中药发酵工艺课件

中药发酵工艺中药发酵工艺主讲人：主讲人：中药发酵工艺主讲人：前言前言?我国远在四千多年以前就懂得利用微生物发我国远在四千多年以前就懂得利用微生物发酵来酿酒，其后又相继用微生物发酵来生产酱、酵来酿酒，其后又相继用微生物发酵来生产酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品。早在千余年前，我国醋、豆豉和臭豆腐等食品。早在千余年前，我国已开始将微生物发酵应用于中药炮制，成为世界已开始将微生物发酵应用于中药炮制，成为世界上最早利用微生物对天然药物进行生物转化的国上最早利用微生物对天然药物进行生物转化的国家之一。家之一。?如半夏曲的制造，本草纲目记载：如半夏曲的制造，本草纲目记载：“半半夏研末，以姜汁、白矾汤和作饼，楮叶包置篮中，夏研末，以姜汁、白矾汤和作饼，楮叶包置篮中，待生黄衣，晒干用。待生黄衣，晒干用。”其性味苦辛、平，能化痰其性味苦辛、平，能化痰止咳、消食积、治泄泻。止咳、消食积、治泄泻。前言?我国远在四千多年以前就懂得利用微生物发酵来酿酒，其后又发酵中药比传统中药具有五大革命性改变?1、中药成分经过益生菌转化，由大分子变成小分子，100%被人体吸收。?2、真正的疗效提速，30分钟吸收到达血液。?3、真正的药效提高，发酵中药比传统中药提高4-28倍。?4、发酵过程分解毒性，真正无毒副作用。“是药三分毒”成为历史。?5、改善中药口味，使“良药不再苦口”。发酵中药比传统中药具有五大革命性改变?1、中药成分经过益生菌一、传统中药的发酵炮制概述?古代医药典籍将中药炮制又称为古代医药典籍将中药炮制又称为“炮炮炙炙”、“修治修治”、“修制修制”、“修事修事”。经净制或处理后的药物，在一定的温度和经净制或处理后的药物，在一定的温度和湿度条件下，由于霉菌和酶的催化分解作湿度条件下，由于霉菌和酶的催化分解作用，使药物发泡、生衣的方法称为发酵法。用，使药物发泡、生衣的方法称为发酵法。中药通过微生物的发酵达到增强中药药效、中药通过微生物的发酵达到增强中药药效、改变药性、降低毒副作用等目的。改变药性、降低毒副作用等目的。一、传统中药的发酵炮制概述?古代医药典籍将中药炮制又称为“炮1.1 传统中药发酵炮制的作用机理?传统中药发酵炮制的作用机理较为复杂，主要是依靠传统中药发酵炮制的作用机理较为复杂，主要是依靠微生物的生物转化微生物的生物转化来实现。来实现。?酶是一类具有高度催化效率的生物催化剂，它可以使酶是一类具有高度催化效率的生物催化剂，它可以使复杂的生物化学反应在常温常压下迅速完成。微生物在生复杂的生物化学反应在常温常压下迅速完成。微生物在生长代谢过程中产生纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶、长代谢过程中产生纤维素酶、木质素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂酶等多种胞内和胞外酶类。微生物有着非常强大的分解脂酶等多种胞内和胞外酶类。微生物有着非常强大的分解转化物质的能力，并能产生丰富的次生代谢产物。不同种转化物质的能力，并能产生丰富的次生代谢产物。不同种类的微生物具有不同的代谢方式，能分解各式各样的有机类的微生物具有不同的代谢方式，能分解各式各样的有机物质。通过微生物的新陈代谢和生长繁殖来炮制中药，可物质。通过微生物的新陈代谢和生长繁殖来炮制中药，可以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地增强和调整以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地增强和调整药性，提高疗效，降低毒副作用，扩大适应症。药性，提高疗效，降低毒副作用，扩大适应症。1.1 传统中药发酵炮制的作用机理?传统中药发酵炮制的作用机1.2 传统中药发酵炮制工艺传统中药经发酵炮制后其质量的高低与传统中药经发酵炮制后其质量的高低与许多因素都密切相关，如发酵菌种，培养许多因素都密切相关，如发酵菌种，培养基成分，培养条件（温度、湿度、氧气、基成分，培养条件（温度、湿度、氧气、pH值等）等因素。值等）等因素。1.2 传统中药发酵炮制工艺传统中药经发酵炮制后其质量的高低?1.2.1 在长期传统中药发酵炮制的生产实践活动中，中药炮制人员在长期传统中药发酵炮制的生产实践活动中，中药炮制人员对影响中药发酵炮制的质量因素积累了较为丰富的实践经验。一般而对影响中药发酵炮制的质量因素积累了较为丰富的实践经验。一般而言，发酵最佳温度以言，发酵最佳温度以3037为宜，相对湿度控制在为宜，相对湿度控制在70%80%为为宜。在此培养条件下，宜。在此培养条件下，适合大多数霉菌、酵母菌和细菌等的生长繁殖适合大多数霉菌、酵母菌和细菌等的生长繁殖。但限于当时的科学技术发展水平，温度和湿度的控制只能凭经验，例但限于当时的科学技术发展水平，温度和湿度的控制只能凭经验，例如，混和发酵时以如，混和发酵时以“握之成团，指间可见水迹，放下轻击则碎握之成团，指间可见水迹，放下轻击则碎”为宜。为宜。因此，因此，在传统中药的发酵炮制过程存在较大的主观性，影响了其质量在传统中药的发酵炮制过程存在较大的主观性，影响了其质量的稳定性。的稳定性。?1.2.2 培养基成分对传统中药发酵炮制后其质量的高低也有较大的培养基成分对传统中药发酵炮制后其质量的高低也有较大的影响影响，因此对组成培养基的药材质量和相互间的比例都有较严格的要，因此对组成培养基的药材质量和相互间的比例都有较严格的要求。不同的培养基经同样的微生物处理后会产生药性的差异，可利用求。不同的培养基经同样的微生物处理后会产生药性的差异，可利用此来生产不同适应证的中药。例如，发酵淡豆豉时，以桑叶、青蒿发此来生产不同适应证的中药。例如，发酵淡豆豉时，以桑叶、青蒿发酵者，药性偏于寒凉，多用于风热感冒或热病胸中烦闷之证；以麻黄、酵者，药性偏于寒凉，多用于风热感冒或热病胸中烦闷之证；以麻黄、紫苏发酵者，药性偏于辛温，多用于风寒感冒头痛之证。紫苏发酵者，药性偏于辛温，多用于风寒感冒头痛之证。?1.2.1 在长期传统中药发酵炮制的生产实践活二、现代中药发酵工艺2.1 现代中药发酵工艺是在继承中药炮制学发酵现代中药发酵工艺是在继承中药炮制学发酵法的基础上，吸取了微生态学研究成果，结合现法的基础上，吸取了微生态学研究成果，结合现代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药代生物工程的发酵技术而形成的高科技中药制药新技术是从中药新技术是从中药(天然药物天然药物)制药方面寻找药物制药方面寻找药物的新疗效。的新疗效。2.2 特点：以优选的有益菌群中的一种或几种、特点：以优选的有益菌群中的一种或几种、一株或几株益生菌作为菌种，加入中药提取液中，一株或几株益生菌作为菌种，加入中药提取液中，再按照现代发酵工艺制成产品，它是一种含有中再按照现代发酵工艺制成产品，它是一种含有中药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液药活性成分、菌体及其代谢产物的全组分发酵液的新型中药发酵加工制剂。的新型中药发酵加工制剂。二、现代中药发酵工艺2.1 现代中药发酵工艺是在继承2.3 传统中药发酵炮制工艺和现代中药发酵炮制工艺的比较（1）传统中药的发酵炮制多菌种混合自然发酵，参加发酵的菌种种类和数量都存在一定的波动；同时传统中药的发酵炮制采用的是传统的固体发酵，整个发酵炮制的过程都是凭主观经验来控制。因此，传统中药发酵炮制后其质量的稳定性难于保证。2.3 传统中药发酵炮制工艺和现代中药发酵炮制工艺的比较（1（2）现代中药的发酵炮制现代中药的发酵炮制根据微生物生长所用培养基状态的不同可分为固体发酵炮制和液体发酵炮制。现代中药的固体发酵炮制采用了现代生物技术，在整个发酵炮制过程中可以较好地控制参与发酵的菌种的种类和数量，同时对温度、湿度、酸碱度、通气等也能较好地实现动态控制，因而通过现代固体发酵炮制的中药其质量的稳定性得以较大的提高。在抗生素工业发展起来后，逐渐将液体发酵应用到中药的发酵炮制中，开启了对液体发酵炮制中药的研究。由于液体发酵较固体发酵具有更高的物质传递效率，也易于实现发酵炮制工艺的自动化控制，从而保证发酵炮制后中药质量的稳定性，所以此项工艺未来发展空间巨大。（2）现代中药的发酵炮制根据微生物生长所用培养基状态的不同可三、发酵型虫草-枸杞酒发酵工艺?3.1 发酵原理?从虫草深层发酵产物中可提取许多有效成分如多糖、多肽、生物碱、萜类化合物、甾醇、苷类、酚类、酶、核酸、氨基酸、维生素、M n-S O D、具抗生素作用的化合物等。它们的生理活性极其丰富多彩，可抗菌、抗癌、抗血小板凝结、抗辐射、改善和提高记忆力、调节机体免疫能力、钙离子拮抗、对脑和心脏在常压缺氧下有保护作用、镇静和镇痛等。有关发酵液成分的分析研究报告显示，发酵液中含有丰富的蛋白类物质。虫草菌发酵液中除含有少量残余的培养源物质外，更多的是含有菌丝的代谢产物，因此，虫草发酵醪可以作为功能性饮品开发的优良原料。目前，虫草液体发酵产物的主要用途是利用发酵产物制成药品、保健品或食品。虫草菌深层发酵的产物直接作为食品虽然还未能为人们接受，但被加工成口服液、营养液、食品添加剂、软饮料、含酒精饮料等，已逐渐被人们所接受。?三、发酵型虫草-枸杞酒发酵工艺?3.1 发酵原理?从虫草深层3.2 虫草酒发酵工艺流程3.2 虫草酒发酵工艺流程3.2.1 虫草发酵醪浆的制备将发酵基础培养基加入枸杞:党参=2:1 提取液的250ml 三角瓶中，装液量80ml，接种虫草菌种子液5%，24静置1d 后振荡培养5d，摇床转速150r/min，将所收获的菌丝体与发酵液打浆成发酵醪浆，作为虫草酒发酵基料。3.2.1 虫草发酵醪浆的制备将发酵基础培养基加入枸杞:党参3.2.2 酸化麦芽汁的制备按试验设计的要求将柠檬酸与麦芽汁以一定比例混合后98100、810min 的条件下进行杀菌处理，并迅速冷却到2 03 5备用。3.2.2 酸化麦芽汁的制备按试验设计的要求将柠檬酸与麦芽汁3.2.3 调配、发酵?将发酵后的发酵醪转入消毒后的打浆机中打浆后与杀菌处理的酸化麦芽汁在无菌条件下充分混合，加入已经活化和驯化的酵母液恒温发酵。发酵温度及时间的确定见表 1。经过前发酵阶段后即可进入缓慢的后发酵成熟阶段。3.2.3 调配、发酵?将发酵后的发酵醪转入消毒后的打浆机中3.2.4 成熟、分离、沉降与澄清当发酵液还原糖浓度降至5.33mg/ml 以下，酒精度达7%9%(V/V)、酸度为pH4.04.5 时表明已酿制成冬虫夏草原酒并可进入成熟阶段。成熟阶段冬虫夏草原酒温度应控制在18以下，成熟时间1315d，当酒醅完全下沉、酒体清亮有光泽、酒香浓郁并具有冬虫夏草独特风味时即可进行分离去渣。3.2.4 成熟、分离、沉降与澄清当发酵液还原糖浓度降至5.3.2.5 发酵液性质的确定发酵培养后观察发酵液特性，综合感官评价(分)=2 0%色泽评分+2 0%风味评分+4 0%口感评分+2 0%多糖含量。3.2.5 发酵液性质的确定发酵培养后观察发酵液特性，综合感四、中药发酵工艺的展望4.1 微生物发酵中药的机理还需更深入研究目前微生物发酵中药的机理主要存在于以下几点基础和推断:(1)微生物以中药中的有效物质或一些非有效物质为前体，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初生或次生代谢产物，有些代谢产物自身就是功能良好的药物；(3)微生物的初生、次生代谢产物和中药中的有些物质发生反应形成新的化合物;(4)由于中药的某些物质可能对微生物的生长代谢及活性成分的产生有促进或抑制作用，微生物在中药的特殊环境中也有可能改变自身的代谢途径，从而形成新的活性成分或改变各活性成分的相互关系；(5)因为微生物的分解转化作用，故其有可能多中药中的有毒物质进行分解，降低毒副作用。四、中药发酵工艺的展望4.1 微生物发酵中药的机理还需更深入4.2 选育优良发酵菌种，使微生物能够最大限度于作用于中药。本实验室主要研究白腐菌，在应用白腐菌发酵降解一些药用植物的木质素变化过程中，发现不同的菌种具有非常明显的降解差异性，这就表明菌种的影响很大。因此应该加大发酵菌种的筛选和评价工作，从而为微生物发酵中药研究找到比较便于深入研究的菌种。4.2 选育优良发酵菌种，使微生物能够最大限度于作用于中药。4.3 加大中药废弃物的二次开发利用。目前随着中医药现代化的发展，中药材需求量也越来越大，因此有些中药资源显得尤为紧缺。一方面应该加强道地药材的 GAP种植、药材基因以及细胞培养等研究；另一方面还需要强化药材的合理利用 合理使用药材，组方更科学实用，同时药材首次利用后药渣的二次开发，微生物在这方面具有很好优势。4.3 加大中药废弃物的二次开发利用。目前随着中医药现代化的4.4 培养基对发酵中药影响的研究，中药的植物学基础研究也必须跟上由于不同中药材的物理结构以及化学结构均不同，结果导致微生物发酵行为以及结果差异很大，主要表现在不同中药含有不同量的木质素、纤维素、半纤维素，这些不同的含量导致降解情况不一样，引起这些变化不同的原因在哪里，不同结构和含量与降解以及成分变化的相关性有哪些，从而让菌种最大限度的利用以中药材为主要组成部分的培养基获取目标物，也是以后值得研究的一个方向。4.4 培养基对发酵中药影响的研究，中药的植物学基础研究也必4.5 菌种混合发酵研究自然界微生物的多样性决定了微生物的群居性，如何借鉴微生物的自然生长环境，获取我们需要的材料，更好的将微生物与中药结合，也是值得研究的一个问题。纵观历代微生物发酵中药的研究，其中很多时候是好几种菌种混合产生的作用效果，因此也值得借鉴。4.5 菌种混合发酵研究自然界微生物的多样性决定了微生物的群4.6 发酵产物综合研究分离、纯化等条件的优化首先，应该对微生物的发酵和培养等进行系统的研究，并进行成分的分离、鉴定和相关药理实验的证明，更加明确微生物的性质以及变化过程。其次，对中药也应该进行成分与药理作用的全面研究，深入研究中药多靶点作用的机理，并用相应模型进行科学的阐述，进而建立中药多靶点作用的模式。4.6 发酵产物综合研究分离、纯化等条件的优化首先，应该对4.7 设计新型发酵罐。对于微生物发酵中药的研究而言，自古至今，应用较多的还是固体发酵。对于固体发酵来说，其中生物量的测定、发酵过程中湿度、通气、营养、均匀性以及发酵的工业化都值得深入探讨。新型发酵罐，需要综合考虑众多因素，从而方便发酵控制、量化指标。4.7 设计新型发酵罐。对于微生物发酵中药的研究而言，自古至4.8 发酵产物与天然产物的对比研究。通过对发酵产物与天然产物的成分、药理药效及毒理对比，寻找目前比较紧缺天然产物的替代品。4.8 发酵产物与天然产物的对比研究。通过对发酵产物与天然产4.9 相关测试设备的研究?中药由于自身成份的复杂性，需要分析能力更加强大的测试设备，只有这样，才能更好去阐述微生物发酵中药体系的作用特点与机理。4.9 相关测试设备的研究?中药由于自身成份的复杂性，需要分谢谢谢谢谢谢