生物转化技术在中药研究中的应用

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1、生物转化技术在中药研究中的应用［摘要］近年来的研究表明，生物转化技术不仅能改变中药中主要成分的含量、活性物质的结构，扩大药源范围，亦能对有毒中药进行持效减毒。本文以部分中药材种类为例，分别从侧重于改变主要成分含量、改变单一化合物结构、扩大药源和对有毒中药持效减毒等方面介绍生物转化技术在中药研究中的应用。［关键词］生物转化;中药;单一成分;药源;持效减毒生物转化(Biotransformation)，也称生物催化(Biocatalysis)，是利用植物离体培养细胞或器官、动物、微生物及细胞器等生物体系对

2、外源底物进行结构修饰而获得有价值产物的生理生化反应，其本质是利用生物体系本身所产生的酶对外源化合物进行的酶催化反应。它具有反应选择性强、条件温和、副产物少、环保和后处理简单等一般传统炮制方法所不能比拟的优点，并且可以进行传统化学合成所不能或很难进行的化学反应［1］。生物转化技术与中药历史渊源已久，隋唐时期就出现了中药发酵初级产品———“神曲”［2］。生物转化技术应用于毒性中药的炮制古已有之。《本草纲目》曰:“半夏研末，以姜汁、白矾汤和作饼，楮叶包置篮中，待生黄衣，晒干用，谓之半夏曲”［3］。即用天然的

3、混合菌群处理半夏，伴以其他中药作为辅料，在发酵过程中使它们共同成为药性基质，最终发酵形成具有一定功效的以半夏为主的炮制品(半夏曲)。生物转化体系分为微生物生物转化系统及植物生物转化系统。微生物转化是以细菌、霉菌等微生物为体系对外源底物进行结构修饰的化学反应，其实质是利用微生物体内的酶对外源化合物进行催化反应。微生物种类繁多，分布广，繁殖快，易变异，对自然环境的变化有极强的适应能力，含有丰富的酶。利用微生物及其产生的酶进行生物转化能够产生许多有用的化合物［4］。该方法具有生物量倍增时间短，微生物的基因操

4、作方法已广泛建立等优点。以微生物转化技术为先导建立起来的植物生物转化［5］，是利用植物、植物组织培养体或从植物体系提取的酶进行的生物转化，能够用来进行生物转化的底物种类众多，几乎包括所有的天然产物，如生物碱类、香豆素类等，一些合成产物也可以进行生物转化［6］。植物生物转化系统与微生物生物转化系统相比，生物量倍增时间长，产生酶的种类较少且量也较低。但植物生物转化亦有其独特之处:植物中有许多独特的酶，而微生物中不具有，它们可以催化一定的反应生成许多复杂的化合物，甚至是新化合物［7］。有研究报道显示，生物转

5、化技术不仅能改变中药中主要成分的含量、活性物质的结构，扩大药源范围，亦能对有毒中药进行持效减毒［8-52］。但关于转化机制研究则尚未成熟，需要努力挖掘其中的关键酶及代谢过程，才能搞清楚其转化的过程及规律，从而完善生物转化技术的理论及应用。本文以部分中药材种类为例，分别从侧重于改变主要成分含量、改变单一化合物结构、扩大药源和对有毒中药持效减毒等方面介绍生物转化技术在中药研究中的应用。1生物转化技术对中药主要成分含量的改变1.1植物药药材五倍子中主要含有鞣质、没食子酸等物质。鞣质经过肠道时会与蛋白质结合而

6、降低药物作用。为了克服这一缺点，郑利华等［8］采用含有根霉菌和L-赖氨酸等的酵曲发酵五倍子，形成更多的L-赖氨酸。由于L-赖氨酸能促进胃肠道黏膜吸收食物中的蛋白质，有效地避免鞣酸在胃肠道内竞争性消耗，从而提高了五倍子的收敛作用。瞿燕等［9］通过对五·3·2012年2月第14卷第2期中国现代中药ModernChineseMedicineFeb.2012Vol.14No.2倍子生品、发酵品中没食子酸的含量测定，发现发酵品中没食子酸的含量高，抗菌和祛痰作用强于生品。大黄中结合型蒽醌是泻下作用的主要有效成分，

7、游离型蒽醌泻下作用极弱。戴万生等［10］用酒精酵母、面包酵母对大黄进行分别发酵16d后，结合型蒽醌含量明显降低，游离型蒽醌含量大大提高，提示发酵能使大黄中的结合型蒽醌转化为游离型蒽醌，从而缓解大黄的泻下作用。三七的根中有效成分为皂苷。Li等［11］采用枯草芽孢杆菌对三七根进行发酵，结果发现，发酵后的三七中含有发酵前三七根中所没有的人参皂苷Rh4，说明它是通过发酵由其他成分转化而成的。甘草经加工后产生大量残渣。李艳宾等［12］研究菌种发酵处理对甘草渣中黄酮类化合物提取的影响，结果表明，与乙醇直接提取法相

8、比，经微生物发酵处理能有效提高甘草黄酮的得率，其中经白腐菌、纤维素分解菌发酵后黄酮得率分别为0.89%、0.87%，比乙醇直接提取法的黄酮得率(0.66%)提高了34.85%、31.82%;白腐菌与纤维素分解菌混合发酵处理，黄酮得率达到1.32%，与乙醇直接提取法相比提高了100%。陈易彬等［13］采用湿热法、氧化法、生物发酵法等方法对银杏叶进行处理，考察不同的处理方法对提取银杏叶黄酮含量的影响，结果生物发酵法所得银杏叶黄酮的含量为7.97%，高于其他几