前 言
中药发酵是一种重要的中药炮制技术,将益生菌运用于中草药发酵,使中草药具有药效提高、毒副作用减弱等优点,可以更好地发挥中草药在临床治疗中的作用。益生菌作为中草药发酵的重要微生物,两者相辅相成,将进一步推动中草药发酵的现代化应用。
中草药主要由植物药(根、茎、叶、果)、动物药(内脏、皮、骨、器官等)和矿物药组成。因植物药占中药的大多数,所以中药也称中草药。中国是中草药的发源地,古代先贤对中草药的研究与探索,使得中草药受到广泛认同与应用。中草药在治疗疾病、保健养生等方面发挥重要作用。

▲图源:网络
益生菌是通过定殖在人体内,改变宿主某一部位菌群组成的一类对宿主有益的活性微生物。通过调节宿主黏膜与系统免疫功能或通过调节肠道内菌群平衡,促进营养吸收和保持肠道健康,从而产生有利于健康的单一微生物或组成明确的混合微生物。
随着现代中医学的不断发展,中草药发酵逐渐成为了医药领域聚焦的热点。中草药发酵是在继承了中药炮制学发酵法的基础上,结合现代生物工程而形成的新技术。中草药发酵已被广泛应用于中药制备,以增强功效和降低毒性。在中草药发酵中引入益生菌可进一步促进中药成分的转化和释放,提高药效,并且能够产生有益化合物。
发酵中草药的益生菌种类
微生物发酵菌剂(微生物发酵剂、生物接种剂)是将目标微生物经过工业化生产扩繁后,通过热胁迫、冷处理、包埋技术、发酵培养基渗透压处理和菌体收获期选择等方法制成活菌制剂,并可制成不同的剂型,可用于食品、农业等领域。按照发酵过程菌株参与的数量,可分为单一菌株发酵和混合菌株协同发酵两大类。
01 单一菌株发酵
采用单一菌株发酵是中草药发酵最常见的形式。益生菌通过代谢活动,可能导致中药材中某些活性成分的降解、转化或结合,从而影响药效。这类发酵的特点是菌株发酵过程简单,代谢清晰,代谢产物可控,但是存在转化效率低、转化慢等缺点。现在单独应用于发酵中草药的益生菌菌种很多,包括乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等。
02 混合菌株发酵
与单一菌株发酵相比,混合菌株发酵可以提供更多的酶类物质和代谢产物,微生物协同作用可提高中草药发酵的转化效率,促进活性物质的释放。混合菌株发酵不仅仅局限于一类微生物,细菌、真菌、细菌–真菌的发酵模式已被广泛用于复方中草药的发酵。
中草药发酵五大转化机理
中草药在发酵过程中,会利用微生物生长和代谢过程中产生有益的代谢产物或者利用所产的酶代谢其原有的物质,从而改变草药的化学组成和药理特性。中草药发酵生物转化过程受菌种、底物、时间、温度和 pH 等影响。微生物在中草药发酵中的机理主要有 5 方面。
第一,在发酵过程中,益生菌自身会形成多种代谢产物,包括有机酸(如乳酸、丙酸)、抗菌肽、酶、维生素等,可能具有多种生物活性,包括调节肠道菌群平衡、增强免疫系统功能、抗菌作用等。
第二,中草药中原有的物质,通过微生物代谢会形成新的成分。某些中草药本身带有一定的毒性,传统去除毒性的方法有蒸煮、晒干等。通过微生物发酵,既可以有效降低中草药毒性,又可以避免传统炮制复杂低效的缺点。
第三,中药中含有的某些成分,可能会改变益生菌的代谢途径,进而在发酵过程中改变中草药活性成分的化学特征、分子量等,对其结构进行修饰,可提高活性成分的生物活性。
第四,在发酵过程中微生物产生的酶类可以破坏植物细胞壁,从而促进活性物质的溶出或者促进溶解吸收。中草药中复杂的活性成分主要包括皂苷、多糖、黄酮、生物碱、维生素、有机酸、矿物元素等。发酵对这些有效成分进行了生物转化,促进其分解,将不能被肠道直接吸收的大分子物质转化成小分子物质,从而促进人体对中草药活性成分的吸收。
第五,在发酵体系中,多成分之间容易发生分子碰撞,微生物在发酵过程中产生的次级代谢产物会和中药的活性成分发生反应,产生新的丰富多样的活性物质。
双向发酵更受青睐
01 固体发酵
现代的中草药固体发酵起源于传统中药的制曲发酵,中草药的固体发酵通常是由中药或中药渣为营养基质的培养基,利用一种或多种益生菌进行发酵的方法。固体发酵的优点在于它是一个自然开放的体系,不需要对发酵底物灭菌,且操作工艺相对简单,发酵成本低。
固体发酵可提高中草药有效成分的含量,改变有效成分的结构。
02 液体发酵
液体发酵指的是深层液态发酵技术,基于抗生素生产发展而来,是现代企业常用的中草药发酵技术。中草药液体发酵是通过调节温度、pH值、氧气等发酵条件,以药材为营养基质的液体培养基,促进益生菌生长及其代谢产物的产生。
03 双向发酵
中草药双向发酵是采用中药材或中药渣作为药性基质来替代传统发酵营养基质,微生物以中药中的营养成分作为碳源、氮源,在微生物和中药材的相互影响下,通过复杂的代谢过程产生新的活性成分。双向发酵在药用真菌和中药材的协同作用下,具有提高活性物质含量、降低毒性、产生新的化合物等优势。
双向发酵是中草药资源与微生物转化技术的有机结合,在现代中药材的研发领域有很重要的研究价值。
益生菌发酵三大优势
01 促进中药有效成分释放,增强药理活性
中药大多是植物药材,人体可吸收的大多数有效成分分布在根、茎、叶中,被细胞壁包围。在发酵过程中,益生菌产生的各种酶类比如果胶酶、纤维素酶、木质素酶等能分解结构紧密的细 胞壁,促进了生物活性有效成分的释放。
02 减轻中草药的毒副作用
中草药中所含的化学成分复杂,有些成分具有毒性,错误的服药方法可能会导致相应的毒副作用。益生菌可以降解和转化草药中的一些有毒物质,从而降低其毒性,发酵还能够改善中草药的口感和风味,使得中草药在口感上更易被接受。
同时,益生菌还可以产生一些有益的代谢产物,可以帮助缓解中草药毒副作用。
03 产生新的活性物质
益生菌在中草药的发酵过程中会产生多种益生菌菌群的初级、次级代谢产物,这些代谢产物会与中药成分发生反应,产生一些更容易被肠胃吸收的新的活性物质。益生菌发酵中草药可以增加肠道内有益菌的数量,从而改善肠道健康,有利于维持人体免疫系统的正常功能。益生菌和中草药相辅相成,相互增益,为中药产品的开发以及成分合成提供新的研究思路。
菌株筛选与发酵工艺成关键
中草药与益生菌发酵技术相结合,两者相辅相成、协同作用。益生菌发酵不仅能够有效促进中药材中活性物质的释放,还能降低其中有毒物质的含量,更重要的是它能够将中药材的有效成分转化为更易被人体吸收利用的形式,进一步提高中药材的功效和营养价值。目前,益生菌发酵中草药技术的实施仍面临一些问题。
首要的问题是益生菌菌株的筛选。这不仅关系到发酵效率,还会影响到最终产品的品质和安全性。同时,发酵工艺的优化也是一个亟待解决的问题。发酵过程中的各项参数(温度、湿度、pH 值等),在一定程度上会影响发酵效率导致产品的质量难以控制。总之,在中草药的益生菌发酵过程中,研究人员需要综合考虑中药材的特性和益生菌的作用机制,确定适合的发酵条件,制定严格的质量控制标准,确保发酵后的中草药既安全又有效。
今后益生菌发酵中草药的研究可以聚焦于发酵工艺的优化、中药材与益生菌的不同组合方式、发酵后中草药的安全性评估等方面。
综上所述,益生菌用于中草药发酵有着广阔的潜力和前景,未来持续深入的研究和应用探索,将会为消费者提供更多安全有效的中药产品,提升中药在市场上的竞争力,推动中药产业的现代化发展。