围绕Se的黄芪及其药渣生物转化工程中物质变化和药效评价研究

在山西省野生或半野生黄芪的成分或部位、指纹图谱、药效、微量元素等研究基础上，以中医药理论指导，突出方剂学思维，从提高药效和节约资源的角度，选择和围绕微量元素Se，利用现代生物发酵工程，对黄芪药材及其黄芪水煎液后的药渣进行酵母发酵，利用神经网络和遗传算法对发酵条件进行优化，结合黄芪中的成分或部位，评价抗肿瘤和降血糖的药效。以期产生药效强、生物利用度高的酵母Se或新活性成分，考察生物转化过程中Se等各种成分或部位的变化，探讨生物转化的规律、内在机理，探讨各活性物质与药效关联性的规律，为黄芪的深层次研究开发或其药渣的再利用探索出新的有效途径提供基础研究。本项目从发展中药材循环经济，保护中药材资源，促进中药资源的可持续发展，发展低碳经济，提高人民群众的生活健康水平的角度出发，旨在解决黄芪研究方面的部分关键科技问题，为中医药发展献智给力。

在全国中药材规范化种植、研发和山西省转型发展的大背景下，本课题选择山西省道地药材，半野生黄芪GAP种植基地的黄芪及其药渣为研究对象，采用酵母生物发酵技术，进行围绕Se的发酵条件优化、Se等成分或部位发酵过程中含量变化、抗肿瘤和降血糖药效评价的研究。经过神经网络结合遗传算法优化的最佳发酵条件为，黄芪药材或黄芪药渣、蛋白胨、酵母膏、无机盐、组分E比例初步确定为：40.2：8.0：8.8：1.6：1，发酵时间为7d。采用苯酚- 硫酸紫外分光光度法、高氯酸- 香草醛紫外分光光度法、氨基酸分析仪测定法等考察发酵过程中许多成分或部位含量变化，发现黄芪发酵液、黄芪药渣发酵液中黄芪多糖和蛋白质含量变化趋势总体上是减少的，黄酮、氨基酸的含量变化比较复杂，黄芪总皂苷、黄芪甲苷的含量是相对增加，微量元素Se从药渣中进一步转化到发酵液中。使用HPLC-ELSD测定黄芪甲苷、黄芪皂苷Ⅰ、黄芪皂苷Ⅱ、黄芪皂苷Ⅲ的含量变化可见，黄芪中4种皂苷含量排序为：黄芪皂苷Ⅰ>黄芪皂苷Ⅱ>黄芪甲苷>黄芪皂苷Ⅲ。经酵母发酵，黄芪皂苷Ⅰ明显降低，黄芪甲苷明显升高。发酵后黄芪甲苷含量增加的原因可能是黄芪皂苷Ⅰ转化为黄芪甲苷。在药效评价方面，黄芪发酵产物也具有降血糖的功效，其药渣发酵产物的降血糖功效不稳定，有待于继续研究。通过研究黄芪和其发酵产物对免疫力低下糖尿病大鼠的影响，黄芪降血糖作用似乎优于其发酵产物，黄芪发酵产物在免疫力提高方面似乎优于黄芪，数据没有显著性差异。从黄芪成分或部位方面考虑，在一定的药物剂量范围和时间段内，黄芪多糖的降糖功效优于黄芪皂苷。通过动物体内外抗肿瘤实验研究发现，黄芪水提液和黄芪发酵液都具有一定程度抗肿瘤和提高免疫的功效，黄芪酵母菌发酵液作用于肝癌H22后，可诱导其细胞凋亡，推测其对肿瘤生长的抑制作用可能是通过G1期阻滞引起细胞凋亡实现的。黄芪药渣发酵液抗肿瘤和提高免疫的功效不明显，但抗氧化作用还是存在的，是比较明显的，与模型组比较有显著性差异（P＜0.05）。山西省半野生黄芪GAP种植基地的黄芪中微量元素Se含量高于家中黄芪中的Se含量，通过研究其生长的环境条件，发现其与土壤中Se含量较高有密切的关系。本项目的研究，探索了围绕微量元素酵母发酵情况下，山西省半野生黄芪许多成分和部位的含量变化，并适当的进行了药效评价，为黄芪的深层次研究开发和其药渣的再利用提供了科学的基础研究支撑。