藥用真菌培養中發酵工程技術的分析
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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、人工栽培和發酵培養。
1.1古老的采集方式的簡介
在藥用真菌的培養中,最古老的方式就是野生采集。在中國,由于氣候、地質等自然條件的影響,藥用真菌的野生資源稀少,采集起來費時費力,單靠采集野生的藥用真菌遠遠無法滿足人類社會的使用量。而且過量采集會危害生態平衡,引發環境危機。
1.2進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步性。它不依賴于天然的自然環境,相較于野生采集也具可控性。在某些種類的醫用真菌培養中,它能夠基本滿足社會的需求。
1.3發展的發酵工程的簡介
為進一步滿足人類需求,供應富足且高質量的醫用真菌。科研人員對培養真菌類藥物的方法進行了大量研究,確立了新的培養方法——發酵培養。與傳統的野生采集和人工栽培相比,發酵培養的優勢主要體現在以下幾個方面:1、發酵培養以可再生資源為原料,能夠保持藥用真菌的可持續發展。2、發酵培育的反應條件較為溫和3、發酵培養不會對生態平衡以及人類生存環境產生有害影響。
2發酵工程的具體分析
發酵工程主要由三部分組成——上游工程、中游工程和下游工程。上游工程的主要內容是選育優良菌種,確定PH值、溫度、營養成分等發酵條件,預備營養物質等。中游工程的主要內容是培養大量繁殖細胞和生產代謝產物等。在這一工程中,需要對加料速度進行嚴格的計算機控制,需要采用高溫高壓進行殺菌,保證嚴格的無菌生長環境等。在進行正式進行真菌繁殖前,研究人員必須在實驗室里進行大量的實驗,以確保工業化生產的成功。但是在從小規模實驗到大規模的工業化生產的轉換過程中,仍然會出現許多意想不到的問題。這是由于生物反應的不可控性以及復雜性所決定的。下游工程的主要內容是指將真菌從發酵液中分離出來,進行純化的技術。這其中包括過濾分離、沉淀分離、離心分離等固液分離技術,高壓剪切、超聲、溶壁酶等細胞破壁技術,蛋白質純化技術和產品的處理和包裝技術等。
3藥用真菌培養中發酵工程技術的具體運用
3.1固體發酵的運用
固體發酵方法是指在適宜的固體培養基表面,接種一種或多種藥用真菌,并在特定的培養條件下,促進真菌生長繁殖的方法。固體發酵方法實際上來源于一種古老的中藥炮制的方法。通過對中藥進行發酵處理能夠起到轉變藥性、提升藥效等作用。但是,由于當時科學技術的發展水平不高,人們還不能夠準確的控制溫度、濕度等培養條件,因此造成中藥的質量并不統一,有高低之分。從本世紀60年代起,固體發酵方式得到了新的發展,人們應用現代科技手段,能夠更好的篩選出真正適合的發酵菌種,發酵培養基也開始使用甘蔗渣、玉米芯、麥麩等農副產品(富含碳、氮以及各類礦物質等營養成分)作為發酵基質。并且能夠在無菌的環境中,對培養條件進行準確嚴密的控制。但是,以現在的發展眼光來看,固體發酵方式仍然存在著不可避免的問題。例如,產品質量的控制、發酵時間長短的判斷、以及后期處理等許多環節是沒有嚴格科學的指標規范的,也因此造成了產品質量的不穩定。因此,到80年代中期,這種發酵培養方式已經退出了主流舞臺,成為邊緣化的發酵方式。
3.2液體發酵的運用
所謂液體發酵培養是指利用菌球或發酵液對藥用真菌進行批量生產。藥用真菌的液體發酵培養過程簡便,自動化程度高,便于進行大規模、產業化的生產,同時具有產量高、繁殖周期短的優點。但是,在這種培養方式上,我們仍然有很大的努力空間。例如:(1)我們應該致力于技術研究,爭取用更加先進的化學分析方法,加強對藥用真菌的質量鑒定。(2)我們應該加強菌種的選育技術,爭取選育出適應能力最強,遺傳穩定,產出率最高的菌種。(3)我們應該加強發酵液成份的研究和藥用真菌有效成份的研究,以保證臨床應用的準確性和安全性。(4)目前我國還存在大量的延用生產抗生素的技術和設備,因此要加強技術和設備的創新研究。
3.3混合液體發酵的運用
混合液體發酵在真菌培養中的運用是我國的最新研發項目。這個項目的研發有利于提高營養物質的有效利用率。也有利于降低代謝產物對于繁殖的攔阻力度。另外,多菌種發酵液體中含有豐富的酶,還能夠產生新的活性物。因此,藥用真菌的混合液體發酵與單菌種的液體發酵相比更有優勢,也是藥用真菌培養產業的未來趨勢。在藥用真菌培養中,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,會造成資源的枯竭和生態環境的破壞。人工種植雖然在某種程度上緩解了供應和需求的不平衡,可是并非所有的真菌都適合人工栽培。發酵工程技術是在二者的基礎上發展起來的。現在,發酵工程技術在藥用真菌的繁殖中已經十分廣泛。在我國的工程技術不斷發展的趨勢下,發酵工程也必將更好地推動藥用真菌在醫藥、食品等領域內的發展。
作者：王嵐 郭曉琴 單位：中州大學
