全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 4 期 2011 年 4 月 ·698·
黑曲霉转化牛蒡子水提液中牛蒡子苷的研究
欧志敏 1，隋志红 1，石寒冰 2，孙兴元 2
1. 浙江工业大学药学院，浙江 杭州 310014
2. 齐齐哈尔医学院附属第三医院，黑龙江 齐齐哈尔 161000
摘 要：目的 采用黑曲霉 Aspergillus niger ZJUT302 产生的 β-葡萄糖苷酶水解牛蒡子水提液中的牛蒡子苷，提高牛蒡子苷
元的量。方法 A. niger ZJUT302 在培养基成分为稻草粉 50 g/L、麦麸 15 g/L、大麦粉 15 g/L、(NH4)2SO4 10 g/L、KH2PO4 0.5
g/L、MgSO4·7H2O 0.5 g/L，温度 30 ℃，初始 pH 5.0，添加 0.1%聚乙二醇 5000，摇床转速 150 r/min 的优化反应条件下转化
牛蒡子水提液 7 d。结果 牛蒡子苷在初始浓度 0.06 mmol/L 时，转化率可达 92.3%。结论 本方法是一种有效的牛蒡子生
物炮制技术。
关键词：牛蒡子苷；牛蒡子苷元；黑曲霉 ZJUT302；β-葡萄糖苷酶；生物转化技术
中图分类号：R283.1；R286.02 文献标志码：B 文章编号：0253 - 2670(2011)04 - 0698 - 03
Transformation of arctiin in water extract of Arctii Fructus with Aspergillus niger
OU Zhi-min1, SUI Zhi-hong1, SHI Han-bing2, SUN Xing-yuan2
1. College of Pharmaceuticals, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China
2. The Third Affiliated Hospital of Qiqihar Medical College, Qiqihar 161000, China
Key words: arctiin; arctigenin; Aspergillus niger ZJUT302; β-glucosidase; biotransformation technology

牛蒡子是菊科植物牛蒡 Arctium lappa L. 的干
燥成熟果实[1]，牛蒡子苷是其有效成分之一，牛蒡
子苷必须经过代谢转化为牛蒡子苷元才能直接被人
体吸收[2-3]。牛蒡子苷元可以直接与其他药物组合用
于治疗或预防慢性肾功能衰竭及肾纤维化，具有抗
病毒、抗肿瘤作用[4]。牛蒡子中牛蒡子苷的量是牛
蒡子苷元量的 4～5 倍，若将牛蒡子中的牛蒡子苷转
化为牛蒡子苷元，可以加快牛蒡子摄入后起效速度，
提高药效。
临床上，牛蒡子多用炮制品。牛蒡子的传统炮
制方法有单炒、酒炒、酒拌蒸、隔纸炒等，以清炒
为主流。微生物法炮制牛蒡子是现代生物技术与传
统中药炮制技术相结合的产物。牛蒡子苷在 β-葡萄
糖苷酶的水解作用下生成牛蒡子苷元[5-6]。本实验对
β-葡萄糖苷酶产生菌[7]炮制牛蒡子水提液，提高牛
蒡子苷元量的工艺进行研究，为牛蒡子的生物炮制
提供一种可行的方法。
1 仪器与材料
安捷伦高效液相色谱 HPLC 1200。黑曲霉
Aspergillus niger ZJUT302 保藏于浙江工业大学生
物制药研究所。牛蒡子药材购于浙江中医药大学中
药饮片厂，产地山东，由浙江工业大学唐岚副教授
鉴定为菊科植物牛蒡 Arctium lappa L.的干燥成熟
果实；药材中牛蒡子苷和牛蒡子苷元的质量分数分
别为 0.374%、0.074%。牛蒡子苷和牛蒡子苷元对照
品分别购自天津一方科技有限公司（批号 200606，
质量分数≥98%）和上海融禾医药科技发展有限公
司（批号 061108，质量分数≥98%）。
2 方法
2.1 牛蒡子水提液的制备
将牛蒡子磨成粉末，分别称取 10、20、30、40、
50、60 g 加适量水，煮沸 1 h，滤过后取滤液适量定
容至 100 mL。
2.2 培养基的制备
2.2.1 斜面培养基（PDA）的配制 称取马铃薯 200 g，
洗净去皮切碎，加水 1 L 煮沸 30 min，纱布滤过，
再加 20 g 葡萄糖和 20 g 琼脂，充分溶解后趁热纱布
滤过，分装试管，121 ℃灭菌 20 min。

收稿日期：2010-07-01
基金项目：浙江省中医药科技计划项目（2007CA100）
作者简介：欧志敏（1973—），女，博士，副教授，研究方向为生物技术制药。Tel: (0571)88871077 13018950216 E-mail: oozzmm@163.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 4 期 2011 年 4 月 ·699·
2.2.2 发酵培养基 稻草粉 50 g/L、麦麸 15 g/L、
大麦粉 15 g/L、(NH4)2SO4 10 g/L、KH2PO4 0.5 g/L、
MgSO4·7H2O 0.5 g/L。
2.3 转化方法
2.3.1 方法Ⅰ 将生理盐水冲洗黑曲霉斜面菌种得
到的 1 mL 孢子悬液（含孢子数约为 100 个/mL）接
种于盛有 100 mL 发酵培养基的 250 mL 三角瓶中，
30 ℃摇床振荡（150 r/min）培养 1～9 d。将三角瓶
取出加入牛蒡子水提液 10 mL，置于 30 ℃摇床振
荡（150 r/min）转化牛蒡子苷 1～5 d。转化结束后
用 HPLC 分析转化液中牛蒡子苷和牛蒡子苷元。
2.3.2 方法Ⅱ 在盛有 100 mL 发酵培养基的 250
mL 三角瓶中加入牛蒡子水提液 10 mL，再将生理
盐水冲洗黑曲霉斜面菌种得到的 1 mL孢子悬液（含
孢子数约 100 个/mL）接种于三角瓶中，30 ℃摇床
振荡（150 r/min）培养 7～14 d。转化结束后用 HPLC
分析转化液中牛蒡子苷和牛蒡子苷元。
2.4 牛蒡子苷和牛蒡子苷元的分析[8]
2.4.1 色谱条件 色谱柱为 Aglient Eclipse XDB-
C8（150 mm×4.6 mm，5 μm）。流动相为甲醇-水（1∶
1.1），体积流量 1.0 mL/min，检测波长 280 nm，柱
温 30 ℃。色谱图见图 1。




1-牛蒡子苷 2-牛蒡子苷元
1- arctiin 2- arctigenin

图 1 对照品（A）和牛蒡子水提液（B）的 HPLC 色谱图
Fig. 1 HPLC chromatograms of reference substances (A)
and water extract of Arctii Fructus (B)

2.4.2 线性关系考察 精密称取牛蒡子苷对照品
8.51 mg、牛蒡子苷元对照品 2.5 mg，甲醇溶解并定
容至 100 mL。精密吸取上述对照品溶液 2、4、6、
8、10 mL 分别置 10 mL 量瓶中，甲醇定容，分别
进样测定，记录峰面积，以进样量（mg/mL）对峰
面积进行线性回归，得回归方程：牛蒡子苷 Y＝
－0.004 59＋9.273 56×10−4 X，R＝0.999 8；牛蒡子
苷元 Y＝0.002＋0.001 83 X，R＝0.999 9；表明牛蒡
子苷、牛蒡子苷元分别在 17.02～85.10、5～25
μg/mL 线性关系良好。
3 结果与讨论
3.1 黑曲霉最佳产酶时间的确定
将黑曲霉按照方法Ⅰ培养 1～9 d，每天取出 2
只三角瓶，分别在发酵液中加入 10 mL 牛蒡子水提
液，使牛蒡子苷初始浓度为 0.06 mmol/L，转化 5 d
后测定转化率（图 2）。培养至第 7 天的黑曲霉发酵
液转化牛蒡子苷的产率达到最高，培养第 8、9 天与
培养第 7 天的产率接近，黑曲霉发酵培养 7 d 可以
获得较佳的 β-葡萄糖苷酶水解活力。
0 2 4 6 8 10
0
20
40
60
80
100

t / d
图 2 黑曲霉最佳产酶时间
Fig. 2 Optimum time of β-glucosidase production
by A. niger ZJUT302

3.2 转化方法Ⅰ和Ⅱ的比较
将“2.1”项中获得的 6 种牛蒡子水提液分别按
照“2.3”项方法进行生物转化，转化率结果见图 3、
4。按照方法Ⅰ将黑曲霉发酵产酶 7 d 后进行生物转
化，方法Ⅱ中黑曲霉发酵产酶与生物转化同时进行。
方法Ⅱ获得的转化率比方法Ⅰ略高，方法Ⅱ的最佳
转化时间为 7 d，方法Ⅰ的菌体发酵产酶与转化时间
的总和为 10 d。方法Ⅱ比方法Ⅰ更有利于牛蒡子水
提液的生物转化，发酵产酶同时进行生物转化有利
于缩短转化时间，提高转化效率。
3.3 炮制温度对黑曲霉水解牛蒡子苷的影响
采用方法Ⅱ进行转化，牛蒡子苷初始浓度 0.06
mmol/L，调整转化温度分别为 25、30、35、40、45、
50 ℃，转化 7 d 后测定转化率分别为 90.8%、91.5%、
91.5%、85.2%、80.1%、72.3%。30、35 ℃获得的
产率最高，确定 30 ℃为最佳的转化温度。
3.4 转化液初始 pH 对黑曲霉水解牛蒡子苷的影响
采用方法Ⅱ进行转化，牛蒡子苷初始浓度 0.06
mmol/L，调节转化液初始 pH 分别为 4、5、6、7、
8、9、10，转化 7 d 后测定转化率分别为 80.1%、
91.5%、91.2%、88.5%、86.9%、78.2%、65.5%。初
1
2
2 3 4 2 3 4
t / min
1
2
转
化
率
/%

A B
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 4 期 2011 年 4 月 ·700·
1 2 3 4 5
0
20
40
60
80
100

t / d
图 3 不同初始浓度牛蒡子苷水提液按方法Ⅰ进行转化的结果
Fig. 3 Tansformation of Arctii Fuctus water extract
with different initial concentrations of arctiin
according to method Ⅰ

0 2 4 6 8 10
0
20
40
60
80
100

t / d
图 4 不同初始浓度牛蒡子苷水提液按方法Ⅱ进行转化的结果
Fig. 4 Transformation of Arctii Fuctus water extract
with different initial concentrations of arctiin
according to method Ⅱ
始 pH 值为 5 和 6 时产率最高，转化液的自然初始
pH 值为 5，确定最佳 pH 值为 5。
3.5 不同表面活性剂对黑曲霉水解牛蒡子苷的影响
表面活性剂能改变细胞膜的通透性，增加细胞
内酶的分泌，提高酶活。采用方法Ⅱ水解，初始浓
度分别为 0.06、0.13、0.19、0.25、0.32、0.38 mmol/L
牛蒡子苷，转化前在发酵液中预先加入 1 mg/mL 的
聚山梨醇酯、聚乙二醇 5000 及 SDS，转化 7 d 后
测定转化率（表 1），可见聚乙二醇 5000 对转化率
的提高幅度最大。
4 结论
本实验采用黑曲霉在菌体生长和产生 β-葡萄糖
苷酶的同时转化牛蒡子水提液中的牛蒡子苷，提高
牛蒡子苷元的量。最佳转化条件为：温度 30 ℃，
初始 pH 5，0.1%聚乙二醇 5000，150 r/min 转化 7 d。
表 1 不同表面活性剂对黑曲霉水解牛蒡子苷的影响
Table 1 Effect of various surfactants on transformation
of arctiin hydrolyzed by A. niger ZJUT302
转化率/% 牛蒡子苷
初始浓度/
(mmol·L−1)
空白 聚山梨醇酯
聚乙二醇
5000
SDS
0.06 91.5 92.1 92.3 91.9
0.13 86.2 88.2 88.5 87.9
0.19 81.5 83.4 83.6 82.7
0.25 72.1 74.2 75.5 73.6
0.32 65.0 66.2 67.9 65.7
0.38 62.1 63.9 64.5 63.0

黑曲霉在培养基组成成分为稻草粉 50 g/L、麦麸 15
g/L、大麦粉 15 g/L、(NH4)2SO4 10 g/L、KH2PO4 0.5
g/L、MgSO4·7H2O 0.5 g/L、牛蒡子苷初始浓度 0.06
mmol/L 时，按照方法Ⅱ转化牛蒡子水提液中的牛蒡
子苷转化率可达 92.3%。牛蒡子中有效成分牛蒡子
苷元的量较低，采用本方法，可将牛蒡子中的牛蒡
子苷转化为牛蒡子苷元，有利于提高牛蒡子水提液
中的牛蒡子苷元的量，提高药物的起效速度，是一
种可行的牛蒡子生物炮制技术。
参考文献
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制备牛蒡子苷元 [J]. 药物生物技术 , 2009, 16(5):
443-446.
转
化
率
/%

0.38 mmol·L−1
0.32 mmol·L−1
0.25 mmol·L−1
0.19 mmol·L−1
0.13 mmol·L−1
0.06 mmol·L−1
转
化
率
/%

0.38 mmol·L−1
0.32 mmol·L−1
0.25 mmol·L−1
0.19 mmol·L−1
0.13 mmol·L−1
0.06 mmol·L−1