丹參地上部分資源價值發現與開發利用策略△

顧俊菲，宿樹蘭*，彭珂毓，項想，朱悅，俞辰亞代，唐志書，段金廒*

(1.南京中醫藥大學 江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心/中藥資源產業化與方劑創新藥物國家地方聯合工程研究中心，江蘇 南京 210023；2.陜西中醫藥大學 陜西省中藥資源產業化協同創新中心，陜西 咸陽 712046)

·專題·

丹參地上部分資源價值發現與開發利用策略△

顧俊菲1，宿樹蘭1*，彭珂毓1，項想1，朱悅1，俞辰亞代1，唐志書2，段金廒1*

(1.南京中醫藥大學 江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心/中藥資源產業化與方劑創新藥物國家地方聯合工程研究中心，江蘇 南京 210023；2.陜西中醫藥大學 陜西省中藥資源產業化協同創新中心，陜西 咸陽 712046)

中藥資源是國家戰略資源，是中醫藥事業發展的物質基礎與根本保障。隨著我國以消耗中藥及天然藥物資源為特征的資源經濟產業快速發展，如何對藥材生產過程產生的非藥用部位及下腳料、中藥制藥等深加工產業化過程產生的固液廢棄物及副產物等進行資源化利用，延伸資源經濟產業鏈，促進產業提質增效，走循環經濟和綠色發展之路，已成為亟待探索和迫切解決的重大社會及科學問題。本文以丹參藥材生產過程產生的非藥用部位丹參地上部分為例，在前期研究基礎上，較為系統地對丹參地上部分的資源性化學成分、資源價值發現及其資源化利用策略等進行探討，以期為實現丹參地上資源的開發利用、提升資源利用效率和效益提供科學依據。

丹參非藥用部位；資源性化學成分；資源價值發現；開發利用策略

中藥丹參為唇形科鼠尾草屬植物丹參SalviamiltiorrhizaBge.的干燥根及根莖，為傳統大宗藥材，其供給依賴于人工種植生產，目前全國丹參種植面積達1.3萬公頃。然而，在藥材收獲過程中其地上部分作為非藥用部位被丟棄，造成嚴重的資源浪費和生態環境壓力[1]。早在清代《醫方守約》中就有丹參葉的藥用記載：“丹參葉搗爛，合酒糟敷乳，腫初起立消”。《山東藥用植物志》中也有記載：“丹參莖葉具有活血化瘀，清心除煩之功效”。近年來本團隊通過對丹參地上部分系統的資源化學及資源價值發現研究，發現丹參莖葉中富含丹酚酸類資源性物質，具有顯著改善心血管疾病和調節糖尿病并發心肌病變、糖尿病腎病及腸道微生態等生物活性[2-5]。為實現丹參地上資源的開發利用，提升丹參資源利用率和效益，研究建立了丹參帶花嫩莖葉藥材質量標準[6]，并作為新資源藥材被收錄于《陜西省藥材標準》(2016年版)。本文基于丹參地上部分最新研究進展，提出了丹參地上部分資源價值發現與開發利用策略，期望對本領域相關研究提供借鑒和參考。

1 丹參地上部分資源性化學成分研究

本團隊對丹參地上部分研究表明，丹參莖葉中含有豐富的酚酸類、黃酮類、揮發油類、三萜類及蛋白質類、糖類、有益元素等資源性化學物質。

1.1 丹酚酸類資源性化學成分

分析評價表明，丹參地上部分含有豐富的丹酚酸類成分，其中以丹酚酸B、迷迭香酸、原兒茶醛和丹參素含量最為豐富[2，7]，且丹參地上部分中所含酚酸種類組成與丹參根莖相一致，但各酚酸含量組成比例與根莖中有一定差異，尤以迷迭香酸和丹酚酸B含量較高[7]。對不同產地、不同生長期的丹參地上部分研究結果表明丹參地上部分中含有丹參素、原兒茶醛、原兒茶酸、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等主要酚酸類成分，且以山東和陜西產丹參莖葉酚酸含量較高[8]，在生長旺盛期(6—8月)莖葉中總酚酸含量為6.51%，約為同時期丹參根中含量的1.5～1.8倍[2]。因此，對丹參地上部分在適宜生長期進行采集，充分利用其豐富的酚酸類資源是丹參地上部分資源價值開發的有效途徑。

1.2 黃酮類資源性化學成分

研究表明，丹參地上部分尤其葉中含有較為豐富的黃酮類成分[9]，其含量為丹參根莖的4倍以上。從中分離鑒定得到蘆丁、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-吡喃葡萄糖苷等黃酮類成分，其中蘆丁、槲皮素、山柰酚和山柰酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷均為首次從丹參地上部分中分離得到，近期尚發現其存在山柰酚-3-O-蕓香糖苷以及山柰酚-3-O-鼠李糖苷。黃酮類化合物因其廣泛的分布、較低的毒副反應以及顯著的生物活性而備受關注，多具抗菌、調節免疫、抗氧化、抗艾滋病毒(HIV)、抗腫瘤等生物活性。

1.3 三萜類資源性化學成分

丹參地上部分所含三萜類成分含量較低但組成豐富，包括熊果酸(ursolic acid)、齊墩果酸(oleanolic acid)、薔薇酸(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)、野鴉椿酸(euscaphic acid)、山楂酸(maslinic acid)和蒲公英賽醇(taraxerol)等[10]。該類化合物通常具有抗腫瘤、保肝、抗炎、降低血脂和增強免疫力等作用，是丹參地上部分抗動脈粥樣硬化的主要活性成分，對丹參地上部分資源在食品及醫療保健方面的應用及推廣具有參考價值。

1.4 揮發性類資源性化學成分

地上部分莖、葉、花中揮發性成分大致相同，尤以花中含量較高，主要包括β-石竹烯(β-Caryophyllene)、大根香葉烯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)、降姥鮫酮-2(nor-Pristan-2-ol)、正十六酸(Hexadecanoic acid)和石竹烯(Caryophyllene)等[11-12]。丹參花的主要成分β-石竹烯可作為麻醉劑，且具有抗腫瘤作用，也可用于調味品、肥皂、洗滌劑、奶油、食品添加劑和飲料中。地上部分揮發性成分主要集中在130～165 ℃的低沸點區域，而根中的揮發油主要集中在200 ℃以上的高沸點區域。

1.5 其他類資源性成分

除以上主要資源性化學成分外，丹參地上部分中尚含有甾體類成分、糖及糖苷類成分、多肽、蛋白質、有機酸、生物堿、香豆素和萜內酯類等物質。經理化性質檢測和波譜解析鑒定甾體類成分主要有豆甾醇、豆甾烷-3，6-二酮、β-谷甾醇、胡蘿卜苷等[13]，其中豆甾烷-3，6-二酮、β-谷甾醇和胡蘿卜苷這3個化合物目前已從丹參地上部首次分離得到。丹參地上部分糖類成分主要為葡萄糖、水蘇糖和麥芽糖等，且各部位糖含量在不同生長期亦呈規律性的變化[14]，在10—12月份水蘇糖含量達到最高。丹參葉中Zn、Fe、K、Cu的含量也明顯高于丹參根，并且還含有Mn、Cr、Mg、Co、Ni等多種微量元素，可降低血壓、糾正人體膽固醇的異常代謝，對防治冠心病具有積極作用[15]。

綜上，丹參地上部分資源性化學成分種類豐富，部分資源性成分含量較高，因此丹參地上部分新資源藥材的深度開發，必將有效提升其資源利用效率和效益，產生顯著的經濟、社會和生態價值。

2 丹參地上部分藥理活性研究

現代研究表明，丹參地上部分具有多種藥理作用，如腦梗死的保護作用、抗動脈粥樣硬化、抗血栓、抗氧化、改善糖尿病糖代謝紊亂、抑制癌細胞增殖等。

2.1 防治心腦血管疾病

研究表明，丹參地上部分對心血管疾病和腦缺血亦有較好的保護作用。丹參莖葉提取物對寒凝血瘀模型大鼠血液流變學及凝血功能均有改善作用，同時對高糖以及雙氧水誘導的人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)損傷模型具有明顯的保護作用，能夠升高雙氧水模型組細胞上清液中GSH-Px、CAT和NO含量，降低ET-1分泌，同時丹參莖葉提取物通過降低ICAM-1和TNF-α水平，增加NO含量，從而改善高糖誘導氧化應激對HUVECs的損傷[8]。張寒等[16]選用小鼠常壓耐缺氧模型和小鼠急性不完全性腦缺血模型對丹參地上部分抗腦缺血活性部位篩選，發現其活性成分主要分布在正丁醇部位，有效成分為原兒茶醛、咖啡酸和丹參素。張琴等[10]研究發現丹參地上部分乙酸乙酯部位以及齊墩果酸和熊果酸等三萜類單體化合物具有良好的抗動脈粥樣硬化作用。此外，丹參地上部分富含有丹參酚酸類成分，主要為丹酚酸B、迷迭香酸、紫草酸和丹參素等，其具有顯著的抗氧化及清除自由基的作用[4，17]。丹參葉茶在降低膽固醇、預防腦血栓及冠心病等方面的療效也逐漸被人們所認識。

2.2 防治糖尿病及其并發癥

本團隊研究發現，丹參地上莖葉對1型和2型糖尿病小鼠腸道具有較好的保護作用，丹參地上莖葉水提物通過改善腸道屏障以及調節腸道菌群達到防治糖尿病腸病的目的[3]。丹參莖葉提取物顯著改善糖尿病腎病大鼠糖脂代謝及腎小球濾過功能，改善FPG、Scr、BUN、TG、24 h尿蛋白、mAlb、α1-MG和TRF等生化指標，且抑制腎組織中wnt4、β-catenin、TGF-β蛋白的表達水平，血清、尿液代謝組學分析以及菌群多樣性結果表明丹參莖葉能夠顯著改善糖尿病腎病大鼠體內的代謝紊亂，調節糖尿病大鼠紊亂的腸道菌群[5，18]；且丹參莖葉水提物和醇提物均可以通過NADPH/ROS/ERK和TGF-β/Smad 信號通路有效改善慢性腎衰竭大鼠的腎功能[18]。因此，將丹參地上部分應用于糖尿病及其并發癥的治療藥物或功能性食品的開發是我們致力的重要途徑和解決丹參地上部分資源浪費的良好策略。

2.3 其他應用

研究還發現[19]，丹參地上部分含有的丹參素、原兒茶醛和咖啡酸類物質對正常血管無舒張作用，對K+和5-HT引起的腎主動脈血管收縮均有良好的舒張作用。丹參地上部分活性顯著，尤其是在抗氧化、保護腦梗死和防治糖尿病及其并發癥的藥理研究越來越得到中藥資源研究者的關注，對其深入系統的研究將為丹參地上部分高附加值健康產品的開發提供科學依據。

3 丹參地上部分資源開發利用策略

對丹參地上部分資源性物質進行系統分析評價和資源價值發現研究，將對丹參藥用生物資源的循環利用和提質增效起到積極的推動作用，從而實現資源節約、環境友好的目的，實現經濟和生態的和諧共生[20]。

3.1 精細高值化開發利用策略

丹參地上部分資源性化學成分豐富，不同部位中總丹酚酸含量高低順序依次為：葉>根>花>莖，丹參葉中總酚酸含量達到根中含量的138.12%；黃酮類成分是丹參地上部分中的特有成分，其含量順序為：葉>花>莖[8-9]。此外，丹參葉中蛋白質含量為17.90%，粗脂肪4.48%，總糖30.30%。目前丹參莖葉已經被納入《陜西省藥材標準》，對其進一步深入研究將可能促進其作為新藥材納入國家標準。對于丹參地上部分以及各類資源性化學成分有針對性地進行精細高值化產品開發，是推動丹參資源產業由物質消耗向高價值提升轉變，是延伸資源經濟產業鏈的重要策略。

目前以丹參地上不同部位開發的健康產品類型多樣，功效各異。例如：丹參葉鮮樣搗爛外用，具有涼血消癰的功效；丹參葉制成的保健茶，產品富含丹酚酸及多種微量元素，具有抗氧化、抗衰老、促進睡眠等功效；以丹參葉配伍三七、綠茶、甘草、玫瑰花等，產品具有調節血脂、耐缺氧的功效；丹參葉配伍墨旱蓮、白茅根、桃仁等可制成涼血排毒祛斑的丹參葉保健茶；配伍芍藥花、黃芪、枸杞子則可制成美白肌膚延緩衰老的保健品或藥品。以丹參花作為蜜源生產的丹參蜂蜜含有豐富的維生素、氨基酸及活性酶，具有增強免疫功能、活血補血的作用等。

丹參地上部分尤其是葉中富含丹酚酸類、黃酮類、三萜類和多糖等資源性成分，可將其作為獲取此類資源性化學成分的新途徑，經過分離純化技術制備得到丹酚酸類、黃酮類、三萜類和多糖部位或者單體，作為制藥原料，應用于醫藥、保健、輕工日化等各類資源性產品的開發。丹酚酸類成分具有較為廣泛的生理活性，如抗氧化、抗血小板聚集、抗血栓、防止動脈硬化、抗腫瘤及抑制HIV整合酶等作用。目前市場上大多的丹參及其丹參總酚酸產品有丹參注射液、復方丹參注射液、丹紅注射液、注射用丹參多酚酸鎂鹽。研究表明，丹參地上部分含有含量與根中含量相近的水溶性丹酚酸類成分，提示可將丹參地上部分作為獲取丹酚酸類成分的新資源。

以蘆丁、異槲皮苷、山柰酚-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷為代表的黃酮類成分是丹參地上部分區別于根莖的資源性化學成分，可用于制備抗菌、天然抗氧化劑，制備治療或改善心血管疾病的藥品、保健品。三萜類成分以齊墩果酸和熊果酸為代表，該類化合物通常具有抗腫瘤、保肝、抗炎、降低血脂和增強免疫力等作用，是丹參地上部分抗動脈粥樣硬化活性成分，對丹參地上部分資源在食品及醫療保健方面的應用及推廣具有參考價值。此外，丹參莖葉中還含有豐富的糖類成分，如開發價值較高的水蘇糖等，為一種能顯著促進雙歧桿菌增殖、調節菌群平衡、改善人體消化道內環境的低聚糖，可用于開發成營養保健品、免疫增強劑、抗腫瘤輔助劑等，目前已經廣泛應用于保健品及嬰幼兒食品開發等領域。丹參地上部分中總多糖類可作為天然抗氧化劑、功能性食品添加劑和藥品的原料進一步開發利用。

此外，獲取丹參總酚酸、總黃酮、總三萜以及總糖類等資源性成分后的莖葉殘渣，尚可用作經發酵轉化生產高活性纖維素酶、經熱解炭化生產生物炭及炭基復合肥的原料，以實現源于農田、歸于農田的中藥資源循環利用模式和循環經濟的綠色發展[21-22]。

3.2 轉化增效資源開發利用策略

通過生物轉化技術對中藥資源中資源性化學成分、生物質能源、營養基質等物質的轉化與轉移，從而提升中藥資源利用效率，延伸中藥資源經濟產業鏈，實現資源節約、可持續發展的目的[21]。近年來大量研究表明，生物轉化技術(酶轉化、細胞轉化、微生物轉化)和物理化學的轉化技術顯著提高中藥中主要成分的含量、修飾活性物質的結構，擴大藥源范圍，其轉化增效的開發模式對丹參莖葉資源價值開發具有深遠意義。

將丹參地上莖葉提取后，經光合細菌(沼澤紅假單胞菌、綠硫紅假單胞菌、球形紅細菌、莢膜紅細菌)或者中國禾谷鐮刀菌Fusariumgraminearum等進行生物轉化，同時結合大孔樹脂或者微球樹脂色譜法對轉化產物進行分離純化，促使丹酚酸類成分尤其是活性成分丹酚酸B和迷迭香酸的含量升高[23]。通過分離來源于曲霉菌、細菌或酵母菌、丹參植物或谷物芽的丹酚酸酶，可將丹酚酸B水解為丹參素、咖啡酸和其二聚體化合物[24]。同時，由于丹酚酸類成分化學性質不穩定，極易受溫度和壓力的影響，對丹酚酸B的降解工藝進行研究，通過控制提取時間、堿處理、轉化時間和轉化溫度等因素，轉化丹酚酸B得到資源價值更高的丹酚酸A、丹參素、原兒茶醛[25-26]等，并結合分級萃取技術與工業色譜技術相結合的方法分離純化轉化產物。

酶解轉化專屬性強、反應條件溫和，在黃酮的生物轉化中最為常見。以腸道菌、黑曲霉轉化丹參地上部分所含的黃酮類物質，使之轉化成為槲皮素-3，4-二羥基苯乙酸，其抗血小板活性優于蘆丁和槲皮素[27]。丹參莖葉中含有豐富的蛋白質和多糖類成分，可以作為微生物的營養能源，在代謝過程中分泌纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等多種胞外酶，促使丹參地上部分的組織細胞破裂，從而有利于資源性化學物質的溶出和回收，提高產物轉移率，同時纖維素和多糖可以被不同微生物所產生的相應胞外酶水解成低聚糖或寡糖等物質，從而提升多糖的利用效率。

因此，通過轉化增效的利用途徑與技術，將丹參地上部分功能性物質、生物質能源、營養基質等資源性物質進行高效轉化，以獲得高附加值的資源性物質，從而提升資源性物質的利用效率，是丹參地上部分資源價值開發的重要途徑與策略[28]。

3.3 粗放低值化開發利用策略

中藥廢棄物亦可直接燃燒或經過簡單發酵技術直接或者間接作為燃料、飼料及添加劑、肥料和栽培基質等粗放的能源。中藥廢棄物尤其是植物纖維資源，逐漸成為生物質能源和生態肥料的重要原料來源[20]。丹參地上部分經高溫熱裂解后生成生物炭，或者利用微生物厭氧發酵技術可將富含淀粉、纖維素等多糖類成分轉化為乙醇、沼氣等生物質能源以及肥料資源，從而部分替代煤炭、石油以及化學肥料的使用。此外，丹參地上部分普遍具有較高含量的蛋白、粗纖維及多糖類成分，是非常優質的牧草資源，同時丹參地上部分還可作為畜牧飼料及添加劑資源加以開發。將丹參地上部分與玉米秸稈、玉米芯、花生莖葉等其他原料堆漚處理得到適合不同蔬菜品種的基質，具有價廉成本低、可重復循環利用和無環境污染殘留等優點。

通過對丹參非藥用部位地上莖葉、花序中可利用資源性物質的分析，探討其資源化利用途徑和系統利用策略，最終以實現丹參資源多途徑多層次精細化利用與產業化。丹參地上部分資源價值及開發利用策略如圖1所示。

圖1 丹參地上部分資源價值及開發利用策略

4 小結

基于本團隊近年來圍繞中藥資源產業化過程循環利用與提質增效模式的建立及適宜技術體系的創建，較為系統地對丹參非傳統藥用部位地上莖葉、花序中的資源性化學成分以及資源價值發現進行研究，同時，依據創建的“三大利用策略”和“三類資源化模式”體系對丹參地上部分進行多途徑、多層次資源價值發現與資源化利用模式探討。利用基因工程、細胞工程等現代生物技術手段，對有效化學成分或目標成分的生物合成進行調控，采用微生物、酶等生物轉化技術，結合提取富集、化學轉化等技術加工處理，提高產品附加值，為提高丹參資源利用效率和效益，挖掘其多途徑、多層次潛在利用價值提供了有益借鑒，對于推進中藥資源產業向著資源節約、環境友好的循環經濟和綠色發展模式轉變具有現實價值和長遠意義。

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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

國家自然科學基金(81673533)；江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心重點項目(ZDXM-2-5)；公益性行業科研專項(201407002)

*

宿樹蘭，教授，研究方向：中藥資源化學與方劑功效物質基礎研究，Tel：(025)85811916，E-mail：sushulan1974@163.com；段金廒，教授，博士生導師，中國自然資源學會中藥及天然藥物資源研究專業委員會主任委員，中國中藥協會中藥資源循環利用專業委員會主任委員，研究方向：中藥資源化學與資源循環利用，Tel：(025)85811291，E-mail：dja@njucm.edu.cn

2017-12-01)