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当归综合利用及产业化研究进展

2024-12-16




当归为伞形科当归属植物当归Angelica sinensis (Oliv.) Diels的干燥根,首载于《神农本草经》,具有活气补血、润肠通便、调经止痛的功效[1]。目前,已从当归的根、茎、叶中分离鉴定出300多种化合物,包括挥发油、多糖、有机酸等,具有抗炎、抗菌、抗氧化、抗阿尔茨海默病、抗抑郁症等药理作用[2-4],在药品和保健食品方面潜力巨大。2019年当归被正式纳入按照传统既是食品又是中药材的物质目录,安全性较高,可被开发用于食品领域,近年来,在化妆品和畜牧业领域的开发利用也逐渐增多。


中药材是中药产业的基础,是关系国计民生的战略性资源[5]。中药材及其衍生产品的开发利用有利于推动经济结构的优化升级,促进经济的可持续发展。中药材生产加工过程中会产生大量废弃物。而废弃物一般作焚烧、堆放、填埋等处理,不仅污染环境,还造成了资源浪费。近年来,国内外研究者对当归质量评价与控制、化学成分体内外活性、作用机制、在临床应用中的用药规律等研究较多[6],但鲜有研究对当归的开发利用现状进行分析。当归的开发部位多为根部,茎、叶、药渣等常被废弃,开发利用程度不高。基于此,本文在总结当归资源分布、化学成分、开发利用及产业化现状基础上,进一步分析其优势与不足,并提出当归产业化的发展对策,为当归的可持续开发利用提供参考。


1 当归资源与化学成分研究现状


1.1 资源分布当归喜好寒冷、


凉爽及湿润的环境,适宜生长在海拔1 500~3 000 m的地区,资源分布广泛,涉及日本、越南、朝鲜等地区。利用最大信息熵模型和地理信息系统对当归进行适宜性区划,生态适宜区主要集中在北美洲、欧洲、亚洲、南美洲和非洲,总面积约593.07万km2[7]。我国当归资源丰富,主要依赖于人工栽培[8]。据古代资源分布记载(表1),当归主产于甘肃省,而四川省、陕西省等地亦有种植。道地产区和非道地产区的当归饮片具有较大差异,甘肃岷县当归品质最佳[9]。目前,随着人类活动的影响,大气中CO2的含量明显增加,温室效应日益严重,极端天气频繁发生[10],对当归品质有着显著影响。有研究对未来当归适生区和时空变化进行预测分析,发现当归高适生区与极高适生区均是对全球变暖敏感性较强的区域,甘肃南部地区相对稳定,可以持续规模化种植,而青海东部的适生区则逐渐增多,可以考虑引入当归[11]


1.2 化学成分


1.2.1  不同部位化学成分比较 当归含有挥发油、有机酸、多糖、黄酮、氨基酸及微量元素等成分[12],不同部位的化合物的类型和含量存在差异[13]。挥发油类成分复杂,分布广泛。刘洁丽等[14]利用气相色谱-质谱联用技术测定当归不同部位挥发油成分,结果表明,根、茎、叶中相对质量分数最高的化合物分别为Z-藁本内酯、α-金合欢烯、二十烷。根部挥发油含量显著高于茎叶部分,是茎叶挥发油含量的2倍[15]。其中,归身挥发油含量高于归头、归尾[16]。李岑语[17]通过水提醇沉法及离子交换凝胶色谱法从当归不同部位分离得到酸性多糖,结果表明酸性多糖纯化得率由高至低顺序依次为归尾>归身>茎叶>全当归>归头。阿魏酸是当归中重要的指标性成分,受降水量和温度等因素影响,归尾阿魏酸含量高于归头、归身[16,18]


1.2.2  产地对化学成分的影响 当归的生长与海拔、光照、气温等环境条件密切相关[19-20]。姚阳阳等[21]采用高效液相色谱法对甘肃岷县、宕昌、榆中和天祝4个产地的当归质量进行分析,结果表明4个产地的当归-藁本内酯、阿魏酸、洋川芎内酯I、洋川芎内酯H、阿魏酸松柏酯、洋川芎内酯A、欧当归内酯A含量存在较大差异。高效液相色谱法测定甘肃岷县、青海西宁、四川北川、云南宾川等多个产地的当归中4种苯酞类成分的含量,发现不同产地的当归样品中成分含量相差较大,表明当归在地理环境方面的差异是客观存在的[22]。张明童等[23]采用电感耦合等离子体质谱法对来自甘肃省内和省外当归样品中37个无机元素的含量进行测定,结果表明Cr、Mn、Rb、Sr、Ba等无机元素差异显著。



1.2.3  加工方式对化学成分的影响 除了产地外,干燥方式及辅料的加工方式也是影响当归化学成分及含量的重要因素。不同加工方式可对当归中化学成分的含量产生影响,使药理作用的趋向性发生改变[24-26]。臧泽鹏等[27]对不同干燥方式下当归特性及理化性质进行评价,发现超声-真空远红外干燥法能更好地保存藁本内酯、绿原酸、阿魏酸、多糖、总酚、总黄酮等成分的含量。当归的炮制辅料十分丰富,酒作为辅料使用最多[28]。已有研究者对酒炙和酒洗当归进行比较分析,初步鉴定出L-焦谷氨酸、缬氨酸、乳果糖等37种特有成分[29]


2、当归的开发利用现状


2.1 在中医药中的开发利用


当归在中医药领域应用历史悠久,常用于妇科、血液循环和消化系统等疾病的治疗,是中医临床常用的大宗药材之一。在中医药领域多用于中药方剂及中成药。


2.1.1 中药方剂 当归被称为“妇科圣药”,常与其他药物配伍使用,可用于治疗女性因血寒、血虚而出现的月经不调、痛经等疾病。《古代经典名方目录》中含有当归的处方共有49种。随着科学研究的深入,相关的中药方剂治疗范围不断扩大,作用机制也更加明晰。《金匮要略》记载的“当归芍药散”由当归、芍药、茯苓、川芎、白术、泽泻配伍,主治养血调肝、健脾渗湿。现代药理研究表明,当归芍药散具有增强免疫能力、抗氧化、治疗痛经、慢性骨盆炎、多卵巢综合征等药理作用[30-32]。目前,对于经典名方的研究热点集中于信息考证、质量控制及指纹图谱的建立、临床应用研究。但近年来,研究趋势逐渐向制剂基准样品、药材品质评价、物质基础及作用机制转移[33]


2.1.2 中成药  与中药汤剂的苦涩相比,中成药具有服用方便、异味刺激性小等优点。《中国药典》2020年版关于当归中成药的记载有289种,占所载中成药的17.6%,较《中国药典》2015年版新增和减少相关中成药各1种,为养血当归胶囊和益血生胶囊。当归丸、当归浸膏片等当归相关中成药既可以用于月经不调、痛经、产后血虚、虚寒不孕、气血两虚等妇科疾病治疗,也可以用于治疗风湿关节痛、慢性肾炎、贫血等疾病治疗。按不同剂型分类,中成药中丸剂比例最高,其次是胶囊和颗粒。按照不同给药方式,中成药可分为口服、注射、直肠、吸入、局部表面给药制剂,其中以口服比例最高,其次是局部表面给药制剂。在现有研究的基础上,进一步丰富中成药剂型,优化给药途径,完善中西药的配伍禁忌,是今后当归中成药研究的重要方向[34]


2.2 在食品中的开发利用


2.2.1 保健食品 


随着对食品安全与质量的关注,人们逐渐认识到健康的重要性,越来越倾向选择对健康有益的保健食品。药食同源目录中药材的药食同源产品是对中药保健食品的极大补充[35]。作为《既是食品又是药品的物品名单》中的物品之一,当归安全性高,可开发用于保健食品。以当归为原料开发的保健食品剂型主要有颗粒剂、胶囊、片剂、液体制剂、茶剂、片剂等;功能主要有增强免疫力、改善黄褐斑、通便、改善营养性贫血、对辐射危害有辅助保护功能等(表2)。当归相关保健食品已有成功上市的先例,开发前景广阔,应加大研发,促进更多剂型产品的上市。



2.2.2 普通食品  


当归及其提取物作为食品添加剂效果显著。可以提高食品的风味,其独特的香味主要来自挥发油[36-37]。以对数期酿酒酵母发酵的川西高原当归药花蜜酒,气味独特,同时由于微生物的作用,氨基酸、维生素、矿物质等营养物质含量提高,具有良好的营养保健功效[38]。由当归、白术、大枣、蜂蜜组成的复方当归茶具有较强的抗氧化能力及增强免疫能力[39]。当归根部多糖及精油有一定抑菌作用,能够有效延长产品的保质期[40]。当归叶所含的精油对革兰阴性菌具有良好的抑制活性[41],推测其也可用于延长保质期,可为当归叶的进一步开发利用提供参考。目前,当归相关食品的开发多以根的提取物为主,以茎叶等废弃物为原料的产品开发较为少见,其安全性也有待验证。


2.3 在化妆品中的开发利用


2.3.1 肤用化妆品  


当归具有益气补血的功效,在化妆品中能有效对皮肤进行营养补充及修复[42]。当归提取物、多糖及阿魏酸均能抑制酪氨酸酶的活性,减少黑色素的生成,从而达到调理皮肤的作用[43]。当归与人参、银耳等配伍制成的隔离产品具有滋润皮肤、抑制黑色素、增加细胞活力、延缓衰老的优点[44]。当归精油具有一定的清除自由基的能力、还原能力及抑制脂质过氧化能力[45],可作为一种抗氧化剂用于化妆品。在肤用化妆品领域,当归还有其他的辅助作用,如精油的促透皮吸收作用[46]。以当归为原料开发的化妆品剂型主要有洁面乳、爽肤水、乳液、精华液、面膜、面霜等;功能主要有保湿、晒后修复、抑菌、美白、延缓衰老等。2.3.2 发用化妆品  当归也可用于头发的护理。在治疗脂溢性脱发方面,其应用频次仅次于何首乌[47]。当归外用时,可通过减少皮肤油脂分泌、促进α-黑色素细胞刺激素、转化生长因子-β1、血管内皮生长因子表达,从而促进脂溢性脱发小鼠的毛发生长[48]。蒋日琼等[49]对含当归提取物的洗发水进行研究,发现不同添加量的当归提取物洗发水的干湿梳性能均优于未添加的洗发水。有研究表明,纳米乳在24 h内表现出一定的毛囊靶向性,有利于当归精油的皮肤递送,促进毛发生长[50]。对当归、侧柏叶及苦参进行科学的处理,用于头发洗护产品中,能有效去屑止痒防脱发[51]。当归提取物制成的头皮护理精华液进行人群试用功效评价,表明当归提取物可有效改善脱发症状[52]。目前,当归已被开发用于多种发用化妆品。


综上,当归作为化妆品原料,多用于护肤、发用化妆品领域(表3),但其对皮肤的作用机制尚未完全阐明,需要进一步证明当归的性质,包括细胞实验、消费者测评等,以支持以当归为主要原料的化妆品功效宣称。交互融合多元重点技术,补充市场需求较大的小众产品是中药护肤产品发明思路[53]



2.4 在其他方面的开发利用


当归在畜牧业的应用形式多为饲料添加剂。当归提取物可显著改善奶牛生产性能、乳品质及健康水平,在奶牛日粮中添加0.5%的当归提取物经济效益最佳[54]。生猪日粮中当归的应用,不仅提高了饲料转化率、促进猪的生长,改善肉品品质,还减少了粪污排泄量及对环境的污染[55]。随着“减抗限抗”和环保政策的实施,中药材采收和加工过程中废弃物资源有着巨大的应用潜力,如可制备成动物饲料或复合生物肥等高附加值产品[56]。研究发现,在肉鸡的日粮中添加当归茎叶粉,其生长性能、屠宰性能、血清生化指标及抗氧化能力均提高,推荐添加量为3%[57-58]。虽然,当归作为饲料添加剂对改善畜禽的生长性能、饲料效率等问题发挥重要作用,但其在畜牧中作用机制仍不明晰。


总之,当归作为一种优质的药食同源植物,有较高药用价值和营养价值。随着现代医学、分子生物学、食品科学等学科的发展,当归已广泛用于药品、保健品、化妆品等各类产品中(图1),开发前景广阔。


3、当归产业化发展现状及对策


3.1 当归产业化发展现状


3.1.1  当归产业化发展的优势 当归历史悠久,有1 700多年的种植历史和2 000多年的药用历史。随着人们逐渐认识到中药材的重要性,对中药材需求增加,当归的种植规模进一步扩大。当归产区为甘肃、云南、四川、湖北等地,甘肃岷县是较大的道地产区,2021年岷县当归种植面积已达12 667 hm2以上[59]。随着当归产业化进程中,标准化种植基地建设逐年扩大,建成了多个专业中药材市场建成,已培育和壮大了一批龙头企业。当归含有丰富营养成分,如蛋白质、多糖、维生素、粗纤维、酚类等,在药品、食品、化妆品等领域的开发应用具有一定的优势。通过不同的加工方式,当归可制备成多种剂型的产品,满足消费者的不同需求。当归产地加工、饮片生产的过程相对固定,有利于实现标准化和规范化管理。科学研究的深入,当归的质量和附加值也将得到进一步提升。近年来,我国重视中药材产业的发展,出台了《中医药振兴发展重大工程实施方案》《关于促进中医药传承创新发展的意见》等一系列文件[60-61],政策的鼓励和支持将为当归产业化发展提供持续的动力[62]



3.1.2 当归产业化发展过程中存在的主要问题 在产业链上游,包含原料及设备环节,具有规模种植风险大、质量不稳定、采收加工过程复杂等问题。当归种植具有一定的风险,受到气候变化、病虫害等因素的影响[63-64]。同时,采收主要依靠人工进行,劳动程度较大,效率较低,标准化生产技术普及率不高。此外,经营主体主要为农户散户,经营模式多为“农民自主管理”,存在生产管理松散的问题,抗市场风险能力差,极大影响产业链韧性。在产业链中游,包含医药制造环节,具有加工技术不成熟、产品加工粗糙、资源利用率低等缺点。由于技术的限制,饮片及其相关产品加工过程中易出现有效成分损失,产品质量参差不齐。当归的使用品类主要有生当归、酒当归、土当归、当归炭等,《中国药典》2020年版只对生当归、酒当归饮片进行规定。当归可制备的产品种类繁多,市场上相关产品较少,其利用过程面临与市场对接难、市场认可度不高、产品应用受限及难以大规模推广等问题。目前,我国当归饮片及其产品生产技术水平参差不齐,在工艺和质量上没有统一的评价标准。同时,当归的主要利用部位为根部,而其地上部分则被作为废弃物直接抛弃,造成了资源的浪费及环境的污染,也使得当归资源的可持续利用程度降低。在产业链下游,包含流通及销售环节,具有市场竞争力激烈、品牌建设较滞后、销售渠道不完善、消费者认知程度低等问题。由于当归及其相关产品的市场需要大、利润空间高,一些不法商家将欧当归、独活等混肴品掺入当归中销售,影响市场交易。同时,营销运作较少,营销观念较落后,品牌建设较为滞后,消费者对当归及其相关产品了解不足,受限于传统观念和广告宣传。


3.2 当归产业化发展对策


当归产业链是一个典型的供应链系统,包括生产、供应、加工、销售等诸多环节。经过多年的发展,在种植、储运、销售、生产加工等环节,形成了初步的产业基础,具有了一定市场竞争力的产品群和产业链。为满足当归产业化进一步发展的需求,需要提出有力的策略,以构建更具创新力、更高附加值、更安全可靠的产业链。


3.2.1 推动当归产业高质量发展 当归产业的高质量发展,对于确保产业链稳定安全及保障产业内部和产业之间各环节畅通有重要意义。一是培育优良品种,优化种植和采收技术。培育适合当地气候和土壤条件的优良品种是非常重要的,如通过系统选择法成功选育出的岷归2号,在产量和适应性上均表现出优良的性状[65],为当归产业发展提供了有力的支持。在种植方面,可以采用多种优化措施提高当归的产量和品质,如合理的种植密度、科学施肥、病虫害防治等[64-67]。同时,根据当归生长情况和市场需求,探索和发展多样化的采收时间和方式。不同采收期对当归的产出性能和根部性状均具有显著影响,尽量在霜降前后3 d进行采收[68]。二是加大科技研发投入,推动科技成果转化。科技创新成果的转化与应用,对于提高中医临床疗效、保障中药质量、促进中医药产业高质量发展具有重要意义[68]。以经典名方为契机,加大当归相关药品的研发。在当归及其混肴品的鉴别方面,研究者通过聚合酶链反应-限制性片段长度多态性技术手段和建立定性判别模型的方法,实现了对当归的精确识别[70-71],为确保当归的质量保障提供了有力的科技支撑。


3.2.2 推动当归产业链多元化 在复杂多变的市场和产业环境下,企业要想持续性成长,不仅要具备敏锐的市场洞察力识别机遇,还需通过产业、产品或地域多元化战略提升企业核心竞争力[72]。一是加工工艺需要优化,以推动当归产品的安全化多元化。当归及其相关产品的加工策略应着重于保证药材品质和提升加工效率。同时,应加强相关产品质量管理体系建设,提高产品标准化程度。当归的产品体系仍以中药材、饮片及中成药为主,其他衍生产品较为单一。当归与产品之间仍存在衔接不畅通的问题,未实现从高功效至高效益的转变,有待将当归产品推向价值链高端。因此,需要重视当归的抗菌、抗氧化、延缓衰老等作用,开发系列保健食品、化妆产品。废弃物的研发也是当归从高功效转为高效益的有效途径。如当归茎叶榨汁物具有保护红细胞损伤的作用,对溶血性贫血有治疗作用[73]。二是加快培育一批当归龙头企业。实行“龙头企业+药材基地+药农”的产业化经营模式,发挥龙头企业的带动效应。企业对内要主动进行适配市场变化的战略选择、提高契约缔结和履约能力,对外帮助企业建立和维持好的组织声誉,通过有效的跨界整合形成产业链协同和供应链服务体系,提升产业链稳定性[72]


3.2.3 推进当归产业链现代化 目前,当归产业对数字平台建设、数据资源应用等新型生产要素的应用敏感性较低。数字化转型是提升供应链现代化水平的重要途径[74]。一是加快建设当归大数据服务平台和电子商务交易平台,提高对当归产业发展预测、预警、重点产品监测分析能力。利用软件开发等信息技术可实现对中药材种植、采收、加工、干燥、包装、仓储及销售等过程的追溯[75]。利用电子商务交易平台,拓宽当归销售渠道,改善供给侧需求,国内外全面销售。二是加强推广宣传并打造全国知名品牌。加大对当归相关品牌的支持力度,积极引导品牌工作的建立。当归在传统医学中具有重要作用,挖掘传统文化与现代文化的联系,用新颖的方式宣传当归及其相关产品,创建具有特色的品牌产品。岷县当归作为“中国当归之乡”的代表,拥有深厚的历史底蕴和品质保证,是当归及其相关产品品牌发展的重要基础。利用大数据服务平台分析用户偏好,制定有针对性的市场推广计划,运用多元化的营销渠道,如媒体、网络平台等,提高当归品牌知名度。


4、结语


当归作为大宗药材之一,除具有药用优势外,还富含挥发油、多糖、蛋白质、纤维素等营养物质,开发前景也十分广阔。目前,对于当归的开发利用主要集中在根部,对茎叶、药渣等废弃部位的研究较少,缺乏对废弃物的开发利用,造成资源的浪费,后续可将废弃物作为研究的切入点,推进相关产品的研发。


解决当归产业化发展中的问题需要从多个方面入手,如推进良种繁育基地建设、优化加工工艺、培育龙头企业、建立大数据服务平台和电子商务交易平台、加强科技研发等。对于当归的市场波动大,可能受到供求关系、政策因素等多种影响,则需要多主体共同参与决策,实现产业链的延伸和升级和高质量发展。


利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突


参考文献(略)来  源:杨白梅,朱田田,晋  玲,张  帅,刘天乐,张  菁,徐  丽,康舒淇当归综合利用及产业化研究进展   [J]. 中草药, 2024, 55(23): 8235-8244.



文章转自:杨白梅, 朱田田 中草药杂志社 2024年12月12日 07:47 天津


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