1. 研究目的与意义
内容：1.药渣中资源性成分的提取、分离纯化（主要是黄酮类成分）；
2.资源性成分（主要是黄酮类成分）的定性、定量分析；
3.黄酮类成分的糖苷化研究（微生物转化）；
2. 文献综述
中药药渣及其活性成分生物转化研究进展
(李丹丹 南京中医药大学 210023)
摘 要：目前我国中药废弃物的处理问题亟待解决，如甘草药渣是工业化生产甘草酸过程中排出的废弃物,但甘草药渣中仍存在大量的脂溶性黄酮类物质,其效应广泛,具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、神经保护等作用，是一种宝贵的可再利用资源。但是甘草药渣中黄酮资源性成分极性较小，存在吸收差的问题，而微生物转化具有高度的立体结构选择性、转化效率高、安全无毒、节能减排、设备简单、成本较低等优点，对这些黄酮类成分进行生物转化研究，将非活性成分转化为活性分子提高甘草生物利用度。
关键词：中药废弃物；黄酮；生物转化
1.中药废弃物的现状分析：
目前，我国中药行业每年药消耗植物类药材日益增多，在中药资源产业化的过程中不可避免地产生大量废弃物，中药废弃物的排放和处理问题日益严重，对环境带来了巨大的压力。为了实现资源的有效利用和可持续发展，中药废弃物的资源化利用是实现资源节约型社会的迫切要求。
中药废弃物的产生源于药材原料生产、药材初加工与饮片加工、中药制剂以及中药的健康产品等资源性产品制造过程。
中药资源性产品制造过程中产生的固态废弃物以中药废渣为主体，包含固体沉淀物。据统计[1]，江苏天江配方颗粒制造企业，近年来每年因生产配方颗粒饮片产生的中药原料废渣约达7500t，其中约1200t用于配置花卉等有机肥料外，其余均由环保部门焚烧处理。另据报道，云南省两家三七皂苷生产企业，平均每年产生的三七药渣就达万吨级。可见，全国范围内中药制药企业产生的中药废渣量是一个庞大的数字。
因此，如何高效地对中药废弃物进行合理的生态化综合利用，研究开发既可为制药企业带来良好的经济效益，同时又对环境不造成危害的资源化利用策略与技术是目前医药、化学和环境科学领域亟待解决的重要课题。
2.微生物转化技术在中药中的研究与应用
微生物转化是利用微生物体系产生的酶对外源性中药底物进行结构修饰的生物化学过程，能够起到增效减毒，产生活性成分等作用[2]。
生物转化相对于化学转化而言具有转化效率高、专属性强、能耗低、无污染等优势，目前已广泛的应用到食品和医药工业生产当中[3]。
早在2500 年前，我国人民已将微生物转化技术应用于半夏曲、红曲、淡豆豉等中药制品的生产加工过程。该方法通常是将药材与辅料拌和，在一定温度、湿度等环境条件下，通过微生物转化作用达到改变药性、提高疗效、降低毒副作用等目的。
2.1 提高中药药效
对中药进行微生物转化可在几个方面提高中药药效,如提高活性成分的量,改变中药活性成分的比例,生物转化体系产生的次级代谢产物以及中药的有效成分发生复方协同作用等。崔磊[4]等从土壤中分离得到所需菌株，对人参进行了直接液体发酵和酸处理后发酵，通过对比发酵前后稀有皂苷含量，结果显示发酵后的稀有皂苷含量明显增加。本研究对利用微生物转化法提高人参的生物活性和制备抗肿瘤稀有人参皂苷均具有重要的指导意义。有研究表明，利用含有 β-葡萄糖醛酸酶的微生物进行甘草的生物转化，甘草酸可转化为易被肠道吸收利用的甘草次酸，显著提高其生物利用度及抗炎、镇痛的效果；通过微生物降解甘草细胞壁，提高了甘草其它活性成份的溶出率[5]。
2.2 产生新的活性成分
中药活性成分一般结构复杂,常有多个不对称碳原子,利用化学合成来进行结构修饰存在着得率低、反应专一性差、副产物多等缺点。而利用微生物进行转化往往易于生成新颖的化学结构,很多转化产物往往具有新的活性[6],从而为新药开发提供了难得的先导化合物。付少彬[7]等报道，从药用植物蛇足石杉中分离内生菌，筛选具有转化乌苏酸能力的菌株，利用内生菌对天然产物乌苏酸进行生物转化。结果证明植物内生菌可以对乌苏酸的结构进行修饰，产生多种多样的物质基础，为进一步开发具有不同药理活性的相关产物提供了方法和技术的支持。
2.3 降低中药不良反应
微生物在转化过程中可以通过对中药有毒物质进行分解,或对中药有毒活性成分进行结构修饰从而降低药物的不良反应。刘亮镜[8]等研究发现，用朱红栓菌发酵马钱子，能降低有毒药材马钱子的毒性并且不影响其疗效。中药雷公藤的主要活性成分为雷公藤甲素和雷公藤内酯，但由于二者的毒副作用较大，从而制约了雷公藤的临床应用。目前，一些研究者采用微生物转化技术对二者进行结构修饰，如利用短刺小克银汉霉和黑曲霉可将雷公藤废弃物中的雷公藤甲素和雷公藤内酯转化为 5α-羟基雷公藤甲素、17-羟基雷公藤内酯酮等一些高效低毒的衍生物[9,10]。
与化学反应相比，微生物转化具有高度的立体结构选择性、转化效率高、安全无毒、节能减排、设备简单、成本较低等优点，且微生物种类繁多，在生长过程还会产生纤维素酶、木质素酶、淀粉酶等多种多样的酶系，能够催化一些化学合成难以进行的反应。此外，微生物转化通常是在室温、中性环境进行的生化反应，故能有效地保护中药挥发油等热敏性活性成分免遭破坏[11]。我国有悠久的中药使用历史,开展中药成分的微生物转化研究可以发挥我国传统中医药的理论和生物资源丰富的优势,为中药的发展开辟新的道路。
3.甘草药渣的研究进展
3.1甘草中黄酮类化学成分
甘草黄酮(glycyrrhiza flavonoids , FG)是从甘草提取物中得到的一类生物活性较强的成分，许多学者对其化学成分进行了大量的研究工作。据现有资料报道，国内外已从甘草中分离鉴定出300 多个黄酮类化合物。邢国秀[12]等人在文章中给出甘草黄酮类150多个化合物的结构和名称，它们分别属于黄酮类、黄酮醇类、异黄酮类、查尔酮类、双氢黄酮类、双氢查尔酮类等十几大类。
方诗琦等人从甘草药渣中分离鉴定出10个黄酮类化合物，分别为甘草查尔酮甲、异甘草素、甘草黄酮C、甘草黄酮、甘草异黄酮乙、光甘草酮、甘草素、半甘草异黄酮B、甘草异黄酮甲、芒柄花素[13]。
3.2甘草黄酮药理作用
甘草属植物中的黄酮类成分具有抑菌、抗真菌、抗肿瘤、抗诱变、抗病毒、抗氧化、保肝等广泛的药理作用，根据各类黄酮的结构不同，其药理作用也有很大的差别。
结构式 | 名称 | 药理作用 |
甘草苷：R=glu | 抑制艾滋病病毒 | |
甘草素：R=H | 抑制艾滋病病毒 | |
异甘草苷：R=glu | 抑制艾滋病病毒 | |
异甘草素：R=H | 对前列腺癌细胞的增殖有明显的抑制作用 | |
甘草黄酮 | 消除致癌物质，从而起到预防癌症的功效 | |
甘草查尔酮A | 可以诱导肿瘤细胞凋、阻遏肿瘤细胞周期、预防化学致癌，抑制肿瘤侵袭和转移、诱导肿瘤细胞分化、抑制血管新生；抑制NO合成、抑制NF-κB激活；同时查耳酮A对多种致病菌具有抑制作用；抗疟活性、抗利什曼原虫活性；成骨活性；还具有免疫调节作用等药理作用。 | |
光甘草定 | 抑制胸腺癌细胞的增生 |
3.3甘草的生物转化研究
近年来，对甘草的生物转化研究主要是集中在甘草酸向甘草次酸的转化。而且主要以植物细胞培养、微生物和游离酶为生物催化剂对天然甘草活性成分甘草酸进行生物转化。对于甘草黄酮类化合物的生物转化研究较少。王磊[14]等人，通过对甘草种子下胚轴的诱导建立甘草愈伤组织，并通过该愈伤组织进行黄酮类化合物的生物合成。通过对甘草培养物中次生代谢产物成分进行了分析发现，培养物中未检测到甘草酸，其黄酮类物质主要是结构中不包含邻二酚羟基的黄酮、黄酮醇、二氢黄酮类。
4.总结与展望
目前，医药生产企业常采用水提、含水醇提、碱提、等方法从中药药材中提取有效成分,提取后所剩余的重要药渣通常作为工业废料弃去。研究表明[15]，甘草药渣中富含大量的黄酮类化合物，其结构与甘草原药材中所含黄酮类化合物基本相似，糖基化反应可以产生新的糖苷，可将一些脂溶性的物质转变成水溶性的物质，因此，考虑利用甘草药渣与微生物转化结合将甘草药渣中的非活性成分转化为活性分子。
参考文献
[1]段金廒.中药资源化学[M].科学出版社，2015:5
[2]杨红亚,吴少华,王兴红,等.开展中药生物转化研究意义深远[J].中草药,2004,35(12)∶1321~1324.
[3]卢定强，韦萍，周华，等.生物催化与生物转化的研究进展[J]. 化工进展，2004，23（6）：585-589.
[4]崔磊，金护定，尹成日.人参总皂苷的发酵及其产物的抗癌活性研究[J]. 延边大学学报，2014（4）：314-319.
[5]陈永强，徐春，徐凯，等.微生物发酵转化甘草提高其药效的研究[J].四川大学学报,2007,44(5)∶1147~1150.
[6]胡海峰,朱宝泉.微生物在药物开发中的应用[J].中国天然药物, 2006, 4(3): 168-171.
[7]付少彬，杨峻山，崔晋龙，等.药用植物内生菌对乌苏酸的微生物转化筛选[J]. 中国药学杂志，2011，8（16）：1225-1228.
[8]刘亮镜，曹亮，蒋亚平，等.马钱子经朱红栓菌发酵前后毒性及镇痛、抗炎作用的实验研究[J]. 南京中医药大学学报，2009，25（3）：205-208.
[9] Ning L L, Zhan J X, Guo D A,et al. Biotransformation of trip －tolide by Cuninnghamella blakesleana . Tetrahedron , 2003 , 59(23)：4209~4213.
[10] Ning L L, Qu G Q, Guo D A. Cytotoxic biotransformed products from triptonide by Aspergillus niger. Planta Med, 2003, 69(9)：804~808.
[11]耿花娥 , 王玉英 等.中药汤剂中包煎药物实验研究.河南中医学院学报[J],2008,23(4)：45~46.
[12]邢国秀，李楠，等.甘草中黄酮类化学成分的研究进展[J].中国中药杂志,2003,28(7)：593-597.
[13]方诗琦 等.甘草药渣中黄酮类成分及其抗氧化活性的研究[J].中成药, 2015(11): 2443-2448.
[14]王磊.甘草细胞培养生产甘草黄酮的条件优化及黄酮含量分析研究[D].华中科技大学,2007:1-67.
[15]刘芬.甘草药渣的研究进展[J].中国现代中药,2011,13(2):6-9.
3. 设计方案和技术路线
4. 工作计划
2022.2-2022.3资源性成分的分析，提取、精制；
2022.3-2022.4资源性成分的生物转化，产物的分离、鉴定及精制；
2022.4-2022.5产品开发
5. 难点与创新点
药渣通常作为工业废料弃去，而许多药渣中还能提取很多黄酮类资源性成分（如染料木素、大豆苷元、柚皮素），对药渣中的黄酮类成分进行糖苷化研究，能为药渣的综合利用与合理处置提供新思路与新方法。对如何高效地对中药废弃物进行合理的生态化综合利用，给制药企业带来良好的经济效益，对环境不造成危害的资源化利用提供新方法。
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