现代中药发酵技术的研究进展.ppt

现代中药发酵技术的研究进展 提纲 1研究背景2传统中药发酵3现代中药发酵4现代中药发酵的应用现状5小结与展望 1研究背景 发酵是中药炮制的一个重要方法 中药通过微生物和酶的作用 改变其原有性能 增强或产生新的药效 扩大用药品种 以适应临床用药的需要 目前 在中药现代化的背景下 传统的中药发酵已不适应中药现代化的发展 因此需要引入现代化生产技术来发展现代中药发酵 2传统中药发酵传统中药发酵是一种传统中药炮制方法 是指将经精制或处理后的中药材 在一定的温度和湿度条件下 由于霉菌或酶的催化分解作用 使药物发泡 生衣的制药方法 传统中药发酵是利用空气中的微生物的自然发酵 其过程全凭主观经验来控制 因而产品质量的稳定性难以得到保证 传统中药发酵的产品多为六神曲 红曲之类的曲块 不利于中药的市场化 3现代中药发酵现代中药发酵 已不再局限于传统的中药炮制发酵 而是将中药发酵与生物工程学和微生态学相结合 在发酵的全过程中利用现代生物技术对发酵参数 菌种情况 温湿度 通气情况和酸碱度等 进行监控 这就大大提升了现代发酵中药的质量 并且在中药产品生产 研发以及产品质量标准化制定等方面有着非常重要的应用 3 1现代中药发酵的分类 现代中药发酵一般可分为 药用真菌发酵 微生物转化发酵 植物细胞组织培养 如果按照发酵培养基的类型可分为 固态发酵 液态深层发酵 药用真菌发酵药用真菌发酵主要是为了获取药用真菌菌丝体中的有效药用成分而进行的菌丝体发酵 目前已应用于工业化生产的有灵芝液体深层发酵 云芝液体深层发酵 冬虫夏草菌液体深层发酵和猴头菌液体深层发酵等 微生物转化发酵微生物转化发酵是指利用微生物强大的代谢功能 分解利用中药材 产生多种次生代谢产物 比一般的物理或化学手段更大幅度地改变中药药性 产生新的化学成分或将中药材中的大分子物质分解成活性小分子物质 利于人体吸收 微生物转化发酵中药的产品形式不局限于传统的中药形式 患者也不必再采用水煎药的方式服用中药 有利于中药的工业化大规模开发 植物细胞组织培养我国地域辽阔 自然环境复杂 药用植物资源非常丰富 但是由于开发的方法不科学和经济利益的驱动造成的对自然资源的过度开发 目前 许多名贵中药材的野生资源已濒临灭绝 利用植物组织培养技术发展起来的植物细胞发酵可以在不破坏生态环境的前提下 实现有价值植物天然产物的工业化生产 最终达到可持续利利用和开发宝贵的中药资源的目的 目前已经通过红豆杉 长春花 喜树等药用植物的细胞培养生产紫杉醇 长春新碱 喜树碱等优良的药物 4现代中药发酵的应用现状 1中药材的炮制2提高中药材中有效成分的提取率3增强中药药效4发酵药渣 节约资源 4 1中药材的炮制 与煨 炒 煅 炼 焙 烘 烤等其他中药炮制方法相比 发酵法是在常温常压条件下进行的 反应条件温和 操作简单 同时转化反应中利用了产生于微生物生长代谢过程中的酶 酶选择性的对底物进行结构修饰 所以能进行一些其他炮制方法无法实现的反应 以低成本 少公害的优势获得活性更好 结构更合理的中药成分 中药五倍子具有收敛止泻 止血的功能 但其主要成分鞣酸在肠道中与蛋白质结合会降低其活性 研究人员用含根毒菌等物质的酵曲发酵五倍子 能显著提高其收敛作用 降低副作用 香港中医吴志勇博士与内地教授林陆山合作 运用生物工程技术发酵中药获得成功 它彻底改变了煎 煮 熬 炼 蒸 浸的传统加工工艺 并使药效提高 发酵黄芪所含的黄芪多糖最多为传统工艺的5倍 且动物实验证明发酵黄芪的用量为传统方法制成的药的1 28 即可产生相同的药效 4 2提高中药材中有效成分的提取率 在中药材发酵过程中 微生物可利用中药中的成分为营养进行分裂 生长 繁殖和代谢 并在代谢过程中分泌蛋白酶 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 可有效的使细胞破裂 细胞间隙增加 减小细胞壁 细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力 汤兴利 徐增莱等在对盾叶薯蓣进行预发酵过程中 进行体外实验研究发现 有效组分薯蓣皂苷元的产率明显提高 王辉则通过微生物转化法用米曲霉将虎杖中白藜芦醇苷转化为白藜芦醇 将细胞壁上的纤维素被部分水解 得到较高的转化率 加速了产物的溶出 从而解决了白藜芦醇的含量偏低的问题 4 3增强中药药效 在中药发酵过程中 通过微生物作用增强中药药效主要通过以下三个方面 除去大分子杂质 将不能被人体直接利用的有效活性组分降解成小分子活性物质 从而使发酵中药能被人体快速吸收 微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前提 经微生物的代谢形成新的化合物 产生新的药效 微生物有可能将中药中的有毒物质进行分解 从而降低药物的毒副作用 王林等人用莱菔子 麻黄 连翘 金银花4味中药发酵灵芝菌 实验结果表明 发酵后灵芝菌的生物量显著增加 与发酵前相比灵芝液的去痰止咳作用也大大增强 臧建伟曾用光合细菌对六味地黄汤进行微生物转化 结果表明发酵后的处方在治疗肾阴虚 抗衰老等方面的作用增强 效果优于传统的六味地黄汤 徐萌萌等利用微生物发酵 实现了栀子 黄芩 牛蒡子 甘草这些苷类中药在体外成分的转化 提高了其苷元的含量 使其更利于人体吸收 云南大学与昆明植物研究所李国红等采用枯草芽孢杆菌对三七根进行发酵后 在对其中的皂苷成分的研究中发现 从发酵后的三七中分离到了人参皂苷RH4 这种化合物未在发酵前检测到 说明这种化合物是通过发酵产生的 可能是在发酵的过程中 三七须根的某些皂苷被微生物转化为人参皂苷RH4 云南中医学院的学者戴万生等用发酵法炮制大黄 改变了大黄的蒽醌类成分的含量 蒽醌类成分经酵母发酵后 总蒽醌含量仅略有降低 较传统方法保存了更多的大黄总蒽醌 而起泻下作用的结合型蒽醌含量降低 另外 作为抗菌 抗肿瘤的主要有效成分的游离型蒽醌的含量增加了6倍左右 起到减毒增效的作用 4 4发酵药渣 节约资源 通常中药在提取有效成分后的废渣会被丢弃 不仅对环境造成污染 也浪费了宝贵的中药资源 而利用微生物发酵药渣可以很好地解决这一难题 目前已有学者在中药药渣的综合利用方面做了许多研究 包括利用中药渣培养食用菌 用中药渣发酵制肥料 用中药渣造纸和制备絮凝剂 用中药渣生产蛋白饲料等 利用微生物发酵药渣不仅可以节约药源 提高企业的经济效益 而且有利于资源保护和环境的可持续发展 秦俊哲等用中药渣代替传统原料进行灵芝固体发酵 发现其固体菌丝中多糖含量和氨基酸含量都大大提高 不仅提高了药效 而且节约了药用资源 5小结与展望 现代中药发酵未来研究方向1优化发酵工艺 寻找合适的发酵方法 寻找合适的发酵菌株 筛选针对某一活性功能的发酵的药材 2发挥中医基础理论的指导作用 配伍与组方是中医用药的特色 目前发酵中药研究的内容多为单味药材的发酵 而对一些传统名方的开发研究较少 不利于中药文化的传承 为了全面掌握不同的微生物对中药发酵后的作用 尤其是对原有药效 毒性的改变情况 在中药发酵过程中应根据方药的配伍规律对其进行科学组合和设计 李兵等采用正交试验法优化了水蛭素基因工程菌的发酵培养基 得到很好的培养基配方及发酵条件 使水蛭素表达量在原基础上大幅提高 王明君等通过多次筛选得到一株可以将香草酸转化生成香草醛的菌株 朱红密孔菌 大大提高了香草醛的转化率 王玉红等研究黄芪对灵芝发酵液产生灵芝多糖的影响 确定了加入黄芪的可行性及最佳添加量 并对产生的粗