中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程循環(huán)利用適宜技術(shù)體系創(chuàng)建及其推廣應(yīng)用△

段金廒，唐志書，吳啟南，宿樹蘭，郭盛，嚴(yán)輝，錢大瑋

1.南京中醫(yī)藥大學(xué) 江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心/國(guó)家中醫(yī)藥管理局中藥資源循環(huán)利用重點(diǎn)研究室/中藥資源產(chǎn)業(yè)化與方劑創(chuàng)新藥物國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，江蘇 南京 210023； 2.陜西中醫(yī)藥大學(xué) 陜西省中藥資源產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西 咸陽 712046

中藥資源是國(guó)家戰(zhàn)略資源，是中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展和保障人民健康的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。近些年來，隨著社會(huì)需求的日益增長(zhǎng)和科技進(jìn)步驅(qū)動(dòng)，以消耗中藥及天然藥物資源為特征的資源經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，社會(huì)貢獻(xiàn)率強(qiáng)勁增長(zhǎng)，為我國(guó)和世界人民的人口健康和社會(huì)進(jìn)步做出了不可估量的重要貢獻(xiàn)。然而，分析其經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和生產(chǎn)方式，大多企業(yè)的生產(chǎn)仍屬于大量生產(chǎn)、大量消耗和大量廢棄的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式；表現(xiàn)為依賴于自然生態(tài)提供的寶貴天然藥物資源或是通過占有大量的生產(chǎn)力要素生產(chǎn)的藥材，其資源利用效率和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均較低下，巨量的副產(chǎn)物及下腳料被作為廢物排放或簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化為低附加值產(chǎn)品。

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)300余種常用中藥材依靠人工生產(chǎn)供給，種植面積達(dá)400余萬公頃，藥材生產(chǎn)過程每年直接產(chǎn)生非藥用部位約7500萬噸，加之藥材及中藥飲片加工下腳料，總量逾億噸。以消耗中藥和天然藥物資源性原料進(jìn)行中藥制藥、多類型健康產(chǎn)品、配方顆粒、標(biāo)準(zhǔn)提取物等深加工產(chǎn)業(yè)化過程每年消耗藥材約8500萬噸，深加工產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)生固體廢棄物及副產(chǎn)物高達(dá)5500余萬噸，液態(tài)廢棄物達(dá)數(shù)億噸。由此造成中藥資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，并對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。

本團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)中藥資源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域存在的藥材生產(chǎn)與深加工產(chǎn)業(yè)化過程資源利用效率低下、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境壓力不斷加劇等重大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)問題，圍繞中藥資源全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的不同類型廢棄物及副產(chǎn)物開展循環(huán)利用研究與轉(zhuǎn)化應(yīng)用。創(chuàng)新性地提出并構(gòu)建了中藥資源循環(huán)利用理論基礎(chǔ)和技術(shù)體系，并在中藥農(nóng)業(yè)、中藥工業(yè)領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，有力推動(dòng)了中藥產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效和綠色發(fā)展，促進(jìn)了中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程由傳統(tǒng)的線性發(fā)展模式與生產(chǎn)方式向循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變[1-4]。

1 創(chuàng)新性地提出并構(gòu)建了中藥資源循環(huán)利用理論體系

1.1 中藥資源循環(huán)利用創(chuàng)新理論

資源循環(huán)利用(resources circulating utilization)的概念起源于20世紀(jì)60年代，漸至20世紀(jì)90年代隨著依賴于自然資源的重要工業(yè)資源危機(jī)和相伴而來的生態(tài)環(huán)境破壞等社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題不斷加劇，如何減少資源消費(fèi)、提高資源利用效率、減少排放以保護(hù)人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境等社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)問題，已無法回避地?cái)[在了世界各國(guó)政府、學(xué)者及產(chǎn)業(yè)界面前。資源循環(huán)利用的理念及其新型的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和生產(chǎn)方式逐漸被認(rèn)同并推行。發(fā)達(dá)國(guó)家更是率先將循環(huán)利用的策略和經(jīng)濟(jì)變革方式有效應(yīng)用于實(shí)踐，一大批遵循循環(huán)利用方式的工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集群、示范企業(yè)在政府及優(yōu)惠政策的引導(dǎo)下迅速崛起，循環(huán)利用再生產(chǎn)業(yè)得到了社會(huì)的尊重和認(rèn)可，循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益帶來了企業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)空間和發(fā)展前景。

在中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程中，通過現(xiàn)代提取分離、精制純化等工業(yè)技術(shù)集成和材料科學(xué)的有效運(yùn)用，通過深加工過程的工程技術(shù)革新與工藝條件優(yōu)化，通過生物活性系統(tǒng)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)藥用生物資源的多宜性價(jià)值和新用途，實(shí)現(xiàn)綜合利用，減少資源投入和消耗，降低生產(chǎn)成本，提升資源利用效率，節(jié)約生產(chǎn)力成本。通過適宜技術(shù)集成和工藝條件優(yōu)化，促進(jìn)藥材中資源性化學(xué)物質(zhì)的有效轉(zhuǎn)移和得率提高，減少資源投入；通過對(duì)藥用生物資源各類資源性化學(xué)物質(zhì)利用價(jià)值不斷研究發(fā)現(xiàn)，以逐步實(shí)現(xiàn)有限資源的多元化、精細(xì)化利用，已成為減少資源消耗、推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推廣模式；通過降低原料成本以提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)[5]。

1.2 中藥資源循環(huán)利用5種模式

依據(jù)社會(huì)需求、行業(yè)及區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，基于中藥資源全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄物及副產(chǎn)物形成背景、利用現(xiàn)狀、生態(tài)壓力諸因素，通過長(zhǎng)期探索實(shí)踐和理論創(chuàng)新，形成了轉(zhuǎn)化增效、精細(xì)高值化、粗放低值化的多層級(jí)利用策略；基于不同類型廢棄物的理化性質(zhì)、資源化潛力等特點(diǎn)，創(chuàng)建了5種中藥資源循環(huán)利用模式：針對(duì)具有潛在藥用價(jià)值的非藥用部位，創(chuàng)建“基于藥材生產(chǎn)過程傳統(tǒng)非藥用部位的新資源藥材、醫(yī)藥產(chǎn)品開發(fā)模式”；針對(duì)具有生物轉(zhuǎn)化潛質(zhì)的中藥廢棄物，創(chuàng)建“基于中藥固廢物及副產(chǎn)物的生物酶、低聚糖、生物醇等系列產(chǎn)品開發(fā)模式”；針對(duì)具有熱解炭化價(jià)值的中藥廢棄物，創(chuàng)建“基于中藥固廢物的炭-液-氣聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)模式”；針對(duì)藥食兩用資源特點(diǎn)的非藥用部位，創(chuàng)建“基于藥材生產(chǎn)過程傳統(tǒng)非藥用部位的功能食品開發(fā)模式”；針對(duì)具有材料化性能的中藥廢棄物，創(chuàng)建“基于中藥固廢物的功能材料制備及產(chǎn)品開發(fā)模式”。

在長(zhǎng)期探索和大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上，將中藥資源化學(xué)理論與循環(huán)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論融會(huì)貫通，創(chuàng)建形成一套較為系統(tǒng)的中藥資源循環(huán)利用與產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的理論體系，編撰出版了我國(guó)第一部中藥資源循環(huán)利用學(xué)術(shù)專著，為我國(guó)中藥及天然藥物資源全產(chǎn)業(yè)鏈的提質(zhì)增效和綠色發(fā)展提供了理論依據(jù)。通過推廣應(yīng)用，形成了綜合效益顯著增加、資源浪費(fèi)與環(huán)境壓力顯著減少的“一增一減”綠色發(fā)展樣板；為推動(dòng)我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)生產(chǎn)方式與發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變探索出了一條可復(fù)制、易推廣的有效途徑(見圖1)[5]。

圖1 中藥資源循環(huán)利用模式與途徑

2 系統(tǒng)構(gòu)建適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化和物理轉(zhuǎn)化循環(huán)利用技術(shù)體系

2.1 中藥廢棄物及副產(chǎn)物中資源性化學(xué)物質(zhì)的綠色化學(xué)分離技術(shù)

2.1.1 資源性化學(xué)物質(zhì)富集制備的酶解釋放-膜/色譜分離工程耦合技術(shù) 膜分離技術(shù)是以先進(jìn)的分離材料為載體，利用經(jīng)特殊制造的具有選擇透過性的薄膜，在外力(如膜兩側(cè)的壓力差、濃度差、電位差等)推動(dòng)下對(duì)資源性物質(zhì)進(jìn)行分離、分級(jí)、提純、濃縮而獲得目標(biāo)產(chǎn)物的過程，是一種新型綠色分離技術(shù)。膜分離技術(shù)具有節(jié)約、清潔、安全等優(yōu)勢(shì)，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展思路。而膜分離過程與其他分離方法的耦合，如膜分離與大孔吸附樹脂技術(shù)的集成、膜分離與萃取技術(shù)的集成、膜分離與酶解技術(shù)的集成等，均能提高資源性化學(xué)物質(zhì)的分離效率和產(chǎn)物品質(zhì)。因此，膜分離集成技術(shù)可成為中藥資源循環(huán)利用過程精制資源性物質(zhì)的重要方法技術(shù)[6-7]。

2.1.1.1 膜分離與酶解技術(shù)、超濾技術(shù)的集成 依據(jù)中藥廢棄物中資源性化學(xué)物質(zhì)的組成特點(diǎn)，膜分離單元操作過程的篩分效應(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)均需在中藥多元成分的溶液狀態(tài)下進(jìn)行，即利用待分離混合物各組成成分在質(zhì)量、體積大小和幾何形態(tài)的差異，或者待分離混合物各組分對(duì)膜親和性的差異，借助壓力梯度場(chǎng)等外力作用實(shí)現(xiàn)，此分離過程選擇性較低。酶解釋放技術(shù)是利用酶的催化作用將自身物質(zhì)分解，從而有利于植(動(dòng))物細(xì)胞中次生代謝產(chǎn)物的溶出或轉(zhuǎn)化為更有利于充分利用的代謝產(chǎn)物。超濾技術(shù)是納米級(jí)薄膜分離技術(shù)，它以壓力差為0.1～0.5 MPa的推動(dòng)力，利用多孔膜的攔截能力，以物理截留方式，將溶液中不同大小的物質(zhì)顆粒分開，從而達(dá)到純化和濃縮的目的。該集成技術(shù)成功應(yīng)用于脈絡(luò)寧注射液生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的乙醇沉淀副產(chǎn)物[8-9]及丹紅注射液生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的丹參藥渣[10-12]資源化利用過程，顯著提升了資源利用效率。

2.1.1.2 膜分離與離子交換色譜分離集成 離子交換色譜是以離子交換劑為基本載體的一類分離技術(shù)。離子交換劑主要有無機(jī)離子交換劑，如沸石、活性炭等；合成有機(jī)離子交換樹脂，如陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和兩性離子交換樹脂等。離子交換的過程即是溶液中的可交換離子與交換劑上的抗衡離子發(fā)生交換的過程，該過程遵循“平衡、速度差與反應(yīng)”分離原理。例如，針對(duì)制備苦參素等標(biāo)準(zhǔn)提取物過程產(chǎn)生的廢棄物及副產(chǎn)物，采用陽離子交換樹脂富集生物堿，在水溶液條件下獲得苦參堿類成分，通過資源價(jià)值發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)以槐定堿、槐果堿等生物堿類成分為主要組成的總生物堿醫(yī)藥中間體和植物源生物農(nóng)藥原料[13]；利用制備甘草酸醫(yī)藥原料過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物，創(chuàng)制形成非糖甜味劑等資源性產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[14-15]。實(shí)現(xiàn)了中藥標(biāo)準(zhǔn)提取物及醫(yī)藥原料生產(chǎn)過程資源性物質(zhì)的分層次精細(xì)高值化循環(huán)利用。

2.1.2 中藥廢棄物及副產(chǎn)物的炭-液-氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 以農(nóng)林廢棄物為代表的生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)高溫裂解形成生物碳、木醋液、可燃?xì)?，是目前用于生物質(zhì)處理和轉(zhuǎn)化利用的有效方式。中藥固體廢棄物在一定程度上與農(nóng)林廢棄物具有較高的相似性，但也有其物料來源多樣、理化性質(zhì)差異較大等特性，傳統(tǒng)熱解工藝及裝備較難適應(yīng)中藥廢棄物的炭化處理[16]。為此，本課題組在革新炭化工藝的基礎(chǔ)上，研制形成直燃下吸式固定床熱解炭化、直燃式流化床熱解炭化以及干餾法等適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物熱解炭化技術(shù)及裝備，并進(jìn)行了聯(lián)產(chǎn)生物質(zhì)炭、木醋液、可燃?xì)獾认盗挟a(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)[17-18]。引入熱裂解技術(shù)，形成分離工程-熱裂解耦合技術(shù)體系，并自主研制適宜于高含水難處理中藥固廢物的熱循環(huán)預(yù)處理-炭化/氣化一體化裝備，創(chuàng)制形成動(dòng)態(tài)傳熱提效的中藥固廢物新型干餾炭化設(shè)備(見圖2、3)。該技術(shù)體系的創(chuàng)建與應(yīng)用為中藥固廢物聯(lián)產(chǎn)制備醫(yī)藥/化工產(chǎn)品及其生物炭、木醋液、可燃?xì)獾荣Y源性產(chǎn)品提供了轉(zhuǎn)化增效途徑。

圖2 直燃下吸式連續(xù)熱解炭化機(jī)組示意圖

圖3 連續(xù)式無氧熱解炭化機(jī)組示意圖

2.2 適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物資源化利用的生物轉(zhuǎn)化技術(shù)

2.2.1 適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物生物轉(zhuǎn)化的微生物菌種篩選及菌庫構(gòu)建 微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物代謝過程中產(chǎn)生的酶使底物進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)，故又稱微生物酶法轉(zhuǎn)化。通?？蛇M(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的微生物主要有曲霉屬、根霉屬、毛霉屬、紅曲霉菌屬等菌株。在生物轉(zhuǎn)化過程中獲得高效的功能菌種是其發(fā)酵技術(shù)的源頭和核心技術(shù)，而菌種發(fā)酵水平也是企業(yè)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)，因此功能菌種的篩選成為生物轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化底物比較，多數(shù)中藥廢棄物及副產(chǎn)物含有抑菌物質(zhì)，殘留有機(jī)溶劑，市場(chǎng)缺少有效轉(zhuǎn)化菌種。因此，構(gòu)建具有高抗逆性、能夠?qū)⒅兴帍U棄物及副產(chǎn)物中的資源性物質(zhì)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化、尤其是將纖維素及木質(zhì)素類成分進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化的微生物菌種資源庫尤為重要[19]。

本團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同品種中藥廢棄物及副產(chǎn)物獨(dú)特的理化特性及其潛在資源化價(jià)值取向，采用現(xiàn)代高通量篩選技術(shù)，成功篩選并馴化得到適宜于產(chǎn)纖維素酶發(fā)酵的草酸青霉菌株、擴(kuò)展青霉菌株[20-21]、適宜于制備植物多糖的中間蒼白桿菌株[22-23]、適于中藥油脂類廢棄物轉(zhuǎn)化的黏質(zhì)沙雷氏菌株、具有耐醇/酯等有機(jī)溶劑的高抗逆性解淀粉芽孢桿菌株[24-26]、地衣芽孢桿菌等[27-29]。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)基因工程菌構(gòu)建形成系列高產(chǎn)菌株(見圖4)，推廣應(yīng)用于甘草藥渣、丹參藥渣、黃芪藥渣等十余種中藥廢棄物及副產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化利用。

圖4 中藥廢棄物及副產(chǎn)物適宜生物轉(zhuǎn)化方法技術(shù)示意圖

2.2.2 適宜于富含纖維素類大分子物質(zhì)的中藥廢棄物及副產(chǎn)物的產(chǎn)酶發(fā)酵-酶解糖化技術(shù)體系構(gòu)建 中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程中產(chǎn)生的非藥用部位及藥渣中除含有次生代謝小分子產(chǎn)物外，尚含有大量的纖維素、木質(zhì)素等大分子類資源性物質(zhì)。開展富含纖維素類物質(zhì)的中藥廢棄物再生利用，不僅可有效消耗中藥制藥過程中產(chǎn)生的大量非藥用部位及藥渣廢棄物，降低環(huán)境承載壓力，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)中藥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本團(tuán)隊(duì)集成目前用于纖維素類物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化多項(xiàng)目技術(shù)，以甘草、丹參等富含纖維素類物質(zhì)的中藥藥渣為原料，采用高壓熱解法使中藥藥渣中的半纖維素類物質(zhì)降解為木糖液，經(jīng)固液分離、脫色純化等工藝制取木糖；固形物采用經(jīng)多次誘變的高產(chǎn)纖維素酶菌株發(fā)酵、固液分離分別獲得纖維素酶液和發(fā)酵菌渣；發(fā)酵菌渣進(jìn)一步與富含纖維素類物質(zhì)的中藥藥渣混合發(fā)酵后，加入產(chǎn)乙醇酵母用于發(fā)酵提取工業(yè)乙醇，發(fā)酵后剩余的渣料用于制備生物肥料。該技術(shù)體系通過連續(xù)成套工藝，實(shí)現(xiàn)了以富含纖維類物質(zhì)的中藥廢棄物及副產(chǎn)物聯(lián)產(chǎn)低聚木糖、纖維素酶、工業(yè)乙醇、生物有機(jī)肥等資源性產(chǎn)品，降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了資源高效利用[30]。

2.3 適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物資源化利用的物理轉(zhuǎn)化技術(shù)

物理轉(zhuǎn)化技術(shù)主要指通過壓縮技術(shù)、固化成型技術(shù)將中藥廢棄地上莖葉稈、廢棄藥渣等轉(zhuǎn)化為固體化燃料、工業(yè)化材料等[31]。

2.3.1 適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物制備生物質(zhì)顆粒的固化成型技術(shù) 固化成型技術(shù)改變了傳統(tǒng)的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用方式，將各類原料經(jīng)粉碎、干燥、高壓成型等環(huán)節(jié)使原來分散的、沒有一定形狀的原料壓縮成具有一定幾何形狀、密度較大的成型燃料，是目前國(guó)內(nèi)外利用生物質(zhì)能比較普遍且效果顯著的技術(shù)之一，也為中藥資源生產(chǎn)加工過程產(chǎn)生的廢棄非藥用組織器官、地上莖葉稈以及深加工過程廢棄藥渣的資源化利用提供了一種簡(jiǎn)單方便、成本較低、具有可操作性的資源化利用途徑。本團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，以高含水藥渣為原料，通過擠壓脫水、復(fù)配生物質(zhì)炭、木屑、擠壓固化成型等工藝，優(yōu)化形成適宜于高含水中藥藥渣生物質(zhì)顆粒的制備技術(shù)，可有效消耗中藥制藥過程中產(chǎn)生的大量藥渣廢棄物，一方面生產(chǎn)原料成本低廉、價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，另一方面可有效降低環(huán)境承載壓力[32]。

2.3.2 適宜于中藥廢棄物及副產(chǎn)物的功能板材制備技術(shù) 木塑復(fù)合材料(wood-plastic composite，WPC)是利用廢棄植物纖維與回收再生塑料通過復(fù)合、共混、改性工藝技術(shù)而制造的一種新興環(huán)境友好復(fù)合材料，其既具有木質(zhì)纖維材料的高強(qiáng)度和高彈性，又具有塑料的高韌性和耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。多數(shù)中藥固體廢棄物含有和傳統(tǒng)木塑原料(如楊木等)類似的植物纖維和相似的理化特性，為潛在優(yōu)良低價(jià)的木塑產(chǎn)品原料，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用潛力和前景。此外，因木塑產(chǎn)品常應(yīng)用于室外，易受細(xì)菌、霉菌及木腐真菌侵染；而中藥固體廢棄物成分復(fù)雜多樣，其中部分品種尚富含天然抑菌物質(zhì)。因此，從中藥廢棄物中開發(fā)木塑產(chǎn)品，尤其是具有防霉抑菌等功能的木塑產(chǎn)品，對(duì)循環(huán)利用巨量的中藥固體廢棄物、保護(hù)環(huán)境具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[33]。

本團(tuán)隊(duì)前期選取了黃蜀葵花采收后殘余的根及莖桿廢棄物，采用擠出成型的方法進(jìn)行工藝研究，構(gòu)建了基于中藥廢棄物及副產(chǎn)物制備木塑板材技術(shù)體系，具體為：將黃蜀葵莖桿加工成細(xì)度60～80目、含水分5%的黃蜀葵莖桿粉末，然后將黃蜀葵粉末添加適量馬來酸酐接枝，與廢舊塑料粒子以1∶1的比例進(jìn)行混料，充分?jǐn)嚢柚辆鶆蚝蟀凑詹煌壤奈锪辖?jīng)過造粒、擠出、成型、砂光和壓花等步驟制得多類型功能性木塑產(chǎn)品[34]。此外，本課題組還嘗試建立了通過蒸爆解纖自膠結(jié)形成纖維板材的中藥廢棄物纖維板材制備技術(shù)，為以中藥廢棄物為原料制備功能板材產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)中藥固體廢棄物資源化利用提供了技術(shù)支撐[35]。

3 中藥廢棄物及副產(chǎn)物資源化利用研究實(shí)踐與推廣應(yīng)用

3.1 創(chuàng)新20余種非藥用部位的資源價(jià)值，創(chuàng)制形成新醫(yī)藥及健康產(chǎn)品等資源性產(chǎn)品

中藥資源循環(huán)利用模式和適宜技術(shù)體系推廣應(yīng)用于黃芩莖葉、丹參莖葉、菊莖葉、山楂種子等20余種非藥用部位資源化利用與開發(fā)，提升了資源利用效率和效益。

實(shí)例1：創(chuàng)建菊莖葉根“源于農(nóng)田歸于農(nóng)田”的循環(huán)利用模式。針對(duì)我國(guó)每年約2萬公頃菊花種植面積和摘花后4倍于花序生物量的莖葉資源未被利用而廢棄的重大社會(huì)問題，通過對(duì)其系統(tǒng)的資源化利用研究，在獲得菊莖葉精油、黃酮類、倍半萜類、多糖類物質(zhì)用于制備空氣清新劑、化妝品、畜禽腸道微生態(tài)平衡調(diào)理劑等資源性產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，其殘草經(jīng)熱解炭化、產(chǎn)酶發(fā)酵復(fù)合生產(chǎn)纖維素酶和生物炭，形成含纖維素酶炭基復(fù)合肥產(chǎn)品，還田施用有效改善土壤物化特性和連作障礙[36-39]。

實(shí)例2：丹參帶花莖葉作為新資源藥材納入地方藥材標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)我國(guó)每年丹參藥材種植過程產(chǎn)生的20余萬噸莖葉開展系統(tǒng)的資源價(jià)值發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)研究[40]，制定了丹參莖葉藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，作為新資源藥材已收錄于《陜西省藥材標(biāo)準(zhǔn)》。發(fā)現(xiàn)丹參莖葉可替代丹參藥材作為丹酚酸醫(yī)藥/化工原料的高值化利用價(jià)值，并已建立丹酚酸原料制備工藝和小批量生產(chǎn)[41-43]。

實(shí)例3：以山楂藥材加工下腳料種子為原料研發(fā)婦潔洗液新藥并聯(lián)產(chǎn)炭、液、氣。針對(duì)山楂藥材或果干、飲品加工過程產(chǎn)生的大量廢棄種子資源，通過資源價(jià)值發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)出天然、高效、安全的婦科抗菌洗液新藥。在此基礎(chǔ)上，通過工藝革新實(shí)現(xiàn)炭-液-氣聯(lián)產(chǎn)，有效提升其產(chǎn)品品質(zhì)，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)熱解氣和生物炭。熱解氣燃燒產(chǎn)熱不僅實(shí)現(xiàn)了企業(yè)能源自給，且延伸產(chǎn)生系列生物炭產(chǎn)品，有效提升了資源利用效率和效益，為山楂主產(chǎn)區(qū)果農(nóng)增收和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)[44-45]。

實(shí)例4：酸棗仁加工過程副產(chǎn)物循環(huán)利用，助力革命老區(qū)脫貧致富。針對(duì)酸棗仁藥材加工過程產(chǎn)生大量果肉、核殼、葉等資源化利用問題，構(gòu)建形成了分層次利用各類資源性物質(zhì)的開發(fā)利用策略，創(chuàng)制以酸棗果肉副產(chǎn)物為主要原料的酸棗果肉多糖鐵、棗皮色素等系列功能性產(chǎn)品；創(chuàng)建了從酸棗果肉提取殘?jiān)型瑫r(shí)制備可溶性與不溶性膳食纖維的制備工藝；首次利用酸棗核殼制備木糖和糠醛，進(jìn)一步制備微晶纖維素及高吸附性能活性炭，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用及生產(chǎn)過程污染物零排放[46-50]。與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)成果推廣應(yīng)用過程中促進(jìn)了延安老區(qū)酸棗規(guī)范化種植基地的轉(zhuǎn)型升級(jí)，帶動(dòng)農(nóng)戶的脫貧致富與增產(chǎn)增收。

3.2 實(shí)現(xiàn)中藥材深加工產(chǎn)業(yè)化過程不同類型單味及復(fù)方制劑固廢物及副產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化利用，創(chuàng)制形成新醫(yī)藥/化工原料、功能性酶等系列資源性產(chǎn)品

3.2.1 單味中藥提取及配方顆粒生產(chǎn)過程廢棄物及副產(chǎn)物的資源價(jià)值創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化 針對(duì)丹參藥材提取精制過程產(chǎn)生的固廢物及副產(chǎn)物，采用酶解處理耦合膜分離技術(shù)創(chuàng)新性地從丹參提取藥渣中富集制備得到丹參酮醫(yī)藥/化工原料；利用色譜分離-超濾/納濾串聯(lián)技術(shù)從丹參提取物醇沉沉淀中分離制備出高品質(zhì)水蘇糖醫(yī)藥原料；剩余殘?jiān)?jīng)產(chǎn)酶發(fā)酵、酶解糖化，轉(zhuǎn)化形成纖維素酶、低聚糖、生物乙醇等資源性產(chǎn)品，延伸了資源產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)了丹參藥材深加工過程的提質(zhì)增效與綠色發(fā)展。

3.2.2 復(fù)方中藥制劑生產(chǎn)過程固廢物及副產(chǎn)物的資源價(jià)值創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化 針對(duì)中藥制藥過程高含水中藥復(fù)合藥渣排放等環(huán)境難題，創(chuàng)新熱解炭化工藝，創(chuàng)制適宜技術(shù)裝備，轉(zhuǎn)化應(yīng)用于以穩(wěn)心顆粒為代表的復(fù)合藥渣資源化利用與有效處置，轉(zhuǎn)化形成清潔燃?xì)?、生物炭等資源性產(chǎn)品，所產(chǎn)生的清潔燃?xì)?蒸氣為工業(yè)生產(chǎn)提供清潔能源，熱解碳化/氣化后的生物炭/草木灰作為復(fù)合有機(jī)肥料用于中藥材種植，實(shí)現(xiàn)中藥渣無害處理與伴生能源收集/轉(zhuǎn)化利用的集成創(chuàng)新、循環(huán)利用和處置過程的零排放，減少藥渣排放，節(jié)約藥渣清運(yùn)和處理費(fèi)用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。

4 總結(jié)與展望

針對(duì)中藥材生產(chǎn)與深加工產(chǎn)業(yè)化過程產(chǎn)生的非藥用部位、固體廢棄物及副產(chǎn)物，創(chuàng)建了資源循環(huán)利用策略、模式及適宜技術(shù)體系，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，取得了系列創(chuàng)新成果，但限于中藥資源行業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜性及現(xiàn)有政策法規(guī)的約束性，項(xiàng)目研究成果仍存在一定的局限性。中藥資源產(chǎn)業(yè)涉及藥材生產(chǎn)、藥材及飲片加工、中藥制藥等深加工過程，涵蓋中藥農(nóng)業(yè)、中藥工業(yè)兩大產(chǎn)業(yè)鏈條，所產(chǎn)生的廢棄物及副產(chǎn)物來源復(fù)雜、組成多樣、理化特性差異較大，資源化程度不一。因此，開展中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程廢棄物及副產(chǎn)物的循環(huán)利用與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)具有復(fù)雜性和連續(xù)性。

中藥資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的構(gòu)建不僅取決于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，同時(shí)與配套政策法規(guī)的建設(shè)密切相關(guān)。資源的多宜性與多用性特點(diǎn)決定了中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程廢棄物及副產(chǎn)物資源化利用途徑的多元性。但現(xiàn)有政策法規(guī)與資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式認(rèn)識(shí)尚存在較大差距，尚未形成有效的激勵(lì)機(jī)制和導(dǎo)向政策，在一定程度上制約了中藥資源全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢棄物和副產(chǎn)物的資源化利用、相關(guān)領(lǐng)域研究成果的有效轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)鏈延伸動(dòng)力的形成，亟待政府、社會(huì)和企業(yè)共同倡導(dǎo)，在充分論證的前提下，基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，從政策保障層面拓寬中藥廢棄物及副產(chǎn)物的資源化利用途徑，以全面推動(dòng)中藥資源產(chǎn)業(yè)循環(huán)利用及綠色發(fā)展方式的構(gòu)建。