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【中国科技网】20多种中药材“弃儿”华丽转身,变身精油、化妆品、新药

山楂药材下脚料可以做妇洁洗液新药,黄蜀葵废弃茎杆可以做成木塑板,丹参废弃物可提取做口红……以往中药材生产中,非药用部位、废弃物、下脚料,正在成为新宠。它们有的成为新医药及健康产品,有的成为新资源药材、生物炭及炭基复合肥等产品。

目前,我国有300余种常用中药材依靠人工生产供给,全国的药材种植面积近亿亩,药材生产过程每年直接产生非药用部位约8000万吨,加上药材及饮片加工下脚料,每年产生的废弃物近亿吨。如何将这些废弃物变废为宝,同时减轻对环境的污染?南京中医药大学段金廒团队,历时12年,研究中药资源循环利用,将20多种中药材废弃物变废为宝,3年增效18.8亿元。

近日,该团队以“中药资源全产业链循环利用适宜模式与技术体系创建及其推广应用”荣获2019年度中国循环经济协会科学技术奖一等奖。

段金廒教授(中)指导菊非药用部位的资源化利用。严辉摄

每年产生中药废弃物近亿吨

目前,我国中药产业化深加工每年消耗药材约7500万吨,年产固体废弃物及副产物达5000余万吨、液态废弃物逾亿吨。

“受制于时代条件,中药研究一度缺乏对药物的化学成分和药理活性的研究,也没有条件研究药物各个部位的价值,所以对中药资源的利用较低。”63岁的南京中医药大学教授段金廒记得,上世纪90年代读研究生时,经常看到田间地头堆满了被废弃的中药材茎叶,有的还散发着阵阵臭气,例如,当归种植、成熟要两年,每年在收获其药用部位根及根茎的同时,产生和废弃的地上茎叶量与根部的产量相当,而这些茎叶中含有丰富的酚酸类化学组分,具有抗凝血、抑制大肠杆菌、枯草杆菌、抑制马铃薯腐烂线虫等活性。

而中药材废弃物不同于农作物秸秆,有药物活性,随便丢弃有可能污染土壤。从那时起,他便另辟蹊径,开始研究中药材非药用部位的活性。

段金廒曾经测算过,若将近亿亩药材生产过程产生的非药用部位,和深加工过程中产生的固/液废弃物、副产物的价值充分挖掘出来,并形成产业链,释放的价值不会小于药材的价值,“很多人觉得非药用部位的价值不大,但价值在于挖掘,即使非药用部位药用价值小,但作为轻化工、兽药、饲料添加剂、有机肥、生物炭等方面的价值充分挖掘以后,效益也是极其可观的。” 

段金廒教授(左一)指导卓尼县构建中藏药绿色循环经济产业链。王元龙摄

山楂下脚料可做妇洁洗液新药,丹参废弃物可做口红

历经20多年研究,在段金廒手中,越来越多的中药废弃物称为宠儿,被研发成新医药及健康产品原料,并带来可观的收益。例如,加工山楂药材或果干、饮品时,会产生大量废弃的山楂核,段金廒团队用干馏碳化技术,联合山东步长制药有限公司,开发出天然高效安全的妇科抗菌洗液新药。

“我们将山楂核在无氧条件下加热后,产生氢气、甲烷等可燃气和醋馏液,醋馏液的杀菌作用强,经过配伍做成妇科抗菌洗液新药。”段金廒说。

能解毒消肿、排脓止痛的黄蜀葵,浑身都是宝。除了药用部位花,段金廒团队联合江苏苏中药业集团,将废弃茎杆做成木塑板,对黄蜀葵花水提、乙醇沉淀过程中,“形成的溶液上漂浮着一层油状物,我们提取油状物里的药用物质黄酮,用于黄葵胶囊的提质增效。”郭盛说。

一度被“冷落”的丹参带花茎叶,经过段金廒团队和陕西中医药大学的研究,也于2015年左右进入陕西中药材地方标准。“丹参带花茎叶原料被废弃了,但我们后来研究发现茎叶中的丹酚酸B和迷迭香酸,含量与丹参根中的相当,有相似的药性,能活血化瘀,可替代丹参药材制备丹酚酸。”

在不久的将来,爱美的女性甚至可以用上丹参酮口红。段金廒透露,丹参根的水提工艺,只能提取丹酚酸,但丹参中起到活血化淤作用的丹参酮,是脂溶性的,所以并非丹参滴丸等药物的提取物,而这种晶体是红色的,于是团队进行简单的工艺处理后,在实验室阶段研发出丹参酮口红。

课题组研发的丹参酮口红。宿树兰摄

利用20多种中药材废弃物,转化8大类30余种资源性产品

中国的中药材菊花,每年种植面积约50万亩,其非药用部位的茎叶量是药用花量的6-8倍。江苏射阳的菊花面积超过10万亩,是全国最大的药用菊花生产基地。段金廒团队通过研究发现,“把菊花的茎叶用水蒸气蒸馏后发现,它的化学成分可以做精油、空气清新剂、香皂。”

此外,茎叶里提取的精油、黄酮,为每亩地增加3000元,把茎叶的渣子发酵后,做成纤维素酶,每亩有3000元的产值,这样,一亩地菊花产值6000元,茎叶和根全部利用还能产生6000元收益。

团队研究发现,菊花根茎里还有32%的菊多糖,与茎叶中有清热抗炎功效的黄酮共同加入动物饲料,可以改善畜禽肠道功能。

目前,段金廒团队已将银杏、黄蜀葵、芡实、丹参、瓜蒌、甘草、黄芪、黄芩、金银花、枸杞等20余种中药材产生的非药用部位及下脚料,转化为医药、健康等产品。

从中药废水里提取的药效物质能做化学试剂

从中药废水里提取的药效物质能做化学试剂中药废水成分复杂,既有没有药物活性的大分子物质如淀粉、果胶、也有具有活性成分的小分子药物物质如黄花蒿中的青蒿素、红豆杉中的紫杉醇,黄连中的小檗碱、金银花中的绿原酸等。

这些大、小分子是中药废水中的五日生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)的主要组成部分。中药废水的BOD5、COD值较高,有的每升含量可达三四万毫克,而传统工艺用活性污泥处理后,仍不能满足排放要求,且还要向污水处理站缴纳处理费。

段金廒团队联合南京工业大学、江苏久吾高科技股份有限公司联合推出“以膜集成技术为特征的中药废水综合治理技术示范”,用孔径不同的膜来处理中药废水中的分子物质,“先用孔径较大的膜把淀粉、果胶、蛋白质这些大分子过滤出来,再用孔径小的膜把小分子药效物质提取出来,作为化工原料使用。”南京中医药大学副研究员李博说,几道膜的处理之后,再经过反渗透技术,不仅可以使COD、BOD5指数达到城镇污水处理标准,同时可以回收中药废水中60%以上的药效物质。

李博以绿原酸举例算了一笔账,一吨中药废水中如果有1%的小分子物质的话,而绿原酸含量如果有60%的话,就能回收6公斤。

“小分子药效物质可以作为“中间体”进行再处理用做化学试剂,例如含量50%以上的绿原酸,市场售价7000多元1吨。而进过处理的可以达标排放的水可以用作中水,进行回用,用来清洗管道等。”

但想要成功分离出中药废水中的药效物质并不轻松,李博说,“这个工作就像从沙里淘金,找到金子(小分子药效物质)和沙子(无活性的废料)之间的区别,技术难点在于从废水中获取小分子药效物质。”对此,他们要根据水里的分子性质筛选膜,控制废水处理的工艺。目前,该技术已经在金陵药业使用,每天能处理300-500吨的中药废水。


首发:

中国科技网,2019年10月27日

http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2019-10/25/content_807425.shtml


发布时间: 2019-10-27  | 通讯员: 杏雨网 ) | 浏览次数: 10  [ 回到顶部 | 回到新闻中心 ]
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