中药有效成分的酶法生物转化

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1、中药有效成分的酶法生物转化　　人类最早掌握和利用的生物转化技术是酿酒和制醋。在古代酒和醋也作为药物使用。1864年巴斯德发现乙酸杆菌能将乙醇氧化为乙酸，人类开始利用微生物转化的方法合成化学物质。利用山梨醇在弱氧化乙酸杆菌如A.suboxydans和A.melangenum的作用下转化成具有光学活性的L-山梨糖(L-山梨糖是维生素C合成的关键中间体)[1]，这一微生物转化方法使维生素C能够大规模工业化生产，供应临床大量应用，改变了以往人们只能用水果和蔬菜中所含的微量维生素C来治疗有关疾病的情况。近年来,随着基因工程、酶工程、细胞工程技术的不断发展和完善,使生物转化技术广泛用于天然化合物的结构

2、修饰和合成、药物前体化合物的转化、有机化合物的不对称合成、光学活性化合物的拆分和药物代谢研究等诸多领域。下面主要综述天然药物的酶法生物转化。　　1酶法生物转化　　酶法生物转化的本质是由酶将一种物质(底物)转化为另一种物质(产物)的过程，这一过程是由一种或几种酶作为生物催化剂，进行的一种或几种化学反应，即为一种利用酶的合成技术。这些酶能够对外源添加的底物进行非天然反应(unnaturalreaction)催化，因而酶生物转化被认为是有机化学的一个特殊分支[2]。中药的活性成分是中药治疗与预防疾病的物质基础，也是药物化学家寻找新的药理活性分子的重要。但是中药中很多高活性成分属于痕量物质，而中药

3、有效成分的生理活性与其结构紧密相关。如果在中药提取过程中通过某些酶的加入将一些生理活性不高，或没有生理活性的高含量成分的结构转变为高活性分子结构，可以大大提高提取物的生理活性及应用价值，降低生产成本，从而促进工业化生产[3]。　近一个多世纪以来，人们已经从中药中分离纯化出数以万计的活性化合物，其中许多化合物被成功地开发成为药物。然而从中药中分离纯化出中药活性成分有许多由于含量低、药理作用不显著、毒副作用大、水溶性差等原因极大地限制了它们的广泛应用。这一点也可以利用酶法生物转化，通过改变其性质而得到改善。近年来开展的采用微生物、植物细胞和游离酶对天然化合物如人参皂苷、大豆皂苷、三七皂苷、甘草

4、皂苷、甾体化合物等进行结构修饰的研究已取得可喜进展[4]。　　2应用酶法生物转化中药有效成分的酶　　按照催化改变中草药活性成分基团涉及的酶，可将其归纳为糖苷酶类、氧化和还原酶类、其他基团水解转移酶类等。　　2.1糖苷酶类目前，已经发现了多种糖苷化酶(glucosdiase)。糖苷化酶催化的糖苷化反应是非常有意义的，因为它不仅可以生成新的糖苷化物，还可以将一些脂溶性物质转变为水溶性物质。不仅如此，糖苷化同时是生物体对于外源性物质的一种脱毒反应。通过糖苷化，可以降低疏水性物质对于细胞膜的刺激，从而起到自身防御作用[5]。金凤燮等[6]完成了“酶转化法生产Rh2等人参稀有皂苷”的研究。Rh2等人

5、参稀有皂苷在红参和野山参中含量只有十万分之几，具有高抗癌和保健功能，是贵重的医药保健食品原料和化妆品添加剂。由于Rh2等人参稀有皂苷附加值高，世界各国自20世纪80年代开始努力开发，但均未实现工业化生产。金凤燮教授等人在研究中发现4种人参皂苷糖苷酶，也弄清了人参皂苷糖苷酶只有在极其恶劣的环境条件下产酶的机理，建立了酶法改变栽培参中含量较高的皂苷Rb，Rc，Re，Rd，Rgl等生产Rh2等人参稀有皂苷的方法。从人参二醇类皂苷生产Rh2等人参稀有皂苷的转化率高达60%，比从红参中提取提高500~700倍，在世界上第1个实现了Rh2等人参稀有皂苷的工业化生产。　　刘颖新等[7]通过酶法改变甘草皂

6、苷糖基，制备出甜度达到蔗糖1000倍的单糖甘草皂苷。其单糖甘草皂苷不仅甜度高，而且解毒保肝活性高，且克服了原甘草甜素的排钾阻钠的副作用，对医药食品意义很大。　　匡莹等[8]通过实验筛选出Absidasp.E9r菌能够高产淫羊藿苷糖苷酶，该酶对淫羊藿总苷中多糖基淫羊藿苷具有很好的水解作用。通过减少糖基的数目，将多糖基的淫羊藿苷水解成低糖基的淫羊藿苷，使其生理活性得到很大提高。　　王侃等[9]从Absidasp.R9g菌中提纯出来的芦丁-α-鼠李糖苷酶可以将芦丁水解转化为异槲皮素，异槲皮素由于其作为抗氧化剂的特异性质，其药理活性比芦丁还要高。　　毛羽等[10]通过实验确定了黄芪皂苷糖苷酶的最适

7、反应条件。该酶能将多糖基的黄芪皂苷水解成低糖基的皂苷。　　金东史等[11]利用人参皂苷-β-葡萄糖苷酶将人参中含量较高的皂苷-Rb、Rc和Rd等原人参二醇类皂苷转化,得到具有高抗癌活性的人参皂苷Rh2。　　王永宏等[12]筛选了一株高产β-葡萄糖苷酶的青霉菌株,对栀子进行发酵转化,发酵条件优化后β-葡萄糖苷酶酶活可达到8.2U/ml,栀子中主要成分京尼平苷转化成药效更强的京尼平,且京尼平苷的转化率达到95%以上。　　吴秀