宋 航，姚 舜，李新瑩，楊瑩瑩，賈春梅

（四川大學(xué)制藥與生物工程系，四川 成都 610065）

特約評(píng)述

基于構(gòu)建集約環(huán)保型社會(huì)的天然植物化工的研究進(jìn)展

宋 航，姚 舜，李新瑩，楊瑩瑩，賈春梅

（四川大學(xué)制藥與生物工程系，四川 成都 610065）

綜述了目前天然植物化工主要領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向、市場(chǎng)現(xiàn)狀與技術(shù)水平；總結(jié)歸納了本領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題并有針對(duì)性地重點(diǎn)介紹了與天然植物資源綜合利用、循環(huán)使用、高效/綠色/低碳開(kāi)發(fā)模式直接相關(guān)的若干新思路、新工藝與關(guān)鍵技術(shù)；同時(shí)結(jié)合作者所在課題組在以上領(lǐng)域近年來(lái)的一系列研究進(jìn)展與主要成果，對(duì)于幾種存在較為廣泛的天然植物資源提出了多種開(kāi)發(fā)方案并進(jìn)行了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等多方面的比較，最終提出了相關(guān)的思考與見(jiàn)解。結(jié)合國(guó)家制定的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與目標(biāo)，對(duì)于天然植物化工發(fā)展方向和策略進(jìn)行了分析和展望。

天然植物化工；集約環(huán)保；綜合利用

Abstract：This article first presents the domestic and international industry scale，direction of product exploitation，current situation and technology in the area of natural plant product industry. Then the article sums up the main problems of the field and puts forward some strategies to resolve these problems，such as comprehensive and recyclable utilization of natural plant resource，adoption of efficient/green/low carbon mode strategy，and so on. Furthermore，some thoughts about building intensive and environmentally friendly approach to the development of natural plant industry based on the achievements of our group are presented. Finally，the article also covers the development and prospect of natural plant chemical industry according to national policy.

Key words：natural plant chemical industry；intensive and environmentally friendly approach；comprehensive utilization

20世紀(jì)中葉，科學(xué)與技術(shù)在全球范圍內(nèi)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)期。與此同時(shí)，越來(lái)越引起人類(lèi)擔(dān)憂(yōu)的是全球資源的掠奪性開(kāi)發(fā)和伴隨工業(yè)化發(fā)展而產(chǎn)生的大量“三廢”排放，這些對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。由于環(huán)境的污染和生態(tài)平衡的失調(diào)，對(duì)生命和健康造成了極大的威脅，人們?cè)絹?lái)越清楚地認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性。2008年由第十一屆全國(guó)人大常委會(huì)第四次會(huì)議審議通過(guò)并于2009年1月1日起正式實(shí)施了《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》。該法案的頒布實(shí)施，對(duì)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)，提高資源利用效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式根本性轉(zhuǎn)變，加快建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，具有重要的意義。利用化學(xué)原理從源頭上消除環(huán)境污染，研發(fā)綠色化工技術(shù)以及對(duì)可再生資源進(jìn)行系統(tǒng)、全面的開(kāi)發(fā)利用勢(shì)在必行。

綠色化工主要包括可生物降解材料和可再生資源的利用，其最大特點(diǎn)在于它是在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過(guò)程和終端均為零排放和零污染。可再生資源主要是植物/農(nóng)作物基（或者統(tǒng)稱(chēng)生物基）資源，即農(nóng)作物、林產(chǎn)品、食品、飼料、纖維加工副產(chǎn)物。它們可以通過(guò)一年生的作物和樹(shù)種，多年生植物和短期輪作樹(shù)種等在較短時(shí)間內(nèi)再生。植物/農(nóng)作物基可再生資源當(dāng)前所用的大部分為碳水化合物、木質(zhì)素和植物油，或植物的新陳代謝產(chǎn)物，因此可再生資源也是可生物降解材料的最佳材料。

本文作者首先以天然藥物、香料、色素、油料、纖維素資源為例，分別從國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向、市場(chǎng)現(xiàn)狀與技術(shù)水平等方面對(duì)這些領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，同時(shí)總結(jié)歸納了本領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題并有針對(duì)性地重點(diǎn)介紹了與天然植物資源綜合利用、循環(huán)使用、高效/綠色/低碳開(kāi)發(fā)模式直接相關(guān)的若干新思路、新工藝與關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)結(jié)合作者在以上領(lǐng)域近年來(lái)的一系列研究進(jìn)展與主要成果，對(duì)于幾種存在較為廣泛的天然植物資源提出了多種開(kāi)發(fā)方案并進(jìn)行了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等多方面的比較，提出了相關(guān)的思考與見(jiàn)解。結(jié)合國(guó)家制定的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與目標(biāo)，對(duì)于天然植物化工發(fā)展方向和策略進(jìn)行了分析和展望。

1 天然植物化工研究現(xiàn)狀

1.1 天然藥用成分

近年來(lái)，由于抗菌素及合成藥物有較大的副作用，從天然植物中發(fā)現(xiàn)新藥有重大突破，國(guó)外出現(xiàn)了日益重視藥用植物的趨向，掀起了研究藥用植物的高潮。我國(guó)是世界上植物資源最豐富的國(guó)家之一，約有萬(wàn)余種高等植物，僅次于巴西和哥倫比亞，其中己發(fā)現(xiàn)藥用植物有11146種[1]。2003年中國(guó)共向歐盟出口了價(jià)值2410萬(wàn)歐元的植物原料，在發(fā)展中國(guó)家中位列第一。2005年，我國(guó)全年出口值達(dá)1.38億美元，同比增長(zhǎng) 55.2%，占提取物出口總值的47.0l%，德國(guó)、法國(guó)、意大利、西班牙仍然是我國(guó)植物提取物在歐盟市場(chǎng)的主要的出口國(guó)[2]。從天然藥物開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)水平分析，有下面幾種情況：①原料藥材，這在我國(guó)的市場(chǎng)上占了很大比例，亦即傳統(tǒng)意義上的中藥；②制劑或提取物，通過(guò)一些簡(jiǎn)單的加工制成，中成藥大多來(lái)源于此；③純天然有效化學(xué)成分，美國(guó)的 FDA即如此要求，但近年來(lái)也逐漸放松管制。目前我國(guó)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)正由出口低附加值的藥材和提取物向高附加值和高科技含量的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型。

天然藥物中含有大量的黃酮、多糖、酚酸、皂苷、萜類(lèi)、揮發(fā)油、生物堿等具有藥用價(jià)值的有效成分，也是人們用藥的主要攝入內(nèi)容物，研究表明它們多具有抗氧化、抑菌、降低血糖、血脂和膽固醇含量、提高免疫機(jī)能、抗癌抗腫瘤等多種生物活性。除上述主要有效成分之外，尤其是在相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢棄物，如葉、根、莖、梢、表皮、核、渣等，往往還可以用現(xiàn)代化技術(shù)手段進(jìn)行再利用，極具使用價(jià)值和開(kāi)發(fā)意義。世界發(fā)達(dá)國(guó)家依托科技和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，把原料的綜合利用放在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的首要位置。初步估算，有效利用目前國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廢棄物進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和利用，每年可以帶來(lái)近千億元的效益，其體現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義不容忽視。如聶斌英[3]的研究表明，沙棘葉中含黃酮類(lèi)化合物最多，如槲皮素、異鼠李素、山柰酚、兒茶素等，對(duì)人體的心腦血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、及新陳代謝均有十分重要作用。黃鎖義等[4]建立并優(yōu)化了超聲提取龍眼殼黃酮類(lèi)成分的方法，并對(duì)其中的黃酮運(yùn)用光色譜技術(shù)進(jìn)行了鑒別，這些研究為其邁向工業(yè)化道路奠定了基礎(chǔ)。Wang等[5]從滇藏蕁麻根部乙醇提取物中分離得到新木脂素，以及豆甾-4-烯-3-酮、4-羥基反式桂皮酸、4-羥基苯甲醛、4-甲氧基苯甲酸、4-羥基苯甲酸、己二酸、二十四烷酸甲酯、2-羥基二十四烷酸甲酯等化合物。彭少偉等[6]研究了用酸性醇回流法提取紅海欖葉中總生物堿的工藝條件。諸如此類(lèi)的天然產(chǎn)物非常用部位的有效資源正得到逐步重視和開(kāi)發(fā)利用。

目前關(guān)于天然藥物有效成分的提取分離主要停留在單一類(lèi)別成分的開(kāi)發(fā)，而對(duì)于植物中多種共存有效成分綜合提取分離的研究還相當(dāng)少。如此利用天然藥用植物，導(dǎo)致了部分寶貴藥物資源的浪費(fèi)，甚至影響生態(tài)環(huán)境，因此需要采用先進(jìn)開(kāi)發(fā)研究理念以及良好的技術(shù)提高資源利用率，使現(xiàn)代天然藥物研究與開(kāi)發(fā)更符合綠色環(huán)保的要求。

1.2 天然色素

天然食用色素主要是從植物、動(dòng)物和微生物中提取的。天然食用色素具有安全可靠、無(wú)毒副作用、色調(diào)自然、接近天然物質(zhì)的顏色，有些天然食用色素還具有營(yíng)養(yǎng)功效，如國(guó)外把胡蘿卜素類(lèi)列為營(yíng)養(yǎng)添加劑，美國(guó)已把β-胡蘿卜素應(yīng)用到嬰幼兒食品中[7]。有些對(duì)人體的某些疾病具有預(yù)防、治療等藥理作用和保健功能。如花色苷具有消炎、抗腫瘤、清除氧自由基、抑制脂蛋白氧化和血小板聚集的功能[8]。

我國(guó)的天然食用色素研究起步較晚，目前尚處于天然食用色素與合成食用色素并存的狀況。2005年我國(guó)天然色素的產(chǎn)量達(dá)10680 t，焦糖255000 t，占總食用色素的80%以上，比2004年增長(zhǎng)29.6%，總產(chǎn)量將近30萬(wàn)噸，這表明了我國(guó)的天然食用色素的產(chǎn)量正在逐年上升[9]。2007年我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)高速發(fā)展，增速達(dá) 11.4%。食品工業(yè)和餐飲業(yè)以每年超過(guò) 20%的速度增長(zhǎng)，2007年食品工業(yè)總產(chǎn)值31912億元，比2006年增長(zhǎng)30.07%，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)2166億元增長(zhǎng)40%。作為食品工業(yè)和餐飲業(yè)的重要組成的食品添加劑，無(wú)疑也獲得可快速的增長(zhǎng)。其中，僅食用色素就達(dá)32.46萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)1.4%[10]。近年來(lái)，天然食用色素在國(guó)際市場(chǎng)上銷(xiāo)售額的年增長(zhǎng)率一直保持在10%以上，西方的一些發(fā)達(dá)國(guó)家在食品中使用天然色素的比例已達(dá)85%，并有完全取代合成色素的趨勢(shì)[11]。上海愛(ài)普食品工業(yè)有限公司生產(chǎn)的天然焦糖色素在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，品種繁多，約有160種焦糖色素產(chǎn)品，可滿(mǎn)足客戶(hù)的潛在需求。2003～2009年工業(yè)色素海外需求情況如表1所示。

根據(jù)色素的原料、用途及劑型不同，其制備方法可分為壓榨法、粉碎法、溶劑萃取法、組織培養(yǎng)法、酶反應(yīng)法、微生物發(fā)酵法、人工合成天然色素法、超臨界萃取法等。壓榨法和粉碎法工藝簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品質(zhì)量較差，一般很少用；溶劑萃取法是目前天然食用色素生產(chǎn)的主要方法。在天然食用色素提取中的應(yīng)用研究報(bào)道較多，如用極性極小的有機(jī)溶劑從胡蘿卜和西瓜中提取類(lèi)胡蘿卜素色素[12]，該法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單，但存在能耗大等缺點(diǎn)。酶反應(yīng)法是利用酶的催化專(zhuān)一性來(lái)生產(chǎn)天然色素的方法，該法的研究較活躍，已用于辣椒紅、酒糟紅的生產(chǎn)。趙功玲等[13]研究了外加果膠酶及纖維素酶提取番茄中番茄紅素的工藝。舒國(guó)偉等[14]研究了半纖維素酶及纖維素酶的復(fù)合酶對(duì)提取黃姜色素的影響，并與其它工藝進(jìn)行比較，為黃姜色素的開(kāi)發(fā)提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。又如組織培養(yǎng)法是利用組織細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)生產(chǎn)天然色素的方法，該法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高，不受自然氣候的限制。目前該法應(yīng)用較成功的例子是甜菜紅與紫草色素的生產(chǎn)。用微生物發(fā)酵法來(lái)生產(chǎn)天然色素的方法歷史悠久，我國(guó)人民很早就掌握了用發(fā)酵法來(lái)生產(chǎn)紅曲，用發(fā)酵法來(lái)生產(chǎn)β-胡蘿卜素也已成功。喬明武等[15]已成功研制出以麥麩為基質(zhì)來(lái)發(fā)酵培養(yǎng)紅曲并產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物紅曲色素。人工合成法是用化學(xué)方法合成與天然色素結(jié)構(gòu)一致的物質(zhì),如用該法來(lái)生產(chǎn)β-胡蘿卜素、核黃素等。該法的缺點(diǎn)是產(chǎn)品中可能含有合成中殘留的各種有害物質(zhì)，故部分國(guó)家并不把此法生產(chǎn)的產(chǎn)品列入天然色素范疇。

表1 2003～2009年工業(yè)色素海外需求量及增長(zhǎng)率比較

目前，世界上批準(zhǔn)使用的天然食用色素品種有60余種，而我國(guó)只有40余種，且主要集中在辣椒紅、焦糖色、越橘紅、玉米黃、蘿卜紅等幾個(gè)品種上。高新技術(shù)應(yīng)用較少，設(shè)備落后，提取效率較低，產(chǎn)品純度低，生產(chǎn)成本高。另外，天然色素穩(wěn)定性差、著色力差、對(duì)pH值敏感，價(jià)格又比合成色素高 6～8倍，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍變窄。吳永蘭[16]研究表明甜椒紅色素在日光照射下顏色越來(lái)越淺。黑莓紅色素對(duì)酸堿極為敏感，在pH值4.0以下呈鮮艷的紅色，而隨著pH值的增加，顏色逐漸褪去[17]。此外，目前較多色素為人工合成，安全性問(wèn)題有待提高。合成色素主要成分是偶氮化合物，如莧菜紅、胭脂紅、日落黃、新紅、檸檬黃等，系萘胺、硝酸、磺基、萘、萘酚、對(duì)氨基苯磺酸等化合而成。在體內(nèi)經(jīng)代謝生成 β-萘酚、α-氨基-1-萘酚等具有強(qiáng)烈致癌性的物質(zhì)，對(duì)健康影響極大[18]。

1.3 天然香料

新中國(guó)成立后，我國(guó)天然香料資源的開(kāi)發(fā)利用得到了迅速的發(fā)展，我國(guó)香料植物約有400種，占世界香料植物總數(shù)的1/9以上，是世界最大的天然香料生產(chǎn)國(guó)。20世紀(jì)末，全國(guó)天然香料植物種植基地就已發(fā)展到 45.67萬(wàn)公頃，天然香料產(chǎn)品達(dá) 240多種，年創(chuàng)匯額達(dá)6億美元以上[19]；2006年全國(guó)生產(chǎn)香精香料產(chǎn)品的銷(xiāo)售收入達(dá)到了 225億元[20]；2007年全國(guó)生產(chǎn)香精香料產(chǎn)品的銷(xiāo)售額約為153.8億元；2008年全國(guó)香精香料產(chǎn)品總產(chǎn)量約27萬(wàn)噸，產(chǎn)品的銷(xiāo)售總額約為150億元[21]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)可生產(chǎn)各類(lèi)香料約700種，其中天然香料140余種（包括精油、浸膏、凈油和油樹(shù)脂等），不少產(chǎn)品在國(guó)際上享有盛名[22]。所產(chǎn)香料香精用于國(guó)內(nèi)加香產(chǎn)品產(chǎn)值約達(dá) 1萬(wàn)億元（其中為食品配套約達(dá)7000億元，日用化工、煙草、醫(yī)藥等產(chǎn)品約 1000億元）。其中己開(kāi)發(fā)的主要大宗天然香料產(chǎn)品生產(chǎn)能力情況如表2所示。

表2 我國(guó)主要大宗天然香料產(chǎn)品及生產(chǎn)能力[23]

近 20年來(lái)，國(guó)外香料工業(yè)發(fā)展迅速，世界上香料工業(yè)位列前面的國(guó)家主要有美國(guó)、英國(guó)、瑞士、荷蘭、法國(guó)、日本。國(guó)際香料香精貿(mào)易銷(xiāo)售情況呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，全球銷(xiāo)售額年平均增長(zhǎng)率達(dá)到4%～8%。到2007年，全球排名10強(qiáng)的香料香精公司，銷(xiāo)售額約 137億美元，占全球全行業(yè)銷(xiāo)售額的70%[24]。美國(guó)香料香精公司有120多家，最大的公司是國(guó)際香料香精公司，2010年銷(xiāo)售額為18.4億美元；瑞士奇華頓公司（Civaudan）名列世界第二，2010年銷(xiāo)售額為14.2億美元。法國(guó)是天然香料生產(chǎn)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，該地區(qū)有20多家天然香料企業(yè)，著名的有P. Robertet公司、V. Mahe Fils公司、LautievFils 公司和Charabot 公司。日本最大的香精香料企業(yè)是Takasage公司，2010年銷(xiāo)售額為8.2億美元。全球這幾大公司2010年的銷(xiāo)售額約占總銷(xiāo)售額的50%。由于目前市場(chǎng)對(duì)天然香料的需求持續(xù)增長(zhǎng)，因此天然香料產(chǎn)業(yè)良好前景會(huì)一直保持下去[25]。

目前，天然香料的制備方法主要有物理制備法、熱反應(yīng)制備法、生物技術(shù)制備法和應(yīng)用產(chǎn)品調(diào)配及生產(chǎn)等。其中，物理制備法主要用于香辛料的制備，具體是將芳香植物的葉、花、根、籽、皮等通過(guò)壓榨、蒸餾、萃取、濃縮、層析等物理方法得到精油、萃取物、油樹(shù)脂、浸膏等一系列天然香精香料。熱反應(yīng)制備法的基本類(lèi)型是氨基酸與還原糖的加熱反應(yīng)。生物技術(shù)制備法包括酶工程制備法、微生物工程制備法、細(xì)胞工程制備法、基因工程制備法等。應(yīng)用產(chǎn)品的調(diào)配及生產(chǎn)是指通過(guò)物理方法（如超臨界萃?。┧玫木蜆?shù)脂，因?yàn)槠浼兌雀?，在?shí)際生產(chǎn)中的添加量太少而不方便使用，于是按比例添加乙醇、植物油等進(jìn)行稀釋?zhuān){(diào)配成一種新的適合生產(chǎn)的產(chǎn)品。

我國(guó)擁有豐富的植物性天然香料資源，有 500余種芳香植物廣泛分布于20個(gè)?。ㄊ校瑓^(qū)），但其提取加工工藝落后。如在提取天然香料方面，國(guó)外一般用冷榨法和超臨界CO2萃取等方法，而國(guó)內(nèi)主要還是水蒸氣蒸餾。水蒸氣蒸餾具有蒸餾時(shí)間長(zhǎng)、得率低等缺點(diǎn)，難以創(chuàng)造高技術(shù)含量、高附加值的適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品[26]。甚至還有一些天然原料被銷(xiāo)往國(guó)外進(jìn)行深加工[27]，不僅導(dǎo)致我國(guó)市場(chǎng)植物性天然香料緊缺，而且嚴(yán)重浪費(fèi)了寶貴資源。另外，現(xiàn)今生產(chǎn)的香精香料產(chǎn)品中約85%的產(chǎn)品是通過(guò)化學(xué)合成方法得到的，大量的化學(xué)合成物質(zhì)濫用給人們的健康帶來(lái)危害。隨著生活水平的提高，人們對(duì)香精香料趨向于天然、健康、安全、營(yíng)養(yǎng)和多功能性等方面的需求，因此迫切需要盡快建立集約環(huán)保型的天然香精香料工業(yè)。

1.4 天然油料

根據(jù)國(guó)家糧食局和中國(guó)糧食行業(yè)協(xié)會(huì)提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及有關(guān)資料，2002年，全國(guó)擁有一定規(guī)模的食用植物油加工企業(yè)5169個(gè)。2005年，全國(guó)入統(tǒng)食用植物油加工企業(yè)1043個(gè)[28]。2008年全國(guó)入統(tǒng)油脂加工企業(yè)為1222個(gè)，年處理油料能力7865.7萬(wàn)噸，油脂精煉能力2728.6萬(wàn)噸。食用植物油總產(chǎn)量1927.8萬(wàn)噸。據(jù)國(guó)家海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)進(jìn)口大豆4255萬(wàn)噸，較2008年的3744萬(wàn)噸，增加了511萬(wàn)噸，增幅為13.65%。據(jù)國(guó)家糧油信息中心統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)大豆產(chǎn)量為1500萬(wàn)噸，花生產(chǎn)量為1470.8萬(wàn)噸，油菜籽1365.7萬(wàn)噸，棉籽1147.9萬(wàn)噸，加上芝麻、胡麻籽和葵花籽等其它油料，總產(chǎn)量接近6000萬(wàn)噸。這充分說(shuō)明我國(guó)植物油料的品種及產(chǎn)量在世界植物油料生產(chǎn)大國(guó)中有著舉足輕重的地位[29]。

1998～2007年，中國(guó)油脂生產(chǎn)總體上較為穩(wěn)定，使用國(guó)產(chǎn)油料加工的植物油產(chǎn)量維持在900萬(wàn)噸左右。其中大豆油、菜籽油、花生油3種植物油的產(chǎn)量在700萬(wàn)噸左右（見(jiàn)圖1）。由圖1可以看出，3種植物油的增長(zhǎng)變動(dòng)并不相同。1998～2007年，大豆油產(chǎn)量從127萬(wàn)噸增長(zhǎng)到160萬(wàn)噸的高點(diǎn)后，逐年下降到72萬(wàn)噸；菜籽油產(chǎn)量從272萬(wàn)噸增長(zhǎng)到446萬(wàn)噸的高點(diǎn)后，逐年下降到344萬(wàn)噸；花生油產(chǎn)量從195萬(wàn)噸增長(zhǎng)到221萬(wàn)噸的高點(diǎn)后，在200萬(wàn)噸附近徘徊。近年來(lái)，伴隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的改善和市場(chǎng)的放開(kāi)，中國(guó)油脂需求也進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期，從1998年的1104萬(wàn)噸增加到2007年的2416萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)9%。目前國(guó)內(nèi)油脂產(chǎn)需缺口超過(guò)了1600萬(wàn)噸[30]。

圖1 3種油料加工的油脂產(chǎn)量比較圖

國(guó)際天然油脂工業(yè)方面，2000～2002年世界植物油料生產(chǎn)豆油2420萬(wàn)噸，棕櫚油2100萬(wàn)噸，菜籽/卡諾納油1380萬(wàn)噸，其它2740萬(wàn)噸，總計(jì)8640萬(wàn)噸。幾種油脂按產(chǎn)量所占百分?jǐn)?shù)：大豆油，28%；棕櫚油，25%；菜籽/卡諾納油，16%；向日葵油，11%。2004/2005年世界植物油料產(chǎn)量38050萬(wàn)噸，其中大豆為22300萬(wàn)噸，美國(guó)油料產(chǎn)量為7720萬(wàn)噸。2003/2004美國(guó)出口大豆2449萬(wàn)噸，巴西2300萬(wàn)噸，阿根廷975萬(wàn)噸。2004/2005年全球植物油產(chǎn)量約10590萬(wàn)噸，美國(guó)產(chǎn)量約920萬(wàn)噸。豆油是最主要的植物油脂，2003/2004年產(chǎn)量達(dá)到3210萬(wàn)噸，占9種主要植物油脂總產(chǎn)量的31.8%。棕櫚油產(chǎn)量?jī)H次于豆油，達(dá)到2810萬(wàn)噸，占9種主要植物油脂總產(chǎn)量的27.9%，其中馬來(lái)西亞產(chǎn)量達(dá)1370萬(wàn)噸，馬來(lái)西亞和印度尼西亞的棕櫚油占世界產(chǎn)量的75%。2000～2002年世界植物油料生產(chǎn)狀況如圖2所示。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年因油棕種植在南美、非洲和東南亞的擴(kuò)展，棕櫚油將成為世界上最主要的植物油脂之一[31]。

圖2 2000～2002年世界植物油料生產(chǎn)狀況分布圖

在輕化工領(lǐng)域，油脂是生產(chǎn)脂肪化學(xué)品包括肥皂、金屬皂、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇、脂肪胺、脂肪酰胺及甘油等產(chǎn)品的主要原料[32]。目前，馬來(lái)西亞共有14個(gè)油脂化工企業(yè)，生產(chǎn)脂肪酸、精餾脂肪酸、脂肪醇、甲酯和甘油，其中有些企業(yè)還生產(chǎn)衍生物、PVC的穩(wěn)定劑等[33]。此外，植物在工業(yè)上可利用的領(lǐng)域還有：膠合板黏結(jié)劑、木質(zhì)生物復(fù)合材料、生物柴油、可生物降解的塑料制品、聚氨酯泡沫塑料、固體潤(rùn)滑脂、液壓油、干性油、油漆涂料、印刷油墨、作物保護(hù)劑、聚合乳化劑、生物基化學(xué)溶劑、離子交換樹(shù)脂、食用膜、鋼材及鋼管防腐劑、降解橡膠、化妝品以及肥料等[9]。

但是，中國(guó)在油料油脂行業(yè)已投入了大量的資源，在現(xiàn)實(shí)狀況下得不到高效利用，造成較大的浪費(fèi)。比如我國(guó)年產(chǎn)大豆約1500萬(wàn)噸，其中大部分大豆用于油脂行業(yè)的加工，目前僅黑龍江省油脂加工企業(yè)就有148家，但由于油脂廠(chǎng)規(guī)模小、生產(chǎn)技術(shù)落后等方面的原因，大多處于虧損和停業(yè)狀態(tài)[34]。另外一方面，油脂生產(chǎn)過(guò)程對(duì)產(chǎn)品的安全性問(wèn)題也值得重視。1990年荷蘭RonaldMensink等報(bào)道攝取反式脂肪酸的膳食會(huì)提升人體血清中LDL膽固醇的含量，而降低血清HDL膽固醇，致使人體健康受到威脅。美國(guó)食品藥物管理局（FDA）要求從2006年1月1日起食品廠(chǎng)商在其食品包裝上必須標(biāo)識(shí)反式脂肪酸含量[35]。因此，集約環(huán)保型的油脂生產(chǎn)技術(shù)將成為油脂工業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向，使油脂行業(yè)的加工范圍更加廣闊，并在促進(jìn)人類(lèi)保健方面、解決人類(lèi)能源問(wèn)題中將起著越來(lái)越重要的作用。

1.5 天然植物纖維

就植物生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，其實(shí)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素為主的植物纖維組成。全球可再生、可循環(huán)、可降解、對(duì)環(huán)境友好的生物質(zhì)資源中，木本和草本植物占有最大比例。除淀粉外，纖維素利用已有悠久的歷史，除了在造紙、紡織、建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用之外，曾經(jīng)在燃料方面長(zhǎng)期大量使用。到2010年，我國(guó)秸稈的總產(chǎn)量達(dá)到7.26億噸，而秸稈資源的利用率僅為33%。日本社會(huì)每年纖維的總消費(fèi)量約為 228.7萬(wàn)噸，總排除量約為 171.2萬(wàn)噸，總回收量約為18.4萬(wàn)噸，其中再利用和循環(huán)利用的纖維約為16.2萬(wàn)噸[36]。

從 20世紀(jì)中葉至今，不僅經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，而且經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家的部分地區(qū)，也開(kāi)始廣泛使用煤、石油、天然氣等為燃料，相當(dāng)部分秸稈當(dāng)做廢物燃燒，造成環(huán)境污染。包括我國(guó)東部地區(qū)，因麥草廢棄物堵塞河道、燃燒煙氣影響機(jī)場(chǎng)航班停飛等事例，不勝枚舉。從目前情況看來(lái)，化工、食品、制藥工業(yè)中由生物發(fā)酵工藝（如醬油）產(chǎn)生的廢渣，由化學(xué)溶劑提取工藝（如中藥）產(chǎn)生的廢渣和直接物理壓榨工藝（如油料、甘蔗）產(chǎn)生的廢渣是3種極具代表性的主要廢渣來(lái)源，而這3種廢渣都來(lái)源于富含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的天然生物質(zhì)原料，這些原料在上述產(chǎn)業(yè)中被利用的是少量成分（中藥提取物含量一般不超過(guò)原料干重的30%，甘蔗汁和植物油含量一般不超過(guò)50%），被當(dāng)做廢渣處理（丟棄、供熱、做低級(jí)飼料）的是大量成分，即便是直接利用纖維素的造紙工業(yè)，其中大量的半纖維素和木質(zhì)素也被當(dāng)做雜質(zhì)除去，一方面造成了資源浪費(fèi)，另一方面造成排放的黑液黏度大而難以處理。木質(zhì)素全球年產(chǎn)量約1500億噸，我國(guó)造紙工業(yè)每年排放木質(zhì)素就有約1000萬(wàn)噸。因此從資源充分開(kāi)發(fā)和綜合利用的角度而言以上產(chǎn)業(yè)大多是原料利用率極低的粗放型產(chǎn)業(yè)，和目前國(guó)家所提倡的建立集約環(huán)保型社會(huì)的方針背道而馳。在植物產(chǎn)品中，圍繞工業(yè)廢棄部位、邊角余料以及殘?jiān)幸岳w維素、木質(zhì)素、半纖維素為主，植物油、果膠、鞣質(zhì)等共存成分的全面利用正在開(kāi)展。以植物纖維為例，木材、竹材作為建筑、家具、支撐材料等之外，枝條、皮片、節(jié)杈等提取纖維素等的利用已經(jīng)展開(kāi)。王霞等[37]采用微波輔助堿提取的方式，確定了纖維素的最佳提取條件。Christine等[38]對(duì)禾本科鐮刀木聚糖酶水解半纖維素的效果進(jìn)行了研究，主要目的就是尋找高效的水解酶，提高半纖維素的轉(zhuǎn)化率，降低生物轉(zhuǎn)化的成本。

此外，許多麻類(lèi)纖維植物，包括韌皮纖維類(lèi)的苧麻、亞麻、黃麻、槿麻等和葉纖維類(lèi)的蕉麻、劍麻、漢麻（低毒或無(wú)毒大麻）、羅布麻正在發(fā)展，其韌皮纖維脫膠、梳理后用于紡織生產(chǎn)，稈芯用于造紙和生產(chǎn)黏膠纖維，籽用于提取油脂和蛋白質(zhì)，花和葉用于提取藥用活性成分等。例如，德國(guó)IVW研究所以大麻、洋麻為原料，采用針刺工藝將天然纖維制得纖維氈片，同時(shí)利用BASF公司提供的水溶性丙烯酸系樹(shù)脂對(duì)氈片進(jìn)行預(yù)浸處理，干燥使產(chǎn)品含濕率在 15%左右后再成型。成型后的產(chǎn)品具有優(yōu)良的機(jī)械性能，完全可以滿(mǎn)足汽車(chē)內(nèi)飾部件的要求，主要應(yīng)用于門(mén)板、坐椅背板等中；奧地利Kompetenzzentrum公司同樣以麻為原料，但在制備針刺非織造氈時(shí)，將纖度偏低的亞麻和較粗的洋麻以1∶1的配比混合，明顯改進(jìn)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性[39]。

總體看來(lái)，基于綜合開(kāi)發(fā)利用思想下，目前植物生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)框架總結(jié)如圖3所示。

圖3 天然植物生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)框架圖

1.6 天然淀粉

淀粉是一種價(jià)格低廉、資源豐富、易于取得、應(yīng)用廣泛可再生資源。天然淀粉是以?xún)?nèi)部有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的小顆粒狀態(tài)存在的，其分子結(jié)構(gòu)有直鏈和支鏈兩種。對(duì)于不同的植物品種，其淀粉顆粒的形狀、大小以及直鏈淀粉與支鏈淀粉含量的比例都各不相同。天然淀粉因其結(jié)構(gòu)和性能缺陷（如冷水不溶性，糊液在酸、熱、剪切作用下不穩(wěn)定等）大大限制其工業(yè)應(yīng)用。隨著科學(xué)的進(jìn)步，人們運(yùn)用物理、化學(xué)、酶等方法對(duì)天然淀粉進(jìn)行處理，使其具有適合某種特殊用途性質(zhì)，即成為變性淀粉。

變性淀粉是食品、紡織、造紙、塑料、醫(yī)藥等眾多現(xiàn)代工業(yè)的原輔料。目前世界上變性淀粉年產(chǎn)量近600萬(wàn)噸，主要集中在歐美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家，亞洲的日本、泰國(guó)和我國(guó)也是變性淀粉的主要生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)變性淀粉年產(chǎn)量在不斷增加，20世紀(jì) 80年代中期，全國(guó)年產(chǎn)變性淀粉總量只在幾千噸，而2003年我國(guó)變性淀粉實(shí)際生產(chǎn)量在45萬(wàn)噸左右，2004年全國(guó)變性淀粉產(chǎn)量已達(dá)到53萬(wàn)噸。全國(guó)淀粉及淀粉制造行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值也從2003年的60萬(wàn)元增加到2009年的2200萬(wàn)元。

目前，關(guān)于天然淀粉的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要立足于淀粉基可降解塑料制品的生產(chǎn)[40]、以淀粉為原料利用生物技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品[41]、淀粉質(zhì)體遺傳學(xué)[42]等幾方面的研究。但是關(guān)于淀粉制造行業(yè)中廢水的處理問(wèn)題仍是該產(chǎn)品工業(yè)生產(chǎn)中存在的主要難點(diǎn)。

2 新技術(shù)、新工藝與新思路

目前，天然植物化工產(chǎn)品主要是采用傳統(tǒng)的壓榨、浸漬和半化學(xué)合成等方法制得，存在一定的局限性也不利于可持續(xù)發(fā)展的要求，因此發(fā)展新型環(huán)保的天然植物化工產(chǎn)品是當(dāng)前以及未來(lái)的方向。近年來(lái)，生物工程技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)、微波技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等在天然植物化工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這些新技術(shù)的應(yīng)用，給傳統(tǒng)的天然植物化工注入了新的生機(jī)和活力。隨著氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）、質(zhì)譜（MS）、核磁共振譜（NMR）、紅外分光光度法（IR）和紫光分光光度法（UV）在有機(jī)分子結(jié)構(gòu)分析中的廣泛應(yīng)用，人們加快了對(duì)天然植物成分的研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了一批很有價(jià)值的新型化合物。事實(shí)證明，新技術(shù)、新設(shè)備在天然植物化工中的應(yīng)用必將對(duì)其發(fā)展帶來(lái)飛躍，加速天然植物化工行業(yè)的發(fā)展。

近年來(lái)，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和綠色化學(xué)的興起，研究和開(kāi)發(fā)綠色反應(yīng)溶劑和環(huán)境友好催化劑引起了廣泛的關(guān)注，離子液體作為新型高效的綠色溶劑成為了當(dāng)代化學(xué)的前沿和熱點(diǎn)[43]。離子液體是指完全由離子組成的在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的物質(zhì)，它具有反應(yīng)速率快、選擇性好、無(wú)揮發(fā)、三廢產(chǎn)生少、易于循環(huán)利用、密度大、表面張力高、易分相、便于產(chǎn)物分離等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)。Fort等[44]的研究結(jié)果顯示，使用離子液體能有效地分離植物纖維原料的不同組分，可以高收率的從植物纖維原料中提取植物纖維素。研究表明，用離子液體處理得到纖維素的產(chǎn)率要比用蒸汽蒸餾或化學(xué)方法處理得到的纖維素的產(chǎn)率高出很多。Liu等[45]用這種方法從松針中提取松針油，與傳統(tǒng)的提取方法相比其產(chǎn)率更高，而且提取物的成分也有所不同。另外值得引起關(guān)注的是離子液體的應(yīng)用以及與現(xiàn)代綠色介質(zhì)的結(jié)合，該體系是綠色化學(xué)領(lǐng)域的新方向。超臨界二氧化碳和離子液體這兩種綠色介質(zhì)的結(jié)合為環(huán)境友好化學(xué)的研究提供了新選擇。二氧化碳和離子液體本身都具有各自的特殊性，且極性和揮發(fā)性相差很大，兩者的結(jié)合增加了一些新的性質(zhì)。目前的研究結(jié)果已經(jīng)顯示出該體系的突出優(yōu)點(diǎn)，超臨界二氧化碳和離子液體的結(jié)合，充分發(fā)揮了兩者在溶解性和催化反應(yīng)等方面的優(yōu)點(diǎn)，尤其是兩者間不對(duì)稱(chēng)的相溶性，使反應(yīng)物系可以在相間實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，減少了副反應(yīng)，同時(shí)，一些貴重有機(jī)金屬催化劑僅溶于離子液體，而離子液體相幾乎不揮發(fā)，避免了流失和環(huán)境污染[46-47]。

目前關(guān)于天然植物的綜合開(kāi)發(fā)利用研究已有一些報(bào)道，其中楊梅的研究較為全面。楊梅果肉和果汁中含有豐富的氨基酸、多酚、多糖以及礦質(zhì)元素，目前除了將楊梅做成果脯、楊梅汁做成飲料外，還對(duì)其中具有藥用價(jià)值的黃酮和花青素等活性成分進(jìn)行提取分離。這類(lèi)物質(zhì)都有著良好的抗氧化性能和清除自由基能力。從楊梅根皮中提取楊梅多酚，以楊梅多酚為主制成防溶靈膠囊，對(duì)治療陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿（PNH）有較好效果，具有較好的防止溶血作用；楊梅樹(shù)皮中富含單寧，可治療心腹絞痛、食物中毒、皮膚濕疹、惡瘡疥癬、跌打腫痛、刀傷出血、燒傷、燙傷、骨折等；楊梅的核仁中含維生素 B17，這是一種抗癌物質(zhì)；楊梅核還能夠用于制備性質(zhì)優(yōu)良的活性炭，不僅可作為活性炭工業(yè)生產(chǎn)的新原料，而且解決了楊梅加工廠(chǎng)處理固體廢棄物問(wèn)題[48-49]。又如可將竹枝和竹葉當(dāng)中富含的多糖和黃酮類(lèi)物質(zhì)提取分離出來(lái)，制成藥品和功能性食品；還可從竹葉中提取葉綠素和揮發(fā)油，竹葉揮發(fā)油是一種良好的天然香料；竹莖可榨取竹瀝，鮮竹瀝具有化痰止咳的功效，剩余的竹渣可用于造紙或制備竹纖維；竹筍可以制成各類(lèi)食品；加工食品剩余的筍殼還可以用于提取色素、氨基酸以及做成飼料等[50-51]。

作者所在研究室在天然植物的綜合開(kāi)發(fā)利用方面已進(jìn)行了十余年的研究，并取得了良好成果。對(duì)于傳統(tǒng)茶多酚的提取工藝作了綜合利用優(yōu)化研究，高效提取茶多酚的同時(shí)還能提取天然的茶色素、茶堿以及茶渣的合理利用，并成功開(kāi)發(fā)優(yōu)化的兒茶素制備的特有技術(shù)。對(duì)于我國(guó)特有的川芎藥材，針對(duì)其中分散于不同部位的若干成分（川芎嗪、阿魏酸和揮發(fā)油），研究了適宜的綜合提取工藝技術(shù)路線(xiàn)[52]，并對(duì)工藝過(guò)程的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，該工藝路線(xiàn)各有效成分均可達(dá)到較高純度，相關(guān)研究成果已獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)ZL200810045194）。該工藝穩(wěn)定性好，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。另外以國(guó)內(nèi)山區(qū)廣泛分布的生態(tài)/木本油料樹(shù)種毛葉山桐子為原料，通過(guò)化學(xué)改性的方法制備環(huán)境友好型生物潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，解決了植物油作為潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油熱氧化穩(wěn)定性和低溫流動(dòng)性均較差等缺陷（專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810147611）。在對(duì)毛葉山桐子油的理化性質(zhì)的全面研究基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了毛葉山桐子油綜合利用的工藝路線(xiàn)；并通過(guò)傳統(tǒng)均相堿催化，來(lái)制備生物柴油綜合工藝，繼而開(kāi)發(fā)出具有工業(yè)應(yīng)用潛力的制備高純度亞油酸工藝及利用亞油酸轉(zhuǎn)化共軛亞油酸的技術(shù)（專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01010209465X）。對(duì)于甘蔗制糖過(guò)程，作者開(kāi)展了一系列的綜合利用研究。目前已初步開(kāi)發(fā)出同時(shí)得到總黃酮和總花青素兩種有效成分的綜合提取分離方法[53]，也申報(bào)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00910058998X）。該方法成本低廉，不影響原有制糖工序，資源利用率高。

在天然植物原料收集、運(yùn)輸過(guò)程中需要耗費(fèi)越來(lái)越多的人力和運(yùn)輸費(fèi)用，但能夠提取利用的有效成分僅占很小部分，一般占植物提取原料的95%以上的大量的植物提取固體廢棄物卻未獲得合理利用。這些固體廢棄物的主要成分有半纖維素、纖維素和木質(zhì)素。大多數(shù)經(jīng)過(guò)提取處理后，半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的含量或純度往往很高，應(yīng)該也能夠通過(guò)適宜的加工制得附加值更高的衍生化產(chǎn)物。作者課題組已開(kāi)展了綜合利用該三類(lèi)成分的綠色環(huán)保新技術(shù)研究，取得很有前景的結(jié)果。例如，利用離子液體將草類(lèi)植物纖維造紙?jiān)显谥茲{工序中的蒸煮環(huán)節(jié)之前進(jìn)行預(yù)處理制取糠醛然后再進(jìn)行造紙[54]。該項(xiàng)目提高了資源利用率，實(shí)現(xiàn)了原料成份的多用途開(kāi)發(fā)，也減輕了制漿過(guò)程的處理難度，有利于降低成本和保護(hù)環(huán)境，并且不改變現(xiàn)有制漿工藝。這些開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了天然植物有效成分的綜合利用，不但可以提高資源利用率，還可能創(chuàng)造可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，在天然香精香料方面，蘇林[55]發(fā)現(xiàn)了一種存在于植物內(nèi)的一微生物群落，它是由真菌、細(xì)菌、原生動(dòng)物等組成，在一定條件下形成一生態(tài)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)在發(fā)酵反應(yīng)器中能制備天然香精香料。夏湘等[56]對(duì)采用超臨界 CO2萃取技術(shù)提取雪峰蜜橘果皮精油進(jìn)行了研究，采用GC-MS分析技術(shù)和相關(guān)的分析軟件，對(duì)雪峰蜜桔果皮精油揮發(fā)性組分進(jìn)行分析鑒定。Sebastián等[57]以異戊醇為原料生物合成香蕉香精。有些地方將微膠囊化技術(shù)應(yīng)用于香辛料當(dāng)中[58]，具有廣闊的發(fā)展前景。在天然色素方面，鄭永麗[59]將大孔樹(shù)脂應(yīng)用于葡萄籽原花色素的分離純化，在原花色素經(jīng)浸提劑粗提的基礎(chǔ)上，采用大孔吸附樹(shù)脂進(jìn)行分離富集研究。章建國(guó)等[60]以梔子黃提取后的廢液為原料，通過(guò)將β-葡萄糖苷酶發(fā)酵和酶促反應(yīng)分開(kāi)的兩步法制得梔子藍(lán)色素。以上研究均為天然植物化工邁向集約、低碳、環(huán)保的21世紀(jì)發(fā)展方向奠定了基礎(chǔ)。

總的說(shuō)來(lái)，有待全面開(kāi)發(fā)綜合利用的天然植物的基本情況如圖4所示。

圖4 天然植物綜合開(kāi)發(fā)利用情況圖

3 發(fā)展策略與展望

（1）采取資源綜合利用策略，提高資源利用率，發(fā)展低碳環(huán)保工業(yè)

將有效成分利用后，仍會(huì)產(chǎn)生大量廢渣，一般采取的處理方式是將其倒掉、燒毀或發(fā)酵生產(chǎn)飼料，要么污染環(huán)境，要么轉(zhuǎn)化為廉價(jià)的產(chǎn)品，而且作為飼料使用其安全性很值得商榷。如果能采用現(xiàn)代科技手段，建立合理、高效、經(jīng)濟(jì)的方法和工藝，將其開(kāi)發(fā)成源自天然的藥品、保健品、藥用輔料或化妝品添加劑等具有更高附加值的產(chǎn)品，既解決了工業(yè)廢料處理的負(fù)擔(dān)，又促進(jìn)了可再生資源的高效、循環(huán)利用，還可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)就業(yè)和改善、保障農(nóng)民收入。如利用山楂核中的多種有效成分制成治療多種病癥的良藥，再將其中的精油制成香料或食品添加劑等，對(duì)提取后的山楂核渣可再進(jìn)一步將其制成優(yōu)質(zhì)的活性炭，這樣不但可拓展其利用空間，還可生產(chǎn)高附加值的各種制品提高經(jīng)濟(jì)效益。

（2）提高多用途經(jīng)濟(jì)作物選育和種植技術(shù)研究

優(yōu)質(zhì)專(zhuān)用型品種是發(fā)展植物化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，因此，要針對(duì)不同需求，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的優(yōu)質(zhì)專(zhuān)用型作物品種，適宜生產(chǎn)保健食品的藥用品種，適宜食品加工的食用品種，適合用于生產(chǎn)淀粉、糖、酒精的工業(yè)原料型品種，適合簡(jiǎn)單加工的水果型品種等。相比而言，具有多用途特點(diǎn)的作物品種，綜合利用空間大，對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高而穩(wěn)定。此外，還應(yīng)開(kāi)展或加強(qiáng)不同品種的品質(zhì)普查工作，充分發(fā)揮現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)品種的作用。

（3）加大科技投人，拓寬和深化天然植物化工產(chǎn)品研究與開(kāi)發(fā)

在促進(jìn)現(xiàn)有科技成果轉(zhuǎn)化的同時(shí)，要進(jìn)一步加大科技投入與開(kāi)發(fā)的力度，開(kāi)展各種產(chǎn)品加工工藝研究。在注重傳統(tǒng)技術(shù)改良的同時(shí)，逐漸開(kāi)發(fā)新用途，特別是開(kāi)展藥用、保健作用及其新產(chǎn)品加工工藝的研究開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)高附加值的各種制品，提高經(jīng)濟(jì)效益。例如，楊梅不易貯藏，極易變質(zhì)，因此可以將楊梅開(kāi)發(fā)成楊梅果脯、楊梅罐頭、固體飲料等多種產(chǎn)品。這些產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)，貨架期長(zhǎng)，是適于各種人群的休閑食品。另一方面，可以加大科技投入，利用楊梅的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及具有良好的藥理作用，提取其中的多種生物活性成分，進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)利用，具有非常好的發(fā)展前景。

（4）提升天然植物化工的產(chǎn)業(yè)化水平

以海南的天然香料工業(yè)為例，海南出產(chǎn)天然香料，且品質(zhì)優(yōu)，與化學(xué)香料比，其風(fēng)味更佳，也更安全。海南是我國(guó)香草蘭最為理想的種植地，香草蘭的果實(shí)香莢蘭豆能提取出國(guó)際上最昂貴的香料——天然香蘭素。浙江一家企業(yè)每年用化學(xué)原料合成香蘭素6000噸，出口到世界各地。而天然提取的香蘭素價(jià)格是合成香蘭素的幾十倍，與浙江相比，海南無(wú)疑錯(cuò)失了這一巨大的商機(jī)。歸咎其原因主要是由于產(chǎn)業(yè)化水平較低，生產(chǎn)、研發(fā)、加工、銷(xiāo)售等經(jīng)營(yíng)模式較為落后。因此，建議政府首先要努力創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，外引內(nèi)聯(lián)吸引各方資金投入天然植物綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；其次引導(dǎo)消費(fèi)，樹(shù)立相關(guān)加工制品的品牌優(yōu)勢(shì)，抓住天然原料純天然、無(wú)污染的特點(diǎn)；打好綠色食品牌同時(shí)，搞好產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)和企業(yè)的形象策劃，提升產(chǎn)品擋次，以品牌優(yōu)勢(shì)促進(jìn)產(chǎn)品銷(xiāo)售，促進(jìn)綜合利用產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

總之，要想最終成功構(gòu)建集約環(huán)保型社會(huì)背景下的天然植物化工，形成成熟的運(yùn)作思路、體系和模式，整體實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，全面縮小和世界發(fā)達(dá)國(guó)家差距，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，這就需要在現(xiàn)階段由企業(yè)提供資金支持，科研機(jī)構(gòu)積極參與，提升開(kāi)發(fā)利用的科技水平，加上國(guó)家制定合理的政策和資助，培植國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，開(kāi)拓國(guó)際貿(mào)易等諸多因素共同推動(dòng)這一事業(yè)的前進(jìn)。

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Progress of the natural plant chemical industry in building intensive and environmental protection society

SONG Hang，YAO Shun，LI Xinying，YANG Yingying，JIA Chunmei
（Department of Pharmaceutical and Biological Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，Sichuan，China）

TQ 91

A

1000–6613（2011）04–0691–10

2010-11-12；修改稿日期：2010-12-05。

及聯(lián)系人：宋航（1957—），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事制藥及生物工藝過(guò)程、精細(xì)化工、新型分離技術(shù)、手性物分析與制備技術(shù)等研究。E-mail hangsong@scu.edu.cn。