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黄芩是我国传统大宗中药材，药用价值高、临床应用广泛。近年，黄芩的相关制剂不断开发和应用，黄芩苷原料药需求不断增加，而黄芩中药材的产量和质量却无明显提高，这导致了黄芩供不应求的市场现状。因此，探索一种行之有效的黄芩药材及黄芩苷获取方法已迫在眉睫！黄芩毛状根培养及产物合成调控在生产周期、有效成分积累和农药激素残留等方面显示出了独特的优势。本课题以黄芩毛状根为试验材料，在摇瓶液体培养工艺的基础上，对其扩大培养工艺进行研究，并对黄芩苷的提取纯化方法进行优化，建立了黄芩毛状根的扩大培养工艺及其黄芩苷的提取纯化方法。研究结果如下：1.对不同类型培养器中黄芩毛状根的生产和黄芩苷代谢情况进行研究，优选其最适培养器类型，并进行设计改良。结果：（1）在自制鼓泡式培养器（Φ170mm×450mm，10L）中，通气量控制在10–40L·h-1时黄芩毛状根生长良好，经40d培养后其生物量和黄芩苷含量分别为5.43g·L-1和4.86%；（2）以培养器中平均气含率为指标，改良鼓泡培养器结构，其参数为每平方米横截面气孔数设置为700、气孔直径为0.5mm时，在整个培养周期内，通气量控制在10–20L·h-1即可维持液体培养基中的溶氧值高于30%。2.通过测定不同培养期黄芩毛状根的生物量和黄芩苷含量、监测培养周期内培养基成分消耗规律和培养条件变化趋势，研究培养基营养成分和条件与生物量积累及黄芩苷代谢合成的相关性，分析黄芩毛状根在含60g·L-1蔗糖、0.5g·L-1水解乳蛋白的改良MS液体培养基中，28±1.0oC、20L·h-1通气量和避光条件下进行扩大培养的动力学特点。结果：（1）黄芩毛状根生物量的增长呈“S”型，生长速率则呈周期性变化，整个培养期可分为延滞萌发期、快速生长期、代谢合成期和合成后期四个阶段，其在快速生长期生长速率最高达0.49g·d-1，在延滞萌发和代谢合成期则处于生长缓慢或停滞状态，生长速率接近零；（2）碳源的消耗规律与摇瓶培养类似，黄芩毛状根的生长可利用果糖和葡萄糖，而代谢合成主要消耗果糖。但扩大培养时碳源的利用率明显降低，培养结束时总糖浓度为41.5g·L-1，其消耗量约为摇瓶培养的50%，且蔗糖水解速率减缓；（3）硝态氮的消耗与黄芩毛状根的生长密切相关，在快速生长期（9–24d）其与生物量增长呈线性关系（Y=-0.0411X+4.4417，r=0.9742），到27d时培养基中硝态氮含量降至接种时的26.3%。但在黄芩苷的代谢合成过程中，硝态氮无明显消耗；（4）在快速生长期（9–30d），磷的消耗与生物量消耗呈线性关系（Y=-0.3299X+5.2549，r=0.9840），到35d时培养基中的磷被耗尽；（5）钾的消耗与黄芩毛状根生长有关，在9–27d钾随生物量的增加快速消耗，且具有线性关系（Y=-0.0207X+8.4178，r=0.9854）；（6）铁在培养初期（0–6d）被少量消耗后一直稳定在3.5mg·L-1左右，可能只与黄芩毛状根的萌发有关。3.以生物量和黄芩苷含量为指标，考察黄芩毛状根保藏、活化、复壮和接种的工艺条件，并优化扩大培养基成分和培养条件，以确定黄芩毛状根扩大培养的工艺流程与关键控制点。结果：（1）采用低糖浓度室温法保藏黄芩毛状根，最佳蔗糖浓度为2.0g·L-1，室温保藏期限可达1.5年，且保藏成本和可操作性均优于冷藏法；（2）黄芩毛状根活化工艺和条件为：采用摇瓶培养，按5.0g·L-1接种量在含50g·L-1葡萄糖的改良MS培养基中，28±1.0oC、摇床110r·min-1下避光培养18d；（3）黄芩毛状根一级种子培养条件：采用250mL摇瓶培养，按5.0g·L-1接种量在含0.2mmol·L-1苯丙氨酸、40g·L-1蔗糖和10g·L-1葡萄糖的改良MS培养基中，28±1.0oC、摇床110r·min-1下避光培养20d；（4）黄芩毛状根二级种子培养条件：采用500mL摇瓶培养，按10.0g·L-1接种量在含0.2mmol·L-1苯丙氨酸、60g·L-1蔗糖的改良MS培养基中，28±1.0oC、摇床110r·min-1下避光培养20d；（5）溶氧为扩大培养时的关键因素，在培养周期内应调节通气量使其不低于20%。通气量调节控制点：0–9d为15L·h-1，10–30d为30–40L·h-1，31–50d为20L·h-1；（6）培养基补加工艺和条件：培养基采用生产培养基Ⅱ，在培养至20d时，一次性流加初始培养基体积的1/5；（7）在建立的扩大培养工艺和条件下进行活化、复壮，接种至鼓泡式培养器培养50d，黄芩毛状根生物量和黄芩苷含量分别达9.41g·L-1和11.76%。4.以黄芩毛状根为材料，利用大孔吸附树脂和硅胶柱层析对黄芩苷进行提取和纯化。结果：（1）黄芩苷提取的上样工艺和条件：以LX–22大孔吸附树脂为分离介质，将浓度为8.69g·L-1上样液，以相当于湿树脂重量6BV·h-1的流速通过径高比为1:14的树脂柱，上样体积为13BV。该树脂对黄芩苷的动态吸附量达113mg·g-1；（2）黄芩苷提取的洗脱工艺和条件：先用去离子水洗树脂柱至流出液经2%氯化铁检验呈阴性，再用9BV的70%乙醇以6BV·h-1的流速进行洗脱，浓缩，黄芩苷回收率达82%；（3）黄芩苷经硅胶柱层析纯化后纯度可达98%以上。