面向“双碳”目标的中药资源全产业链废弃物及副产物循环利用与循环经济产业发展策略

资源节约集约循环利用,提高资源利用效率是实现碳达峰碳中和(双碳)的重要途径,已成为普遍共识。作为国家战略性资源的中药资源是中医药产业和健康服务业发展的物质基础和根本保障,但随着我国中医药产业的快速增长和产业链的不断拓展延伸,中药资源利用效率低下的问题更加突出,中药废弃物处理和排放过程中造成的资源浪费和环境污染已成为行业发展面临的新的重大问题,引起业内的广泛关注。该文结合“双碳”目标深入探讨中药资源循环利用、循环经济产业发展在碳达峰碳中和中发挥的作用与潜力,以中药资源循环利用典型模式为案例分析中药农业和中药工业过程的循环经济产业在减少碳源和增加碳汇的具体形式,进而提出服务“双碳”减排增效目标的倡议主要包括强化“双碳”目标的政策导向和战略引领作用、构建中药资源全产业链低碳减排客观评价体系、打造中药资源循环利用的产业示范园区、切实推进中药资源全产业链循环经济体系的建立。以期为中药资源产业由线性经济模式向循环经济模式的低碳绿色转型提供示范和参考,为中药资源利用效率提升和可持续发展提供必要支撑,也为中药资源产业低碳高效发展和“双碳”目标的实现提供助力。

苦参种子深加工过程油脂类副产物发酵产灵菌红素的研究

为提升苦参资源的利用效率,本研究以苦参种子提取生物碱过程中产生的副产物油脂类物质为研究对象,筛选可利用苦参种子废弃油脂生产灵菌红素的菌株并优化其发酵工艺。利用UPLC-Q-TOF-MS /MS对纯化后的发酵产物进行分析,并通过单因素考察和响应面优化获得菌株利用苦参种子油发酵产灵菌红素的最佳工艺参数。筛选到的菌株经形态和16S rDNA测序鉴定为粘质沙雷氏菌,并命名为粘质沙雷氏菌L9。优化的最佳发酵工艺条件为:苦参种子油、牛肉膏和氯化钙的最佳浓度分别为13 g/L、9.5 g/L及0.3 g/L,温度30℃;在最佳发酵工艺条件下,灵菌红素最高产量约为317.21 mg/L,产率提高约3.2倍。本研究以苦参种子深加工过程产生的副产物为研究对象,对其油脂类成分进行资源化利用研究,在有效处置苦参种子固废物的同时产生灵菌红素高附加值产品,为以种子类药材深加工过程固废物的资源化利用提供了借鉴。

单葡萄糖醛酸甘草次酸高效生物制备菌种筛选及发酵工艺

甘草中含量较少的三萜类成分单葡萄糖醛酸甘草次酸(GAMG)在药品、食品和化妆品领域具有较高的应用价值。生物制备法具有污染小、反应条件温和、底物特异性高和副产物少的优点。为改善GAMG的制备工艺,本研究对甘草产地根际土壤中菌种进行单一碳源平板初筛和液态发酵复筛,选育了可将甘草酸(GL)转化为GAMG的高效转化菌株土曲霉菌(TMZ05),并结合单因素实验及正交试验优化发酵工艺,最终确定其最优发酵工艺条件:底物质量浓度5 g/L、种子液菌丝体接种量40个、发酵温度30℃、发酵液初始pH 6、发酵时间3 d。在最优发酵工艺条件下,GAMG最高摩尔收率可达62.34%;β-葡萄糖醛酸苷酶酶活最高可达307.14 U/mL。

基于毒性成分转化的甘遂醋炙工艺优选

优选基于代表性毒性二萜成分转化的醋甘遂最佳炮制工艺,为醋甘遂的标准化生产提供参考。以甘遂中毒性较大的代表性二萜成分3-O-(2′E,4′Z-癸二烯酰基)-20-O-乙酰基巨大戟二萜醇(3-O-EZ)和大戟萜酯C(KPC)及其醋炙转化产物巨大戟二萜醇(ingenol)和20-去氧巨大戟二萜醇(20-deoxyingenol)为研究对象,分别采用人正常结肠黏膜上皮细胞(NCM460)和人结肠癌细胞(HT-29)进行肠毒性和泻水药效评价,并建立毒性成分转化的HPLC评价方法,探究甘遂醋炙转化规律。基于该转化规律,以转化产物ingenol和20-deoxyingenol总含量为目标,以炮制温度、炮制时间和醋用量为关键工艺参数,运用Box-Behnken响应面法优选醋甘遂的最佳炮制工艺并进行验证。结果显示甘遂醋炙后,毒性较大的双酯型3-O-EZ和KPC经酯键断裂先转化为单酯型3-O-(2′E,4′Z-癸二烯酰基)巨大戟二萜醇(3-EZ)和5-O-苯甲酰基-20-去氧巨大戟二萜醇(5-OBen),最终转化为几乎无毒性的ingenol和20-deoxyingenol,同时,其泻水药效得以保留。所建立的毒性成分转化含量测定方法中6个成分在相应的浓度范围内与峰面积的线性关系良好(R2≥0.9998),平均加样回收率为98.20%~102.3%(RSD≤2.4%)。甘遂醋炙后,其代表性二萜类及中间产物成分含量明显减少,相比生甘遂降低了14.78%~24.67%;转化产物总量明显增加,相比生甘遂升高了14.37%~71.37%。工艺优选结果显示炮制温度对产物总量的影响最显著,炮制时间次之。最佳炮制工艺为炮制温度为210℃,炮制时间为15 min,醋用量为30%。验证实验结果与预测值的相对误差为1.68%,表明该工艺合理稳定,具有良好的重复性。基于毒性成分转化优选的甘遂醋炙工艺有利于在保证饮片减毒存效基础上提高醋甘遂生产的稳定性,为同类有毒中药的工艺优选提供借鉴。