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结合微生物发酵法的中药材超微粉工艺对促进中医药发展的重要性
2017-12-06 17:08:30
来源:文章来源于网络

一、膳生粉概述

2016年5月9日上海风口健康科技有限公司与复旦大学签订了《小黄姜深加工相关工艺技术服务》技术服务项目,具体由复旦大学药学院负责实施。经过1年多的研发,项目取得圆满成功,成功建立了破壁小黄姜粉及其加工技术工艺。目前该技术已经由上海风口健康科技有限公司实施生产,生产的“亘谷”牌高活性小黄姜超微粉(商品名:膳生粉)业已上市销售。

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二、膳生粉总结报告

1、小黄姜介绍

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小黄姜是一种药食同源的药物,很多国家的传统医学将其列入重要的胃肠道黏膜保护剂。几个世纪以来,小黄姜都被亚洲国冢尤其是中国、印度、马来西亚、新加坡、韩国、日本、阿拉伯国家,以及欧洲的罗马和希腊等国列入药食同源目录,并广泛师于胃肠道疾病的预防和治疗,在中国,生姜被称为“姜治百病”,在印度将被称为“伟大的药物”。

2、科学验证的生姜功效

生姜预防腹部不适和消化不良基础研究表明,生姜可以用于缓解食道压力,减少肠道痉挛,防止消化不良、胀气和腹部不适,这些功效和生姜的抗胀气功效息息息相关。双盲对照实验表明,口服摄入生姜粉能加速胃排空,超声波检测表明,摄入生姜以后胃部的蠕动增加。

生姜辅助治疗化疗药物引起的恶心和呕吐顺铂和邻苯三酚引起严重的恶心和呕吐,伴随胃肠道症状,如腹部不适和胃排空时间延迟。动物实验表明,摄入生姜制品可以逆转由于顺铂等化疗药物引起的胃肠道反应。

以上实验表明,生姜具有治疗胃肠道不适的潜能,尤其可以改善腹部不适、腹胀、呕吐等胃肠道反应。生姜是有效的止吐剂在传统医学中,生姜一直被用作止吐剂,尤其是中国的传统中医学。 •当代医学也从科学理论层面开始研究生姜抗恶心和呕吐的功效,研究表明生姜可以预防各类条件下产生的呕吐反应。生姜尤其可以改善妊娠呕吐,并没有任何毒副作用。动物实验得出的结论,生姜制品可以作用于中枢神经系统,以及外周胆碱能神经系统,以及组胺和5一羟色胺能通路,从而改善呕吐反应。

生姜具有抗胃溃疡功效动物实验表明,生姜可以对抗非甾体类抗炎药吲哚美、阿司匹林、降压药物利血平、压力应激、幽门结扎手术、酒精、醋酸、幽门螺杆菌感染等各类原因导致的胃溃疡。 •生姜对高血糖效应引起的胃电节律紊乱的作用。

2、研制破壁小黄姜超微粉的意义

超微粉以其体积效应”(即量子化效应)和”表面效应”显著区别于一般颗粒及传统的块体材料成为物质存在的一种新状态。目前只有少数发达国家具有其生产技术,我国自90年代初引入,其研究、应用开发方兴未艾。

中药材中80%是以植物药为主的,植物类药材的有效成分多贮存在细胞内,超微粉碎技术(中药超微粉碎技术是指利用机械或流体动力将3mm以上物料颗粒粉碎至粒径为以下的过程)可打破植物药材细胞壁,使细胞内的有效成分充分释放出来,从而提高药材的生物利用度,有利于机体对药物的吸收利用,使中草药临床治疗效果产生质的飞跃。超微粉碎技术打破了沿用千百年的 “药罐子”,被誉为中药饮片吏上的一次具有里程碑意义的革命。

吴以岭院士曾说,在现代中药的生产研发中,如何用最小的服用剂量取得最大的药效,是一项亟待解决的难题。其中,提高药物吸收率成为影响中成药疗效的重要一环。超微粉碎技术可以将原材料加工成微粉甚至纳米级微粉,能取得动植物类药材细胞破壁的效果,从而大大提高药物的生物利用率。 •依托该技术的“虫类药超微粉碎(微米)技术及应用”获得国家技术发明奖二等奖。

超微粉技术是近几年国际上新兴的高新技术,可以把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉,能够打破细胞的完整性,提高有效成分的溶出率和溶出速度,从而大大提高药物的生物利用率。但是该技术用于粉碎纤维的时候就面临很多问题,比如纤维无法超微粉碎、挥发油挥发、温度过高、有效成分破坏、水分释放、颗粒黏连团聚等,直接影响了多纤维根茎类药食同源类药材的加工。

上海风口健康科技有限公司联合复旦大学药学院对该技术壁垒展开了攻关研究。经过近两年的深入研发终于攻克了该难题,整合最新国外加工技术,融合我国特有的发酵工艺创造出了独特的多纤维根茎类中药的纤维爆破工艺,该工艺融合了物理激活药性释放、首次发酵分离细胞、纤维爆破破坏细胞壁和纤维细胞释放营养成分,二次发酵深入释放营养成分、微孔提香释放挥发油、高活醇化改善口感。

通过以上优势创新工艺最大限度的释放了营养成分,最大限度保留了挥发物, 最大限度的粉碎了纤维素细胞和细胞壁实现营养全释放,降低了水分的释放、解决了颗粒团聚问题。

三、膳生粉四大独创工艺优势

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1、物理激活工艺优势

小黄姜对人体健康起主要作用的物质是“姜辣素“,正常情况下,姜体内的姜辣素含量处于较低水平,需要通过外部环境的施压来激活小黄姜启动自我保护机制从而释放出更多姜辣素。

举个简单的列子,山羊在吃某棵树上的叶子,这时候树的中枢神经会感受到外界的入侵,就会分泌出山羊不喜欢的气味或者液体,从而避免继续受到伤害。小黄姜的也是一样,一旦受到外界施压,就会分泌大量的姜辣素和挥发油,其味道辛辣扑鼻,从而将昆虫和动物驱赶,事实上这个分泌物就是植物自身最有价值的有效成分。

包括毒蛇的防御机制也是一样的,当被外敌入侵的时候就会喷出毒液,这个毒液就是这条蛇最有价值的部分。

这道物理激活的工序耗时最长,一个周期下来需要45-60天时间才能完成,通过这道程序,使得膳生粉的有效成份含量超出药典标准2倍以上。

2、微生物发酵工艺优势

微生物发酵法的生产工艺技术主要是通过现代微生物发酵技术将大分子球蛋白转化为小分子肽,通过控制微生物的代谢和发酵条件可生产不同氨基酸排序和分子量不同的肽。在发酵过程中,产生的游离氨基酸被微生物再次吸收利用,对微生物的代谢不会产生反馈抑制。

该技术属于生物工程的高新技术范围,科技含量高,在食品行业、发酵工业、饲料行业、制药行业、化妆品行业和植物营养促进剂等行业中都能应用。具有十分广泛的用途和非常广阔的开发应用前景。

膳生粉的制备过程中,在不同阶段需经过三道微发酵工艺,在不添加外来微生物的情况下,通过分段微发酵的特有工艺,激活小黄姜自身具有的各种活性酶和生姜蛋白酶,从而实现自我发酵的目的。

先了解胃肠道的工作原理:

1)食物经过口腔咀嚼进入胃部

2)胃部释放胃酸对食物进行杀菌和分解

3)分解后的食物进入小肠

4)小肠里的细菌对食物进行发酵处理

5)发酵后的食物,有效营养成份被小肠壁吸收

6)不被小肠吸收的食物残渣进入大肠,产生排便。

也就是说,如果食物不经过发酵,我们人体是无法吸收食物里的营养成份。

膳生粉之所以对胃肠道作用显著,其核心之一是因为膳生粉属于半发酵品,进入人体胃肠道之后,起到了肠道内原有发酵细菌的部分功能,可以直接对食物进行发酵处理,减轻了肠道工作负荷,增强了胃肠道的消化功能。尤其膳生粉所含的生姜蛋白酶对于肉类食物具有强大分解能力,对于肉食摄入过度造成腹胀、消化不良的症状具有很好的作用。

3、植物纤维爆破工艺优势

首先来认识细胞壁的作用

(1)稳定细胞形态

(2)控制细胞生长扩大

(3)参与胞内外信息的传递

(4)防御功能

(5)识别作用

简单的说,细胞壁的主要作用就是保护和支撑,破壁的目的就是要把植物细胞里最有价值的有效成份释放出来从而被人体吸收利用。

小黄姜主要由水、纤维、淀粉、挥发油组成,其中淀粉为水溶性物质,还有更多非水溶性的有效成分都被纤维里厚厚一层的细胞壁给包裹。在传统制粉的工艺里是无法做到对纤维的有效利用,大部分直接将纤维过滤掉,造成了有效物质的极大浪费。

膳生粉植物纤维爆破技术的原理类似爆米花,吃水煮玉米的时候,事实上吃进去的玉米和排出来的形态基本不变,这是因为我们无法通过咀嚼和胃酸破坏细胞壁组织,所以吃进去后,仍无法获取玉米里被细胞壁包裹的有效物质,但如果将玉米加工成爆米花,就很容易被胃肠道分解吸收。

通过复旦药学院教授独创的纤维爆破技术可以瞬间使姜纤维全部爆破、破坏纤维素,减少了细胞壁对有效物质的阻碍,最大限度的释放了小黄姜的有效成分,明显提升小黄姜的药用价值。并百分之百保留了姜的膳食纤维,也就是益生元,含量高达23%,对于促进胃肠道蠕动,便秘效果显著。

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4、超微粉碎工艺优势

小黄姜(植物)的细胞直径通常在100至200µm “左右,超微粉的粒径一般可粉碎到细胞粒径为48µm(300目)至25µm(500目)的粉末,甚至可溶于水中饮用。国家药典中所说的极细粉为200目左右的粉末,细度大约是70 · 9一79 ·1µm,中草药超微粉要比这个细的多。

风口健康与复旦药学院的通过联合研发,不通过外来添加的方以微生物化学、酶化学、机械化学的多种创新科技组合,实现了高活性小黄姜超微粉50%以上的比例超过600目,超出国家药典对极细粉定义的三倍。

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破壁这个功能在新材料领域实际上属于最低级别的入门级,但上海风口健康的产品膳生粉细腻度已经达到微米级,称之为超微粉。

破壁,举个简单的例子,鸡蛋有壳,那个壳就是壁,把鸡蛋摔地上壳裂开了,这就是破壁,这也是破壁机的基本原理。风口健康的工艺,不通过设备为主导作用,却可以让鸡蛋壳那层壁,粉碎成100甚至200片以上,这就是超微粉工艺。目前市场上几十万一台的气流粉碎机其平均目数也只能达到300目,仅为膳生粉600目的一半。

超微粉的优点如下:

1)提高药物有效成分的溶出速度和溶出率

普通中药粉中的有效成份释放需要通过细胞膜,所以在药物提取

或直接内服时,有许多有效成份未能被利用,造成浪费。中药超微粉碎技术能使药材粒度达到细胞破碎级,使药物细胞间和细胞内有效成分直接释放出来,提高药物中有效成分的溶出速度和溶出率。

2)增加药物的吸收率,提高生物利用度

药物的浴出速度一般与药物颗粒比表面积呈正比,而比表面私与粒径呈反比。超微粉体粒径小,比表面私增大,与胃肠黏膜的接触面私变大,附着力增强,使药物在消化道内停留时间长,使药物吸收更充分,从而提高了药物的生物利用度。

细胞破壁后,破壁细胞中的有效成份可以全部直接被动物吸收,而在一般粉碎颗粒和饮片中多数细胞是完整的,其粒子由数个、数十个甚至更多的细胞组成,,细胞中有效药用成份的溶出需穿过数个甚至数十个细胞壁才能进入动物体内,而后被动物吸收,而且相当一部分细胞成份不可能穿过细胞壁进入动物体内,这一部分只能白白扔掉。

药物的溶出速度一般与药物颗粒比表面私呈正比,而比表面私与粒径呈反比。超微粉体粒径小,比表面私增大,与胃肠黏膜的接触面私变大,附着力增强,使药物在消化道内停留时间长,使药物吸收更充分,从而提高了药物的生物利用度。

因此,超微粉中药的有效成份释出量和释出速度,单位时间内吸收药物有效成份的量都会比普通粉碎方法所获得的中药粉末高,其释出的药物有效成份的种类也要比普通粉碎方法全,药物起效时间会显著缩短,作用更全面,作用强度更高。

药物进入动物体后首先要经体内有益菌群的作用,由于中药超微粉粒子小,有益菌群的作用会更迅速、更强烈,经菌群作用的生成物的量值和浓度会明显提高,这也有益于动物的吸收,提高吸收强度。

中药超微粉细胞碎片由于颗粒小,对肠壁的粘附作用加强,中药粒子在肠内停留时问会增长,有利于药物吸收。

3) 提高药效,减少用药剂量,节约原料药材

中药经超微粉碎后,粒度变得更细小,有效成分更易于溶出,药效也相应增强,从而减少用药剂量,大大节约原料药材。

4) 中药超微粉天然物无毒副作用

中药本身就是与人类共存的天然物,很多还进入了人类的食物链,绝大多数不存在毒副作用和药物残留,有些还能有效地降低畜禽产品的药物残留,适合用于安全绿色食品生产;中药的多靶点效应使病原微生物不易产生抗药性和耐药性。

5)发展前景

中药超微粉碎技术在20世纪90年代中后期兴起,它在遵循中医药理论的前提下,结合中药物料的特点,采用现代粉体技术,将中药材、中药提取物及中药制剂微粉化。该技术是近年来国内外发展非常迅速的一项新技术,是中药现代化发展的重要方向之一,尤其是结合微生物发酵法的中药材超微粉碎工艺对促进中医药发展具有里程碑的意义。

本项目采用全新的结合微生物发酵以及后期醇化的工艺,建立独特的小黄姜粉加工技术,并采用全新的超细粉碎技术,成功研制出高活性小黄姜超微粉(商品名:膳生粉)

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2018上海风口健康在中药材超微领域的布局展望

通过一年多对此项工艺(结合微生物发酵法的中药材超微粉工艺)不断的升级与提炼,风口健康已经完全掌握该技术,并在超微莲子粉上取得成果,其中10%比例超过3000目,50%比例超过900目,具体如下图:

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为更好的让这项具有高科技含量的创新中药材超微工艺为百姓健康带来更多的福音,风口健康已着手将此技术应用于:三七、天麻、人参、淫羊藿、黄芪、丹参、党参、益母草、何首乌、巴戟天、当归等20多种名贵中药材。

预计到2018年3月份将会出具超过20份中药材的超微粉粒径分布数据及有效药物含量的检测报告,一旦这些报告数据达到预期,势必在中药材饮片市场投入一枚重磅炸弹,饮片市场将迎来跨时代的变革意义和巨大发展。

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