【VIP專享】發(fā)酵工程、微生物工程期中論文：現(xiàn)代中藥固體發(fā)酵技術(shù)的最新進(jìn)展

1、【VIP專享】發(fā)酵工程、微生物工程期中論文：現(xiàn)代中藥固體發(fā)酵技術(shù)的最新進(jìn)展現(xiàn)代中藥固體發(fā)酵技術(shù)的最新進(jìn)展生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院11級生物技術(shù)班王越1143004摘要：簡要介紹了微生物固體發(fā)酵的含義和特點(diǎn)，總結(jié)了其在中藥領(lǐng)域的最新應(yīng)用，并對固體發(fā)酵的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：微生物；固體發(fā)酵；中藥；最新進(jìn)展1.固體發(fā)酵的含義及特點(diǎn)1.1固體發(fā)酵的含義固體發(fā)酵( solid ferm entation) 是指在沒有或幾乎沒有自由水存在的情況下，在有一定濕度的水下溶性固態(tài)基質(zhì)中，一種或多種微生物的一個(gè)生物反應(yīng)過程。固體發(fā)酵是我國傳統(tǒng)與特有的一類制藥生產(chǎn)工藝，古代稱之為“制曲工藝”，起于北魏時(shí)期，至今已

2、1500余年歷史，國外尚未見有這類生產(chǎn)工藝產(chǎn)品的藥用報(bào)道。1.2固體發(fā)酵的特點(diǎn)原理上來說，微生物以中藥中的有效物質(zhì)或一些非有效物質(zhì)為前提，經(jīng)微生物的代謝形成新的化合物。微生物在生長過程中還能產(chǎn)生豐富的初生或次生代謝產(chǎn)物，有些代謝產(chǎn)物自身就是功能良好的藥物，或其中有些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成新的化合物。由于中藥的某些物質(zhì)可能對微生物的生長代謝及活性成分的產(chǎn)生有促進(jìn)或抑制作用，微生物在中藥的特殊環(huán)境中也有可能改變自身的代謝途徑，從而形成新的活性成分或改變各活性成分的相互關(guān)系。因?yàn)槲⑸锏姆纸廪D(zhuǎn)化作用，使其有可能對中藥中的有毒物質(zhì)進(jìn)行分解，降低毒副作用。一般來說，發(fā)酵可以增加中草藥有效成分的利用率，提高藥效

3、；降低藥物毒副作用；修飾中草藥活性成分袁產(chǎn)生新藥效物質(zhì)；節(jié)約藥源，保護(hù)環(huán)境。而且，與其他培養(yǎng)方式相比，固體發(fā)酵所需的培養(yǎng)基簡單且來源廣泛，多為便宜的天然基質(zhì)或工業(yè)生產(chǎn)的下腳料，投資少，能耗低，技術(shù)較簡單，產(chǎn)物的產(chǎn)率較高。固體發(fā)酵的基質(zhì)含水量低，可大大減少生物反應(yīng)器的體積，不需要廢水處理，環(huán)境污染較少，后處理加工方便，而且發(fā)酵過程一般不需要嚴(yán)格的無菌操作，通氣一般可由氣體擴(kuò)散或間歇通風(fēng)完成，不需要連續(xù)通風(fēng)，空氣一般也不需嚴(yán)格的無菌空氣。隨著微生物基因遺傳技術(shù)的應(yīng)用、優(yōu)良菌株的發(fā)現(xiàn)和篩選，以及生產(chǎn)工藝等方面的改進(jìn)，固體發(fā)酵技術(shù)也得到了進(jìn)一 步發(fā)展。2固體發(fā)酵技術(shù)在中藥開發(fā)中的應(yīng)用2.1固體發(fā)酵技術(shù)

4、的最新進(jìn)展固體發(fā)酵是以具有一定活性成分的中藥材或藥渣作為發(fā)酵營養(yǎng)基質(zhì)，用一種或多種真菌作為發(fā)酵菌種。中藥基質(zhì)在提供真菌所需營養(yǎng)的同時(shí)，還受到真菌酶的影響而改變自身組織、成分，產(chǎn)生新的性味功能，具有雙向性，體現(xiàn)了藥用真菌與中藥材之間的有機(jī)結(jié)合。不同性質(zhì)的發(fā)酵組合，可能產(chǎn)生大量的新藥，故具有廣闊的開發(fā)前景。上個(gè)世紀(jì)80 年代，莊毅用藥用真菌發(fā)酵具有活性成分的藥性基質(zhì)，這樣藥性基質(zhì)能提供真菌菌體大量生長所需營養(yǎng)，同時(shí)通過真菌菌體中的酶而改變原有組織成分。因其具有雙向性，被稱為新型固體發(fā)酵，也稱為雙向性固體發(fā)酵，它的產(chǎn)物稱為藥性菌質(zhì)。藥性菌質(zhì)，常比真菌或藥性基質(zhì)本身或兩者簡單相加有更良好的藥效，主要表

5、現(xiàn)在增效、擴(kuò)用、解毒等方面。2.2固體發(fā)酵對中藥的作用2.2.1增效、擴(kuò)用作用雙向固體發(fā)酵是通過真菌在藥性基質(zhì)中的物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)吸收，供其生長，生長代謝過程中的酶，與基質(zhì)中的藥物成分發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)，使原來藥物基質(zhì)中的物質(zhì)被修飾或分解，產(chǎn)生底物衍生物或新的成分，這些物質(zhì)具有新的性味功能。同時(shí)產(chǎn)生的菌質(zhì)是真菌菌絲深入到中藥基質(zhì)中的復(fù)合物，這種復(fù)合物由于具有新合成的物質(zhì)，真菌菌絲，以及中藥中未被發(fā)酵完的藥用成分，他們的復(fù)合作用可以大大提高中藥基質(zhì)的藥效，擴(kuò)大中藥基質(zhì)的臨床應(yīng)用范圍。莊毅等利用真菌槐耳在中藥黃芪基質(zhì)上發(fā)酵得到槐芪菌質(zhì)，通過多項(xiàng)特異性與非特異性(包括體液與細(xì)胞免疫)免疫試驗(yàn)，結(jié)果表明

6、槐芪組都占顯著優(yōu)勢，甚至明顯超過黃芪口服液對照組，另外還具有黃芪不具有的抗病毒和抑制腫瘤的功效。董玫等將六味地黃丸用真菌發(fā)酵后的提取液，進(jìn)行小鼠中移植H22 腫瘤的抑制作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，六味地黃發(fā)酵液較六味地黃煎劑對小鼠移植的腫瘤生長具有顯著的抑制作用。鄔吉野將槐耳接種于大黃藥材，經(jīng)槐耳雙向發(fā)酵后，使大黃結(jié)合型蒽醌轉(zhuǎn)化為游離型蒽醌，從而緩和大黃峻瀉作用，且雙向發(fā)酵后槐耳大黃菌質(zhì)體系有新成分產(chǎn)生。雙向發(fā)酵所得槐耳大黃菌質(zhì)有一定的抑制腫瘤效果。12.2.2 減毒作用為了降低一些劇毒中藥的毒性，除了利用傳統(tǒng)上的一些炮制方法來降低毒性外，現(xiàn)在人們利用雙向固體發(fā)酵技術(shù)，通過真菌生長代謝過程中酶系的作用，以

7、中藥基質(zhì)中的成分為底物，經(jīng)過多步代謝的聯(lián)合反應(yīng)，將中藥基質(zhì)中的有毒物質(zhì)降解，合成具有相同藥效而且低毒的新物質(zhì)，對有毒中藥起到減毒作用。例如，馬錢子為馬錢科植物的干燥成熟種子。作為臨床常用中藥，但同時(shí)它是一味劇毒藥，因此限制了其臨床應(yīng)用。潘揚(yáng)等利用槐耳、靈芝、猴頭等20 種真菌固體發(fā)酵馬錢子，在一定的生物技術(shù)控制條件下，將菌絲體生長良好的“藥性菌質(zhì)”中很多生物堿成分與馬錢子生品( 藥性基質(zhì))相比，在種類和相對含量上都有著明顯的差異: 士的寧、馬錢子堿有毒物質(zhì)的含量均明顯下降，而的士寧氮氧化合物、馬錢子堿氮氧化合物等有效成分有不同程度的增加，且指紋譜中顯示出5個(gè)新產(chǎn)生的或含量變化較大的未知成分出現(xiàn)

8、。雷公藤用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎已有兩千多年的歷史，但其臨床毒副反應(yīng)嚴(yán)重且發(fā)生率高，大大限制了雷公藤的臨床應(yīng)用。莊毅用真菌靈芝和槐耳發(fā)酵有毒中藥雷公藤，得到的菌質(zhì)，動(dòng)物試驗(yàn)LD50較雷公藤藥物上升，而有毒物質(zhì)雷公藤甲素含量同步下降，甲素含量下降與毒性LD50上升有一定相關(guān)性。進(jìn)一步證明雙向固體發(fā)酵技術(shù)可能對中藥的減毒增效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究具有重要意義。李國紅等聯(lián)合采用枯草芽孢桿菌對三七根進(jìn)行發(fā)酵后，在對其中的皂苷成分的研究中發(fā)現(xiàn)，從發(fā)酵后的三七中分離到了人參皂苷Rh4，這種化合物未在發(fā)酵前檢測到，說明這種化合物是通過發(fā)酵產(chǎn)生的，可能是在發(fā)酵的過程中，三七須根的某些皂苷被微生物轉(zhuǎn)化為人參皂苷Rh4。杜

9、晨暉等對不同菌株發(fā)酵的何首烏樣品及其發(fā)酵前后的化學(xué)成分進(jìn)行比較分析，并篩選出可以專一性降解何首烏中蒽醌類成分而不破壞其有效成分二苯乙烯苷的菌種。為降低何首烏的毒副作用，建立了一種炮制何首烏的新方法。2.2.3 其他應(yīng)用雙向固體發(fā)酵技術(shù)在中藥基質(zhì)開發(fā)中具有減毒、增效、擴(kuò)用等作用，還可以對藥材渣進(jìn)行再開發(fā)利用。以藥材渣作為發(fā)酵基質(zhì)，以藥用真菌為發(fā)酵菌種，共同構(gòu)成發(fā)酵組合，在二者相適應(yīng)的情況下，進(jìn)行固體發(fā)酵，所產(chǎn)菌質(zhì)的成分及藥效(性味功能) 值得研究。如，陳合等以中藥渣為主要原料，固體發(fā)酵法培養(yǎng)的靈芝固體菌質(zhì)含有豐富的生物活性成分(靈芝菌質(zhì)多糖、靈芝酸三萜、蛋白質(zhì)等) ，重金屬含量低，毒副作用小。谷睿等用14 種不同的靈芝菌株和甘草渣進(jìn)行復(fù)合型雙向發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的菌質(zhì)多糖含量都比沒有經(jīng)過發(fā)2酵的純甘草渣有了不同程度的提高。目前“雙向發(fā)酵”是開發(fā)藥渣最有希望的途徑，通過雙向固體發(fā)酵可以充分利用藥材廢棄資源，增加中藥新藥研發(fā)的可持續(xù)性，還可作為一種新型資源研發(fā)成新藥或保健品等。3.展望隨著生活水平及科技水平的提高以及對固態(tài)發(fā)酵機(jī)理認(rèn)識不斷加深，現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵的成功也將成為現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)的一次革命。隨著固態(tài)發(fā)酵過程動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的不斷研究和發(fā)展，不斷揭示固態(tài)發(fā)酵過程的變化規(guī)律，加以系統(tǒng)控制技術(shù)的完善，固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計(jì)會(huì)