藥用真菌培養(yǎng)中發(fā)酵工程技術(shù)的分析
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藥用真菌的主要來源方式有三種,分別是野生采集、人工栽培和發(fā)酵培養(yǎng)。
1.1古老的采集方式的簡介
在藥用真菌的培養(yǎng)中,最古老的方式就是野生采集。在中國,由于氣候、地質(zhì)等自然條件的影響,藥用真菌的野生資源稀少,采集起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力,單靠采集野生的藥用真菌遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足人類社會(huì)的使用量。而且過量采集會(huì)危害生態(tài)平衡,引發(fā)環(huán)境危機(jī)。
1.2進(jìn)步的栽培方式的簡介
目前,我國大多采用的栽培方式是段木栽培或鋸木屑瓶栽。人工栽培與野生采集相比更具進(jìn)步性。它不依賴于天然的自然環(huán)境,相較于野生采集也具可控性。在某些種類的醫(yī)用真菌培養(yǎng)中,它能夠基本滿足社會(huì)的需求。
1.3發(fā)展的發(fā)酵工程的簡介
為進(jìn)一步滿足人類需求,供應(yīng)富足且高質(zhì)量的醫(yī)用真菌?？蒲腥藛T對培養(yǎng)真菌類藥物的方法進(jìn)行了大量研究,確立了新的培養(yǎng)方法——發(fā)酵培養(yǎng)。與傳統(tǒng)的野生采集和人工栽培相比,發(fā)酵培養(yǎng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、發(fā)酵培養(yǎng)以可再生資源為原料,能夠保持藥用真菌的可持續(xù)發(fā)展。2、發(fā)酵培育的反應(yīng)條件較為溫和3、發(fā)酵培養(yǎng)不會(huì)對生態(tài)平衡以及人類生存環(huán)境產(chǎn)生有害影響。
2發(fā)酵工程的具體分析
發(fā)酵工程主要由三部分組成——上游工程、中游工程和下游工程。上游工程的主要內(nèi)容是選育優(yōu)良菌種,確定PH值、溫度、營養(yǎng)成分等發(fā)酵條件,預(yù)備營養(yǎng)物質(zhì)等。中游工程的主要內(nèi)容是培養(yǎng)大量繁殖細(xì)胞和生產(chǎn)代謝產(chǎn)物等。在這一工程中,需要對加料速度進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算機(jī)控制,需要采用高溫高壓進(jìn)行殺菌,保證嚴(yán)格的無菌生長環(huán)境等。在進(jìn)行正式進(jìn)行真菌繁殖前,研究人員必須在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn),以確保工業(yè)化生產(chǎn)的成功。但是在從小規(guī)模實(shí)驗(yàn)到大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換過程中,仍然會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的問題。這是由于生物反應(yīng)的不可控性以及復(fù)雜性所決定的。下游工程的主要內(nèi)容是指將真菌從發(fā)酵液中分離出來,進(jìn)行純化的技術(shù)。這其中包括過濾分離、沉淀分離、離心分離等固液分離技術(shù),高壓剪切、超聲、溶壁酶等細(xì)胞破壁技術(shù),蛋白質(zhì)純化技術(shù)和產(chǎn)品的處理和包裝技術(shù)等。
3藥用真菌培養(yǎng)中發(fā)酵工程技術(shù)的具體運(yùn)用
3.1固體發(fā)酵的運(yùn)用
固體發(fā)酵方法是指在適宜的固體培養(yǎng)基表面,接種一種或多種藥用真菌,并在特定的培養(yǎng)條件下,促進(jìn)真菌生長繁殖的方法。固體發(fā)酵方法實(shí)際上來源于一種古老的中藥炮制的方法。通過對中藥進(jìn)行發(fā)酵處理能夠起到轉(zhuǎn)變藥性、提升藥效等作用。但是,由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平不高,人們還不能夠準(zhǔn)確的控制溫度、濕度等培養(yǎng)條件,因此造成中藥的質(zhì)量并不統(tǒng)一,有高低之分。從本世紀(jì)60年代起,固體發(fā)酵方式得到了新的發(fā)展,人們應(yīng)用現(xiàn)代科技手段,能夠更好的篩選出真正適合的發(fā)酵菌種,發(fā)酵培養(yǎng)基也開始使用甘蔗渣、玉米芯、麥麩等農(nóng)副產(chǎn)品(富含碳、氮以及各類礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分)作為發(fā)酵基質(zhì)。并且能夠在無菌的環(huán)境中,對培養(yǎng)條件進(jìn)行準(zhǔn)確嚴(yán)密的控制。但是,以現(xiàn)在的發(fā)展眼光來看,固體發(fā)酵方式仍然存在著不可避免的問題。例如,產(chǎn)品質(zhì)量的控制、發(fā)酵時(shí)間長短的判斷、以及后期處理等許多環(huán)節(jié)是沒有嚴(yán)格科學(xué)的指標(biāo)規(guī)范的,也因此造成了產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。因此,到80年代中期,這種發(fā)酵培養(yǎng)方式已經(jīng)退出了主流舞臺,成為邊緣化的發(fā)酵方式。
3.2液體發(fā)酵的運(yùn)用
所謂液體發(fā)酵培養(yǎng)是指利用菌球或發(fā)酵液對藥用真菌進(jìn)行批量生產(chǎn)。藥用真菌的液體發(fā)酵培養(yǎng)過程簡便,自動(dòng)化程度高,便于進(jìn)行大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn),同時(shí)具有產(chǎn)量高、繁殖周期短的優(yōu)點(diǎn)。但是,在這種培養(yǎng)方式上,我們?nèi)匀挥泻艽蟮呐臻g。例如:(1)我們應(yīng)該致力于技術(shù)研究,爭取用更加先進(jìn)的化學(xué)分析方法,加強(qiáng)對藥用真菌的質(zhì)量鑒定。(2)我們應(yīng)該加強(qiáng)菌種的選育技術(shù),爭取選育出適應(yīng)能力最強(qiáng),遺傳穩(wěn)定,產(chǎn)出率最高的菌種。(3)我們應(yīng)該加強(qiáng)發(fā)酵液成份的研究和藥用真菌有效成份的研究,以保證臨床應(yīng)用的準(zhǔn)確性和安全性。(4)目前我國還存在大量的延用生產(chǎn)抗生素的技術(shù)和設(shè)備,因此要加強(qiáng)技術(shù)和設(shè)備的創(chuàng)新研究。
3.3混合液體發(fā)酵的運(yùn)用
混合液體發(fā)酵在真菌培養(yǎng)中的運(yùn)用是我國的最新研發(fā)項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目的研發(fā)有利于提高營養(yǎng)物質(zhì)的有效利用率。也有利于降低代謝產(chǎn)物對于繁殖的攔阻力度。另外,多菌種發(fā)酵液體中含有豐富的酶,還能夠產(chǎn)生新的活性物。因此,藥用真菌的混合液體發(fā)酵與單菌種的液體發(fā)酵相比更有優(yōu)勢,也是藥用真菌培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的未來趨勢。在藥用真菌培養(yǎng)中,存在著這樣的情況。野生真菌的總量少,過量地采集野生藥用真菌,會(huì)造成資源的枯竭和生態(tài)環(huán)境的破壞。人工種植雖然在某種程度上緩解了供應(yīng)和需求的不平衡,可是并非所有的真菌都適合人工栽培。發(fā)酵工程技術(shù)是在二者的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。現(xiàn)在,發(fā)酵工程技術(shù)在藥用真菌的繁殖中已經(jīng)十分廣泛。在我國的工程技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢下,發(fā)酵工程也必將更好地推動(dòng)藥用真菌在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展。
作者：王嵐 郭曉琴 單位：中州大學(xué)
