Fermentierte Traditionelle Chinesische Medizin: Von Laborinnovationen zur Industrialisierung – Ein umfassender Leitfaden

Fermentierte Traditionelle Chinesische Medizin (TCM) stellt eine gelungene Verbindung historischer Verarbeitungsmethoden und modernster Technologie dar. Seit Jahrtausenden ist die Fermentation ein wesentlicher Bestandteil der Zubereitung traditioneller TCM-Rezepturen wie Liushenqu und Danshichi. Moderne Biotechnologien revolutionieren diese uralte Praxis und verbessern Wirksamkeit, Standardisierung und Skalierbarkeit. Dieser Artikel befasst sich mit wichtigen Zubereitungsbedingungen, industriellen Anwendungen und zukünftigen Entwicklungen und beleuchtet die „magische Transformation“ der fermentierten TCM vom Labor zur Massenproduktion.

Fall 1: Liushenqu – Standardisierte Anwendung der synergistischen Mehrdruckfermentation

Liushenqu, eine traditionelle fermentierte TCM, basiert seit langem auf natürlicher Fermentation, was zu instabilen mikrobiellen Gemeinschaften und erheblichen Qualitätsschwankungen führt. Moderne Entwicklungen haben diese Probleme gelöst durch gezieltes mikrobielles Screening Und systematischer Optimierungsverlauf.

Wichtige Vorbereitungsschritte

• Optimiertes Rohmaterialverhältnis: Die Methode ist genau kalibriert als Mandel: Adzukibohne: Mehl: Artemisia annua-Saft: Polygonum hydropiper-Saft = 1:1:8:0,5:0,5 (Massenverhältnis), wobei die gesamten Kohlenstoffquellen bei 65% kontrolliert werden, um ein optimales mikrobielles Wachstum sicherzustellen.
• Dreistufiges Fermentationsmanagement:
  • Hauptsaattradition: 32 °C, 180 U/min, 48 h (Flüssigfermentation zur Druckaktivierung).
  • Sekundärwachstumstradition: 28 °C, Feststofffermentation für 72 Stunden (Skalierung zur Anpassung an stabile Matrix).
  • Tertiäre industrielle Fermentation: 75% Umgebungsfeuchtigkeit mit intelligenter pH-Regulierung (garantiert eine sichere Metabolitenproduktion).
• Fortschrittliche Qualitätsanalyse: Es wird ein „dreidimensionales“ Qualitätsmanagementsystem eingerichtet, zusammen mit:
  • Enzymaktivitätsindex (Amylase ≥ 500U/g).
  • Attributchromatogramm (8 häufige Peaks, die durch HPLC erkannt wurden).
  • Sicherheit (Aflatoxin B1 < 2µg/kg).

Industrielle Errungenschaften

Ein führendes Pharmaunternehmen hat dies übernommen und so den Variationskoeffizienten von Charge zu Charge von 28% auf 4,3% gesenkt und die medizinische Wirksamkeit um 19% verbessert. Für die Technologie wurde ein nationales Erfindungspatent (ZL202010345678.9) erteilt, das einen Maßstab für die standardisierte Fermentation herkömmlicher TCMs setzt.

Fall 2: Monascus – Hochleistungspräparat auf Basis metabolischer Technik

Monascus, geschätzt für seine bioaktiven Verbindungen wie Monacolin K (ein cholesterinsenkendes Mittel), hat transformative Verbesserungen erfahren durch Gentechnik Und Präzises Fermentationsmanagement.

Druckmodifikationstechnik

Mithilfe des CRISPR-Cas9-Systems wurde der Citrininsynthese-Gencluster (cts-Gen) in Monascus purpureus M-7 wurde ausgeschaltet, um giftige Nebenprodukte zu entfernen, während Schlüsselenzyme für die Lovastatinsynthese (lovC, lovD) überexprimiert wurden. Diese Modifikation steigerte die Monacolin-Ok-Ausbeute auf über 12 g/l – ein Durchbruch in der industriellen Produktion.

Fermentationsverlaufsoptimierung

• Progressive Tradition Medium: Als Matrix werden landwirtschaftliche Abfälle (Reishülsenpulver: Weizenkleie = 3:1) verwendet, denen 0,21 TP3T Teepolyphenole zugesetzt werden, um den Sekundärstoffwechsel anzuregen, die Produktionskosten zu senken und die Nachhaltigkeit zu verbessern.
• Exaktes Parametermanagement:
  • Methode zur Messung des gelösten Sauerstoffs: 40% in 0–48 Stunden; 25% in 49–144 Stunden (angepasst an verschiedene Entwicklungsstadien).
  • pH-Regulierung: In den ersten 48 Stunden bei 5,5 gehalten, dann auf natürliche Weise absinken lassen.
  • Fütterungstechnik: 0,51 TP3T Glycerin + 0,11 TP3T Magnesiumsulfat, nach 48 Stunden hinzugefügt, um die Metabolitensynthese aufrechtzuerhalten.
• Echtzeitüberwachung: Die Integration von Nahinfrarotspektroskopie (NIR) und digitaler Nasentechnologie ermöglicht die Echtzeitüberwachung von Biomasse- und Metabolitenänderungen und gewährleistet so die Prozessstabilität.

Durchbruch im Qualitätsmanagement

Es wird ein „Dual-Standard, Dual-Detection“-Mechanismus angewendet:

• Lovastatin-Gehalt (HPLC, ≥1,5%).
• Citrinin-Begrenzung (LC-MS/MS, <0,2 ppm).
• Pilztoxin-Screening (ungerichtete Auswertung mittels UPLC-Q-TOF/MS) zur Gewährleistung von Sicherheit und Wirksamkeit.

Fall 3: Astragalus – Wirksamkeitssteigerung durch probiotisch gesteuerte Transformation

Astragalus, ein Grundnahrungsmittel in der TCM zur Immunmodulation, hat eine erhöhte Bioaktivität durch probiotische Co-Fermentation, wobei der mikrobielle Stoffwechsel genutzt wird, um verborgenes therapeutisches Potenzial freizusetzen.

Drucksiebsystem

Lactobacillus plantarum LP-3 (sauerstoff- und TCM-tolerant) und Bacillus subtilis B-12 (Cellulase-produzierend) wurde aus traditionell fermentiertem Tragant isoliert. Die Bedingungen für die gemeinsame Fermentation wurden mithilfe der Response-Floor-Methode optimiert, um die synergistischen Effekte zu maximieren.

Technologische Verbesserungen

• Vorbehandlungs-Know-how: Eine kombinierte Behandlung mit Dampfexplosion und Enzymolyse (1,5 MPa für 5 Minuten, gefolgt von 0,5%-Cellulase bei 50 °C für 2 Stunden) erhöhte die Auflösungsrate von Astragalus-Polysacchariden von 18% auf 42% und erleichterte so den mikrobiellen Zugang zu Nährstoffen.
• Gärungsmanagement:
  • Impfzeitpunkt: zuerst B-12, nach 24 Stunden gefolgt von LP-3.
  • Temperaturregulierung: 37 °C für die ersten 48 Stunden, dann auf 30 °C gesenkt, um sekundäre Metaboliten zu fördern.
  • Feuchtigkeitsmanagement: Dynamische Befeuchtung zur Aufrechterhaltung des Feuchtigkeitsgehalts von 45%-50%.
• Metabolitenbewertung: Es wurden neu geformte Astragalosid-IV-Derivate (Molekulargewicht auf 789,4 Da verringert) identifiziert, deren Isoflavon-Aglykon-Gehalt um das 3,2-fache anstieg, was die Bioverfügbarkeit verbesserte.

Wirksamkeitsvalidierung

• Immunmodulation: Fermentierter Tragant erhöhte den Milzindex der Maus um 41%, deutlich stärker als in der nicht fermentierten Gruppe (P < 0,01).
• Antioxidative Fähigkeit: Die Radikalfängerkapazität von DPPH stieg von 28% auf 67%.
• Regulierung der Darmmikrobiota: Das Verhältnis Firmicutes/Bacteroidetes sank von 1,2 auf 0,7, wodurch die Funktion der Darmbarriere verbessert wurde.

Industrielle Funktionen der fermentierten TCM

Die fermentierte TCM hat sich über verschreibungspflichtige Medikamente hinaus auf die Landwirtschaft und Viehzucht ausgeweitet und zeigt ihren vielseitigen Wert:

1. Enzym-Mikroben-Synergistische Fermentation in der Viehzucht
   • System: Astragalus, Codonopsis, Atractylodes macrocephala gemischt mit Cellulase und Protease.
   • Technologischer Vorteil: Milchsäurebakterien schaffen eine saure Umgebung, die sich ideal für enzymatische Reaktionen eignet. Die Enzyme der Verbindungen zielen auf die Zellwände der Pflanzen ab und erhöhen die Auflösung der Wirkstoffe um das Drei- bis Fünffache.
   • Ergebnisse: Die Absorptionsrate von fermentiertem Tragantpolysaccharid verbesserte sich um das 4- bis 28-Fache; die Verstopfungsrate der Sauen sank um 60%, die Überlebensrate der Ferkel erhöhte sich um 15%; der Futterverbrauch der Broiler stieg um 12%, die Futterverwertungsrate sank um 8%.
2. Fermentierte Formulierung zur Hypertonietherapie
   • Patentiertes Know-how nutzt probiotische Fermentation zur Herstellung blutdrucksenkender TCM-Mittel:
     • Elemente: Atalantia buxifolia Wurzel (30 g/l), Mariendistelfrüchte (30 g/l), Erythropalum scandens (10 g/l), Wampee-Trockenfrüchte (10 g/l), Ficus deltoidea (5 g/l).
     • Ablauf: Feinstmahlung zum Aufbrechen der Zellwände; Sterilisation bei 110°C für 30min; Beimpfung mit 5% Milchsäurebakterien (3% Lactobacillus rhamnosus + 2% Lactobacillus plantarum); anaerobe Fermentation bei 37 °C für 48 Stunden.
     • Produkttyp: Fermentierte Flüssigkeit (Direktabfüllung) oder sprühgetrocknetes Pulver.
3. Fermentiertes TCM-System für die Legehennenzucht
   • Patentierte Methode von Shanxi Dayu Bioengineering Co., Ltd.: Eine Mischung aus Acanthopanax senticosus, Herzgespann, Tragant und Artemisia annua.
   • Ablauf der Optionen: Bacillus coagulans Fermentationsbrühe-Zubereitung; Feststofffermentation; Wirbelschichttrocknung.
   • Ergebnisse: Die Produktionsrate von Legehennen stieg um 4,5%, das Futter-Ei-Verhältnis sank um 6%.

Zukünftige Eigenschaften in fermentierter TCM

Die Analyse der fermentierten TCM schreitet schnell voran, wobei der Schwerpunkt auf folgenden Punkten liegt:

• Druckzucht: Gezielter Anbau gentechnisch veränderter Stämme mit spezieller Toleranz gegenüber TCM-Bestandteilen und verbesserten Stoffwechselfähigkeiten.
• Innovationen bei Fermentationswerkzeugen: Geräte wie der rotierende Sprühfermentationstank (entwickelt von der Anhui Tiankang Group) ermöglichen eine vollständige Reinigung und Sterilisation und verringern so das Kontaminationsrisiko.
• Mehrdruck-Synergie: Erforschung der stufenweisen Fermentation mehrerer Stämme zur Bewältigung der komplizierten TCM-Elementtransformation.
• Multi-Omics-Funktionen: Metatranskriptomik zur Untersuchung der Enzymexpressionsdynamik während der Liushenqu-Fermentation, Identifizierung von 12 Schlüsselgenen für Glykosidhydrolase, die den Weg für eine genaue Stoffwechselregulierung ebnen.

Es bestehen weiterhin Herausforderungen, wie beispielsweise die Definition von Q-Markern (Qualitätsmarkern) durch die Integration von Daten aus Pharmakodynamik und Metabolomik sowie die Ausrichtung an den ICH Q13-Richtlinien für die internationale Registrierung. Mit der fünften akademischen Konferenz des TCM-Fermentationsforschungsausschusses der Weltföderation der chinesischen Medizingesellschaften (Ende 2024) steht der Sektor jedoch vor einem beschleunigten Wachstum.

Fermentierte TCM verbindet historisches Wissen mit moderner Wissenschaft und definiert das Potenzial der TCM neu. Durch standardisierte Prozesse, Gentechnik und innovative Anwendungen wird sie zu einem Eckpfeiler der weltweiten Naturheilkunde und bietet sicherere, einfachere und skalierbare Lösungen für Gesundheit und Landwirtschaft.