導語：在中藥廢棄物資源分類及開發路徑探討的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。

關鍵詞：中藥廢棄物資源;非藥用部位;資源分類;開發路徑;循環利用

中藥資源是指在一定空間范圍專用于中藥材、中藥飲片、中藥配方顆粒及中成藥等生產過程中的動物、植物及礦物資源蘊藏量的總和。據不完全統計,目前我國中藥材種植面積5000多萬畝,藥材生產基地600多個,常年栽培的藥材達250余種,藥材年產量約7000萬噸。近年來,隨著醫學模式的轉變及人們對健康需求的增長,中醫藥事業及相關產業蓬勃發展,同時,中藥資源需求量也顯著增加,第四次全國中藥資源普查明確了我國1.3萬多種中藥資源的種類和分布等信息,其中有上千種為中國特有種,普查過程中發現新物種79種,其中60%以上的物種具有潛在的藥用價值〔1〕。傳統植物類中藥除全草類外多取藥用植物的某一部位入藥,如根、莖、葉、花、果實、種子及皮等,稱為藥用部位,多數中藥藥用部位的生物量遠遠低于非藥用部位。非藥用部位與在藥材的初加工過程中產生的根頭、須根、果核、種皮等“下腳料”以及在中成藥生產過程中產生大量的藥渣及副產物等組成了一種新的資源,其年產量可達3500萬噸之巨,這類資源多被作為廢物而棄之(以下簡稱:中藥廢棄物資源),目前對其以填埋和焚燒為主的處理方式不僅造成了嚴重的資源浪費,也污染了生態環境。隨著《中醫藥法》等法規的實施,中藥產業近年來也面臨較好的發展機遇,伴隨著中藥資源使用量的進一步增加,我國中藥廢棄Journal·1112·ofChineseMedicinalMaterials第46卷第9期2023年9月物資源的總量也逐年增加。國家通過實施系列科學研究計劃開展中藥資源循環綜合利用研究以支持中醫藥產業的健康發展。藥用植物資源循環利用是以充分利用中藥藥用植物資源為目標,深入研究挖掘中藥廢棄物資源蘊含的可利用價值,將其納入循環利用閉合系統,以有效延伸資源經濟產業鏈,提升資源利用效益,減少生態環境壓力,支撐“堅持節約資源和保護環境”的基本國策。其開發利用的方法可采用微生物學、中藥化學、分析化學、中藥藥理學、毒理學等多學科的理論和原理設計,針對中藥廢棄物資源進行提取精制并鑒定有效成分或有效部位,賦予中藥廢棄物資源新的開發價值,為研究對象找到“產品出口”,為種植農戶和飲片加工企業新增利潤增長點,推動中藥產業可持續發展。為了保護好、利用好中藥資源,近年來一些地方出臺了相關的法規,給予相關的政策扶持,如上海市發展和改革委員會于2021年11月24日出臺了《上海市循環經濟發展和資源綜合利用專項扶持辦法》(2021版),對農林類廢棄物資源綜合利用的項目給予支持,在一定程度上促進了基層開展中藥資源循環利用的積極性。國家發改委于2021年7月7日發布《“十四五”循環經濟發展規劃》,規劃明確到2025年,我國資源循環型產業體系基本建立,循環經濟對資源安全的支撐保障作用進一步凸顯,我國資源利用效率大幅提高,再生資源對原生資源的替代比例進一步提高,循環經濟對資源安全的支撐保障作用進一步凸顯。近年來,我國科研人員對中藥廢棄物資源的開發利用進行了大量的研究,產生了很多的成果,推動了中藥資源綜合利用產業的發展。但本課題組在“十三五”重點研發計劃課題的研究過程中發現目前中藥廢棄資源分類模糊、開發路徑分類不統一及開發過程中應遵守的原則尚未系統形成等問題,對其綜合利用造成了一定的困擾。筆者對中藥廢棄物資源研究中涉及到的中藥廢棄物資源分類、開發路徑分類,以及在開發研究過程中應注意的問題進行了闡述,以期拋磚引玉,引起業內重視,以推動中藥廢棄物研究的進一步發展。

1非藥用部位資源的分類

中藥廢棄物資源種類繁多,形態各異,產生條件也各不相同,但從資源經濟學角度來看,它們都是某種物質和能量的載體,是可經過一定技術加工而產生價值,甚至是重大價值的資源。廢棄物資源按其自然屬性可分為藥用植物資源、藥用動物資源和藥用礦物資源三大類,前兩類為生物藥資源,可以再生,稱可更新資源;后一類為非生物藥資源,只能消耗,不能更新,稱不可更新資源。根據中藥廢棄物資源深加工產業化過程中產生狀態不同,可將其分類為固態資源、液態資源和氣態資源〔2〕。按廢棄物資源中所含成分類型進行分類,可分為四類,即:富含纖維素類的、富含脂(烴)類的、富含生物大分子物質的以及富含具有生物活性小分子物質的資源〔3〕,這些分類在中藥廢棄物分類方面有一定的指導作用,但還不能有效指導其開發利用。本課題組依據植物中藥資源種植、采收、產地加工及工業大生產等產業鏈環節,將植物類中藥可循環利用資源進行了以下分類:

1.1一類資源

指藥材種植過程中產生的非藥用部位資源。為了保證中藥材種植的質量和產量,在田間管理過程中,常采用一些如摘心、打頂、打花、修枝等措施而被除去的一些部位,如黃連、梔子、白術、桔梗、人參、三七等資源屬于此類。

1.2二類資源

指藥材采收過程中產生的非藥用部位資源。除全草類中藥外,大多數藥用植物在采收過程中會產生生物量巨大的非藥用部位,包括根、莖、葉、花、果實、種子等資源,如丹參莖葉、白芍頭、夏枯草種子、黃連須根等。

1.3三類資源

指藥材加工過程中產生的下腳料資源。藥材在加工過程產生大量的根頭、尾梢、栓皮、木心、果核、果肉、果皮、種皮等“下腳料”,多被作為廢物棄之。這些物料大多含有與其藥用部位相似的化學組成,部分非藥用部位在民間甚至醫學典籍中有藥用記載,如山楂核等。

1.4四類資源

指在中成藥或中藥配方顆粒工業化生產過程中產生的藥渣資源。這些經過提取后的藥渣,根據生產過程中所使用溶媒的不同,其中可能含有較多水溶性成分(如僅采用醇提工藝產生的藥渣)或醇溶性成分(如僅采用水提工藝產生的藥渣);根據提取的化學成分不同,其藥渣中還含有一定的活性成分,如三七經提取后皂苷殘留量為0.84%~1.27%,還含有多種氨基酸、無機元素、粗蛋白及粗纖維;當歸經提取揮發油后還含有粗蛋白和氨基酸以及微量元素鋅;露水草提取蛻皮激素后的藥渣含粗蛋白、氨基酸、無機元素硒;小花盾葉薯芋經提取薯芋皂素后的藥渣中含有粗纖維、粗蛋白和氨基酸及無機元素。

1.5五類資源

在中成藥、保健食品、化妝品等大健康產品的生產過程中,通常會采用水提醇沉、醇提水沉、熱處理冷藏等工藝,在此過程中會產生一些沉·2112·JournalofChineseMedicinalMaterials第46卷第9期2023年9月淀物,這些沉淀物中富含多糖、蛋白質、脂肪等物質,可供進一步開發使用。以上分類并不是絕對的,在一定條件下可以相互轉化,如按照中藥采收的原則,在利用丹參莖葉資源時,如果在花蕾將放或盛開時采收,此時它應為一類資源,但此時采收可能會對丹參藥材的質和量產生影響,有研究發現在四川中江丹參的傳統采收時間為12月末開始,當年12月左右丹參莖葉中的丹酚酸B等成分含量較7-9月略低,但較其他時間高,在12月采收丹參莖葉可以同時兼顧非藥用部位化學成分含量和藥用部位的質量,此時采收的丹參莖葉資源就為二類資源。

2非藥用部位資源循環開發利用的途徑

中醫藥事業的發展有賴于中藥廢棄物資源的高效利用和可持續發展,有賴于藥用資源可利用物質、潛在利用價值的發現技術和手段,有賴于其廢棄物資源化學成分的多途徑、多層次、精細化利用以及產業鏈的有效延伸〔4,5〕,從而實現非藥用部位資源循環利用的研究和資源產業健康發展的目的。在開發利用過程中,基于部分中藥廢棄物資源的特征,部分產品資源化潛力較小,或在現有技術條件下無法進行一系列的精細提取分離利用,就適宜將中藥廢棄物資源經過簡單加工處理,將其轉化成飼料、肥料及生物基質等,成為再生資源產品。例如,對于藥渣類資源無法對其有效成分進行高效提取分離,而其纖維含量高,就可制成纖維板。根據超循環經濟理論,對廢棄物資源的利用都應該遵循減量和再利用原則〔6〕。也可以理解為提高利用效率,降低副產品產生量。高效增值循環利用模式是對資源利用效率最高并且價值增值最大的一種轉化模式〔7〕。它基于最先進的科研成果和技術,利用化學分離技術獲得具有潛在開發價值的資源性化學成分或利用現代生物技術將廢棄物資源轉化為具有生物功能的高附加值資源性物質,進而產業化形成高附加值的產品,包括藥品、醫療保健品、化妝品、日用香精香料、化工產品以及化學標準品等。參照袁昌齊〔8〕的研究,中藥資源開發可以分為以農業生產方式為主的一級開發、以工業生產方式為主的二級開發、以科學研究方式為主的三級開發模式。段金廒等〔9〕基于不同類型廢棄物的理化性質、資源化潛力等特點,創建了5種循環利用模式:基于藥材生產過程廢棄物的新資源藥材、醫藥產品開發模式;基于中藥固廢物及副產物的生物酶、低聚糖、生物醇等系列產品開發模式;基于中藥固廢物的“炭-液-氣”聯產產品開發模式;基于藥材生產過程廢棄物的功能食品開發模式和基于中藥固廢物的功能材料制備及產品開發模式。還可按照開發后產品的用途分為將其作為新藥材資源原料的開發模式(如丹參莖葉〔10-13〕、地黃葉〔14-16〕、興安升麻地上部分〔17〕的開發)、茶飲及保健食品新資源原料模式(如黃芪花的開發〔18〕)、功能性飼料添加劑新資源原料模式(如黃芩莖葉的開發〔19,20〕)及食用菌和藥用菌基質材料的開發模式(如黃蜀葵莖稈、大黃莖稈的開發)。上述開發途徑分類對中藥廢棄物資源的開發利用提供了一定的指導,但也存在分類復雜及系統性不夠等問題,筆者建議按照中藥資源開發利用的難易程度進行分類,可以分為以下分類途徑:

2.1初級途徑

中藥資源在生產與加工過程中產生的廢棄部位如根、莖、葉、花、果實、種子等,其中富含粗蛋白、粗脂肪、多糖類物質,部分補益類中藥的非藥用部位尚有一定的增強免疫作用,是良好的牲畜、家禽、漁業飼料或飼料添加劑。對于這些原料僅采用物理的方法(如干燥、粉碎)或進行簡單加工處理后,就可開發為生物燃料、產沼原料、飼料原料或培養基。如利用黃芪和黨參非藥用部位栽培平菇和金針菇,對其子實體進行安全性評價,其重金屬含量均符合食品安全國家標準〔21〕;丹參、桔梗、菊花等中藥材的非藥用部位栽培靈芝不僅切實可行,且生產的靈芝其藥用成分和藥用功效較常規原料菌材培育產品更具健康價值和特色優勢〔22〕;采用忍冬莖水提物顯著提高茶藨子葉狀層菌的菌絲體中麥角甾醇和總多糖的含量〔23〕。此外,中藥渣對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及鼠傷寒沙門氏菌具有一定的抗菌作用,可用作飼料原料的替代品〔24〕;且利用中藥廢渣、稻草、秸稈、硬果殼、甘蔗渣等生物廢棄有機物質,以及地殼淺表含炭量較高含硫量較低的炭質頁巖、煤粉、煤渣等具有可燃性的生物物質,經過干燥、粉碎、除臭,配適量粘合劑和助燃劑,均勻混合壓制可生產生物燃料產品〔25〕。

2.2中級途徑

在循環利用過程中,經過前處理后,通過提取、濃縮、發酵及簡單的功用研究(如生物肥料的田間實驗)后再開發利用的途徑,通過開發,可將原料開發為普通日用品、化妝品原料及生物肥料原料等。例如,以丹參莖葉藥渣和新鮮雞糞作為堆肥原料和輔料,可顯著影響大蒜的莖長,且對鮮重和直徑具有一定影響,肥效較強,微肥價值高〔26〕;根灌中藥肥對于提高云煙單葉重、增加生物量、協調煙葉內部化學成分、提高煙葉品質有積極作用〔27〕;以藥用菊及其非藥用部位精油與中藥提取物配伍制備消炎祛痘類微乳和凝膠〔28〕;以白及須根和三白草根莖為原料,可制備一種顯著抗氧化和抑制黑色素生成的護膚霜〔29〕。

2.3高級途徑

經過較為系統的研究后,將其開發為新的藥品、保健食品及新資源食品、人用或獸用藥物原料、高純度提取物或化學原料,在此基礎上,可開發人用或獸用藥品。例如將丹參莖葉中的酚酸類、黃酮類物質開發用于改善心血管疾病和調節糖尿病并發心肌病變、糖尿病腎病及調節腸道微生態等生物活性;將地黃葉開發為國家二類新藥地黃葉總苷膠囊;如利用博落回植物良好的生物活性,開發出以血根堿、白屈菜紅堿為主要有效成分的博落回散和以原阿片堿、別隱品堿為主要有效成分的博普總堿散2個二類新獸藥,分別用于促生長和治療雞大腸桿菌病引起的腹瀉〔30〕。以上開發路徑可以單行、并行,也可以序貫進行。如經過研究,可以將丹參莖葉以初級途徑的方式開發為飼料原料,也可以將其提取后以高級途徑開發為獸用藥物的原料,剩余的藥渣通過中級途徑可以經過發酵和其他原料開發為生物有機肥。

3開發研究過程中應注意的問題

目前,有關中藥廢棄物資源的綜合利用研究越來越多,也出現了一問題,如盲目開發、開發出來的產品沒有市場需求,生產工藝不能放大、無法適應規模化生產,未進行整體考慮、產生新的污染源等現象;需要引起行業高度重視。在中藥資源循環綜合利用過程中,一定要具體問題具體分析,結合不同品種的實際情況,開展扎實、細致的基礎研究,在充分研究的基礎上進行產品開發,遵守一定的準則,才能真正達到節約資源,保護環境的目的。

3.1不與藥用部位爭奪生物資源

中藥廢棄物資源循環利用應建立在保證中藥藥用資源的基礎之上,對一些藥材非藥用部位的開發應遵循“不能影響藥用部位的質和量”的基本原則,在研究過程中應對非藥用部位的次生代謝物的累積情況進行系統研究,從而確定其采收時間。若其采收對藥用部分的產量和質量有影響,應該遵循藥用部位優先的原則。

3.2避免單純化學成分論

一些研究認為非藥用部位所含的個別化學成分或成分群與藥用部位相同或相似,就認為其可作為藥用部位的替代資源或作為新的藥用部位進行開發研究。由于中藥的安全性和有效性是在中醫藥理論指導下,絕大多數藥物根據配伍原則,經過長期臨床實踐經驗的總結,因此,并不能完全依據個別或部分化學成分相同或相似就認為藥效等同而開展替代性研究,忽視了共存其他成分種類與含量與這些成分相互作用后對綜合療效或作用趨勢的影響。建議以化學成分為指引,以中藥藥理論為指導,以臨床用藥經驗為依據,再按照新藥注冊要求系統開展相關研究,以免浪費大量的人力及物力。

3.3避免產生新的污染源

在中藥資源循環利用過程中,在對非藥用資源進行加工處理過程中,采用清洗、提取、濃縮、干燥、發酵等工藝,要注意在此過程中不產生新的廢渣、廢水、廢氣及廢棄物等新的污染源,同時也要考慮對使用對象潛在的影響,如現代中藥種植過程中使用的以中藥渣為主要原料經過發酵后生產的生物肥料可能對以根莖為主的藥材產生的芽孢污染。

3.4控制生產和研發成本

大多數中藥品種的生產仍按照較為落后的傳統工藝和質量標準在進行,表現出資源性原料提取轉移率低下,有效成分的轉移率不高,導致大量寶貴的化學成分隨藥渣的排放進入廢棄物環節。在中藥資源循環利用過程中,一些研究和加工處理必不可少,而這些加工處理過程也需要消耗一定能源、資源,應就其產出/投入資源比進行核算,包括其生態及社會效益也應考慮在內,只有當總投入小于產出時,其循環利用研究才具有一定實際價值。

3.5不盲從文獻研究結論

在藥用資源開發利用的過程中,一些注冊備案要求對人用歷史進行考證說明。由于中國地大物博,中藥使用情況復雜,長期以來一直存在同名異物、同物異名等現象,需在研究過程中進行文獻考證,正本清源。必須明確,一方面隨著本草文獻考證的發展,很多常見藥物的混淆品種已基本上澄清;另一方面,也可能由于過分依賴古代本草文獻,造成僅憑文獻考證的結果受到質疑,應該對此引起重視。

3.6避免事實違法

資源的多宜性與多用性特點決定了中藥資源產業化過程廢棄物及副產物資源化利用途徑的多元性〔31〕。激勵機制和導向政策,在一定程度上影響中藥資源全產業鏈各環節產生的廢棄物和副產物的資源化利用、相關領域研究成果的有效轉化和產業鏈延伸動力的形成。個別法規與現實脫節,行政審批時間過長。個別人或單位為了快速產生經濟效益,可能未經合規性研究及準入批準就將研究成果產業化,而事實違法(如互聯網、個別景區非法將農產品土特產包裝成商品成品銷售),存在極大的安全隱患。

4結語

高質量發展實現中藥廢棄物資源的循環利用是解決中藥生產負外部性問題和實現中藥廢棄物資源價值創新的必由之路。隨著健康中國建設的推進,人民的環境保護意識日益增強,社會對中藥廢棄物資源利用程度要求日益提高,有效利用中藥廢棄物資源是利國利民的大計。中藥廢棄物資源進行合理分類,規范其開發利用途徑有助于中藥企業運用各類先進科學技術開發健康綠色產品,創新中國特色大健康產業體系,促進我國中藥廢棄物資源事業的良性與可持續發展。在開發利用過程中,應根據中藥廢棄物資源的理化性質,以中醫藥理論為指導對中藥廢棄物資源的多元功效及其物質歸屬進行系統研究,可有力支撐當代社會科學認識和廣泛接受中藥廢棄物資源性產品,也可為中藥廢棄物資源的多途徑開發和多層次利用提供強有力的科學依據。通過研究后,可促進將一味藥分解轉變為多味藥,通過精細化利用形成源自單一藥材原料的高附加值產品群,推動中藥廢棄物資源產業向著資源節約型、環境友好型、精細高值型的綠色高效產業發展模式轉型升級。

參考文獻

[1]段金廒,宿樹蘭,嚴輝,等.2016—2020年我國中藥資源學學科建設及科學研究進展與展望[J].中草藥,2021,52(17):5151-5165.

[2]段金廒,宿樹蘭,郭盛,等.中藥資源產業化過程廢棄物的產生及其利用策略與資源化模式[J].中草藥,2013,44(20):2787-2796.

[3]李潔,申俊龍,段金廒.中藥資源產業副產品循環利用模式研究[J].中草藥,2019,50(1):1-7.

[4]顧俊菲,宿樹蘭,彭珂毓,等.丹參地上部分資源價值發現與開發利用策略[J].中國現代中藥,2017,19(12):1659-1664.

[5]段金廒,宿樹蘭,郭盛,等.中藥資源化學研究與資源循環利用途徑及目標任務[J].中國中藥雜志,2015,40(17):3395-3401.

[6]王國印.論循環經濟的本質與政策啟示[J].中國軟科學,2012,(1):27-38.

[7]張智光.面向生態文明的超循環經濟:理論、模型與實例[J].生態學報,2017,37(13):4549-4561.[8]袁昌齊.天然藥物資源開發與利用[M].南京:江蘇科學技術出版社,2000.

[17]郝依萌,羅文,姜冠澤,等.興安升麻地上部分正丁醇萃取物化學成分的分離與鑒定[J].沈陽藥科大學學報,2019,36(6):482-486,491.

[18]李園,常相偉,朱邵晴,等.黃芪花營養成分分析與資源價值評價[J].中草藥,2018,49(18):4408-4416.

單位:成都大學藥學院;成都大學附屬醫院;重慶中藥飲片廠有限公司;廣西中醫藥大學;成都大學食品與生物工程學院;四川省抗病毒中藥產業化工程技術研究中心 作者:楊俊莉;時政;李青蔚;盧文婷;徐玉玲;劉濤