——记黄冈师范学院生命科学学院教授李士明

　　□　鲁长国
　　
　

　
　　从青蒿中撷取的青蒿素，经系列研究与临床实验，被公认为治疗疟疾的强有效药品；在姜科植物中，作为食品着色剂和酸碱指示剂普遍存在的姜黄素，同时还有抗炎、抗氧化等药理功能；紫杉醇，可由红豆杉植物体内提取，也可采用半合成法获得，是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物，在临床上已经广泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌的治疗......天然植物从不匮乏珍贵之处待人发掘，一种化学成分、一类活性物质，极有可能助力未来功能性食品、保健品、特殊医疗食品乃至药物的稳健发展。
　　在谱写食品、医药产业发展宏图的过程中，还需要有人从研发源头、转化应用等多角度出发。既拥有扎实的基础科学知识，又能够打磨概念，为理论和市场架接桥梁，从业30余年，李士明积累了丰厚的药物化学、天然产物化学等学科经验，能够熟练地将理论用于解决实际问题。与此同时，得益于在美国强生制药公司和瑞士罗氏制药的参研经历，他熟练掌握西药研发的概念逻辑，促使西药的药物化学知识、思维方式合理应用于天然植物药的研发。
　　“我所做的不是纯粹的基础科学研究，也不是专门为企业产品投入市场的开发。介于二者之间，我研究的最终目的是把科学成果转化为商品，让它们更加科学、安全地服务于老百姓。”一直以来，面对科学研究与宣称具有科技含量的产品生产之间严重脱节等境况，李士明认定并始终坚持：科学研究势必为大众服务，科学立项必定对社会有所贡献。
　　

明确性质，精准控制

　　功能性食品最先诞生于20世纪80年代的日本。科学技术水平的提升，使多种疾病的发病机制、对人体有增益效果的食品成分被逐渐阐明，进而建立了疾病预防、治疗同食品种类及剂量、品质等因果关系的对应体系。渐渐地，有人开始想方设法在饮食上做文章，利用食品的生理调节功能催生出功能性食品、保健品、特殊医疗食品等产业，从某种程度上改善了人们的身体健康素质，降低了部分医疗费用开支。
　　纵观我国天然产物开发及功能性食品的研究，李士明表示，不论是概念还是市场，我们仍处于初级阶段。“数据显示，2003年以前，西药制剂销售额的增长势头迅猛。2003年至今，西药制剂发展速度放缓，公共食品行业日益崛起，尤其是功能性食品迅速占领了市场。”
　　而今走进任何一家超市，浏览购物网站，层出不穷的功能性食品都能让人眼花缭乱。蛋白粉、能量饮品、含益生菌食品、维生素水......这些产品均宣称富含营养成分、植物提取物或膳食补充剂等，标榜对人体发挥积极影响。近年来，宣传力度不断加大，功能性食品的市场需求进一步激增，与之相对应的法律法规、质量标准和管理措施却尚未得到及时的规范。
　　李士明明确指出，国内的功能性食品产业需要严谨的科学研究提供理论指导，相关机构同样需要清晰的研究完善行业制度。与此同时，投身功能性食品的研究、产品开发和质量控制，接下来他还要做些不一样的研究。“目前市面的功能性产品目的无外乎健身或者预防疾病的发生。从其他角度而言，我们现在没有意识到要用它替代药品，配合医疗手段治疗疾病。我希望通过科学研究做一些真正意义上的‘保健品’。”
　　21世纪以来，我国人口老龄化不断加剧，人们对自身健康状况的担心直接反映在日益增长的医疗费用以及消费者对饮食与健康之间联系的关注度上。然而，传统的西药制剂或多或少含有毒性，且成本高昂，部分药物对人体的抗药性机制并不明确。为了寻找纯天然、无毒副作用的成分，人们的目光自然而然被号称营养丰富的食品和饮料所吸引，即便其中掺杂着不少夸大乃至虚假的宣传成分。
　　“目前市场上的保健品宣传过分夸大了药效，导致研究与产品脱节，并没有实际的检测与跟踪标准。因此草药、保健品等功能食品的化学成分与生物活性的检测至关重要，是不能缺少的。”作为首次提出化学成分和生物活性一致性的科学研究人员，融合中外药理研究知识及经验，李士明采用西药的化合物与药性、毒理一一对照的办法，研究并开发草药、保健品等功能性食品。在此过程中，他强调，明确阐释产品成分和其所发挥作用关系的重要性不可忽视，“例如产品有哪些化学成分？每种化合物含量多少，以及与这些化合物相对应的生物活性是什么?它们有没有毒副作用”对于任何一项产品，李士明总会有诸多疑问。
　　一般而言，化学研究方面存在一定的精确鉴定方法，生物研究层面也有与之对应的生物检测方法，进而检测生物活性（细胞实验、动物实验、人体实验）的一致性。以深海鱼油为例，李士明进行了详尽的解释：“深海鱼油的质量标准是两个不饱和脂肪酸（DHA和EPA）的含量，其生物活性即保健作用。消费者选择鱼油产品时应该根据DHA和EPA的含量，而不是每粒鱼油的总重量。相同的逻辑思维应用到其他天然产物、保健品中也是一样的，质量与药效、剂量都与发挥作用的活性成分有关。”
　　通过普及功能性食品的有效研究成果，李士明要给予消费者正确的判断、选择方法，同时为国家监管措施的实行提供客观的科学依据。他还倡导国内的科学研究、市场生产及新闻媒体有意识地引导消费者，宣传正确的食品理念，从而在社会上形成自觉的行业监管模式，使虚、假、差的产品无处遁形，进而整体提升保健品、草药市场的信誉和诚信度。
　　

传播理论，监测概念应用

　　2007年8月，在美国波士顿的美国化学年会上，一篇关于茶多酚抑制高果糖玉米糖浆碳酸饮料中的活性羰基化合物等报告在世界范围内被转播，李士明正是该报告的主要作者之一。3年后的同一时间，李士明在相同的会议上作了关于茶的营养保健与茶饮料的报告。报告内容被美国、法国、加拿大等多个国家媒体竞相报道，李士明与此同时也收到了数家杂志的撰稿邀请。
　　与茶结缘，将茶视作研究的重点范畴，身赴海外工作多年的李士明与祖国传统文化的距离无形中拉近了。
　　出生于全国中药材集散地，也是如今全世界的中药材集散地之一——河北省安国县，李士明在药材味道的浸润下成长，并与天然产物、医药食品等化学成分和生物活性之间产生了斩不断的联系。在国内扎实了化学研究基础，出于自身学习的需求，他前往美国深造并展开工作。那段时间，他快速地汲取专业学科营养，越发明白了中西方研究药物的思维差异，清楚了扩宽知识面和跨领域钻研的重要意义。“药物和食品的开发需要多学科背景，可以不专业但必须要了解。”
　　一个偶然的机会，在导师的引导下，李士明接触到茶文化。“茶起源于中国，现今遍布于全世界，大多数人喜欢茶，也了解一定的茶文化。我对茶的研究很多，成果也不在少数。例如，茶能够抗氧化，高效清除活性氧化合物、活性自由基、活性羰基化合物；能够调节肠道菌群使肠道益生菌含量和活性升高；能够消除慢性炎症；增强免疫的同时抗癌活性也很高。但是众多研究中，大部分缺少茶的化学成分与生物活性的关系。”为此，李士明将茶所含植物化学成分与生物活性直接联系起来，提出了其生物活性与化学成分密不可分的观点：研究茶的活性必须指出其所含化学成分；反之亦然，即茶的化学成分的种类、含量多少等直接影响它的生物活性。
　　具体到红茶的研究中，他针对红茶成分和茶黄素的分析分离、高效率高含量生成及工业产业化展开工作，围绕茶黄素的标准化、生物活性及在人类健康中的应用（保健食品、特殊医疗食品、功能性健康饮料和运动型饮料）等进一步深化研发，从理论分析到市场调研，由实践成果检验至应用生产指导，李士明实现了多项创新成果的发展，各项成果皆达到国际前沿水平。
　　

不忘初心，走近中草药研究

　　如果说茶研究拉近了李士明与故土的距离，那么陈皮研究则是他贴近中草药研究的一大跨步。陈皮是橘皮干燥成熟的状态，被普遍认为具有理气健脾、燥湿化痰的药理功能。同日本橘皮研究所合作多年，李士明对橘皮抗癌的生物机理和产品开发表现出浓厚的兴趣。早期在前人的橘皮研究基础上，他对橘皮进行了深入的探索，且因创新性发现为自身科研赢得更多宝贵的时间。原本4～6年的学业深造时长，李士明凭借自己的努力与优越的研究成果，仅用两年半的时间便博士毕业。得益于此，他也有了更多自由的时间去广阔的空间施展、践行自己的想法。
　　2013年对李士明而言是格外特殊的。一次偶然的机会，他在李时珍的故乡——黄冈遇到一批志同道合、治学朴实的科学研究从业者。李士明对中草药研究葆有热情，且在国外从事西药研发的过程中越演越烈，在黄冈学院领导的几番盛情下，他响应湖北省教育厅发起的“楚天学者计划”，于2013年正式担任楚天学者特聘教授。
　　“自小的生长环境一直告诉我，真正的资源和中草药财富在国内，一直以来，我也期待着在国内开发中草药的机会。”李士明说。在2014年湖北省“百人计划”的牵引下，他决定扎根黄冈师范学院，将研究重心从国外全面转移到国内，借助地域优势进一步加大对陈皮的研究力度。在国家自然科学基金的项目资助下，李士明面向“陈皮黄酮抑制肠道菌群TMAO生成及预防动脉粥样硬化机理研究”开展工作，旨在对桔皮黄酮的分离、鉴定、生物活性检测、代谢及药物动力学研究有所突破。
　　值得一提的是，他们的桔皮陈化前后化学物质种类及含量的变化、与之对应的生物活性和加速陈化的研究，在国内外均属首例。“以前对桔皮黄酮的认识停留在混合物，与其他上万种黄酮等同。这一次，我亲自分离出10多个橘皮黄酮单体，例如大量的陈皮素、川陈皮素，尤其是七多甲氧基黄酮，5-去甲基多甲氧基黄酮。”在李士明的介绍中不难了解，此次分离的部分黄酮单体实现了国际上的首次和大量分离，促进了后续研究的有的放矢及完善。“桔皮多甲氧基黄酮的生物活性，包括细胞实验、动物实验、人体实验。在植物化学和天然产物与药物活性的研究中，我们希望建立一个新的研究领域，开发产品的潜力，为中草药的深化研究开创出一条道路。”
　　桔皮研究和产品开发中，李士明团队针对桔皮黄酮的分离合成、药物化学、桔皮陈化机理研究和生物活性，以及其在人类健康中的应用等开展系列攻关。切实结合市场需要，他们用国际前沿的研发水平助推抗癌药品、辅助抗癌药、保健食品、特殊医疗食品、功能性健康饮料等多领域的发展。
　　2017年，凭借与一线抗癌药物——紫杉醇的结合用药治疗肺癌，李士明团队得到极大的认可，快速获得了美国授权专利。此外，他们所申报的国家自然科学基金和湖北省对外科技合作基金项目顺利获得批准，近年来的系列成果也受到多家企业的青睐。
　　

学有所用，做好衔接桥梁

　　李士明说，选择回国便要带领大家做些实实在在的事情。“我们学校地处大别山山区，硬件条件相对较差，但不论是教师还是学生都有一种宝贵的品质。他们肯学肯干，我认为这是最重要的。”
　　回国5年，李士明在湖北省人才引进、学校领导的大力支持下放开手脚，迅速组建学科专业团队，搭建科研技术平台。这一点从他们不断涌现的杰出成果可见一斑。紧跟世界潮流，在充分考察人体肠道菌群与健康、疾病的潜在联系后，李士明团队研究并证实陈皮能够调节肠道菌群，抑制三甲基胺的生成，减少心血管疾病。相关工作受到国家自然科学基金委的极度重视，其团队于2015年成功拿到获批项目后，国家自然科学基金委次年便开辟了相关新专项——肠道菌群与健康。
　　此外，基于对天然活性物质的深度了解和认识，李士明率领团队探讨了中草药的炮制，攻克了植物药炮制研究的多项难题。他们分析国内传统草药的加工过程，模拟程序，并进一步分析化学成分、确定生物活性。“比如何首乌的炮制，重庆地区讲究九蒸九晒，我们的研究起始于分析为什么采取蒸晒过程。”李士明解释说。通过对现有的制首乌化学分析，对生首乌提取、分析、光照、分析跟踪等化学方法，他们确认主要活性化合物的化学转变，而后利用对比实验等找出影响活性物质改变的关键因素。由此，简化后的生产程序大大缩短传统炮制所需时间和繁琐步骤，还得到了生物活性更为优质的成品，推动了相关中草药的科学化、产业化、标准化（量化）。
　　如今，人才团队、产业平台的发展已经初具规模，但李士明并不为此满足。他确切表示在要做好硬件、软件衔接，东西方思维、理念和教育衔接，学术研究与产业衔接的前提下，也要为专业团队、学院学科建设制定长期的发展规划。“首先，我希望能够研发‘标准化’的保健食品、保健品、特殊医疗食品、中草药成品（功能食品领域），天然药物、西药的辅助药（医药领域）；生物功能方向，我们日后的研究重点会集中在抗癌、抗氧化抗炎抗衰老、提高免疫力及防治‘三高’的代谢疾病层面。”在李士明看来，除了因地制宜，继续发展红茶、陈皮、何首乌、苦瓜及大别山特有资源研究亦必不可少。
　　人才提升及产业转化方面，李士明表示，会积极筹办功能食品研究院，进一步推动草药研究和开发。大力促进青年教师对外交流工作，开展天然产物生物活性物质等系列专题讲座，他还协助办刊Food Science and Human Wellness、创刊Journal of Food Bioactives，积极拓宽宣传交流成果和实际应用的渠道。同时助力企业发展，从成分和活性标准化等角度，李士明力争打造优质、具有自主知识产权的产品，为保健品市场的诚信化尽心尽力。
　　
　　
专家简介：
　　
　　李士明，黄冈师范学院生命科学学院教授，湖北省“百人计划”、楚天学者特聘教授，美国新泽西州罗格斯大学食品科学系客座教授，Food Science and Human Wellness杂志科学主编。在美国罗格斯大学，他取得博士学位并持续开展了博士后研究，而后任职于美国强生公司、瑞士罗氏美国分部、美国万劲公司，具有丰富的医药研究与开发经验。其致力于天然植物营养保健品、功能食品及医用食品的研究与产品开发多年，在药食两用植物活性化合物的萃取、分离、鉴定和生物活性以及天然产物研究和西药研发等方面卓有建树。先后于该领域核心刊物发表SCI文章百余篇，申请专利30多项，其中包括已获授权的中国、美国、日本专利。