PDF《中草药生物质炼制工程》

3 000 种植 物中,具有药用价值的植物占 60%?70%,如冬 虫夏草、红景天、天山雪莲等大批珍贵中药材 因滥采乱挖已濒危,天麻、黄芪、甘草、三七 等400 余种常用药材每年有 20%出现短缺[1] . 由 于野生资源难以恢复,药材种植面积逐年萎缩, 种质资源的迅速减少以及优良种质的退化,制 约着我国中药产业的可持续发展. 长期以来,人们对中药的加工过程中存在 单一药用成分提取利用和制备转化技术落后等 问题,则是造成加工效率低,资源浪费严重的 主要原因.由于只提取有效部位中极少量的主 要成分,在中成药生产、中药材加工与炮制、 原料药生产等过程中产生的药渣废弃量日益增 加.目前我国有近

1 500 家中药企业,每年排放 中药渣约

1 300 万t[2] ,其中以中成药生产带来 的药渣量最大, 约占药渣总量的 70%[3] . 如此丰 富的药用植物资源作为废弃物被处理,不仅浪 费资源,也由此引起环境污染等问题. 因此,改变传统的加工理念和方式,借鉴 生物质炼制的思路和模式,对中草药资源进行 炼制,在充分提取利用有效成分的基础上,对 廉价废弃物进行高值转化从而实现资源的高效 综合利用,其重要意义毋庸置疑.该炼制体系 的形成与完善将带来显著的环境效益和社会效 益.本文从中草药生物质炼制角度出发,综述 了实现中草药资源高效利用的原料预处理、提取、转化及残渣后处理

4 个关键单元操作中主 要技术的研究进展,指出了中草药生物质炼制 工程的发展趋势和前景,为中草药生物质炼制 提供理论指导.

1 中草药生物质炼制总体开发思路 中草药所含有效成分主要来源于次生代谢 过程中积累的萜类、酚类、生物碱类、苯丙素 类、甾类等生物小分子,属于痕量生物质;

提 取后剩余的固形物 (药渣) 主要是植物在初级 代谢过程中所积累的纤维素、半纤维素、木质 素、蛋白质、核酸等生物高分子,属于丰量生 物质.对于现有中药产业体系,如果仅强调中 药材的某一特定功能、用途而注重痕量 有效成 分 的提取利用,忽视含量丰富的 无效成分 , 则难以称其为中草药生物质炼制产业.因此, 中草药生物质炼制主要包含两方面内容: 一是针 对药用植物资源现有多种用途,在生产始端,对 资源进行综合评价和开发,以保障资源的可持续 利用;

二是针对药用植物资源的稀缺性和有限 性,在生产终端,最大限度地提高资源利用率, 陈洪章 等/中草药生物质炼制工程 [email protected]

803 即对废弃物实行资源化,以节约和保护资源. 实现中草药生物质炼制的前提是对原料进 行组分分离,这意味着将中草药原料视为一种 多组分资源,精制成具有一定纯度的各种组分, 然后将这些组分分别转化为有价值的产品,使 复杂原料组分的资源分配利用,最终实现原料 组分的全利用.这不仅能够对活性成分充分利 用,也没有忽视原料中非活性成分的利用.然而,原料的组分分离普遍是先耗费一定能量破 坏生物质结构, 将所有组分 拆到底 , 再进行转 化利用,这样对于某些可多组分综合利用生产 一种产品的过程来说,增加了能耗,原料的原 子经济性不高.由此,中国科学院过程工程研 究所陈洪章研究员提出了应根据原料结构特点 和目标产物的要求,将生物质原料组分分离-定 向转化提升到依据产品功能要求的选择性结构 拆分-定向转化过程[3] . 这一过程的目的不仅仅在 于获得几种产品, 而是要以最少能耗、 最佳效率、 最大价值、清洁转化为目标,实现中草药生物质 作为新一代生物和化工产业原料的通用性. 实现上述过程则需要多种先进技术的耦合 集成,尤其是原料预处理、提取、转化过程及残 渣后处理过程等关键技术及其优化组合,为中草 药资源提供炼制技术平台.因此,通过对中草药 资源利用过程中多种技术的耦合集成,依据原料 特性对其进行选择性结构拆分,依据产品的功能 要求对各组分分级定向转化,实现中草药资源有 效成分的最大利用和无效成分的充分开发,是中 草药生物质炼制的总体开发思路,也是实现中草 药成分生物量全利用的有效途径 (图1).