凈
界
中草藥在我國有幾千年的藥用歷史,早在公元前2世紀,我國人民就將中草藥作為畜禽飼料添加劑用于防病促生長。西漢《淮南子·萬畢術(shù)》中記載有麻鹽肥豕法;東漢《神農(nóng)本草經(jīng)》中有:“桐葉飼豬,肥大三倍,且易養(yǎng)”的相關記載。中草藥作為天然傳統(tǒng)藥物,富含蛋白質(zhì)、多糖、生物堿、皂苷、氨基酸、維生素、有機酸等多種活性物質(zhì);具有純天然、毒副作用小和藥食同源等優(yōu)點,而被廣泛用于疾病防治、醫(yī)療保健等日常生活中。中草藥大部分為植物源性藥材,其有效成分較復雜且多存在于細胞胞漿中,受到植物細胞壁中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等致密結(jié)構(gòu)的阻礙,導致中草藥活性成分難以提取、有效成分利用率低、藥效不理想而造成資源浪費,在一定程度上制約了中草藥發(fā)展。
發(fā)酵是微生物在有氧或無氧條件下進行生長繁殖產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的過程。我國早在4000多年前就將發(fā)酵用于中藥炮制,最早出現(xiàn)的發(fā)酵中藥為曲類中藥,如紅曲、六神曲、建曲、半夏曲等。發(fā)酵中草藥是在適當?shù)臏囟?、濕度、酸堿度和水分等條件下,利用微生物以中草藥為底物進行發(fā)酵的過程,主要依靠微生物的轉(zhuǎn)化作用及微生物和中草藥的協(xié)同作用,來提高中草藥有效成分含量,增強其藥效或產(chǎn)生新的活性成分,以滿足臨床用藥需求。利用微生物發(fā)酵中草藥,可促進中草藥活性物質(zhì)的釋放,降低中草藥毒性和減少毒副作用,使中草藥產(chǎn)生抑菌活性和新活性成分。此外,發(fā)酵基質(zhì)中的酶可分解大分子物質(zhì),促使中草藥活性成分更易被機體吸收利用。
現(xiàn)代中草藥發(fā)酵是在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的基礎上建立起來的,傳統(tǒng)發(fā)酵過程多憑經(jīng)驗,缺乏規(guī)范的工藝技術(shù)和指標,存在發(fā)酵過程不可控、容易污染雜菌、安全性和穩(wěn)定性無法保證等問題,其發(fā)酵菌種更趨向于真菌單一發(fā)酵?,F(xiàn)代中草藥發(fā)酵更加多元化,不再局限于真菌發(fā)酵,增加到了細菌發(fā)酵和混菌發(fā)酵,如雙菌口含片就是羊肚菌和產(chǎn)朊圓酵母混合發(fā)酵的滋補保養(yǎng)藥物?,F(xiàn)代發(fā)酵結(jié)合了微生物學、生物工程學及藥物分析等多學科技術(shù),在發(fā)酵過程中進行溫度、濕度、酸堿度、菌種生長情況等發(fā)酵參數(shù)的實時監(jiān)控,在很大程度上提升了發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量與安全。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展和分析技術(shù)體系的日漸完善,發(fā)酵中草藥的定性定量分析及制劑藥效穩(wěn)定性提高具有了一定基礎。在《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中,科技部就已將微生物制造和發(fā)酵工程列入其中,中草藥發(fā)酵技術(shù)為中草藥的開發(fā)利用注入了新的發(fā)展動力,使其具有更廣闊的發(fā)展前景和應用潛力。
01
發(fā)酵中草藥的優(yōu)勢
通過微生物的生長代謝和生物轉(zhuǎn)化來發(fā)酵中草藥,比一般的物理或化學炮制手段更具有優(yōu)越性。發(fā)酵能有效提高部分中草藥有效成分的含量和藥效,降低毒性,減少毒副作用,產(chǎn)生新活性成分。
提高中草藥藥效
微生物具有強大的分解轉(zhuǎn)化能力,微生物生長代謝過程中會產(chǎn)生纖維素酶、木質(zhì)素酶和果膠酶等多種胞外酶,酶可以催化降解植物細胞壁,提高細胞膜通透性,增加中草藥有效成分的溶出,如纖維素酶提取藕節(jié)多糖得率比不加酶的提取得率高約4%;此外,酶還可以將大分子物質(zhì)降解為易被吸收的小分子物質(zhì),提高藥效。據(jù)報道,中草藥中的某些成分經(jīng)發(fā)酵后含量增加1-4倍。發(fā)酵黃芪產(chǎn)生的黃芪多糖最多可達傳統(tǒng)提取工藝的5倍,而且動物實驗證明發(fā)酵黃芪的用量,僅為傳統(tǒng)制藥用量的1/28時就具有同等藥效。人參經(jīng)酵母菌發(fā)酵后檢測人參皂苷含量,結(jié)果顯示,發(fā)酵后人參皂苷20(S)-Rg3、Rh2和F2水平分別提高了269.87%、198.46%和153.98%,抗氧化活性顯著增強,小鼠實驗表明發(fā)酵人參可減輕肝臟脂質(zhì)積聚和炎癥,從而改善酒精性肝損傷。因此,微生物發(fā)酵具有提升某些中草藥藥效的功能。
促使部分中草藥產(chǎn)生新活性成分
微生物生長過程中會產(chǎn)生豐富的次生代謝產(chǎn)物,這些產(chǎn)物會以中草藥的有效成分或非有效成分為前體,通過異構(gòu)化、甲基化、乙?;榷喾N生物轉(zhuǎn)化對這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行修飾,產(chǎn)生新活性成分。微生物和中草藥會產(chǎn)生協(xié)同作用,中草藥的某些成分可以促進或抑制微生物的生長代謝,從而促使其產(chǎn)生新的代謝反應或代謝產(chǎn)物。玫瑰和紅棗仁發(fā)酵后的鎮(zhèn)靜安神功效提高,玫瑰抗氧化活性成分提高,產(chǎn)生了新物質(zhì)——紅棗苷B??莶菅挎邨U菌發(fā)酵三七根后,在發(fā)酵產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了新物質(zhì)人參皂苷Rh4。因此,某些中草藥經(jīng)微生物發(fā)酵后具有了產(chǎn)生新活性的潛能。
降低部分中草藥毒性和毒副作用
部分中草藥本身具有毒性,在使用這些有毒中草藥時如果不重視辨證論治、用量配伍、給藥途徑等,可能會造成肝和腎的損傷,甚至危及性命。微生物的分解轉(zhuǎn)化作用有可能降解部分中草藥毒性物質(zhì),或?qū)χ胁菟幎拘猿煞纸Y(jié)構(gòu)進行修飾,較大幅度地改變藥性,降低毒副作用,擴大中草藥臨床適應癥。乳酸菌發(fā)酵多種有毒中草藥后未檢測出急性毒性或基因毒性,說明發(fā)酵使毒性降低。由川烏、半夏、天南星等組成的化風丹藥母以芽孢桿菌、片球菌和腸桿菌為主的自然發(fā)酵過程中,高毒性生物堿(烏頭堿、甲烏頭堿、亞甲烏頭堿)在發(fā)酵過程中含量顯著降低。本課題組研發(fā)了一種運用庫氏畢赤酵母和融合魏斯氏菌復合發(fā)酵橡膠籽脫除其有毒氰化物的方法,復合發(fā)酵后氰化物脫除率在88.9%以上。由此可見,微生物發(fā)酵中草藥用于減少中草藥毒性和毒副作用是可行的。
02
發(fā)酵中草藥常用微生物
發(fā)酵中草藥的常用菌種主要包括真菌和細菌,其中主要為乳酸菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、米曲霉、黑曲霉及各種藥用真菌等,詳見表1。
表1 發(fā)酵中草藥常用菌種及功效
真菌
真菌在發(fā)酵過程中可以利用中草藥中的纖維、糖類、蛋白等物質(zhì)產(chǎn)生豐富的次生代謝產(chǎn)物,如藥用真菌羊肚菌的發(fā)酵物不僅富含蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分,還富含多糖、多酚、甾醇、酶類等活性成分。發(fā)酵中草藥的真菌主要分為中草藥內(nèi)生真菌、自然真菌和藥用真菌。目前,發(fā)酵常用的自然真菌主要包括曲霉屬(Aspergillus)、根霉屬(Rhizopus)、酵母菌屬(Saccharomyces)等真菌,治療中風的藥物化風丹,即為川烏、半夏、天南星等加入牛膽汁中自然發(fā)酵而成。根霉發(fā)酵由黃芪、白術(shù)和防風等組成的玉屏風散能增強淋巴細胞的增殖從而提升雙重免疫活性,有潛力用于治療炎癥性疾病的雙向免疫刺激作用。藥用真菌會以中草藥作為培養(yǎng)基質(zhì),利用中草藥的活性成分,經(jīng)過藥用真菌豐富的酶系及代謝作用產(chǎn)生新的代謝產(chǎn)物。Son等利用靈芝菌絲體發(fā)酵青蒿,發(fā)酵產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為有價值的化合物,增強特應性皮炎反應中的抗炎作用。類似的藥用真菌還有茯苓、冬蟲夏草、云芝、灰樹花、獲荃等。
細菌
細菌較真菌生長繁殖速度更快,篩選有較強發(fā)酵能力的細菌也是現(xiàn)代發(fā)酵中草藥的重要組成部分。目前常用的發(fā)酵細菌有乳酸菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、丁酸梭菌、光合細菌等。枯草芽孢桿菌發(fā)酵的當歸補血湯顯著增加了大鼠腸道益生菌數(shù)量,對維持腸道健康發(fā)揮了重要作用。Suh等使用枯草芽孢桿菌發(fā)酵三尖杉、金銀花和大豆來探究其發(fā)酵產(chǎn)物對高脂飲食(High-Fat Diet,HFD)小鼠的抗肥胖作用,結(jié)果顯示發(fā)酵通過上調(diào)黃酮類苷元等產(chǎn)物提高了對胰脂肪酶的抑制能力,比未發(fā)酵中草藥具有更強的抗肥胖作用。
03
發(fā)酵中草藥應用現(xiàn)狀
中草藥資源利用
中草藥資源是中醫(yī)藥事業(yè)生存發(fā)展的物質(zhì)基礎,也是國家重要的戰(zhàn)略性資源。近年來,在中成藥生產(chǎn)、中藥材加工炮制等多種中草藥生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生了大量廢棄藥渣。中藥渣中富含粗纖維、粗蛋白、粗脂肪及多種生理活性成分,具有較高的循環(huán)利用價值。人參藥渣含有豐富的多糖、膳食纖維、蛋白質(zhì)等成分,可作為有價值的功能性膳食纖維。發(fā)酵人參藥渣可以提升豬腸道健康,揭示了人參藥渣二次利用的可能性。發(fā)酵中藥渣可以調(diào)節(jié)斷奶仔豬血脂濃度,提高其生長性能、抗氧化能力和免疫力,可作為功能性飼料進行開發(fā);中藥渣富含氮、磷、鉀和有機質(zhì)等,具有質(zhì)輕、通氣性好等特點,經(jīng)發(fā)酵后可作為生物有機肥來提高土壤肥力,促進農(nóng)作物生長;中藥渣還可作為培養(yǎng)基,為微生物提供生長繁殖所需的碳源、氮源。合理、充分利用中草藥資源是一種極具經(jīng)濟效益和社會效益的資源可持續(xù)利用方式。
新活性成分研究
發(fā)酵是中藥炮制的一種重要方法,許多藥物都經(jīng)中草藥發(fā)酵而成,如名貴中藥蟲草就是蟲草菌發(fā)酵蝙蝠蛾幼蟲的產(chǎn)物。部分中草藥經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化可以產(chǎn)生新活性,為中草藥活性成分結(jié)構(gòu)修飾提供新途徑。由葛根、丹參、姜黃等組成的“栓通靈”經(jīng)酵母菌、醋酸桿菌、乳酸桿菌發(fā)酵的產(chǎn)物,能降低腦缺血再灌注模型大鼠缺血腦組織中TNF-α和IL-1β含量,減輕神經(jīng)功能損傷,減少腦梗死面積,保護腦組織,可作為防治腦血管疾病藥物進行研發(fā)。發(fā)酵蘆薈可作為加速燒傷愈合、減少炎癥反應的潛在藥物。乳酸菌發(fā)酵可提高姜黃中姜黃素含量,增強其特有的藥理活性,突顯其作為功能食品配料的潛在應用價值。通過發(fā)酵可以為尋找中草藥新活性成分、研發(fā)新藥提供新途徑。
飼料添加劑
畜牧業(yè)中抗生素的濫用對人類食品安全構(gòu)成了嚴重威脅。許多歐洲國家已禁止在飼料中添加抗生素,中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部194號公告規(guī)定,自2020年7月1日起,飼料生產(chǎn)企業(yè)停止生產(chǎn)含有促生長類藥物飼料添加劑(中藥類除外)的商品飼料。中草藥飼料添加劑具有促進新陳代謝、增強酶活性、提高免疫性能、增加抗病性和改善肉品質(zhì)等多重功效,使其成為代替抗生素的飼料添加劑首選。
發(fā)酵中草藥同時還具有益生菌的益生效果和中草藥的藥理活性,可以通過提高采食量、促進增重、降低料肉比和改善肉質(zhì)品質(zhì)等來提升動物的生長性能;通過提升免疫器官指數(shù)、抗體水平、腸道健康和淋巴細胞數(shù)量等來增強動物免疫性能和動物對飼料的消化、吸收,提高飼料利用率;某些中草藥還具有補充營養(yǎng)、增香除臭、防霉防腐作用,可以改善飼料營養(yǎng)、刺激動物食欲、延長飼料保質(zhì)期。發(fā)酵黃芪、黨參、當歸等復方中草藥可以提高熱應激環(huán)境中奶牛的產(chǎn)奶性能和免疫功能。發(fā)酵芝麻可以提高芝麻營養(yǎng)物質(zhì)利用率,提升肉雞生長性能,可作為肉雞日糧中的蛋白質(zhì)來源。隨著社會對養(yǎng)殖業(yè)環(huán)保問題的持續(xù)關注,以及人們對畜牧產(chǎn)品品質(zhì)的愈加重視,微生物發(fā)酵飼料在養(yǎng)殖業(yè)中將具有更加巨大的應用潛力。
04
發(fā)酵中草藥存在的問題
近年來,隨著中草藥優(yōu)勢的逐步凸顯,其存在的問題也引起了人們的重視,在進行發(fā)酵中草藥相關研究中發(fā)現(xiàn),存在中草藥農(nóng)藥殘留、發(fā)酵中草藥機理不明確、缺乏發(fā)酵中草藥研究標準以及產(chǎn)業(yè)化程度低等問題。
中草藥農(nóng)藥殘留
隨著中草藥需求的增加,中草藥的種植規(guī)模和產(chǎn)量也不斷增加。為了預防病蟲害的發(fā)生,種植戶會使用大量農(nóng)藥,導致中草藥農(nóng)藥殘留問題逐漸嚴重。近10年來,農(nóng)藥殘留在中藥材中的檢出率一直居高不下,有機氯類、有機磷類和擬除蟲菊酯類3種主要農(nóng)藥,在中藥材中的最高檢出率分別達83.4%、57.5%和69.5%,反映出中藥材農(nóng)藥殘留的普遍性和嚴重性。Kowalska等檢測了104種中草藥中的農(nóng)藥殘留情況,結(jié)果顯示72.1%的樣品存在農(nóng)藥殘留且殘留農(nóng)藥多達16種。然而中草藥活性成分一般為有機分子,沸點相對較低,在中草藥發(fā)酵加熱過程中,殘留于其內(nèi)部的農(nóng)藥會隨即溶出,極有可能因農(nóng)藥殘留使人及動物產(chǎn)生過敏、癌變和可遺傳的畸形等,造成新的病癥。中草藥農(nóng)藥殘留問題如果不能及時得到改善和解決,必定會影響到發(fā)酵中草藥的用藥安全和未來發(fā)展。
發(fā)酵中草藥機理不明確
目前,對于微生物發(fā)酵中草藥的機理認識,主要以微生物產(chǎn)生的酶和代謝產(chǎn)物與中草藥協(xié)同作用為主。然而中草藥活性成分具有復雜性,發(fā)酵微生物種類繁多,對中草藥的轉(zhuǎn)化作用不盡相同,中草藥中有效成分、非有效成分及其他特殊基質(zhì)與微生物的相互作用機制尚不明確,雖然有部分學者對此進行了研究,但仍缺乏系統(tǒng)性的報道。同時,發(fā)酵過程中可能會產(chǎn)生的副產(chǎn)物、藥材間的相互作用機理研究還比較欠缺,投入到臨床試驗的發(fā)酵藥物研究更少,發(fā)酵中草藥機理還需要更多深入研究。
缺乏發(fā)酵中草藥研究標準
發(fā)酵中草藥既可作藥物直接服用,又可用于藥劑生產(chǎn)和飼料添加等,其質(zhì)量優(yōu)劣嚴重影響其應用療效,完善發(fā)酵中草藥研究標準是保證發(fā)酵中草藥質(zhì)量的關鍵。中草藥的多組分、多靶點、多效應等特點使其藥代動力學具有復雜性,這為發(fā)酵中草藥的研究增加了難度。在發(fā)酵中草藥實驗研究過程中,面臨的主要問題包括以下幾方面:(1)部分中草藥藥理、毒理和藥代學方面的研究相對較少,無法為中草藥的選擇提供充分的依據(jù)。(2)發(fā)酵前中草藥的滅菌與否,對中草藥的藥理活性的影響尚不明確。(3)發(fā)酵產(chǎn)物的純化過程及純化程度沒有標準可循。(4)發(fā)酵過程中缺乏活性成分、特異性酶等專屬特征的檢測指標,中草藥活性成分高通量分析技術(shù)薄弱。(5)發(fā)酵中草藥安全性評價多停留在動物實驗,而且沒有模式動物來確定不同發(fā)酵中草藥產(chǎn)物的質(zhì)量和安全性。
發(fā)酵中草藥飼料添加劑產(chǎn)業(yè)化程度低
自2020年7月1日開始飼料端禁用抗生素后,各養(yǎng)殖企業(yè)和飼料生產(chǎn)企業(yè)一直在尋求替代抗生素的飼料。中草藥飼料添加劑具有替代飼用抗生素的潛力,已被廣泛用于畜禽養(yǎng)殖。然而發(fā)酵中草藥飼料添加劑尚處于發(fā)展初期,其作為飼料添加劑的前期探索煩瑣、藥效緩慢,缺乏相應的質(zhì)量評價標準和中草藥用量標準,發(fā)酵中草藥飼料的產(chǎn)品質(zhì)量和儲存方法也需要進一步探索,相關的研究更多停留在實驗階段,未大量投入到實際的飼料生產(chǎn)和養(yǎng)殖中;企業(yè)需要相關的中草藥發(fā)酵設備、場地及技術(shù)人員,近幾年的中草藥價格也水漲船高,導致發(fā)酵中草藥飼料添加劑的成本相對較高。從中草藥到發(fā)酵中草藥飼料添加劑再到養(yǎng)殖企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全成熟,發(fā)酵中草藥飼料添加劑產(chǎn)品的推廣和宣傳力度不夠,社會接受度不高,產(chǎn)業(yè)化程度低。
05
中草藥發(fā)酵的關鍵因素
微生物發(fā)酵中草藥在新活性成分利用和飼料添加等方面具有獨特優(yōu)勢,但目前發(fā)酵中草藥的應用與研究體系還不完善,在國內(nèi)和國際上尚處于發(fā)展階段。我們可以從中草藥資源利用、發(fā)酵中草藥的篩選、優(yōu)良菌種的選育、發(fā)酵條件的優(yōu)化等關鍵因素入手進行更深入的研究,為發(fā)酵中草藥的發(fā)展提供更多數(shù)據(jù)支持。
中草藥資源可持續(xù)利用
中草藥資源是現(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展與研究的基礎,中草藥的質(zhì)量優(yōu)劣主要體現(xiàn)在道地性、野生性、生長時間和品規(guī)性上。近年來,因受到中草藥產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展、自然環(huán)境變化、人工栽培干預等因素影響,許多中藥材在市場上供不應求,尤其是一些優(yōu)質(zhì)純真的道地藥材,如云南的三七、吉林的人參等。《中國植物紅皮書》收載的瀕危植物398種,藥用植物達168種。以野生植物為主的100多種常用中草藥資源量快速下降,許多藥材品質(zhì)也呈現(xiàn)下降趨勢。25年間青藏高原的冬蟲夏草產(chǎn)量降低90%,原分布密集區(qū)40%地塊多年未見冬蟲夏草;重樓的質(zhì)量由原來的每頭50g以上減小到目前的每頭5-10g。針對這些情況,我們在使用中草藥過程中,應該堅持資源可持續(xù)利用原則,減少中草藥資源損耗,提升資源利用效率;通過優(yōu)化種植技術(shù)、規(guī)范培育優(yōu)良種質(zhì)、近緣物種開發(fā)新藥源、中草藥質(zhì)量控制、拓寬中藥應用市場;通過加強野生中草藥資源保護,建立中草藥道地產(chǎn)區(qū),進行道地藥材形成機制研究,積極尋求珍稀瀕危中藥材替代品等方面展開中草藥研究,保障中草藥資源的可持續(xù)利用和中草藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
發(fā)酵中草藥的篩選
中草藥種類繁多、藥效不一,每種中草藥都存在發(fā)酵菌種、發(fā)酵條件等的特異性,不同的中草藥在同一條件下發(fā)酵會產(chǎn)生不同的藥效,乳酸菌發(fā)酵板藍根、苦丁、甘草等5種抑菌抗病毒中草藥,甘草發(fā)酵后基本無抑菌活性,其余中草藥發(fā)酵后具有顯著的抑菌效果。同一中藥在不同配伍中,藥效和給藥方式可能不同。三七、地黃與雷公藤配伍,影響了雷公藤甲素和雷公藤甲素A的體內(nèi)吸收和組織分布,降低了雷公藤肝腎毒性。目前還有一些中草藥只能以單味藥的形式來利用,如返魂草、刺五加、水飛薊等。如果能夠?qū)⑦@類中草藥應用于傳統(tǒng)方劑配伍和發(fā)酵中,或許可使這類中草藥產(chǎn)生更好療效,甚至研發(fā)新藥物,從而促進中草藥資源的進一步發(fā)展。篩選針對某一生理活性或功效的中草藥、注重中草藥的方劑配伍,是中草藥研究與發(fā)展的重要內(nèi)容。
優(yōu)良菌種的選育
優(yōu)質(zhì)、高效、安全的發(fā)酵菌種是發(fā)酵中草藥的基礎和關鍵,不同的發(fā)酵菌種會產(chǎn)生不同的藥效。中草藥通常使用單一菌種發(fā)酵,其優(yōu)勢在于發(fā)酵條件更簡單,菌種單一易于操作,但存在產(chǎn)酶種類單一、產(chǎn)酶能力較弱等方面不足。然而混合菌種的發(fā)酵效果普遍優(yōu)于單一菌種,混菌發(fā)酵可以實現(xiàn)發(fā)酵體系中多菌及酶的相互作用。黑曲霉、枯草芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母混合發(fā)酵辣木,可改善其營養(yǎng)品質(zhì),提高其抗氧化活性。除了目前發(fā)酵中草藥常用的安全高效細菌、真菌外,還可以綜合利用物理化學誘變技術(shù)、原生質(zhì)體融合技術(shù)或基因工程技術(shù)等進行優(yōu)良菌種的改造及選育?,F(xiàn)階段,原生質(zhì)體融合技術(shù)已被廣泛運用于釀酒酵母的菌種改良,改良后的菌種產(chǎn)香能力和發(fā)酵能力均優(yōu)于原菌種。雙歧桿菌和釀酒酵母經(jīng)原生質(zhì)體融合育種后,融合子兼具2株菌的菌種特性。中草藥種類繁多,如何為中草藥發(fā)酵篩選最優(yōu)的發(fā)酵菌種和菌種配比,還需要更多的實驗研究和數(shù)據(jù)支持。
中草藥發(fā)酵條件的優(yōu)化
發(fā)酵是多因素綜合作用的過程,不同的中草藥和菌種,在不同發(fā)酵條件下存在巨大的差異。郭舒等發(fā)酵馬齒莧、黃芪、黨參等復方中草藥時,發(fā)現(xiàn)接菌量為2%、4%、6%時藥物多糖含量呈遞增趨勢,接菌量為6%、8%、10%、12%時藥物多糖含量呈遞減趨勢,在單因素條件下6%為最佳接菌量。汪青波等利用響應面優(yōu)化法進行了連翹發(fā)酵條件的優(yōu)化,結(jié)果表明在含水量50%、30°C下發(fā)酵100min,連翹葉中的連翹苷可有效轉(zhuǎn)化為連翹脂素,而且連翹脂素含量從1.67mg/g提高到46.40mg/g。篩選最佳的發(fā)酵條件可以發(fā)揮中草藥最佳的藥用價值,運用現(xiàn)代生物技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)助推中草藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有廣闊的市場前景。
05
展望
目前,發(fā)酵中草藥的研究主要集中在中草藥資源開發(fā)利用、新活性成分研究和飼料添加劑等方面,有望通過解決發(fā)酵中草藥現(xiàn)存的中草藥農(nóng)藥殘留、發(fā)酵中草藥機理不明確、缺少發(fā)酵中草藥研究標準以及產(chǎn)業(yè)化程度低等問題,為發(fā)酵中草藥尋求新的發(fā)展方向。
首先,我們可以通過完善中草藥種植農(nóng)藥使用標準、加強監(jiān)督力度、運用中草藥病蟲害防治的生物技術(shù)手段、利用基因工程構(gòu)建農(nóng)藥高效降解菌株[53]和抗病中草藥的方法,加快對中藥材中農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀的改善;建立相應的中草藥質(zhì)量控制標準、確立發(fā)酵中草藥標準化研究方法,促進中草藥的現(xiàn)代化發(fā)展。其次,我們應該加強對發(fā)酵中草藥的發(fā)酵機理、各類發(fā)酵微生物、發(fā)酵產(chǎn)物及特性的研究,建立不同中草藥或活性成分選擇不同發(fā)酵菌的標準。與此同時,可以為發(fā)酵中草藥選擇合適的藥理模型[56]。這樣可以大幅減少發(fā)酵中草藥的開發(fā)研究成本,不失為發(fā)酵中草藥開發(fā)的新途徑。
中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部禁抗飼料公告的發(fā)布標志著無抗養(yǎng)殖時代的到來,但目前發(fā)酵中草藥飼料的發(fā)展尚處于初期階段,技術(shù)和體系都不夠成熟,缺少相應的質(zhì)量控制標準,產(chǎn)業(yè)化程度低。在發(fā)酵中草藥飼料添加劑后續(xù)的研究中,應該更注重產(chǎn)學研結(jié)合,運用科學的技術(shù)和方法對發(fā)酵中草藥飼料添加劑進行更多深入研究,例如對于菌種特異性和中草藥特異性在動物生產(chǎn)中的影響,以及飼料中中草藥藥效的穩(wěn)定、雜菌污染的預防和發(fā)酵飼料的存儲等方面進行研究。發(fā)酵中草藥飼料的發(fā)展將加快發(fā)酵中草藥現(xiàn)代化發(fā)展的步伐。在今后的實驗研究過程中,不斷地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題是進行發(fā)酵中草藥研究的重點內(nèi)容,以期為發(fā)酵中草藥的研究提供更多實驗數(shù)據(jù)和科研成果。中草藥發(fā)酵技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)、微生物學、中醫(yī)藥學研究的完美結(jié)合,微生物發(fā)酵與中草藥研究的緊密聯(lián)系,必將為中草藥的研究開發(fā)開辟新的道路、拓寬新的發(fā)展空間。
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