基于功能成分發(fā)現(xiàn)的中藥資源高效利用與可持續(xù)發(fā)展＊

黃 丹，龔力民，李兆星，張紅剛，謝昭明，劉塔斯，李順祥＊＊

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 長沙 410208；2.湖南省中藥活性物質(zhì)篩選工程技術(shù)研究中心 長沙 410208；3.西南大學(xué)藥學(xué)院 重慶 400715）

中草藥資源已成為國家戰(zhàn)略資源，是醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)和健康服務(wù)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)；中藥資源的高效利用是實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保障醫(yī)藥事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題[1]。但目前面臨兩大問題：一方面野生中藥資源遭破壞，存量嚴(yán)重不足，引種栽培品種退化，瀕危藥材撫育、替代品種研發(fā)面臨種種困難；另一方面有限資源不能有效利用，存在浪費(fèi)。因此，本文以兩味生態(tài)限制性資源，即“四君八珍”之一的中藥茯苓、特殊中藥五倍子進(jìn)行資源持續(xù)綜合利用的實(shí)踐，探索中藥資源的綜合開發(fā)利用和持續(xù)發(fā)展的模式。

1 中藥資源綜合利用和可持續(xù)發(fā)展的重要性與現(xiàn)狀

中藥資源是中醫(yī)藥的物質(zhì)基礎(chǔ)，幾千年的積累為人們的生產(chǎn)生活提供了豐富的藥物基礎(chǔ)保障，近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展、需求量的不斷增大，加之對(duì)合理開發(fā)利用中藥資源的認(rèn)識(shí)不足，使中藥資源的可持續(xù)發(fā)展和利用陷入困境，中藥材質(zhì)量難以保障、中藥傳統(tǒng)文化精髓丟失、自然環(huán)境承受巨大壓力等問題嚴(yán)重制約了中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展[2]。針對(duì)中藥資源可持續(xù)利用存在的問題，科技部等在《中藥現(xiàn)代化發(fā)展綱要》（2002—2010年）中指出:“在充分利用資源的同時(shí)，保護(hù)資源和環(huán)境，保護(hù)生物多樣性和生態(tài)平衡。特別要注意對(duì)瀕危和緊缺中藥材資源的修復(fù)和再生，防止流失、退化和滅絕，保障中藥資源的可持續(xù)利用和中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展”[3]，特別是隨著對(duì)傳統(tǒng)中醫(yī)藥反思性認(rèn)識(shí)、中醫(yī)藥國際化進(jìn)程加快、屠呦呦先生2015年獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)等提高了中藥資源的重要性認(rèn)識(shí)水平，將中草藥資源提升到國家戰(zhàn)略資源。

目前，中藥資源開發(fā)利用的途徑主要有以下 三級(jí)模式，即一級(jí)開發(fā)——中藥的栽培養(yǎng)殖，二級(jí)開發(fā)——中藥材、中藥飲片、中成藥的研究開發(fā)，三級(jí)開發(fā)——中藥資源的多方位開發(fā)，如食品、保健食品、化妝品、日用品、獸藥、農(nóng)藥、飼料、肥料等；開發(fā)利用的新途徑有：①利用文獻(xiàn)資料尋找新資源；②應(yīng)用化學(xué)分類學(xué)原理尋找新資源；③從民族藥、民間藥、海洋藥中開發(fā)新資源；④現(xiàn)有中藥資源的再開發(fā)；⑤利用化學(xué)和生物技術(shù)尋找新資源[4,5]。

但目前面臨兩大問題：一方面野生中藥資源遭破壞，存量嚴(yán)重不足，引種栽培品種退化，瀕危藥材撫育、替代品種研發(fā)面臨種種困難；另一方面有限資源不能有效利用，造成寶貴資源的大量損失。

2 從茯苓和五倍子的功能成分挖掘與開發(fā)探討中藥資源綜合利用和持續(xù)發(fā)展

近年來本課題組對(duì)兩種生態(tài)限制性中藥茯苓、五倍子進(jìn)行了資源持續(xù)綜合利用的實(shí)踐，探索了中藥資源的綜合開發(fā)利用和持續(xù)發(fā)展的模式，其研究模式見圖1。

2.1 茯苓

茯苓PORIA為多孔菌科真菌茯苓Poria cocos（Schw.）Wolf菌核，藥食兩用大宗中藥材，臨床運(yùn)用最多的四大傳統(tǒng)藥材之一，有“十方九苓”之說，我國干茯苓年需求量達(dá)3萬多噸，是我國中成藥的主要原料藥材，茯苓產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過100億元。

針對(duì)過去茯苓菌種退化嚴(yán)重，產(chǎn)量低，茯苓栽培需要大規(guī)?？撤ニ蓸洌Y源破壞嚴(yán)重，茯苓產(chǎn)品附加值不高，藥材綜合利用率低等問題，本課題組開展了茯苓種植與加工關(guān)鍵技術(shù)研究，突破了茯苓資源種植瓶頸、挖掘茯苓健脾益氣等功效物質(zhì)基礎(chǔ)、綜合開發(fā)利用，創(chuàng)建了中藥資源可持續(xù)發(fā)展和高效綜合利用的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈模式，取得以下突破性成果,使茯苓的利用率從不到7%達(dá)到93%以上。

2.1.1 種質(zhì)資源的生物學(xué)研究

選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茯苓新菌種“湘靖28”，品種具有遺傳性狀穩(wěn)定、抗雜菌感染能力強(qiáng)；菌絲傳引快、菌絲鎖狀聯(lián)合體粗壯；結(jié)苓早、苓體均勻結(jié)實(shí)；生物學(xué)效率高、產(chǎn)量高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)[6]。

2.1.2 種植關(guān)鍵技術(shù)研究

首創(chuàng)節(jié)能、環(huán)保、高效的具有國際領(lǐng)先水平的“茯苓袋料高效栽培技術(shù)”，制定了《茯苓菌種》、《茯苓栽培養(yǎng)技術(shù)》等四個(gè)湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，基地通過了國家食品藥品監(jiān)督管理局GAP基地認(rèn)證：該技術(shù)較傳統(tǒng)栽培技術(shù)提高產(chǎn)量2-3倍，投入產(chǎn)出比高達(dá)1:3.86，且具可實(shí)現(xiàn)集約化、工業(yè)化栽培，便于管理，便于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)茯苓，減少了白蟻危害與雜菌污染，具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高抗、低農(nóng)藥殘留、重金屬含量低等優(yōu)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的制定規(guī)范了茯苓菌種、袋料栽培、鮮茯苓及干茯苓的生產(chǎn)銷售和使用，確保茯苓生產(chǎn)可持續(xù)健康發(fā)展[6]。

2.1.3 功能成分的挖掘

茯苓的傳統(tǒng)煎煮入藥，僅只有1-3%的小分子糖及2-3%三萜類等其他小分子物質(zhì)被利用，其余均被浪費(fèi)。經(jīng)過多年攻關(guān)，挖掘了茯苓的健脾益氣等功效成分[7，8]；發(fā)明了“茯苓液相不振蕩生產(chǎn)工藝”，把茯苓中含量占93%以上不被人體吸收的β-茯苓聚糖，以常規(guī)堿方法制取茯苓多糖，茯苓多糖與氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)，創(chuàng)制為高取代度、高純度、具有抗腫瘤和增強(qiáng)免疫力功能的“高取代度羧甲基茯苓多糖”原料[7]，此原料廣泛應(yīng)用于藥品、保健食品、美容化妝品等大健康產(chǎn)業(yè)，專利技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平[9]。

2.1.4 新產(chǎn)品的開發(fā)

創(chuàng)制了抗腫瘤新藥“茯苓多糖口服液”；開發(fā)了系列藥品、保健食品和普通食品：以羧甲基茯苓多糖為原料，研制了國內(nèi)首個(gè)以茯苓單味中藥材有效部位入藥的“國藥準(zhǔn)字”抗腫瘤新藥“茯苓多糖口服液”[10]。開發(fā)了茯苓飲、茯苓餅、茯苓菌核素等系列健康產(chǎn)品[11]。

2.1.5 傳統(tǒng)飲片拓展

將傳統(tǒng)中藥材茯苓研制為現(xiàn)代超微茯苓飲片，推進(jìn)了茯苓飲片的規(guī)范化、規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和銷售，擴(kuò)大了出口創(chuàng)匯能力。

2.2 五倍子

五倍子Galla Chinensis是一味特殊的中藥，也是一種生態(tài)限制性資源,為癭棉蚜科五倍子蚜Melaphis chinensis（Bell）Baker寄生在漆樹科鹽膚木屬鹽膚木Rhus chinensis Mill.、紅 麩 楊 R.punjabensis Stew.var.sinica（Diels）Rehd.EtWils.、青 麩 楊 R.potaninii Maxim.等寄主植物復(fù)葉上形成的蟲癭，是傳統(tǒng)收澀藥，具有斂肺降火、澀腸、固精、斂汗、止血等功效。全國年產(chǎn)量僅5 500余噸，但野生天然原料產(chǎn)量不穩(wěn)定，同時(shí)目前我國五倍子加工企業(yè)整體技術(shù)水平還處在初級(jí)階段，加工僅限于主成分五倍子單寧酸，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。自2009年來，我們課題組與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)等單位聯(lián)合攻關(guān)，圍繞五倍子資源高效生產(chǎn)技術(shù)與高效綜合開發(fā)利用研究，取得以下成果，從而實(shí)現(xiàn)了五倍子資源的可持續(xù)發(fā)展和85%以上成分的綜合利用。

2.2.1 道地成因性與生物學(xué)研究

提出肚倍高產(chǎn)“樹、蘚、蟲、人為活動(dòng)、氣候”五要素理論，進(jìn)行了角倍蚜越冬期不同蟲態(tài)耐寒性研究，結(jié)果表明：秋遷角倍蚜過冷卻點(diǎn)和體液結(jié)冰點(diǎn)為-13.32±0.77℃和-13.00±0.72℃；而無翅若蚜過冷卻點(diǎn)和體液結(jié)冰點(diǎn)為-18.95±0.82℃和-18.70±0.82℃。角倍蚜的次生寄主苔蘚（側(cè)枝匐燈蘚Plagiomnium maximoiczii）通過人工植蘚可在小型聚酯瓶（polyester bottle）內(nèi)正常生長，接種后的秋遷蚜可順利生產(chǎn)若蚜，若蚜也能順利產(chǎn)織蠟球進(jìn)而度過寒冷的冬天直至下一年春遷蚜 產(chǎn)生[12]。

2.2.2 種植關(guān)鍵技術(shù)研究

進(jìn)行了角倍“聚酯瓶容器植蘚繁蚜仿生栽培”及配套技術(shù)體系研究，倍蚜蟲冬寄主蘚組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù)研究,新發(fā)現(xiàn)五倍子夏寄主——黃連木，新發(fā)現(xiàn)五倍子佛手倍蚜一新種，并從內(nèi)生菌角度研究五倍子的成因及主要成分的形成機(jī)理，已經(jīng)分離出了5株內(nèi)生菌，且在GenBank注冊(cè)（KC460988，KC460989）[13]。研發(fā)了五倍子蚜蟲越冬與繁殖關(guān)鍵技術(shù)，五倍子優(yōu)質(zhì)原料藥材家種家養(yǎng)規(guī)范化種植技術(shù)，制訂了《張家界五倍子中藥材基地建設(shè)技術(shù)與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（試行）》。在張家界市建立了五倍子中藥材規(guī)范化種植基地1 260畝，側(cè)枝匍燈蘚、鈍葉匍燈蘚，濕地匍燈蘚，美灰蘚，羊角蘚等優(yōu)良冬寄主蘚良種繁育基地近20畝，鹽膚木、紅麩楊等夏寄主苗木良種苗木繁育基地68畝；成立了張家界貿(mào)源五倍子專業(yè)合作社，進(jìn)行五倍子中藥材規(guī)范化種植示范，實(shí)施了五倍子資源可持續(xù)發(fā)展。

2.2.3 功能成分挖掘

五倍子主要成分有鞣酸，是其收斂固澀功能的重要功能成分，通過研究占五倍子60-70%的主要成分單寧酸的提取和水解的新工藝，得到了在醫(yī)藥臨床上具有較強(qiáng)的抗菌、抗炎、抗病毒、抗真菌、抗氧化、抗腫瘤、抗過敏、抗誘變、止血、收斂、利膽等多方面的藥理作用的沒食子酸，是合成抗菌、抗癌、心血管病、鎮(zhèn)靜等藥物的重要中間體，并研發(fā)了棓丙酯等衍生原料藥；實(shí)現(xiàn)了五倍子深加工產(chǎn)業(yè) 化。

2.2.4 廢棄資源的利用

對(duì)加工過程所產(chǎn)生的廢液廢渣進(jìn)行利用，研究了五倍子油（約占五倍子量3-7%，有降血糖功能）的萃取工藝[14,15]，五倍子多糖（約占五倍子5%量，具有增強(qiáng)機(jī)體免疫、抗腫瘤功能）[16-18]、五倍子蟲膠（約占5%量，具有抗病毒功用）的提取工藝，及開展了以五倍子油為原料的保健食品等新產(chǎn)品開發(fā)。

2.2.5 聯(lián)動(dòng)資源的利用

此外，五倍子蟲癭內(nèi)蚜蟲及分泌物、寄主鹽膚木果的開發(fā)研究也在繼續(xù)進(jìn)行。每年五倍子加工中所產(chǎn)生的蚜蟲約為70噸（約占1.5%），均丟棄或作肥料用，我們通過分析發(fā)現(xiàn)倍蚜蟲的含油量為在30%以上，主要成分為肉豆蔻酸和棕櫚酸[19]。五倍子夏寄主植物鹽膚木的果實(shí)產(chǎn)量更多，在湖南地區(qū)產(chǎn)量在8 000噸以上，其含油量在10-20%之間，鹽膚木果油現(xiàn)為新資源食品，其主要成分為亞油酸、油酸等不飽和脂肪酸[20-22]。

3 討論與展望

挖掘茯苓健脾益氣功能成分，并以茯苓功能成分為指標(biāo)，對(duì)茯苓的種質(zhì)資源進(jìn)行了研究，選育了優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)茯苓新菌種“湘靖28”，首創(chuàng)了“茯苓袋料高效栽培技術(shù)”，發(fā)明了“茯苓液相不振蕩生產(chǎn)工藝”，對(duì)健脾成分茯苓多糖結(jié)構(gòu)修飾，形成羧甲基茯苓多糖，并進(jìn)一步創(chuàng)制了抗腫瘤新藥“茯苓多糖口服液”，研制了現(xiàn)代超微茯苓飲片，促進(jìn)了茯苓的全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，使得茯苓利用率從傳統(tǒng)煎煮法的不到7%，提升到現(xiàn)在的利用達(dá)93%以上，從而保障了茯苓的高效利用與可持續(xù)發(fā)展。

挖掘五倍子收斂固澀功能成分鞣酸，可降解為重要工業(yè)和藥用原料沒食子酸，以其作為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行了五倍子的道地成因性和生物學(xué)特性研究，攻克了一系列五倍子種植關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化了單寧酸提取和水解工藝，并將五倍子中脂肪油、多糖等廢棄資源進(jìn)一步利用，使得利用率達(dá)85%以上，促進(jìn)了五倍子的高效利用與可持續(xù)發(fā)展。

從以上兩個(gè)中藥的研究與開發(fā)實(shí)踐，課題組認(rèn)為對(duì)中藥資源應(yīng)統(tǒng)籌考慮、綜合利用，特別要注意中藥資源可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)研究、物質(zhì)基礎(chǔ)的明晰、功能的發(fā)掘與成分的改造、生物技術(shù)的運(yùn)用、產(chǎn)品的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)鏈的形成和延伸，從而實(shí)現(xiàn)中藥資源的綜合開發(fā)利用和持續(xù)發(fā)展。

1 段金廒.中藥廢棄物的資源化利用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013

2 馬曉晶,郭娟,唐金富,等.論中藥資源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀與未來.2015,40(10):1887-1892

3 黃璐琦,郭蘭萍,崔光紅,等.中藥資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)理論研究.中藥研究與信息,2005,7(8):4-6

4 萬德光.中藥資源學(xué)專論.北京:人民衛(wèi)生出版社,2009

5 BobB B,Wilhelm G,RussellL.Jones.Biochemistry&Molecular Biology of Plants（2ndEdition）.USA:Wiley Hardback,2015

6 王先有,戴甲木,喬明安,等.一種茯苓新菌種及其高效栽培技術(shù).ZL 201110366610.X,2016-08-08.

7 陳春霞.高取代度羧甲基茯苓多糖及其制備方法和其應(yīng)用.ZL 200610163425.X,2009-07-08.

8 徐琳本,肖梅英,樊湘紅.羧甲基茯苓多糖口服液的免疫作用及抗腫瘤作用研究.中成藥,2000,22(3):44-46.

9 張榮利,何黎清,戴甲木.一種具有增強(qiáng)免疫功效的組合物及其制備方法和其用途.ZL 2006 10171333.6,2009-09-02.

10 國家食品藥品監(jiān)督管理局標(biāo)準(zhǔn)(試行)WS-5011(B-0011)-2005[S].,茯苓多糖口服液(國藥準(zhǔn)字B20050015).

11 石孟.一種茯苓餅干及其制備方法.ZP 2014 10292465.9,2016-01-20.

12 文禮章,畢冰峰,王文茂,等.張家界山區(qū)角倍蚜兩蟲態(tài)過冷卻點(diǎn)比較及人工植蘚保蚜越冬技術(shù).應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào),2012,49(6):1623-1628

13 林麗美,張華玲,李順祥,等.五倍子內(nèi)生菌的分離與鑒定.中國微生態(tài)學(xué)雜志,2015,27(8):874-877

14 龔力民,張楚晗,汪蘭,等.五倍子及五倍子倍花中油脂的提取工藝研究.湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(9):51-54

15 王緒兵,汪蘭,李順祥,等.氣質(zhì)聯(lián)用法分析五倍子相關(guān)資源油脂的脂肪酸成分.湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(12):19-21

16 龔力民,劉偉,張楚晗,等.五倍子多糖脫蛋白方法的研究.湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(3):44-46

17 龔力民,劉偉,卓海燕,等.五倍子多糖相對(duì)分子質(zhì)量和單糖組成的測定.中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2015,21(24):34-36

18 王文茂,湯先赤,湯赫,等.一種五倍子多糖組合物及其制備方法.ZL2010 1 0579001.8,2012-07-25

19 王文茂,湯先赤,湯赫,等.一種五倍子倍蚜油組合物、制備方法及其用途.中國:ZL201110417866.9,2013-04-17

20 高潔瑩,龔力民,劉平安,等.鹽膚木屬植物研究進(jìn)展.中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2015,21(8):215-218

21 李斌,高潔瑩,龔力民,等.鹽膚木果粕化學(xué)成分研究.中藥材,2015,38(6):1209-1211

22 李斌,高潔瑩,龔力民,等.鹽膚木果粕化學(xué)成分研究(Ⅱ).中藥材,2016,39(4):786-788