基于功能成分发现的中药资源高效利用与可持续发展＊

黄 丹，龚力民，李兆星，张红刚，谢昭明，刘塔斯，李顺祥＊＊

（1.湖南中医药大学药学院 长沙 410208；2.湖南省中药活性物质筛选工程技术研究中心 长沙 410208；3.西南大学药学院 重庆 400715）

中草药资源已成为国家战略资源，是医药产业和健康服务业的物质基础；中药资源的高效利用是实现资源节约型、环境友好型的循环经济，保障医药事业可持续发展的重大战略问题[1]。但目前面临两大问题：一方面野生中药资源遭破坏，存量严重不足，引种栽培品种退化，濒危药材抚育、替代品种研发面临种种困难；另一方面有限资源不能有效利用，存在浪费。因此，本文以两味生态限制性资源，即“四君八珍”之一的中药茯苓、特殊中药五倍子进行资源持续综合利用的实践，探索中药资源的综合开发利用和持续发展的模式。

1 中药资源综合利用和可持续发展的重要性与现状

中药资源是中医药的物质基础，几千年的积累为人们的生产生活提供了丰富的药物基础保障，近年来，随着社会的发展、需求量的不断增大，加之对合理开发利用中药资源的认识不足，使中药资源的可持续发展和利用陷入困境，中药材质量难以保障、中药传统文化精髓丢失、自然环境承受巨大压力等问题严重制约了中医药事业的发展[2]。针对中药资源可持续利用存在的问题，科技部等在《中药现代化发展纲要》（2002—2010年）中指出:“在充分利用资源的同时，保护资源和环境，保护生物多样性和生态平衡。特别要注意对濒危和紧缺中药材资源的修复和再生，防止流失、退化和灭绝，保障中药资源的可持续利用和中药产业的可持续发展”[3]，特别是随着对传统中医药反思性认识、中医药国际化进程加快、屠呦呦先生2015年获诺贝尔生理学或医学奖等提高了中药资源的重要性认识水平，将中草药资源提升到国家战略资源。

目前，中药资源开发利用的途径主要有以下 三级模式，即一级开发——中药的栽培养殖，二级开发——中药材、中药饮片、中成药的研究开发，三级开发——中药资源的多方位开发，如食品、保健食品、化妆品、日用品、兽药、农药、饲料、肥料等；开发利用的新途径有：①利用文献资料寻找新资源；②应用化学分类学原理寻找新资源；③从民族药、民间药、海洋药中开发新资源；④现有中药资源的再开发；⑤利用化学和生物技术寻找新资源[4,5]。

但目前面临两大问题：一方面野生中药资源遭破坏，存量严重不足，引种栽培品种退化，濒危药材抚育、替代品种研发面临种种困难；另一方面有限资源不能有效利用，造成宝贵资源的大量损失。

2 从茯苓和五倍子的功能成分挖掘与开发探讨中药资源综合利用和持续发展

近年来本课题组对两种生态限制性中药茯苓、五倍子进行了资源持续综合利用的实践，探索了中药资源的综合开发利用和持续发展的模式，其研究模式见图1。

2.1 茯苓

茯苓PORIA为多孔菌科真菌茯苓Poria cocos（Schw.）Wolf菌核，药食两用大宗中药材，临床运用最多的四大传统药材之一，有“十方九苓”之说，我国干茯苓年需求量达3万多吨，是我国中成药的主要原料药材，茯苓产业产值超过100亿元。

针对过去茯苓菌种退化严重，产量低，茯苓栽培需要大规模砍伐松树，资源破坏严重，茯苓产品附加值不高，药材综合利用率低等问题，本课题组开展了茯苓种植与加工关键技术研究，突破了茯苓资源种植瓶颈、挖掘茯苓健脾益气等功效物质基础、综合开发利用，创建了中药资源可持续发展和高效综合利用的生态产业链模式，取得以下突破性成果,使茯苓的利用率从不到7%达到93%以上。

2.1.1 种质资源的生物学研究

选育优质高产茯苓新菌种“湘靖28”，品种具有遗传性状稳定、抗杂菌感染能力强；菌丝传引快、菌丝锁状联合体粗壮；结苓早、苓体均匀结实；生物学效率高、产量高、质量好等优点[6]。

2.1.2 种植关键技术研究

首创节能、环保、高效的具有国际领先水平的“茯苓袋料高效栽培技术”，制定了《茯苓菌种》、《茯苓栽培养技术》等四个湖南省地方标准，实现了标准化规模化产业化生产，基地通过了国家食品药品监督管理局GAP基地认证：该技术较传统栽培技术提高产量2-3倍，投入产出比高达1:3.86，且具可实现集约化、工业化栽培，便于管理，便于标准化、规模化生产茯苓，减少了白蚁危害与杂菌污染，具有优质、高产、高抗、低农药残留、重金属含量低等优点。标准的制定规范了茯苓菌种、袋料栽培、鲜茯苓及干茯苓的生产销售和使用，确保茯苓生产可持续健康发展[6]。

2.1.3 功能成分的挖掘

茯苓的传统煎煮入药，仅只有1-3%的小分子糖及2-3%三萜类等其他小分子物质被利用，其余均被浪费。经过多年攻关，挖掘了茯苓的健脾益气等功效成分[7，8]；发明了“茯苓液相不振荡生产工艺”，把茯苓中含量占93%以上不被人体吸收的β-茯苓聚糖，以常规碱方法制取茯苓多糖，茯苓多糖与氯乙酸进行醚化反应，创制为高取代度、高纯度、具有抗肿瘤和增强免疫力功能的“高取代度羧甲基茯苓多糖”原料[7]，此原料广泛应用于药品、保健食品、美容化妆品等大健康产业，专利技术达到国际领先水平[9]。

2.1.4 新产品的开发

创制了抗肿瘤新药“茯苓多糖口服液”；开发了系列药品、保健食品和普通食品：以羧甲基茯苓多糖为原料，研制了国内首个以茯苓单味中药材有效部位入药的“国药准字”抗肿瘤新药“茯苓多糖口服液”[10]。开发了茯苓饮、茯苓饼、茯苓菌核素等系列健康产品[11]。

2.1.5 传统饮片拓展

将传统中药材茯苓研制为现代超微茯苓饮片，推进了茯苓饮片的规范化、规模化、标准化生产和销售，扩大了出口创汇能力。

2.2 五倍子

五倍子Galla Chinensis是一味特殊的中药，也是一种生态限制性资源,为瘿棉蚜科五倍子蚜Melaphis chinensis（Bell）Baker寄生在漆树科盐肤木属盐肤木Rhus chinensis Mill.、红 麸 杨 R.punjabensis Stew.var.sinica（Diels）Rehd.EtWils.、青 麸 杨 R.potaninii Maxim.等寄主植物复叶上形成的虫瘿，是传统收涩药，具有敛肺降火、涩肠、固精、敛汗、止血等功效。全国年产量仅5 500余吨，但野生天然原料产量不稳定，同时目前我国五倍子加工企业整体技术水平还处在初级阶段，加工仅限于主成分五倍子单宁酸，资源浪费严重。自2009年来，我们课题组与湖南农业大学、中南大学等单位联合攻关，围绕五倍子资源高效生产技术与高效综合开发利用研究，取得以下成果，从而实现了五倍子资源的可持续发展和85%以上成分的综合利用。

2.2.1 道地成因性与生物学研究

提出肚倍高产“树、藓、虫、人为活动、气候”五要素理论，进行了角倍蚜越冬期不同虫态耐寒性研究，结果表明：秋迁角倍蚜过冷却点和体液结冰点为-13.32±0.77℃和-13.00±0.72℃；而无翅若蚜过冷却点和体液结冰点为-18.95±0.82℃和-18.70±0.82℃。角倍蚜的次生寄主苔藓（侧枝匐灯藓Plagiomnium maximoiczii）通过人工植藓可在小型聚酯瓶（polyester bottle）内正常生长，接种后的秋迁蚜可顺利生产若蚜，若蚜也能顺利产织蜡球进而度过寒冷的冬天直至下一年春迁蚜 产生[12]。

2.2.2 种植关键技术研究

进行了角倍“聚酯瓶容器植藓繁蚜仿生栽培”及配套技术体系研究，倍蚜虫冬寄主藓组织培养快速繁殖技术研究,新发现五倍子夏寄主——黄连木，新发现五倍子佛手倍蚜一新种，并从内生菌角度研究五倍子的成因及主要成分的形成机理，已经分离出了5株内生菌，且在GenBank注册（KC460988，KC460989）[13]。研发了五倍子蚜虫越冬与繁殖关键技术，五倍子优质原料药材家种家养规范化种植技术，制订了《张家界五倍子中药材基地建设技术与质量控制标准（试行）》。在张家界市建立了五倍子中药材规范化种植基地1 260亩，侧枝匍灯藓、钝叶匍灯藓，湿地匍灯藓，美灰藓，羊角藓等优良冬寄主藓良种繁育基地近20亩，盐肤木、红麸杨等夏寄主苗木良种苗木繁育基地68亩；成立了张家界贸源五倍子专业合作社，进行五倍子中药材规范化种植示范，实施了五倍子资源可持续发展。

2.2.3 功能成分挖掘

五倍子主要成分有鞣酸，是其收敛固涩功能的重要功能成分，通过研究占五倍子60-70%的主要成分单宁酸的提取和水解的新工艺，得到了在医药临床上具有较强的抗菌、抗炎、抗病毒、抗真菌、抗氧化、抗肿瘤、抗过敏、抗诱变、止血、收敛、利胆等多方面的药理作用的没食子酸，是合成抗菌、抗癌、心血管病、镇静等药物的重要中间体，并研发了棓丙酯等衍生原料药；实现了五倍子深加工产业 化。

2.2.4 废弃资源的利用

对加工过程所产生的废液废渣进行利用，研究了五倍子油（约占五倍子量3-7%，有降血糖功能）的萃取工艺[14,15]，五倍子多糖（约占五倍子5%量，具有增强机体免疫、抗肿瘤功能）[16-18]、五倍子虫胶（约占5%量，具有抗病毒功用）的提取工艺，及开展了以五倍子油为原料的保健食品等新产品开发。

2.2.5 联动资源的利用

此外，五倍子虫瘿内蚜虫及分泌物、寄主盐肤木果的开发研究也在继续进行。每年五倍子加工中所产生的蚜虫约为70吨（约占1.5%），均丢弃或作肥料用，我们通过分析发现倍蚜虫的含油量为在30%以上，主要成分为肉豆蔻酸和棕榈酸[19]。五倍子夏寄主植物盐肤木的果实产量更多，在湖南地区产量在8 000吨以上，其含油量在10-20%之间，盐肤木果油现为新资源食品，其主要成分为亚油酸、油酸等不饱和脂肪酸[20-22]。

3 讨论与展望

挖掘茯苓健脾益气功能成分，并以茯苓功能成分为指标，对茯苓的种质资源进行了研究，选育了优质高产茯苓新菌种“湘靖28”，首创了“茯苓袋料高效栽培技术”，发明了“茯苓液相不振荡生产工艺”，对健脾成分茯苓多糖结构修饰，形成羧甲基茯苓多糖，并进一步创制了抗肿瘤新药“茯苓多糖口服液”，研制了现代超微茯苓饮片，促进了茯苓的全产业链的发展，使得茯苓利用率从传统煎煮法的不到7%，提升到现在的利用达93%以上，从而保障了茯苓的高效利用与可持续发展。

挖掘五倍子收敛固涩功能成分鞣酸，可降解为重要工业和药用原料没食子酸，以其作为出发点，进行了五倍子的道地成因性和生物学特性研究，攻克了一系列五倍子种植关键技术，优化了单宁酸提取和水解工艺，并将五倍子中脂肪油、多糖等废弃资源进一步利用，使得利用率达85%以上，促进了五倍子的高效利用与可持续发展。

从以上两个中药的研究与开发实践，课题组认为对中药资源应统筹考虑、综合利用，特别要注意中药资源可持续发展的基础研究、物质基础的明晰、功能的发掘与成分的改造、生物技术的运用、产品的开发与产业链的形成和延伸，从而实现中药资源的综合开发利用和持续发展。

1 段金廒.中药废弃物的资源化利用.北京:化学工业出版社,2013

2 马晓晶,郭娟,唐金富,等.论中药资源可持续发展的现状与未来.2015,40(10):1887-1892

3 黄璐琦,郭兰萍,崔光红,等.中药资源可持续利用的基础理论研究.中药研究与信息,2005,7(8):4-6

4 万德光.中药资源学专论.北京:人民卫生出版社,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,乔明安,等.一种茯苓新菌种及其高效栽培技术.ZL 201110366610.X,2016-08-08.

7 陈春霞.高取代度羧甲基茯苓多糖及其制备方法和其应用.ZL 200610163425.X,2009-07-08.

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

9 张荣利,何黎清,戴甲木.一种具有增强免疫功效的组合物及其制备方法和其用途.ZL 2006 10171333.6,2009-09-02.

10 国家食品药品监督管理局标准(试行)WS-5011(B-0011)-2005[S].,茯苓多糖口服液(国药准字B20050015).

11 石孟.一种茯苓饼干及其制备方法.ZP 2014 10292465.9,2016-01-20.

12 文礼章,毕冰峰,王文茂,等.张家界山区角倍蚜两虫态过冷却点比较及人工植藓保蚜越冬技术.应用昆虫学报,2012,49(6):1623-1628

13 林丽美,张华玲,李顺祥,等.五倍子内生菌的分离与鉴定.中国微生态学杂志,2015,27(8):874-877

14 龚力民,张楚晗,汪兰,等.五倍子及五倍子倍花中油脂的提取工艺研究.湖南中医药大学学报,2013,33(9):51-54

15 王绪兵,汪兰,李顺祥,等.气质联用法分析五倍子相关资源油脂的脂肪酸成分.湖南中医药大学学报,2014,34(12):19-21

16 龚力民,刘伟,张楚晗,等.五倍子多糖脱蛋白方法的研究.湖南中医药大学学报,2013,33(3):44-46

17 龚力民,刘伟,卓海燕,等.五倍子多糖相对分子质量和单糖组成的测定.中国实验方剂学杂志,2015,21(24):34-36

18 王文茂,汤先赤,汤赫,等.一种五倍子多糖组合物及其制备方法.ZL2010 1 0579001.8,2012-07-25

19 王文茂,汤先赤,汤赫,等.一种五倍子倍蚜油组合物、制备方法及其用途.中国:ZL201110417866.9,2013-04-17

20 高洁莹,龚力民,刘平安,等.盐肤木属植物研究进展.中国实验方剂学杂志,2015,21(8):215-218

21 李斌,高洁莹,龚力民,等.盐肤木果粕化学成分研究.中药材,2015,38(6):1209-1211

22 李斌,高洁莹,龚力民,等.盐肤木果粕化学成分研究(Ⅱ).中药材,2016,39(4):786-788