科技賦能中藥資源產業綠色低碳高質量發展研究及展望

陳英杰 嚴輝

[摘要]我國中藥資源產業已進入規范化與法制化發展階段，但仍存在阻礙該產業高質量發展的諸多問題。科技是第一生產力，以科技創新為驅動加速產業轉型升級具有重要的戰略意義和現實意義。系統總結近年來科技創新成果對中藥資源產業發展的促進作用，分析現存問題，展望發展方向，以期促進中藥資源產業提質增效，綠色、低碳、高質量發展。

[關鍵詞]中藥資源產業；科技賦能；綠色；低碳；高質量發展

一、 引言

黨的二十大報告深刻闡述了人與自然和諧共生是中國式現代化的重要特征，明確到2035年“廣泛形成綠色生產生活方式，碳排放達峰后穩中有降，生態環境根本好轉，美麗中國目標基本實現”1。我國“十四五”規劃提出“促進經濟社會發展全面綠色轉型，建設人與自然和諧共生的現代化”2，走綠色低碳的高質量發展道路是實現可持續發展的必然要求。隨著健康中國建設的全面展開，中醫藥服務在健康中國建設中發揮著越來越重要的作用。中藥資源產業是中醫藥發揮服務能力的基礎支撐產業，其產業鏈包括中藥農業、中藥制造業、中藥商業，涉及活動有種子種苗繁育、藥材種植、動物繁育、礦物開采、加工制造、倉儲物流、貿易消費等。我國中藥資源產業目前已進入規范化與法制化發展階段，但仍存在阻礙該產業高質量發展、可持續發展的諸多問題。隨著中藥產業規模的快速增長，自然資源逐漸耗竭，藥材大量依賴于人工替代補償資源。在中藥材栽培種植生產過程中，存在著氮肥施用量超標、農藥使用量超標、質量標準缺失、重金屬含量超標的問題，對環境造成巨大壓力。同時，中藥資源利用效率低下的問題愈加突出，中藥材的大量莖稈、根頭、尾梢、果皮、果核、果肉等下腳料副產物的年產生總量超過億噸。在中成藥制造加工過程中，產生了巨量的廢渣、廢水、廢氣，在處理和排放“三廢”過程中造成環境承載壓力的增加。我國的中藥資源產業總體呈現高投入、高消耗、高排放、低產出的特點，非藥用部位、下腳料和廢棄物未得到完全有效利用[1]。如果對中藥種植和制造加工過程中產生的副產物和廢棄物進行有效利用和循環利用，將大幅提升資源利用效率，減少環境污染，增加碳匯，減少碳排放量。

科技是第一生產力，創新是第一動力。以科技創新為驅動，加速中藥資源產業轉型升級，促進中藥資源產業綠色低碳高質量發展具有重要的戰略意義和現實意義。筆者將采用文獻研究的方式，系統總結近年來科技創新成果對中藥資源產業發展的促進作用，分析我國中藥資源產業現存問題，展望中藥資源產業未來發展方向，以期促進中藥資源產業提質增效，綠色、低碳、高質量發展。

二、 科技賦能中藥資源產業綠色低碳高質量發展

產業升級指通過科技創新和管理創新實現價值創造程度的升級，用高附加值產業代替低附加值產業，以高水平科技自立自強帶動中藥資源產業升級是中藥資源產業高質量發展的必經之路。近三年，國務院辦公廳相繼印發《關于加快中醫藥特色發展的若干政策措施》《“十四五”中醫藥發展規劃》《中醫藥振興發展重大工程實施方案》等文件，明確提出加強中藥資源保護利用，加強道地藥材生產管理，加強中藥安全監管。在行業政策環境持續利好下，中藥材種植技術、中藥資源替代研究技術、中藥資源循環利用技術取得了突破性的科技創新成果，引領中藥資源產業結構不斷升級，呈現良好綠色低碳高質量發展態勢。

1. 應用現代人工種植模式保障藥材品質

國內外醫藥市場對藥用資源的需求量逐年增加，大量野生藥材資源瀕危[2]，人工種植中藥材已成為穩定的藥材來源[3]。但我國部分藥材產區還停留在盲目擴大種植面積、無種植技術保障的粗放生產階段。一方面會導致藥材供需關系不平衡，另一方面也無法保證穩定的藥材品質[4]。散戶種植缺乏理論指導，存在盲目引種、濫用化肥農藥、質量標準缺失等問題，這導致藥材質量參差不齊，影響了臨床使用。中藥材種植與生態、經濟、社會等各方面聯系緊密，基于此，學者們提出基于總體理念的現代種植模式，包括規范化種植[5]、無公害種植[6]、綠色種植及生態種植[7]；對中藥材種植的全過程進行宏觀調控[3]，采用多樣化種植方式，提高肥料利用率，綠色防控病蟲害；將用地和養地相結合，減少中藥種植中的農藥使用量、降低藥材農殘，減少病蟲害發生率，降低重金屬含量超標風險，以保障藥材品質，可持續發展。

2. 應用高光譜遙感技術輔助人工種植與資源普查

中藥材種類多，單種藥材種植面積小，種植單元較分散，對藥用植物的長勢和病蟲害等進行早期評估是保障中藥材產量和品質的重要方面，傳統的方法是事后檢測或干預，其無法達到早期預判、早期干預的目的[8]。遙感技術是運用電磁波理論，對遠距離目標輻射和反射的電磁波信息進行收集處理，探測識別物體的一種技術。隨著高分辨率衛星和地理信息系統的成熟應用，遙感技術在中藥資源調查、中藥材栽培面積及動態監測中發揮著越來越重要的作用[9]。高光譜遙感技術具有快速、無損、準確的檢測優勢，應用該技術可對規模化種植的藥用植物進行資源普查、生理特征監測、病蟲害防治、質量檢測，提高中藥種植過程監測能力和預警能力，進而保障藥材產量和品質。將高光譜遙感技術與地理信息系統技術相結合，還可確定道地藥材的適宜分布區域與最適宜分布區[10]。將高光譜遙感技術與人工智能相結合，可進一步提高在線遠程數據精準采集和數據處理效率[8]。此外，應用無人機結合高光譜遙感技術，可適用于分散、不規則局部區域藥用植物的識別與動態監測，較好地補充了衛星遙感只適用于規模化大面積種植地區的限制。通過建立衛星遙感技術和無人機遙感技術相結合的資源動態監測平臺，估算藥用植物資源蘊藏量，建立藥用植物動態監測長期機制，促進藥用植物資源的綠色可持續發展[9]。

3. 基于前沿生物技術開展藥用動物資源替代研究

隨著生態環境被破壞，許多藥用動物資源瀕臨滅絕。積極尋找珍稀瀕危動物藥替代品，開展珍稀瀕危動物藥資源合理開發，是緩解珍稀動物藥資源耗竭的重要手段。段金廒教授團隊長期以來進行動物藥資源替代研究，提出基于蛋白質組、肽組及肽類成分釋放規律等多層次比較評價的動物藥替代資源，為珍稀動物藥替代資源的篩選提供重要技術方法和科學依據。其團隊已完成羚羊角、牦牛角、山羊角、水牛角、麋鹿角、蟾酥、熊膽等動物藥資源的研究與開發；基于中醫藥理論提出類效藥材替代策略、野生動物馴化養殖策略、化學合成與生物合成藥效成分策略[11]。在分子生藥學、中藥資源生態學、中藥品質生態學等新興交叉學科支撐下[12]，利用前沿生物技術與多組學檢測結合的手段建立動物藥替代資源發現及類效品研究技術體系，為應對珍稀瀕危動物資源缺乏困境提供了科技支撐[13]。

4. 應用代謝組學與微生物組學技術促進藥食同源物質功效評價與價值發現

藥食同源產品是我國醫藥經濟中獨具特色的健康產業，我國已發布110種既是食品又是中藥材的物質品種。目前，針對藥食同源中藥的研究多聚焦于保健品開發，但支撐其保健作用的物質基礎和作用機制尚不明確，保健效應缺乏客觀表征[14]，支撐藥食同源產品研發的基礎研究及標準研究較薄弱，缺乏原創性和創新性成果。整合代謝組學與腸道微生物組學技術，建立藥食同源中藥功效評價及作用機制發現研究策略，系統解析以大棗、酸棗仁、枸杞葉為代表的藥食同源中藥的生物學機制及其物質基礎，為藥食同源中藥資源價值發現提供了科技支撐與研究示范。根據同種藥食同源藥材的部分化學組成差異，決定該種藥食同源的藥材是適用于藥用還是食用，在生產布局藥食同源中藥資源時，依據使用途徑選擇適宜種質及產區，構建藥食同源中藥生產區劃體系，為實現資源價值最大化和產業布局合理化提供了參考依據[14]。

5. 基于中藥資源循環利用技術體系構建產業綠色發展模式

隨著市場對藥用資源的需求量逐年增加，我國中醫藥產業規模日益增長，中藥制造產生的副產物和廢棄物對我國的生態環境造成的影響已不容忽視，巨量的副產物及下腳料或被作為廢物排放或被簡單轉化為低附加值產品，成為行業發展面臨的重大問題。目前，我國每年產生的非藥用部位中藥材副產物約7500萬噸。在中藥材深加工過程中，產生的固態廢棄物高達5500余萬噸，液態廢棄物高達數億噸，產生的鍋爐廢氣、工藝廢氣等大量氣態廢棄物也會造成大氣污染。段金廒教授團隊以中藥資源化學基本理論為指導，開展中藥廢棄物的資源化利用及產業化研究，應用生物固碳技術、有機肥替代技術、資源循環利用技術、綠色智能技術，強化資源節約利用，提升資源利用效率，減少碳排增加碳匯，發揮減污降碳的協同效益[12]。郭立瑋等針對中藥制造過程固體廢棄物及副產物中資源性物質組成多樣的特點，引入特種“膜一體化”[15]綠色技術對其進行提取、富集、制備；方悅悅等[16]引入熱裂解技術形成分離工程-熱裂解耦合技術體系，實現高含水難處理中藥固廢物零排放、熱能循環利用的綠色發展模式。段金廒等提出中藥資源全產業鏈廢棄物及副產物的分級分類體系，形成資源節約型、環境友好型的藥用、食用、飼料化、肥料化及能源化處置的多途徑資源化模式[17]；并通過實施“減量化”“再利用”“資源化”的循環利用及再生資源價值創新策略，建立中藥資源產業綠色低碳經濟發展模式。實例1：創建菊莖葉根循環利用模式。針對未被利用的莖葉資源，段金廒教授團隊通過技術手段提取精油、黃酮類、倍半萜類等物質，用于生產空氣清新劑、化妝品、畜禽腸道調理劑。通過熱解炭化殘草、產酶發酵生產復合肥并還田施用，有效改善土壤特性，解決連作障礙。實例2：創建山楂循環利用模式。針對山楂加工過程產生的廢棄資源，段金廒教授團隊通過工藝革新開發婦科抗菌洗液新藥，聯產熱解氣和生物炭，實現企業能源自給，提升資源利用效率，增加果農收入，服務地方經濟發展[1]。

三、 阻礙中藥資源產業發展的現實問題

1. 種子種苗管理較為粗放

目前，我國野生藥材資源流失嚴重，種苗選育缺少優良品種，且中藥材種類繁多，繁殖方式差異大，流通的藥材種子資源混雜，在種苗質量、純度、凈度上存在較大問題。部分地區缺乏對優良品種的有效監管，缺少辨別種子種苗優劣的檢驗標準，存在摻假、摻雜、摻陳現象[4]，種子種苗的提純復壯工作滯后，種質退化現象普遍，給種植戶帶來經濟損失。野生種、栽培種、地方類型、生態類型、化學類型相互混雜，僅少數品種實現了主栽品種和區域化的大面積推廣。與農作物相比，中藥材種子種苗商品化率不足10%，各企業、合作社及種植大戶所需種子種苗基本處于自繁自用狀態，市售種子種苗大多數缺乏嚴格審核，種不對種的情況時有發生，造成中藥材品種、品質與藥效差異[18]。

2. 收儲加工體系尚未完善

中藥材產地初加工、儲藏是影響中藥飲片質量優劣的重要因素。不科學不規范的初加工及儲藏方法會對中藥材品質造成極大影響。我國部分地區的中藥材初加工規模小且分散[4]，現有加工技術標準化程度低、加工方法工藝不統一，技術不規范[19]。缺乏規范管理和質量標準，藥材種植戶由于缺乏必要的采收和加工經驗，把中藥材當作一般農作物進行采收和儲藏，存在搶青采收，提前采收，延遲采收等現象。部分種植戶倉儲設施不達標，出現中藥材吸潮霉變[20]、使用磷化鋁熏蒸[21]等問題。

3. 物流體系建設有待加強

中藥材產業在我國許多地區是鄉村振興支柱產業，藥材物流作為連接生產與消費的中間環節，一直以來未受到足夠重視，成為產業中的薄弱環節。我國藥材流通目前處于“小、散、差”的狀態，落后于我國物流業發展整體水平，主要有管理粗放，物流信息體系不完善[22]，包裝不規范、物流技術落后等問題[4]。中藥材種植布局分散，運輸要求各異，鮮品具有農產品特性，導致物流源頭分散化程度高，物流信息體系難以覆蓋所有種植戶。造成中藥材信息可追溯性差，關鍵信息缺失[22]，流通環節繁多，過程不透明，質量安全難以得到保障[23]。

4. 產業集群效應還未形成

綠色發展是中藥資源產業高質量發展的本色。我國的中藥產業大多仍然呈現粗放低效線性經濟發展方式，以資源大量生產和大量消耗為主。現有政策法規與資源循環經濟發展模式認識存在差距，制約了中藥廢棄物和副產物的資源化利用、研究成果的有效轉化和產業鏈延伸動力生成[24]，循環經濟的產業集群效應還未形成。

5. 中藥智能制造存在發展瓶頸

我國中藥生產已進入智能化初級階段，有關智能工藝認知的專利技術較少， 對中藥制造共性單元的智能質量控制技術較為分散，難以支撐綜合性工藝決策[25]。多數企業自動化水平有限，使用的工具大多為電子儀表或指針式儀表，自動化程度和標準化程度相對較低，生產效率不高。中藥成分復雜，提取工藝機制解析困難，阻礙了中藥生產的過程控制、在線檢測，制約了中藥提取過程智能化發展[26]。傳統中藥制造業中的抽檢方法和質量控制手段具有滯后性、局限性等問題。我國中藥生產過程亟須與數字化、智能化技術深度融合，中藥制造業對于智能化轉型的需求迫在眉睫。

四、 科技賦能中藥資源產業發展展望

1. 校企聯合加強道地藥材種子種苗基地建設

種子種苗是中藥種植業的源頭，優良種子不僅是藥材質量的保證，也是臨床療效的保證。應以種子種苗生產企業為實施主體，聯合高校和科研機構，積極開展道地藥材良種繁育基地建設、道地藥材良種科學研究、轉化應用等工作，保障優質種子種苗供應。積極推進中藥材新品種選育、良種繁育和技術推廣等工作，促進重要中藥材種子標準化生產[18]。鼓勵企業與科研院所加強合作，建立中藥材重點實驗室、創新驛站、院士工作站。在國家推進中醫藥標準化的大背景下，建立中藥材種子種苗標準化生產體系。未來中藥材種子鑒別技術與人工智能等信息技術相結合后，可以進一步滿足智能化、無損化、單粒檢測的需求，為中藥產業高質量發展奠定基礎。

2. 規范采收過程建立中藥飲片質量標準體系

加強中藥飲片生產企業的質量管理，建立中藥飲片質量標準體系。根據中藥材不同的藥用部位和成藥周期，選擇合理采收時間，建立中藥材采收技術規范，規范中藥材采收年限和采收時間，確保藥材的質量。引入中藥材產地加工人員從業準入限制，提高從業人員素質與專業水平。注重引進遠紅外線干燥技術、真空冷凍干燥技術等新加工技術，使產地加工逐漸機械化、產業化[27]。建立中藥飲片質量標準體系，研究中藥飲片特色質量識別關鍵技術；采用顯微鑒別、電子鼻[28]、電子舌等構建可視化、數字化的中藥飲片質量評價方法；利用DNA條形碼技術、指紋圖譜技術等鑒定技術，實現對物種快速、準確的鑒定；建立符合中藥飲片整體與專屬特點的質量評價方法和標準，進一步提升中藥飲片的有效性、安全性及質量可控性。

3. 基于區塊鏈信息技術建立中藥溯源體系

2022年《中藥材生產質量管理規范》要求“明確中藥材生產批次，保證每批中藥材質量的一致性和可追溯”，對中藥材質量管理、基地選址、種植與養殖、采收與產地加工、包裝、放行與儲運、質量檢驗等方面進行了詳細規定。區塊鏈技術作為一種分布式賬本技術，具備去中心化、去信任化、去風險化、信息透明且不可篡改的特點，適合用于解決數據真實性和安全性的問題[29]。應用該技術可實現一物一碼，建立信息完整準確，用戶操作簡單的中藥溯源系統。中藥生產企業可運用區塊鏈技術結合云計算、大數據等新興技術優化中藥溯源系統，完成中藥溯源商品分類標準制定、中藥溯源編碼體系制定、中藥溯源系統軟硬件平臺開發、制訂溯源公共服務平臺運行規則，提供適宜的“互聯網+中藥”的生態重構，解決中藥資源產業鏈中存在的信息不對稱、質量難以保證和假冒偽劣等問題。通過區塊鏈技術對道地藥材種植、加工、流通等環節數據進行記錄管理，建立道地藥材質量監管體系，可以實現從源頭到消費者的全程追溯[30]，保證中藥質量安全。基于區塊鏈技術的中藥物流體系有望成為中藥產業變革的重要力量[23]。

4. 發展資源循環利用經濟模式建設區域產業集群

在“雙碳”目標引領下，中藥資源產業循環經濟體系的建立和產業集群的形成是未來發展趨勢。結合當地中藥制藥企業所利用的中藥資源及其副產物特性，構建中藥資源超循環經濟系統模式，科學規劃、積極培育和發展縱向一體化的區域中藥產業集群，實現中藥資源產業副產品的充分利用，打造良好的區域生態環境。將中藥產業發展與資源永續利用從傳統工業模式向循環經濟、生態產業模式轉變，構建中藥廢棄物及副產物的分級分類處理系統及分類資源化利用體系[31]。發展中藥材產業綠色標準體系建設、中藥材綠色種植和養殖基地建設、中藥材生產全過程質量控制與管理等，使中藥資源產業向綠色化、專業化、數字化方向發展。實施“化肥減量、農藥減施”等節能減碳措施，增加土壤碳儲量和作物碳匯，提升廢棄物資源化利用效率；應用綠色低碳技術與工藝集成，改進生產工藝，實現“資源—生產—消費—再生資源—再生產業”的資源循環利用模式；對于廢棄的中藥藥渣、沉淀物等發揮其最大資源價值資源化利用，最終以生物肥料進入生態循環系統，增加土壤碳匯，減少碳排放[1]。

5. 人工智能技術賦能中藥智能制造

隨著人工智能技術的飛速發展，將人工智能技術與中藥傳統的制藥業相結合已成為必然發展趨勢。物聯網技術、數據挖掘技術、傳感器技術、深度學習等信息技術將為中藥智能制造提供新的發展思路，有助于在生產過程中實現實時監督和智能化調度。中藥生產企業可應用近紅外光譜技術、拉曼光譜技術、微波技術等過程分析技術，與中藥藥劑學、自動控制、化學計量學、數學、計算機等多學科交叉融合，輔助中藥工業智能制造。借助人工智能、機器學習和數據挖掘方法，建立工藝數學模型，實現基于模型的生產全流程智能決策體系和質量改進體系。研究符合中藥物料特點的連續制造裝備，提高品質均一性和制造可靠性[25]。

五、 結論

近年來我國出臺多項中藥產業發展政策，為中藥資源產業高質量發展指明了方向。我國的中藥資源行業從業者應充分利用國家和地方政策紅利，以科技創新為驅動，利用前沿技術、新興技術，發揮交叉學科優勢，強化基礎研究和應用基礎研究，加強科技成果轉化落地；深入開發利用有限的藥用資源，充分發揮藥用資源的經濟效益、社會效益和生態效益；加快發展方式的綠色轉型，促進中藥資源產業綠色低碳高質量發展，使中藥資源產業在健康中國戰略中發揮更強大的支撐作用。

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基金項目：國家中醫藥管理局中醫藥創新團隊及人才支持計劃項目（項目編號：ZYYCXTD-D-202005）；中央本級重大增減支項目（項目編號：2060302）；財政部和農業農村部：國家現代農業產業技術體系專項（項目編號：CARS-21）。

作者簡介：陳英杰，女，碩士，南京中醫藥大學科學技術處副研究員，研究方向為高等教育管理、科技管理；嚴輝，男，通訊作者，博士，南京中醫藥大學科學技術處，南京中醫藥大學江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心/國家中醫藥管理局中藥資源循環利用重點研究室教授，研究方向為中藥資源學、中醫藥科技管理。

（收稿日期：2024-02-28? 責任編輯：蘇子寵）