熊艳霞 董梦依 刘文君 孙 旻 朱晓娟 王诚远
江中药业股份有限公司，江西南昌 330000
中药发酵作为中药炮制手段之一，早在千余年前就开始运用。发酵炮制是指将药物洗净或进行其他处理后，在适宜的温度与湿度的条件下，接触空气中的微生物，经微生物分泌酶的催化分解作用，使药物发泡、生衣的方法[1]。中药经过传统的炮制后，不仅开发出多种中药复方制剂，如薯蓣丸、午时茶、片仔癀等，还直接运用于临床，如神曲、红曲、淡豆豉等[2]。相较于现代中药发酵，传统中药发酵方法较为原始，往往采用自然发酵，即将药材直接暴露于空气之中，依靠自然环境中的微生物进行发酵。而现代中药发酵借助微生物技术、发酵工程和生物工程等现代生物工程技术，使得中药发酵更加精准和高效，一定程度上解决了传统中药发酵时间长、发酵效果不稳定、生产效率低、安全性低等问题[1]。基于此，本文将对现代中药发酵方式、发酵菌种、中药发酵运用等方面进行概述，提出中药发酵研究思路，以期为中药深入研究及中药发酵开发利用提供一定的借鉴。
中药发酵的方式按时间分，可分为传统中药发酵与现代中药发酵。传统中药发酵工艺较为粗放原始，是固体发酵的原始雏形，它有两种发酵方式，一种是直接发酵，如淡豆豉、百药煎等；
另一种是与面粉混合进行发酵，如神曲、半夏曲等[3]。现代中药发酵方式有固态发酵、液态发酵与双向固态发酵，这三种方式在现代研究生产中应用广泛。
1.1 固态发酵
固态发酵源于传统中药制曲发酵，它们之间经历了从敞开式发酵到封闭式发酵，从经验式发酵到控制式发酵的变化。现代的固态发酵已经发展成为一个系统的工程，它有原料预处理、菌种、工艺、设备及下游工程五大系统[1]。固态发酵通常是由中药材与其他农副产品，如大米、小麦和大豆等加工后的产物，混合制成发酵基质，利用一种或多种菌株进行发酵的方法[4]。它的优点在于几乎没有复杂的后期处理，且设备简单，它的发酵基质通常可以直接晒干或者低温干燥用作药物[2]。但是由于固态发酵过程中有不易监测pH 值、养分流动性差、缺乏科学准确的发酵终点判定指标等不足，导致发酵后的中药其质量稳定性、安全性难以保证，因此产业化存在一定困难[3]。现有关固态发酵中药的研究多集中于发酵条件的优化、发酵后中药有效部位结构鉴定、有效化学成分的分离纯化等方面。谭显东等[5]通过响应面法研究了中药三七渣固态发酵生产灵芝三萜的工艺条件，发现优化后发酵三七渣的灵芝三萜含量提高0.013%。朱庆贺等[6]对芽孢杆菌固态发酵当归培养基进行筛选和优化，获得了符合固态发酵产业化要求的培养基。蒙燕瑶等[7]采用固态发酵炮制苗药八角枫，发现固态发酵后八角枫的抗炎效果得到提高。
1.2 液态发酵
液态发酵又可被称为深层液体发酵技术，它是基于抗生素生产制作工艺发展而来，是现代企业中常用的中药发酵技术[4]。液态发酵常运用于药用真菌的发酵。液态发酵较于固态发酵的优势在于发酵过程中不仅可以监测酸碱值、基质浓度、溶氧量、温度等，还可以随时进行调节，且发酵时间短，尤其适用于大规模生产，但是其下游工程处理复杂，故也存在一定的局限性[3]。值得一提的是，像灵芝、茯苓等一些真菌的深层发酵一直是研究热门。例如，朱晓璐等[8]对赤芝液态深层发酵，发现赤芝发酵产物中的三萜及甾醇含量显著提高。
1.3 双向发酵
双向发酵[4]通过采用中药材作为药性基质来替代传统发酵菌微生物营养基质，微生物改变中药材的药性，中药材中的活性与营养成分为微生物提供碳源、氮源、微量元素等，在此过程中微生物的活性物质也会受中药材影响而改变，它们之间相互作用相互影响，从而产生新的成分和新的药效，因此称为双向发酵。双向发酵的用途主要体现在增效和解毒方面[9]。李慧星等[10]发现山药-蛹虫草双向发酵可以提高菌质的抗氧化活性。朱舟等[11]研究证明了白僵蚕与天南星的双向发酵对天南星起解毒增效的作用。赵崇妍等[12]建立了蝉拟青霉和黄芪的双向发酵体系，经过发酵后发现，黄芪药材中黄酮含量增加，而黄芪药渣中黄酮与皂苷含量均增加。
传统中药发酵为自然开放的发酵体系，依靠空气中的微生物或者以其他方式接种微生物，所以参与发酵的菌种复杂，影响发酵中药的品质与安全性。现代中药发酵融入现代生物工程技术后，中药发酵进入明确菌种，筛选优良发酵菌种阶段。目前中药发酵除了使用单一菌株，还有使用复合菌株，两者发酵效果各有特点，也是研究热门。
2.1 单一菌株发酵
用于中药发酵的菌株有细菌和真菌。细菌中比较常见的有枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和乳酸菌等。真菌中有冠突散囊菌、白僵菌、曲霉以及大型食药用真菌（猴头菇、灵芝、银耳、灰树花、虫草等真菌）等[2]。夏晚霞等[13]研究显示植物乳杆菌能转化人参皂苷，发酵可以提高稀有人参皂苷含量。微生物能够产生纤维素酶，破坏中药的细胞壁，使中药中的有效成分更容易释放出来[4]。有报道显示，枯草芽孢杆菌发酵中药灵芝和黄芪等，可以增加有效成分的溶出，从而起到增效作用[14]。尹丹丹[15]将枯草杆菌与川芎进行液态与固态发酵，证实枯草杆菌可利用川芎产生川芎嗪。杜静[16]进行冠突散囊菌发酵三七成分转化研究，发现发酵改变了三七的活性成分，可以提高抗氧化。大部分中药兼具中药和食用属性，在发酵研究中也应用广泛。何栾樱等[17]通过灵芝真菌双向固体发酵雷公藤，发现发酵可以使雷公藤的成分发生变化，起到减毒增效作用。另外，也有研究发现，植物共生菌的次级代谢产物与宿主植物有相似的生物活性物质，植物共生菌可能是中药发酵菌株筛选的一种资源[18]。
2.2 复合菌株发酵
复合菌株发酵即在发酵过程中采用发酵的菌株不是单一的，当采用复合菌株发酵时，菌株产生的次级代谢产物可能可以相互补充，从而提高发酵产物的产量。梁鑫等[19]研究发现采用酵母菌与乳酸菌复合发酵红枣汁，酵母菌可以促进乳酸菌的生长，经复合发酵后的红枣汁有机酸和氨基酸含量均有所提升，且品质高于单一发酵和未发酵的红枣汁。殷红等[20]采用复合菌株多级联合发酵对八珍汤进行发酵，发现八珍汤中有效成分显著提高，且安全性良好。
中药发酵不仅应用于药品、保健品和食品领域，同时还运用于动物产业、化妆品行业以及中药药渣等领域。
3.1 药品领域
中药发酵在药品领域的应用广泛，发酵不仅能够使中药的有效成分含量提高、增强药效、合成新的活性物质，还能提高中药利用率、降低中药引起的毒副作用和改善中药口味等[4，21]。发酵中药可以极大地促进着中药制药的发展，扩大了中药在药品领域的应用范围，尤其是运用于具有轻微毒性中药，发酵可以使它们减毒，扩大和提高该类药物的使用范围和安全性[2]。笔者认为，发酵导致的有效成分的提高可以使药效更突出；
发酵产生的新物质与降低药物毒副作用可以扩大药物的主治范围；
口味的改善可以使中药的接受度提高。甚至，一定程度上，笔者认为中药发酵是中药现代化的题中之义，应该积极拥抱现代生物转化技术手段，大力弘扬和发展中药发酵技术。在中药经典名方的传承和发扬过程中，有研究尝试采用发酵技术进行开发和利用。例如，马新换等[22]采用真菌发酵技术对四妙勇安汤进行固态发酵，结果发现，四妙勇安汤中有效成分得到富集，不仅提高了该药的疗效，同时还减少了药物所需用量。
3.2 保健品与食品行业
自古就有“药食同源”之说，这类中药材不仅是食物，同时也是药物。笔者认为，食物属性体现了这类食材的传统食用习惯及安全性，药物属性体现了这类中药材治疗疾病的特殊属性。现代人普遍存在一些亚健康问题，人们注重健康保健，采用药食同源食疗的方式温和、安全、无副作用[2]。目前中药发酵在食品行业的运用主要是为了提高中药有效成分含量的溶出，以及改善中药不良口感。中药发酵的研究多见于一些常常用作补益药的保健品中药材，如人参和灵芝等。例如，南博等[23]采用植物乳杆菌对人参液进行发酵，发现发酵人参液抗氧化能力显著提高，且人参特有的苦涩感得到明显的改善。董玉玮等[24]对芦笋和灵芝进行混合发酵，发现发酵不仅提升了芦笋的利用价值，还很好地保留了灵芝的功效活性。
3.3 动物饲养
自从国家开始实施减抗生素、禁抗生素政策以来，中药发酵在动物产业上的运用与研究越来越多[25]。例如将发酵中药作为动物饲料添加剂运用于健康动物的饲养中，发现动物的生长性能、免疫力以及肉质水平都得到显著的提高[25]。沈学怀等[26]通过对母猪饲喂复方发酵中药饲料，发现可显著提高母猪机体的抗氧化能力、促进机体蛋白质的代谢和吸收，以及提高母猪的免疫能力。罗怡琳等[27]通过将复方发酵中药料添加到猪日粮中，发现在提高采食量、改善肠道健康、减少腹泻等方面效果显著。
3.4 化妆品开发
中药的活性物质赋予了中药类化妆品显著的功效，如美白、延缓衰老、保湿、抗菌等，其次，这类化妆品还肤感良好，安全无毒，低刺激，成分天然简单。中药发酵具有增加药物活性物质溶出，大分子活性物质转化为小分子等作用[2]。在研究发现，发酵可使铁皮石斛中的活性成分含量改变，使抗衰老功效增强、保湿性能提升及促进皮肤表面益生菌生长等作用[28]。李瑜等[29]通过对发酵中药美白复方成分，发现发酵液具有良好的体外抗氧化能力和美白功效。孙美娟等[30]对一款发酵灵芝护肤霜进行抗衰老功效临床研究，发现发酵灵芝护肤霜后能显著增加皮肤的含水量，提高皮肤的光泽度、白度、弹性和减少面部皱纹，表现出良好的抗衰老功效。
3.5 中药药渣的再利用
中药材在经过提取后，所剩的中药渣往往都是以倾倒处理，这不仅造成了环境的污染，而且药渣中剩下的有效成分也未得到充分利用，造成了资源的浪费。发酵中药药渣属于中药二次开发的范畴，是中药药渣增值开发十分重要的途径。目前对中药药渣微生物发酵的应用集中在厌氧发酵和有氧发酵两个方面[31]。厌氧发酵中药药渣后产生的生物质能源作为生产沼气的理想原料。开展中药渣厌氧堆肥处理，即可获得了生物沼气，又可得到生物有机肥[31]。有氧发酵中药药渣后所得基质，常用作生物有机肥、禽畜饲料或饲料添加剂、微生物絮凝剂等[32]。同时，可将中药渣发酵开发为各类饲料，如郭生虎等[33]对甘草渣进行发酵饲料开发研究发现，发酵甘草渣饲料营养价值高，适口性好，可以达到生物发酵饲料的标准。
中药发酵作为一门古老而新兴的技术，它的研究思路应该贯穿传承与创新这两个理念。中药发酵实际过程中，不仅需要深入发酵菌种研究，筛选出发酵中的关键菌株；
而且需要中药研究从业者在中医药理论的指导下开展发酵实验，中药发酵不是简单的中药与菌种的组合发酵。而是应该将中药炮制、配伍、四气五味等中医传统理论作为中药发酵的指导依据；
进一步，需要建立完善中药发酵质量评价和功效评价体系。中药发酵的研究思路，应基于传统的中医药配伍依据及现代生物发酵工程原理，开展中药发酵菌种、发酵体系、质量控制及发酵物质功效等方面研究。
4.1 发酵菌种
目前在中药发酵菌种的研究大部分都是集中于单一菌株，不同微生物之间联合发酵的研究较少。基于传统发酵就是在空气中各种微生物的共同作用中药的实践经验传承，推测复合菌种对中药发酵的影响，可能更能体现中药发酵的优势。其次，可以凭借现代生物工程技术，对发酵菌种进行分离和纯化，挑选发酵优势菌，了解不同发酵菌的发酵性能和应用范围，为发酵的精细化进行奠定基础。再者，重视真菌在中药发酵过程的运用和价值，中药中的香菇、茯苓、猴头菇及灵芝等都是极具价值的药用真菌，利用这类真菌对中药进行发酵可能可以起到协同增效的作用。
4.2 发酵体系
在发酵试验设计时，现代发酵应根据中药的“偏性”和中医理论加以研究，同时结合微生物工程、发酵工程等生物工程技术选择合适复合发酵菌种，建立发酵体系。中药在发酵后，其药性和药效会发生改变。复方中药发酵产物需要在中医药理论的指导下，根据用药的需要和发酵药材的性质，进行复方科学配伍。可以尝试研究肠道益生菌对中药的发酵，建立发酵体系，研究中药组分在肠道益生菌代谢过程中的变化。
4.3 发酵中药质量控制
发酵中药质量评价体系是现代中药发酵的质量评价标准的重要一环。传统发酵中药，因不同的地区发酵菌群和方法的不一致以及没有在严格的相同环境下进行，质量参差不齐，这使得传统发酵中药的应用与规模化生产受到限制。采用现代先进的科技监控和分析手段，建立相应的发酵质量标准以规范工艺生产，才能得到发酵中药的质量趋于稳定。发酵中药不是简单的菌种与中药的组合，而是为了提高中药有效成分、降低毒副作用或产生新的活性物质等，所以建立较为科学的评价体系对发酵起始、过程和终点进行控制，是中药发酵研究和可持续发展的重要一环。
4.4 发酵物质功效
发酵物质包含两个部分，一部分是中药原有的成分以及发酵后改变的成分；
第二部分是微生物的代谢产物。发酵物质的功效成分首先可以聚焦在原有中药所有具备的功效方向，研究发酵中药是否具有减毒增效功效，通过动物或临床试验进行科学评价。其次，考虑到微生物所产生的次级代谢产物、分解的活性小分子，酸性物质等都对胃肠健康及肠道微生物有一定的影响，可以聚焦胃肠道方面，研究发酵中药对胃肠道的影响。
中药发酵是一门古老而又新兴的学科，它在中药的传承与发展中起着举足轻重的作用。它融合着中药炮制的理念，也吸收着现代生物工程技术的理念，它在传承的基础上创新。它作为一种温和的中药炮制手法，发酵可以极大地提高中药利用率、降低中药的毒副作用，这些优势不仅可以拓宽中药的应用领域，还可以使中药得到二次开发利用，为传承中医药与节约中药资源提供了研究方向，发展潜能巨大。但是，现代中药发酵仍然面对着巨大的困难和挑战，比如中药发酵菌种的选择，中药发酵体系的建立，发酵中药产品质量控制，发酵中药药性变化的优劣，中药发酵前后药理学研究等。这都需要科研工作人员、企业和社会等层面更多地关注到中药发酵，深入研究和开发中药发酵。
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