謝 玲, 張學(xué)俊,3, 季 春, 賀揚(yáng)潔, 陶 菡*

(1.貴州大學(xué) 貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽 550025； 2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院,貴州貴陽 550025； 3.貴州艾科米亞生物科技有限公司,貴州 貴陽 550002； 4.貴州大學(xué) 藥學(xué)院,貴州 貴陽 550025)

我國是橡膠消費(fèi)大國,也是世界上橡膠制品的產(chǎn)量大國,橡膠消費(fèi)量居世界首位。然而我國天然橡膠資源缺乏,依賴國外進(jìn)口高達(dá)80%。東南亞各天然橡膠生產(chǎn)國已組成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,完全壟斷了天然橡膠國際市場(chǎng)價(jià)格。隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步,我國對(duì)橡膠的需求量日漸增加,天然橡膠資源的匱乏將成為我國橡膠工業(yè)發(fā)展的一大瓶頸,找到其他可代替橡膠資源迫在眉睫。杜仲是我國特有的“化石級(jí)”樹種,我國擁有世界95%以上的杜仲資源,其葉、皮和種子中含有豐富的杜仲膠。杜仲膠，國際上通常稱為古塔波膠或巴拉塔膠,是一種呈白色絲狀的天然高分子聚合物,屬硬質(zhì)橡膠,與三葉橡膠互為同分異構(gòu)體,是天然三葉橡膠最佳的補(bǔ)充品和共混劑。目前,杜仲膠已在醫(yī)學(xué)康復(fù)、高鐵制造、航天航海、國防軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-5]。作為我國最具有發(fā)展?jié)摿Φ奶烊幌鹉z代替和補(bǔ)充資源,杜仲膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅能夠有效改善我國天然橡膠不足的現(xiàn)狀,還可以為我國提供新的且來源充足的后備膠種,形成以我國杜仲膠新興產(chǎn)業(yè)為龍頭的國際天然橡膠市場(chǎng)新格局。作者從杜仲膠的特性、提取、規(guī)?；a(chǎn)現(xiàn)狀、杜仲膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題和未來趨勢(shì)等對(duì)我國杜仲膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行逐一闡述，并提出相關(guān)建議和措施，以期為杜仲膠產(chǎn)業(yè)提供決策依據(jù)。

1 杜仲膠的特性及提取技術(shù)

1.1 杜仲膠的分子結(jié)構(gòu)及特性

杜仲膠，化學(xué)成分為反式-1,4-聚異戊二烯,是三葉橡膠的同分異構(gòu)體,兩者的主鏈都由碳碳單鍵和碳碳雙鍵構(gòu)成,以單鍵居多,占主鏈的3/4,但兩者的分子鏈構(gòu)型不同,三葉橡膠每個(gè)鏈單元上的2個(gè)次甲基(—CH2—)在雙鍵鍵軸方向的同側(cè),而杜仲膠的2個(gè)次甲基(—CH2—)在雙鍵鍵軸方向的異側(cè)[6](圖1)。三葉橡膠存在于樹韌皮部乳管乳液中,而杜仲膠存在于杜仲樹的含膠細(xì)胞中,細(xì)胞中的聚合酶將異戊二烯單體有序地偶聯(lián)成反式-1,4-聚異戊二烯高分子。杜仲膠在胞內(nèi)的存儲(chǔ)空間狹小,反式聚異戊二烯的聚合選擇緊密堆砌,鏈接成緊湊規(guī)整的有序結(jié)構(gòu),并含有大量結(jié)晶區(qū)段,結(jié)晶度高,由此形成類似細(xì)胞外形的長柱狀聚集態(tài)。

圖1 杜仲膠與三葉橡膠的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formula of Eucommia ulmoides gum and three-leaf rubber

杜仲膠不溶于酮和低級(jí)醇等極性較大的有機(jī)溶劑,可溶于芳香烴、氯代烴以及熱的石油醚、石油溶劑、正己烷、環(huán)己烷等相似的烴類溶劑中,熱的乙酸乙酯也能使杜仲膠發(fā)生溶脹和溶解。其分子鏈段容易發(fā)生區(qū)段晶體化,在常溫下為硬質(zhì)固體,55 ℃時(shí)軟化,熔點(diǎn)為65 ℃,這是因?yàn)槎胖倌z結(jié)晶時(shí)生成α型和β型2種不同晶格的晶體,熔點(diǎn)分別為65和55 ℃[7],只有當(dāng)溫度達(dá)65 ℃及以上,植物組織中的杜仲膠才能完全熔融[8]。由于分子結(jié)構(gòu)中存在碳碳雙鍵,使得杜仲膠在硝酸和熱的濃硫酸中不穩(wěn)定,容易發(fā)生硝化反應(yīng)和磺酸化反應(yīng),但在氫氟酸、NaOH及濃鹽酸溶液中較穩(wěn)定。此外,由于存在不飽和鍵,杜仲膠受到光照易斷鏈,特別是紫外光照射,還能與空氣中的氧發(fā)生氧化還原反應(yīng)。但雙鍵賦予杜仲膠硫化交聯(lián)能力,較高的結(jié)晶度賦予杜仲膠優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度,故可以通過硫化改性使杜仲膠成為彈性體材料,同時(shí)還可對(duì)其進(jìn)行環(huán)氧化和其他官能化改性。

1.2 杜仲葉、皮、果實(shí)在生長時(shí)期的膠含量特性

1.2.1杜仲葉 杜仲葉的生長特點(diǎn)明顯,從葉片展開到停止生長僅需1個(gè)月左右時(shí)間,4月初葉片展開后開始迅速生長。馬柏林等[9]研究西北林學(xué)院無性系圃內(nèi)的杜仲植株春秋季葉中的含膠量,結(jié)果表明：杜仲春季葉的含膠量是秋季葉的2倍,在5月下旬至6月上旬采摘可作為杜仲膠提取的原料。杜紅巖等[10]以洛陽市郊區(qū)杜仲試驗(yàn)基地10年生同一無性系的杜仲葉為研究對(duì)象,研究了杜仲葉的含膠率變化,展葉初期葉片含膠率和單葉含膠量均最低,分別為1.33%和2.39 mg,4～6月葉片含膠率的總體變化呈增加的趨勢(shì),之后杜仲葉含膠率逐漸下降,在7月底含膠率變化趨勢(shì)較為平緩,6月29日葉片含膠率最大(2.46%)；單葉含膠量在4月中旬～6月中旬快速增長至11.07 mg,6月29日至10月27日,單葉含膠量先保持相對(duì)穩(wěn)定后暫時(shí)性升高,9月后單葉含膠量變化不大。彭金年[11]研究了西北農(nóng)林科技大學(xué)杜仲優(yōu)樹匯集圃的無性系杜仲植株隨月份改變其葉含膠量的變化規(guī)律,結(jié)果表明：6月～10月各無性系杜仲葉含膠量總體趨勢(shì)是逐漸增加的。趙紅艷等[12]研究杜仲葉發(fā)育過程中的膠含量變化時(shí)發(fā)現(xiàn)：葉片含膠率在7月和11月較高,含膠率分別為0.94%和1.11%。何文廣[13]研究了6月～10月杜仲葉膠含量差異,結(jié)果表明：6月～10月,杜仲葉膠含量的變化趨勢(shì)總體是增加的,6月的含膠率最低(2.71%),10月份含膠率達(dá)到最大值(3.95%)。目前,杜仲葉在生長期的含膠量變化仍存在差異,這可能與杜仲品種、生長環(huán)境、產(chǎn)地、采集方法等因素有關(guān)。

1.2.2杜仲皮 杜紅巖等[14]以河南洛陽郊區(qū)杜仲試驗(yàn)基地10年生同一無性系杜仲樹皮為對(duì)象,研究了杜仲皮含膠率隨季節(jié)改變的變化規(guī)律,研究結(jié)果表明：4月中旬至10月底,隨著季節(jié)改變其樹皮含膠量呈跳躍式變化,含膠率為6.56%～7.33%,9月中旬時(shí)最低。而以河南嵩縣杜仲綜合試驗(yàn)示范基地中樹齡分別為2～12年生的杜仲典型樣株為對(duì)象,研究樹皮膠含量隨樹齡增長的變化規(guī)律,結(jié)果顯示：隨著樹齡增加,6年以前其含膠率隨之增加,6年時(shí)含膠率達(dá)9.26%,之后開始下降,8年以后其含膠率變化趨于穩(wěn)定。何文廣[15]研究不同無性系杜仲樹皮含膠量隨月份(6～10月)的變化，結(jié)果顯示：杜仲樹皮中含膠量的總體趨勢(shì)是遞增的。由此可見,杜仲皮的含膠量在不同季節(jié)、不同樹齡之間存在差異,不同無性系和同一無性系樹皮中的含膠量變化規(guī)律也不一致。

1.2.3杜仲翅果 杜紅巖等[16]以洛陽市郊區(qū)杜仲試驗(yàn)基地10年生同一無性系杜仲為研究對(duì)象,研究了果實(shí)內(nèi)杜仲膠的形成積累規(guī)律,結(jié)果表明：杜仲果實(shí)含膠率和果皮含膠率隨季節(jié)的變化而變化,4月中旬至 5月中旬,果皮含膠率從2.52%迅速增長至6.85%,5月中旬后穩(wěn)定增長,在9月中旬其含膠率最大,但9月30日后果皮含膠率開始下降；5月30日前,果實(shí)含膠率變化與果皮一致,6月中旬后果皮和果實(shí)的含膠率的差異明顯，果皮含膠率進(jìn)入平穩(wěn)增長階段，果實(shí)含膠率在7月底最大,之后的變化趨于穩(wěn)定。該研究表明：果實(shí)停止生長前,果皮和果實(shí)含膠率與果實(shí)的生長發(fā)育有關(guān),而果實(shí)停止生長后,它們之間的相關(guān)性不顯著,但果實(shí)內(nèi)的含膠細(xì)胞仍在不斷緩慢地積累形成杜仲膠。何文廣[15]研究了不同無性系杜仲種皮膠含量在不同月份間的差異,結(jié)果表明：種皮膠含量的總體變化趨勢(shì)隨著月份增長而增加,5～6月含膠量快速增長,8～10月增長速度趨于穩(wěn)定。

1.3 杜仲膠提取技術(shù)現(xiàn)狀

與天然橡膠不同,杜仲膠被包裹于植物組織中,不能自然流淌出來,必須采用物理、化學(xué)及生物等方法提取出來。近年來人們?cè)诙胖倌z的提純與精制方面做了諸多研究[17-19],杜仲膠的提取工藝已由過去的污染嚴(yán)重且提膠效率較低的堿處理法,發(fā)展到了有機(jī)溶劑提取法、生物酶解法和微生物發(fā)酵法等方法。此外,提取原料也從過去的以杜仲樹皮為主,擴(kuò)大到了杜仲葉和杜仲翅果。

1.3.1堿煮法 早期杜仲膠的提取采用的堿法工藝是用堿水解法破除細(xì)胞壁的木質(zhì)素使膠絲暴露出來的一種提取方法[20],該方法生產(chǎn)出來的膠質(zhì)量僅能滿足我國當(dāng)時(shí)對(duì)于橡膠材料的需求。堿處理法因其工序繁多復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、物耗大、生產(chǎn)成本高,產(chǎn)生的堿廢液污染環(huán)境,目前已經(jīng)廢棄不用[8,21-22]。

1.3.2溶劑提取法 溶劑提取法具有省時(shí)省力、溶劑可循環(huán)利用、不會(huì)產(chǎn)生廢液污染等優(yōu)點(diǎn),是目前杜仲膠提取的主要方法。張學(xué)俊等[23]提出了以石油醚為溶劑提取杜仲膠的方法,石油醚可以重復(fù)循環(huán)利用,高溫(約80 ℃)溶解后分離除渣,低溫(≤40 ℃)時(shí)析出純膠,且溶劑可經(jīng)活性炭處理后再循環(huán)重復(fù)使用,通過溶劑循環(huán)實(shí)現(xiàn)膠的溶解-析出從而獲得高純度杜仲膠,這樣既減少了提取過程對(duì)環(huán)境的污染,又節(jié)約成本。為了提高杜仲膠提取率,常將多種預(yù)處理方法聯(lián)用[24]。謝曉婷等[17]以杜仲葉渣為原料,對(duì)其堿水解、酶解預(yù)處理后進(jìn)行溶劑提取,結(jié)果顯示：以正己烷為溶劑進(jìn)行提取時(shí)效果較好。嚴(yán)瑞芳等[25]采用碾滾機(jī)進(jìn)行機(jī)械法預(yù)處理,先將杜仲葉表面的非膠組分碾碎,使膠絲暴露出來,篩去廢渣后用有機(jī)溶劑甲苯、苯、二氯乙烷、石油醚提取獲得杜仲粗膠,然后用醇、酮、醚、醛、酯等凈化后獲得杜仲精膠,得率為2%。劉祥等[26]以氯仿、石油醚、甲苯作為提取溶劑,超聲波處理抽提6 h,以氯仿作為有機(jī)溶劑時(shí)提取率最高,但超聲波處理對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較小,以石油醚作為溶劑時(shí),經(jīng)超聲波處理后,杜仲膠提取得率顯著提高,從5.50%提高至6.70%；以甲苯作為溶劑時(shí),超聲波處理后提取得率從6.50%降到5.40%。張?jiān)碌萚27]采用微波與溶劑協(xié)同作用提取杜仲籽殼中的杜仲膠,與常規(guī)堿液提取法相比，其提取率提高了43.70%。陳新德等[28]將乙醇抽提處理的杜仲葉抽提渣轉(zhuǎn)移至一定量的0.01% 硫酸溶液中,在160 ℃下反應(yīng)3 h,過濾并洗滌至中性,烘干,加入石油醚,80 ℃回流12 h,過濾,凍析,用丙酮和水依次洗滌,該方法獲得的杜仲膠得率為3.40%；同樣采用乙醇抽提、酸處理、有機(jī)溶劑回流提取杜仲樹皮和杜仲果中的杜仲膠,其得率分別為2.90%和2.84%。樊永明等[29]采用雙相法提取杜仲膠,選用不同的水相-有機(jī)相組合從杜仲果皮、干樹皮、干葉、翅果干果皮、杜仲葉中提取杜仲膠,杜仲樣品質(zhì)量為30 g時(shí),杜仲膠得率為1.78%～17.80%,其純度高達(dá)93.20%～98.32%。

1.3.3微生物發(fā)酵法 相對(duì)于溶劑提取法，微生物發(fā)酵法是較安全的一種提取方法,是利用枯草芽孢桿菌(Bacillussubtillis)和放線菌(Actinomycetes)等微生物以植物組織為碳源,利用其生長過程中產(chǎn)生的生物酶降解植物組織獲取其中的碳、氮等元素,對(duì)杜仲組織進(jìn)行消蝕腐化,但微生物生長過程中沒有能降解聚異戊二烯聚合物的生物酶,對(duì)杜仲膠無降解能力而游離出杜仲膠絲。由于微生物對(duì)杜仲植物組織的利用有限,其消蝕作用只能對(duì)植物組織起到一定疏解,在用水沖擊分離杜仲膠絲與腐化的植物組織時(shí)會(huì)帶走部分膠絲,因而杜仲膠的回收率不高且發(fā)酵過程費(fèi)時(shí)、占地面積大。鄭瑞杰[30]通過篩選適合降解杜仲葉的菌類提取杜仲葉膠,以黑曲霉BN+葡萄白腐菌復(fù)合菌種發(fā)酵杜仲葉時(shí),具有較好的降低葉片粗纖維含量的效果,經(jīng)過發(fā)酵處理后,杜仲膠產(chǎn)率和精膠產(chǎn)量比未經(jīng)處理的提高了21.43%和26.02%。楊宇[31]向杜仲皮粉粒中加入一定量的羧甲基纖維素(CMC)、葡萄糖、(NH4)2SO4及堿性水后接入綠色木霉,避光厭氧發(fā)酵24 h,采用紫外光誘變綠色木霉后繼續(xù)發(fā)酵4～6 d,過濾,清水沖洗濾渣,石油醚加熱回流,冷沉結(jié)晶提取杜仲膠,杜仲膠得率為15.60%,純度高達(dá)99.50%。

1.3.4生物酶解法 為了彌補(bǔ)微生物發(fā)酵法和溶劑提取法的缺點(diǎn),張學(xué)俊等[32-33]提出了用全生物酶降解杜仲植物組織同時(shí)提取杜仲膠和天然藥物成分的方法。與其他提取法相比,生物酶解技術(shù)是將生物酶對(duì)植物組織進(jìn)行針對(duì)性的降解,只降解植物組織且工藝條件溫和,可以同時(shí)保持杜仲膠原生結(jié)構(gòu)和杜仲天然藥物成分的生理活性,因此可實(shí)現(xiàn)杜仲膠和藥物資源的一體化綜合提取及利用,這對(duì)提高杜仲的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值和降低杜仲膠的生產(chǎn)成本具有重大意義。酶解法更適合用于提取杜仲葉膠和杜仲皮膠,已在浙江麗水獲得了中試成功,但膠純度還需提高,經(jīng)新的裝置進(jìn)行高純化技術(shù)改進(jìn),采用酶解法生產(chǎn)杜仲籽皮粗膠,再結(jié)合溶劑純化,2018年提取了近500 kg杜仲純膠,杜仲膠的相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)到530 000。

賀揚(yáng)潔等[34]將3種造紙用工業(yè)化粗酶制劑ZH-1、OCE-90、MTPE-90復(fù)配(質(zhì)量比為1 ∶1 ∶1)后用于提取杜仲籽皮膠,能夠保持杜仲膠長絲的原生狀態(tài),所得產(chǎn)品含膠量為(47.42±1.07)%。為了改善生物酶法的提取效率,有研究者采用表面活性劑、超聲波等輔助生物酶法提取杜仲膠。張學(xué)俊等[35]以杜仲翅果籽皮為原料,先對(duì)原料進(jìn)行生物酶水解粗提,后對(duì)杜仲粗膠進(jìn)行深度降解去除殘留細(xì)胞壁,加入表面活性劑后進(jìn)行超聲波輔助提取,在80 ℃下水浴攪拌杜仲粗膠,此時(shí)可以獲得杜仲精膠，其純度高于僅用表面活性劑處理提取的杜仲膠(95%)。

1.3.5綜合法 杜仲膠提取綜合法,即把物理粉碎除植物組織-生物酶降解植物組織純化和有機(jī)溶劑溶解杜仲膠分離殘?jiān)C合起來使用的方法。

李銀環(huán)等[36]先對(duì)杜仲樹皮進(jìn)行機(jī)械切割和爆破處理,在同一個(gè)酶解器中依次用蛋白酶、果膠酶、纖維素酶酶解提取杜仲膠,該方法獲得的杜仲膠純度可達(dá)92%以上。Zhang等[37]以杜仲葉為原料,采用堿提結(jié)合生物酶解法對(duì)杜仲葉進(jìn)行預(yù)處理,然后在80 ℃下用石油醚溶解后,在0 ℃時(shí)析出杜仲膠，與粉碎預(yù)處理相比,其提取率提高了27.40%。魏錦錦等[38]以蒸汽爆破預(yù)處理的杜仲皮為原料,先用纖維素酶酶解提取杜仲皮中的活性成分,再以酶解后的杜仲皮殘?jiān)鼮樵线M(jìn)行溶劑法提取杜仲膠,提取溶劑為石油醚,料液比為1 ∶50(g ∶mL),在80 ℃水浴環(huán)境下回流提取2 h,杜仲膠得率為5.92%。孫志強(qiáng)等[39]分別以杜仲葉、杜仲樹皮、杜仲種皮為原料,蒸汽爆破處理后進(jìn)行堿煮處理,用鹽酸中和后過濾,殘?jiān)占糜谔崛《胖倌z,在一定溫度下加入石油醚回流提取數(shù)小時(shí),趁熱過濾,濾液冷卻后置于低溫下析出杜仲膠,提純后杜仲膠純度達(dá)95%以上。劉桂萍等[40]以杜仲翅果為原料,先用剝殼機(jī)脫殼、機(jī)械碾壓破碎至絮狀,以料液比1 ∶10(g ∶mL)加入3%磷酸、3%過氧化氫混合液(兩者體積比為1 ∶2)于80 ℃下水浴加熱1 h,過濾,濾渣用水洗至中性后于50 ℃烘干,烘干的殘?jiān)尤氲?0 ℃的石油醚中加熱提取2 h,提取2次,收集濾液冷卻,在-18～0 ℃析出杜仲膠,膠得率為38.80%。在所有杜仲膠的提取方法中,高成本的含膠植物原料是造成杜仲膠產(chǎn)品價(jià)格居高不下的一個(gè)主要原因,所有提取方法都應(yīng)該考慮杜仲膠和杜仲天然藥物的綜合提取,以降低杜仲膠產(chǎn)品的原料成本。

2 杜仲膠規(guī)?；a(chǎn)現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代,我國先后在各地建立了杜仲粗膠提煉廠以及杜仲精膠加工廠,但均為實(shí)驗(yàn)性生產(chǎn)或斷斷續(xù)續(xù)的少量生產(chǎn),沒有真正開展杜仲膠生產(chǎn)。直到近十幾年,我國才開始了杜仲膠的規(guī)?；a(chǎn)。

2007年,靈寶天地科技生態(tài)有限責(zé)任公司與西北農(nóng)林科技大學(xué)、日本大阪大學(xué)、日本日立造船公司開展合作,在河南靈寶和陜西楊凌建立了杜仲膠試驗(yàn)裝置,該裝置采用微生物發(fā)酵法降解植物組織后,用大量的水沖洗分離杜仲膠絲,可獲得含膠量80%以上的杜仲粗膠,杜仲粗膠主要出口日本,再使用氯仿等溶劑萃取,可得到杜仲純膠[41]。2014年年底,陜西安康漢陰華曄植物藥業(yè)有限公司、杜仲科技實(shí)業(yè)(集團(tuán))有限公司(原湖北老龍洞杜仲開發(fā)公司)建成百噸級(jí)天然杜仲膠及相關(guān)綜合利用裝置。2015年7月,湘西老爹生物有限公司建成了我國首套連續(xù)化杜仲膠生產(chǎn)裝置并投產(chǎn),這是我國第一條以杜仲籽殼為原料,由企業(yè)自主研發(fā)的可連續(xù)提取天然杜仲膠的百噸級(jí)生產(chǎn)線,生產(chǎn)自動(dòng)化程度較高,機(jī)械剝殼后果仁用于超臨界提取杜仲籽油,果殼則采用三步提膠綜合法提取杜仲膠,第一步物理處理得到純度為30%～50%粗膠,第二步生物酶解得到純度為50%～90%粗膠,第三步溶劑純化得到純度>94%的精膠[42-43]。2015年10月,在貴州銅仁建成了同時(shí)提取杜仲保健成分和長絲杜仲膠的全酶解生物綜合提取試驗(yàn)裝置。2016年10月,第二套酶解提取裝置在浙江麗水建成[43],該裝置設(shè)有淘洗池,在淘洗池內(nèi)連接的旋轉(zhuǎn)筒上設(shè)置具有篩孔的篩片,在離心力作用下將未降解的碎屑組織排到旋轉(zhuǎn)筒外,進(jìn)一步提高了杜仲膠的純度,有效解決了酶解提取膠純度低的問題[44]。

山東貝隆杜仲生物工程有限公司利用生物酶解法提取杜仲精粉和原生態(tài)杜仲膠,可以獲得含膠量達(dá)90%以上的杜仲籽皮粗膠和含膠量達(dá)85%的杜仲樹皮粗膠。該公司在山東青州新建杜仲膠生產(chǎn)線,現(xiàn)已建成30噸/年中試裝置并投入運(yùn)行,滿足了企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)用膠。浙江旭源杜仲生物科技有限公司也采用生物酶解法技術(shù)生產(chǎn)杜仲膠和杜仲精粉,目前已生產(chǎn)了數(shù)噸杜仲藥物精粉,年產(chǎn)杜仲葉粗膠可達(dá)50噸,杜仲葉粗膠只是作為副產(chǎn)品有待進(jìn)一步純化。2019年5月,河南恒瑞源實(shí)業(yè)有限公司與和宇生物科技公司合作,開始組建一條千噸級(jí)亞臨界提取杜仲膠的生產(chǎn)線[45]。

3 杜仲膠發(fā)展面臨的主要問題

3.1 研發(fā)資金不足,缺乏強(qiáng)有力的整合研發(fā)團(tuán)隊(duì)

充足的研發(fā)資金是保障深入開展杜仲膠研究以取得突破的最關(guān)鍵因素。必須提高國家認(rèn)識(shí)層面,意識(shí)到資金短缺和藥食同源的國家政策不落實(shí)成了杜仲膠和杜仲天然藥物進(jìn)入市場(chǎng)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈的臨門一腳的人墻。在杜仲膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,環(huán)保、高效的杜仲膠提取工藝有待進(jìn)一步探索和在工業(yè)化裝置中完善和發(fā)展；杜仲膠基礎(chǔ)理論研究的進(jìn)展和完善也是挖掘高分子材料杜仲膠的巨大潛力的必備條件；提取技術(shù)與綠色發(fā)展存在矛盾,需要進(jìn)一步解決,以上問題的改進(jìn)都需要資金和人才保障。

近年來,我國具備良好的杜仲膠研發(fā)氛圍和研發(fā)基礎(chǔ)，越來越多的研發(fā)機(jī)構(gòu)和高校開始投入力量進(jìn)行杜仲膠的研究。然而，目前研究杜仲膠的單位如吉首大學(xué)、北京化工大學(xué)、沈陽化工大學(xué)、北京橡膠院、貴州大學(xué)等都孤立從事杜仲膠基礎(chǔ)研究,沒有走出去與國內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位聯(lián)合開展合作攻關(guān),研發(fā)力量還比較零散；專門從事杜仲膠應(yīng)用開發(fā)的研究人員為數(shù)不多,尚未形成強(qiáng)有力的整體研發(fā)團(tuán)隊(duì),且這些研究機(jī)構(gòu)多半是與短期性課題研究工作掛鉤或接受企業(yè)定向委托,沒有遵從材料研制與應(yīng)用研究階段的各自規(guī)律,導(dǎo)致當(dāng)前杜仲膠應(yīng)用研究出現(xiàn)材料基礎(chǔ)不牢靠、應(yīng)用試驗(yàn)不明確,難以充分發(fā)揮杜仲膠的潛在性能,所以，目前杜仲膠研究存在不穩(wěn)定性和不連續(xù)性等客觀問題；由于研發(fā)資金短缺,資源和人才優(yōu)勢(shì)未得到充分發(fā)揮和使用,科研力量得不到有效整合,導(dǎo)致成果轉(zhuǎn)化不暢,產(chǎn)品無法進(jìn)入市場(chǎng)獲取循環(huán)使用資金；信息傳遞滯后,導(dǎo)致走彎路,以及人力、物力和財(cái)力資源的浪費(fèi)。

3.2 杜仲綜合開發(fā)和利用投入資金面臨政策瓶頸和回籠難

隨著科技的進(jìn)步,杜仲的綜合利用開發(fā)將占領(lǐng)世界醫(yī)藥、生物、化工等高科技領(lǐng)域,開發(fā)前景廣闊。杜仲膠成本的降低也依賴于杜仲資源的綜合開發(fā),包括杜仲藥物成分和杜仲膠同步提取,杜仲殘?jiān)木C合利用等。但杜仲資源綜合開發(fā)涉及山區(qū)林業(yè)資源管理、回收體系,區(qū)域廣、面積大,管理復(fù)雜,難度大；涉及企業(yè)的生產(chǎn)、營銷及市場(chǎng)推廣體系,運(yùn)作復(fù)雜,資金投入需求大。而目前從事杜仲開發(fā)的企業(yè)多為中小型企業(yè),多數(shù)未形成完整的投入-產(chǎn)出-再投入-再產(chǎn)出的資金流動(dòng)鏈,面臨資金短缺困境和資金回籠難等問題。

3.3 杜仲膠基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用的脫節(jié)

杜仲膠的工程應(yīng)用和新產(chǎn)品開發(fā)必須建立在杜仲膠的基礎(chǔ)研究上,將基礎(chǔ)研究工作與工程應(yīng)用、產(chǎn)品開發(fā)緊密結(jié)合在一起,方能開發(fā)出性質(zhì)穩(wěn)定的新材料產(chǎn)品。

目前各自為戰(zhàn)的研發(fā)現(xiàn)象,致使不同單位對(duì)杜仲膠材料性能規(guī)律的研究結(jié)果存在差異,例如抗撕裂性能、壓縮生熱性能等的差異。研究結(jié)果不同可能是所采用的杜仲膠原料、材料制備工藝不同等原因造成的。再者,大多數(shù)關(guān)于杜仲膠應(yīng)用的開發(fā)性研究還停留在實(shí)驗(yàn)室探索階段,技術(shù)成熟度低、穩(wěn)定性差。國內(nèi)杜仲膠新材料研究工作基本都處于實(shí)驗(yàn)室材料級(jí)別上的探索性階段,雖開展了相關(guān)材料制備和基礎(chǔ)性能測(cè)試,獲得了杜仲膠材料的一些基礎(chǔ)性能數(shù)據(jù),個(gè)別研究也進(jìn)行了產(chǎn)品試制,但大多技術(shù)成熟度僅為低級(jí)別,提供的杜仲膠材料和產(chǎn)品都未能達(dá)到預(yù)期的性能水平。隨著研發(fā)工作的不斷深入,杜仲膠及其集成材料的許多獨(dú)特性能正在陸續(xù)被挖掘出來,已經(jīng)引起相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业姆e極關(guān)注和濃厚興趣,將在一些重要領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。其次,缺乏對(duì)原生態(tài)長絲杜仲膠基本物理、化學(xué)性質(zhì)的研究,微觀機(jī)理及應(yīng)用基礎(chǔ)研究沒有被重視,對(duì)杜仲膠基本性質(zhì)和天然固有物理性質(zhì)還不完全了解,基礎(chǔ)工作薄弱；為了獲得經(jīng)費(fèi)資助著重于特殊功能產(chǎn)品的研究開發(fā),而對(duì)杜仲膠的基礎(chǔ)研究相對(duì)較少,在很大程度上影響其實(shí)際應(yīng)用和在應(yīng)用中發(fā)揮穩(wěn)定特殊功能的進(jìn)程。

3.4 沒有穩(wěn)定生產(chǎn)和提供杜仲膠原料的企業(yè),且沒有統(tǒng)一的杜仲膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

杜仲膠大規(guī)模使用和產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn),最關(guān)鍵的仍然是杜仲純膠和杜仲精膠原料的供應(yīng)來源。工業(yè)化生產(chǎn)既要求企業(yè)能提供可靠、質(zhì)量上乘且品質(zhì)穩(wěn)定的杜仲膠原料,也要求企業(yè)能及時(shí)足量地供給大批量杜仲純膠原料。目前,山東青州貝隆杜仲生物工程有限公司、浙江麗水旭源杜仲生物科技有限公司的杜仲膠生產(chǎn)仍處于中試生產(chǎn)狀況。而國內(nèi)也僅有湘西老爹生物有限公司有長達(dá)數(shù)年的杜仲膠生產(chǎn)經(jīng)歷,基本做到杜仲膠較長時(shí)間的穩(wěn)定中試生產(chǎn)。

目前國內(nèi)沒有建立杜仲原料膠的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)的不同批次、不同數(shù)量的杜仲膠原料沒有進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)的匯總。不同來源(葉、籽、皮)、不同提取方法獲得的杜仲膠原料,其分子質(zhì)量大小和性能不同,給杜仲膠統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定增加了難度。

4 建議和措施

4.1 尊重知識(shí)和人才,整合、激勵(lì)現(xiàn)有科研力量開展深入研發(fā)

我國是杜仲資源豐富的國家,也是全世界杜仲領(lǐng)域研究最早,技術(shù)累積最深,科研力量最強(qiáng),取得成果最多最全面的國家。以前期取得的科研成果為基礎(chǔ),尊重現(xiàn)有技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán),累積深厚科研人才,加大對(duì)現(xiàn)有在研科研項(xiàng)目的國家層面的資金投入,使已有成果盡快成熟、完善,形成產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)和穩(wěn)定原料的產(chǎn)、供、銷完整循環(huán)鏈,實(shí)現(xiàn)走向市場(chǎng)、走向民用、確保軍用的穩(wěn)定局面。以現(xiàn)有已經(jīng)取得科研成果且技術(shù)累積較深的研究人員為科研資金的基本投入對(duì)象,縮短取得使用成果的時(shí)間，并減少資金與人力的浪費(fèi),速見成效。在全國范圍內(nèi)篩選一大批已取得成果的技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)秀項(xiàng)目,針對(duì)性的給與資金支持,形成行業(yè)競(jìng)爭(zhēng),激勵(lì)科研人員,加快杜仲膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.2 加強(qiáng)科研經(jīng)費(fèi)、中央財(cái)政對(duì)杜仲領(lǐng)域的定向研發(fā)投入

杜仲產(chǎn)業(yè)是富國、強(qiáng)軍、強(qiáng)國的重要產(chǎn)業(yè),政府應(yīng)加大資金投入,引領(lǐng)杜仲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,吸引民間資本的匯聚,加大中央財(cái)政對(duì)杜仲膠的研發(fā)投入。政府資金投入比民間資金在研發(fā)內(nèi)容上更具有引領(lǐng)和導(dǎo)向作用,這必將吸引大批優(yōu)秀的科研人才和眾多實(shí)實(shí)在在的高端科研成果,以便形成合理、經(jīng)濟(jì)、成熟、穩(wěn)定的規(guī)?；a(chǎn)工藝。

4.3 擴(kuò)大市場(chǎng),擴(kuò)展資本的投融資渠道

市場(chǎng)調(diào)節(jié)是一只強(qiáng)有力的無形之手,應(yīng)尊重經(jīng)濟(jì)規(guī)律,尊重市場(chǎng)的引領(lǐng)作用,從根本上改善杜仲膠開發(fā)企業(yè)的投入資金的單向流動(dòng)現(xiàn)狀,形成創(chuàng)造、再創(chuàng)造的資金流動(dòng)活水鏈。加強(qiáng)與醫(yī)學(xué)科學(xué)院及醫(yī)院的合作,促進(jìn)保健藥品、保健食品的研發(fā)和上市,以全國人民的大健康為責(zé)任,確認(rèn)保健類藥物和保健食品的保健、食療功效,加快對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)和認(rèn)證,充分利用我國珍貴的中藥材(包括杜仲),以保障國民健康為契機(jī),拓展國內(nèi)和國際的杜仲保健品市場(chǎng),滿足人民對(duì)健康的渴求。通過保健藥物市場(chǎng)帶動(dòng)杜仲膠生產(chǎn)和產(chǎn)品的開發(fā)利用。

4.4 做好頂層設(shè)計(jì),加強(qiáng)交流協(xié)作、科學(xué)規(guī)劃杜仲產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程

在已取得的眾多科研成果基礎(chǔ)上,廣泛匯集杜仲產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的科研人員的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和見解,做到事業(yè)規(guī)劃具有扎實(shí)的科學(xué)依據(jù)和充分論據(jù)、論點(diǎn)。加強(qiáng)國家層面對(duì)杜仲資源和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)能力,擬定切實(shí)可行的符合實(shí)際需要的頂層設(shè)計(jì),正確地引導(dǎo)科學(xué)研發(fā)方向和資金投入的項(xiàng)目。

合理布局杜仲產(chǎn)業(yè)種植模式,再生資源的回收利用,以及產(chǎn)品的開發(fā)方向、種類、形式、杜仲膠使用的場(chǎng)所和應(yīng)用對(duì)象。將有限的資源用到最關(guān)鍵、見效快、強(qiáng)國富民的重要領(lǐng)域,有效整合資源和科研力量,在全國范圍內(nèi)整合力量協(xié)同攻關(guān)、穩(wěn)扎穩(wěn)打步步為營,充分利用階段性成果,盡早實(shí)現(xiàn)成果向軍用、民用產(chǎn)品轉(zhuǎn)化,有序推進(jìn)杜仲產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。協(xié)同創(chuàng)新同步推進(jìn)“橡膠”與“健康”兩大產(chǎn)業(yè),有力推動(dòng)我國杜仲資源的綜合開發(fā)和利用。發(fā)揮杜仲領(lǐng)域各產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(huì)的社會(huì)功能,定期組織開展杜仲產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)交流會(huì)和講座,建立良好的學(xué)術(shù)氛圍,以及交流、協(xié)作和協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制,確保杜仲膠事業(yè)的健康快速發(fā)展。

4.5 各杜仲相關(guān)聯(lián)盟、聯(lián)合會(huì)、協(xié)會(huì)間建立協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制,推動(dòng)生產(chǎn)科研的發(fā)展

杜仲產(chǎn)業(yè)相關(guān)的各聯(lián)盟、聯(lián)合會(huì)、協(xié)會(huì)應(yīng)充分發(fā)揮各自的職能和協(xié)調(diào)作用,在從事杜仲產(chǎn)業(yè)相關(guān)的各組織內(nèi)部和組織之間進(jìn)行資源共享和協(xié)調(diào),幫助他們落實(shí)具體的發(fā)展項(xiàng)目,推動(dòng)杜仲產(chǎn)業(yè)在全國的布局和生產(chǎn)。組織開展學(xué)術(shù)交流,使一些陷入困境的生產(chǎn)廠家、科研院所走出困境,迅速形成生產(chǎn)力。此外,組織和鼓勵(lì)已經(jīng)取得一定生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和有產(chǎn)品的企業(yè)、科研部門及科研人員走入新建企業(yè)和科研停頓的研究院所,在尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提下進(jìn)行有償幫扶,推動(dòng)和擴(kuò)大杜仲產(chǎn)業(yè)在全國形成良好的發(fā)展勢(shì)頭。杜仲產(chǎn)業(yè)各相關(guān)領(lǐng)域需建立良好的交流、協(xié)作和協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制,下游的質(zhì)量問題與上游協(xié)商進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),確保杜仲藥、杜仲膠事業(yè)得以健康、順利、快速地發(fā)展。

5 結(jié) 論

杜仲膠產(chǎn)業(yè)作為典型的跨行業(yè)、跨地區(qū)、跨部門、跨領(lǐng)域的復(fù)合型新興產(chǎn)業(yè),是帶動(dòng)杜仲大產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。其綜合開發(fā)和利用不僅可以減少對(duì)進(jìn)口橡膠的依賴,保障國內(nèi)橡膠資源供給和橡膠工業(yè)可持續(xù)發(fā)展,還可以助力高性能輪胎等橡膠制品的發(fā)展,比如,利用安全環(huán)保的方法生產(chǎn)的杜仲精膠可用于生產(chǎn)手套、口香糖的膠基、人體工程材料等直接與人體接觸的橡膠制品,有望在“健康中國”、“一帶一路”的戰(zhàn)略中發(fā)揮巨大作用,同時(shí)建立以膠、藥并重的杜仲資源綜合利用發(fā)展方向,帶動(dòng)杜仲中藥和功能材料等的綜合開發(fā),可以降低杜仲膠和天然藥物的生產(chǎn)成本。在今后的杜仲膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,建議通過投入研發(fā)資金和科研力量,做好頂層設(shè)計(jì),加快構(gòu)建杜仲政策支持體系和現(xiàn)代化農(nóng)、工、商、醫(yī)聯(lián)合生產(chǎn)-應(yīng)用循環(huán)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系,建立建全杜仲產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制,加大力度盡可能解決或完善其產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題,以取得更多科研成果,這將會(huì)提高我國在全世界橡膠工業(yè)的地位和話語權(quán),開創(chuàng)國際天然橡膠市場(chǎng)新格局。