【国家科技奖】循环利用引领中药产业绿色发展

     （段金廒教授在菊花生产基地实地调研）

段金廒教授是我国中药资源学领军人物之一，他作为第一完成人两次荣获国家科技进步奖，这既是对团队科研人员的褒奖，更是对中药资源循环利用模式所产生的社会-经济-生态效益和科技服务于产业创新价值的充分肯定。

获奖之际，一向低调的段金廒接受了记者的访问。他表示，国家“十三五”规划纲要明确提出，要推进资源节约集约利用；大力发展循环经济，实施循环发展引领计划，推进生产和生活系统循环链接，加快废弃物资源化利用。《中医药发展“十三五”规划》也提出，要加强中药资源保护和利用，促进中药制剂原料精细化利用和生产过程资源回收利用，有效提升中药资源利用率。“现在政府重视、行业支持，全社会要动起来，共同推动中药资源产业由粗放低效的线性经济模式向循环经济模式转变，让中药资源循环利用成为实施我国生态文明战略、践行‘绿水青山就是金山银山’理念的重要组成部分。”段金廒说。

段金廒从事中药资源化学和中药资源循环利用相关研究与实践已20余年，面向中药资源全产业链资源浪费严重、效率效益低下、生态环境压力加剧等制约行业发展的重大社会问题，他带领团队在长期实践的基础上系统提出并创建了中药资源循环利用和绿色发展的策略与模式，构建了切合中药资源产业经济特点的工程技术群，他是中药资源循环利用和绿色发展领域的开拓者和中药资源化学学科的创建者。

段金廒回忆，早年跟随周荣汉、赵守训等恩师攻读学位时，深受他们“吃干榨尽，物尽其用”这一珍惜资源的朴素思想影响。特别是上世纪90年代起，国内开始倡导和推广中药材规范化生产（GAP），他需要经常深入各地药材生产基地进行现场考核、了解药材生产实际情况。看到随着药材种植面积和规模的不断扩大，收获和加工药材过程中产生出的大量传统非药物部位和下脚料被随意废弃于田间地头沟渠，不仅造成了宝贵药用资源的浪费，还加剧了土壤连作障碍及生态环境负担，段金廒便下定决心要用实际行动改变药材资源大量生产、大量消耗、大量废弃的现状。

此后的20余年间，段金廒团队先后对当归、银杏、菊、薄荷、丹参、黄葵、大枣、酸枣、苦豆子、芡、莲、川芎、黄芩、黄芪、栝楼、甘草、大黄、枸杞、牦牛角/骨、麋鹿角等20余个品种系统开展了非药用部位的资源化学及转化利用研究，取得了令人欣慰的结果。

段金廒对于中药资源循环利用的执着源于师承，也缘于对于药农的一份赤诚情怀。

与资源和药材打交道几十年来，段金廒经常去药材生产区域参与实践和科学研究。他深知，药材生产具有逆境效应，品质越好的药材，往往生态环境越恶劣。这样的环境孕育了大宗道地优质药材，药材生产区的百姓却非常辛苦，他们靠药材来维持生活，但环境艰苦，种药收益也十分有限。

在甘肃岷县合作研究当归规范化生产课题期间，段金廒亲眼看到8月底9月初采挖当归后，还没来得及加工就下雪了，药农为了不让当归受冻、即时干燥，将当归摆放在土炕上，人都没有地方坐。“看多了心里还是挺酸楚的，就觉得应该帮助贫困地区的药农，通过综合利用研究成果的转化使他们增加收入，对药农尽一份责任，哪怕是将废弃物做成最简单的产品，给老百姓一亩地增加几十块钱，对于我们科研人员来说就是功德无量的事情。”段金廒动情地说。

据统计，目前我国300余种常用中药材依靠人工生产供给，种植面积达6000余万亩，药材生产过程每年直接产生非药用部位4000 ~5000万吨，加上药材及饮片加工下脚料，产生年近亿吨的废弃物。段金廒认为，如果能通过行业有效组织和产学研协同攻关，必将释放出巨大的经济社会和生态效益，不仅有利于改善经济欠发达地区和药农的收入水平，也有利于国家对西部药材产区扶贫脱困计划的实现。

段金廒团队在致力于药材生产过程传统非药用部位资源价值发现和资源化利用的同时，又进一步发现我国以消耗中药和天然药物资源性原料进行中药制药、多类型健康产品、配方颗粒、标准提取物等深加工产业化过程每年消耗药材约7500万吨，年产生固体废弃物及副产物高达5000余万吨、液态废弃物达数亿吨，由此造成中药资源的严重浪费，对生态环境带来巨大压力。

因此，在江苏省中药资源产业化过程协同创新中心的支持下，他又率领团队以中心创建的中国中药协会中药资源循环利用专业委员会为智力咨询和技术集成转化平台，与山东步长制药、江苏康缘药业、江苏苏中药业等企业合作，针对丹红注射剂、银杏内酯注射剂、黄葵胶囊等中成药大品种生产过程副产物，以及甘草、丹参、苦参、山楂等10余种单味中药配方颗粒和提取物的副产物开展循环利用研究实践，探索形成了若干适宜模式和工程技术群，为提升中药工业产业链的资源利用效率和效益不懈努力。

“中药资源产业化过程循环利用模式与适宜技术体系创建及其推广应用”项目是在国家科技支撑计划、国家火炬计划等20余项科研及产业化项目支持下，历经10余年不断探索与实践总结而成的成果。该项目围绕中药资源全产业链各环节产生的不同类型废弃物及副产物开展循环利用研究与转化应用以及共性关键技术持续攻关与创新，以中药资源化学和循环经济学为指导，确立了中药资源循环利用理论基础，通过创新模式和技术方法来支撑资源价值发现。

中药资源化学是以天然产物化学为代表的化学学科与药用生物资源学为代表的资源学科交叉融合而形成的一门交叉学科，基于科学的生产资源和合理的利用资源，项目创新性地提出并构建了“中药资源循环利用理论基础”，即：本质是生态经济，动力是效益最大化，目标是实现中药资源物质循环。

当前，如何减少资源消费、提高资源利用效率、减少排放以保护人们赖以生存的生态环境等社会、经济、科学问题已无法回避地摆在了世界各国政府、学者及产业界面前。资源循环利用的理念及其新型的社会经济发展模式和生产方式逐渐被认同并推行。发达国家更是率先将循环利用的策略和经济变革方式有效应用于实践，一大批遵循循环利用方式的工业园区、产业集群、示范企业迅速崛起，循环利用再生产业得到了社会尊重和认可，循环经济效益为企业带来新的经济增长空间和发展前景。

中药资源循环利用理论对于我国中药产业绿色发展起到了引领作用。依据社会需求、行业及区域经济发展水平，中药废弃物及副产物的形成背景、利用现状、生态压力诸因素，通过探索实践和理论创新，形成了转化增效、精细高值化、粗放低值化的多层级利用策略。同时，创建了5类中药资源循环利用模式：针对具有潜在药用价值的非药用部位，创建“基于药材生产过程传统非药用部位的新资源药材、医药产品开发模式”；针对具有生物转化潜质的中药废弃物，创建“基于中药固废物及副产物的生物酶、低聚糖、生物醇等系列产品开发模式”；针对具有热解炭化价值的中药废弃物，创建“基于中药固废物的炭-液-气联产产品开发模式”；针对药食两用资源特点的非药用部位，创建“基于药材生产过程传统非药用部位的功能食品开发模式”；针对具有材料化性能的中药废弃物，创建“基于中药固废物的功能材料制备及产品开发模式”。可以说，项目切实践行了“源于农田归于农田，提质增效绿色发展”的循环经济理念。

项目创新性地系统构建了适宜于中药废弃物及副产物的生物转化、化学转化和物理转化三套循环利用技术体系；创建了基于生物工程及酶工程技术的抗性微生物筛选-工程菌构建-产酶发酵-酶解糖化技术相互耦联嵌套的生物转化技术体系及装备并实现产业化；创建了基于资源性物质富集制备技术单元与热裂解技术单元相互耦合的酶解释放-膜/色谱分离工程-热解炭化炭、液、气联产化学转化技术体系，自主研制出适宜于高含水难处理中药渣的热循环预处理-干馏炭化技术装备并实现规模化生产；构建形成了适宜于中药固废物理化特性的转化制备生物质颗粒、系列板材、栽培基质等的物理转化技术体系。

在持续深入推进中药资源循环利用与产业化绿色发展过程中，段金廒团队实现了中药资源循环利用领域多个第一：建立第一个行业中药资源循环利用重点研究室，成立第一个全国中药资源循环利用学术团体，编著第一套中药资源循环利用学术专著，成立首个中药产业资源循环利用发展联盟，培训了全国第一批中药资源化学与资源循环利用高层次人才。

研究成果的推广应用现已形成综合效益提升、资源浪费与环境压力显著减少的“一增一减”绿色发展样板，为推动我国中药产业提质增效、可持续发展，促进生产方式与发展模式的转变探索出了一条可复制、易推广的有效途径。

近年来，以南京中医药大学段金廒团队和陕西中医药大学唐志书团队为创新示范主体，通过中药资源循环利用模式和适宜技术体系推广应用于菊茎叶、丹参茎叶、黄芩茎叶、山楂种子等20余种非药用部位资源化利用与开发，形成新医药及健康产品等，提升了资源利用效率和效益。

案例一：创建菊茎叶根“源于农田归于农田”的循环利用模式

针对我国每年约30万亩菊花种植面积和摘花后8倍于花序生物量的茎叶资源未被利用而废弃的重大社会问题，通过系统研究，在获得菊茎叶精油、黄酮类及倍半萜类、多糖类物质用于制备空气清新剂、化妆品、畜禽肠道微生态平衡调理剂等产品的基础上，其残草经热解炭化、产酶发酵复合生产纤维素酶和生物炭，形成含纤维素酶炭基复合肥产品，还田施用有效改善土壤物化特性和连作障碍。

案例二：丹参带花茎叶作为新资源药材纳入地方药材标准

针对我国每年丹参药材种植过程产生的20余万吨茎叶开展系统的资源价值发现及产业化开发，研究制定了丹参茎叶药材质量标准，作为新资源药材已收录于《陕西省药材标准》。丹参茎叶可替代丹参药材作为丹酚酸医药/化工原料的高值化利用价值，并建立丹酚酸原料制备工艺和批量生产。

案例三：以山楂药材加工下脚料种子为原料研发妇洁洗液新药并联产炭、液、气

针对山楂药材或果干、饮品加工过程产生的大量废弃种子，开发出天然高效安全的妇科抗菌洗液新药。进一步通过工艺革新实现炭-液-气联产，同时联产热解气和生物炭，热解气燃烧产热不仅实现了企业能源自给，且延伸产生系列产品。

案例四：酸枣仁加工过程副产物循环利用，助力老区脱贫致富

针对酸枣仁药材加工过程产生大量果肉、核壳、叶等资源化利用问题，构建形成了分层次利用各类资源性物质的开发利用策略，创制以酸枣果肉为主要原料的酸枣果肉多糖铁、枣皮色素等功能性产品；创建了从酸枣果肉提取残渣中同时制备可溶性与不溶性膳食纤维的制备工艺；利用酸枣核壳制备木糖和糠醛，进一步制备微晶纤维素及高吸附性能活性炭，实现了资源循环利用及生产过程污染物零排放。与此同时，相关技术推广应用促进了延安老区酸枣规范化种植基地的转型升级，带动农户脱贫致富与增产增收。

段金廒团队积极推进中药材深加工产业化过程不同类型单味及复方制剂固废物及副产物的转化利用，实现了单味中药提取及配方颗粒生产过程废弃物及副产物和复方中药制剂生产过程固废物及副产物的资源价值创新与产业化，创制形成新医药/化工原料、功能性酶等系列资源性产品。

如丹参药材提取精制过程产生的固废物，采用酶解处理耦合膜分离技术从丹参提取药渣中富集制备丹参酮医药/化工原料；利用色谱分离-超滤/纳滤串联技术从丹参提取物醇沉沉淀中分离制备出高品质水苏糖医药原料；剩余残渣经产酶发酵、酶解糖化，转化形成纤维素酶、低聚糖、生物乙醇等产品，延伸了资源产业链。针对制备苦参素等标准提取物过程产生的废弃物及副产物，开发以槐定碱、槐果碱等生物碱类成分为主要组成的总生物碱医药中间体和植物源生物农药原料；利用制备甘草酸医药原料过程的副产物，创制形成非糖甜味剂等产品并实现产业化。

又如，针对中药制药过程高含水中药复合药渣排放等环境难题，创新热解炭化工艺，创制适宜技术装备，转化应用于以稳心颗粒为代表的复合药渣资源化利用与有效处置，转化形成清洁燃气、生物炭等资源性产品，所产生的清洁燃气/蒸汽为工业生产提供清洁能源，热解碳化/气化后的生物炭/草木灰作为复合有机肥料用于中药材种植，实现中药渣无害处理与伴生能源收集/转化利用的集成创新，以及循环利用和处置过程的零排放，减少药渣排放，节约药渣清运和处理费用，产生了显著的经济、社会和生态效益。

段金廒告诉记者，“项目获奖表明大家对我们从事的这件事是认可的，社会和行业对中药资源循环利用与产业绿色发展是需要的。但是，我还是要借此机会向全社会和相关行业呼吁，中药资源产业领域大量需求带来资源的大量生产和大量消耗，呈现出产业化过程大量废弃和大量排放、粗放低效线性经济发展方式必须改变！”

段金廒指出，一定要围绕中药资源经济产业链全过程，集成相关学科及其科学技术领域的最新成果，对其蕴含的资源性物质进行深入系统研究，从根本上转变中药农业和中药工业的经济增长方式，构建共生型中药资源循环经济产业体系，实现中药资源的可持续利用和健康发展。

段金廒介绍，据测算，若将约6000万亩药材生产过程产生的非药用部位，通过系统研究将其资源化价值充分挖掘出来，进而形成科学合理的产业链，释放的价值不会小于今天药材的价值，“大家有时候觉得非药用部位的价值没有那么大，但价值在于挖掘，即使非药用部位的药用价值小，但作为轻化工、兽药、饲料添加剂、有机肥、生物炭等价值充分挖掘以后，这个效益极其可观”。

深蕴循环经济学和中药资源学理论与实践，段金廒总能在非药用部位及中药制药等深加工过程中产生的固/液废弃物和副产物中找到一笔又一笔“新财富”。

段金廒认为，循环经济是中药产业走向高质量发展的必然路径。“现在国家倡导高质量发展，假如没有高效率的生产和高效益的开发，不是环境友好型的生产方式，不可能称为高质量的发展。我们真的要好好学习和理解国家所倡导的高质量发展、绿色发展的战略部署的深刻含义。如果我们能围绕中药资源全产业链，形成全产业链的高效率资源利用，实现高效益的经济产出，我们中药产业才能称为高质量发展的现代化产业，资源和产业才能可持续。”

为了推广中药产业循环经济绿色发展理念和模式，段金廒团队多次向全国、省人大代表政协委员积极呼吁，为代表委员们撰写提案积极建言献策，呼吁中药资源产业向循环经济产业模式转变和发展，引起社会强烈反响及国家相关部门高度重视。在国家、省、市等各层面推动中药资源产业循环经济绿色发展，团队发挥了重要的智库作用。

63岁的段金廒仍奔波“布道”，从南京中医药大学副校长的行政岗位退下来，他却更加忙碌了，以“循环经济”为主题，段金廒经常要去中医药院校、农林院校、科研院所、企业和学术会议上报告团队工作，传授相关领域的知识和技术，共同探讨不同品种资源化的策略与路径等等。

可喜的是，“现在环保部门、科技管理部门和我们中医药事业相关主管部门也越来越重视中药资源产业的循环利用和绿色发展，越来越多的企业开始寻求中药资源循环利用和系统开发的指导与帮助”，谈到这些，段金廒情不自禁地说：“虽然过程也很辛苦，但为了传播中药资源综合利用和循环经济发展的理念，因地制宜地推广资源回收利用的适宜转化技术，身体很累，但内心是欣慰的。”

我们欣喜地看到，由段金廒及其团队开创的这份事业正迎来了天时地利人和的大好时机。他们顺势而为，服务于我国中药资源产业领域存在的药材生产与深加工产业化过程资源利用效率低下、资源浪费严重、生态环境压力不断加剧等重大经济、社会和生态问题；他们乘势而上，围绕中药资源全产业链各环节产生的不同类型废弃物及副产物开展循环利用研究与转化应用，为推动中药产业的提质增效和绿色发展，促进中药资源产业化过程由传统线性生产方式向循环经济生态发展方式的转变，他们不遗余力，踏浪前行。

                                                  （黄心）

《中国中医药报》中药产业周刊