食疗中草药乳酸菌发酵与生物转化研究进展与展望_王紫菱.pdf
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1、食品与发酵工业 ():引用格式:王紫菱,劳嘉,钟灿,等 食疗中草药乳酸菌发酵与生物转化研究进展与展望 食品与发酵工业,():;,():;食疗中草药乳酸菌发酵与生物转化研究进展与展望王紫菱,劳嘉,钟灿,贺炜,张水寒,金剑(湖南中医药大学 研究生院,湖南 长沙,)(湖南省中医药研究院,中药资源研究所,湖南 长沙,)(绿之韵生物工程集团有限公司,湖南 长沙,)摘 要 食疗中草药发酵是在继承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。食疗中草药按照安全性高低可分为四类,共 种。乳酸菌作为常用发酵剂,其酶系通过氢化、去糖基化、脱脂等反应增加、降低原有成分或形成新的化合物,结合乳酸菌自身丰富
2、多样的次生代谢产物,达到多成分多靶点协同增效减毒的作用。相关部门先后发布 条公告来完善可用于食品、保健食品、婴幼儿食品的乳酸菌菌株名单,包括 个属 个菌种。食疗中草药乳酸菌发酵技术已在铁皮石斛、黄芪、三七、甘草、益母草、红参、陈皮、白芍、薏苡仁等药材或复方中应用,发酵过程受菌株、底物、温度、时间、溶氧等因素影响,其多糖、苯丙素、黄酮、多酚等活性成分含量发生变化,呈现改善肠道、降脂、抗疲劳、抗炎、提高免疫等药理作用。未来还可从加强乳酸菌筛选及安全性、发酵增效减毒作用机制、生物转化综合利用等方向进行深入研究,促进中药现代化发展。关键词 乳酸菌;发酵;生物转化;活性成分;药理作用第一作者:硕士研究生
3、(金剑副研究员为通信作者,:)基金项目:湖南省科技创新计划项目(;);长沙市技术创新平台项目();长沙市杰出创新青年培养计划项目();湖南省中医药研究院科研课题()收稿日期:,改回日期:食疗之法,源远流长,食疗中草药是我国养生保健的重要载体。近年来,有关于食疗本草药的研究正进行的如火如荼。发酵作为传统的中草药炮制方法之一,早在东汉时期,张仲景所著的金匮要略就记载着用发酵炮制方法制得的中草药 神曲。除此之外,淡豆豉、人中黄、六神曲、建曲、沉香曲等中草药发酵产品因其显著药性而著名,并沿用至今。随着现代生物技术的进步与应用,中草药发酵不断发展,逐渐成为中医药炮制加工传承创新和中药现代化的研究热点。乳
4、酸菌是一类能利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称,其常用于各种食品的发酵剂,可改变食品的风味和质地,发挥调节肠道、抗疲劳等多种活性作用,具有价格低廉、应用广泛、安全性高的特点。近年来越来越多的学者将研究目光转向乳酸菌。通过乳酸菌发酵中草药,在获得发酵代谢产物的同时,可提高中草药药效,降低毒性,具有广阔的应用前景。食疗中草药和乳酸菌分类及发酵原理 食疗中草药分类从 年前我国“食养居于养生之首”的食医理论,到黄帝内经的“五谷为养、五果为助、五畜为益、五菜为充”,“寓医于食”从来都是传统食疗理论的核心。将食疗中草药按照安全性高低分为药食两用类、保健食品原料类、传统食物类和新食品原料类四类,共 种。
5、甘草、铁皮石斛、薏苡仁等 种归为药食两用类,白芍、五味子、三七等 种归为保健食品原料类,石榴、燕麦、梨等 种归为传统食物类,人参、刺梨、玫瑰花等 种归为新食品原料类。中草药发酵生物转化原理食疗中草药发酵是指可用于食疗的单味中药材、饮片或复方在微生物作用下发酵,通过生物转化改变原有活性成分和药理作用的技术。生物转化是中草药发酵的典型特点,在发酵过程中,微生物酶系通过氢化、去糖基化、脱脂等反应改变中草药结构,或以中草药成分为前体,增加、降低原有成分或形成新的化合物。生物转化机理具体可概括为 点:()微生物会产生各种酶类蛋白质,可促进中药物质成分分解;()微生物会形成丰富多样的代谢产物,具有一定功效
6、作用;()微生物的代谢可将中药物质成分转化成新的化合物;()中药所含的某些成分,可改变乳酸菌代谢途径,综述与专题评论 年第 卷第 期(总第 期)形成新的成分或改变原有成分比例结构;()发酵体系中,多种成分发生分子碰撞,也可能形成新的化合物。中草药发酵和生物转化过程受菌株、底物、温度、时间、溶氧等因素的影响,如吴映梅等添加不同乳酸菌发酵薏苡仁,分别设置温度为、,发现发酵后的薏苡仁成分含量各不相同。中草药发酵后,通过物质成分多靶点协同作用,增效减毒,可具有更广泛、更高效的药理功能(图)。图 中草药乳酸菌发酵生物转化作用原理 中草药发酵的乳酸菌种类乳酸菌在食品、保健食品、婴幼儿食品生产工业中占有重要
7、地位,原卫生部、原卫计委、卫健委等部门先后颁布 条公告来完善可用于食品、保健食品、婴幼儿食品的乳酸菌菌株名单(表)。获批的共有 种菌,归属于 个属,包括双歧杆菌属、乳酸杆菌属、链球菌属、乳球菌属、明串珠菌属、片球菌属、芽孢杆菌属。其中,可用于食品的有 种菌株,可用于保健食品的有 种菌株,可用于婴幼儿食品的有 种菌株,这些菌具有安全性高、发酵可靠等优点。除此之外,还有一些未列入名单的乳酸菌也用于中草药发酵研究,如刘洋等添加粪肠球菌发酵王不留行和益母草组成的复方中草药。用于中草药发酵的乳酸菌仍在不断的挖掘和探索。表 可用于食品、保健食品、婴幼儿食品的乳酸菌分类 ,中文名普通食品保健食品婴幼儿食品发
8、布文号青春双歧杆菌()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号动物双歧杆菌(乳双歧杆菌)()卫办监督发 号、卫生部公告 年第 号双歧杆菌属()两歧双歧杆菌()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号、卫健委 年第 号短双歧杆菌()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号、卫生部公告 年第 号婴儿双歧杆菌()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号、卫健委 年第 号长双歧杆菌()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号乳双歧杆菌()卫办监督发 号、卫生部公告 年第 号嗜酸乳杆菌()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号、卫生部公告 年
9、第 号干酪乳杆菌()卫办监督发 号干酪乳杆菌干酪亚种()卫法监发 号、卫生部公告 年第 号卷曲乳杆菌()卫办监督发 号德氏乳杆菌保加利亚亚种(保加利亚乳杆菌)()卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号德氏乳杆菌乳亚种()卫办监督发 号发酵黏液乳杆菌()卫办监督发 号、卫生部公告 年第 号加氏乳杆菌()卫办监督发 号乳酸杆菌属()瑞士乳杆菌()卫办监督发 号、卫健委 年第 号约氏乳杆菌()卫办监督发 号副干酪乳杆菌()卫办监督发 号植物乳杆菌()卫办监督发 号罗伊氏黏液乳杆菌()卫办监督发 号、卫生部公告 年第 号、卫计委 年第 号鼠李糖乳酪杆菌()卫办监督发 号、卫生部公告 年第
10、号唾液联合乳杆菌()卫办监督发 号清酒乳杆菌()卫计委 年第 号食品与发酵工业 ()续表中文名普通食品保健食品婴幼儿食品发布文号弯曲乳杆菌()卫健委 年第 号链球菌属()嗜热链球菌(卫办监督发 号、卫法监发 号、卫生部公告 年第 号乳酸乳球菌乳亚种()卫办监督发 号乳球菌属()乳酸乳球菌乳脂亚种()卫办监督发 号乳酸乳球菌双乙酰亚种()卫办监督发 号明串珠菌属()肠膜明串珠菌肠膜亚种()卫办监督发 号片球菌属()乳酸片球菌()卫计委 年第 号戊糖片球菌()卫计委 年第 号芽孢杆菌属()凝结芽孢杆菌()卫计委 年第 号 注:表示仅限于 岁以上幼儿食品 食疗中草药发酵活性成分变化近年来研究表明,中
11、草药经乳酸菌发酵后,多糖、苯丙素、黄酮、多酚等活性成分出现显著的变化,详见表。多糖多糖类是构成生命的四大基本物质之一,广泛存在于高等植物、动物、微生物中。等添加植物乳杆菌 和鼠李糖乳杆菌 对铁皮石斛等进行发酵,提高了多糖含量,增强了抗氧化能力和贮存稳定性,并破坏了贮存过程中亚硝酸盐和硝酸盐的积累,有助于质量提高。李嘉懿等利用复合益生菌发酵黄芪、三七、甘草等组成的复方中草药,发酵复方中草药液的多糖得率为 ,是未发酵的 倍。刘洋等以复合益生菌固态发酵复方中草药王不留行和益母草,发现粗多糖的含量比未发酵组的含量提高了 ,推测其与发酵过程中的酶促合成作用有关。苯丙素苯丙素类化合物常具有抗氧化、增强免疫
12、力、抗炎、降血脂等生物学活性。等用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌分别发酵猕猴桃果肉,发现前二者菌发酵具有较高抗氧化能力,且植物乳酸杆菌发酵可显著提高绿原酸的含量。等用嗜酸乳杆菌发酵由白芍、当归等 种中草药材组成的滋阴降火汤,其紫花前胡内酯含量显著上升。黄酮黄酮类化合物多有广谱药理作用,不少研究表明添加乳酸菌发酵中草药,其黄酮含量明显增加。金爽等用乳酸乳球菌发酵槐角,所得发酵槐角的总黄酮含量达到(),远高于未处理时槐角原材料的含量。等比较了红参和使用短乳杆菌发酵的发酵红参,发酵红参的多酚和类黄酮的浓度以及抗氧化活性增强,具有更高的抗皱功效、美白功效和更低的毒理学效力。等添加乳酸杆菌发酵由麻黄
13、、陈皮、酸枣仁等组成的中草药复方,实验证明发酵复方的芦丁含量提高。等发现黄连、黄芩、黄柏、栀子等组成的中草药复方被卷曲乳酸菌发酵后,其黄芩苷含量增加了。多酚酚类化合物是一类常见的活性物质。等用乳酸菌短乳杆菌 发酵白芍提取物显著增加没食子酸含量,产生了新的活性成分连苯三酚,能抑制炎症反应。吴映梅等使用植物乳杆菌等菌种发酵薏苡仁,发现薏苡仁发酵液在 总酚含量达到最高。等发现利用发酵乳杆菌发酵姜黄可提高其姜黄素含量(),这可能与发酵过程中乳酸菌脱甲氧基姜黄素酶促转化有关。黄庆等采用嗜酸乳杆菌、副干酪乳杆菌发酵制备铁皮石斛发酵汁,发酵后活菌数、总酚和自由基的清除能力均得到提高。等利用植物乳杆菌和长双歧
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