丹参地上部分资源价值发现与开发利用策略△

顾俊菲，宿树兰*，彭珂毓，项想，朱悦，俞辰亚代，唐志书，段金廒*

(1.南京中医药大学 江苏省中药资源产业化过程协同创新中心/中药资源产业化与方剂创新药物国家地方联合工程研究中心，江苏 南京 210023；2.陕西中医药大学 陕西省中药资源产业化协同创新中心，陕西 咸阳 712046)

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丹参地上部分资源价值发现与开发利用策略△

顾俊菲1，宿树兰1*，彭珂毓1，项想1，朱悦1，俞辰亚代1，唐志书2，段金廒1*

(1.南京中医药大学 江苏省中药资源产业化过程协同创新中心/中药资源产业化与方剂创新药物国家地方联合工程研究中心，江苏 南京 210023；2.陕西中医药大学 陕西省中药资源产业化协同创新中心，陕西 咸阳 712046)

中药资源是国家战略资源，是中医药事业发展的物质基础与根本保障。随着我国以消耗中药及天然药物资源为特征的资源经济产业快速发展，如何对药材生产过程产生的非药用部位及下脚料、中药制药等深加工产业化过程产生的固液废弃物及副产物等进行资源化利用，延伸资源经济产业链，促进产业提质增效，走循环经济和绿色发展之路，已成为亟待探索和迫切解决的重大社会及科学问题。本文以丹参药材生产过程产生的非药用部位丹参地上部分为例，在前期研究基础上，较为系统地对丹参地上部分的资源性化学成分、资源价值发现及其资源化利用策略等进行探讨，以期为实现丹参地上资源的开发利用、提升资源利用效率和效益提供科学依据。

丹参非药用部位；资源性化学成分；资源价值发现；开发利用策略

中药丹参为唇形科鼠尾草属植物丹参SalviamiltiorrhizaBge.的干燥根及根茎，为传统大宗药材，其供给依赖于人工种植生产，目前全国丹参种植面积达1.3万公顷。然而，在药材收获过程中其地上部分作为非药用部位被丢弃，造成严重的资源浪费和生态环境压力[1]。早在清代《医方守约》中就有丹参叶的药用记载：“丹参叶捣烂，合酒糟敷乳，肿初起立消”。《山东药用植物志》中也有记载：“丹参茎叶具有活血化瘀，清心除烦之功效”。近年来本团队通过对丹参地上部分系统的资源化学及资源价值发现研究，发现丹参茎叶中富含丹酚酸类资源性物质，具有显著改善心血管疾病和调节糖尿病并发心肌病变、糖尿病肾病及肠道微生态等生物活性[2-5]。为实现丹参地上资源的开发利用，提升丹参资源利用率和效益，研究建立了丹参带花嫩茎叶药材质量标准[6]，并作为新资源药材被收录于《陕西省药材标准》(2016年版)。本文基于丹参地上部分最新研究进展，提出了丹参地上部分资源价值发现与开发利用策略，期望对本领域相关研究提供借鉴和参考。

1 丹参地上部分资源性化学成分研究

本团队对丹参地上部分研究表明，丹参茎叶中含有丰富的酚酸类、黄酮类、挥发油类、三萜类及蛋白质类、糖类、有益元素等资源性化学物质。

1.1 丹酚酸类资源性化学成分

分析评价表明，丹参地上部分含有丰富的丹酚酸类成分，其中以丹酚酸B、迷迭香酸、原儿茶醛和丹参素含量最为丰富[2，7]，且丹参地上部分中所含酚酸种类组成与丹参根茎相一致，但各酚酸含量组成比例与根茎中有一定差异，尤以迷迭香酸和丹酚酸B含量较高[7]。对不同产地、不同生长期的丹参地上部分研究结果表明丹参地上部分中含有丹参素、原儿茶醛、原儿茶酸、咖啡酸、迷迭香酸、紫草酸、丹酚酸B、丹酚酸A、丹酚酸C和丹酚酸E等主要酚酸类成分，且以山东和陕西产丹参茎叶酚酸含量较高[8]，在生长旺盛期(6—8月)茎叶中总酚酸含量为6.51%，约为同时期丹参根中含量的1.5～1.8倍[2]。因此，对丹参地上部分在适宜生长期进行采集，充分利用其丰富的酚酸类资源是丹参地上部分资源价值开发的有效途径。

1.2 黄酮类资源性化学成分

研究表明，丹参地上部分尤其叶中含有较为丰富的黄酮类成分[9]，其含量为丹参根茎的4倍以上。从中分离鉴定得到芦丁、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、槲皮素、山柰酚和山柰酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷等黄酮类成分，其中芦丁、槲皮素、山柰酚和山柰酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷均为首次从丹参地上部分中分离得到，近期尚发现其存在山柰酚-3-O-芸香糖苷以及山柰酚-3-O-鼠李糖苷。黄酮类化合物因其广泛的分布、较低的毒副反应以及显著的生物活性而备受关注，多具抗菌、调节免疫、抗氧化、抗艾滋病毒(HIV)、抗肿瘤等生物活性。

1.3 三萜类资源性化学成分

丹参地上部分所含三萜类成分含量较低但组成丰富，包括熊果酸(ursolic acid)、齐墩果酸(oleanolic acid)、蔷薇酸(rosolic acid)、熊果酸-28-O-β-葡萄糖苷(ursolic acid-28-O-β-beta glucoside)、委陵菜酸(tormentic acid)、野鸦椿酸(euscaphic acid)、山楂酸(maslinic acid)和蒲公英赛醇(taraxerol)等[10]。该类化合物通常具有抗肿瘤、保肝、抗炎、降低血脂和增强免疫力等作用，是丹参地上部分抗动脉粥样硬化的主要活性成分，对丹参地上部分资源在食品及医疗保健方面的应用及推广具有参考价值。

1.4 挥发性类资源性化学成分

地上部分茎、叶、花中挥发性成分大致相同，尤以花中含量较高，主要包括β-石竹烯(β-Caryophyllene)、大根香叶烯D(Germacrene D)、波旁烯(Bourbonene)、α-石竹烯(α-caryophyllene)、杜松二烯(Cadindiene)、β-石竹烯氧化物(β-caryophyllene oxide)、降姥鲛酮-2(nor-Pristan-2-ol)、正十六酸(Hexadecanoic acid)和石竹烯(Caryophyllene)等[11-12]。丹参花的主要成分β-石竹烯可作为麻醉剂，且具有抗肿瘤作用，也可用于调味品、肥皂、洗涤剂、奶油、食品添加剂和饮料中。地上部分挥发性成分主要集中在130～165 ℃的低沸点区域，而根中的挥发油主要集中在200 ℃以上的高沸点区域。

1.5 其他类资源性成分

除以上主要资源性化学成分外，丹参地上部分中尚含有甾体类成分、糖及糖苷类成分、多肽、蛋白质、有机酸、生物碱、香豆素和萜内酯类等物质。经理化性质检测和波谱解析鉴定甾体类成分主要有豆甾醇、豆甾烷-3，6-二酮、β-谷甾醇、胡萝卜苷等[13]，其中豆甾烷-3，6-二酮、β-谷甾醇和胡萝卜苷这3个化合物目前已从丹参地上部首次分离得到。丹参地上部分糖类成分主要为葡萄糖、水苏糖和麦芽糖等，且各部位糖含量在不同生长期亦呈规律性的变化[14]，在10—12月份水苏糖含量达到最高。丹参叶中Zn、Fe、K、Cu的含量也明显高于丹参根，并且还含有Mn、Cr、Mg、Co、Ni等多种微量元素，可降低血压、纠正人体胆固醇的异常代谢，对防治冠心病具有积极作用[15]。

综上，丹参地上部分资源性化学成分种类丰富，部分资源性成分含量较高，因此丹参地上部分新资源药材的深度开发，必将有效提升其资源利用效率和效益，产生显著的经济、社会和生态价值。

2 丹参地上部分药理活性研究

现代研究表明，丹参地上部分具有多种药理作用，如脑梗死的保护作用、抗动脉粥样硬化、抗血栓、抗氧化、改善糖尿病糖代谢紊乱、抑制癌细胞增殖等。

2.1 防治心脑血管疾病

研究表明，丹参地上部分对心血管疾病和脑缺血亦有较好的保护作用。丹参茎叶提取物对寒凝血瘀模型大鼠血液流变学及凝血功能均有改善作用，同时对高糖以及双氧水诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤模型具有明显的保护作用，能够升高双氧水模型组细胞上清液中GSH-Px、CAT和NO含量，降低ET-1分泌，同时丹参茎叶提取物通过降低ICAM-1和TNF-α水平，增加NO含量，从而改善高糖诱导氧化应激对HUVECs的损伤[8]。张寒等[16]选用小鼠常压耐缺氧模型和小鼠急性不完全性脑缺血模型对丹参地上部分抗脑缺血活性部位筛选，发现其活性成分主要分布在正丁醇部位，有效成分为原儿茶醛、咖啡酸和丹参素。张琴等[10]研究发现丹参地上部分乙酸乙酯部位以及齐墩果酸和熊果酸等三萜类单体化合物具有良好的抗动脉粥样硬化作用。此外，丹参地上部分富含有丹参酚酸类成分，主要为丹酚酸B、迷迭香酸、紫草酸和丹参素等，其具有显著的抗氧化及清除自由基的作用[4，17]。丹参叶茶在降低胆固醇、预防脑血栓及冠心病等方面的疗效也逐渐被人们所认识。

2.2 防治糖尿病及其并发症

本团队研究发现，丹参地上茎叶对1型和2型糖尿病小鼠肠道具有较好的保护作用，丹参地上茎叶水提物通过改善肠道屏障以及调节肠道菌群达到防治糖尿病肠病的目的[3]。丹参茎叶提取物显著改善糖尿病肾病大鼠糖脂代谢及肾小球滤过功能，改善FPG、Scr、BUN、TG、24 h尿蛋白、mAlb、α1-MG和TRF等生化指标，且抑制肾组织中wnt4、β-catenin、TGF-β蛋白的表达水平，血清、尿液代谢组学分析以及菌群多样性结果表明丹参茎叶能够显著改善糖尿病肾病大鼠体内的代谢紊乱，调节糖尿病大鼠紊乱的肠道菌群[5，18]；且丹参茎叶水提物和醇提物均可以通过NADPH/ROS/ERK和TGF-β/Smad 信号通路有效改善慢性肾衰竭大鼠的肾功能[18]。因此，将丹参地上部分应用于糖尿病及其并发症的治疗药物或功能性食品的开发是我们致力的重要途径和解决丹参地上部分资源浪费的良好策略。

2.3 其他应用

研究还发现[19]，丹参地上部分含有的丹参素、原儿茶醛和咖啡酸类物质对正常血管无舒张作用，对K+和5-HT引起的肾主动脉血管收缩均有良好的舒张作用。丹参地上部分活性显著，尤其是在抗氧化、保护脑梗死和防治糖尿病及其并发症的药理研究越来越得到中药资源研究者的关注，对其深入系统的研究将为丹参地上部分高附加值健康产品的开发提供科学依据。

3 丹参地上部分资源开发利用策略

对丹参地上部分资源性物质进行系统分析评价和资源价值发现研究，将对丹参药用生物资源的循环利用和提质增效起到积极的推动作用，从而实现资源节约、环境友好的目的，实现经济和生态的和谐共生[20]。

3.1 精细高值化开发利用策略

丹参地上部分资源性化学成分丰富，不同部位中总丹酚酸含量高低顺序依次为：叶>根>花>茎，丹参叶中总酚酸含量达到根中含量的138.12%；黄酮类成分是丹参地上部分中的特有成分，其含量顺序为：叶>花>茎[8-9]。此外，丹参叶中蛋白质含量为17.90%，粗脂肪4.48%，总糖30.30%。目前丹参茎叶已经被纳入《陕西省药材标准》，对其进一步深入研究将可能促进其作为新药材纳入国家标准。对于丹参地上部分以及各类资源性化学成分有针对性地进行精细高值化产品开发，是推动丹参资源产业由物质消耗向高价值提升转变，是延伸资源经济产业链的重要策略。

目前以丹参地上不同部位开发的健康产品类型多样，功效各异。例如：丹参叶鲜样捣烂外用，具有凉血消痈的功效；丹参叶制成的保健茶，产品富含丹酚酸及多种微量元素，具有抗氧化、抗衰老、促进睡眠等功效；以丹参叶配伍三七、绿茶、甘草、玫瑰花等，产品具有调节血脂、耐缺氧的功效；丹参叶配伍墨旱莲、白茅根、桃仁等可制成凉血排毒祛斑的丹参叶保健茶；配伍芍药花、黄芪、枸杞子则可制成美白肌肤延缓衰老的保健品或药品。以丹参花作为蜜源生产的丹参蜂蜜含有丰富的维生素、氨基酸及活性酶，具有增强免疫功能、活血补血的作用等。

丹参地上部分尤其是叶中富含丹酚酸类、黄酮类、三萜类和多糖等资源性成分，可将其作为获取此类资源性化学成分的新途径，经过分离纯化技术制备得到丹酚酸类、黄酮类、三萜类和多糖部位或者单体，作为制药原料，应用于医药、保健、轻工日化等各类资源性产品的开发。丹酚酸类成分具有较为广泛的生理活性，如抗氧化、抗血小板聚集、抗血栓、防止动脉硬化、抗肿瘤及抑制HIV整合酶等作用。目前市场上大多的丹参及其丹参总酚酸产品有丹参注射液、复方丹参注射液、丹红注射液、注射用丹参多酚酸镁盐。研究表明，丹参地上部分含有含量与根中含量相近的水溶性丹酚酸类成分，提示可将丹参地上部分作为获取丹酚酸类成分的新资源。

以芦丁、异槲皮苷、山柰酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷为代表的黄酮类成分是丹参地上部分区别于根茎的资源性化学成分，可用于制备抗菌、天然抗氧化剂，制备治疗或改善心血管疾病的药品、保健品。三萜类成分以齐墩果酸和熊果酸为代表，该类化合物通常具有抗肿瘤、保肝、抗炎、降低血脂和增强免疫力等作用，是丹参地上部分抗动脉粥样硬化活性成分，对丹参地上部分资源在食品及医疗保健方面的应用及推广具有参考价值。此外，丹参茎叶中还含有丰富的糖类成分，如开发价值较高的水苏糖等，为一种能显著促进双歧杆菌增殖、调节菌群平衡、改善人体消化道内环境的低聚糖，可用于开发成营养保健品、免疫增强剂、抗肿瘤辅助剂等，目前已经广泛应用于保健品及婴幼儿食品开发等领域。丹参地上部分中总多糖类可作为天然抗氧化剂、功能性食品添加剂和药品的原料进一步开发利用。

此外，获取丹参总酚酸、总黄酮、总三萜以及总糖类等资源性成分后的茎叶残渣，尚可用作经发酵转化生产高活性纤维素酶、经热解炭化生产生物炭及炭基复合肥的原料，以实现源于农田、归于农田的中药资源循环利用模式和循环经济的绿色发展[21-22]。

3.2 转化增效资源开发利用策略

通过生物转化技术对中药资源中资源性化学成分、生物质能源、营养基质等物质的转化与转移，从而提升中药资源利用效率，延伸中药资源经济产业链，实现资源节约、可持续发展的目的[21]。近年来大量研究表明，生物转化技术(酶转化、细胞转化、微生物转化)和物理化学的转化技术显著提高中药中主要成分的含量、修饰活性物质的结构，扩大药源范围，其转化增效的开发模式对丹参茎叶资源价值开发具有深远意义。

将丹参地上茎叶提取后，经光合细菌(沼泽红假单胞菌、绿硫红假单胞菌、球形红细菌、荚膜红细菌)或者中国禾谷镰刀菌Fusariumgraminearum等进行生物转化，同时结合大孔树脂或者微球树脂色谱法对转化产物进行分离纯化，促使丹酚酸类成分尤其是活性成分丹酚酸B和迷迭香酸的含量升高[23]。通过分离来源于曲霉菌、细菌或酵母菌、丹参植物或谷物芽的丹酚酸酶，可将丹酚酸B水解为丹参素、咖啡酸和其二聚体化合物[24]。同时，由于丹酚酸类成分化学性质不稳定，极易受温度和压力的影响，对丹酚酸B的降解工艺进行研究，通过控制提取时间、碱处理、转化时间和转化温度等因素，转化丹酚酸B得到资源价值更高的丹酚酸A、丹参素、原儿茶醛[25-26]等，并结合分级萃取技术与工业色谱技术相结合的方法分离纯化转化产物。

酶解转化专属性强、反应条件温和，在黄酮的生物转化中最为常见。以肠道菌、黑曲霉转化丹参地上部分所含的黄酮类物质，使之转化成为槲皮素-3，4-二羟基苯乙酸，其抗血小板活性优于芦丁和槲皮素[27]。丹参茎叶中含有丰富的蛋白质和多糖类成分，可以作为微生物的营养能源，在代谢过程中分泌纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等多种胞外酶，促使丹参地上部分的组织细胞破裂，从而有利于资源性化学物质的溶出和回收，提高产物转移率，同时纤维素和多糖可以被不同微生物所产生的相应胞外酶水解成低聚糖或寡糖等物质，从而提升多糖的利用效率。

因此，通过转化增效的利用途径与技术，将丹参地上部分功能性物质、生物质能源、营养基质等资源性物质进行高效转化，以获得高附加值的资源性物质，从而提升资源性物质的利用效率，是丹参地上部分资源价值开发的重要途径与策略[28]。

3.3 粗放低值化开发利用策略

中药废弃物亦可直接燃烧或经过简单发酵技术直接或者间接作为燃料、饲料及添加剂、肥料和栽培基质等粗放的能源。中药废弃物尤其是植物纤维资源，逐渐成为生物质能源和生态肥料的重要原料来源[20]。丹参地上部分经高温热裂解后生成生物炭，或者利用微生物厌氧发酵技术可将富含淀粉、纤维素等多糖类成分转化为乙醇、沼气等生物质能源以及肥料资源，从而部分替代煤炭、石油以及化学肥料的使用。此外，丹参地上部分普遍具有较高含量的蛋白、粗纤维及多糖类成分，是非常优质的牧草资源，同时丹参地上部分还可作为畜牧饲料及添加剂资源加以开发。将丹参地上部分与玉米秸秆、玉米芯、花生茎叶等其他原料堆沤处理得到适合不同蔬菜品种的基质，具有价廉成本低、可重复循环利用和无环境污染残留等优点。

通过对丹参非药用部位地上茎叶、花序中可利用资源性物质的分析，探讨其资源化利用途径和系统利用策略，最终以实现丹参资源多途径多层次精细化利用与产业化。丹参地上部分资源价值及开发利用策略如图1所示。

图1 丹参地上部分资源价值及开发利用策略

4 小结

基于本团队近年来围绕中药资源产业化过程循环利用与提质增效模式的建立及适宜技术体系的创建，较为系统地对丹参非传统药用部位地上茎叶、花序中的资源性化学成分以及资源价值发现进行研究，同时，依据创建的“三大利用策略”和“三类资源化模式”体系对丹参地上部分进行多途径、多层次资源价值发现与资源化利用模式探讨。利用基因工程、细胞工程等现代生物技术手段，对有效化学成分或目标成分的生物合成进行调控，采用微生物、酶等生物转化技术，结合提取富集、化学转化等技术加工处理，提高产品附加值，为提高丹参资源利用效率和效益，挖掘其多途径、多层次潜在利用价值提供了有益借鉴，对于推进中药资源产业向着资源节约、环境友好的循环经济和绿色发展模式转变具有现实价值和长远意义。

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ResourceValueDiscoveryandStrategyofDevelopmentandUtilizationofAerialPartofSalviamiltiorrhiza

GUJunfei1，SUShulan1*，PENGKeyu1，XIANGxiang1，ZHUYue1，YUChenyadai1，TANGZhishu2，DUANJin’ao1*

(1.JiangsuCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，andNationaland
LocalCollaborativeEngineeringCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrializationandFormulaeInnovativeMedicine，NanjingUniversityofChineseMedicine，Nanjing210023，China；2.ShaanxiUniversityoftraditionalChineseMedicine，ShaanxiCollaborativeInnovationCenterofChineseMedicinalResourcesIndustrialization，Shaanxi，Xianyang，712046，China)

Chinese medicine resources are the national strategic resources，the material foundation and fundamental guarantee for the development of Chinese medicine.With the rapid development of resource economy industry characterized by the consumption of Chinese medicine and natural medicine resources in our country，how to utilize resources，such as non-medicinal parts and scraps generated in the process of producing medicinal herbs，solid-liquid wastes and by-products generated during the deep processing industrialization process of Chinese medicine preparations，extend the industrial chain of resources and economy and promote the improvement，taking the road of circular economy and green development has become a major social and scientific issue that needs to be urgently explored and solved.In this article，we took the aerial part ofSalviamiltiorrhiza，which was generated as the non-medicinal parts in the process of producing medicinal herbs as an example.Based on the previous studies，we systematically explored the resource chemical compositions，resource value discoveries and the resource utilization model.It aims to provide a scientific basis for the development and utilization of the aerial part ofS.miltiorrhiza，enhance the efficiency and benefit of resource utilization.

Aerial part ofSalviamiltiorrhiza；chemical compositions；resource value discovery；strategy of development and utilization

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.12.001

国家自然科学基金(81673533)；江苏省中药资源产业化过程协同创新中心重点项目(ZDXM-2-5)；公益性行业科研专项(201407002)

*

宿树兰，教授，研究方向：中药资源化学与方剂功效物质基础研究，Tel：(025)85811916，E-mail：sushulan1974@163.com；段金廒，教授，博士生导师，中国自然资源学会中药及天然药物资源研究专业委员会主任委员，中国中药协会中药资源循环利用专业委员会主任委员，研究方向：中药资源化学与资源循环利用，Tel：(025)85811291，E-mail：dja@njucm.edu.cn

2017-12-01)