循环利用释放中药资源产业绿色新动能,变身高端新品亮相市场

山楂药材下脚料可以做妇洁洗液新药,黄蜀葵废弃茎秆可以做成木塑板,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。

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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,药材生产过程中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教授团队,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。

日前,南京中医药大学段金廒教授主持的“中药资源产业化过程循环利用模式与适宜技术体系创建及其推广应用”项目荣获2018年度国家科学技术进步奖二等奖。这是继2011年“中药资源化学研究体系创建及其应用”项目摘取国家科技奖之后,段金廒团队在科学生产药材与合理利用资源上下游两大板块布局一脉相承、持续创新形成的中药资源循环利用标志性成果。

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。

当前,我国中药资源生产与深加工产业化过程中存在着资源利用效率低下、浪费严重和生态环境压力加剧等突出问题,段金廒率领团队围绕中药资源产业化过程产生的非药用部位、深加工过程中产生的废弃物、副产物等开展基础与再生利用研究,针对共性关键技术与转化应用,开展持续攻关与创新。该项目团队秉持“源于农田归于农田,提质增效绿色发展”的循环经济理念,在创新性地提出并构建中药资源循环利用理论的基础上,系统构建了适用于中药废弃物及副产物的生物转化、化学转化和物理转化的循环利用技术体系。

每年产生中药废弃物近亿吨

借助该体系,该项目团队变废为宝,将中药非药用部位、废弃物及副产物转化为新医药及健康产品、新资源药材、生物炭及炭基复合肥等资源性产品。据介绍,相关技术成果已在全国10余省共20余家药材生产及深加工企业推广应用,近3年新增经济效益达14.1亿元,有力推动了行业循环利用和绿色发展理念的提升,产生了显著的社会、经济和生态效益。

“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、枯草杆菌以及抑制马铃薯腐烂线虫等活性。

研究者说

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。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。“虽然非药用部位的药用价值小,但作为兽药、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。”

变废为宝 价值在于挖掘

下脚料变新药还可做口红

“守住绿水青山,才有金山银山。”南京中医药大学教授段金廒作为我国中药资源学领域的领军人物之一,一辈子都在从事中药资源化学和中药资源循环利用的研究与实践。中药资源是国家战略资源,而当前中药资源产业领域存在的资源利用效率低下、资源浪费严重并导致生态环境压力不断加剧的粗放、低效、线性经济发展方式,让段金廒忧心不已。

历经20多年研究,越来越多的中药废弃物成为“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,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。

现状堪忧

能解毒消肿、排脓止痛的黄蜀葵,浑身都是宝。段金廒团队还将废弃茎秆做成木塑板,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。”研究团队成员郭盛说。

传统线性发展模式亟需改变

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。“我们研究发现,被废弃的丹参带花茎叶原料,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。”

据统计,目前我国的300余种常用中药材依靠人工生产供给,种植面积达6000余万亩,药材生产过程每年直接产生非药用部位4000万吨~5000万吨,加上药材及饮片加工下脚料,每年产生近亿吨的废弃物。同时,中药制药等深加工产业化过程每年消耗药材约7500万吨,年产生固体废弃物及副产物高达5000余万吨、液态废弃物达数亿吨。这不但造成了中药资源的严重浪费,也给生态环境带来了巨大压力。

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,但丹参中起到活血化淤作用的丹参酮,并非丹参滴丸等药物的提取物,而丹参酮晶体是红色的,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。

“很多人觉得,非药用部位的药用价值不大。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。”段金廒介绍,据测算,若将约6000万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,通过行业有效组织和产学研协同攻关,将其资源化价值充分挖掘出来,进而形成科学合理的产业链,释放的价值不会小于今天药材的价值。

转化8大类30余种资源性产品

于是,段金廒教授率领团队针对中药资源全产业链各环节产生的不同类型废弃物及副产物开展循环利用研究与转化应用,对共性关键技术进行持续攻关与创新。该团队提出并构建了中药资源循环利用理论基础,创建了五类中药资源循环利用模式,同时创新性地系统构建了适用于中药废弃物及副产物的生物转化、化学转化和物理转化三套循环利用技术体系,为中药产业绿色发展提供了有力支撑。

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”。

物尽其用

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。

废弃物里能挖出“新财富”

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。

功夫不负有心人。段金廒团队在各种非药用部位、废弃物及副产物中挖掘出了一笔笔“新财富”,将其转化为新医药及健康产品、新资源药材、纤维素酶、低聚糖、生物乙醇、生物炭及炭基复合肥等8大类30余种资源性产品,并在中药农业、中药工业领域得到有效推广应用,释放出了巨大的经济社会和生态效益,形成综合效益显著增加、资源浪费与环境压力显著减少的“一增一减”绿色发展样板。

目前,段金廒团队已对银杏、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进行开发利用,转化为新医药及健康产品。

如该团队以山楂药材及饮片加工过程中产生的废弃种子为原料,开发研制成妇科外用药物红核妇洁洗液,并实现炭、气副产物的回收利用及产品升级;发现了丹参带花茎叶可替代丹参药材制备丹酚酸原料等重要资源价值,并将其纳入新资源药材等。此外,该技术在实现经济效益的同时,也有效减少了环境污染。通过中药非药用部位及药渣热解炭化形成的清洁燃气/蒸汽,可为工业生产提供清洁能源,实现区域能源自给,减少能源消耗,并节约药渣清运和处理费用,降低生产成本。

“可喜的是,现在政府、行业和社会都越来越重视中药资源产业的循环利用和绿色发展,越来越多的企业开始寻求中药资源循环利用和系统开发的指导与帮助。”在段金廒看来,循环经济是中药产业走向高质量发展的必然路径。“如果能围绕中药资源全产业链,形成全产业链的高效率资源利用,实现高效益的经济产出,中药产业才能称为高质量发展的现代化产业,才能实现资源和产业的可持续发展。”

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