基于药材生产与深加工过程非药用部位及副产

摘要:中药资源是国家战略资源,其不仅为人类健康做出重要贡献,也是畜禽疾病防治的重要物质基础。随着我国畜禽饲用产品禁用抗生素政策的颁布实施,开发可有效替代抗生素(替抗)的饲用产品已成为目前畜牧行业的研究热点。基于天然资源的中药类饲用产品开发是目前业界较为公认的实现饲用产品替抗的重要发展方向。中药材生产及深加工产业化过程中产生的大量非药用部位及副产物未得到有效利用,既造成资源的巨大浪费,又加剧了生态环境压力。现代研究发现,这些未被利用的废弃物及副产物中多富含具有增强免疫力、抗菌消炎、助消化及具有营养功能的可饲用资源性物质,且具有资源储量大、生产成本低、亟需消纳处置等资源特性。提出中药资源产业化过程中产生的非药用部位及副产物是开发替抗类饲用产品的潜在重要原料,并就其开发功能性饲用产品实现饲用产品禁抗的可行性及已有研究实践进行分析总结,对产业可持续发展提出相关建议,以期为中药资源产业的提质增效和绿色发展提供支撑,为饲用抗生素的有效替代提供途径。

年7月,中华人民共和国农业农村部印发第号公告,规定“自年1月1日起,退出除中药外的所有促生长类药物饲料添加剂品种;自年7月1日起,饲料生产企业停止生产含有促生长类药物饲料添加剂(中药类除外)的商品饲料”。上述政策的出台预示着具有促生长作用的抗生素类药物将禁止在饲料产品中添加。因此,研发可有效替代抗生素在畜禽养殖中的促生长、疾病预防作用的替代技术及产品已成为目前畜牧行业的研究热点。为此,国内外学者提出采用菌酶协同发酵饲料、精准营养供给、肠道健康调控等多途径解决因饲用抗生素禁用出现的畜禽养殖难题[1-2]。其中,基于天然资源的中药类饲用产品因其具有的免疫增强、抗微生物及助消化、促生长等作用,成为饲用产品抗生素替代品研究的热点[3-5]。

中药资源以其疗效确切、来源天然等特性用于禽畜疾病防治已有悠久的历史,现已在中兽药、饲料添加剂等饲用产品中广泛应用,成为支撑当前我国畜禽产业健康发展的重要组成部分[6]。近年来,随着国内外依赖中药和天然药物资源为原料的大健康产业迅猛发展,药材生产及深加工产业化过程产生的非药用部位及药渣等废弃物及副产物的生物产量高达亿吨计,其未能得到有效利用,不仅造成资源的巨大浪费,且导致生态环境的严重污染[7]。因此,在循环经济理论的指导下,挖掘其应用于畜禽饲用及疾病防治的资源价值,既可促进畜禽养殖产业发展,减少抗生素的使用,又能实现中药资源产业化过程中废弃物及副产物的有效利用,促进产业链延伸[8]。据此,本文在分析中药类饲用产品发展现状的基础上,探讨基于中药资源产业化过程废弃物及副产物开发畜禽饲用产品及有效替代饲用抗生素的可行性,以期为中药资源产业的提质增效和绿色发展提供支撑,为饲用抗生素的有效替代品研究提供思路。

1中药类饲用产品发展现状及潜在问题分析

1.1中药类饲用品产业发展现状及趋势

中药资源是国家战略资源,其不仅是中医药事业传承和发展的物质基础,也是支撑我国中兽药及饲料添加剂产业发展的重要保障。在中医学理论指导下的中兽药使用由来已久。早在多年前,汉简兽医方即记载中药用于马、牛疾病的治疗。《中华人民共和国兽药典》年版收载有项中兽药。中药资源除在中兽药中应用外,还广泛应用于饲料添加剂等饲用产品。原中华人民共和国农业部第公告发布的《饲料原料目录》收录“其他可饲用天然植物”种,多为药食同源的植物类中药资源,且以补益类(如人参、黄芪、党参、白术、当归、女贞子等)、理气健胃消食类(如山楂、青皮、枳壳等)等药材较为多见。

以中医药传统理论为指导的中药饲料添加剂以其所具有的提升机体免疫力、促生长、提升畜禽产品品质、抗菌消炎、抗应激等作用,近年来已成为饲用产品发展的重要方向。据不完全统计,目前中国饲料工业年产值约为亿元,其中“药食同源中药”预混料产值近亿元[9]。据调查,在国家实施饲用产品禁用抗生素政策的驱使下,中药类饲用产品已成为禁抗、减抗的主力军,在各种“替抗”添加剂中,养殖户对于中药作为抗生素替代品的认同率高达90%,中药类饲用产品在肉禽养殖场中的使用普及率达到95%[3]。因此,随着国家“禁抗、减抗、无抗”政策实施的深入,中药类饲用产品的产业规模必将逐年增大,发展前景广阔。

1.2中药类饲用品产业潜在问题分析

1.2.1资源需求量大,在资源有限性的约束下存在与人类用药争夺资源的潜在趋势随着消费者对绿色养殖产品需求的逐年增加,加之国家饲用产品禁抗政策的正式实施,以来源天然、效用确切、低药残特点的中药资源已成为首选的绿色功能性饲用产品原料。因饲料添加剂等饲用类产品多需长期使用,随着中药资源在饲用产品中占有率的增加,其对资源的需求量必将呈现爆发式增长。据统计,我国年生猪存栏量达4.3亿头,年4月蛋鸡存栏量达10.62亿只,需求饲料总量超过2亿吨,饲料添加剂总量达万吨[10-11]。按此测算,在未来5~10年,饲用产品对中药资源的需求量将远超过目前人用量。且目前可用于饲用产品的中药资源多集中于黄芪、山楂、黄芩等具有补益、消食、抑菌作用的少数品种,呈现资源利用高度集中特点,随着中药类饲用产品产业规模的持续增长,未来必将出现资源趋紧、与人争药的发展趋势。

1.2.2原材料成本高,产业整体经济性较差中药类饲用品产业原料来源于农业,产品消费于农业,属于典型的两头涉农产业,产业整体利润率较低,对原料成本要求较高。而目前用于饲用产品的中药材,每公斤少则几十元,多则成百上千元,导致中药类饲用产品生产成本较高,经济性较差。此外,随着中药类饲用品预期产业规模的持续增长,资源需求量将逐年增加,预期原料成本将呈现上升态势,进一步降低产业综合效益,不利于中药类饲用品产业健康可持续发展。因此,筛选资源储量大、生产成本低的中药类饲用产品原料将成为未来实现产业可持续发展的重要方向。

据此,本文提出以药材生产过程产生的资源储量大、生产成本低的非药用部位及深加工产业化过程产生的药渣等副产物作为饲用产品原料,应是今后中药类饲用品产业发展的重要方向。

2基于中药资源产业化过程废弃物及副产物开发饲用产品的可行性分析

2.1中药废弃物及副产物富含功能性可饲用资源性成分

近年来,随着对传统非药用部位资源性化学成分的深入研究,传统非药用部位的潜在资源价值逐渐显现并越来越引起人们的高度重视,部分非药用部位含有与其药用部位相似的化学组成。本团队前期研究显示,丹参茎叶含有与根中组成及含量相近的具有活血化瘀作用的丹酚酸、迷迭香酸等酚酸类组分[12];苦参种子中含有的生物碱类组分具有抗菌消炎作用,其质量分数可达3%以上,高于药用部位根[13];采收菊花过程产生的菊根含有超过30%的多糖类组分,具有调节肠道菌群结构、增强免疫力及防治溃疡性结肠炎作用[14-15];黄芪药材生产过程中产生的茎叶及花具有较高的营养组分,且表现出较强的抗氧化、抗应激作用[16-17]。

中药材深加工过程产生的药渣,受加工目的、提取方法和工艺条件等因素的影响,对中药成分的提取不够完全或彻底,造成部分中药渣中残留多种活性成分和营养物质。有研究显示,采用乙醇提取黄芪中的黄酮和皂苷组分后所得药渣,可获得具有免疫增强作用的黄芪多糖,其得率可达12.93%;黄芩药渣中具有抑菌消炎作用的黄芩苷的含量是黄芩药材黄芩苷总含量的70.3%[18]。此外,中药渣中含有丰富的粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、矿物质等,既是饲用产品必需的重要营养物质,也是微生物发酵的理想基质,其与益生菌共发酵而成的饲料添加剂,除了可促进畜禽对营养成分的消化吸收,提高饲料转化率外,还可在调节动物肠道菌群结构、提高免疫力、增强抗菌抗病能力、提高畜牧产品品质等方面发挥重要作用。

2.2中药废弃物及副产物资源储量大、生产成本低,可满足饲用产品原料需求量大、低成本的需求

据初步统计,年我国依靠人工生产供给的中药材种植面积近4.67×hm2,每年产生非药用部位及加工下脚料总量逾亿吨。以中药制药为代表的深加工产业化过程每年产生药渣等固体废弃物及副产物高达余万吨,液态废弃物达数亿吨。如此巨量的废弃物及副产物除少量用作堆肥等低值应用外,大多未实现资源化利用而废弃[19]。由此可见,以非药用部位及药渣为代表的中药废弃物及副产物整体呈现资源储量大、生产成本低等资源特性。自年,农业部印发了《全国节粮型畜牧业发展规划(—年)》的通知,提出发展节粮型畜牧业是保障畜产品有效供给、缓解粮食供求矛盾、丰富居民膳食结构的重要途径。因此,以中药资源产业化过程产生的废弃物及副产物为原料发展饲用品产业,既可实现其资源化利用,也可满足近年来我国畜牧业集约化、工业化快速发展而出现的对饲用产品需求量逐年增加的发展趋势。

2.3中药废弃物及副产物现有处置方式易造成资源浪费、环境污染,用于饲用产品开发可在其资源化利用的基础上实现有效消纳

我国主要资源人均占有量远低于世界平均水平,加上增长方式仍较粗放,国内资源供给难以保障经济社会发展需要,可持续发展面临能源资源瓶颈约束的严峻挑战。因此,发展循环经济是我国的一项重大战略决策,是落实党的十九大提出的我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段战略部署的重大举措,是建设资源节约型、环境友好型社会,实现可持续发展的必然选择。《中华人民共和国循环经济促进法》已于年1月1日起正式施行。近年来,各地区、各部门大力推动循环经济发展,并取得显著成效。据不完全统计,农林行业秸秆综合利用率已达75%以上,林业三剩物综合利用率达95%以上,畜禽养殖废弃物处理率达42%以上,大宗工业固废物综合利用率达48%,综合利用产值达亿元。而纵观中药资源产业,仍处于大量生产、大量消耗、大量浪费的粗放式线性经济发展模式,中药资源产业循环经济滞后于国家整体布局。限于目前非药用部位及中药渣的回收处理成本较高,其处置方式仍以掩埋、焚烧等为主,对环境已造成较大影响,其妥善处置已成为大型中药生产企业面临的迫切问题。而以中兽药、饲料原料和饲料添加剂等为代表的饲用产品具有消耗量大、资源处置能力强,且生产技术易于普及等特点,因此以中药资源产业化过程产生的废弃物及副产物为原料发展饲用产品,不仅可实现其有效消纳处置,同时实现其资源化利用,将具有广阔的前景。

3基于中药资源产业化过程废弃物及副产物的饲用产品研究实践

3.1基于中药非药用部位的饲用产品研究实践

3.1.1具有抑菌抗炎作用的非药用部位饲用产品研究随着畜牧业的生产逐渐趋向现代化、集约化和规模化,预防细菌感染成为畜禽养殖过程中需要



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