20多种中药材“弃儿”华丽转身,变身精油、化妆品、新药

2019-10-25 12:57:42 来源: 科技日报 作者: 金凤 

金凤

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转化为新医药及健康产品等产业。

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。

责任编辑: 张爽(实习)