素組。說明中藥發酵後一方面有益於動物吸收、增加有益菌而抑制有害菌的生長,另一方面中藥發酵後更能降低藥物毒性,從而提高藥效。
3.3在反芻動物的應用吳道義等為了研究中藥微生態製劑對威寧黃牛雜交肉牛育肥效果和肉質的影響,分為對照組、試驗I組、II組,其中對照組為基礎日糧中,試驗I組、II組分別在基拙日根中添加1.0%和1.5%的中藥微生態製劑。結果表明,試驗組日增重、粗蛋白含量顯著高於對照組;試驗II組系水力、大理石評分、粗脂肪含量顯著高於對照組;對照組、試驗I組、II組日凈利潤分別為14.3元、14.8元、17.4元。綜合考慮添加1.5%中藥微生態製劑對威寧黃牛雜交肉牛最好。王曉芳等研究結果表明日糧中添加微量中藥發酵製劑可使泌乳牛在熱應激狀態下日均單產奶量提高0.93 kg,可明顯降低乳中體細胞數量,改善牛群乳房炎的發生。
3.4在水產動物的應用中草藥對水產動物的促生長作用被認為有兩方面,一方面指中草藥對水產動物的誘食作用,另一方面表現為中草藥本身富含營養物質和生物活性成分的直接作用。謝炎福等研究益生菌發酵復方中藥製劑對黃河鯉的生長、免疫性能的作用,試驗結果:發酵復方中藥(中劑量)組的體重增重率較陽性中藥對照組提高了11.7%;與陰性對照組比較,益生菌發酵復方中藥中劑量組、高劑量組的SOD、MDA、LSZ、TP、ALB、脾臟指數均差異顯著(P<>
4小結與展望
中藥已有數千年的歷史,是我國人民長期同疾病鬥爭的智慧結晶、經驗總結,是中華民族的歷史瑰寶。中藥發酵技術的研究仍處於初級階段,篩選更多的適合發酵的中藥豐富發酵中藥內容、選育更多的優良的發酵菌種提高發酵效益、優化中藥發酵條件使之藥效等發揮極致水平是今後中藥發酵技術的主要任務和方向。相信隨著研究的深入、水平的提高發酵中藥在實際應用中的優勢會越發顯著,發揮更強大的作用。
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