备课素材：中药发酵技术-2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

中药发酵技术 发酵技术的一个很重要的应用是中药发酵炮制。高中生物学教材 没有提到。 中药发酵炮制是指将药物洗净或进行其他处理后，在适宜的温度 与湿度的条件下，接触空气中的微生物，经微生物分泌酶的催化分解 作用，使药物发泡、生衣的方法。中药发酵作为中药炮制手段之一。 传统中药发酵往往采用自然发酵，即将药材直接暴露于空气之中，依 靠自然环境中的微生物进行发酵。而现代中药发酵借助微生物技术、 发酵工程和生物工程等现代生物工程技术，使得中药发酵更加精准和 高效。 中药发酵的方式按时间可分为传统中药发酵与现代中药发酵。传 统中药发酵工艺较为粗放原始，是固体发酵的原始雏形，它有两种发 酵方式，一种是直接发酵如淡豆豉、百药煎等；另一种是与面粉混合 进行发酵，如神曲、半夏曲等。现代中药发酵方式有固态发酵、液态 发酵与双向固态发酵，这三种方式在现代研究生产中应用广泛。 1.固态发酵 固态发酵源于传统中药制曲发酵，它们之间经历了从敞开式发酵 到封闭式发酵，从经验式发酵到控制式发酵的变化。现代的固态发酵 已经发展成为一个系统的工程，它有原料预处理、菌种、工艺、设备 及下游工程五大系统。固态发酵通常是由中药材和其他农副产品，如 大米、小麦和大豆等加工后的产物，混合制成发酵基质，利用一种或 多种菌株进行发酵的方法。固态发酵的优点在于几乎没有复杂的后期 处理，且设备简单，它的发酵基质通常可以直接晒干或者低温干燥用 作药物。但是由于固态发酵过程中有不易监测pH值、养分流动性差、 缺乏科学准确的发酵终点判定指标等不足，导致发酵后的中药其质量 稳定性，安全性难以保证，因此产业化存在一定困难。 2.液态发酵 液态发酵又可被称为深层液态发酵技术，它是基于抗生素生产制 作工艺发展而来，是现代企业中常用的中药发酵技术。液态发酵常运 用于药用真菌的发酵。液态发酵较于固态发酵的优势在于发酵过程中 不仅可以监测酸碱值、基质浓度、溶氧量、温度等，还可以随时进行 调节，且发酵时间短，尤其适用于大规模生产，但是其下游工程处理 复杂，故也存在一定的局限性。值得一提的是，像灵芝、茯苓等一些 真菌的深层发酵一直是研究热门。 3.双向发酵 双向发酵通过采用中药材作为药性基质来替代传统发酵菌微生 物营养基质，中药材中的活性与营养成分为微生物提供碳源、氮源、 微量元素等，在此过程中微生物的活性物质也会受中药材影响而改 变，它们之间相互作用相互影响，从而产生新的成分和新的药效，因 此称为双向发酵。双向发酵的用途主要体现在增效和解毒方面。 传统中药发酵为自然开放的发酵体系，依靠空气中的微生物或者 以其他方式接种微生物，所以参与发酵的菌种复杂，影响发酵中药的 品质与安全性。现代中药发酵融入现代生物工程技术后，中药发酵进 入明确菌种，筛选优良发酵菌种阶段。目前中药发酵除了使用单一菌 株，还有使用复合菌株，两者发酵效果各有特点，也是研究热门。 1.单一菌株发酵 用于中药发酵的菌株有细菌和真菌。细菌中比较常见的有枯草芽 孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和乳酸菌等。真菌中有冠突散囊菌、白僵菌、 曲霉以及大型食药用真菌。微生物能够产生纤维素酶，破坏中药的细 胞壁，使中药中的有效成分更容易释放出来。有报道显示，枯草芽孢 杆菌发酵中药灵芝和黄芪等，可以增加有效成分的溶出，从而起到增 效作用。 2.复合菌株发酵 复合菌株发酵即在发酵过程中采用发酵的菌株不是单一的，当采 用复合菌株发酵时，菌株产生的次级代谢产物可能可以相互补充，从 而提高发酵产物的产量。研究发现采用酵母菌和乳酸菌复合发酵红枣 汁，酵母菌可以促进乳酸菌的生长，经复合发酵后的红枣汁有机酸和 氨基酸含量均有所提升，且品质高于单一发酵和未发酵的红枣汁。 中药发酵不仅应用于药品、保健品和食品领域，同时还应用于动 物产业、化妆品行业以及中药药渣等领域。 1.药品领域 中药发酵在药品领域的应用广泛，发酵不仅能够使中药的有效成 分含量提高、增强药效、合成新的活性物质，还能提高中药利用率、 降低中药引起的毒副作用和改善中药口味等。发酵中药可以极大地促 进中药制药的发展，扩大了中药在药品领域的应用范围，尤其是运用 于具有轻微毒性中药，发酵可以使它们减毒，扩大和提高该类药物的 使用范围和安全性。 2.保健品与食品行业 自古就有“药食同源”之说，这类中药材不仅是食物，同时也是 药物。食物属性体现了这类食材的传统食用习惯及安全性，药物属性 体现了这类中药材治疗疾病的特殊属性。现代人普遍存在一些亚健康 问题，人们注重健康保健，采用药食同源食疗的方式温和、安全、无 副作用。目前中药发酵在食品行业的运用主要是为了提高中药有效成 分含量的溶出，以及改善中药不良口感。中药发酵的研究多见于一些 常常用作补益药的保健品中药材如人参和灵芝等。 3.动物饲养 自从国家开始实施减抗生素、禁抗生素政策以