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中药药渣生物工程研究国际权威期刊发布

文章来源: 作者: 发布时间:2018年07月02日 点击数:
随着我国中医药事业的快速发展,中药废弃药渣日益增加。据不完全统计,我国每年采用填埋、焚烧、堆放等措施排放的中药渣约1300万吨,对我国生态环境造成了严重的污染,同时制约中药制药行业的发展。
近日中国中医科学院中药所生物技术中心王彩霞博士,基于循环经济的理念采用生物工程手段,针对中药药渣综合利用的难题,提出了药渣-预处理-酶解-发酵生成重要化学品或者燃料乙醇的全新思路。中药生物工程新技术的融入实现中药药渣的综合利用,将中药药渣变废为宝使其高附加值化,解决了中药行业可持续发展的棘手问题。
药渣是经过一定温度提取后的产物,因此相比对其他木质纤维素而言,其结构紧致程度遭到一定的破坏,更加合适复合纤维素酶的酶解作用。基于此,研究团队选择了甘草等6种不同入药部位的中药提取后的药渣,采用稀酸预处理破坏药渣致密的纤维结构,采用美国能源部NREL方法测定预处理前后的纤维素等成分含量,研究结果发现甘草和桑白皮药渣自身纤维素含量高达47%,酸处理后达到52%。对甘草药渣深入研究结果显示,在10%的药渣添加量及40FPU/g DM酶添加量下,甘草药渣24h内酶解产高达72g/L单糖,酶解率达92%。扫描电镜分析显示甘草药渣其结构较甘草药材疏松,而酸处理后的甘草药渣其纤维结构则完全破坏,证实了药渣酶解转化的天然结构优势。采用补料酶解方式酶解甘草药渣,产糖达108g/L。利用实验室构建保存的产丁二酸大肠杆菌,进行分批发酵和补料发酵,最终生产65g/L丁二酸,产率达0.49g/g。上述研究成果发表在生物质利用国际权威、工程一区期刊Bioresource Technology(5 year IF=6.102)上。王彩霞、苏新尧为该文章共同第一作者,陈士林研究员为通讯作者。
配方颗粒生产过程产生大量单味药渣,其含水量大,大量极性有效成分残留,研究团队针对不同药渣体系,建立了药渣转化为饲料添加剂、有机肥等独特的微生物酶库,实现药渣高附加值,延伸中药产业链,实现绿色经济可持续发展。上述研究得到国家自然科学院基金委青年基金项目(81503196)以及中国中医科学院中药研究所自主项目资助。
 
图一:药渣酶解发酵产丁二酸;A:摇瓶发酵;B:发酵罐分批补料发酵;
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