第一章 绪论.docx
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第一章绪论
第一章绪论
“fermentation”(发酵)这个英文术语最初是由拉丁语“fervere”(发泡、沸涌)派生而来的,其意思是指酵母菌作用于果汁或发芽谷物,进行酒精发酵时产生CO2的现象,就像轻轻开启啤酒瓶盖后所看到的现象那样。
发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支,成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。
现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包,而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物,生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料,在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。
第一节发酵技术历史及现状
一、发酵的定义
1、发酵的概念
“发酵”一词在《辞海》里的解释是:
“发酵一般泛指利用微生物制造工业原料或工业产品的过程。
发酵可以在无氧或有氧的条件下进行。
前者如酒精发酵、乳酸发酵和丙酮、丁醇发酵,后者如抗生素发酵、醋酸发酵、氨基酸发酵和维生素发酵。
”在微生物能量代谢中,发酵仅指专性厌氧微生物和兼性厌氧微生物在无氧条件下利用各种有机物获得能量的一种方式。
如某些酵母菌通过糖酵解途径从分解葡萄糖产生酒精的过程中获得能量。
发酵的三层次的含义
1)传统发酵:
最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象,或者是指酒的生产过程。
2)生化和生理学意义的发酵:
指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式,或者更严格地说,发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。
如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。
3)工业上的发酵:
泛指利用微生物制造或生产某些产品的
过程包括:
厌氧培养的生产过程,如酒精,乳酸等。
通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等。
产品有细胞代谢产物,也包括菌体细胞、酶等。
2.发酵工程的概念
指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
发酵工程的内容:
1.菌种的选育
2.培养基的配制
3.培养基和设备的灭菌
4.扩大培养和接种
5.发酵过程
6.产品的分离提纯
发酵工程组成
1.上游工程—优良种株的选育和保藏(包括菌种筛选、改造,菌种代谢路径改造等)
2.中游工程—发酵过程控制,主要包括发酵条件的调控,无菌环境的控制,过程分析和控制等
3.下游工程—分离和纯化产品。
包括固液分离技术、细胞破壁技术、产物纯化
技术,以及产品检验和包装技术等
发酵工程与生物工程的关系
生物工程:
生命科学应用于产业方面,称为生物工程学。
也就是利用生物体(生物作用剂:
微生物、动物细胞、植物细胞等)的机能,通过现代化工程技术,生产人们所需要产品的过程。
生物工程包括:
发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程。
关系:
发酵工程是生物工程的重要组成部分,在生物工程中处于中心地位。
无论是从微生物得到酶或用基因工程菌获得产品都必须依赖发酵工程技术。
发酵工程的发展直接影响生物工程的进一步发展。
发酵工业的应用
发酵工程技术已给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力,解决了人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。
1.酿酒工业:
啤酒、葡萄酒、白酒等
2.食品工业:
主食品,副食品,调味品,乳制品。
面包、腐乳、酱、酱油、醋、酸乳、色素等
3.有机溶剂发酵工业:
酒精、丙酮、丁醇、甘油等
4.抗生素发酵工业:
青霉素、链霉素、土霉素等
5.有机酸发酵工业:
柠檬酸、葡萄糖酸、乳酸等
6.酶制剂发酵工业:
淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等
7.氨基酸发酵工业:
谷氨酸、赖氨酸、精氨酸等
8.核苷酸类物质发酵工业:
肌苷酸、肌苷、鸟苷酸等
9.生理活性物质发酵工业:
维生素、激素、免疫抑制剂等
10.微生物菌体蛋白发酵工业:
活性干酵母(ADY)、单细胞蛋白(SCP)、活性乳酸菌等
11.微生物农药与微生物肥料:
细菌杀虫剂、生物除草剂、钾细菌等
12.微生物环境净化工业:
利用微生物处理废水、污水等
13.生物能工业:
沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等,能源物质
14.微生物冶金工业:
利用微生物探矿、冶金、石油脱硫
15.转基因产品:
利用基因重组技术将动、植物细胞的基因转入微生物,通过微生物生产动、植物细胞的产品。
产品有胰岛素、生长激素、干扰素、疫苗、单克隆抗体等。
二、发酵工程的发展历史
1、自然发酵时期(传统发酵技术,从史前到19世纪)
人类利用微生物的代谢产物已经有几千年的历史。
5,000-6,000BC,古埃及人熟悉酒、醋、奶酪的生产方法。
2000BC,古希腊人、古罗马人已会酿造葡萄酒。
4,000-5000BC,中国制曲酿酒。
2,000BC酿制出葡萄酒,1,000BC中国开始制醋。
人们对发酵的认识及发酵的发展只有200多年的历史从史前到19世纪,人们对发酵的本质不了解,“自然发生说”盛及一时,此阶段一般都是手工作坊,谈不上发酵工业。
产品简单,质量不稳定。
国外有啤酒、葡萄酒等,国内有酱油,米酒,醋等。
2、纯种培养技术的建立(1872年—)
虽然17世纪就发现了微生物的存在,但是没有把微生物与发酵联系起来。
Leeuwenhoek在1683年寄给英国皇家协会信的部分内容。
(A和B代表杆菌,C和D表示菌体运动的轨迹,E代表球菌F代表长杆菌,G代表螺旋菌,H代表一簇球菌)
直到1859年Pasteur以著名的Pasteur实验,证明发酵是由于微生物的作用,揭开了发酵的秘密,彻底否定自然发生说。
在此基础上,以Koch为杰出代表科学家们创立了加热灭菌和纯培养技术,在微生物的发酵史上产生突破性的进展。
1881年RobertKoch提出科赫定律,并完成了细菌的纯培养法(获1905年诺贝尔奖)
1878年HanSen建立酵母的纯培养法
1872年Brefeld创立了霉菌的纯培养法
1897年Buchner(德国人)发现了酶Enzyme(酵母中)
此阶段人类开始对发酵有所认识,发酵技术从天然发酵转变为纯培养发酵,控制微生物发酵的过程。
提高发酵的质量和水平,提高产品的稳定性和纯度。
主要产品:
一些厌氧发酵和表面固体发酵产生的初级代谢产物。
酒精、丙酮丁醇、有机酸、酶制剂等。
3、通风搅拌发酵技术的建立(1943年—)
1928年Fleming(英国人)发现了—青霉素(Penicillin)
1940年Florey,Chain两博士分离得到青霉素二十世纪四十
年代初,第二次世界大战爆发,急需药品青霉素的发现,迅速形成工业大规模生产。
1941年美国和英国科学家合作对青霉素进行生产研究表面培养:
1升扁瓶或锥形瓶,内装200mL麦麸培养基,40u/ml,收率:
35%,1kg20%纯度的青霉素需8000个培
1943年由科学家和化学工程工作者参与开创深层发酵同时,反映生物与化工两大学科相交叉的新学科:
生物化学工程诞生了。
从而推动抗生素工业及整个发酵工业的发展,随后链霉素、金霉素、新霉索、红霉素等好氧发酵相继投产。
(当今:
青霉素100m3─200m3,5-7万u/ml)
此阶段:
建立以青霉素为先锋的抗生素发酵工业,建立了一套完整的深层好氧发酵技术,大型搅拌发酵罐培养方法,使好氧发酵走上大规模、工业化的道路。
我国1953年在上海(现在为上海三药厂)开始生产抗生素。
4、代谢控制发酵技术(1950年—1960年)
抗生素工业的迅速发展促进了其他发酵产品的生产,20世纪50年代氨基酸发酵工业引进了“代谢控制发酵技术”即将微生物通过人工诱变,获得代谢发生改变的突变株,在控制条件下,有选择性地大量生产某种人们需要的产品。
这项技术也被用于核苷酸、有机酸和抗生素的生产中。
代谢控制发酵:
用人工诱变的方法,有意识地改变微生物的代谢途径,最大限度地积累产物,这种发酵形象称为代谢控制发酵,最早在氨基酸发酵中得到成功应用。
5、现代生物技术的发展(1970年—)
1953年,沃森和克里克通过对DNA的X射线衍射图片的分析,提出了DNA双螺旋结构模型。
不久又提出了DNA半保留复制原则。
1974年Boyer和Cohen:
实现了基因转移,启开了基因工程技术的大门。
1977年Boyer:
基因操作与克隆技术,构建出高表达的基因工程菌,使微生物产生自身不能产生的外源蛋白。
很快形成了产品,如:
胰岛素、生长激素、细胞因子等众多基因工程药物。
基因工程菌的发酵产物层出不穷,发酵技术有了突飞猛进的发展。
一大批自然微生物不能生产的生物制品问世。
三、发酵技术的发展现状
发酵工程发展至今经历了半个多世纪,最早主要生产抗生素,随后是氨基酸发酵、有机酸发酵、甾体激素的生物转化、维生素的生物法制备、单细胞蛋白和淀粉糖等工业化生产。
随着现代生物技术的发展,发酵技术的应用已涉及国计民生的方方面面,包括农业生产、轻化工原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等领域。
由于发酵工程应用面广,涉及的行业多,所以应用发酵技术的企业也很多。
进入21世纪,生命科学已成为新世纪最具活力的领域之一。
世界许多大公司正在把注意力向生命科学部分转移,如欧美许多传统的化学公司已将重点转向生物技术,其中包括美国的孟山都公司、德国的赫司特公司和法国的罗纳普朗克公司等。
由此可以看到,生物技术尤其是发酵工程技术的发展将会使各国的产业结构发生巨大的变化,这必将给传统工业尤其是化学工业带来革命性的影响。
四、我国发酵产业概况
我国利用自然发酵来生产酱油、醋和白酒等酿造食品已有悠久的历史。
由于墨守成规,发展较慢。
新中国成立前只有几家外国人兴办的发酵工厂、几家旧法酿造作坊及少数酒精工厂。
酒精工业以山东黄台溥益酒精厂和上海的中国酒精厂最早建成。
新中国成立后,我国逐步建立了完整的发酵工业体系(酒精、抗生素、酶制剂、有机酸、核苷酸、维生素、微生物农药、食用药用真菌及精细化工等),各种发酵产品相继得到生产,传统的发酵方式也得以改进。
当前,许多国际先进水平的发酵生产技术、设备和产品纷纷进入中国市场,使得原本就比较落后脆弱的国内发酵工程产业更是雪上加霜,大量的企业倒闭、转产或与国外企业合资。
我国发酵工程产业正面临严峻的挑战,与先进国家相比存在的主要差距或者问题表现为:
发酵工程产业产值在国民生产总值中的比例较低(1%以下);发酵产品档次低、品种少、不配套。
例如,我国的氨基酸产品中,普通调味用的谷氨酸产量占世界第一位,而我国亦可用发酵法和酶法生产的约十种氨基酸(如赖氨酸、天冬氨酸、缏氨酸、异亮氨酸、丙氨酸等),由于生产工艺不完善或生产成本过高等因素,未能形成正常的生产能力,导致了我国氨基酸品种少和相互不配套,需要从国外大量进口。
五、发酵技术面临的难题
1.发酵和提纯过程的比拟放大
实验室研究→中试→生产性试验,这一过程仍是目前新产品开发的必经之路。
但通过前两个步骤获得的最佳工艺参数和操作条件,按简单的几何比例放大时往往不能取得理想的效果,究其原因主要是缺乏必要的模型放大理论。
对这一规律的研究是一大难题。
2.自动测控仪器的开发
自动化测控仪器可节省劳动成本,提高劳动生产率,而且有助于对发酵机制的了解。
目前温度、流量、溶解氧、压力和消泡等的自动化控制已经得到解决,而对产物浓度以及基质浓度的变化等的自动测控尚未得到令人满意的结果。
3.发酵理论的完善
多年来由大量生产实践和科学实验总结出的一系列发酵机制、发酵动力学和连续发酵等理论促进了生产中许多实际问题的解决,但是在某些方面,如霉菌、放线菌等丝状菌的发酵,还没有完善的理论指导:
连续发酵中菌种突变、污染等问题也未得到解决。
六、发酵技术发展趋势
随着生物工程技术特别是基因工程技术的发展,发酵技术也在不断改进和提高,其应用领域也在不断拓宽,显示出了它的巨大潜力。
展望我国发酵产业的未来,除了引进和消化国外先进技术之外,更应培养大批具有国际竞争力的专业人才,开发具有自主知识产权的高水平的生产菌种和发酵工艺、产品后处理工艺。
具体发展目标和方向:
1.与微生物生态学相结合,研究传统酿造工业
2.与微生物生理学相结合,使所需产品在发酵液中富集
3.与微生物遗传学相结合,改良菌种,生产出更多更好的产品
4.与化学工程学技术结合,使生产向大型化、连续化方向发展
5.与计算机科学技术结合,使生产向自动化方向发展
第二节中药发酵历史及现状
一、中药发酵历史沿革
早在五千年前,我国已开始用发酵方法制药,直到现在临床仍在应用的发酵(制品)中药有六神曲、半夏曲、淡豆豉、豆黄等,其工艺均为固体发酵。
早在东汉年间《神农本草经》中,就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等真菌类药物,这些药物至今沿用不衰。
随着历史的发展,微生物发酵中药的应用也在不断变化。
1.发酵用酒的历史
原始社会初期,当人类还处在采集经济的阶段时,就已经注意到了野果的天然发酵。
可当人们偶然吃了这种熟透发酵的水果后,便会产生一种神奇的治病功效,即所谓的“疏生活血”。
于是,原始人便开始有意识地对野果进行人工发酵,这样,最早的酒即果酒便产生了。
我国酿酒的历史,至少有5000年之久。
最早的酒是自然发酵的果酒。
此后,随着农业的发展和粮食的增加,在果酒的基础上,人们又开始了谷物造酒,即季酒,亦即我们今天所说的黄酒。
2.发酵产物提取、分离沿革
《本草纲目》中所用的溶剂一般分为水、醇、脂和醋等,针对不同的生理活性物质,而采用了不同的溶剂。
酒提法更是不胜枚举,如《本草纲目·十二卷·远志》说:
远志用我国的中药发酵“温酒”调,“澄少顷,饮其清”。
远志的主要活性成分是皂苷,皂苷不溶于冷醇,但溶于热醇,所以用热酒提取,剩清液作药。
目前常用的“热提冷沉”的提取和除杂质的方法,《本草纲目》中也有记载。
如《本草纲目·十五卷·麻黄》:
水煎麻黄,滤除麻黄,得热提取液;然后使之静置,沉淀,再滤除沉淀;剩清液浓缩至适量,再静置沉淀。
如此反复多次,最后得到含有有效成分较多、杂质大部分被除去了的半成品,这实际上是利用药物动力学在冷、热状态的差异而精心设计的一种提取和分离的方法。
二、中药发酵的发展现状
目前我国在生物转化领域的研究仍然多限于抗生素、维生素、氨基酸等少量药物的生产,来源于生药的活性成分的生物转化研究仍处于起步阶段。
关于中药发酵研究的报道也不多见。
我国的中药发酵研究开始于20世纪80年代,但仅是对真菌类自身发酵的研究,如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体、槐耳发酵等,大都是单一发酵。
虽有报道加入中药,但也仅是将中药当作菌丝体发酵的菌质。
同时,研究发现,含有中药的菌质对原发酵物的功效有影响,只是未见深入研究。
今后,含有中药成分的培养基对原中药发酵技术的影响和多菌种混合发酵的研究有望成为未来的研究热点。
1.以中药为主建立培养基,开发生物类新药
利用含有中药的培养基,构建药性菌质,比较发酵前后中药相关成分的变化,为中药与药用真菌的结合寻找突破点,并开发具有良好功效的药物。
2.利用微生物转化中药活性成分
微生物转化的本质是利用微生物生长代谢过程中产生的酶对特定底物进行结构修饰的化学反应。
与化学反应相比,它具有区域和立体选择性强、反应条件温和、操作简单、成本较低、公害少等优点,同时能完成一些化学方法难以实现的反应。
同时,由于微生物种类繁多、繁殖快等特点,所以微生物转化常被用来对天然产物的结构进行修饰,从而获得一些结构更合理或活性更好的先导化合物。
另外,微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基,这些酶有的可以将药物成分分解转化,形成新的化合物。
3.进行发酵产物与天然产物成分以及药效的研究
天然冬虫夏草主产于四川、云南、贵州、青海、西藏、甘肃等地,垂直分布于海拔3000~5000m的山原地带,生长环境和寄生条件特殊,产量低、价格昂贵。
有学者经多年研究,从冬虫夏草体中分离、筛选并选育出一株与天然冬虫夏草化学成分相同的发酵虫草菌YMCS1,将其固体发酵培养产物与野生冬虫夏草进行化学成分分析、比较,结果显示该虫草菌与天然野生冬虫夏草化学成分相似,能够成为野生冬虫夏草的替代品。
4.中药提取液对微生物特别是药用真菌生长的影响
灵芝含有多种生物活性成分,如多糖,灵芝酸、甾醇、核酸、蛋白质、多肽、脂肪酸等,其中多糖和灵芝酸是灵芝主要的生物活性物质和药效成分。
如何提高灵芝生长和活性物质的产量却一直是人们研究的热点。
有实验研究表明,采用液体深层培养方式,观察中药薏苡仁水提醇溶物(EEC)对灵芝的细胞生长、活性物质产量和清除自由基能力的影响。
结果表明EEC可显著促进灵芝细胞生长和产物形成,并增强灵芝提取物清除自由基的能力,特别是清除超氧阴离子的能力。
EEC在一定范围内能够显著促进灵芝的生长和生物活性物质的产生,灵芝生物量、灵芝多糖产量及灵芝酸产量都有不同程度的提高。
5.微生物用于中药的炮制,特别是有毒中药的炮制
微生物由于自身存在丰富的酶系而有着在温和条件下分解转化物质的能力。
利用药用真菌对于这些毒性物质的降解和转化作用,最终可以达到降低毒性、增强功效的目的。
马钱子的主要有效成分也是有毒成分生物碱(士的宁、马钱子碱)在发酵前后其含量会发生变化,特别表现出的双向发酵后菌丝体生长良好的“药性菌质”中马钱子类生物碱成分在质和量的明显变化中表现出主导作用,这对中药马钱子的减毒增效物质基础的研究具有重要意义。
6.药性菌质
中药及其制剂多为植物类、动物类药材组成,按照传统的煎煮和现代的提取方法后,剩下的主要是含有纤维素、半纤维素等成分的药渣,同时也包括没有提取完全的一些有效成分及一些无机元素等。
目前药渣开发利用侧重于制成饲料,特别是把药渣转变成高蛋白饲料,如利用生物技术通过微生物发酵将药渣转化为菌体蛋白饲料,可大幅度提高药渣的利用价值,增加附加值;提取活性成分,如采用酶技术,从药渣中分离可利用的多糖;发酵制备酒精,制成有机肥料,如药渣用微生物处理或与家禽粪便混合处理,用作药源种植肥料,实现药渣的生态循环利用。
7.微生物发酵中药复合体系的建立
由于微生物中很多药用真菌具有良好的治疗作用,借鉴中医药组方思想,将一些具有类似协同作用的中药进行发酵,从而产生具有两者功效或者降低单一药物不良作用的复合体物质。
利用微生物尤其是药用真菌,使中药发酵,不仅可对中药中的纤维、糖类、蛋白质等加以利用,同时中药中的成分促进或抑制了其次生代谢产物的产生,而且微生物还可对中药中的某些成分进行转化,生产出包含多种活性成分的制剂或新药材。
第三节中药发酵的特点
中药发酵的典型特点就是生物转化。
生物转化是指利用酶或有机体(细胞、细胞器)作为催化剂实现化学转化的过程,又称生物催化,是生物体系(包括细菌、真菌、植物组织、动物组织培养系或生物体系的酶制剂)对外源性底物进行结构性修饰所发生的化学反应。
生物转化大多数是在室温、中性环境中作用,减少了产物分解、异构、消旋和重排反应,反应底物不需要基团保护,具有毒副作用小、无污染、低能耗、高效率、高选择性、环境好等特点。
由于微生物培养简单、种类繁多、酶系丰富,成为生物转化中最常用的有机体。
一、保护中药活性成分免遭破坏
微生物发酵是在常温、常压等较为温和的条件下进行的生物转化,故能最大限度地保护中药中活性成分免遭破坏,特别是对热敏感的芳香类挥发油、维生素等活性成分更能有效地加以保护。
发酵中药在中药加工工艺上是一个创举,有望解决中药在煎、煮、熬、炼、蒸、浸等传统工艺中活性成分最大限度提取的难题。
二、提高中药药效
药物进入人体后不能被直接利用的有效活性组分,可以通过微生物将其降解成小分子活性物质而被直接利用,通过微生物作用还能除去大分子杂质,大大提高中药的药效。
小分子活性物质由于其更易于通过血脑屏障而与人体细胞蛋白结合,因而比大分子物质有更高的活性。
相对而言,发酵中药的分子量较小,因而具有在人体中吸收较快、较完全,治疗效果较好等特点。
三、节省药源
通常中药提取有效成分后的药渣被弃掉,既浪费药材,又会对环境造成较大的污染,而发酵中药能较好地解决废弃物的难题。
发酵中药通过多次发酵,大部分营养物质都能充分有效地被吸收利用。
这样既可节省药源和提高企业的经济效益,又有利于资源保护与可持续发展。
四、产生新药效
优选对人体有益菌种本身具有补充或增强原有药效的功能,另外,中药经多菌种的混合发酵后与原有药物相比产生了新的活性物质,从而具有新的保健、预防和治疗功能。
五、为中药活性成分结构修饰提供新途径
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出率低、反应专一性差、副产物多等缺点。
近年来,以微生物为反应器进行中药活性成分的生物转化和生物合成,有望为这类中药活性成分的获得提供新的途径。
六、有利于提高中药现代化的水平
利用微生物发酵来生产发酵中药本身具有较高的技术水平,该新技术可实现生产工艺可控,能确保所得产物的产品质量,且制剂方便,便于与国际标准接轨,有利于提高我国中药现代化的水平。
第四节、中药发酵的原理
中药发酵的作用机制非常复杂,依靠微生物生长过程中所产生的多种酶作为具有高度催化效率的生物催化剂,使复杂的化学反应在常温常压下迅速完成,这些丰富而强大的酶系可以将药物的成分分解转化形成新的活性成分,产生出新的药效。
一、中药发酵的基本原理
一是从自然现象的角度来认识,众所周知,中药如果储存不当就会发生霉变,这主要是被一些真菌,主要是空气中的霉菌类如青霉、曲霉、毛霉等污染造成的,霉变后就不能再入药应用。
这是因为真菌的酶能分解中药组织,改变其成分,有的还产生毒素,从而引起药性、药效的变化。
不同种类真菌的酶系统有所不同,因此引起中药的变化也不同。
另一方面,从人体的角度来讲,人体的肠道中有许多正常菌群,这些细菌同样会和进入肠道的药物产生作用,从而可能改变药物疗效或者改变药物的吸收性能。
二、发酵中药生产途径
1.微生物以中药中的有效成分为前体,经微生物的代谢形成新的化合物。
2.微生物在生长过程中还能产生丰富的次生代谢产物,有些次生代谢产物自身就是功效良好的药物。
3.微生物的次生代谢产物和中药中的某些物质发生化学反应而形成新的化合物。
4.微生物的生物转化作用有可能将中药中的有毒物质进行化学结构修饰,从而降低药物的毒副作用。
第五节、中药发酵的应用价值
微生物发酵中药的历史悠久,也是传统中药加工炮制的重要方法之一,一般起到中药复合炮制的作用,而且很多经发酵之后的药物在临床应用中取得了较好效果。
中药发酵由于自身在中药研究开发方面具有的独特优势,可在扩大中药治疗范围、剂型改进、创制新药等方面提供新的技术手段,有望给中药研究开发注入新的活力并带来革命性的变革,具有广阔的发展前景。
一、为探索和改进中药制药工艺提供新的技术
在发酵方法上,有液体深层发酵和固体发酵两种,前者具有生产量大、占地少、周期短、可分离纯菌丝体等优点;后着具有设备简单、发酵条件易控制、培养物中全部营养和保健成分均可充分利用等优点。
早在1973年就有人进行了灵芝的液体深层发酵的研究,通过观察中药对灵芝菌液体发酵过程中生物量和胞外多糖的影响,发现麻黄、莱菔子、金银花和连翘4味中药对生物量有明显促进作用,黄芩对灵芝生长有抑制作用。
通过对冬虫夏草菌的深层固体发酵条件研究而得到最适培养条件,并通过了中试。
已被卫生部批准为中药一类并投入生产的抗癌新药槐耳菌质与槐耳冲剂也是采用固体发酵生产的。
而采用正交实验法优化水蛭素基因工程菌的发酵培养基及发酵工艺,使水蛭素表达量在原有基础上有大幅度地提高,为大
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