黄芪是临床中常用的一种中药，具有提高免疫力、调节肠道等作用[1-2]。野生黄芩主要分布于内蒙古与东北三省，人工栽培的黄芩主要分布于山东、山西、陕西和甘肃，春秋二季采挖，切去根头，除去根须，洗净晒干，按质分级储存使用[1]。中药黄芩呈淡棕黄色或淡棕褐色，表面有不整齐的纵皱纹或纵沟，断面有放射状纹理及裂隙，味微甘，嚼之微有豆腥味[1]。中药黄芪为豆科膜荚黄芪和蒙古黄芪的干燥根[3]，化学成分含有蔗糖、葡萄糖醛酸、黄酮、异黄酮、黄芪皂苷及其大豆皂苷、黏液质、氨基酸阿魏质、核黄素、胆碱、甜菜碱、叶酸、烟酸、维生素D、亚油酸、亚麻酸、微量元素、香草酸、异阿魏酸、棕酸R-公甾醇胡剪卜苷等[1]。现代药理研究发现，黄芪具有抗肿瘤[4]、护心脑血管[5]、提高免疫力[6-7]、护肺[8]、保护肾组织[9-10]、保护肝损伤[11]、护肠[12]、调节血压[13]、防治骨质疏松症[14]、抗氧化应激[15]、腹膜保护[16]等作用。文章将黄芩及采收加工副产物发酵用菌种的种类、发酵生物转化及在动物生产中的应用情况进行综述，为黄芩及副产物的相关发酵产品的研发及应用提供参考。1发酵菌种发酵培养基组分的种类、浓度、发酵条件等对可发酵的菌种种类、代谢产物种类、浓度具有影响。黄芩特定的化学成分决定可发酵菌种的种类。目前，用于黄芩发酵的菌种有枯草芽孢杆菌、纳豆菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、绿色木霉菌、侧耳菌和黑曲霉、青霉素、白腐真菌、米曲霉、罗尔夫青霉、扣囊拟内孢霉等。黄芩及采收加工副产物发酵用菌株见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.10.025.T001表1黄芩及采收加工副产物发酵用菌株种类发酵或转化培养基及条件发酵效果文献来源细菌纳豆菌黄芩粉过40目筛，液料比5 mL/g、装样量33%、蛋白胨1.0%、氯化钠0.05%、pH值6.0、37 ℃ 200 r/min发酵6 d黄芩药材中黄芩苷转化率为97.6%，汉黄芩苷转化率97.0%龙厚宁等[17]枯草芽孢杆菌90%黄芩、5%葡萄糖、3%蛋白胨、(NH4)2SO4 1.5%、KH2PO4 0.3%、MgSO4·7H2O 0.2%、接种量5%、含水量50%、发酵时间4 d黄芩中多糖含量比未发酵提高了66.7%李国忠[18]鼠李糖乳杆菌中药13%、pH值6.0、接种量4%、37 °C、80 r/min发酵30 hLactobacillus rhamnosus ATCC 53103发酵黄芩产物可以治疗仔猪肠毒素型大肠杆菌病卢伟[19]植物乳杆菌黄芪药渣含水量63%、pH值6.30、发酵33 ℃、发酵48 h、粉碎后的药渣加入物料总重量80%~100%的水，搅拌均匀；高压灭菌，物料厚度≤30 cm，120 ℃灭菌30 min；温度降至35~37 ℃时，加入植物乳杆菌菌液，接种量为5%，于密闭发酵罐中厌氧发酵72 h。发酵结束后测得pH值4.5，植物乳杆菌菌数≥108 CFU/g。安琦等[20]真菌绿色木霉菌黄芩干粉浸泡水溶液，按质量体积比加KH2PO4 0.3%~0.5%、MgSO4 0.2%~0.4%、VB1 0.002%~0.003%、蔗糖3%~5%、pH值 6.8~7.0、121 ℃灭菌20 min、接种量3%~7%、26~30 ℃、50%~58%溶氧、发酵168 h黄芩苷收率有所增加，比常规方法提高9.0%~11.6%李犹平等[21]侧耳菌蒸馏水浸泡12 h后分装于发酵袋中，于121 ℃高压灭菌40 min，冷却，接种3 mL侧耳菌菌液，于28 ℃恒温培养40 d黄芩中大部分的黄酮类物质消失陈丽艳等[22]黑曲霉取黄芩1.0 kg，加入1 000 mL蒸馏水浸泡12 h后分装于发酵袋中，于121 ℃灭菌40 min，冷却，接种3 mL黑曲霉菌液，于28 ℃恒温培养7 d黄芩素和汉黄芩素的含量分别是黄芩药材的2.73、5.77倍，但黄芩苷含量减少陈丽艳等[22]青霉素马铃薯葡萄糖培养液（PDB），含0.1%黄芩苷，28 ℃ 150 r/min培养5 d能够转化黄芩苷，同时产生摩尔比为3∶5的黄芩素和千层纸素A，转化率为61.09%马宗敏等[23]白腐真菌取黄芩苷1.0 g加入经灭菌的马铃薯葡萄糖培养基，接入直径为10 mm的4片白腐真菌菌饼，pＨ值5.5，液料比100 mL/g，转化96 h可以利用细胞代谢的相关酶类，将黄芩苷转化为黄芩素杨希等[24]米曲霉10 g/L玉米芯、1 g/L蛋白胨、4 g/L KH2PO4、0.4 g/L CaCl2、0.4 g/L MgSO4，pH值6.0，接入3 mL活化菌液，0.2 g黄芩苷，置摇床培养48 h黄芩苷转化率最高可达40.72%贺美等[25]罗尔夫青霉黄芩粉20 g/L、(NH4)2SO4 0.6 g/L、KH2PO4 0.2 g/L、醋酸钠0.1 g/L、维生素C 0.1 g/L、MgSO4 0.1 g/L，pH值5.0，液料比30 mL/g，接种量10%，装液量80 mL/250 mL，发酵温度35 ℃，发酵时间6 d，转速180 r/min黄芩素含量可达1.83 g/L苏龙等[26]扣囊拟内孢霉以黄芩药渣为原料，发酵温度30 ℃，接种量15%，含水量55%，培养时间24 h粗蛋白含量由8.99%提高至24.80%杨威[27]2微生物发酵生物转化2.1中药黄芩发酵2.1.1转化黄芩苷生成黄芩素、千层纸素A黄芩苷是具有抑菌、抗炎等药理作用的黄酮类物质[28-29]，2015年版《中国药典》（一部）规定黄芩药材中黄芩苷的质量分数不得低于9.0%。黄芩素与千层纸素A也是黄芩中的功能性成分之一，含量比较低。研究表明，黄芩素的各方面药理作用均强于黄芩苷[30]，且黄芩苷须在体内转化为黄芩素后方可发挥药效[31]。目前，黄芩素的制备方法有酸水法、热裂解化学转化与生物转化。酸水解法耗酸量大，环境污染严重；热裂解耗能大，产量相对比较低；化学转化率较高，比生物转化方法得率与成本低。新型的生物转化法，转化率与得率较高，生产过程绿色安全[32]。因此，分离筛选高转化率的菌种，成为研究热点之一。马宗敏等[33]分离筛选到一株菌株，在优化后的发酵条件下，转化率可达83.87%，分离到黄芩内生菌，能够将黄芩苷同时转化为3∶5的黄芩素和千层纸素A，转化率高达61.09%[23]。千层纸素A，也属于黄酮类化合物，源自中药黄芩，从木蝴蝶的根皮中分离而得[34]。研究发现，千层纸素A具有广泛的生物学活性，在神经保护[35]、抗炎[36]、抗瘙痒[37]、抑制宫缩[38]、保护血管内皮细胞[39]、抗肿瘤[40]等方面发挥重大作用，因此受到广泛关注。千层纸素A可以由植物提取、化学全合成、发酵生物转化等方法获得。植物中千层纸素A含量较少，且因提取过程复杂而使植物提取法受限。化学全合成法步骤简单，条件温和，反应总收率大于65%，合成的产品纯度大于99.0%[41]，但微生物发酵生物转化法不涉及化学有害试剂、条件温和、转化率高。姚磊[42]分离筛选到一株能够水解黄酮苷中β-葡萄糖醛酸键的菌株，接种于粉碎的黄芩，发酵后黄芩苷转化率为96.5%。马宗敏等[43]利用分离筛选的黄芩内生菌进行发酵试验，发现可将黄芩苷转化为千层纸素A，转化率42.44%，产量177 mg/L，结果稳定性好。2.1.2转化汉黄芩苷为汉黄芩素汉黄芩素也是黄芩的功能性成分之一，是一种天然的黄酮类化合物，具有抗炎、护肝等多种药理学活性[44]，且毒副作用少[45]。朱筱婧[46]将Penicillium decumbens f3-1接种于含2%黄芩水提物且不含葡萄糖的PDB培养基中，28 ℃发酵72 h，37 ℃转化24 h，结果发现，能够稳定将汉黄芩苷转化为汉黄芩素，转化率可达91%。姚磊[42]分离筛选到一株可以水解黄酮苷中β-葡萄糖醛酸键的菌株，用于发酵过40目的黄芩粉，接种量30%，液料比为3 mL/g，37 ℃发酵7 d，汉黄芩苷的转化率为98.6%。龙厚宁[17]利用纳豆菌液态发酵黄芩粉，液料比5 mL/g，蛋白胨1.0%，氯化钠0.05%，pH值6.0，装液量33%，37 ℃ 200 r/min发酵6 d，结果发现，汉黄芩苷转化率高达97.0%。2.2黄芩茎叶发酵黄芩茎叶具有清热解毒、消炎及促消化等作用，民间常被作为一种茶饮[47]，但因利用程度不高而造成资源一定程度的浪费。黄芩茎叶主要化学成分为黄酮类化合物，如野黄芩苷、黄芩苷和芹菜素昔等[48]，具有提高机体免疫力、保护神经元细胞、抗炎、抗氧化和抗应激等作用[49]，已经在黄芩茎叶解毒胶囊的开发及抗衰老等保健养生产品的开发中应用[50]。“禁抗”政策的实施，使黄芩茎叶的综合利用转向饲料添加剂的研制，特别是微生物发酵黄芩茎叶的研究。胡会玲等[51]从体外模拟的鸡胃肠环境中，分离筛选得到高产β-葡萄糖苷酶混合菌群，使用发酵黄芩茎叶，在发酵条件优化后的发酵醅中，野黄芩苷的质量分数为0.56%。2.3中药黄芩药渣发酵中草药药渣源自中成药生产、中药材加工炮制等多种生产加工过程（中成药生产占70%）副产物，是经水或乙醇等溶剂提取有效成分后的残渣，含水量约55%~75%，目前资源化利用途径有功能成分的再次提取、生产有机肥、食用菌的栽培基质、生产饲料等方面[52]。研究发现，采用乙醇提取黄芪中的黄酮和皂苷组分后所得药渣，可获得具有免疫增强作用的黄芪多糖，得率可达12.93%；黄芩药渣中含有黄芩苷，含量是原药材中黄芩苷总量的70.3%[53]。因此，黄芩药渣中残留的有效成分较多，含有丰富的微生物营养源，如粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、矿物质等[54]。安琦等[20]分离到一株可利用黄芩废渣生长的植物乳杆菌，可以将黄芩废渣中的一些营养物质转化为菌体蛋白，使其生物量可达到108 CFU/g，产酸使pH值降为4.5。杨威[27]利用黄芩渣固态发酵生产单细胞蛋白，结果发现，发酵后粗蛋白含量提高至24.80%。黎智华等[55]利用两株细菌发酵含黄芩药渣的复合中药渣，活菌数≥4×109 CFU/g。3中草药黄芩在动物生产中的应用3.1中草药黄芩在猪生产中的应用发酵黄芩或黄芩茎叶作为动物饲料添加剂在猪养殖中应用，可以有效提高日增重，降低腹泻，帮助消化，提高免疫力。李国忠[18]将枯草芽孢杆菌发酵黄芩产物应用于断奶仔猪的养殖中，结果发现，发酵黄芪产物对断奶仔猪具有促生长的作用，能够增加仔猪免疫功能。曲浩杰[56]使用含25%黄芩复方发酵粉，用于断奶仔猪的养殖，发现可以替代金霉素，用于改善仔猪增重、提高养分利用率和促进肠道有益菌增殖，且在改善养分利用率方面，中药复方发酵粉优于金霉素。安琦等[20]将植物乳杆菌发酵黄芩药渣产物，添加至饲料饲喂断奶仔猪，试验28 d，结果显示，与不添加发酵产物的对照组相比，仔猪日增重提高29.38%，腹泻率显著降低；肠道中大肠杆菌数量显著减少，乳酸菌数量显著增多；血清中IgG、IL-4含量均显著提高。黎智华等[55]将含黄芩药渣的复合中药渣发酵产物在妊娠母猪的养殖应用，结果发现，黄芪药渣对机体代谢有一定的改善作用，可以增强抗氧化能力。3.2中草药黄芩在鸡生产中的应用发酵后的黄芩茎叶能够提高黄羽鸡表观消化率，增强机体免疫的功能。胡会玲等[51]利用混合菌群发酵黄芩茎叶，作为添加剂添加至基础日粮饲喂黄羽肉鸡，与未添加组相比，平均日增重增加显著，显著降低料重比，养分表观消化率与血清中各免疫因子含量均提高显著；与添加未发酵的饲料添加剂组相比，21~42日龄料重比显著降低，43~64日龄平均日增重显著增加、料重比显著降低，表观消化率及血清中免疫因子含量均显著升高。3.3中草药黄芩在牛生产中的应用黄芩苷作为饲料添加剂，有助于提高奶牛抗热应激能力及泌乳性能，治疗奶牛的乳房炎。国晓瞳等[57]研究发现，饲料中添加黄芩苷可以提高奶牛血液中Hsp水平，使其提前适应热应激，使得机体免受热应激损害。金黄色葡萄球菌可代谢潘顿－瓦伦丁白细胞介素（PVL）和重组PVL ２种毒素，导致奶牛乳腺上皮细胞凋亡和坏死，黄芩苷可以抑制这两种毒素的代谢水平，对PVL引起的乳腺炎有治疗作用[58]。赖雨宏等[59]在奶牛饲粮中添加含有黄芩提取物的山花黄芩提取物散，结果发现，当添加量为10、20、40 g/d时，试验组的奶牛产乳量分别提高18.4％、28.7％、31.8％，乳蛋白率分别提高4.2％、13.5％、18.5％，即添加量越大，奶牛产乳量与乳蛋白率提高幅度越大。3.4中草药黄芩在水产生物养殖中的应用黄芩苷对水产养殖动物具有提高抗应激能力、护肝、促进生长、提高免疫力等功能。水体泼洒或者饲料添加的方式，添加黄芩苷的复合植物源抗应激剂均具有显著提高中华鳖的抗应激能力、抗氧化能力与免疫力作用[60]。黄芩苷可明显降低四氯化碳（CCl4）对鲫鱼肝脏的损伤，提高细胞活力与抗氧化力[61]。付媛媛等[62]在饲料中添加100 mg/kg的黄芩苷饲喂中国对虾，可以有效提高免疫力，降低死亡率。石和荣等[63]给虎龙杂交石斑鱼饲喂添加了黄芩苷的复合中草药，结果发现，黄芪苷复合中草药可以有效促进石斑鱼生长，增强石斑鱼免疫力。4结论中草药黄芪及副产物均具有相同功效，而黄芩经微生物发酵，不仅增加或丰富黄芪自身药效作用，而且为黄芪副产物的有效利用提供新思路。黄芩发酵研究集中在功能成分转化，对发酵后代谢组学分析的研究不够深入，发酵产品类型有待丰富；黄芩茎叶研究集中在黄酮类等有效成分的提取工艺以及功能性成分的功效验证；黄芩药渣研究主要涉及有效成分分析及提取工艺方面，二者相关的发酵研究极少，有待继续研究。