·综述·
微生物发酵中药应成为中药研究的新内容
王兴红1,李祺德1,曹秋娥2
(1.云南省微生物研究所,云南昆明 650091; 2.云南大学生化学院化学系,云南昆明 650091)
摘 要:微生物,特别是真菌具有强大的分解转化能力,中药炮制采用微生物发酵法具有一般方法所无法比拟的优势,可以为开发新药、提高药物疗效、降低药物毒副作用的研究提供新的手段,为中药的发展开辟新的研究空间。进行中药发酵研究也具有成熟的现实条件,应当成为我国中药现代化研究的内容之一。
关键词:发酵;中药炮制;微生物
中图分类号:T Q92;R283 文献标识码:A 文章编号:02532670(2001)03026702
New field for study of TC M through fermentation by microbe
W AN G Xing-hong1,LI Qi-de1,CAO Qiu-e2
(1.Yunna n Institute of M ic ro bio log y,Kunming Yunna n650091,China; 2.Depar tment of Chemistr y,Co lleg e of Bio-chemistry,Yunna n Univ ersity,Kunming Yunna n650091,China)
Key words:fermenta tion;TCM processing;micro be
中药是中华民族的瑰宝,在我国人民与疾病斗争的历史中起到了重要的作用,但在近代,我国在中药现代化方面进展较慢,除了中医药理论与现代科学理论不能很好地接轨外,研究手段落后也是原因之一,使中药未能被国际社会充分接受。笔者认为,中药的加工处理手段的现代化也应是中药现代化的重要内容,如中药非常讲究炮制,通过炮制达到提高药效、改变药性、降低毒副作用等目的。
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,通过微生物的生长代谢和生命活动来炮制中药,可以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地改变药性,提高疗效,降低毒副作用,扩大适应症。由于真菌在微生物中具有种类多、次生代谢产物多、培养条件比较简单等特点,因此应当是发酵中药的主要功能菌[1]。
1 微生物的药用历史
真菌是我国传统医药学的重要组成部分,我国也是世界上最早利用真菌防病治病的国家,早在东汉年间成书的我国第一部药物学《神农本草经》中,就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌分别列项论述,这些药物至今沿用不衰[2]。
从这些真菌中药中已经分离到相应的纯菌种,有些已实行人工种植物代替野生品,不能人工种植子实体的,也可以通过培养菌丝体来代替,充分满足了医疗用药的要求,也为环境保护和经济发展作出了贡献。近50年来,国内外学者在药用微生物分类、化学、药理学、临床医学、制剂学及遗传育种、栽培驯化、发酵培养方面进行了深入研究,取得了良好的效果,如微生态制剂、灵芝菌、虫草菌、蜜环菌、阿氏假囊酵母、竹红菌等在保健品和药品开发中占有非常突出的位置。由于微生物代谢产物具有各种各样独特的化学结构及生理活性,因此受到化学工作者和药学工作者的极大关注。
2 发酵也是传统中药材炮制的方法之一
发酵也是传统中药加工炮制的重要方法之一,如片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物,建神曲、沉香曲、淡豆豉、半夏曲、红曲、麦芽也都是通过发酵而形成的药物。从某种意义上说,虫草是蝙蝠蛾幼虫经虫草菌、僵蚕是家蚕经白僵菌感染发酵而成的。这些经典药物都是经微生物发酵后产生了新的药理活性,其中虫草是非常名贵的中药。但这些品种都是利用自然界天然的菌种发酵的,一般多为霉菌、酵母、细菌等,由于菌种不纯,针对性不强,不能利用现代研究成果定向改变药物的性能或有意识地根据药物之间的特性进行有目的的组合,同时接入的微生物种类范围受到了极大限制,也不可能根据需要将几种微生物组合接种在一起;另一方面,对那些在自然界中不占优势、生长条件要求比较严格的微生物来说,就不可能在药物上生长起来。这就极大地限制了微生物的作用。另外,是否会落入有害菌也不明确,所以微生物在药物中的潜在效能没有最大限度地发挥出来。
3 微生物是中药发酵的有力工具
微生物在生长过程中会产生各种各样的生物活性物质,并易于组织工业化生产。现代工业中许多生物产品都是通过微生物发酵生产的,如各式各样的酶、抗生素。酶是一切生物体进行生命活动的基础,它可以使复杂的化学反应在常温常压下迅速完成,如米曲霉在生长过程中产生中性蛋白酶、碱
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中草药 Chinese T raditio nal a nd Herbal Dr ug s 2001年第32卷第3期
收稿日期:2000-07-25;修回日期:2000-09-29
基金项目:教育部微生物资源开放研究重点实验室资助项目
作者简介:王兴红(1966-),男,河南固始人。硕士,助研。任过中学生物教师、某合资企业的开发部经理,现于云南省微生物研究所从事微生物活性成分和发酵研究,已发表论文10余篇。Tel:(0871)5171975
性蛋白酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、单宁酶、酯化酶、酰胺酶、淀粉酶和糖化酶等,酵母在发酵时可产生蔗糖酶、淀粉酶、脂肪酶、酒化酶等,这些酶中既有胞内酶,也有胞外酶;既有合成酶,也有分解酶。有些微生物在生长过程中可以分泌几十种胞外酶到培养基中去,微生物进行生命活动所产生的胞内酶更是有成百上千,这些丰富而强大的酶系是中药发生化学反应的物质基础,可以将药物的成分分解转化形成新的成分,这些新成分就是新的活性药物筛选的物质基础。这就是微生物可以用来发酵炮制中药的理论根据,如酶法已成为中药炮制的一种方法,据马田田等报道,提取小檗碱之前,药材经纤维素酶进行酶解后,可以提高小檗碱的收率[3,4]。另一方面,由于微生物也会形成丰富多样的次生代谢产物,它们有些本身就是功效良好的药物;或以中药中的有效成分为前体,经微生物的代谢可以形成新的化合物,或微生物的次生代谢产物和中药中的成分发生反应形成新的化合物。
微生物次生代谢产物可以和中药的有效成分发生复方、协同作用。
微生物在中药的特殊环境中也有可能会产生新的代谢反应,因为中药的物质可能对微生物的生长和代谢有促进或抑制作用,从而改变微生物的代谢途径,从而形成新的成分或改变各成分的相互比例。
微生物的分解作用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,如菜籽饼、棉籽饼经微生物发酵后可以脱去有毒物质,从而用来饲喂牲畜;也有可能经微生物的分解作用使原来不易消化吸收的物质变得易于吸收,如动物血经微生物发酵后,消化吸收率可以成倍地提高。
由于微生物生长主要消耗的是动植物的蛋白质、糖等常规物质,有可能对有效成分有浓缩作用,如发酵法提取薯蓣皂苷就是通过发酵去除薯蓣中的淀粉。就微生态制剂而言,有益菌本身就是很好的药物,如双歧杆菌。
微生物容易诱变,可以根据需要,运用现代生物技术对微生物进行改造,使之更适合中药发酵的需要。现代生物技术首先在微生物体中得到运用,也是基因工程等技术最成熟的领域。
4 微生物类群为中药发酵提供了充足的选择余地
据统计,目前已发现的能产生抗细菌、抗病毒产物的微生物仅真菌就达200余种,抗肿瘤的真菌200种。据全国中药资源普查统计,我国药用真菌有41科、110属、298种,占藻类、菌类、地衣类等同属低等药用植物467种的63.8%,是低等药用植物中种数最多的一类[2]。
微生物的生物多样性为我们提供了丰富的可供选择菌株,不同的微生物具有不同的特性,可能在中药发酵中具有
不同的效果。但不同的微生物有时会产生大体上类似的生理活性物质,如人们已从冬虫夏草中分离出多达几百种真菌,但它们所产生的冬虫夏草的效果都是类似的;不同的培养基经同样的微生物类群发酵处理后也会产生药性的差异,如发酵淡豆豉时,用桑叶、青蒿同制的,药性偏于寒凉,适用于外感风热或温病初起之证;用麻黄、紫苏等同制的,药性偏于辛温,适用于外感风寒之证[5]。5 微生物具有多方面的药理作用
微生物中发现的活性成分的功能是多方面的,已成为发现新药的重要领域。现在,除了抗菌、抗肿瘤等抗生素外,非抗微生物生理活性物质的发现越来越多,如:免疫抑制剂、降血脂、抗氧化、受体拮抗剂和特异性酶抑制剂等。
毒菌也是一类含有对人有强烈作用效果的菌类,极其少量的活性物质就可引起人的剧烈反应,若用这些菌类发酵有关中药,可能会收到意想不到的效果。如毒蝇鹅膏菌含有神经毒素,能引起人的精神幻觉,在欧美还有食毒蝇菌的嗜好。采用这类毒菌发酵相应的戒毒中药,有可能对开发戒毒类药物有所帮助。6 发展方向
对某一具体发酵中药的研究来说,主要需做好以下工作:1)加强功能微生物的菌种选育工作;2)中药发酵技术及装备研究;3)发酵中药的组方及药理活性研究;4)复合微生物发酵技术研究;5)建立有效的筛选模型;6)应用现代化学分析技术,建立快速灵敏的分析检测手段;7)在研究发酵中药过程中如何贯彻中医理论的指导并吸收现代中医药的其它新成果。
总之,利用微生物发酵中药具有广阔的发展前景,也具备了发展的有关条件,时机是成熟的。云南省微生物研究所在这方面已开始了有关的研究工作,并取得了一定的进展。可以预见,通过努力,利用现代生物技术发酵中药必将对扩大中药治疗范围、剂型改进、创制新药方面提供新的技术手段,为中药吸收现代科技成果提供新途径,给中药研究注入新的内容和活力,为中药走向世界、造福全人类起着进一步的推动作用。参考文献:
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微生物制药的一般工艺流程 微生物制药技术 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特
点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 分离思路新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 采样：有针对性地采集样品。 增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
第六章微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备 6.4 发酵培养基制备 ? 概念（medium）供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要 的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 ? 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。 6.4.1 培养基的成分 碳源 氮源无机盐水生长因子 前体与促进剂 消泡剂 1、碳源(carbon sources) 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。 碳源种类 糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜 脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸 迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸 2、氮源（nitrogen sources） 概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。 作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。种类：无机氮源、有机氮源 有机氮源 几乎所有微生物都能利用有机氮源 黄豆饼粉、花生饼粉 棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素 无机氮源 氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。 工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。（NH4）2SO4利用后，产生硫酸 生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。 3、无机盐和微量元素 ? 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质 ? 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。? 种类：盐离子 磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加 铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。 4、水 菌体细胞的主要成分。 营养传递的介质。良好导体，调节细胞生长环境温度。培养基的主要成分之一。 5、生长因子（growth factor）
药物微生物 一.药源微生物 药物的来源无外乎化学合成、生物合成，以及化学半合成。 微生物作为天然药物的资源已经完全显露出它的优势： 首先，微生物种类繁多，并且生活环境条件复杂多样，从而使得微生物在生理代谢上和遗传上存在着其他生物类群无法比拟的多多样性，其生活过程中产生的代谢产物也因此多种多样，为我们寻找药物提供了充分的可能性。 其次，微生物生长快速，并且可以进行大规模的工业化生产。 第三，微生物的遗传背景简单，易于利用各种遗传突变手段，改变微生物的代谢途径和调控方式，使得各种微量的药用成分能够大量合成，开发价廉物美的药物 第四，药物的疗效包括两个方面，一是治疗疾病的效果，二是药物的毒性大小。 1.微生物的多样性 细菌真菌藻类植物动物 2.药源微生物 （1）放射菌（链霉菌庆大霉素） （2）细菌 （3）真菌 二.药用微生物 药用微生物通常是指传统中药（汉方药）中的大型药用真菌，如灵芝、虫草等。 三.基因工程菌 基因工程微生物的应用主要要求是：一个适宜外源基因操作的载体系统和一个适宜外源基因活性产物表达的宿主系统。 第二节微生物药物 在医药用微生物中，最重要的是药源微生物。一方面是由于大量的药物来自微生物的天然产物，另一方面，即使是药用微生物，其有效部位也是各种微生物的代谢产物。 一．初级代谢和次级代谢
从表中可以得出次级代谢产物合成的特点：1.次级代谢产物多在细胞生长停止以后合成；2.初级代谢产物可直接或修饰后成为次级代谢产物合成的前体；3.合成反应常包括聚合作用和修饰；4.次级代谢产物分泌胞外；5.合成反应受初级代谢影响，但控制较为间接、松弛，主要受次级代谢自身系统控制。 次级代谢产物可能的合成理由是：1.食物储备；2.拮抗作用；3.次级代谢过程的重要性；4.诱导产生菌的细胞分化；5.诱导其他生物的细胞分化。 将次级代谢系统按如下方式进行分类（1）I 级反应 在这一步反应中，初级代谢物被转化为次级代谢合成的中间体。 这类反应根据其相关的初级代谢途径可以进一步划分，如氨基酸的合成和代谢、核苷酸的代谢、糖的转化或辅酶的合成。（2）II 级反应 这是一类缩合反应，相近的小分子单元被聚合成大分子（1）乙酸-丙二酸单元的缩合（2）氨基酸的缩合 二.次要组分 通常是主要产物的同系物，但是在有些列子中它们会呈现不同的结构类型。 三.微生物药物的定义 微生物药物通常来源于微生物的次级代谢产物，但并不是所有的微生物次级代谢产物都可以作为药物。 抗生素是指能够以低浓度仰制其他微生物生长的低分子量的微生物代谢物。 低分子量的微生物代谢物：指的是在大多数情况下抗生素的相对分子质量为几千以内，而酶以及其他复杂蛋白质分子尽管可能具有抗微生物活性，却不认为是抗生素。 人们所说的抗生素还包括由天然产物经化学修饰后的产物，即半合成抗生素 一个狭义的微生物药物的定义为：微生物在其生命活动过程中产生的能以及低浓度有选择地抑制或影响其他生物机能的低分子量的代谢物。 微生物药物的广义定义为：能以低浓度有选择的抑制或影响其他生物机能的微生物或微生物的代谢。 四.微生物药物的几个相关基本概念 （1）最小抑制浓度 （MIC ）这是药物活性测定常用的参数。 （2）抑制谱 药物能够选择性抑制/影响（即MIC 值较低）的生物或生物分子的范围。抗菌药物的抑制谱是指选择性抑制微生物的范围，抗肿瘤药物的抑制谱是指选择性抑制肿瘤细胞的范围等， （3）药物活性 是指药物对病原体作用的强弱 （4）毒性 药物对宿主生物细胞的抑制或杀死作用，通常半致死剂量（50LD ）表示。 （5）化疗指数 判断一种药物的安全性和有效性的综合指标。 ((= (C CI T 明显疗效的最低给药剂量） 化疗指数）治疗对象对药物不呈明显毒性反应的最大耐受剂量） （6）抑制曲线 药物对作用对象的抑制活性随时间变化的曲线，如抑菌曲线。 （7）药物敏感性 药物对其所作用的对象的抑制活性的高低。 （8）药物的相互作用 不同药物同时存在时，将会对各自的活性产生相互的影响。 五.微生物药物的命名 一般有以下几种命名药物的方法： （1） 根据产生药物的微生物分类命名 如青霉素 链霉素等。 （2） 根据结构类型的特征命名 常常是一族药物，如四环素类药物、氯霉素药物等。 （3） 根据地名或纪念意义而命名 如井冈霉素、土霉素、制霉菌素等。
微生物在中药研究中的应用日趋深入 中药家族中有一类特殊的成员??微生物。近年来，随着生命科学对于微生物的研究越来越快、越来越深入，微生物除了作为中药材以外，业已成为中药现代化研究中不可缺少的工具之一，在中药二次开发、拓展中药资源、中药药理研究中发挥了令人瞩目的作用。 微生物相关中药培养引人注目 近年来，以从冬虫夏草中分离的真菌纯培养物代替冬虫夏草的研究取得了巨大的经济和社会效益，掀起了包括蝙蝠蛾拟青霉、蝙蝠蛾多毛孢、蛹虫草等虫生真菌在内的研究热潮。热潮所反映的正是这样一种现象---对传统微生物中药的生物学研究加深了传统微生物中药的应用和产品开发，特别是多种中药微生物纯培养物代替原药材的研究尤其引人注目，如灵芝、猴头等各种药用菌的栽培，对保护环境、保护资源、满足人民群众用药需求起到了十分巨大的作用。 研究发现，微生物相关中药的形成方式，可以分为以下几种情况。一是以腐生生活方式形成的大型药用真菌，如灵芝、猴头、木耳、香菇等。这些真菌基本上都可以实现人工栽培。二是由天然微生物发酵植物性中药材料形成，如神曲、红曲等，主要是酵母和丝状真菌。三是植物和微生物共生形成的中药，如天麻是蜜环菌和天麻植物的共生体，天麻植物依靠蜜环菌提供营养；猪苓也是由于蜜环菌侵入猪苓菌核形成的共生体，由蜜环菌提供营养。四是寄生真菌侵染活体昆虫形成的虫菌复合体，其实质是昆虫的致病菌。如冬虫夏草、僵蚕、蛹虫草等。五是微生物侵染植物后，植物抵抗微生物的侵染而形成的植物抗毒素，如龙血竭、沉香等。 而且，微生物相关中药活性成分的研究也加深了人们对这些中药药理作用的认识，药理学研究又促进了传统微生物中药在治疗现代社会的高发病，如癌症、心脑血管疾病、病毒性疾病中的应用。例如，多数微生物中药都具有滋补保健的效果，灵芝、冬虫夏草更是成为保健食品开发的热点；大多数药用真菌都含有真菌多糖，真菌多糖能增强免疫力，且没有直接的细胞毒作用，成为抗癌、抗病毒产品的开发热点。 中药微生物转化研究初步展开 目前，已有一些学者注意到开展中药微生物转化研究的巨大价值并付诸实践，取得了较好的研究成果。云南大学的王兴红等认为可以借助不同真菌产生的丰富酶系来炮制中药，达到产生新的药用成分、提高有效成分含量、降低不良反应的目的，并应用这一理论开展了薏苡仁的微生物转化研究。结果表明，经转化后的薏苡仁不仅原有抗癌组分的量提高，还出现了新的抗癌组分。中国药科大学的余伯阳教授提出将天然药物的生物转化研究与组合化学理论相结合，提出"中药生物组合化学 "的概念，并建议将其用于复杂天然药物的筛选和研制，开发具有中国特色的、新的高效活性先导化合物。他利用微生物对延胡索中镇痛成分延胡索乙素进行了转化，有两个菌株的转化物活性高于底物，经进一步分离，最终得到了两个转化产物，活性明显高于延胡索乙素。南京中医药大学药用真菌研究中心的庄毅建议以不同的中药材料为固体基质，通过接种不同的真菌获得不同的"药性菌质"，通过对"药性菌质"进行药理模型筛选后，可以获得不同的中药产品，达到对中药增效、扩用、减毒的作用。他在这一思路指导下培养了槐耳菌发酵中药，获得的发酵菌质药用效果比常规培养的槐耳菌质明显增强，使乙型肝炎e 抗原临床转阴率由33％提高到50％。 微生物应用于药理研究前景广阔 由于一些微生物具有与动物和人相类似的代谢途径，能产生相同或类似的代谢产物，利用这些微生物对中药的一些有效成分进行药理和毒理研究就变得十分可行，特别是可以在难合成药物和辅助确定代谢途径方面发挥重要作用，在药物开发的早期阶段提供药物代谢的可能途径。 中药以口服为主，它们必然在消化道中与肠道菌接触，肠道菌的代谢对中药的作用不容
发酵中药研究进展 摘要：本文通过发酵中药的历史研究概况，不同发酵物料、不同发酵微生物和发酵基质对发酵中药的影响，发酵中药的研究现状及应用现状进行论述。 关键词：发酵；中药；微生物； 中药发酵是借助于酶和微生物的作用，在一定的环境条件下（如温度、湿度、空气、水分等），使药物通过发酵过程，改变其原有性能，增强或产生新的功效，扩大用药品种，以适应临床用药的需要[1]。中药发酵制药技术继承了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(天然药物)制药方面寻找药物的新疗效。随着人们对中药的认识不断深入及使用范围的不断扩大，对中药研究也不断地深入，通过先进的检测手段对发酵前后的药物组分进行研究，如通过高效液相检测就发现发酵转化的组分及转化的量，从而更加深入的研究发酵的原理。与此同时，随着现代生物技术的不断进步，特别是酶工程和组织细胞的体外培养的成功，又为中药的新型炮制提供了先进的手段。 1、中药发酵的历史概况 我国人民早在四千多年以前就开始利用微生物发酵来酿酒，我们现在常用的酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品也是古人用微生物发酵来生产的。发酵中药的应用在我国具有悠久的历史，是传统中药加工炮制的重要方法之一，发酵中药作为一种炮制、加工工艺，不但改变了煎、煮、熬、炼、蒸、浸的传统工艺，而且使药效提高、药性发生改变。一些传统中药如六神曲、淡豆豉、半夏曲、红曲豆黄等，也是通过利用自然界微生物固体（如霉菌、酵母等）发酵而成的。但是由于当时认知和条件的限制，传统的中药发酵仅对自然界的菌种进行简单利用，且菌种不纯，针对性不强，不能利用现代研究成果定向改变药物的性能或有意识地根据药物之间的特性进行有目的的组合。同时，对那些在自然界中不占优势、生长条件又要求比较严格的微生物来说，就不可能用来中药发酵[2]。 2、中药发酵的种类 2.1根据发酵物料的状态，中药发酵，也有固态发酵和液态发酵两种类型。 2.1.1中药固态发酵
微生物发酵技术在中药制药中的应用 278班郭利强 9号 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,通过微生物的生长代谢和生命活动来炮制中药,可以比一般的物理或化学的炮制手段更大幅度地改变药性,提高疗效,降低毒副作用,扩大适应症。中药发酵制药技术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(天然药物)制药方面寻找药物的新疗效。传统的中药发酵多是在天然的条件下进行的,而现在的中药发酵制药技术是在充分吸收了近代微生态学、生物工程学的研究成果而逐渐形成的。其先进发酵工艺特点是: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,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的新型中药发酵加工制剂。 1 中药发酵制药的源流 早在千余年前,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。如半夏曲的制造,明·《本草纲目》记载:“半夏研末,以姜汁、白矾汤和作饼,楮叶包置篮中,待生黄衣,晒干用”。其性味苦辛、平,能化痰止咳、消食积、治泄泻。而未发酵的半夏刚性味辛,有毒,功能燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结。清代,按其辅料中药及治疗功能的不同,又制出了皂角曲、竹沥曲、麻油曲、牛胆曲、开郁曲、海粉曲、覆天曲等10种药曲。淡豆豉的发酵工艺另具特色,它是以黑大豆为原料制成的,性味苦寒,具有解表除烦、宣郁解毒功能,其工艺为“用黑大豆二三斗,水浸一宿,沥干黄熟,摊席上..蒿覆,侯黄衣上遍..安瓮中筑实,桑叶盖厚三寸,密封泥..如此七次”。再有用黑大豆制成的豆黄,则性味甘温,能祛湿痒、健脾益气。其发酵工艺为“用黑大豆一斗,黄熟,铺席上以蒿覆之,如氽酱法,待上黄,取出晒干”。未经发酵的黑大豆,则性味苦平,有活血、利水、解毒作用。从上述可以看出,中药发酵的目的主要为改变药物原有性能,产生新的治疗作用(如淡豆豉、豆黄),或增强原有疗效的治疗作用(如淡豆豉、豆黄),或增强原有疗效(如半夏曲),扩大用药品种。由于其疗效确切,至今对六神曲、半夏曲和淡豆豉等仍在进行工艺改进研究,并取得相应成绩。片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物,建神曲、沉香曲、淡豆豉、半夏曲、红曲、麦芽也都是通过发酵而形成的药物。从某种意义上说,虫草是蝙蝠蛾幼虫经虫草菌、僵蚕是家蚕经白僵菌感染发酵而成的。这些经典药物都是经微生物发酵后产生了新的药理活性,其中虫草是非常名贵的中药。 2 中药发酵技术的研究现状 中药发酵研究开始于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,但也仅是将中药当做菌丝体发酵的菌质,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。目前,已有学者呼吁中药发酵制药可按新药审批办法规定开发新药。同时也开展了另一项研究,即生物转化,我们认为它与中药发酵是密不可分的。90年代初,日本人小桥恭一发现中草药成分如番泻叶甙,可借助肠道细菌转化为致泻有效成分而起到治疗作用。又有报道,在中药有效成分与细菌的生物转化过程,许多甙类、黄酮类、黄酮醇、黄烷酮类、香豆素类等均经过肠道菌进行了化学修饰。据悉,卫生部药品检验所动物试验结果:发酵中药只需1/28的量,即可与一般煎、煮、熬的水提物一份的量发挥同等的药效。 3 中药发酵制药的特点
微生物制药技术介绍 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其 衍生物。(有人曾建议将动植物的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容：
根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 分离思路新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法， 快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 采样：有针对性地采集样品。 增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。 分离：利用分离技术得到纯种。 发酵性能测定：进行生产性能测定。这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适pH值、提取工艺等。 工业上生产用菌株都是经过选育过的。工业菌种的育种是运用遗传学原理和技术对某个用于特定生物技术目的的菌株进行的多方位的改造。通过改造，可使现存的优良性状强化，或去除不良性质或增加新的性状。 工业菌种育种的方法：诱变、基因转移、基因重组。
微生物在药学中的应用 药管一班黄凤11068112 1. 什么是微生物发酵? 答:微生物的发酵就是利用微生物生命活动产生的酶对各种原料进行酶加工以获得所需产品的过程。 2. 微生物发酵有哪些类型? 答：厌氧发酵、需氧发酵；固体发酵、液体发酵；浅层发酵、深层发酵；微生物菌体发酵、微生物酶的发酵、微生物代谢产物的发酵、微生物转化发酵。 3. 什么叫药物的体外抗菌试验? 药物体外抗菌试验有哪些方法? 答：在体外测定微生物对药物敏感程度的实验，是筛选抗菌药物或测试新药抗菌性能的重要环节。琼脂扩散法（纸片法、挖沟法、管碟法）、连续稀释法（试管稀释法、平板分析法） 4. 药物体外抗菌试验的琼脂扩散法有哪几种方法? 答：三种；纸片法、挖沟法、管碟法。 5. 什么叫药敏试验K-B法?具体操作方法是怎样的? 答：K-B法就是纸片法；该法是将药敏纸片贴在已接种细菌的琼脂平板上，抗菌药物通过纸片在琼脂内向四周呈递减扩散，是纸片周围一定距离范围内实验细菌的生长受到抑制。 6. 能够测定药物最低抑菌浓度(MIC=minimal inhibitory concentration) )和最低杀菌浓度(MBC=minimal bactericidal concentration )的方法是什么方法?具体怎么检测? 答：连续稀释法；试管稀释法：在一系列试管中，用液体培养基对抗菌药物进行倍比稀释，获得药物浓度递减的系列试管，然后在每一管中加入定量的实验菌，经培养一定时间后，肉眼观察试管浑浊情况，记录能抑制实验菌生长的最低抑菌浓度。平板稀释法：先按连续稀释法配制药物，将不同系列浓度、定量的药物分别混入琼脂培养基，制成一批药物浓度呈系列递减的平板。然后将含有一定细胞数的实验菌液（通常为十的四次方左右）以点种法接种于平板上；同时设无药空白平板对照。培养后可测定各菌对该药的MIC。 7. 灭菌制试剂的无菌检测需要检测哪几类菌? 按照药典规定,分别以什么菌作为对照菌? 答：需氧菌、厌氧菌及真菌的培养检查。以金黄色葡萄球菌CMCC(B)26003、生孢梭状芽胞杆菌CMCC(B)64941、白色假丝酵母菌CMCC(F)98001分别作为需氧菌、厌氧菌及真菌培养的对照菌。 8. 抗菌药物和防腐剂药物的无菌检测方法有哪些? 答：灭活法、微孔滤膜过滤法 9. 什么叫非规定灭菌剂? 答：不需要绝对无菌的制剂。虽然允许一定限量的微生物存在，但是严禁病原微生物存在。 10.非规定灭菌剂的微生物限度检查包括哪些指标检查? 答：染菌量检查（包括细菌数、霉菌素及酵母菌数测定）、控制菌检查（大肠埃希菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、破伤风梭菌检查和活螨的检查）。 11. 微生物限度检查的基本原则有哪些?
发酵技术指标 沃蒙特发酵技术服务平台 NO 项目英文技术名称名称指标 1他克莫司Tacrolimus 发酵单位：大于 1.0g/L, 发酵周期： 240 小时 , 提取收 率： 60-70% 2西罗莫司Sirolimus\Rapamyci 发酵单位： 1000±200 mg/L，发酵周期： 192hrs ，收率：35- 40% n产品含量：≥ 98% 3乳酸链球菌素Nisin 发酵水平 : 12-15g /L ，发酵时间：16-20小时，收率 :65% 以上。 4霉酚酸mycophenolate 发酵单位： 12g/L 以上，发酵时 间：160 小时，提取得率：mofetil, MMF 75% 5去甲金霉素DMCT,Demethylchlor 发酵单位： 10± 2g/L ，发酵时间： 200 小时，产品收率： 75％ tetracycline 6雄烯二酮Androstenedione 发酵时间 96 ± 24 hrs ，每 3- 3.3 公斤植物甾醇可获 得 1 公斤雄烯二酮。 7利福霉素Rifamycin 发酵周期 220 小时，发酵单位大于 20g/L ，收率 65% 86- 羟基烟酸6-Hydroxynicotinic 纯度：≥ 98%，用途说明：用于合成维 生素 A Acid 9L- 缬氨酸Valine 发酵产酸： 60±5 克 /L ，发酵周 期： 60 ± 5 小时，提取 收 率： 65%（医药级） 10 L- 异亮氨酸Isoleucine 发酵产酸： 25-30 克 / 升，发酵周期 : 60-72 小时， 提取收 率： 80% 发酵单位 :35 ± 3g/L ，发酵时间 :33-35 小时，产品 得率 : 饲 11 L- 色氨酸Tryptophan 料级≥ 85%，药品级 ≥ 70%，产品质量 :>98.0%( 纯度 ) ， 糖转化率： 18% 12 糖化酶Glucoamylase 发酵周期： 6～7 天，酶 活： 8 万- 10 万 U 13 耐高温淀粉酶Amylase 发酵周期： 140h，酶活： 17 万单位 14 纤维素酶Cellulase 发酵周期： 6～7 天，酶活： 80-100IU 15 超级泰乐菌素Super tylosin 发酵单位： 14000- 16000U/ml 发酵时间： 130-150 小时提 取 收率： 70-75%
微生物在医药领域的应用 ——微生物发酵在中药中的应用 林学院环境工程2011级1班吴睆娉 20110028 摘要：中药是中华民族的瑰宝，几千年来中医药为我国人民的健康做出了巨大的贡献，形成了系统的中医药理论和大量经实践检验的成药验方。中药作为天然药物正逐步引起世界的关注。微生物个体微小，却与人类生活关系密切。微生物利用涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域，而在中药领域更是占据了重要。 关键词：微生物中药发酵技术发酵中药 中药行业是我国具有比较优势的少数几个产业之一，在自然科学领域，我国最有实力、最有优势、最有后劲的就是中医药。它是中华民族的瑰宝，也是世界传统医学中重要的组成部分，在预防和治疗疾病方面发挥着重要的作用。 微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。微生物学是生命科学中发展较快的学科之一，在生命科学中地位越来越重要，因此成为了各门学科都离不开的重要工具。 微生物学理论促进了微生物相关中药的发展 对传统微生物中药的生物学研究加深了传统微生物中药的应用和产品开发，特别是多种中药微生物纯培养物代替原药材的研究尤其引人注目，对满足人民群众用药需求起到了十分巨大的作用。以金水宝为代表的从冬虫夏草中分离的真菌纯培养物代替冬虫夏草的研究取得了巨大的经济和社会效益, 掀起了以蝙蝠蛾拟青霉、蝙蝠蛾多毛孢、蛹虫草等虫生真菌的研究热潮。对一些微生物和植物相互作用形成的中药也有了更深入的认识。对天麻、茯苓等中药的生物学研究促进了这些中药品种栽培技术的发展。 微生物相关中药活性成分的研究为这些中药的质量标准化起到了重要的作用，也加深了对这些中药药理作用的认识。药理学研究促进了传统微生物中药在治疗现代社会的高发病如癌症、心脑血管疾病、病毒性疾病中的应用。多数微生物中药都具有滋补保健的效果，如灵芝、冬虫夏草成为保健食品开发的热点。大多数药用真菌都含有真菌多糖, 真菌多糖能增强免疫力、没有直接的细胞毒作用，成为抗癌、抗病毒产品开发热点。 微生物发酵在中药中的应用 微生物发酵制药是指利用微生物技术，通过高度工程化的新型综合技术，以利用微生物反应过程为基础，依赖于微生物机体在反应器内的生长繁殖及代谢过程来合成一定产物，通过分离纯化进行提取精制，并最终制剂成型来实现药物产品的生产。中药发酵制药技术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(天然药物) 制药方面寻找药物的新疗法。 古代中药发酵技术应用历史与现状 我国人民远在 4000 多年前就学会利用发酵来酿酒，此后又相继利用发酵来生产酱、醋、豆豉和臭豆腐等食品。《本草经疏》曰：“古人用曲，即造酒之曲，其气味甘温，性专消导，行脾胃滞气，散脏腑风冷。说明中药临床应用之曲是在酿酒业发展的基础上出现的。后来人们在
微生物制药的研究进展 姓名：李青嵘 班级：生工102 学号：1014200044
摘要 本文通过对历史文献的检索，从微生物生产维生素，微生物生产多价不饱和脂肪酸，微生物生产抗生素，微生物生产抗癌物质，微生物生产医用酶制剂等五个方面综述了微生物制药的研究进展。 关键词：微生物，制药，发酵工程 1.前言 随着生物技术的迅猛发展，在医药领域的许多方面取得了巨大的进展.，其中采用微生物制药，具有生产工艺简单，生产成本低廉，产品产量高，产品纯度高，可大规模工业化生产等优势，同样得到了巨大的发展。从传统工艺，如利用发酵工程生产抗生素、酶制剂以及B-胡萝卜素等；到现今的利用转基因技术生产干扰素、胰岛素、生长因子等几十种新药和疫苗。本文着重综述了微生物的发酵工程在医药研究和生产中应用的最近进展，主要包括生产维生素、多价不饱和脂肪酸、抗生素、抗癌物质医用酶制剂等五个方面。 2.研究内容 2.1.微生物生产维生素 维生素是六大生命要素之一, 为整个生命活动所必需。β-胡萝卜素、VC、VE是目前应用最为广泛，效果最为显著的三种维生素，它们的作用分别是：β-胡萝卜素是强力抗氧化剂, 有抑制癌细胞增殖和提高机体免疫力等作用。V C 和V E 均是抗氧化剂, 前者可阻止、破坏自由基形成，还具有激活免疫系统细胞的活力，刺激机体产生干扰素以抵御外来侵染因子。至于VE可产生抗体，增强机体免疫力。目前，上述的“三素”以实现了微生物工业化生产。 目前，β-胡萝卜素主要是由三孢布拉霉菌生产，在1998年，陈涛等[1]已经针对三孢布拉霉菌的特点，优化发酵工艺，在3M3的发酵罐中发酵120h，生产的β-胡萝卜素产量已达到1146.5mg/L。虽然，传统的工艺生产β-胡萝卜素的产量高，生产周期比较短，但是传统的工艺复杂，成本过高，不利于大规模工业化生产。故,目前许多课题组专注于开发新的生产β-胡萝卜素的菌种或改进传统工艺。据近年所发表的期刊文献，目前，采用红酵母发酵生产β-胡萝卜素是一种工艺简单，成本低廉的方法，虽然在产量方面较传统方法的低很多，但是该方法仍具有很大的发展潜力。何海燕等[2]采用粘红酵母R3-35摇瓶发酵84h，生产的β-胡萝
微生物对污染物的降解和转化 ?有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质） ?无机污染物生物净化 第一节有机污染物的生物净化机理 ?净化本质——微生物转化有机物为无机物 ?依靠——好氧分解与厌氧分解 一、好氧分解 ?细菌是其中的主力军 ?原理：好氧有机物呼吸 ? C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐 ? H → H2O ? N → NH3→ HNO2→ HNO3 ? S → H2SO4 ? P → H3PO4 ?二、厌氧分解?厌氧细菌 ?原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2 ?N → RCHNH2COOH → NH3（臭味） + 有机酸（臭味） ?S → H2S（臭味） ?P → PO 3- 4 ?水体自净的天然过程中 厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化 一、碳源污染物的转化
?包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。 1．纤维素的转化 ?β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。 ?来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 A．微生物分解途径 B．分解纤维素的微生物 ?好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 ?厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。?放线菌——链霉菌属。 ?真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 ?需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。 2．半纤维素的转化 ?存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。 ?分解过程 ?分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。 ?许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。 3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？?确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。 黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。 白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。*木质素降解的意义何在呢？（二）油脂的转化
微生物转化在植物类中药研究中的应用 班级：科研一班 学号：2013110039 姓名：杜风丽
微生物转化在植物类中药研究中的应用 摘要:对微生物转化在植物药成分研究中的应用取得的进展进行了综述，利用微生物对植物药成分进行转化是中药高效利用的一条新思路，可显著推动我国的植物药资源的高效开发与利用，有利于在短时间内研制出具有自主知识产权的新药。 关键词:微生物;植物药;生物转化 中药是我国民族医药的瑰宝，长期以来人们一直从现有药材中寻找有效成分。尤其植物药，从现有资源中发现新的具有生理活性作用的化合物越来越难。另外，原有植物药成分存在着的体内代谢途径不清楚、药效不强、毒副作用大、稳定性差等缺点，影响了它们的应用。要解决这些问题，一方面要对现有的植物药成分进行化学结构改造，获得新的化合物，开发新的药理活性;另一方面，要选择合适的手段，对植物药成分的体内药代动力学进行研究，更好地阐明植物药成分的药效，发挥中药在世界医药中的作用。生物转化是近五十年来发展起来的一门科学，微生物转化是生物转化的一部分，而真菌种类繁多、营养要求相对较低、易于培养，是一种有效的生物转化载体。使用真菌作为生物转化体系，以植物药成分研究为出发点，进行植物药成分的转化和体内药物代谢的研究已经初步取得了一些成果。 1.紫杉醇 紫杉醇是从红豆杉属植物的树皮中分离提取到的一种二萜类化合物，亦是继阿霉素和顺铂后备受青睐的抗癌药，但其来源一直缺乏[1]。美国施贵宝公司Patel等利用微生物转化方法进行紫杉醇的半合成，他们分别从白色类诺卡菌、藤黄类诺卡菌、莫拉菌的发酵液中分离得到c-13紫杉醇酶、C-7木糖苷酶和c-10去乙酰酶，分别将红豆杉中的几种紫杉烷如巴卡亭Ⅲ、紫杉醇C、cephalomannie、10一去乙酰基紫杉醇等的7，10，13位进行水解，得到较多而单一的10 去乙酰一巴卡亭3，该产物为紫杉醇合成的重要前体化合物，再利用化学反应，连接上13位的侧链，即可得到紫杉醇[2-3] 。这提示了生物转化技术有利于紫杉醇前体物质的得到，从而为紫杉醇的来源提供了一个新的有效途径。 2.喜树碱 喜树碱是Wall和Wani等从珙桐科乔木、我国特有的植物喜树的树叶和树皮中分离得到的具有较强的抗肿瘤和抗病毒活性的生物碱。微生物转化喜树碱可以获得10，羟基喜树
生物转化在中药中的应用概述中药的开发长期以来都局限于从现有药材中寻找有效成分，但是随着药物筛选技术的发展，特别是高通量筛选技术的出现，从现有资源中发现结构新颖并有药用价值的化合物已经越来越难了。此外，一部分中药有效成分的水溶性或稳定性不好，又或者毒副作用太强，严重影响了它们的应用。要解决以上问题,最有效的途径便是进行中药化学成分的结构转化。 1.生物转化 传统的中药化学成分的结构转化方法为化学转化，但是由于中药化学成分的结构比较复杂，分子中往往有多个手性中心，用化学方法进行结构转化选择性差，极易发生氧化、环化和聚合等副反应。近年来，中药有效成分的生物转化方法由于其自身的种种优点而被广泛采用。药物生物转化是指药物在体内经历的化学结构的变化过程。大部分药物经生物转化后药理活性降低甚至消失，最终随尿和粪便排除体外，但也有一些药物通过生物转化后药理活性增强或毒性增加。因此，药物生物转化不仅影响药物作用的强弱和持续时间的长短，而且还会影响药物治疗的安全性，具有重要的现实意义。对于创新药物，需了解其在体内的生物转化情况。通过药物生物转化研究，发现并确定产生药理作用的物质基础，掌握药物生物转化规律，对于设计更合理的给药途径、给药方法、给药剂量，以及对制剂处方的设计、工艺改革和临床都具有指导意义。药物生物转化的主要部位在肝脏，肝外生物转化场所有：消化道、肺、皮肤、脑、鼻黏膜、肾脏等，也可被肠内细菌转化。肝脏外器官的生物转化活性比肝脏要低得多，所以至今为止对药物生物转化的研究大多以肝脏为主。 1.1 生物转化的研究方法 一般的生物转化研究过程是先将所使用的生物体系接种于培养液中进行预培养,调节生物体的生长状态,使其中的酶系具有较高的反应活性,然后投加底物。底物可以固体粉末的形式加入,亦可以适量的溶剂溶解后加入。若底物为脂溶性成分,可以用乙醇、丙酮、二甲基亚砜等有机溶剂溶解,但有机溶剂在培养液中的终浓度不宜超过1%,以免影响酶的活性。底物的加入量一般为每升培养液中加入30-100mg。转化时间一般为2-8d,有的则需持续十余天。生物转化是一个动
微生物发酵制药 -----总体工艺过程流程 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。 微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 1.分离思路：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 2.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 3.采样：有针对性地采集样品。 4.增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
发酵工程，是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。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 发酵工程的内容 它是一级学科“轻工技术与工程”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。 1）“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”，词条“发酵工程”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 （2）工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产，就必须解决实现这些工艺（发酵工艺）的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程”。 （3）发酵工程是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科。发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼（包括废水处理）等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。 （4）微生物是发酵工程的灵魂。近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。 （5）发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。 发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。 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、维生素和单细胞蛋白等。 从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术：包括固液分离技术（离心分离，过滤分离，沉淀分离等工艺），
微生物发酵在中药制药中的应用 药学系278班于婷40号 摘要：中药是中华民族的瑰宝,在我国人民与疾病斗争的历史中起到了重要的作用,但在近代,我国在中药现代化方面进展较慢,除了中医药理论与现代科学理论不能很好地接轨外,研究手段落后也是原因之一,使中药未能被国际社会充分接受。中药作为天然药 物正逐步引起世界的关注。微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。利用微生物发酵中药具有广阔的发展前景，也具备了发展的有利条件，实时机也日趋成熟。 关键词：微生物中药发酵技术发酵中药 中国是中医中药的起源，几千年来中医药为我国人民的健康做出了巨大的贡献，并逐渐积累，形成了系统的中医药理论和大量经实践检验的成药验方。中药行业是我国具有比较优势的少数几个产业之一，在自然科学领域，我国最有实力、最有优势、最有后劲的就是中医药。它是中华民族的瑰宝，也是世界传统医学中重要的组成部分，在预防和治疗疾病方面发挥着重要的作用。正受到各国人民和研究人员的关注和重视。目前各国都在从中药等天然产物中寻找有效药源。 微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。微生物学是生命科学中发展较快的学科之一，在生命科学中地位越来越重要，成为各门学科都离不开的重要工具。在制药药现代化进程中，微生物显示出了越来越重要的作用，充分利用现代微生物学成果可以更好地促进制药的现代化，也为微生物学的发展开辟了新领域。 1 中药发酵制药的源流 早在千余年前,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。如半夏曲的制造,明?《本草纲目》记载:“半夏研末,以姜汁、白矾汤和作饼,楮叶包置篮中,待生黄衣,晒干用”。其性味苦辛、平,能化痰止咳、消食积、治泄泻。而未发酵的半夏刚性味辛,有毒,功能燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结。清代,按其辅料中药及治疗功能的不同,又制出了皂角曲、竹沥曲、麻油曲、牛胆曲、开郁曲、海粉曲、覆天曲等10 种药曲。从上述可以看出,中药发酵的目的主要为改变药