微生物发酵在中药研究中的巨大作用

理学与信息科学学院 电子信息工程

摘要：利用现代微生物发酵技术能够显著提高中药中有效成分的含量，对于含量少、治疗重大疾病的有效成分的提高具有非常重要的现实意义。将现代微生物技术与中药研究相结合，通过微生物发酵传统中药，使微生物中的酶系与中药中复杂的化学成分反应，可能会改变某一成分含量的变化或产生一些中药中不具有的活性成分，从而为活性化合物的筛选提供新的途径。目前这方面的研究主要集中在利用真菌对中药进行发酵，目前的研究主要集中在液体发酵。

关键词：微生物发酵；现代微生物技术；中药；活性成分

1.微生物转化

微生物转化是指将微生物完整的细胞或代谢过程中产生的酶加入到底物（如中药材）中，使其发生一系列有机反应，应用在中药转化方面又称为微生物发酵【1】。

2. 微生物发酵的分类

微生物发酵在中药中的研究应用分为传统微生物发酵和现代微生物发酵。传统微生物发酵作为中药加工炮制的一部分在我国应用的历史悠久，在治疗疾病方面曾发挥了非常重要的作用，其产品发酵中药在中医药的应用更是非常广泛。现在临床上仍在使用的发酵中药有神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等。但是传统微生物发酵也有着非常明显的缺点，尤其是在目前工业化大生产的前提下。首先传统微生物发酵大多是自然发酵，因此对于起主要发酵作用的菌株不明确，不能控制发酵产品的连续稳定性；由于是在自然条件下发酵，因此有可能混入各种有毒菌株，从而使发酵产物产生毒性，对服用着的健康产生威胁；发酵条件不好控制，不能广泛的应用于大生产中；发酵产物的卫生条件很难控制；容易忽略发酵过程中产生的活性成分及有益及高产菌株【2】。现代微生物发酵中药的研究起步较晚，开始于20世纪xx年代，最初研究主要集中在真菌类自身发酵，如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体发酵等，多为单一发酵。现代微生物发酵的研究已从单味药涉及到复方研究并取得一定成果，作为临床退黄、消肿的成药片仔癀即是用麝香、牛黄、蛇胆、三七等名贵中药通过微生物发酵而成；康复灵作为抗癌验方，主要成分有灵芝发酵菌、党参、麦冬、猪苓、薏苡仁、淮山药等，经微生物发酵而成；创中国保健品销售纪录的三株口服液是以大豆芽为原料，在牛肉汤、大豆芽浸液、酵母膏、蔗糖、葡萄糖中加入双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和DL菌联合发酵制成，产品有益于保持胃肠道健康；何晨等利用一株产;葡糖醛酸酶的菌种HC-12对中药甘草进行液体发酵转化从而显著提高甘草次酸的含量【3】。

3. 微生物发酵在中药中的应用

微生物在生长过程中产生各种各样的酶，如纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂酶等。将药物的成分分解转化形成新的活性成分，产生新的药效。首先，微生物发酵能够显著增加中药中有效

成分的含量；其次微生物发酵能够降低或者消除中药中的毒性成分；第三转化成新的活性成分【4】。

3.1 提高中药中有效成分的含量

利用现代微生物发酵技术能够显著提高中药中有效成分的含量，对于含量少、治疗重大疾病的有效成分的提高具有非常重要的现实意义，目前这方面的研究主要集中在利用真菌对中药进行发酵，目前的研究主要集中在液体发酵。何晨等利用一株产葡糖醛酸酶的菌种 HC一1 2对中药甘草进行液体发酵转化，将天然甘草中极少的甘草次酸含量提高到相当水平；槲皮素具有较好的祛痰、止咳、平作用，可降低血压、增强毛细血管抵抗力、 减少毛细血管的脆、降血脂、扩张冠状动脉、增加冠脉血流量、抑制平滑肌收缩和巴细胞的增殖，有抑制血小板聚集和5一羟色胺的释放的作，可明显降低血小板膜脂质的流动性等。近几年研究表明，槲皮素是已知最强的抗癌剂之一，在肿瘤化学治疗上的需量很大，因此大力开发槲皮素具有十分良好的应用前景。而经Wi f f fi e d A n d l a u e r等研究表明，槐米有效成分芦丁在进入道后，通过肠道微生物产生的 B一葡萄糖苷酶和 d一鼠李糖苷水解生成槲皮素发挥药效。徐萌萌等用实验室筛选得到的一株黑曲霉固态发酵槐米，使其将槐米中的芦丁转化为槲皮素，提高槐米中槲皮素的含量；京尼平是一种环烯醚萜类物质，无毒，易溶于乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，在水中的溶解度较小【5】。近年来，由于京尼平在抗肿瘤、治疗肝硬化等方面疗效显著，同时作为一种新兴的药物中间体具有很多新型的、重要的药理价值,因此在注射剂开发等方面具有很好的应用前景。同时京尼平还作为一种新型的生物交联剂被应用于生物材料中，它不仅能形成稳定的交联制品，并且具有细胞毒性小、生物相容性好、抗降解能力强和应用领域广泛等优点，是非常有前途的交联材料；京尼平在植物中含量非常低，直接提取很难实现，目前京尼平生产所采用的酶解法,成本过高,导致其价格非常昂贵，从而限制了它的应用。霍蕾等利用文利用高产葡萄糖苷酶菌种制备游离细胞和固定化细胞，在温和条件下可将京尼平苷转化为京尼平，转化率高达98%。此法不仅成本低，转化效率高，而且得到的转化液中杂质很少，有利于产物的分离提纯，得到高纯度的京尼平。张利平等对紫杉烷类化合物生物转化进行了研究，探索利用生物转化的方法来生产紫杉醇【6】。

3.2 降低或消除中药中的毒性成分

有一些中药的毒性成分就是其有效成分，并且具有非常显著的生理活性，但由于其治疗剂量往往是其中毒剂量，常常大大限制了其临床应用。利用微生物发酵技术将这些成分转化成高效低毒的成分，从而扩大了其应用的范围。雷公藤二萜具有免疫抑制、抗炎、抗生育、抗肿瘤等多种显著的生理活性，但由于肾毒性大，其临床应用一直受到限制。叶敏等采用生物转化技术对雷公藤的主要成分雷公藤甲素（又称雷公藤内酯或雷公藤内酯醇，t r i p t o l i d e ，1）和雷公藤内酯酮（t r i p t on i d e，

2）进行结构修饰，以期得到高效低毒的衍生物；利用11种菌株对喜树碱进行生物转化从而生产出对多种癌症具有显著的疗效且毒副作用更低的10-羟基喜树碱；崔亚君等利用掌叶大黄细胞悬浮体

系、根培养体系对鬼臼毒素进行了生物转化研究，生成了抗癌活性显著，但毒性更低的表鬼臼毒素和脱水鬼臼毒素，扩大了其临床应用【7】。

3.3 转化成新的活性成分

有些中药中的有效成分的药理作用非常显著，但由于其水溶性较差，限制了临床应用；通过微生物发酵对其进行结构修饰或转化成其它成分，从而扩大其应用范围。利用从中药材虎杖中筛选的一株根霉菌株，利用该菌株产生的葡萄糖苷酶对虎杖苷进行转化为白藜芦醇。据报道白藜芦醇具有抑制肿瘤、抗氧化、抗自由基、抗血栓、抗过敏、抗动脉粥样硬化和具有冠心病、缺血性心脏病、高血脂症的防治作用，白藜芦醇已被列为抗心血管、抗癌最有前途的药物之一【8】。莪术醇(curcumo1)作为莪术油主要药效成分之一具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗早孕、抗溃疡等作用，因其水溶性较差，，长期以来一直不能作为临床用药，利用荨麻青霉采用一级发酵培养的方法对菌体进行发酵培养，得到两种转化产物，分别为3-α-羟基莪术醇、11-R-12-羟基莪术醇，为莪术醇的结构修饰开辟了一条新的途径；单葡萄糖醛酸甘草酸GAMG)，甜度为甘草酸的5～6倍，为蔗糖的1000倍，是一种高甜度、低热量的新型甜味剂，为甘草酸去掉一个葡萄糖醛酸生成，利用从土壤中分离得到一株绿色木霉， 能高效转化甘草酸生成GAMG【9】。

4. 中药发酵的方向

微生物发酵中药是现代中药研究的热点。但目前仍处于起步阶段。为了更好的开发利用中药，为人类的健康做出更大的贡献．仍有许多问题等待着我们去进一步的研究，目前发酵菌种主要是从自然界分离得到的真菌及细菌．与微生物的种类而言，仍然是只占其中的一小部分，还有大量的菌种多菌种混合发酵有强大的转化能力，有待我们加以利用；目前的发酵主要是集中在单一菌种的发酵，多种菌种混合发酵的应用还是受到了限制；现阶段的发酵主要集中在对单味中药的发酵，而对于中药复方的发酵研究相对比较欠缺，目前只有少数的复方发酵品在临床上得到应用，如片仔癀，因此我们应该在这些方面加大研究力度，尤其是对于中药复方的发酵研究，从而更好的开发利用中药。 参考文献：

【1】《.微生物转化在中草药生产中的应用研究》，何文胜

【2】《中药发酵的研究进展》作者曾庆文,曹军，齐齐哈尔医学院学报,20xx，2，26

【3】《中药发酵制药技术》吴炳新,牛纪江,孙筱林等.山东中医杂志,20xx，3，20

【4】《生物转化的核心技术--天然药物发酵的研究进展》马伟光，张超，云南中医学院学报,20xx，2，27

【5】《生物转化与药物开发精细化工原料及中间体》陈代杰,20xx，10，5

【6】《真菌在中药成分转化中的应用》张怡轩，茵物研究,20xx，4，4

【7】《中药全成分生物转化》汤亚杰,徐小玲,李艳等。中国天然药物,20xx，5，24上海科学技术出版

社

【8】《利用药用真菌深层发酵加工中药》杨海龙,陈高洪,章克昌。中国中药杂志,20xx，5，30

【9】《发酵在中药研究中的应用》葛喜珍。时珍国医国药,20xx，2，19

 

第二篇：微生物与人类健康报告

微生物与人类健康 学号：

班级：

姓名：

20xx4833622 12计科A3 吴 林

摘要：本文主要从食物微生物和药物微生物展示微生物与人类健康的关系。人类利用微生物做出各种各样的食物和药物，有的微生物能治病，而有的微生物能致病。微生物对于人类像是一把双刃剑，究竟怎样利用微生物维护人类健康，怎样使微生物造福人类。

关键字：食物微生物，微生物新药。

一、食品中的微生物

人类对食品微生物的利用最早可追溯到公元前16～前11世纪，古代中国人利用微生物酿酒。古书曾记载有：“仪狄作酒，禹饮而甘之”。《商书》中也记载有：“若作酒醴，尔维曲；若作禾羹，尔维盐媒”。“曲”是用谷物培养霉菌等微生物制成，“”是发芽的谷物，如作啤酒的麦芽，“媒”是含有乳酸菌之类的菜卤。当时人们还不知道这是微生物的存在和作用。直到16世纪,荷兰人A.van列文虎克首次制成了放大200～300倍的显微镜后，才看到微生物。20世纪以来，由于电子显微镜的发明，生物化学和化学分析技术等学科的发展，促进了微生物学从细胞水平、亚细胞水平进入分子水平。尤其是xx年代遗传工程科学的发展，有力地推动了食品微生物学的发展。通过诱变、细胞融合等技术，选育出高产的发酵食品微生物优良菌株，可提高产量，改变食品工业的面貌。现今社会，微生物在食品，生物工程，医药卫生，能源，石油，环保等方面发挥着重要的作用。其中微生物用于食品制造，已有悠久的历史，并积累了丰富的经验，制造的食品种类繁多，营养丰富，风味独特等。

①微生物与酿酒

酒是人们经常食用的饮料和调味品，也有药用和保健的价值。我国酿酒历史悠久，酿造技术也非常的完善。酿制的过程中，在多种微生物的参与下，进行一系列的生化反应，产生多种代谢产物，将淀粉质原料酿制成酒。参与酿酒的微生物主要有：多种霉菌米曲霉，黑曲霉，酵母菌，乳酸菌和醋酸菌等等。

② 微生物与酿造调味品

酿造调味品主要有酿造酱油和酿造食醋，都是以农副产品为原料，经微生物发酵酿制而成。

参与酱油酿造主要的微生物是水解蛋白质能力非常强的米曲霉，米曲霉的活力强，生长繁殖快，对杂菌抵抗力强，发酵过程中形成浓郁的香味。在发酵后期会产生多种耐盐性的乳酸细菌，如：嗜盐片球菌，酱油片球菌，植物乳杆菌，耐盐性酵母等。不同深度酱醅的微生物组成和数量会有所不同，就造就了酱油的不同风味。参与食醋酿制的微生物主要是多种醋酸细菌。

③微生物与有机酸

很多有机酸是食品工业的重要原料或添加剂，如：柠檬酸，乳酸，醋酸，苹果酸等被广泛的拥有食品工业中。而这些有机酸基本上都会通过多种微生物的代谢产生。利用微生物生长繁殖快等特点，产生大量的我们所需要的物质。 ④微生物与发酵乳制品

鲜奶经过微生物的发酵作用，可成为具有特殊风味的食品，这些食品统称为发酵乳制品。其种类多样即酵母菌乳酸发酵乳制品，如乳酸酒，马奶酒等；细菌乳酸发酵乳制品，如酸奶，奶酪等；

⑤微生物与发酵豆制品

豆腐乳就是以豆腐为原料，经过微生物酶解而成的特殊发酵食品。其中所参与的微生物主要有：毛霉属中的总状毛霉，腐乳毛霉以及根霉属的米根霉和华根霉等。在豆腐块上生长时可以分泌多种酶使豆腐坯中的蛋白质分解成氨基酸，淀粉质糖化，发酵成乙醇，有机酸，酯类等物质，是豆腐乳具有独特的风味和细腻的质地。 ⑥微生物与发酵果蔬制品

果蔬发酵制品种类繁多，有各种酸腌菜，酱腌菜，乳酸饮料，果酒，果醋等。主要是以乳酸发酵为主的乳酸发酵果蔬制品和以醋酸发酵为主的醋酸发酵为主的醋酸发酵果蔬制品。蔬菜和水果经过乳酸菌和醋酸菌的发酵可以提高营养和产品的风味，而且这两种发酵产品的营养价值以及对人体有益的作用已经被人们所认识。如，苹果醋

⑦微生物与发酵肉制品

我们常见的发酵肉制品是发酵香肠，参与香肠发酵的微生物菌群比较多，主要有啤酒片球菌，乳酸片球菌，植物乳杆菌，葡萄球菌，微球军，嗜盐和耐盐球菌，青霉，曲霉和酵母菌等。其中，有益霉菌和酵母菌的生长不仅有效的形成产品的风味，而且大量有益霉菌的生长抑制了食品腐败菌的生长，派出了食物中毒的发生，从这个方面来讲，霉菌对于食品的保藏和储存是有一定的辅助作用的。 ⑧微生物与发酵水产品

水产品如鱼虾贝类等经过微生物的发酵作用后，可以形成具有特殊风味的发酵水产品，常见发酵鱼类中的鱼酱油和鱼酱。其中参与发酵的微生物有可以形成芽孢的需氧性嗜盐菌，少量的链球菌，小球菌，葡萄球菌等。这些菌群一方面对鱼体蛋白的液化起重要作用，另一方面与产品风味和芳香物质的形成有关。 ⑨益生菌食品

益生菌又称为益生素，促生素，活菌素等。它是从早在19xx年Metchnikoff提出的“酸奶长寿说”中发展而来的。益生菌主要用于食品，功能性食品，膳食补充剂中。益生菌在食品中的应用仍然是在乳制品领域，包括发酵乳，活性乳酸酒饮料，糕点，果蔬汁等。

因此，微生物无论对于我们个人还是食品企业乃至国家食品工业的发展来说都起着至关重要的作用。微生物虽小，但是它却是伟大的。

二、药物微生物

人类利用微生物制药主要是利用微生物的代谢产物制作药物。所谓微生物次级代谢产物，是指在微生物生命活动过程中产生的极其微量的、对微生物本身的生命活动没有明显作用，而对其他生物体往往具有不同的生理活性作用的一类物质。人们主要利用不同来源的细菌、放线菌和霉菌这些微生物，通过不同的分离培养技术，让其产生多种多样的次级代谢产物，然后再通过各种筛选技术和分析检测技术，寻找其中新的、具有各种生理活性的次级代谢产物一一微生物新药。

微生物产生的次级代谢产物具有各种不同的生理活性，人们熟悉的抗生素就是具有抗感染、抗肿瘤作用的微生物次级代谢产物。19xx年，英国细菌学家Fleming发现青霉素，随后由Florey和Chain将青霉素用于治疗并取得惊人的效果，这标志着抗生素时代的到来。19xx年，美国科学家waksman发现链霉素并很快将其用于临床。随后，科学家又从微生物次级代谢产物中发现了一大批，目前还一直用于临床的抗生素，如庆大霉素、卡那霉素、红霉素、螺旋霉素、麦迪霉素和林可霉素等，以及一大批半合成B一内酰胺类抗生素和其他类别的半合成抗生素，基本上控制了细菌感染性疾病，使人类的平均寿命延长了xx年以

上。

与国际上微生物药物的研发相比，我国微生物药物的研发尚有一定的差距，主要表现在研发队伍有待壮大，研发力度有待加强。

20世纪50-xx年代，是我国抗生素研究开发的黄金时期。一般而言，国外发现的新抗生素，我们在5年之内能够筛选得到，国内从事新抗生素筛选和抗生素研究的机构、队伍和热情，可以与我们现在研究生物技术药物或中药现代化相媲美。

但是，由于自20世纪xx年代开始，发现新抗生素的难度增加以及抗生素研究周期长、投入大等原因；更为重要的是，随着我国改革开放，市场经济的全方位冲击，新抗生素筛选和抗生素研究的机构、队伍和热情迅速下降。一些原来非常重视抗生素生产研究的企业，其研究队伍目前已经基本没有了。最终导致近年来我国的化学合成仿制药物研究如火如荼，而微生物药物的仿制研究相形见拙，微生物新药创制研究更是冷落。

尽管与化学药物、生物技术药物和中药的研究开发相比，近年来微生物药物的研究开发进展缓慢，但也取得了一定的成果。在过去的xx年间，我国也开发成功了不少微生物药物：(1)抗菌抗生素：螺旋霉素、麦迪霉素、吉他霉素、小诺霉素、万古霉素、替考拉宁；(2)抗肿瘤抗生素：阿霉素、丝裂霉素、博莱霉素、博安霉素等；(3)抗鸡球虫抗生素：盐霉素、莫能霉素等；(4)免疫抑制剂：环孢素、他克莫司等；(5)降血脂药物：普伐他汀、洛伐他汀等；(6)降糖药物：阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖；(7)非典型大环内酯类抗生素：阿维菌素、依维菌素等。特别值得欣喜的是，我国成功开发的具有独立知识产权的一类新药利福喷汀、依替米星已经实现了产业化；正在进行临床研究的必特螺旋霉素和力大霉素具有很好的抗菌和抗肿瘤疗效，很快将实现产业化。

相信在不久的将来微生物将会更加普及到我们每个人的生活中来，我们将会更好的利用微生物这柄双刃剑造福于全人类

参考文献：

吕嘉枥.食品微生物学【M】北京：化学工业出版社.20xx:155—179

（英）德尼尔（Denyer，S.P）,(英)霍奇《药物微生物学》