生物转化的核心技术--天然药物发酵的研究进展
天然产物的提取分离技术研究进展
天然产物的提取分离技术研究进展摘要：本文对天然药物化学成分的传统提取和分离技术进行了简单的介绍，并对近些年来发展起来的新技术，新方法加以总结。
关键词：天然药物中药提取分离Progress in the Techniques of Separation and Extraction of theNatural ProductsAbstract：This paper has introduced the natural products chemistry of traditional extraction and separation technology briefly，and summarized the new techniques and new methods developed in recent years.Key words：Natural products；Chinese medicine ；extraction and separation1引言中药作为我国传统文化重要的组成部分，在华夏五千年源远流长的文明中起着不可替代的作用，中医传统用药强调炮制和复方，中药的功效在长期的生活实践中被证明是稳定有效的。
在当下日益加快的生活节凑中，西药由于其快速、便捷的特点，使其成为人们治疗疾病的首选。
但是随着绿色养生的生活理念逐渐走入人们的生活中，中药被更多地现代人所应用。
为了使中药能够走出国门，我们对于中药的研究方法必须加以改进和完善，进而更好的为世人服务，而从中药中提取天然产物是中药现代化的一个重要组成部分。
天然产物是药物研发中极具潜力的原料资源，分离纯化天然产物中具有独特生物活性的物质是中药研究的重要基础工作。
天然产物中的有效成分复杂，含量低，难于富集，用传统的分离方法不仅步骤繁琐，能源及材料消耗大，而且产率及纯度不高，尤其难以分离结构和性质相似的组分。
随着中药现代化的发展，高新技术不断在天然药物的提取分离中推广和应用。
中药发酵技术研究进展精品
【关键字】化学、生物、设计、指南、建议、方法、条件、进展、空间、效益、质量、增长、传统、问题、矛盾、系统、机制、有效、大力、深入、继续、现代、合理、优良、公开、健康、持续、合作、保持、发展、建立、提出、发现、研究、突出、关键、热点、成果、根本、基础、需要、素质、环境、工程、途径、资源、能力、需求、方式、作用、规模、结构、水平、形势、速度、增强、检验、分析、借鉴、调控、形成、拓展、丰富、保护、推广、满足、服务中药发酵技术研究进展摘要：现代生物技术与中药传统发酵制药技术的有机结合为中药发酵技术的迅速发展提供了广阔的空间，与传统发酵工艺技术相比，现代中药发酵技术有了长足的进步。
对现代中药发酵技术进行初步概述、总结，着重介绍当前发酵技术中的热点——药用真菌双向性固体发酵技术，而后对现代中药发酵技术的优势及前景进行探讨，为进一步的探索研究奠定基础。
关键词：中药；发酵；双向性发酵Research survey on fermentation of Chinese materia medicaAbstract: The combination of the modern biotechnology and traditional fermentation technology of Chinese materia medica (CMM)provides a broad space for the rapid development of fermentation technology of CMM. Compared with the traditional fermentationtechnology, the modern fermentation technology has made considerable progress, this paper attempts to preliminarily summarize themodern medicine fermentation technology for CMM, and emphasizes the hotspot in the current fermentation technology―medicinalfungi bidirectional solid-state fermentation technology, then discusses the advantages and prospect of fermentation technology in orderto lay the foundation for the further study.Key words: Chinese materia medica; fermentation; bidirectional fermentation中医中药作为中华民族的瑰宝，在预防和治疗疾病方面做出了突出贡献。
生物技术在天然药物研发中的应用与创新
生物技术在天然药物研发中的应用与创新在当今的医药领域，天然药物一直备受关注，而生物技术的迅猛发展为天然药物的研发带来了前所未有的机遇与创新。
生物技术作为一门多学科交叉的科学，涵盖了基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程等多个领域，其在天然药物研发中的应用，不仅提高了药物研发的效率和成功率，还为解决一些重大疾病的治疗提供了新的思路和方法。
基因工程技术在天然药物研发中的应用具有重要意义。
通过基因工程，我们可以对药用生物的基因进行改造和重组，从而提高药用成分的产量和质量。
例如，紫杉醇是一种从红豆杉中提取的具有显著抗癌活性的天然药物，但红豆杉生长缓慢，紫杉醇含量极低。
利用基因工程技术，科学家将与紫杉醇合成相关的基因导入微生物中，使其能够大量合成紫杉醇的前体物质，再经过进一步的化学修饰，就可以获得高纯度的紫杉醇。
此外，基因工程还可以用于改良药用植物的性状，如增强其抗病虫害能力、提高对环境的适应性等，从而为稳定的药物来源提供保障。
细胞工程为天然药物的研发开辟了新的途径。
细胞培养技术是细胞工程中的一项重要手段，它可以实现药用植物细胞的大规模培养，从而摆脱对野生植物资源的依赖。
通过优化培养条件和培养基配方，可以使细胞在体外环境中高效地合成药用成分。
比如，人参皂苷是人参中的重要活性成分，利用细胞培养技术，可以获得大量的人参细胞，并从中提取高纯度的人参皂苷。
此外，细胞融合技术也在天然药物研发中发挥着作用。
通过将不同来源的细胞进行融合，可以获得具有新特性的杂种细胞，为发现新的药用成分提供可能。
发酵工程在天然药物的生产中也具有不可忽视的地位。
微生物发酵是发酵工程的核心，许多天然药物的有效成分可以通过微生物发酵来合成。
例如，某些抗生素就是通过微生物发酵生产的。
利用基因工程对微生物进行改造，可以使其合成原本无法产生的药用成分。
同时，发酵过程的优化控制，如温度、pH 值、溶氧等参数的调控，能够显著提高发酵效率和产物质量。
蛋白质工程在天然药物研发中的应用主要体现在对药物蛋白的改造和优化上。
微生物发酵中草药研究进展
微生物发酵中草药研究进展摘要简要介绍了微生物发酵中草药的含义，阐述了其特点，并对微生物发酵中草药的应用前景进行了展望，以供参考。
关键词微生物；发酵；中草药；研究进展在畜牧生产过程中，畜产品药物残留及盲目滥用抗生素的问题日益突出，使得人们越来越重视食品安全质量问题，具有安全、绿色及无残留等优点的中草药成为研究热点。
通过利用部分有益微生物发酵中草药而制得“中草药、酶制剂、益生素”一体集成的饲料添加剂，能够促进畜牧水产业持续稳定健康发展。
1 微生物发酵中草药的含义微生物发酵是传统中草药加工炮制的方法之一，主要是起到中草药复合炮制的作用。
如片仔癀的主要成分是三七的微生物发酵物；神曲是由面粉、赤小豆、苦杏仁、鲜青蒿、鲜苍耳和鲜辣蓼按一定比例混合均匀后经发酵而成。
现代科学技术的发展速度不断加快的同时也拓宽了微生物发酵中草药的应用范围。
微生物菌落群不仅在生长代谢过程能产生纤维素酶、木质素酶以及脂酶等多种酶类，而且能够催化其他营养物质进行氧化、酯化、甲基化和还原化等生物反应。
中草药一般含有糖类、氨基酸、维生素、矿物元素、脂类、有机酸类、生物酶类等营养物质[1]。
2 微生物发酵中草药的特点2.1 增加中草药有效成分的利用率，提高药效微生物的酶系丰富，条件温和时分解转化能力强大。
微生物发酵中草药可以提高它的有效利用率及其药效。
部分中草药细胞壁内部存在大量的有效成分，植物细胞壁的结构非常致密，是由于它的构成成分包括纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等。
当提取中草药的有效成分时，首先就需要克服细胞壁及细胞间质的双重阻力，才能让细胞原生质体中的有效成分向提取介质扩散。
微生物能分泌纤维素酶、半纤维素酶等数十种胞外酶，其中部分酶可以将药物的有效成分、活性物质最大限度地提取，特别是用常规方法难以提取出来而微生物发酵能解离出来的活性成分，以利于机体吸收利用，从而增强药物疗效，减少用量，从根本上转变人们头脑中的“中草药见效慢”的传统观念[2]。
(完整)天然药物化学的研究进展
天然药物化学的研究进展天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科，主要研究天然药物化学成分(生理活性成分或药效成分)的结构特点、物理化学性质、提取分离方法、结构鉴定手段等方面的问题。
同时，天然药物化学还研究有效成分在植物体内随生态环境、生长季节、时间消长以及发育阶段的动态变化，以了解和掌握提高中草药品质的变化规律,为规范化种植(GAP)的研究提供科学依据；研究中草药在加工炮制和贮藏过程中的成分变化,为保证中草药疗效以及中草药及其制剂质量标准的制定和控制提供科学依据;研究有效成分的构效关系，以便利用先导化合物进行结构修饰和改造。
此外，还涉及主要类型化合物的生物合成途径和半合成研究等问题.随着现代分析测试方法、药理学、分子生物学的发展，天然药物化学的研究方法和条件日趋进步，研究领域和深度也得到了长足的发展。
1.天然药物研究概述天然药物是一种广义的概念，实际上包括来自植物、动物、矿物、海洋生物以及微生物等多种物质。
天然药物包括中药、草药、民族药物及民间药、地方习惯用药等。
在我国，天然药物一般都指我国的中药，由于中药中绝大部分都是植物类药物,且古代的称谓是“本草”，所以又称中草药，具有我国自己的特点，与中医共同构成了中国民族文化的瑰宝，是中华民族五千年以来繁衍昌盛的一个重要因素，也是全人类的宝贵遗产.而且，中药多单用，大多数是按照一定的组方配伍应用，构成复方(或方剂).同样的药材，由于组方配伍不同,在疗效及副作用方面都会有所差别，这一点可以说是中药最大的特点。
现在有据可查的中药总数6000余种（实际常用中药仅300余种），但由之构成的中药复方(方剂）数量则大约是它的十余倍[1]。
目前，从天然药物中获取新药已经在全球范围内形成了有组织、有计划的创新行为，来自天然药物活性成分的新药已经在临床上大范围使用，全球药品市场中天然来源的药物制剂已经占临床药物的30％，青蒿素、紫杉醇等已经成为临床不可或缺的一线药物.同时,越来越多的研究工作更注重于天然产物的生物活性研究.1.1生物活性成分研究天然成分的提取、分离、结构鉴定及药理作用的研究在中药化学研究中占较大比重。
天然产物化学生物学研究进展
天然产物化学生物学研究进展天然产物化学生物学是一个既古老又现代的领域。
自古至今，人们就一直从天然界中获取药物，这些药物有些是植物的萃取物，有些则是动物分泌的化合物，还有些则来自微生物的代谢产物。
与此同时，在生物化学学科学科的进展与发展推动下，人们逐渐认识到天然产物组成复杂，结构多样，其在生命体中具有重要功能，而充分的理解天然产物的生物学特性将有助于药物的开发、生物技术应用的开展以及对生态系统保护的探究等方面。
天然产物化学生物学作为跨学科综合性研究领域，其涉及到化学、生物学、医学等多个领域，是一个非常复杂的研究方向。
这个领域的研究面对的首要问题就是提取天然产物。
由于其来源多样化，提取过程不同，研究人员必须根据不同的情况选择合适的提取方法：例如，利用有机溶剂法提取小分子天然化合物；利用多步法提取复杂多样的化合物体系；克服珍贵低丰度的特殊化合物的提取问题等。
天然产物化学生物学的研究范围非常广泛，包括植物化学、海洋化学、微生物化学等多种研究方向，其中又以微生物化学的研究领域最为广泛，因为微生物是最为丰富和广泛存在于生态系统中的生物，在生命物质的代谢中发挥着特殊的作用。
天然产物化学生物学的研究成果主要体现在其对药物发现的贡献上。
许多的药物都来源于天然界，例如：青霉素、阿司匹林、曲安奈德、生长激素等，这些药物的研发都使生命质量得到了显著地提高。
而对于目前尚无法发现治疗方案的疾病来说，天然产物研究也为当前药物研发提供了新的思路：在不同的源头查找可能有治疗功效的物质，并进一步优化其结构，提高其药效和药物的选择性。
天然产物化学生物学并不仅仅是药物发现的促进器，其还可应用于生物技术和生态科学的研究。
在生物技术中，天然产物变种和类似物的开发有望改进医药制品的生产过程；而在生态科学领域，天然产物研究可以帮助清晰地理解生态系统中的物种互动和生态平衡，有助于生态系统的监测、管理和保护。
在研究天然产物化学生物学的过程中，充分应用先进的化学和生物学技术手段，包括药物化学、分子生物学、生物信息学、基因工程技术等，可以促进药物发现和技术应用的进一步发展。
生物发酵工程的最新研究成果
生物发酵工程的最新研究成果生物发酵工程是一种利用微生物、酶等生物催化原理进行生产的工程技术。
随着科技不断进步，生物发酵工程也在不断发展壮大。
下面，让我们来看一下生物发酵工程的最新研究成果。
一、新型菌种的发掘在生物发酵工程中，一种好的菌种是至关重要的。
近年来，科学家们通过高通量筛选技术，发掘出了一系列潜在的生物发酵菌种。
其中，一些新型或改良的微生物，如Lactobacillus reuteri等，具有较大的潜力。
Lactobacillus reuteri是一种含有多种多糖水解酶和蛋白酶的乳酸杆菌。
它可以生长在多种环境中，具有耐酸性和抗性，因此广泛应用于多种生物发酵工程中，如发酵牛奶、豆奶、啤酒等。
此外，最新研究表明，Lactobacillus reuteri还可以用于预防哺乳期儿童的胃肠道疾病。
二、新型生物反应器的开发目前，传统的生物反应器（如罐式反应器）已经无法满足大规模生产需求。
因此，研究人员致力于寻找新型生物反应器。
其中，一种最有潜力的是现代自组装技术制备的自组装反应器。
其优点是不需要繁琐的机械工作，具有生物兼容性和模块化的特点。
由于自组装反应器具有可扩展性和可重复性，它能够显著提高生产效率和质量。
三、基于系统生物学的生产优化生产过程中，影响产品质量和产量的因素很多。
传统方法常常是单一地解决问题，而不能综合考虑整个生产过程。
目前，利用系统生物学理论和方法，可以建立整个生产过程的生物数学模型，并进行生产流程优化。
例如，通过研究细胞的膜通透性和物质吞噬能力，可以优化这些特性，进一步提高生产效率。
此外，系统生物学还可以利用基因编辑技术，优化微生物株系，进一步提高产量。
四、基于人工智能的生产流程优化近年来，人工智能也进入了生物发酵工程领域。
利用机器学习和深度学习等技术，可以对生产过程的数据进行分析和处理。
通过对历史数据和实时数据进行计算，可以调整生产流程，从而实现更好的生产效率和质量。
此外，还可以利用人工智能技术进行生产排程和产品加工，进一步提升生产效率。
天然药物化学的研究应用进展
天然药物化学研究进展摘要：结合当今世界医药研究新方向，咱们不难看出在此后相称长时间里，世界医药研究新方向应当是生物制药。
这并不是空穴来风。
有专家以为本世纪药物化学发展趋势为生物化学发展，是由于：生命科学，如构造生物学、分子生物学、分子遗传学、基因学和生物技术超速进展，为发现新药提供理论根据和技术支撑。
随着科学技术日益发展，人们对天然药物化学研究也发生了重大变化，层分离技术和各种光谱分析法，对天然药物成分复杂，含量少。
不容易分离得到很大解决。
则本文对天然药物化学研究进展作一综述。
核心词：天然药物；研究；办法。
The research progress of natural medicine chemistry Abstract：With the development of science and technology，the study of natural medicinal chemistry has undergone a major yer separation technology and various spectral analysis method，the natural medicine composition is complicated，less content.Not easy to separate greatly solve.Progress in the study of natural medicinal chemistry，this paper made a review.目录1.前言..................................................2.天然药物新作用发现..................................3.天然药物配合物物理化学研究..........................3.1.配合物热力学研究..................................3.2.配合物动力学研究..................................4.新技术和新办法发展..................................5.天然药物中抗氧化成分研究..........................5.1.黄酮类..............................................5.2.苯酚类..............................................5.3.皂苷类..............................................6.天然活性产物构效关系研究............................7.天然药物化学获得重要成就............................8.天然药物化学研究发展展望............................ 参照文..................................................1 前言天然药物化学是运用当代科学理论与办法研究天然药物中化学成分一门学科，重要研究天然药物化学成分(生理活性成分或药效成分)构造特点、物理化学性质、提取分离办法、构造鉴定手段等方面问题。
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含有一种活性成分，往往还有一些生源关系相近或 结构类似的化合物。利用生物转化技术把这些类似 物转化成高活性的目标化合物即可大大提高生物资 源的利用率，从而保护我们赖以生存的自然环境。 例如喜树（珙桐科 4?99@AB@B）中含有喜树碱，羟基 喜树碱、去氧喜树碱、甲氧基喜树碱等多种结构类 似的生物碱。喜树碱为抗癌药物，对小鼠脑瘤 %%， 艾氏癌，大鼠吉田肉瘤等有明显的抑制作用。其中 !" $ 羟基喜树碱对艾氏腹水癌，腹水肝癌，肉瘤 !&- 和 !/"，宫颈癌 !C 和大鼠瓦克瘤 %*+ 有不同的 抑制作用，对腹水型肿瘤的作用更为显著。同喜树 碱相比，!" $ 羟基喜树碱以疗效好，毒性低较为常 用，但含量仅为万分之几。在喜树的总生物碱中喜 树碱为主要成分， !" $ 羟基喜树碱仅占十万分之 二，依靠从天然资源中提取则费时、费力、浪费资 源。研究发现利用曲霉等多种微生物能将喜树碱定 向转化成 !" $ 羟基喜树碱，为解决资源问题闯出 了新路。迄今为止尚未对喜树的各用药部位，尤其 是抗癌活性很强的果实进行过生物发酵研究（液体 或固体发酵） ，相信开展这方面的工作可能会有除 !" $ 羟基喜树碱含量增高之外的新发现。因为发酵 过程会使喜树碱及其类似物发生很大改变，从而产
［! " #］ 章 。
微生物发酵在有毒药物的研究方面也蕴藏着极大 的潜力。例如菜籽饼、棉籽饼经过微生物发酵后可以 脱去有毒物质，从而用来饲喂牲畜。在天然药用植物 中很多都是毒性与疗效并存的品种。比如毛茛科的植 物乌头、雪上一支蒿，瑞香科的植物狼毒等等。如何 开展这些天然毒药的发酵研究将成为云南中医学院在 科学研究方面的一个新生长点。生物转化及天然药物 的发酵研究是一块充满机遇与挑战的研究热土。随着 它的发展与成熟将会为天然药物的生产与市场开拓出 一片新的天地来。 我国是天然药物生产和应用大国。随着生物技术 的迅猛发展。我们有责任和义务将这些新技术引入到 天然创新药物的研究设计中，在各个环节都注重新技 术的应用进而研创出具有自主知识产权，有中国药物 研究特色的创新药物及各种天然高效的活性产物。
［2］ 。 成分增加所致
用与另一个抗癌活性成分紫杉醇的作用机理很相 似。但由于美登木素的天然资源十分有限，为了扩 大药源有人对其生源途径进行了研究。从其菌根菌 及内生菌的发酵产物中不仅发现了一些美登木素的 类似或前体物而且还发现了一个类似物的抗癌活性 远远超过了美登木素。这一结果为通过工业化发酵 来生产抗癌药物展示了光明的前景。利用菌根菌及 内生菌来转化美登木中的美登木素前体物或类似物 将为 这 一 重 要 抗 癌 植 物 药 的 研 究 揭 开 新 的 篇
［& . C］ 。 生新的药理活性
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第 $+ 卷第 % 期
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云南中医学院学报
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生物转化的核心技术— — —天然药物发酵的研究进展 !
马伟光，张 超
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（云南中医学院，云南昆明
摘
要：综述了迄止 $##% 年底国内生物转化，天然产物发酵技术在天然药物研究与开发中的应用概况。这
些技术在天然药物的开发与研究中具有非常广阔的应用前景，将在未来打造云药科技产业中发挥重大作用，并 对保护自然资源，提高天然药物的利用度发挥积极的作用。 关键词：生物转化技术；天然药物；发酵；药物资源；有毒药物 中图分类号：&$’%(% 文献标识码：) 文章编号：*###—$+$% （$##,） #%—##""—#%
微生物有强大的分解和转化物质的能力，并能产 生丰富的次生代谢产物。从 $# 世纪 "# 年代开始研究 人员就用微生物对甾体化合物进行结构改造，将其边 链选择性的切除以生产一些甾体激素的关键中间体。 近年来随着基因工程、细胞工程、酶工程技术的不断 发展和完善，生物转化和生物发酵技术有了突飞猛进 的发展，已经成为现代生物 工 程 技 术 的 重 要 组 成 部 分。鉴于微生物转化产品其形成过程更接近或等同于 自然界， -.) 将这类产品列入天然产品，这为生物转 化及天然发酵产物的市场化 提 供 了 一 个 很 好 的 软 环 境。我国在生物转化及天然药物发酵方面开展的工作 不多，但已取得了一些成绩，有了一些积累。继续开 展和加强这方面的研究将对药学，功能（保健）食品 学及天然美容护肤品的研制与开发产生深远的影响， 也将由此衍生出一系列创新性的高效产品。 ! 生物转化（发酵）技术在天然药物研究与开发中 对于复杂结构的天然活性成分来说，利用化学合 成来进行结构修饰存在着得率低，反应专一性差、副 产品多等缺点，生物转化技术却可弥补化学合成的不 足。 青蒿素是 */+* 年 从 药 用 植 物 黄 花 蒿（ !"#$"%&’&( ())*( + , ）中分到的一个具有过氧桥的倍半萜类化合 物，具有快速、高效、低毒的抗疟活性，目前，全球 的应用
万方数据
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云南中医学 院 学 报
第 %- 卷
其中 !" 个新化合物为：# !$ 羟基青蒿素，# "$ 羟基青 蒿素，青蒿酮 $ #，# !$ 羟基双氢青蒿素，# !$ 羟基 $!$ 双羟基青蒿素， % !$ 羟基双氢青蒿素，% !$ 羟 基 $! $ 双 氢 青 蒿 素， # 、# ! " $ 二 羟 基 去 氧 蒿 甲 醚，
共有 $" 亿人口处于疟疾的威胁之中。青蒿素及其衍 生物蒿甲醚、双氢青蒿素及青蒿酯钠在我国已广泛应 用于临床。同时，世界卫生组织正在开发研 究 蒿 乙 醚。由于其合成步骤多，难度大，得率低，成本高等 诸多因素，至今未能实现产业化生产。许多科研工作 者都试图通过结构改造，提高药物疗效，以提高青蒿 素的资源利用率。迄今为止已制备了数百个青蒿素的 衍生物，并筛选出双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚、青 蒿虎酯及青蒿酯钠等几个高效抗疟衍生物，但是由于 青蒿素的有效活性基团过氧桥的不稳定性，使得对青 蒿素结构改造无法在酮基以外的部位进行，目前可用 的化学改造方法都停留在对酮基的还原及对羟基的取 代反应上。能否在青蒿素结构的其它部位进行改造 呢？研究人员从 *’ 个菌种中筛选出一个能够催化转 化青蒿素、双氢青蒿素和蒿甲醚的菌株，并对培养基 进行了优化，使主产物的转化率达到了 "!0 以上。 规模化制备的转 化 结 果：从 发酵产物中分离得到了 *! 个转化 产物并鉴定了其中 *, 个结构，其 中 *# 个 为 新 化 合 物。这 *, 个 转 化产物中除一个为羰基化产物外， 其余 *% 个都是羟基化产物，极性 都大于底物。这些化合物都是用 化学方法无法制备的。
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