中药真菌药用固体发酵工程.docx

1、中药真菌药用固体发酵工程中药真菌药用的固体发酵工程 庄 毅摘 要：真菌药用“固体发酵”工艺是中药传统范畴内仅有的，也是历史上诞生最早的一类生物制药技术，如中药真菌药物“神曲”的制作，沿用至今已有1500余年历史。这类产品与中医药关系密切、用途广泛。此项工艺长期来经过从“制曲工艺”、“固体培养”、“固体发酵”等发展阶段至今已走向固体发酵系列工程，道路宽广、前景良好。本文介绍它的发展简历，各阶段的代表产品及其生产工艺特点，尤以现代的“普通发酵”、“双向发酵”为重点，列举其研发思路、重要研究发现等，并以“槐耳菌质”、“槐芪菌质”、“灵雷菌质”为代表作系统简介，建议作为业内当前应重点注意的研发方向。同

2、时理论上提示，系列内还可能存在的“多菌发酵”、“特因发酵”等创新空间，犹待继续研究发展。期望各种“菌质”能在中医药领域显示独特的重要作用。关键词：固体发酵；真菌药物；制曲工艺；固体培养；普通发酵；双向发酵1. 概述中华民族有五千年以上文明史，中医药是光辉历史的一部分，它是一座宝库，其中“真菌类中药”是一个璀璨的明珠。中药有它的传统特色。一、药材多属天然产品，至今中药材各类资源总数已达12807种1，通常据其自然属性分类，植物药约11146种、动物药约1581种、矿物药约80种，历史上将“真菌类中药”归属于植物药内。二、对中药药性则讲究性味、归经、功能主治等，中医师按患者体征、病情及药性等辨证施

3、治开出不同配伍的处方，常被加工成汤剂应用，更有据名医经典处方制成丸、散、膏、丹等各种中成药供临床医疗需要。2. 真菌与中医药的关系由于真菌受主观上的微观性、多型性等影响2，客观上曾长期受制于生命科学和相关科技的发展水平，因此中医药史上被有关本草收载并被长期实践沿用至今，属传统的“真菌类中药”种类不多，约有50种（不包括现代被认为有一定药用价值，但尚未研发成功并未被正式批准药用的品种和那些营养丰富、有一定保健功能的食用菌如菇类等）。它们与中医药的关系可概括为三点：2.1 历史悠久真菌药用至今已有2000年以上历史，据东汉神农本草经记述已有茯苓、灵芝、雷丸、僵蚕、猪苓等品种，是最早的本草记载。2.

4、2 关系密切据统计报导，在中药处方中药用真菌茯苓是应用最多的一味，灵芝、银耳、冬虫夏草等也久负盛名。2.3 用途广泛真菌各品种药用的涉及面广泛，可内服、外用，能抗菌、杀虫、消炎、止痛、止血、安神、抗肿瘤、抗病毒等，也有主要作用于人体各重要系统，如神经系、呼吸系、消化系、循环系、排泄系或分别适用于儿科、妇科、老年病等。同时一种真菌的药效可能兼有几种作用，不同真菌也可能有相同作用3。3. 中药传统范畴内真菌药用的二种基本方式3.1 药用真菌以真菌自身组织如子实体、菌核等供药用属“药用真菌”，如灵芝、茯苓等约30种，多属大型高等真菌，药用历史达2000年以上，被广泛用于复方汤剂和中成药等，其资源多来

5、自野生采集或人工培育，属农业型生产，对许多品种的生产周期、生物效应、产品成本等和有些品种的人工培育技术都有待提高，特别是现代研发的新品种就更少，但药用真菌将仍是中医药所必需的一类，应充分注意发展。3.2 真菌药物中药传统的“真菌药物”是由真菌在含水分的各种固体（态）材料（今称“发酵基质”）上进行发酵（现代为固体发酵工程）其产品供药用，如历史上早期的“制曲工艺”生产曲（如古代的神曲、红曲）、酱、酒（酒酿）等，近代“固体培养”生产的猴头片、蜜环片等和现代“固体发酵”生产的槐耳菌质、槐耳颗粒等总计约10种，均属“真菌药物”，也都是“固体发酵”工程的产品，用药用真菌的菌种经“固体发酵”可产生真菌药物。

6、实际上“药用真菌”与“真菌药物”同根共源，历来都属于“真菌类中药”（近来建议可称为“菌物药”4下同）。本文将重点介绍“真菌药物”及其生产工艺“固体发酵工程”5。4. 真菌药用的“固体发酵工程”与真菌药物生产4.1 特点与优势一、它是中药传统范畴内固有的一类生产工艺，虽非中药专有，但从它的源远流长和沿用发展等情况看，仅见于中国的中药业内的真菌药用固体发酵。二、现代与中药有关的各类生物技术，如细胞工程、基因工程和发酵工程等多种，但在中药传统范畴内曾被应用、发展的确只有固体发酵工程。三、长期以来，它的发展、应用一方面受中医药理念、经验的指导，产品讲究性味、归经等，另一方面，其生产工艺与应用在保持中药

7、特色的同时，又在新品种的研发，接受应用现代药物研究的有关内容和实验方法等方面符合现代中药的要求。四、这项历史悠久的真菌药物生产工艺从制曲工艺起，经固体培养，于本世纪起开始走向“固体发酵系列工程”，又有新的探索空间，研发道路宽广、前景良好。4.2 古代的“制曲工艺”及其早期的代表品种6据唐药性论记载最早在距今1500余年前的北魏时代，已开始用较粗放的固体发酵工艺制作中药“神曲”供药用。此后直到20世纪60年代前，较长时期内又生产了各种曲（红曲等）、酱、酒（酒酿）等真菌药物。早期的生产工艺统称之为“制曲工艺”，其代表品种见表1。表1 古代“制曲工艺”生产“真菌药物”的代表品种名称收载本草应用年代公

8、元（约）发酵菌种发酵材料发酵条件性味归经功能主治神曲药性论（唐）500自然诱发多菌种（酵母菌）等多品种混合自然适温味甘辛，性温，归脾胃经消食化积，健脾和胃酱名医别录（梁）900自然诱发（黄曲霉）等大豆、面粉自然适温味咸，性甘，归脾胃经清热解毒红曲饮膳正要（元）1300人为添加红曲白梗M自然适温味甘，性微温，归脾、大肠，肝经健脾消食，活血化瘀酒酿纲目拾遗（清）1700人为添加酒曲酵母糯M适温味甘辛，性温补气生津，活血表1显示应用古代“制曲工艺”制作的几种早期真菌药物，特点是工艺粗放、发酵材料除神曲外多用农副产品，并无材料灭菌处理与无菌操作，发酵菌种最早由自然诱发的多菌种（神曲）趋向诱发，添加主要

9、菌种、（红曲、酒酿），发酵条件主要利用季节适温，产品应用讲究性味归经、功能主治等，并且常显示药食同源。4.2.1 神曲 唐药性论神曲是中国制作应用最早的真菌药物，沿用至今已1500年以上，古代生产神曲多在春夏季节，发酵材料复杂多变，常用麸皮、面粉、赤小豆、杏仁（去皮）等打粉再混合由鲜辣蓼、青蒿、苍耳等草药捣成的多汁碎片使成糊饼状，平铺切块、覆盖保温，使发酵，待见表面产生菌丝体即晒干，不同产地的神曲其发酵材料有所变化。它有多种用法，主要用于消化不良等。神曲的意义不但是最早的固体发酵产品，且内涵丰富，从现代固体发酵工程的发展来看，它也是应用全性基质，进行双向发酵和多菌发酵工艺等值得重视的原始起点。

10、4.2.2 红曲 梁名医别录红曲也有800余年药用史，发酵材料以白梗M蒸熟，人工添加红曲（Monascus purpureus Wents），30恒温发酵约3天，M成紫红色即可。有趣的是现有特因的新发展，如发酵基质采用富硒大M，发酵菌种被卫星带进太空环境进行诱变，再经筛选择优，用以制成“富硒红曲M”又名天曲，功能是调节血脂等，待更深入验证。4.2.3 其它早期的真菌药物还有如酒糟（唐本草拾遗）、淡豆豉（明本草汇言）、腐乳（清纲目拾遗）等。此外，有些地方生产特殊品种，如福建生产既著名又神秘的片仔癀7，始于明代至今约有400年历史。4.3 近代的“固体培养”及其生产的代表品种20世纪60年代至80

11、年代中期，中药内真菌药物的研发、生产进入“固体培养”时期，其特点为生产过程多以手工操作，其培养基（料）多用农副产品如玉M芯、甘蔗渣、M糠、麸皮、玉M粉等，基料加适量水装发酵瓶，经高温灭菌处理，无菌操作接种已经分离、纯化的特定菌种，进行“培养”，条件也由利用季节适温向恒温控制优化，因此，生产工艺有明显改进，其产品常统称“培养物”，当时多认为是菌种主导药效，因它含有大量所需真菌的菌丝体，就应与子实体有类同作用。其应用是根据基料性质分为两种，即直接应用，或经提取成分后再应用。比较“制曲工艺”它已有明显进步，但根本问题是从理念上未能注意固体“培养”和“发酵”的性质差别，又缺乏必要的专业名词、术语等，影

12、响表达的科学性。近代固体“培养”时期的代表品种见表2。表2 近代“固体培养”生产真菌药物的代表品种名称菌种材料条件（）应用性味归经功能主治蜜环菌Armillariella mellea玉M粉25直接应用（蜜环片）性温，味甘益气补血猴头菇Hericium erinaceus甘蔗渣、M糠2226水提取（猴头菌片）乙醇提取（胃乐宁）性平，味甘归脾胃经健脾养胃注：性味归经、功能主治等均参同子实体。表2显示近期的“固体培养”，比较早期“制曲工艺”所生产真菌药物的发酵生产（上游工程），虽仍多采用手工操作，但在工艺上已有很大改进，如基料的灭菌处理、环境消毒和特定专一菌种的应用，产品开始进行成分提取，有了简单

13、的下游工程，也已开始注意对现代药物研发有关的一些重要基础研究，进行了一定的实验，当时的新药申报多由地方药政部门管理，如对猴头等的研究也有较好业绩。此期内的同类产品还有安乐小皮伞菌Marasmius androsacus（安乐痛）、云芝Polystictus versicolor（云芝片）与亮菌Armillariella tabescens（亮菌片）等。4.4 现代真菌药用“固体发酵工程”的基本内容20世纪80年代后期起，真菌药物的生产工艺从固体培养进入固体发酵，除理念的发展更新外，因国家已经颁布了“新药审评办法”，真菌药已明确归属于中药，并有研发新产品的合理定位，按中药一类新药的各项要求执行，

14、固体发酵生产真菌药物既保持中药传统的特色与优势，又采纳现代药物的研发要求和实验方法，使它渐趋成熟，如“槐耳菌质”与槐耳颗粒的研发。5. 固体发酵与固体培养从生产工艺的过程、材料与操作等表面看来，培养与发酵似无明显差别，都是用农副产品等材料，经处理后装瓶灭菌，接种所需真菌菌种，在适宜环境下生长菌体。但二者的性质与作用不同，如果以玉M芯与麸皮等为培养基（料）培养槐耳菌（Trametes robiniophila），它供应了槐耳生长所需的C、N等各种营养成分，所形成的槐耳“培养物”中含有大量被认为是药用所需的槐耳菌丝体和已耗尽营养的培养料（玉M芯等）渣滓，但技术上又无法将二者分离，只能进行双方的混合

15、应用。从理论上说将大量的废弃物与药用部分混合提取应用是不合理的，无法通过审评，但如果培养或栽培所收获的是由菌丝体单独构成的子实体，并可摘下，与其基部将被废弃的培养料渣滓（菌糠）分离，则培养是合理的。固体发酵与培养并不相同，发酵的基本概念是微生物（真菌）在一定条件下进行生理活动，藉酶的作用对有机物（发酵基质）进行分解、转化取得C、N、维生素等各种营养以生长菌体（以上与培养并无显著区别），同时产生各种次生代谢物质（如多糖等），有的存在菌丝细胞内（胞内），有的分泌到细胞外（胞外），其中可能存在活性成分，因此，发酵基质在发酵后成为含大量菌丝体与各种次生代谢物质的统称为“菌质”的物质，可能具有药用价值，因此培养料、培养、培养物与发酵基质、发酵、菌质间的性质与作用是有区别的8，见图1。图1 固体培养与固体发酵比较图 2 药用真菌固体发酵工艺流程注：发酵菌种（A），发酵基质（B），发酵条件（C），是固体发酵工程的三个基本因素；因素：（A）是主导（B）为基础（C）属条件，如其中一项因素有重要改变，都可能在不同程度上影响发酵及其产品菌质的性效变化。5.1 发酵组合、发酵周期、发酵终点