安康黄姜产业发展的现状问题与建议.docx
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安康黄姜产业发展的现状问题与建议
安康黄姜产业发展的现状、问题与建议
黄姜(),又名盾叶薯蓣、C.H.WrightZingiberensisDioscorea
属,多年蓣蓣纲,薯科,薯为被子植物门,单子叶植物火头根,
生缠绕草本植物,为我国特有的野生资源,主要分布在陕西、
湖北、湖南、四川、贵州及云南等省。
黄姜最早记录于两千多
年前的《山海经》,汉代的《神农本草经》,宋代的《图经本草》、
《求薯蓣苗》、《种山药》,明代的《本草纲目》以及清代的《植物名
实图考》等均有记载,并被《中华人民共和国药典》版收)(2000
载,其根茎中薯蓣皂甙元()俗称皂素的含量为”)(disogenin“
﹪~﹪,是世界上薯蓣皂甙元含量最高的种。
16.151.1早在古代,我国民间就发现黄姜具有较高的药用价值,并
且可以食用,以根状茎入药,其性味甘﹑苦﹑凉,具有清肺止
咳,利湿通淋,通络止痛,解毒消肿的功能,可治肺热咳嗽,湿
热淋痛,风湿腰痛,痈肿恶疮,跌打扭伤,蜂蜇虫咬等。
黄姜的主要有效成分是薯蓣皂甙元,以它为起始原料经
过结构改造、化学半合成,可以生产皮质激素、性激素、蛋白
同化激素等多种甾体药物。
而甾体药物是仅次于抗生素300
类的第二大类药物,因此皂素亦有药用黄金的美誉。
”“
自发现黄姜具有重要的药用价值后,陕西省安康市自上
世纪八十年代开始率先在国内进行大规模的人工种植,经过
多年的努力,安康市黄姜产业形成了在全国颇有影响力的支
柱产业。
展的状况一、国内外甾体激素与黄姜产业发.
甾体激素的发展状况1.1
自上世纪以来,医药界取得的重大进展有两个,其一是抗
生素的发现和应用。
其二是甾体激素的发现和应用。
甾体激素具有极重要的医药价值,是一类维持生命、保持
正常生活、促进性器官发育、维持生殖的重要生物活性物质,
不仅能治疗多种疾病,而且也是计划生育及产生免疫抑制等
方面不可缺少的药物。
甾体药物具有很强的抗感染、抗过敏、
抗病毒和抗休克的药理作用,能改善蛋白质代谢,恢复和增强
体力,以及利尿、利压,广泛用于治疗风湿性关节炎、支气管
哮喘、湿疹等皮肤病、过敏性休克、前列腺炎、爱迪森氏等内
分泌疾病,也可用于避孕、安胎、减轻女性更年期症状、手术
麻醉等方面,以及预防冠心病、艾滋病、减肥等。
尤其是甾体
口服避孕药的研究成功,使人类生育控制达到了一个全新的
水平。
甾体药物现成为仅次于抗生素的第二大类药物,是医院
临床中不可缺少的基础药物。
薯蓣皂素是年和首先发现的,由于1936MatsukawaFujii
当时对其生理活性及其治疗作用不明,在相当长的时间未能
引起人们的重视。
直到年和他的同事发现薯蓣1943Marker
皂素是合成可的松及其它激素类药物的原料,才引起人们的
广泛关注。
正是发明了以薯蓣皂甙为原料进行半合成生产甾
体激素药物,才真正使甾体药物的生产规模迅速扩大,成本大
幅降低,使甾体药物成为一种临床常见的药物。
自从甾体激素发明以来,生产方法主要有动植物提取法和
化学合成法。
年,联合国卫生组织()宣布,禁止使WHO1992
器和血液中脏物动从为物,因药甾体激素产用化学合成法生
提取的激素会导致肥胖与巨人症,因此只能从植物中提取皂
素和甾醇生产甾体激素药物,但利用甾醇生产甾体激素药物
的收率低,成本远高于利用皂素生产的成本,国内还没有大规
模的利用甾醇生产甾体激素。
目前,一般都是用植物提取的皂素生产甾体激素类药物。
植物皂素主要有三大类,即薯蓣皂素、剑麻皂素、番麻皂素。
剑麻皂素和番麻皂素虽然在结构上和薯蓣皂素十分接近,生
产甾体激素药物时能够在生产部分药物中替代薯蓣皂素,但
是用微生物引入羟基过程发生困难,影响以后的大部分合11
成路线无法延续。
因此,剑麻皂素和番麻皂素的使用量十分有
限,薯蓣皂素是生产甾体激素药物最理想的基础原料,全球三
分之二以上的甾体药物是以薯蓣皂素作基础原料生产的。
因
此,薯蓣皂素是甾体激素原料药主要的起始原料,作用不可替
代。
黄姜
薯蓣皂素
双烯醇酮
皮质激素性激素蛋白同化
激素
世界上薯蓣皂素含量较高的植物资源不多,主要分布在我
减,源锐资蓣国和墨西哥。
经过多年采挖,墨西哥野生薯植物
缩。
而中国而人工种植也不甚成功,因此墨西哥的出口逐年萎
黄姜资源较为丰富,原料价格较低,使中国皂素及甾体激素中
间体在国际市场上有较强的竞争力,为中国皂素及甾体激素
的发展提供了巨大潜力,中国成为世界上的甾体激素及其中
间体的出口大国,达到全球市场份额的以上,其中有60%2/3
直接出口到美、德、法等多个国家和地区。
120
从国际市场看,甾体激素药物产业呈现很好的发展前景。
自上世纪九十年代以来,国际市场甾体激素药物销售额每年
以的速度递增,目前已形成种类繁多,临床应用广泛和8-10%
需求旺盛的一大类药物。
据专家预测,甾体激素类药物的需求
量在未来年内将越来越大,每年欧洲将以、美国以5.2%20
、亚洲以、非洲及南美洲以的需求量猛增。
13%4.4%7.7%
经过近八十年的迅猛发展,目前甾体激素药物现已发展成
为仅次于抗生素类的第二大类药物,全球年的销售额突2009
破了亿美元,占全球医药销售额的左右,发展前景十6%600
分看好。
国内黄姜产业发展的状况1.2
为解决甾体药物依赖进口的局面,我国年开始进行1957
薯蓣资源调查。
年在国家科委的领导下,全国组织1964-1974
了个专业队,普查了个省区、个县,寻找研究含有6206020
甾体皂素的薯蓣资源。
整个工作持续了年之久,动员了数10
以万计的群众参加,并进行了全国大协作。
与此同时还开展了
化学分析、资源保护、栽培试验等方面的工作。
调查结果发现:
我国有种、亚种、变种薯蓣。
武当山发现的野生黄姜,1721
薯蓣皂甙元含量高达,为世界第一。
经过调查发现,黄16.5%
详见源的分布资植物蓣皂素的原料。
我国薯蓣姜是最好的薯
下表。
我国薯蓣植物资源分布及皂素含量
皂素含分植
秦岭山脉以南、南岭以北、大别山区以西盾叶1.05-16.1横断山脉(黄姜
小花盾叶云3.40-3.9
华北、东北、西北、华东、河1.36-1.4
秦岭山脉以南、湖北、湖南、甘南、川东柴黄0.30-2.5
安徽、浙江、江西、湖纤0.44-2.9
,西至云东、北至西南起云南叉蕊0.50-2.7至台湾基冲
门、北至安徽霍山,西至四川越西南至厦蓣粉背薯0.45-2.02至台湾基隆东
,西至云南南至云南蒙自,北至湖北巴东药黄山1.70-4.20至湖南平江东坪,兰
,西至西藏县南至云南勋海,北至四川茂蓣蜀葵叶薯0.31-2.30州玉屏贵波密,东至
,西至西藏坝劝,北至四川阿南至云南禄蓣三角叶薯1.80-5.40县东至四川理吉隆,
北料,黄姜的自然分布区为资源调查资植物根据我国薯蓣
、地区,即亚热带及中亚热带N10'23°50'E98°53'-121°42'-32°
围内。
主要分布于秦岭以南,向东延伸到中条山以南、南岭范
仓山、大巴山、武当山、武陵山、雪峰山、衡山等山区,以北的米
水等流长江中游及其支流嘉陵江、汉水、澧水、沅江、资以及
湘江流域以西,洞庭湖大平原,西界为东域的低中山丘陵,其
。
高原垂直分布一般在海拔贵为界四川盆地和云100-150Om;
常生于江水河谷两岸的丘陵、低山、中山山坡、石灰岩的稀疏
灌丛中、混交疏林及杂灌丛内或森林、沟谷边缘的路旁等。
大
量研究表明,野生状态下的黄姜皂素含量主要与环境因素的
关系密切,陕西安康、湖北十堰地区的黄姜品质最为优良。
年,我国突破了黄姜直接酸法水解提取薯蓣皂素的1958
技术难关,为我国的制药工业填补了空白。
在七十年代以前,
我国甾体激素类药物还主要依赖进口,八十年代以后,我国皂
素工业迅猛发展,尤其是天津制药厂自主成功研发地塞米松
生产工艺,一举打败法国罗素公司,我国甾体激素产品不仅能
满足国内需要,并开始大量出口,从而带动了国内黄姜产业的
高速发展,在国际市场赢得了极高的声誉。
中国成为世界上的
甾体激素及其中间体的出口大国,达到全球市场份额的60%
以上,其中有直接出口到美、德、法等多个国家和地2/3120
区。
由于国内外对皂素的需求量持续旺盛,对黄姜的需求与日
俱增,导致黄姜价格暴涨,刺激了采挖野生黄姜的积极性,很
多地方野生黄姜被掠夺式采挖,野生资源逐渐枯竭,致使大多
数的皂素厂家处于停产或半停产状态。
为了扩大药源,我国自
上世纪六十年代开始人工试种黄姜。
而陕西省秦巴山区是黄
姜种植的最佳天然环境之一,十分适宜黄姜生长,人工种植的
黄姜其皂素含量明显高于国内其它地区,所以安康成为我国
黄姜的主要产区,这里常年种植黄姜面积就有万亩以上,30
占全国产量的以上,这些地区农民种姜收入约占人均纯50%
收入的三分之一。
由于秦巴山区经济发展水平相对落后,黄姜
一度产业来源,黄姜经济致富的主要贫民脱农当地为种植成.
成为陕西安康、湖北十堰一些县域经济发展的支柱产业,黄姜
价格也一路攀升,从上世纪九十年代初不到每吨万元,一10
路上涨至每吨万元。
53
黄姜种植良好的经济效益让全国其他很多地区眼红,黄”“
姜一度成为香饽饽。
上世纪九十年代中后期开始,一些不适”“
宜黄姜种植的地区也开始盲目发展,据不完全统计,年2003
至年间,全国有个省市、多个县市发展黄姜产业,60200410
黄姜种植面积一度发展到多万亩,皂素加工企业发展到200
多家,皂素生产能力达多吨,涉及黄姜、皂素及其相5000150
关产品生产的从业人员达万以上。
皂素价格随之迅速下300
滑,年至年跌至谷底,每吨皂素万元。
黄姜价格1320072006
更是一落千丈,从每斤元跌至元,姜贱伤农,很多农“”1.60.3
民欲哭无泪,市场哀声一片。
皂素价格走势详见下图。
年月皂素价格走势图201221990—时间:
年,价格:
万(
元)
605040302010020102011201200920072008200220032004200520061992199199199719992001256然而,甾体激素的市场需求一直刚性增长。
经过近十”“
年来价格的调整,市场的波动,黄姜种植也逐步归于理性,一
些不适宜黄姜种植的地区逐步退出,黄姜又呈现供不应求的
局面,价格自年以来一路上涨至每斤元,突破历史20061.7
高位。
皂素价格也随之上涨达到每吨万元。
63
目前,全国黄姜种植面积约多万亩,皂素加工企业3060
多家,主要集中在陕西安康、湖北十堰,皂素生产能力达3000
多吨,处于一个平稳上升的发展阶段。
国内皂素生产工艺的现状1.3
我国科技工作者对皂素提取工艺的研究方向大体经历了
以下几个阶段直接酸法一急需突破提取皂素产率的阶段;①:
自然发酵一酸法,提高皂素产率的阶段发酵一酸法一综③②;
合利用,降低皂素生产成本的阶段着力研发黄姜皂素清洁④;
生产工艺的阶段,由于南水北调中线工程上马,从环保的目的
出发,皂素工业污染源的控制及黄姜资源的综合利用的问题
迫在眉睫,清洁生产工艺的研发可实现皂素工业持续发展。
目
前我国黄姜皂素的主要生产工艺有以下几种:
传统生产工艺1.3.1
目前大多数皂素生产厂家仍然采用的是传统工艺,主要是
通过发酵一酸解一提取工艺生产皂素。
黄姜中的薯蓣皂素在
酸性条件下发生水解反应,生成皂素和各种碳链糖分,同时植
物中以上的纤维素和淀粉也会水解转变为单糖、低聚糖90%
和高聚糖等糖类,未水解的木质素和纤维素变为废渣。
游离出
来的皂素,利用有机溶剂进行萃取。
皂素传统生产工艺流程图
如下:
皂素传统生产工艺流程图
该工艺目前应用于工业生产主要存在三大不足,第一是生
问题严重。
第二,染的境污水和废渣,排放后环产产中生大量废
皂素的收率较低,主要是因为黄姜原料全部参与水解,薯蓣皂
甙被严密的植物组织包裹,干扰了其水解,使水解不完全。
第
三,对黄姜中的其他成分,如的淀粉和的纤维素没有15%12%
经济有效的利用起来,成严重的资源浪费和环境污染。
副产酒精资源化工艺1.3.2
有部分厂家先利用黄姜中的淀粉发酵蒸酒,然后剩余部份
提取皂素。
具体步骤为鲜姜清洗、粉碎后,加入酶制剂进行一:
次和二次糖化,糖化后的浆液加入酵母菌进行发酵、蒸馏后得
到酒精,糖化渣水解、水洗、烘干后提取皂素,使资源化得以
综合利用。
还有部分厂家是在黄姜水解后的废水中和浓缩后
发酵生产酒精。
其缺点是生产出的酒精中甲醇含量较高,生产
成本较大。
淀粉分离法1.3.3
有部分工厂将将黄姜带水磨碎后,先分离淀粉,然后水解,
以减少废水量和废水中的污染物。
其缺点是淀粉分离过程中
过高。
成本产元的流失,致使生甙皂蓣成薯组.
超临界提取法1.3.4
有关研究人员提出超临界流体萃取法萃取皂素的工CO2艺。
和传统汽油法进行比较,超临界萃取收率高、提取时CO2间短,避免了有机溶剂易燃易爆的缺点,但是设备及工艺技术
要求高,投资比较大,而且此工艺只是对皂素的提取工艺进行
了改进,而在水解工段却没有进行改变,所以其存在本身所固
有的缺陷,那就是对黄姜中其他成分没有综合利用,没有解决
酸水解带来的环境污染问题。
溶剂萃取法1.3.5
有关研究人员将原料粉碎后在超声波的条件下,使用混合
溶剂先将薯蓣皂甙萃取出来,然后水解。
其缺点是萃取不易完
全,后续水解较难控制,皂甙损失严重,生产成本较高。
酶解法1.3.6
有关研究人员提出酶解法:
鲜黄姜粉碎后加水调浆,先加
入淀粉酶进行液化,然后加入糖化酶进行糖化,抽滤后的滤液
进一步处理提取得到葡萄糖。
滤渣用稀酸进行水解,再用有机
溶剂萃取,浓缩结晶,烘干得到成品。
在酸水解之前必须对薯蓣原料进行糖化酶酶解,使淀粉分
解为葡萄糖,尽量与皂甙分离,这样既可减少酸的用量,又能
明显提高皂素的收率和质量。
水解后,用碱石灰中和,替代传
统的直接水洗,防止半成品流失,减少废水排放,可避免或减
少对环境的污染。
由于经过酶解和酸水解双重水解,再经两次过滤、洗涤,
水解物中胶质、油质、色素和其他杂质的含量大大减少,所得
稳定。
量质白,晶形好,泽皂素色.
其缺点是生产过程较难控制,生产成本较高。
黄姜皂素工业废水的处理及现状1.3.7
生产皂素的原料主要是黄姜,其主要成分是淀粉、纤维素、
吨,黄姜至糖苷和木质素。
每生产吨皂素,需要鲜1301150
消耗盐酸至吨,水吨左右,其中主要污染物的15100020
和分别达到、6000-8000BODCOD15000-30000mg/mL5一个小皂素厂常常污染一条河。
mg/mL,
皂素生产过程中废水主要来自于酸水解、过滤后产生的污
水,以及中和、洗涤后产生的综合废水。
皂素工业废水属于高浓度难降解有机废水,处理难度大。
黄姜高浓度有机废水的性质类似酸法纸浆厂的有机废液。
目
前国内大多数企业尚未能对工业废水进行彻底有效治理,采
用的处理工艺基本上为中和一厌氧生物处理一好氧生物处理,
大同小异,处理效果并不十分理想。
为此,一些研究者对皂素工业废水的处理展开了研究,处
理方法主要采用资源综合利用、厌氧、好氧、物化以及自然处
理等。
有研究人员利用高浓度皂素工业废水中富含酸和淀粉水
解后转变为糖的特点,采用补充一定量的淀粉质原料的方式,
在强酸及高温加压条件下,使淀粉水解为还原糖,然后再进行
酒精发酵,生产酒精。
黄姜资源综合利用清洁生产1.3.8
黄姜皂素生产过程中,产生的大量高浓度难降解有机废水,
废水严重污染生态环境,严重制约了黄姜产业的发展。
陕西安
康、湖北十堰均处于南水北调的水源地,为确保一江清水送“
北京,研究黄姜资源综合利用、清洁生产工艺具有重要的现”
实意义。
安康市春滋工贸有限公司联合陕西科大、安康学院,针对
黄姜生产过程产生的污染问题进行了深入的研究,黄姜资源
化综合利用清洁生产工艺已完成小试,预先粉碎分离黄姜淀
粉,然后直接使用混合溶剂在超声波的作用下萃取皂甙,浓缩
后水解得到皂素,萃取后的残渣做成生物有机肥,生产过程中
使用的水量仅为原来的,废水经过物化生化处理达标”10%+“
后回用。
皂素深加工产品市场前景1.4
国内市场需求预测1.4.1
多年来,中国以生产激素药用原料为主,原料出口到欧
美,然后又从欧美进口成品药入境,致使高额的制剂利润外流。
为改变这一局面,近几年来,国内各大医药巨头加大科技投入,
不断开发新品。
作为行业的龙头老大,天津药业在地塞米松的
生产工艺上进行大胆革新,自主研发出新工艺,在传统工艺基
础上提高收率,一举打破法国罗素公司在行业的寡头地3-5%
位,获得国家科技成果奖,被称为民族工业的一面旗帜。
”“
随着天津药业的地塞米松产品在国际上拥有绝对竞争”“
优势,华北制药的氢化可的松产品,以及仙居制药、常州制”“
药、利华制药在强的松项目的联合,竞争力的不断提升,国”“
内激素药制剂得到发展迅速。
据初步统计,年国内甾体激素药销售约多亿,1002000
年国内甾体激素药销售达到多亿,每年以左右10%4002010
的速度递增,占我国医药工业总产值的体左右。
随着医疗4%
制的改革,全民医保的推行,药品的销售将会迅猛增长,甾体
激素药物也将新一轮的增长。
皂素销售价格目前处于上升阶段1.4.2
从上世纪年代到现在,皂素销售价格经历了次周期380
性调整,年皂素销售价格从万元吨上升到现在的13200663/
万元吨。
由于年之前皂素销售市场处于低谷阶段,黄姜/2007
种植面积的大幅下滑,皂素行业关停整合,产能下降,造成资
源短缺,随着全球经济的复苏,国际激素药市场的需求也随之
加快,从而进一步引起皂素价格的上涨。
皂素销售价格情况(时间:
年价格:
万
元)
99200001时间11120903020806079591605460-233-50-145-40-19-4418-424-45-价格5480355543545257953381650段原料种植情况,南和现阶销售价格走势图从皂素历年
的不断提高,可业准入门槛环水北调工程以及保要求,皂素行
以看出对皂素未来的价格走势,随着全球经济复苏步伐的加
快,新兴市场的开拓以及高端产品出口的增加,预计今后几年
激素类产品将继续保持增长趋势。
二、安康地区黄姜皂素产业概况:
安康黄姜种植情况2.1
随着野生黄姜资源的逐渐枯竭,我国自上世纪六十年代
开始人工种植黄姜。
安康地区自上世纪九十年代初,开始大面
积推广人工种植,通过行政推动、典型引路、政策扶持、效益
拉动,安康市很快形成了种黄姜、奔小康的热潮,黄姜种植覆
盖个县区,个乡镇,种植农户达到多万户,面积超1019522
过万亩以上,成为安康市发展最快、面积最广的支柱性产60
业,种植面积几乎占据全国的半壁江山,在全国乃至全世界”“
都具有举足轻重的龙头地位。
经过多年的生产实践,安康市掌握了成套的黄姜栽培技
术,积累了丰富的经验,取得了一批具有独创性、实用性的技
术成果,在黄姜种植基地建设配套技术开发、良种选育、除草
技术、专用肥料等方面均有丰硕的成果,旬阳黄姜研究所与西
北农林科技大学联合开发的安姜三号市高含、高产的典型代”“
表。
白河、旬阳两县也成为国家级规范化黄姜种植基地县。
经过市场价格的波动,一部分地区逐步退出黄姜种植,目
前安康已成为全国最大的加工生产基地,仅安康地区的白河
县、旬阳县、岚皋县及汉滨区黄姜人工种植面积约万亩左30
右,年采挖量在万吨以上,涉及农户约多万户,黄姜种1010
植是这些农户的主要经济来源之一。
安康地区的皂素生产不
仅可以解决农民卖黄姜难的问题,而且有利于进一步推动黄
姜产业良性循环和可持续发展。
安康地区黄姜种植主要存在以下问题、品种混杂,良莠:
1
不齐。
优良品种对作物持续的高产起到关键性的作用,黄姜尤
其如此,一些单株含量高,一些单株含量低,一些对环境适应
能力强,产量高,一些对环境适应能力差,产量低,因此,黄姜
种子的专业培育显得尤为重要。
、缺乏总体规划和配套。
黄姜2
的种植对地的要求不高,但是没有合理的总体规划就会导致
有的地产量高,有的地产量低。
、栽培技术落后,缺乏科学管3
理。
黄姜容易种植存活,很多农户在种植密度、施肥、除草、灌
溉、排涝等方面缺乏科学管理和指导。
,研、科研落后于生产4.
究、推广与生产不配套。
安康地区虽然是全国乃至全球最大的
黄姜基地,但是专业针对黄姜的研究机构较少,对黄姜的种植、
生产的指导远远不够。
安康黄姜皂素生产情况2.2
安康黄姜皂素生产历史悠久,最早起源于年代,主要80
依靠野生黄姜生产。
安康生产的黄姜皂素由于原材料黄姜资
源品质最优,产品质量在国内外市场中享有极高的声誉。
目前
安康黄姜皂素生产加工规模为全国之首,已成为带动安康市
地方经济发展的支柱产业之一,主要依靠人工种植黄姜。
随着
安康市工业经济产业布局调整,黄姜产业的发展面临良好的
发展机遇,使黄姜种植农户收益、生产厂家增效、地方财政增
收收到了良好效果。
安康全市现有家皂素生产企业,其中有两家企业已开9
发生产双烯醇酮。
汉滨区有家,汉阴县有家,白河家,511
平利县有家,旬阳县有家。
11
产品皂素、双烯醇酮主要是
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