倪雅迪，徐羚欣，朱鈺雅，肖 平，段金廒

中藥蛋白資源提取分離及產(chǎn)業(yè)化路徑展望

倪雅迪，徐羚欣，朱鈺雅，肖 平*，段金廒*

南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心，中藥資源產(chǎn)業(yè)化與方劑創(chuàng)新藥物國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，國(guó)家中醫(yī)藥管理局中藥資源循環(huán)利用重點(diǎn)研究室，江蘇 南京 210023

蛋白在中藥中的作用不容小覷，具有多重資源利用價(jià)值，包括藥用價(jià)值、保健價(jià)值、飼用價(jià)值等，故中藥蛋白開發(fā)潛力巨大。蛋白的提取分離是其產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，亟需技術(shù)突破和集成創(chuàng)新。因此，需要剖析當(dāng)前中藥蛋白不同提取分離技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，整合各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)化服務(wù)。鑒于中藥材具有來源天然、儲(chǔ)量可觀、生物活性好等特點(diǎn)，中藥蛋白實(shí)際應(yīng)用的前景樂觀。如何合理開發(fā)利用中藥蛋白資源并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程是當(dāng)下面臨的重大考驗(yàn)。通過對(duì)中藥蛋白的資源分布情況、利用現(xiàn)狀、提取分離純化方法進(jìn)行概述。此外，還總結(jié)了中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)化所面臨的主要問題并提出策略和展望，為中藥蛋白資源科學(xué)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供思路。

中藥蛋白；資源分布；蛋白提??；分離純化；產(chǎn)業(yè)化路徑

一直以來，對(duì)于中藥有效成分的研究主要著重于小分子次生代謝物的分離及應(yīng)用。近年來由于生物醫(yī)藥相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)于大分子初生代謝物蛋白質(zhì)的研究也日益受到重視。蛋白質(zhì)是中藥的重要物質(zhì)組成，具有多種生物學(xué)功能[1]。隨著人們對(duì)中藥蛋白的研究不斷深入，該行業(yè)的市場(chǎng)前景也變得越來越廣闊。為鞏固中藥蛋白的實(shí)際應(yīng)用，蛋白質(zhì)的提取、分離、純化和產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)日益受到重視[2-3]。傳統(tǒng)的中藥蛋白提取分離方法存在技術(shù)粗放、效率低下等問題，導(dǎo)致蛋白提取率較低，不利于中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，亟須進(jìn)一步的技術(shù)變革。近年來，國(guó)內(nèi)外將目光轉(zhuǎn)向中藥蛋白提取技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)手段提高中藥蛋白的純度和產(chǎn)量，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行深入研究，為其應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)拓展中藥蛋白的應(yīng)用新領(lǐng)域具有重要意義[4-5]。

鑒于中藥蛋白具有來源廣、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生物活性好等特點(diǎn)[6]，其在藥用[7-8]、保健[9]、飼用[10-11]等行業(yè)具有巨大的發(fā)展空間。但是，中藥蛋白資源的產(chǎn)業(yè)化路徑尚不清晰，從加工處理、提取純化、結(jié)構(gòu)解析、功能研究、制劑開發(fā)，到最后以產(chǎn)品功能為主導(dǎo)推廣到市場(chǎng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都存在著問題和挑戰(zhàn)。因此，亟需厘清中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)化各環(huán)節(jié)存在的主要問題和不足，同時(shí)有針對(duì)性地提出切實(shí)可行的產(chǎn)業(yè)化路徑及策略，為中藥蛋白資源科學(xué)合理的開發(fā)與利用指明方向。深入研究不同提取分離純化技術(shù)可能對(duì)中藥蛋白功能特性造成的影響，對(duì)于提高中藥蛋白利用率具有重要的理論指導(dǎo)意義。

本文系統(tǒng)梳理了中藥蛋白資源在各類中藥材中的分布情況和資源利用價(jià)值，為中藥蛋白資源開發(fā)與利用提供思路。針對(duì)蛋白資源產(chǎn)業(yè)化過程中提取分離的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)國(guó)內(nèi)外中藥蛋白提取分離技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，為中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化過程中提取分離技術(shù)的選擇提供參考依據(jù)。同時(shí)本文深入剖析了中藥蛋白資源現(xiàn)階段研究的不足之處，提出對(duì)策建議并進(jìn)行展望，以期為中藥蛋白資源科學(xué)合理開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供思路和科學(xué)依據(jù)。

1 中藥蛋白資源分布與利用價(jià)值

1.1 中藥蛋白資源分布

中藥蛋白主要分為植物藥蛋白、動(dòng)物藥蛋白和菌類蛋白3種，動(dòng)物藥的蛋白含量較高，植物藥中果實(shí)種子類中藥材蛋白含量相對(duì)較高，菌類中藥也含有豐富的蛋白質(zhì)[12]。如蛹蟲草的蛋白質(zhì)含量約為26%[13]，靈芝的蛋白含量在7.52%～32.05%[14]。蛋白在植物藥的根、莖、葉、花、果實(shí)、種子等部位中均有分布，其中種子類藥材的蛋白含量較高，含量多在20%以上，如北五味子、酸棗仁、紫蘇籽粕等。動(dòng)物藥的蛋白含量普遍較高，有些可以達(dá)到50%以上，如紅蛤蚧總蛋白含量可達(dá)到70.88%，蘄蛇蛇毒蛋白的最高含量可超過90%。研究表明，與動(dòng)物蛋白相比，植物蛋白除大豆蛋白外都是缺乏一種或多種必需氨基酸的不完全蛋白質(zhì)[15]，而動(dòng)物蛋白可以提供所有必需氨基酸，是一種具有較高生物學(xué)價(jià)值的蛋白質(zhì)來源[16]。結(jié)合目前涉及動(dòng)植物蛋白含量的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)一些重點(diǎn)藥材中的蛋白含量進(jìn)行歸納總結(jié)，部分動(dòng)植物藥材中蛋白含量信息可見表1。

1.2 中藥蛋白資源利用價(jià)值

1.2.1 藥用價(jià)值 中藥蛋白不僅具有較好的生物活性，還具有較低的毒性和不良反應(yīng)，對(duì)其藥用價(jià)值進(jìn)行研究和評(píng)估，揭示其藥理機(jī)制，有助于在提高中藥療效的同時(shí)減少不良反應(yīng)[55-56]。中藥蛋白具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗炎、抗高血壓、調(diào)節(jié)血糖、抑菌、保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)等多種藥用價(jià)值。

中藥蛋白具有抗腫瘤活性，可以對(duì)腫瘤發(fā)展產(chǎn)生抑制作用，并對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程產(chǎn)生調(diào)控效應(yīng)[57]。天花粉蛋白可能通過促進(jìn)趨化因子的分泌和加速顆粒酶B進(jìn)入肝癌細(xì)胞來提高T細(xì)胞免疫功能發(fā)揮抗腫瘤活性[58]。鹿茸蛋白可改善S180荷瘤小鼠的體質(zhì)量和免疫器官指數(shù)，誘導(dǎo)線粒體介導(dǎo)的S期細(xì)胞周期阻滯，從而有效抑制實(shí)體腫瘤生長(zhǎng)[59]。

中藥蛋白具有調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能的潛力，研究中藥蛋白對(duì)免疫細(xì)胞的激活、調(diào)節(jié)、互作的影響以及和免疫性疾病相關(guān)的應(yīng)用一直被廣泛關(guān)注。蛹蟲草免疫活性蛋白2b可顯著提高巨噬細(xì)胞的增殖能力和吞噬能力，使其活化并且極化為M1型巨噬細(xì)胞，更好地參與正向免疫應(yīng)答，增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)能力[60]。紫蘇籽蛋白可以調(diào)節(jié)免疫力低下小鼠的免疫系統(tǒng)，中等劑量會(huì)提高T/B淋巴細(xì)胞的增殖、NK細(xì)胞殺傷力以及巨噬細(xì)胞的吞噬能力[20]。

在高血壓治療方面，相比人工合成的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制蛋白，以天然蛋白質(zhì)為原料制備的ACE抑制藥物不良反應(yīng)小、作用條件更溫和[61]。栝樓籽蛋白酶解物可以抑制氧化損傷后的人臍動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞分泌縮血管因子內(nèi)皮素，具有體外降血壓活性[62]。人體胃腸道消化酶獨(dú)特的酶切位點(diǎn)和消化特性適于酶解核桃蛋白，體外模擬消化后，核桃蛋白的ACE抑制率達(dá)到44.85%，比外源性核桃蛋白酶解物具有更穩(wěn)定、更持久的降壓效果[63]。

表1 部分動(dòng)植物中藥材中的蛋白含量

中藥蛋白具有抗炎活性，可通過干擾炎癥因子的生長(zhǎng)和復(fù)制，減少炎癥反應(yīng)以預(yù)防疾病的發(fā)生，具有較高的研究?jī)r(jià)值。鹿茸蛋白提取物可以影響傷口愈合過程中膠原蛋白的含量和纖維的合成，從而促進(jìn)傷口愈合[64]。邢欣[65]發(fā)現(xiàn)山藥蛋白能夠顯著降低炎癥因子白細(xì)胞介素-18（interleukin-18，IL-18）、IL-1β、腫瘤壞死因子-α（tumor cell necrosis factor-α，TNF-α）含量，下調(diào)NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NOD-like receptor pyrin domain containing 3，NLRP3）表達(dá)，從而抑制高糖誘導(dǎo)的小鼠海綿體內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)。

中藥蛋白顯示出調(diào)節(jié)血糖的功效，研究中藥蛋白對(duì)胰島素分泌、葡萄糖代謝的調(diào)控機(jī)制，對(duì)于糖尿病等代謝性疾病的治療具有重要意義。體外實(shí)驗(yàn)證明，桑葉蛋白的中性蛋白酶酶解物對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制能力最強(qiáng)[66]。沙棘蛋白對(duì)2型糖尿病小鼠降血糖效果明顯，可以提高小鼠對(duì)葡萄糖的敏感性，減少對(duì)葡萄糖的吸收，改善小鼠的精神狀態(tài)[67]。豆腐柴葉蛋白可以降低糖尿病小鼠的血糖、血脂，可能與拮抗胰島素水平升高、修復(fù)胰島組織損傷有關(guān)[68]。

由于中藥蛋白可以預(yù)防細(xì)菌感染和抑制細(xì)菌繁殖，在抗菌活性方面具有廣譜性和不易產(chǎn)生耐藥性的特點(diǎn)，已被開發(fā)用作抗生素的替代品[69]。天麻蛋白能夠顯著抑制白色念珠菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌的活性[70]。印雙紅等[71]發(fā)現(xiàn)德江天麻蛋白主要通過阻斷毒力基因及總腸毒素的表達(dá)，降低肺部載菌量，增加金黃色葡萄球菌細(xì)胞外堿性磷酸酶的含量來實(shí)現(xiàn)抑菌作用。

中藥蛋白能夠清除氧自由基，對(duì)抗氧化應(yīng)激，抑制細(xì)胞凋亡，減弱神經(jīng)退行性病變。人參蛋白對(duì)H2O2所致的神經(jīng)元損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制與提高B淋巴細(xì)胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）mRNA表達(dá)和抑制Bax mRNA表達(dá)有關(guān)[72]。楊麗萍等[73]發(fā)現(xiàn)天麻蛋白對(duì)氧糖剝奪/復(fù)糖復(fù)氧（oxygen-glucose deprivation and reperfusion，OGD/R）誘導(dǎo)的HT22細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制與活性氧/線粒體凋亡通路、腺苷酸活化蛋白激酶-核因子紅細(xì)胞系2相關(guān)因子2（adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase-nuclear factor erythroid 2-related factor 2，AMPK-Nrf2）通路和缺氧誘導(dǎo)因子通路相關(guān)蛋白有關(guān)。

中藥蛋白可以調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮功能，維護(hù)血管穩(wěn)態(tài)，減少心肌細(xì)胞凋亡，對(duì)心血管系統(tǒng)具有保護(hù)作用。鹿茸蛋白可能通過調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路下游凋亡相關(guān)蛋白，減輕缺血缺氧對(duì)心肌細(xì)胞造成的損傷，維持線粒體膜電位的穩(wěn)定性，減少細(xì)胞凋亡[74]。蜈蚣酸性蛋白對(duì)血管緊張素-II誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡具有明顯的抑制作用，其機(jī)制與降低半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cystein-asparate protease-3，Caspase-3）活性以及下調(diào)c-fos mRNA表達(dá)有關(guān)[75]。隨著對(duì)中藥蛋白藥理作用及其機(jī)制的深入研究，期望更多中藥蛋白藥物能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與臨床。

1.2.2 保健價(jià)值 中藥活性蛋白具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化等多方面的活性，較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和潛在的保健功效使其在保健品開發(fā)領(lǐng)域備受關(guān)注。火麻仁蛋白具有降血壓、抗衰老、抗疲勞、通便減肥等活性功能[22]?，F(xiàn)已有火麻仁蛋白類飲料投放于市場(chǎng)，研究表明攝入火麻仁蛋白有助于提高體內(nèi)超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的活力，幫助清除自由基，對(duì)皮膚抗氧化具有一定功效[76]。

中藥蛋白中富含多種必需氨基酸和生物活性肽，具有較高的生物利用度和營(yíng)養(yǎng)吸收率，對(duì)人體的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫功能和肌肉修復(fù)至關(guān)重要。桑葉作為一種高蛋白食用資源，祁芳等[9]采用超聲輔助水浴法浸提桑葉蛋白，并以浸提液為原料制作蛋白飲品，得到的飲品呈鮮亮黃綠色，色澤均勻，香氣濃郁，回味甘甜，在滿足營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充的同時(shí)，契合人們的喜好。綜合利用“藥食同源”中藥蛋白可以增強(qiáng)免疫力、緩解疲勞等功效，有利于推動(dòng)其保健價(jià)值被不斷挖掘。

1.2.3 飼用價(jià)值 中藥蛋白資源的飼用價(jià)值開發(fā)目前正處于起步階段。有研究表明中藥蛋白具有潛在飼用價(jià)值[77]，并顯示出對(duì)畜禽的生長(zhǎng)促進(jìn)、免疫調(diào)節(jié)和抗病作用[78]。在飼料中添加中藥蛋白不僅可提高動(dòng)物機(jī)體自身免疫力、對(duì)疾病的抵抗力[79]，還可通過調(diào)節(jié)腸道菌群，促進(jìn)對(duì)飼料的消化吸收[80]。

近年來，團(tuán)隊(duì)聚焦中藥非藥用部位資源價(jià)值發(fā)現(xiàn)和替代抗生素飼用產(chǎn)品的開發(fā)，發(fā)現(xiàn)中藥非藥用部位的蛋白資源亦可作為飼料添加劑，用于提高畜禽的生長(zhǎng)性能和產(chǎn)蛋率。一些中藥蛋白具有豐富的氨基酸組成和生物活性，可以作為良好的蛋白質(zhì)來源，提供動(dòng)物所需的必需營(yíng)養(yǎng)[81]。郭盛等[82]發(fā)現(xiàn)酸棗仁藥渣中含有大量的蛋白類資源性化學(xué)成分，可用于制備動(dòng)物飼料。將發(fā)酵桑葉應(yīng)用到畜禽飼糧中發(fā)現(xiàn)一定量的發(fā)酵桑葉可以促進(jìn)畜禽的生長(zhǎng)發(fā)育，調(diào)控脂質(zhì)代謝水平[83]，增強(qiáng)免疫力[84]。梁凌云等[85]將蠶沙轉(zhuǎn)化成魚類和畜牧的植物蛋白飼料，變廢為寶，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，既達(dá)到殺菌作用，又增加了適口性，提高了蛋白質(zhì)的消化吸收利用率。

2 中藥蛋白提取方法

基于蛋白的溶解性、穩(wěn)定性、親和性等屬性，其在特定條件下能夠與提取溶劑發(fā)生相互作用，從而實(shí)現(xiàn)有效的分離和純化。中藥蛋白的提取方法主要包括水提法、酸堿提取法、鹽溶提取法、酶解法等。在提取過程中，常以蛋白質(zhì)提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過工藝優(yōu)化和條件控制，不僅可以提高蛋白的提取效率，還可以確保蛋白質(zhì)的純度和生物活性。

2.1 水溶液提取法

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中包含豐富的極性基團(tuán)，如羥基、羧基和氨基等，使部分蛋白質(zhì)具有良好的水溶性，因此水溶液提法是蛋白提取的常用方法之一。胡佳瑤等[86]采用水提法從10 g干海馬中提取到1.056 g質(zhì)量濃度為0.106 g/mL的總蛋白。采用此種方法得到總蛋白較多，實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單、快速且不影響后續(xù)蛋白酶的活性。唐婷范等[87]使用水提回流法提取貴港野葛蛋白，通過正交試驗(yàn)等確定了在提取溶劑pH＝8、液料比20︰1、提取溫度30 ℃和提取時(shí)間2.5 h的最優(yōu)提取條件下，貴港野葛蛋白質(zhì)的提取率最高達(dá)83.20%。由此可見，水提法相對(duì)簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)，可以有效地提取中藥中的水溶性蛋白質(zhì)，但提取過程中常需要考察提取時(shí)間、溫度、次數(shù)及投料比等諸多因素。

2.2 酸堿提取法

酸堿提取法是提取中藥蛋白的傳統(tǒng)方法，也是目前應(yīng)用較為廣泛的提取方法，利用蛋白質(zhì)等電點(diǎn)沉降和高溫變性的特點(diǎn)，通過對(duì)pH的調(diào)節(jié)及溫度的控制，使蛋白沉淀，達(dá)到提取分離的效果[88]。此類方法得到的蛋白質(zhì)提取率較高、操作簡(jiǎn)便、成本低。王苗等[89]采用堿提酸沉法提取葛根蛋白，通過Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定了最佳提取工藝為提取溫度45 ℃，提取時(shí)間120 min、液料比20∶1、pH值3.5，所得葛根蛋白提取率為11.73%。張紅印[90]采用響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化堿提酸沉法提取酸棗仁蛋白的最佳工藝參數(shù)，確定了最佳提取工藝條件為液料比20∶1、pH值10、提取溫度51 ℃、提取時(shí)間49 min，蛋白質(zhì)提取率為79.71%。但此種提取方法仍存在些許不足，如酸或堿過量會(huì)使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆的變性反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)顏色變深，改變蛋白質(zhì)的功能特性，對(duì)后續(xù)進(jìn)一步操作分析造成影響，在實(shí)際操作時(shí)需綜合考慮。

2.3 鹽溶提取法

鹽溶提取法主要利用NaCl、硫酸銨和其他中性鹽溶液對(duì)蛋白進(jìn)行提取，提取原理是溶液中鹽離子濃度的增加使蛋白質(zhì)分子表面電荷增加，增進(jìn)了蛋白質(zhì)的水合作用，從而增加蛋白質(zhì)在溶液中的溶解度[91]。劉凱等[92]通過設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)將粉碎的杏仁渣加入磷酸鹽溶液中水浴加熱、攪拌、離心，測(cè)定上清液的吸光度、計(jì)算提取率、確定最佳提取工藝為溫度50 ℃，液料比30∶1，提取1 h，鹽濃度為0.01 mol/L，蛋白質(zhì)提取率為72%，此方法簡(jiǎn)單易行且無食品安全隱患。王波[93]采用浸提法，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化山藥可溶性蛋白的提取工藝，得到最佳條件：磷酸鹽緩沖液的pH值為8，提取時(shí)間為30 min，提取溫度為50 ℃。雖然鹽溶法提取率較低、提取時(shí)間長(zhǎng)[94]，但使用此方法提取的蛋白質(zhì)不易發(fā)生變性，可克服酸堿法的缺陷，保持了蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象。

2.4 酶解法

酶解法一般使用不同種類的蛋白酶將植物中的蛋白質(zhì)酶解成分子量較小、溶解性較好的低分子量蛋白和肽類以達(dá)到更好的分離效果[95]。Aondona等[96]利用多種蛋白水解酶，在溫度為50 ℃，pH為7.0的條件下獲得黑芝麻蛋白最高提取率。張怡[45]采用復(fù)合法酶解哈蟆油，經(jīng)SDS-PAGE驗(yàn)證該法不會(huì)降低蛋白含量，當(dāng)?shù)鞍追肿恿恐饕性?5 kDa以下時(shí)，有助于提高哈蟆油的生物利用度。于麗娜[97]采用Alcalase 堿性蛋白酶酶解梅花鹿茸蛋白，最佳酶解工藝是溫度為55 ℃，pH為7.5，以底物濃度為2%（m/v），加入8%（v/m）反應(yīng)2 h。酶解法提取效率高、反應(yīng)條件溫和、提取溫度低、不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，但對(duì)操作環(huán)境較為嚴(yán)格，且成本消耗較大，相比酸堿提取法，需要增加滅酶的步驟，在實(shí)際大批量工業(yè)生產(chǎn)中仍需要綜合考慮成本。

2.5 Osborne分級(jí)提取法

Osborne分級(jí)提取法主要利用蛋白質(zhì)4種組分在溶解性方面的差異進(jìn)行蛋白質(zhì)分級(jí)提取，清蛋白易溶于水，球蛋白易溶于稀鹽溶液，醇溶蛋白易溶于50%～90%乙醇，谷蛋白易溶于稀堿溶液[98]。Osborne法有利于稀釋并提取多種蛋白，該方法靈敏度高，廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)及研究領(lǐng)域。王海東等[99]用Osborne方法分級(jí)提取五味子中的蛋白質(zhì)，4種組分蛋白中谷蛋白相對(duì)含量高達(dá) 48.39%，醇溶蛋白含量最低，僅1.75%。董紅影等[100]采用Osborne法分級(jí)提取葛根蛋白，分別得到清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。耿正瑋等[101]采用此方法提取杏鮑菇谷蛋白，測(cè)定其亞基相對(duì)分子質(zhì)量分布在小分子范圍內(nèi)，是一種營(yíng)養(yǎng)吸收價(jià)值較高的食用菌。合理優(yōu)化Osborne分級(jí)提取法中各級(jí)提取的溶劑種類和濃度，有助于提高中藥蛋白有效成分的利用率和中藥蛋白產(chǎn)業(yè)的深加工水平。

2.6 凍融法

凍融法是利用一定低溫條件，使細(xì)胞發(fā)生溶脹，導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)流出的方法。實(shí)驗(yàn)室通常采用反復(fù)凍融法提取蛋白質(zhì)，使細(xì)胞內(nèi)形成冰晶，剩余細(xì)胞液鹽濃度增高，使細(xì)胞破裂，釋放目的產(chǎn)物[102]。目前該技術(shù)主要應(yīng)用于藻類蛋白的提取，如藍(lán)藻[103]、螺旋藻[104]、舌狀蜈蚣藻[105]等。董碩等[106]采用反復(fù)凍融法初步處理紅胞藻，破碎藻細(xì)胞以提高藻紅蛋白溶出率，實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)過4次反復(fù)凍融后藻紅蛋白溶出率最高。徐遠(yuǎn)超[107]證明在藻粉狀態(tài)下，凍融法能夠最大化地提取出藻紅蛋白，最高達(dá)到36 mg/L的水平，遠(yuǎn)高于其他物理或化學(xué)提取技術(shù)。但王肖肖[108]認(rèn)為采用反復(fù)凍融法破碎細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致藻膽體解體，不利于藻膽蛋白的結(jié)構(gòu)解析。由于藻類樣品無法在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)凍融，導(dǎo)致提取時(shí)間過長(zhǎng)，故該法不適用于大規(guī)模生產(chǎn)，只適合小部分產(chǎn)品的處理[109]，通常和其他提取技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用[110]。

由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、中藥來源、目?biāo)蛋白特性及實(shí)驗(yàn)條件等存在差異，需綜合考慮不同提取方法的特性，結(jié)合實(shí)際以確定最佳提取工藝。各提取技術(shù)的特點(diǎn)見圖1。

綜合上述多種不同提取方法的原理及相關(guān)實(shí)例可見，直接對(duì)目標(biāo)蛋白進(jìn)行水溶液提取，原料易得、操作簡(jiǎn)便，適用于對(duì)蛋白純度要求不高的工藝。相較而言，酸堿提取法的提取率高，但提取過程中也存在酸堿溶液導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，甚至環(huán)境污染等問題。酶解法條件相對(duì)溫和，不會(huì)造成蛋白質(zhì)的變性，可以維持蛋白質(zhì)的生理結(jié)構(gòu)和原有功能，但是此法對(duì)實(shí)際操作環(huán)境較為嚴(yán)苛且成本較高。鹽析法雖提取率欠佳，但其優(yōu)勢(shì)在于能夠最大限度地保留原始成分，不易變性。Osborne分級(jí)提取法操作簡(jiǎn)單，可一次性分離，但是對(duì)于組分、含量及功能性質(zhì)不同的中藥蛋白，要選取不同的提取工藝；此外，此方法易受到原料中占比較大的非蛋白質(zhì)物質(zhì)的干擾，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的最終提取率降低。凍融法只需要簡(jiǎn)單的離心和凍融處理，不需要有機(jī)溶劑或酸堿處理，可以避免蛋白質(zhì)的降解和失活，但不適用于對(duì)溫度變化敏感的蛋白質(zhì)。常見中藥蛋白提取方法、條件、蛋白得率見表2。

圖1 中藥蛋白各類提取方法優(yōu)缺點(diǎn)

通常情況下，提取溶劑的pH、液料比、溫度及作用時(shí)間均會(huì)影響中藥蛋白的提取率；此外，根據(jù)提取方法的不同，還存在影響中藥蛋白提取率的其他因素，如超聲輔助法中超聲作用時(shí)間及頻率、酶解法中酶的種類與投入量等。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)操作過程中，需要綜合考慮中藥材種類、蛋白含量、純度要求、資金設(shè)備及環(huán)境等多方面因素，選取最佳的中藥蛋白提取方法，并不斷優(yōu)化工藝以達(dá)到中藥蛋白的高效提取。目前，傳統(tǒng)中藥蛋白提取技術(shù)已廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)，例如通過超聲輔助酶提法提取枸杞葉蛋白用于制作枸杞葉蛋白粉營(yíng)養(yǎng)品[121]。同時(shí)，新型技術(shù)也由探索開發(fā)逐漸步入生產(chǎn)實(shí)踐，為中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

表2 中藥蛋白的提取方法

3 中藥蛋白分離純化方法

為獲得純度較高的中藥蛋白，通常利用蛋白質(zhì)分子間的結(jié)構(gòu)差異性，如分子量、分子形狀、溶解度和電離性質(zhì)等，對(duì)提取得到的粗蛋白進(jìn)行分離純化。常見的中藥蛋白分離純化技術(shù)主要有萃取技術(shù)、膜分離技術(shù)、色譜技術(shù)等。

3.1 萃取技術(shù)

3.1.1 雙水相萃取（aqueous two phase extraction，ATPE）技術(shù) ATPE取作為一種分離純化蛋白的新工藝，利用蛋白質(zhì)在各相中的溶解性質(zhì)，可將樣品中的大部分蛋白質(zhì)與其他物質(zhì)分離到上下各相中[122]。在萃取過程中，蛋白質(zhì)的萃取率會(huì)受到pH、兩相鹽濃度及鹽的相對(duì)分子質(zhì)量影響[123]。李享等[124]使用18% PEG 4000、17% (NH4)2SO4和1% NaCl組成最佳雙水相萃取體系，將竹蓀多糖與蛋白分離，后又經(jīng)膜分離透析、離子交換色譜除鹽，最終得到純度為99%的竹蓀蛋白。Antecka等[125]使用由聚乙二醇和磷酸鹽組成的雙水相體系對(duì)藍(lán)藻粗蛋白進(jìn)行萃取，將其純化至食品級(jí)純度。雙水相萃取法操作簡(jiǎn)便，原料易得，成本較低[126]，是替代昂貴色譜法用于分離純化蛋白質(zhì)的非常有前景的方法，但大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用還需解決相系統(tǒng)的恢復(fù)問題[127]。

3.1.2 三相萃取法（three-phase partitioning，TPP） TPP是一種相對(duì)新型獨(dú)特的蛋白分離純化技術(shù)，一般以硫酸銨-叔丁醇的三相萃取體系為基礎(chǔ)，能夠較好地與其他技術(shù)聯(lián)用，明顯提高蛋白質(zhì)的回收利用率，有助于增強(qiáng)酶的穩(wěn)定性和催化活性[128]。Mondal[129]采用TPP優(yōu)化天花粉蛋白的提取，與傳統(tǒng)的溶劑萃取相比，該技術(shù)時(shí)間更短、效率更高，在1 h內(nèi)蛋白回收率可以達(dá)到98.68%。張喜峰等[130]采用TPP萃取黃參蛋白質(zhì)，平均蛋白質(zhì)提取率為88.71%，顯著高于硫酸銨沉淀法的76.49%。TPP是一種快速、簡(jiǎn)單、溫和、高效的非色譜蛋白質(zhì)分離技術(shù)，目前已被應(yīng)用于上游和下游生物分子的純化過程[131]，其在蛋白質(zhì)分離純化領(lǐng)域的廣泛使用有待繼續(xù)開發(fā)。

3.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是根據(jù)底物分子直徑大小進(jìn)行初步分離的技術(shù)。根據(jù)膜孔徑大小可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜等，其中超濾是最主要的方法[132]。超濾技術(shù)是一種基于分子大小選擇性的分離富集方法，通過對(duì)溶液施加壓力使得溶質(zhì)向低滲透壓側(cè)移動(dòng)。超濾膜具有特定孔徑大小的篩選功能，可以通過相對(duì)分子質(zhì)量較小的物質(zhì)，而將孔徑較大的蛋白質(zhì)保留在膜上，從而實(shí)現(xiàn)中藥蛋白的分離[133]，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于從粗蛋白水解物中純化和濃縮低分子質(zhì)量活性肽[134]。Fadimu等[135]采用超聲波對(duì)羽扇豆分離蛋白進(jìn)行預(yù)處理，并利用堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶水解羽扇豆分離蛋白制備堿性蛋白酶水解物和風(fēng)味蛋白酶水解物，利用膜超濾技術(shù)將這些水解產(chǎn)物分成1×103、5×103、1×104相對(duì)分子質(zhì)量段，經(jīng)藥理研究后證實(shí)了羽扇豆蛋白水解產(chǎn)物中含新型抗高血壓肽，有開發(fā)降壓藥物的潛力。

3.3 色譜技術(shù)

3.3.1 離子交換色譜法（ion exchange chromatography，IEC） IEC利用蛋白表面帶有負(fù)電荷的特性，基于陰離子交換樹脂的功能基團(tuán)與蛋白質(zhì)靜電相互作用的原理，對(duì)中藥蛋白進(jìn)一步純化[136]。常用于蛋白質(zhì)分離的離子交換劑有弱酸型的羧甲基纖維素和弱堿型的二乙基氨基乙基纖維素[137]。沈明娟等[138]首先將蛋白液50 mg/mL過0.22 μm水系膜后，采用離子交換色譜法，控制體積流量為1 mL/min，用Tris-HCl鹽緩沖液洗脫至完全出峰，最后以凝膠過濾色譜法分離純化經(jīng)硫酸銨沉淀提取得到的核桃致敏蛋白Jug r 1。Li等[139]通過硫酸銨沉淀后，使用HiTrap Q離子交換色譜，從牛樟芝中獲得具有靶向抗腫瘤活性的蛋白。該方法通常用于蛋白質(zhì)純化工藝的中期，能夠很好地將目的蛋白質(zhì)分離，為蛋白質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化提供了重要保證[140]。

3.3.2 反相高效液相色譜法（reversed-phase high performance liquid chromatography，RP-HPLC） RP-HPLC基于不同多肽組分的疏水性差異，被廣泛運(yùn)用于能溶于極性或弱極性溶劑中的有機(jī)物的分離，是當(dāng)今液相色譜最主要的分離模式[141]。魏瑋[142]通過RP-HPLC對(duì)地龍蛋白肽進(jìn)行分離純化，得到純度較高且具有抗凝血活性的多肽組分。張穎等[143]采用RP-HPLC對(duì)不同花源的蜂蜜蛋白進(jìn)行特性鑒別。毛晶等[144]利用RP-HPLC篩選松仁谷蛋白中的優(yōu)質(zhì)抗氧化成分。反相超高效液相色譜（reversed-phase ultra-performance liquid chromatography，RP-UPLC）是在RP-HPLC的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新分離技術(shù)，具有分離速度更快、靈敏度更高等優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到更好的分離純化效果，液相色譜多與質(zhì)譜串聯(lián)使用，可實(shí)現(xiàn)多組分的快速分離與鑒定[133]。

3.3.3 凝膠過濾色譜法（gel filtration chromatography，GFC） GFC通過凝膠形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利用分子篩的作用對(duì)樣品按照相對(duì)分子質(zhì)量大小和形狀不同進(jìn)行分離。根據(jù)固定相的不同，可以分為瓊脂糖凝膠、聚丙烯酰胺凝膠和葡聚糖凝膠，其中葡聚糖凝膠應(yīng)用最為普遍[145]。Ghribi等[146]將酶解法提取的鷹嘴豆蛋白產(chǎn)物在Sephadex G-25上進(jìn)行分子量排阻色譜分成4個(gè)主要蛋白成分（Fra. I、Fra. II、Fra. III和Fra. IV），后又對(duì)Fra. III進(jìn)行了反相高效液相色譜分離，得到11個(gè)抗氧化組分。在分離過程中，通過改變?nèi)芤簵l件，如親和劑、鹽濃度和pH值，可以調(diào)控生物大分子與凝膠矩陣之間的相互作用，以實(shí)現(xiàn)更精確的分離效果。

由于分離機(jī)制的不同，還衍生出親和色譜色譜法[147]等新型蛋白分離純化方法。在親和色譜中，非特異結(jié)合的成分可以通過洗脫步驟洗去，而保留目標(biāo)蛋白。通過改變洗脫條件，如溶液的離子濃度、pH值或者使用競(jìng)爭(zhēng)性配體，可以使目標(biāo)分子與親和基質(zhì)解離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的純化[148]。親和色譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其高選擇性和高純度的分離效果，能夠特異性地捕獲和純化目標(biāo)蛋白。此外，親和色譜還可以應(yīng)用于復(fù)雜混合物的分離與富集，具有高通量和批量純化的能力，通常運(yùn)用于中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化過程中分離純化的最后一步。

總體而言，采用單一分離技術(shù)難以得到較好的分離純化效果，在實(shí)際分離過程中，要想得到某種活性蛋白單體，必須聯(lián)用分離技術(shù)。具體方法見表3。

超濾、色譜等中藥蛋白傳統(tǒng)的分離純化技術(shù)已較為純熟，已廣泛應(yīng)用于食品業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域[154]。目前常使用多種方式聯(lián)用的混合模式色譜技術(shù)，具效率高、蛋白結(jié)合量高、選擇性好、洗脫條件溫和等優(yōu)勢(shì)，可減少對(duì)料液的預(yù)處理步驟，從而提高分離效率[155]。未來仍需改良分離純化手段，確?？焖佾@得目標(biāo)產(chǎn)物的同時(shí)進(jìn)一步降低成本，以運(yùn)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

4 中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化前景及展望

4.1 中藥蛋白研究和應(yīng)用的不足之處

由于中藥蛋白成分與中藥材中的其他成分相互作用復(fù)雜，從中藥材中提取和純化中藥蛋白仍然存在技術(shù)難題，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化過程中中藥蛋白資源的利用率不高。傳統(tǒng)提取方法效率低下且成本較高，而分離技術(shù)如親和色譜、凝膠色譜、反向高效液相色譜等又存在價(jià)格昂貴、難度較大、無法大規(guī)模使用等問題，有限的提取方法阻礙了中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。因此，亟須進(jìn)行傳統(tǒng)工藝的改良精進(jìn)和技術(shù)的革新，以期達(dá)到快速、高效、精確且節(jié)能的效果，提升中藥蛋白資源的利用率。

表3 中藥蛋白分離純化聯(lián)用技術(shù)

為推進(jìn)中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，還需不斷完善中藥蛋白的資源價(jià)值發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)鑒定、作用機(jī)制等方面的基礎(chǔ)研究。中藥蛋白兼具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和成分的多樣性，目前中藥蛋白常用的結(jié)構(gòu)解析方法耗時(shí)多、成本高且不適用所有蛋白，致使中藥蛋白資源難以進(jìn)一步地開發(fā)利用。雖然中藥蛋白在臨床上展現(xiàn)出一定的療效，但其具體作用機(jī)制還不夠明確，對(duì)于中藥蛋白作用靶點(diǎn)和機(jī)制通路的認(rèn)識(shí)有限，以至于在藥品開發(fā)和臨床應(yīng)用上有所停滯。

中藥蛋白存在許多潛在的開發(fā)價(jià)值，尤其在藥用、保健以及飼用價(jià)值方面，但僅有少數(shù)用于實(shí)際生產(chǎn)。近年來，基于天然資源非藥用部位的飼用價(jià)值研究已成行業(yè)熱點(diǎn)，但主要集中在多糖、生物堿、有機(jī)酸等中藥成分的功能研究[81]，對(duì)蛋白資源類成分的研究相對(duì)較少，致使中藥蛋白無法得到合理運(yùn)用，亟須進(jìn)一步創(chuàng)新與開發(fā)。

中藥蛋白質(zhì)產(chǎn)品的生產(chǎn)面臨著多方面的挑戰(zhàn)，其中蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性受到多種因素的影響，容易受外界因素影響而失活。因此，需要針對(duì)生產(chǎn)過程中的不同環(huán)節(jié)進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)估和質(zhì)量控制。當(dāng)前中藥蛋白尚缺乏比較系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，需要開發(fā)專屬性強(qiáng)、切實(shí)可行的質(zhì)量控制方法。相比于化學(xué)藥物，中藥蛋白的質(zhì)量在市場(chǎng)上的認(rèn)可度不夠高，中藥蛋白的療效和安全性缺乏足夠的臨床驗(yàn)證和科學(xué)研究支持，影響了其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)可度。

4.2 中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)化策略

中藥蛋白行業(yè)正處于由傳統(tǒng)中藥向現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)型發(fā)展中，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)加速發(fā)展，需要不斷優(yōu)化現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)手段來提高中藥蛋白的利用率，解析蛋白結(jié)構(gòu)和闡明作用機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)中藥蛋白的高值化利用。如圖2所示，中藥蛋白產(chǎn)業(yè)鏈主要分為7大板塊：原料選擇、加工處理、提取純化、功能改良、制品開發(fā)、品質(zhì)控制和市場(chǎng)推廣。

圖2 中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化策略

中藥蛋白原材料的選擇環(huán)節(jié)通常存在資源有限、開發(fā)不足和成本高的問題，要想對(duì)富含蛋白的中藥材品種進(jìn)行規(guī)范栽培，組織培養(yǎng)是打破傳統(tǒng)培育方法的主要途徑[156]。組培技術(shù)可以短期內(nèi)制備大量同一類型的細(xì)胞或組織用于中藥活性蛋白的生產(chǎn)，可有效解決原料不足的問題，同時(shí)能保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，且生產(chǎn)效率更高、成本更低。分子農(nóng)業(yè)是利用分子生物學(xué)方法在植物中表達(dá)外源基因，助力農(nóng)作物生長(zhǎng)或者獲取附加生物制品[157]。植物生物反應(yīng)器的應(yīng)用是分子農(nóng)業(yè)的重要組成部分，可用來生產(chǎn)重組蛋白和生物活性物質(zhì)等，如疫苗、醫(yī)用蛋白、工農(nóng)業(yè)用酶以及其他次生代謝產(chǎn)物[158]。植物生物反應(yīng)器不存在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)困難、培養(yǎng)基昂貴等問題，適用于商業(yè)化生產(chǎn)，大大降低了植物生產(chǎn)的蛋白制劑成本[159]。隨著成簇的規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列技術(shù)（short palindromic repeats，CRISPR）、（，RNAi）等技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合植物基因組實(shí)現(xiàn)精確性和針對(duì)性的基因編輯，對(duì)于中藥蛋白在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域的大規(guī)模生產(chǎn)具有重要意義[160]。除此之外，一些藥渣中也富含蛋白質(zhì)，可以用于開發(fā)蛋白飼料[161]。

對(duì)于加工處理環(huán)節(jié)中蛋白質(zhì)受環(huán)境因素影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，可以通過調(diào)整溫度、pH等加工條件，保護(hù)中藥蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對(duì)于提取純化環(huán)節(jié)中存在的提取率低、純度差等技術(shù)瓶頸問題，單一技術(shù)對(duì)蛋白的分離純化效果可能不佳，需要結(jié)合蛋白的特性聯(lián)用多種分離純化技術(shù)[162]，還可以利用生物技術(shù)手段如重組蛋白表達(dá)系統(tǒng)[163]實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥蛋白的定向表達(dá)，進(jìn)一步提高中藥活性蛋白的純度。中藥蛋白具有多級(jí)結(jié)構(gòu)，在功能改良環(huán)節(jié)存在困難，可以采用基因工程、蛋白工程等現(xiàn)代技術(shù)手段，改變蛋白質(zhì)的氨基酸序列、進(jìn)行翻譯后修飾以改變蛋白質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)來調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性[164]。在中藥蛋白的制品開發(fā)環(huán)節(jié)中，亟須建立標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)車間，以解決缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化生產(chǎn)的問題。對(duì)于品質(zhì)控制環(huán)節(jié)中質(zhì)量參差不齊的問題，建立一套靈敏度高、專屬性強(qiáng)的中藥蛋白質(zhì)量評(píng)價(jià)體系尤為重要[165]。合理應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)如細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等，有助于大幅提高中藥蛋白的產(chǎn)量及品質(zhì)[166]。為加強(qiáng)蛋白質(zhì)藥物生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量控制水平，企業(yè)應(yīng)不斷探索新技術(shù)，建立和完善相應(yīng)的生產(chǎn)許可和質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于市場(chǎng)認(rèn)可度和競(jìng)爭(zhēng)力不高的問題，要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，不斷挖掘中藥蛋白的潛在價(jià)值，同時(shí)迎合國(guó)際市場(chǎng)對(duì)多樣化和符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的蛋白質(zhì)藥物的需求，不斷推動(dòng)中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化向前發(fā)展。

鑒于中藥蛋白的優(yōu)質(zhì)特性以及中醫(yī)藥市場(chǎng)藍(lán)海廣闊，其產(chǎn)業(yè)化前景是十分樂觀的。例如高桑蛋白的飼料可以緩解我國(guó)高蛋白飼料的短缺狀況[167]，刺槐和紫芋制備葉蛋白濃縮物可以作為膳食補(bǔ)充劑緩解糧食危機(jī)[168]，苜蓿葉蛋白添加到面條或面包中可以改善口感[169]，海地瓜膠原蛋白肽可以制備保濕效果很好的潤(rùn)膚霜[170]，這將有助于促進(jìn)中藥蛋白資源產(chǎn)業(yè)的多元化和高質(zhì)量發(fā)展[171]。

4.3 展望

隨著人們對(duì)生命健康的關(guān)注度不斷提高，中藥作為一種傳統(tǒng)的醫(yī)藥資源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和潛力，中藥蛋白產(chǎn)業(yè)化前景非常廣闊，有望為中藥的現(xiàn)代化發(fā)展帶來新的機(jī)遇和突破。產(chǎn)業(yè)化前景主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.3.1 市場(chǎng)需求增長(zhǎng) 據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，全球植物蛋白市場(chǎng)在2022年的市場(chǎng)容量達(dá)到866.53億元，預(yù)測(cè)全球植物蛋白市場(chǎng)規(guī)模在2028年將會(huì)以大約6.17%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到1 244.01億元。同時(shí)，隨著人們觀念從單一對(duì)疾病的治療轉(zhuǎn)移到注重身體的功能性保健，各種慢性病、老年病等疑難雜病增多，以及認(rèn)識(shí)到西藥的不良反應(yīng)[172]，市場(chǎng)對(duì)天然、綠色、健康產(chǎn)品的需求逐漸增加。中藥蛋白作為一種天然藥物資源，尤其是在免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤等領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。

4.3.2 技術(shù)進(jìn)步 起初，利用酸、堿、鹽等溶液對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行初步分離處理；之后，電泳和色譜的出現(xiàn)推動(dòng)了蛋白純化技術(shù)的發(fā)展；隨著膜分離技術(shù)的進(jìn)步，蛋白質(zhì)分離富集和純化速度再次提高；近年來，生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使得中藥蛋白的提取純化和制備技術(shù)不斷改進(jìn)。另外，在分離純化復(fù)雜樣品時(shí)，可以綜合利用目標(biāo)產(chǎn)物的理化特性，聯(lián)用多種分離技術(shù)以獲得高純度目標(biāo)產(chǎn)物[173]。除此以外，蛋白結(jié)構(gòu)功能鑒定、作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)等技術(shù)的進(jìn)步均助力中藥蛋白的深入研究，提升了中藥蛋白的應(yīng)用可能性。

4.3.3 國(guó)家政策支持 2021年，國(guó)家陸續(xù)規(guī)范重組膠原蛋白的分類、命名等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2022年，《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》提出推動(dòng)重組蛋白等生物藥的發(fā)展。一直以來，國(guó)家政策大力支持蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為中藥蛋白行業(yè)提供了良好的環(huán)境和機(jī)遇。為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，拓寬蛋白資源、助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一條大有前景的道路。

4.3.4 國(guó)際市場(chǎng)拓展 縱觀全球市場(chǎng)，歐美蛋白產(chǎn)業(yè)起步早，而中國(guó)蛋白產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)份額占比不高，有很大的提升空間。經(jīng)過多年發(fā)展，中醫(yī)藥獲得越來越多國(guó)家和人民的認(rèn)可，在國(guó)際傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的話語權(quán)和影響力也得到顯著提升[174]，中藥蛋白產(chǎn)業(yè)有望在國(guó)際市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)更廣闊的發(fā)展。

總的來說，中藥蛋白相關(guān)產(chǎn)品處于生命健康產(chǎn)業(yè)的上游，后疫情時(shí)代如何更好地合理運(yùn)用中藥蛋白是人們所期待的[175]，但當(dāng)下面臨的問題與挑戰(zhàn)依然巨大，如蛋白提取和純化技術(shù)的創(chuàng)新瓶頸、質(zhì)量控制及安全性評(píng)價(jià)難以統(tǒng)一、市場(chǎng)推廣及競(jìng)爭(zhēng)存在壓力等。為此，必須提升科研創(chuàng)新、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研合作共贏，以期實(shí)現(xiàn)中藥蛋白的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Prospects for extraction, separation, and industrialization of traditional Chinese medicine protein resources

NI Yadi, XU Lingxin, ZHU Yuya, XIAO Ping, DUAN Jinao

Jiangsu Collaborative Innovation Center of Chinese Medicinal Resources Industrialization, National and Local Collaborative Engineering Center of Chinese Medicinal Resources Industrialization and Formulae Innovative Medicine, Key Laboratory of Chinese Medicinal Resources Recycling Utilization, National Administration of Traditional Chinese Medicine, NanjingUniversity of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China

The content of protein in traditional Chinese medicine (TCM) should not be underestimated, and it has multiple resource utilization values, including medicinal value, health value, feeding value, etc. Therefore, the potential for further development of TCM protein is enormous. The extraction and separation of proteins is a key link in their industrialization process, and there is an urgent need for technological breakthroughs and integrated innovation. Therefore, it is necessary to analyze the advantages and disadvantages of different extraction and separation technologies for TCM protein and integrate the advantages of each technology to serve the industrialization of TCM protein resources. Considering the advantages of natural resources, considerable reserves and good biological activity, the prospects for the practical application of TCM proteins are optimistic. A major test at present is how to reasonably develop and utilize the protein resources and promote their industrialization process. In response to the above opportunities and challenges, this article provides an overview of the resource distribution, utilization status, and extraction, separation, and purification methods of TCM proteins. In addition, the main problems faced by the industrialization of TCM protein resources are summarized, and the strategies and prospects are put forward to provide ideas for the scientific development of TCM protein resources and the healthy development of the industry.

traditional Chinese medicine protein; resource distribution; protein extraction; separation and purification; industrialization

R284.1；R28

A

0253 - 2670(2024)08 - 2828 - 15

10.7501/j.issn.0253-2670.2024.08.032

2023-10-23

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81703642）；中央本級(jí)重大增減支項(xiàng)目（2060302）；國(guó)家中醫(yī)藥管理局中醫(yī)藥創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)及人才支持計(jì)劃項(xiàng)目（ZYYCXTD-D-202005）；江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心重點(diǎn)項(xiàng)目（ZDXM-2022-06）；寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2020BFH02013）

倪雅迪，女，研究方向?yàn)橹兴帉W(xué)。E-mail: niyadi@njucm.edu.cn

通信作者：肖 平，男，博士，副教授，從事中藥資源化學(xué)與中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究。E-mail: xiaoping@njucm.edu.cn

段金廒，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事中藥資源化學(xué)及資源循環(huán)利用研究。E-mail: dja@njucm.edu.cn

[責(zé)任編輯 王文倩]