中草藥在我國有幾千年的藥用歷史，早在公元前2世紀，我國人民就將中草藥作為畜禽飼料新增劑用於防病促生長。西漢《淮南子·萬畢術》中記載有麻鹽肥豕法；東漢《神農本草經》中有：“桐葉飼豬，肥大三倍，且易養”的相關記載。中草藥作為天然傳統藥物，富含蛋白質、多糖、生物鹼、皂苷、氨基酸、維生素、有機酸等多種活性物質；具有純天然、毒副作用小和藥食同源等優點，而被廣泛用於疾病防治、醫療保健等日常生活中。中草藥大部分為植物源性藥材，其有效成分較複雜且多存在於細胞胞漿中，受到植物細胞壁中纖維素、半纖維素和木質素等緻密結構的阻礙，導致中草藥活性成分難以提取、有效成分利用率低、藥效不理想而造成資源浪費，在一定程度上制約了中草藥發展。

發酵是微生物在有氧或無氧條件下進行生長繁殖產生代謝產物的過程。我國早在4000多年前就將發酵用於中藥炮製，最早出現的發酵中藥為曲類中藥，如紅曲、六神曲、建曲、半夏曲等。發酵中草藥是在適當的溫度、溼度、酸鹼度和水分等條件下，利用微生物以中草藥為底物進行發酵的過程，主要依靠微生物的轉化作用及微生物和中草藥的協同作用，來提高中草藥有效成分含量，增強其藥效或產生新的活性成分，以滿足臨床用藥需求。利用微生物發酵中草藥，可促進中草藥活性物質的釋放，降低中草藥毒性和減少毒副作用，使中草藥產生抑菌活性和新活性成分。此外，發酵基質中的酶可分解大分子物質，促使中草藥活性成分更易被機體吸收利用。

現代中草藥發酵是在傳統發酵技術的基礎上建立起來的，傳統發酵過程多憑經驗，缺乏規範的工藝技術和指標，存在發酵過程不可控、容易汙染雜菌、安全性和穩定性無法保證等問題，其發酵菌種更趨向於真菌單一發酵。現代中草藥發酵更加多元化，不再侷限於真菌發酵，增加到了細菌發酵和混菌發酵，如雙菌口含片就是羊肚菌和產朊圓酵母混合發酵的滋補保養藥物。現代發酵結合了微生物學、生物工程學及藥物分析等多學科技術，在發酵過程中進行溫度、溼度、酸鹼度、菌種生長情況等發酵引數的實時監控，在很大程度上提升了發酵產品的質量與安全。隨著科學技術的快速發展和分析技術體系的日漸完善，發酵中草藥的定性定量分析及製劑藥效穩定性提高具有了一定基礎。在《生物產業發展“十一五”規劃》中，科技部就已將微生物製造和發酵工程列入其中，中草藥發酵技術為中草藥的開發利用注入了新的發展動力，使其具有更廣闊的發展前景和應用潛力。

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發酵中草藥的優勢

透過微生物的生長代謝和生物轉化來發酵中草藥，比一般的物理或化學炮製手段更具有優越性。發酵能有效提高部分中草藥有效成分的含量和藥效，降低毒性，減少毒副作用，產生新活性成分。

提高中草藥藥效

微生物具有強大的分解轉化能力，微生物生長代謝過程中會產生纖維素酶、木質素酶和果膠酶等多種胞外酶，酶可以催化降解植物細胞壁，提高細胞膜通透性，增加中草藥有效成分的溶出，如纖維素酶提取藕節多糖得率比不加酶的提取得率高約4%；此外，酶還可以將大分子物質降解為易被吸收的小分子物質，提高藥效。據報道，中草藥中的某些成分經發酵後含量增加1-4倍。發酵黃芪產生的黃芪多糖最多可達傳統提取工藝的5倍，而且動物實驗證明發酵黃芪的用量，僅為傳統制藥用量的1/28時就具有同等藥效。人參經酵母菌發酵後檢測人參皂苷含量，結果顯示，發酵後人參皂苷20（S）-Rg3、Rh2和F2水平分別提高了269。87%、198。46%和153。98%，抗氧化活性顯著增強，小鼠實驗表明發酵人參可減輕肝臟脂質積聚和炎症，從而改善酒精性肝損傷。因此，微生物發酵具有提升某些中草藥藥效的功能。

促使部分中草藥產生新活性成分

微生物生長過程中會產生豐富的次生代謝產物，這些產物會以中草藥的有效成分或非有效成分為前體，透過異構化、甲基化、乙醯化等多種生物轉化對這些物質的結構進行修飾，產生新活性成分。微生物和中草藥會產生協同作用，中草藥的某些成分可以促進或抑制微生物的生長代謝，從而促使其產生新的代謝反應或代謝產物。玫瑰和紅棗仁發酵後的鎮靜安神功效提高，玫瑰抗氧化活性成分提高，產生了新物質——紅棗苷B。枯草芽孢桿菌發酵三七根後，在發酵產物中發現了新物質人參皂苷Rh4。因此，某些中草藥經微生物發酵後具有了產生新活性的潛能。

降低部分中草藥毒性和毒副作用

部分中草藥本身具有毒性，在使用這些有毒中草藥時如果不重視辨證論治、用量配伍、給藥途徑等，可能會造成肝和腎的損傷，甚至危及性命。微生物的分解轉化作用有可能降解部分中草藥毒性物質，或對中草藥毒性成分結構進行修飾，較大幅度地改變藥性，降低毒副作用，擴大中草藥臨床適應症。乳酸菌發酵多種有毒中草藥後未檢測出急性毒性或基因毒性，說明發酵使毒性降低。由川烏、半夏、天南星等組成的化風丹藥母以芽孢桿菌、片球菌和腸桿菌為主的自然發酵過程中，高毒性生物鹼（烏頭鹼、甲烏頭鹼、亞甲烏頭鹼）在發酵過程中含量顯著降低。本課題組研發了一種運用庫氏畢赤酵母和融合魏斯氏菌複合發酵橡膠籽脫除其有毒氰化物的方法，複合發酵後氰化物脫除率在88。9%以上。由此可見，微生物發酵中草藥用於減少中草藥毒性和毒副作用是可行的。

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發酵中草藥常用微生物

發酵中草藥的常用菌種主要包括真菌和細菌，其中主要為

乳酸菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、米麴黴、黑麴黴及各種藥用真菌

等，詳見表1。

表1 發酵中草藥常用菌種及功效

真菌

真菌在發酵過程中可以利用中草藥中的纖維、糖類、蛋白等物質產生豐富的次生代謝產物，如藥用真菌羊肚菌的發酵物不僅富含蛋白質、脂肪酸、維生素、礦物質等營養成分，還富含多糖、多酚、甾醇、酶類等活性成分。

發酵中草藥的真菌主要分為中草藥內生真菌、自然真菌和藥用真菌。目前，發酵常用的自然真菌主要包括麴黴屬（Aspergillus）、根黴屬（Rhizopus）、酵母菌屬（Saccharomyces）等真菌，治療中風的藥物化風丹，即為川烏、半夏、天南星等加入牛膽汁中自然發酵而成。根黴發酵由黃芪、白朮和防風等組成的玉屏風散能增強淋巴細胞的增殖從而提升雙重免疫活性，有潛力用於治療炎症性疾病的雙向免疫刺激作用。藥用真菌會以中草藥作為培養基質，利用中草藥的活性成分，經過藥用真菌豐富的酶系及代謝作用產生新的代謝產物。Son等利用靈芝菌絲體發酵青蒿，發酵產物可轉化為有價值的化合物，增強特應性皮炎反應中的抗炎作用。類似的藥用真菌還有茯苓、冬蟲夏草、雲芝、灰樹花、獲荃等。

細菌

細菌較真菌生長繁殖速度更快，篩選有較強發酵能力的細菌也是現代發酵中草藥的重要組成部分。目前常用的發酵細菌有乳酸菌、芽孢桿菌、雙歧桿菌、丁酸梭菌、光合細菌等。

枯草芽孢桿菌發酵的當歸補血湯顯著增加了大鼠腸道益生菌數量，對維持腸道健康發揮了重要作用。Suh等使用枯草芽孢桿菌發酵三尖杉、金銀花和大豆來探究其發酵產物對高脂飲食（High-Fat Diet，HFD）小鼠的抗肥胖作用，結果顯示發酵透過上調黃酮類苷元等產物提高了對胰脂肪酶的抑制能力，比未發酵中草藥具有更強的抗肥胖作用。

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發酵中草藥應用現狀

中草藥資源利用

中草藥資源是中醫藥事業生存發展的物質基礎，也是國家重要的戰略性資源。近年來，在中成藥生產、中藥材加工炮製等多種中草藥生產加工過程中產生了大量廢棄藥渣。中藥渣中富含粗纖維、粗蛋白、粗脂肪及多種生理活性成分，具有較高的迴圈利用價值。人參藥渣含有豐富的多糖、膳食纖維、蛋白質等成分，可作為有價值的功能性膳食纖維。發酵人參藥渣可以提升豬腸道健康，揭示了人參藥渣二次利用的可能性。發酵中藥渣可以調節斷奶仔豬血脂濃度，提高其生長效能、抗氧化能力和免疫力，可作為功能性飼料進行開發；中藥渣富含氮、磷、鉀和有機質等，具有質輕、通氣性好等特點，經發酵後可作為生物有機肥來提高土壤肥力，促進農作物生長；中藥渣還可作為培養基，為微生物提供生長繁殖所需的碳源、氮源。合理、充分利用中草藥資源是一種極具經濟效益和社會效益的資源可持續利用方式。

新活性成分研究

發酵是中藥炮製的一種重要方法，許多藥物都經中草藥發酵而成，如名貴中藥蟲草就是蟲草菌發酵蝙蝠蛾幼蟲的產物。部分中草藥經微生物轉化可以產生新活性，為中草藥活性成分結構修飾提供新途徑。由葛根、丹參、薑黃等組成的“栓通靈”經酵母菌、醋酸桿菌、乳酸桿菌發酵的產物，能降低腦缺血再灌注模型大鼠缺血腦組織中TNF-α和IL-1β含量，減輕神經功能損傷，減少腦梗死麵積，保護腦組織，可作為防治腦血管疾病藥物進行研發。發酵蘆薈可作為加速燒傷癒合、減少炎症反應的潛在藥物。乳酸菌發酵可提高薑黃中薑黃素含量，增強其特有的藥理活性，突顯其作為功能食品配料的潛在應用價值。

透過發酵可以為尋找中草藥新活性成分、研發新藥提供新途徑。

飼料新增劑

畜牧業中抗生素的濫用對人類食品安全構成了嚴重威脅。許多歐洲國家已禁止在飼料中新增抗生素，中國農業農村部194號公告規定，自2020年7月1日起，飼料生產企業停止生產含有促生長類藥物飼料新增劑（中藥類除外）的商品飼料。

中草藥飼料新增劑具有促進新陳代謝、增強酶活性、提高免疫效能、增加抗病性和改善肉品質等多重功效，使其成為代替抗生素的飼料新增劑首選。

發酵中草藥同時還具有益生菌的益生效果和中草藥的藥理活性，可以透過提高採食量、促進增重、降低料肉比和改善肉質品質等來提升動物的生長效能；透過提升免疫器官指數、抗體水平、腸道健康和淋巴細胞數量等來增強動物免疫效能和動物對飼料的消化、吸收，提高飼料利用率；某些中草藥還具有補充營養、增香除臭、防黴防腐作用，可以改善飼料營養、刺激動物食慾、延長飼料保質期。發酵黃芪、黨參、當歸等複方中草藥可以提高熱應激環境中奶牛的產奶效能和免疫功能。發酵芝麻可以提高芝麻營養物質利用率，提升肉雞生長效能，可作為肉雞日糧中的蛋白質來源。隨著社會對養殖業環保問題的持續關注，以及人們對畜牧產品品質的愈加重視，微生物發酵飼料在養殖業中將具有更加巨大的應用潛力。

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發酵中草藥存在的問題

近年來，隨著中草藥優勢的逐步凸顯，其存在的問題也引起了人們的重視，在進行發酵中草藥相關研究中發現，存在中草藥農藥殘留、發酵中草藥機理不明確、缺乏發酵中草藥研究標準以及產業化程度低等問題。

中草藥農藥殘留

隨著中草藥需求的增加，中草藥的種植規模和產量也不斷增加。為了預防病蟲害的發生，種植戶會使用大量農藥，導致中草藥農藥殘留問題逐漸嚴重。近10年來，農藥殘留在中藥材中的檢出率一直居高不下，有機氯類、有機磷類和擬除蟲菊酯類3種主要農藥，在中藥材中的最高檢出率分別達83。4%、57。5%和69。5%，反映出中藥材農藥殘留的普遍性和嚴重性。Kowalska等檢測了104種中草藥中的農藥殘留情況，結果顯示72。1%的樣品存在農藥殘留且殘留農藥多達16種。然而中草藥活性成分一般為有機分子，沸點相對較低，在中草藥發酵加熱過程中，殘留於其內部的農藥會隨即溶出，極有可能因農藥殘留使人及動物產生過敏、癌變和可遺傳的畸形等，造成新的病症。中草藥農藥殘留問題如果不能及時得到改善和解決，必定會影響到發酵中草藥的用藥安全和未來發展。

發酵中草藥機理不明確

目前，對於微生物發酵中草藥的機理認識，主要以微生物產生的酶和代謝產物與中草藥協同作用為主。然而中草藥活性成分具有複雜性，發酵微生物種類繁多，對中草藥的轉化作用不盡相同，中草藥中有效成分、非有效成分及其他特殊基質與微生物的相互作用機制尚不明確，雖然有部分學者對此進行了研究，但仍缺乏系統性的報道。同時，發酵過程中可能會產生的副產物、藥材間的相互作用機理研究還比較欠缺，投入到臨床試驗的發酵藥物研究更少，發酵中草藥機理還需要更多深入研究。

缺乏發酵中草藥研究標準

發酵中草藥既可作藥物直接服用，又可用於藥劑生產和飼料新增等，其質量優劣嚴重影響其應用療效，完善發酵中草藥研究標準是保證發酵中草藥質量的關鍵。中草藥的多組分、多靶點、多效應等特點使其藥代動力學具有複雜性，這為發酵中草藥的研究增加了難度。在發酵中草藥實驗研究過程中，面臨的主要問題包括以下幾方面：（1）部分中草藥藥理、毒理和藥代學方面的研究相對較少，無法為中草藥的選擇提供充分的依據。（2）發酵前中草藥的滅菌與否，對中草藥的藥理活性的影響尚不明確。（3）發酵產物的純化過程及純化程度沒有標準可循。（4）發酵過程中缺乏活性成分、特異性酶等專屬特徵的檢測指標，中草藥活性成分高通量分析技術薄弱。（5）發酵中草藥安全性評價多停留在動物實驗，而且沒有模式動物來確定不同發酵中草藥產物的質量和安全性。

發酵中草藥飼料新增劑產業化程度低

自2020年7月1日開始飼料端禁用抗生素後，各養殖企業和飼料生產企業一直在尋求替代抗生素的飼料。中草藥飼料新增劑具有替代飼用抗生素的潛力，已被廣泛用於畜禽養殖。然而發酵中草藥飼料新增劑尚處於發展初期，其作為飼料新增劑的前期探索煩瑣、藥效緩慢，缺乏相應的質量評價標準和中草藥用量標準，發酵中草藥飼料的產品質量和儲存方法也需要進一步探索，相關的研究更多停留在實驗階段，未大量投入到實際的飼料生產和養殖中；企業需要相關的中草藥發酵裝置、場地及技術人員，近幾年的中草藥價格也水漲船高，導致發酵中草藥飼料新增劑的成本相對較高。從中草藥到發酵中草藥飼料新增劑再到養殖企業的產業鏈尚未完全成熟，發酵中草藥飼料新增劑產品的推廣和宣傳力度不夠，社會接受度不高，產業化程度低。

05

中草藥發酵的關鍵因素

微生物發酵中草藥在新活性成分利用和飼料新增等方面具有獨特優勢，但目前發酵中草藥的應用與研究體系還不完善，在國內和國際上尚處於發展階段。我們可以從中草藥資源利用、發酵中草藥的篩選、優良菌種的選育、發酵條件的最佳化等關鍵因素入手進行更深入的研究，為發酵中草藥的發展提供更多資料支援。

中草藥資源可持續利用

中草藥資源是現代中藥產業發展與研究的基礎，中草藥的質量優劣主要體現在道地性、野生性、生長時間和品規性上。近年來，因受到中草藥產業迅速發展、自然環境變化、人工栽培干預等因素影響，許多中藥材在市場上供不應求，尤其是一些優質純真的道地藥材，如雲南的三七、吉林的人參等。《中國植物紅皮書》收載的瀕危植物398種，藥用植物達168種。以野生植物為主的100多種常用中草藥資源量快速下降，許多藥材品質也呈現下降趨勢。25年間青藏高原的冬蟲夏草產量降低90%，原分佈密集區40%地塊多年未見冬蟲夏草；重樓的質量由原來的每頭50g以上減小到目前的每頭5-10g。針對這些情況，我們在使用中草藥過程中，應該堅持資源可持續利用原則，減少中草藥資源損耗，提升資源利用效率；透過最佳化種植技術、規範培育優良種質、近緣物種開發新藥源、中草藥質量控制、拓寬中藥應用市場；透過加強野生中草藥資源保護，建立中草藥道地產區，進行道地藥材形成機制研究，積極尋求珍稀瀕危中藥材替代品等方面展開中草藥研究，保障中草藥資源的可持續利用和中草藥產業的可持續發展。

發酵中草藥的篩選

中草藥種類繁多、藥效不一，每種中草藥都存在發酵菌種、發酵條件等的特異性，不同的中草藥在同一條件下發酵會產生不同的藥效，乳酸菌發酵板藍根、苦丁、甘草等5種抑菌抗病毒中草藥，甘草發酵後基本無抑菌活性，其餘中草藥發酵後具有顯著的抑菌效果。同一中藥在不同配伍中，藥效和給藥方式可能不同。三七、地黃與雷公藤配伍，影響了雷公藤甲素和雷公藤甲素A的體內吸收和組織分佈，降低了雷公藤肝腎毒性。目前還有一些中草藥只能以單味藥的形式來利用，如返魂草、刺五加、水飛薊等。如果能夠將這類中草藥應用於傳統方劑配伍和發酵中，或許可使這類中草藥產生更好療效，甚至研發新藥物，從而促進中草藥資源的進一步發展。篩選針對某一生理活性或功效的中草藥、注重中草藥的方劑配伍，是中草藥研究與發展的重要內容。

優良菌種的選育

優質、高效、安全的發酵菌種是發酵中草藥的基礎和關鍵，不同的發酵菌種會產生不同的藥效。中草藥通常使用單一菌種發酵，其優勢在於發酵條件更簡單，菌種單一易於操作，但存在產酶種類單一、產酶能力較弱等方面不足。然而混合菌種的發酵效果普遍優於單一菌種，混菌發酵可以實現發酵體系中多菌及酶的相互作用。黑麴黴、枯草芽孢桿菌、產朊假絲酵母混合發酵辣木，可改善其營養品質，提高其抗氧化活性。除了目前發酵中草藥常用的安全高效細菌、真菌外，還可以綜合利用物理化學誘變技術、原生質體融合技術或基因工程技術等進行優良菌種的改造及選育。現階段，原生質體融合技術已被廣泛運用於釀酒酵母的菌種改良，改良後的菌種產香能力和發酵能力均優於原菌種。雙歧桿菌和釀酒酵母經原生質體融合育種後，融合子兼具2株菌的菌種特性。中草藥種類繁多，如何為中草藥發酵篩選最優的發酵菌種和菌種配比，還需要更多的實驗研究和資料支援。

中草藥發酵條件的最佳化

發酵是多因素綜合作用的過程，不同的中草藥和菌種，在不同發酵條件下存在巨大的差異。郭舒等發酵馬齒莧、黃芪、黨參等複方中草藥時，發現接菌量為2%、4%、6%時藥物多糖含量呈遞增趨勢，接菌量為6%、8%、10%、12%時藥物多糖含量呈遞減趨勢，在單因素條件下6%為最佳接菌量。汪青波等利用響應面最佳化法進行了連翹發酵條件的最佳化，結果表明在含水量50%、30°C下發酵100min，連翹葉中的連翹苷可有效轉化為連翹脂素，而且連翹脂素含量從1。67mg/g提高到46。40mg/g。篩選最佳的發酵條件可以發揮中草藥最佳的藥用價值，運用現代生物技術和發酵技術助推中草藥產業發展具有廣闊的市場前景。

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展望

目前，發酵中草藥的研究主要集中在中草藥資源開發利用、新活性成分研究和飼料新增劑等方面，有望透過解決發酵中草藥現存的中草藥農藥殘留、發酵中草藥機理不明確、缺少發酵中草藥研究標準以及產業化程度低等問題，為發酵中草藥尋求新的發展方向。

首先，我們可以透過完善中草藥種植農藥使用標準、加強監督力度、運用中草藥病蟲害防治的生物技術手段、利用基因工程構建農藥高效降解菌株［53］和抗病中草藥的方法，加快對中藥材中農藥殘留現狀的改善；建立相應的中草藥質量控制標準、確立發酵中草藥標準化研究方法，促進中草藥的現代化發展。其次，我們應該加強對發酵中草藥的發酵機理、各類發酵微生物、發酵產物及特性的研究，建立不同中草藥或活性成分選擇不同發酵菌的標準。與此同時，可以為發酵中草藥選擇合適的藥理模型［56］。這樣可以大幅減少發酵中草藥的開發研究成本，不失為發酵中草藥開發的新途徑。

中國農業農村部禁抗飼料公告的釋出標誌著無抗養殖時代的到來，但目前發酵中草藥飼料的發展尚處於初期階段，技術和體系都不夠成熟，缺少相應的質量控制標準，產業化程度低。在發酵中草藥飼料新增劑後續的研究中，應該更注重產學研結合，運用科學的技術和方法對發酵中草藥飼料新增劑進行更多深入研究，例如對於菌種特異性和中草藥特異性在動物生產中的影響，以及飼料中中草藥藥效的穩定、雜菌汙染的預防和發酵飼料的儲存等方面進行研究。發酵中草藥飼料的發展將加快發酵中草藥現代化發展的步伐。在今後的實驗研究過程中，不斷地發現問題和解決問題是進行發酵中草藥研究的重點內容，以期為發酵中草藥的研究提供更多實驗資料和科研成果。中草藥發酵技術是現代生物技術、微生物學、中醫藥學研究的完美結合，微生物發酵與中草藥研究的緊密聯絡，必將為中草藥的研究開發開闢新的道路、拓寬新的發展空間。

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