中藥發(fā)酵是指借助微生物的作用，在一定的環(huán)境條件下（如濕度、溫度等），中藥經(jīng)發(fā)酵過程改變其原有性能、增強(qiáng)或產(chǎn)生新的功效，從而擴(kuò)大用藥品種，適應(yīng)臨床用藥的需要。作為最古老且有效的基于微生物轉(zhuǎn)化的中藥傳統(tǒng)炮制方式之一，中藥發(fā)酵契合中醫(yī)藥“調(diào)整陰陽，以平為期”的治療思想，在疾病防治和養(yǎng)生保健方面都具有明顯優(yōu)勢和特色。
近十年來，中藥發(fā)酵通過吸收現(xiàn)代科學(xué)新成果，在提質(zhì)、增效、擴(kuò)用及減毒等方面煥發(fā)出新的活力，并深入影響著中醫(yī)藥科學(xué)研究及相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
01
中藥發(fā)酵技術(shù)
傳統(tǒng)中藥發(fā)酵技術(shù)
中藥發(fā)酵技術(shù)最早記載于在我國現(xiàn)存最早的中藥專著《神農(nóng)本草經(jīng)》，是指經(jīng)凈制或前處理后的中藥，在一定的溫度和濕度條件下，借助微生物和酶的催化分解作用，使藥物發(fā)泡產(chǎn)生黃白色霉衣的方法。由于微生物在代謝過程中能產(chǎn)生多種酶，使由纖維素、半纖維素等構(gòu)成的細(xì)胞壁發(fā)生裂解，從而促進(jìn)中藥有效成分的釋放，甚至產(chǎn)生新的活性物質(zhì)，引起中藥藥性、藥效等發(fā)生改變。此外，中藥的給藥方式以口服為主，而發(fā)酵可將中藥中的某些大分子活性成分發(fā)生降解，改善其生物利用度。我國古代早有制曲工藝，其中半夏曲、神曲、建神曲、片仔癀、采云曲、沉香曲、淡豆豉、紅曲和百藥煎等傳統(tǒng)曲劑沿用至今。傳統(tǒng)中藥發(fā)酵多采用固體發(fā)酵方式，借助于自然環(huán)境中的野生微生物如嗜酸乳桿菌、霉菌和酵母菌等單一菌種或多種菌種作用進(jìn)行混合發(fā)酵。相對而言，中藥發(fā)酵技術(shù)尚存在一些問題，如發(fā)酵周期長，易受環(huán)境變化的影響；發(fā)酵終點(diǎn)多依靠人為主觀經(jīng)驗(yàn)，難以保證終產(chǎn)物的質(zhì)量可控性和安全有效性。
現(xiàn)代中藥發(fā)酵技術(shù)
又稱中藥生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，是在繼承傳統(tǒng)中藥發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合現(xiàn)代微生態(tài)學(xué)、發(fā)酵工程技術(shù)、生物工程學(xué)等學(xué)科，創(chuàng)新發(fā)展而成的不再受制于自然條件制約的中藥現(xiàn)代化制藥新技術(shù)。按照發(fā)酵形式，現(xiàn)代中藥發(fā)酵可分為液體發(fā)酵和固體發(fā)酵以及新型的特色發(fā)酵技術(shù)（雙向發(fā)酵和富微發(fā)酵等）。
中藥液體發(fā)酵
中藥液體發(fā)酵是將營養(yǎng)物質(zhì)溶解在液體中制備培養(yǎng)基，隨后在其中接入菌種進(jìn)行培養(yǎng)得到目標(biāo)產(chǎn)物的發(fā)酵技術(shù)。屈直等采用液體發(fā)酵法培養(yǎng)靈芝，克服了采收野生靈芝和栽培靈芝不便的問題，同時(shí)縮短了大量制備優(yōu)質(zhì)液體菌種的時(shí)間，有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。陳晉安等在優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基及發(fā)酵條件的基礎(chǔ)上，開展蛹蟲草的液體發(fā)酵研究，結(jié)果表明搖瓶發(fā)酵后的干菌體產(chǎn)量和生長速率分別可達(dá)41.1、0.28g·L-1·h-1，有望成為野生蟲草的替代品。
中藥固體發(fā)酵
中藥固體發(fā)酵是在古代制曲工藝的基礎(chǔ)上加以繼承與創(chuàng)新而成的，本質(zhì)是通過固體基質(zhì)培養(yǎng)微生物來驅(qū)動發(fā)酵過程，發(fā)酵體系自然開放，基質(zhì)無需滅菌。劉洋等以干酪乳桿菌、糞腸球菌和產(chǎn)朊假絲酵母3種益生菌協(xié)同固體發(fā)酵復(fù)方中藥（王不留行和益母草），結(jié)果顯示發(fā)酵產(chǎn)物中總黃酮、總生物堿、粗多糖和總皂苷的含量分別比生藥材提高了55.14%、127.28%、55.42%和49.21%。韋會平等發(fā)現(xiàn)經(jīng)蛹蟲草發(fā)酵獲得微生物藥物蟲草素的重要因素是充足的光照，而液體發(fā)酵條件下無法獲得充足的光照故選擇固體發(fā)酵方式。
復(fù)合菌種發(fā)酵是中藥固體發(fā)酵重要的發(fā)展趨勢之一。尤其值得一提的是，藥用真菌和益生菌的組合已成為中藥微生物發(fā)酵菌種的主流。然而，發(fā)酵過程具有一定程度的模糊性，產(chǎn)品質(zhì)量并不穩(wěn)定，且生產(chǎn)過程中的機(jī)械化程度低，難以大規(guī)模地投入工業(yè)生產(chǎn)。
中藥雙向發(fā)酵
中藥雙向發(fā)酵技術(shù)是以含有活性成分的中草藥作為發(fā)酵的藥性基質(zhì)，以有益的藥用真菌作為發(fā)酵的菌種；藥用真菌在藥性基質(zhì)上的生長過程中，通過一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)過程產(chǎn)生新的活性成分和生理功能。因此，雙向發(fā)酵是由中藥基質(zhì)為真菌提供生長所必須的碳源、氮源等養(yǎng)分，藥用真菌的生長活動則驅(qū)動中藥藥性基質(zhì)中的有效成分轉(zhuǎn)化，相互搭配，共生共長，從而形成了這種“新型（雙向性）發(fā)酵工程”。無論是在優(yōu)選發(fā)酵菌株方面，還是在確定發(fā)酵工藝方面，二者的結(jié)合都為擴(kuò)大中藥治療范圍、創(chuàng)制中藥新藥等提供了新的技術(shù)手段和發(fā)展方向。
與傳統(tǒng)營養(yǎng)型基質(zhì)發(fā)酵相比，中藥雙向發(fā)酵具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)過程可控等諸多優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，且我國中藥材和藥用真菌資源較為豐富，有望開發(fā)出更多發(fā)酵組合。然而，該技術(shù)還存在如何篩選正確的發(fā)酵組合、如何闡明藥用真菌和藥性基質(zhì)之間的相互作用機(jī)制等一系列問題，有待于進(jìn)一步的研究探索。
中藥富微發(fā)酵
富微發(fā)酵是將菌種置于某種微量元素濃度較高的環(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)發(fā)酵，菌類通過生物吸附、主動運(yùn)輸?shù)确绞綄⑽⒘吭剞D(zhuǎn)化富集的一種新型發(fā)酵方式。譚璐佳優(yōu)選制備了富硒靈芝，基于MTT法對比分析其與普通靈芝多糖提取物對鼻咽癌細(xì)胞的抑制作用，結(jié)果顯示富硒靈芝多糖能更好地抑制鼻咽癌細(xì)胞增殖過程。左志宇等建立了蟲草菌絲體循環(huán)富硒法，有效地提高菌絲體產(chǎn)量與硒含量，多糖含硒量約是普通菌絲體30倍；通過對Hela細(xì)胞干預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蛹蟲草硒多糖能有效地抑制Hela細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡，證實(shí)了蟲草硒多糖的抗癌作用?？梢?，富微發(fā)酵可將微量元素與蛋白質(zhì)或多糖等形成較為穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，并將微量元素從難以吸收的無機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化為易被吸收的有機(jī)態(tài)，從而為人體補(bǔ)充微量元素。
02
中藥發(fā)酵菌種
中藥發(fā)酵過程的核心環(huán)節(jié)是優(yōu)良菌種的選育。一方面，微生物次生代謝產(chǎn)物的種類和產(chǎn)量與菌種存在密切的聯(lián)系。另一方面，外源菌種產(chǎn)生的酶系或次級代謝產(chǎn)物又可作用于人體腸道菌群以及其他相關(guān)靶點(diǎn)，進(jìn)而調(diào)控機(jī)體機(jī)能并發(fā)揮疾病治療作用。因此，選擇產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率高、不良反應(yīng)輕的菌種是中藥發(fā)酵工藝的關(guān)鍵。目前，中藥發(fā)酵多采用純種（單一菌種）發(fā)酵，主要有細(xì)菌、真菌和藥食兩用菌三大類。
細(xì)菌
細(xì)菌發(fā)酵方式多樣，代謝產(chǎn)物豐富，且特殊代謝途徑普遍，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡單、對環(huán)境敏感、易于改良等特點(diǎn)。在我國可用于保健食品生產(chǎn)的菌種主要有長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、干酪乳桿菌干酪亞種、嗜熱鏈球菌、兩雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌等。其余尚有部分僅用于科研的菌種，如地衣芽胞桿菌C2-13、雞腸道乳桿菌、枯草芽孢桿菌等。
真菌
真菌具有物種種類齊全、培養(yǎng)條件簡單、生長環(huán)境要求低、次生代謝產(chǎn)物豐富等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，真菌還可在其生長過程中產(chǎn)生某些具有較強(qiáng)分解作用的特殊酶系，能有效分解脂類、蛋白質(zhì)、淀粉及纖維素等營養(yǎng)物質(zhì)，常被當(dāng)做中藥發(fā)酵的主要功能菌種。如，釀酒酵母、卡式酵母、蝙蝠蛾擬青霉和紅曲霉等，均會在發(fā)酵過程產(chǎn)生相關(guān)功能酶并進(jìn)行復(fù)雜的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。酵母會產(chǎn)生β-半乳糖苷酶，催化乳糖的水解，用于低乳糖奶的生產(chǎn)；紅曲霉則能產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等參與人體消化與代謝過程的酶系；內(nèi)生真菌是一種共生在植物器官或組織中的一類特殊真菌，如Alternaria sp.、Anthromycopsis sp.、杜仲內(nèi)生菌和長春花內(nèi)生菌等。
藥食兩用菌
藥食兩用菌概念源于“藥食兩用”“藥食同源”等。其大多自身藥力平和，不良反應(yīng)較小，既迎合了當(dāng)前社會對食療、養(yǎng)生、藥膳方面的需求，又契合了未來中醫(yī)藥發(fā)展的方向。目前可藥食兩用的菌種主要有靈芝、茯苓、猴頭菇、馬勃、羅伊氏乳桿菌和冠突散囊菌等。隨著人類可食用真菌譜的不斷擴(kuò)充，藥食兩用菌的種類也隨之?dāng)U大，如灰樹花、亮菌等。
03
中藥發(fā)酵對中藥的影響
對中藥性味功效的影響
不同的培養(yǎng)基經(jīng)同樣的微生物類群轉(zhuǎn)化后也會產(chǎn)生藥性的差異，如發(fā)酵淡豆豉時(shí)，用桑葉、青蒿同制，藥性偏于寒涼，適用于外感風(fēng)熱或溫病初起之證；用麻黃、紫蘇等同制，藥性偏于辛溫，適用于外感風(fēng)寒之證。王林等用麻黃、萊菔子、金銀花、連翹等中藥發(fā)酵靈芝菌，能明顯增加靈芝菌的生物量，且靈芝發(fā)酵液的祛痰、止咳作用更強(qiáng)。劉濤等則針對痰邪的不同臨床性質(zhì)，把半夏或用藥汁浸或加其它藥物制成曲，使半夏更能發(fā)揮其祛痰功效。
對中藥化學(xué)成分的影響
中藥發(fā)酵會使化學(xué)成分從細(xì)胞中釋放出來，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)化成為其他成分。李潔等應(yīng)用UHPLC-LTQ-Orbitrap高分辨質(zhì)譜技術(shù)從黃精提取液中鑒定了62個成分，而從發(fā)酵黃精提取液中僅鑒定了18個成分；發(fā)酵前高異黃酮gracillin、huangjinoside L的同分異構(gòu)體較多且含量低，發(fā)酵后則轉(zhuǎn)化為某單一構(gòu)型且含量增加；甾體皂苷類成分如huangjinoside M和huangjinoside J等發(fā)酵后含量明顯下降，相應(yīng)皂苷元含量顯著增加。
對中藥藥理作用的影響
中藥發(fā)酵包含一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)與生理活動，如微生物可產(chǎn)生多種酶，從而使中藥中的大分子活性物質(zhì)降解為更易于被人體吸收利用的活性物質(zhì)，甚至產(chǎn)生新的活性成分，進(jìn)而影響中藥的相關(guān)藥效。陸潭等報(bào)道黃芪藥渣發(fā)酵產(chǎn)物能顯著降低高尿酸血癥小鼠血清中的尿酸、肌酐和尿素氮水平，同時(shí)還能顯著提高24h尿液中尿酸和肌酐的排泄量以及尿酸的排泄分?jǐn)?shù)，促進(jìn)腎臟尿酸排泄。
04
未來可在以下方面著重開展工作
當(dāng)前，對中藥活性物質(zhì)兩大來源的藥用植物和微生物的綜合協(xié)同研究已引起廣泛關(guān)注，同時(shí)通過微生物發(fā)酵改性中藥材的研究也越來越受重視。然而，由于中藥化學(xué)體系構(gòu)成復(fù)雜，相關(guān)的發(fā)酵機(jī)制大多不清晰，中藥發(fā)酵仍然處于相對落后的水平。未來可在以下方面著重開展工作。
1.中藥發(fā)酵體系的構(gòu)建
2.中藥發(fā)酵工藝的優(yōu)化
3. 中藥發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建
4. 中藥發(fā)酵產(chǎn)品的藥效學(xué)評價(jià)、功效定位及毒理學(xué)評價(jià)
5. 中藥發(fā)酵的相關(guān)機(jī)制研究
6. 中藥發(fā)酵產(chǎn)品與人體腸道菌群的關(guān)系
7. 中藥發(fā)酵設(shè)備研制
8. 中藥發(fā)酵產(chǎn)品相關(guān)法律法規(guī)制定
