甘草种植业：科学利用与持续发展

甘草，作为本草，在我国已应用了数千年。明朝李时珍在《本草纲目》中将它列为植物药之首，又称谓甜草、国老草，把熬制的膏称谓国老膏。由于我国野生资源丰富，渊源不断使用至今日。但是，我国中原地区和东北三省已近绝迹，内蒙古和西北诸省区的甘草天然资源已逐年锐减。以新疆为例，1955年分布面积为200万公顷，蕴藏量400万吨；到2000年分别为46．6万公顷，40万吨。又过去十年，虽有人工栽培，但面积较小。1980年代初，内蒙古大力推广和示范野生甘草草场围栏护管，同时国家医药管理总局有意在新疆建设甘草生产基地，但是由于种种原因而夭折。1983年作者曾撰写《大力提倡垦区种植甘草》（刊于《新疆农垦科技》，1985年3—4期），1986年在《石河子农学院学报》又发表了《甘草人工栽培技术的研究》。国家多次下发“红头文件”，严禁滥挖野生甘草，要求保护野生甘草资源，支持人工种植。时间已经过去二三十年了，成效并不显著。主要原因是甘草生长周期长，从播种到采收需要3～5年，采挖费时费工，大面积又难以实现机械化采收，同时经济效益不高，而且甘草又是国家统一管理的四大药材之一，不得个人经营，买卖与运输必须经过国家或自治区有关部门批准并签发准挖证和运输出疆证。新疆气候条件虽然适合甘草生长，同时也有利于棉花的生长发育，植棉当年收获，经济效益又好，原来种植甘草的阿克苏、喀什等地垦区改种了棉花。近几年来全球气候极不稳定，我国也不例外，种植作物种类单一具有很大风险，也不符合生物多样性的自然生态规律。

1 甘草种植方面

近几年，内蒙古、新疆、宁夏、河北和青海各省区都进行甘草人工栽培，也都取得了些宝贵经验。例如内蒙古亿利科技实业股份公司甘草分公司，投资农牧民个体户承包种甘草或生产甘草种子联合经营。新疆生产建设兵团在阜康222团场进行大条田、大喷灌在盐碱地改良土壤及沙丘底部防风固沙与秋末放牧养羊种植甘草发展生态农业；新疆康隆农业科技发展有限公司与垦区共同协作建立甘草生产基地，采用节水滴灌，改革播种机采取宽幅条播，扩大株距增加每亩总株数，缩短周期两年采挖，改进深耕犁，原来翻挖40厘米到现在60厘米长的甘草根，这是省工与多产多收的突破性改革。目前企业家及企业与科研院校及农业生产单位联手合作产业化大有可为，是实现持续发展的良好途径。例如，上海奥利生物技术有限公司与石河子大学甘草研究所共同建立甘草良种生产基地，新疆阿拉尔新农甘草产业有限责任公司分别与塔里木大学、中国医药保健品股份有限公司研究与开发，新疆康隆农业科技发展有限公司分别与兵团农十师184团、新疆维吾尔自治区中药民族药研究所联合研究与大面积种植甘草。

（1）甘草市场供不应求，野生资源锐减，发展甘草种植业势在必行。

表1 据国家药材市场和国家统计局资料：2003—2008年甘草供需情况

由表1可以看出，6年总需求量增加了1．27倍，总供销量仅增长0．25倍，总缺口76 000吨；但是销售金额在增长，2006年金额为6．64亿元（人民币），2009年为8．10亿元（人民币）。出口状况：以新疆为例，1985年新疆出口甘草6 773吨，甘草浸膏471吨，外汇收入前者每吨768元（美元），后者每吨2 800元（美元）。2008年全国出口甘草3 275．48吨，浸膏和浓缩液5 115．07吨，甘草酸盐及其衍生物825．82吨，收入外汇分别为1 122．95万美元、22 864．36万美元、2 936．77万美元，总计26 924．08万美元。国内每年需要含甘草酸3．5％的甘草40万吨，用于提取甘草甜素、甘草酸粉，以及制浸膏需90万吨鲜草，要毁掉草原400万亩（每亩采挖鲜草200～300公斤，干货约100公斤）。例如2005—2006年甘草栽培面积不足，2009年采挖不到10万亩，缺口很大，市场价格上涨20％～30％。近一二十年来，人们越来越意识到人工栽培甘草的重要性，但是碰到不少问题。

（2）甘草种子供不应求，关键是要科学用种量。

目前普遍种植的是红皮甘草，即乌拉尔甘草。种子大多由内蒙古亿利甘草业集团供应（平均每年提供种子450～550吨）。10年前播种量大多在每亩播5～6公斤。目前周成明提倡的“乌拉尔甘草规范化栽培技术”每亩播种子2～3公斤，发芽率85％左右，保苗2．5～3．5万株。实际上播种量的大小是由种子千粒重、出苗率、保苗率与单位面积密度（每亩株数）要求而确定的。乌拉尔甘草种子千粒重9．5～10．8克；光果甘草种子小，千粒重为6．3～7．0克。建议：种子用化学处理（浓硫酸处理），发芽率一般在90％～95％，每亩播种量，前者1公斤，后者550～600克，播种机播种时种子掺砂子或掺N、P、K混合颗粒肥。关键问题要注意：播种深度以1．5～2厘米最佳，最深不得超过3厘米，保苗可达6．5～7．5万株。

（3）保苗株数与采挖年限，应以甘草用途而确定。

种子繁殖地与大田生产有别，用于切饮片及供药材者密度要大，每亩保苗不得少于6万株采挖可缩减为2～3年；供提取甘草甜素及其盐类，制甘草膏或酸粉，以及精细加工必须3～5年采挖，使其有较高的有效化学成分。如作繁殖生产种子用，必须稀植，每亩保苗2～3万株即可，使其水平的繁殖根有更多新生枝条萌生的空间，有更多开花结实的繁殖枝，提高单位面积的种子量，5年以上正常收种子。

（4）选育优良品种，建立种子繁育基地。

根据不同的用途进行品种的选育和培植，用于饮片加工者适于选育内蒙古抗锦旗与鄂尔多斯的红皮乌拉尔甘草；制甘草膏、提取甘草甜素类化合物者适于选育山西或新疆阿克苏、喀什地区的胀果甘草；精提黄酮烷类化合物者适于选育光果甘草等；还有耐盐碱、高产、抗逆性强、抗病虫害强者都是选育和培植优良的居群、品系、品种。

我们选育的光果甘草XG－3＃优良品种，含有较高的光果甘草定、光果甘草西定、异甘草素、光果甘草素A，B和3′－甲氧基光果甘草定，这些成分是乌拉尔甘草、胀果甘草和黄甘草不具有的。提供给上海的已经精提出纯度90％的光果甘草定（Glabridin），它具有与VE相近的抗氧化能力，与SOD过氧化物歧化酶相同的清除氧自由基。同时，该品种的优势与特色：是含有丰富的异黄酮烷类化合物，包括甘草定（Glabridin）、甘草醇（Licoricidin）、光果甘草素A，B（Glabridin A，B）、异甘草素（Isoflavan）、4′－O－甲基光果甘草定（4′－O－methylgl－glabridin）和3′－甲氧基光果甘草定（3′－methoxyglabridin）等7种成分。谢棒祥等的研究表明，其中光果甘草定、光果甘草西定、光果甘草素A，B等对金葡球菌和枯草杆菌的抑制作用相当于链霉素，对酵母菌和真菌的抑制作用高于链霉素。这些都是乌拉尔甘草和胀果甘草所没有的成分。光果甘草黄酮烷类型的化合物具有与VE相当的抗氧化效力，与SOD（过氧化物歧化酶）相似的清除氧自由基的效果，它对酪氨酸酶活性的抑制力强于熊果苷曲酸、VC和氢醌，还能抑制多巴色素互变酶（TRP－2）的活性，具有快速高效的保持细胞抗衰老和美白作用。

种植业的持续发展和利用必须建立种质资源圃和种子繁育基地，保证育种材料的需求和每年向生产基地提供足够的种子需要。

2 甘草种植与养蓄、防风固沙“收复弃耕地”恢复生态结合方面

（1）甘草地上茎叶含有丰富的黄酮和蛋白质，应充分利用。

根据石河子大学于磊教授课题组的研究，甘草茎叶的营养物质含量及羊对甘草营养价值的消化率，都充分证明甘草茎叶是优质饲料。蛋白质含量高、粗纤维含量较低，具有较高的营养物质和钙，优于稻草和麦秸秆。通过试验期供试羊对乌拉尔甘草茎叶各种营养物质的表观消化率的研究表明，其消化能为10．20MJ／kg，代谢能为8．38MJ／kg。

表2 甘草茎叶营养物质含量及羊对各营养物质的消化率（％）

（2）茎叶含有相当丰富的黄酮类化合物，甘草甜素不同生长发育时期含量不同。

根据我们的研究，光果甘草根茎叶黄酮类化合物的含量，叶＞根＞茎；地上部分幼苗伸长期和衰老期含甘草甜素高于夏秋营养生长旺盛期，8月份较低，9—10月渐渐升高。

光果甘草根甘草甜素、异甘草甙元、糖苷含量的变化规律是：一年生根10—11月甘草甜素增高，甘草次酸、糖苷于10月份达到最高；三年生根6—7月甘草甜素增高，甘草次酸、糖苷逐渐增高。这就提醒我们要注意采挖季节。根据刘伯衡、李学禹等1992年研究， 4种甘草（胀果甘草、黄甘草、光果甘草和蜜腺甘草）的根与根茎甘草次酸含量随生长年限的增长而增加：三年生＞二年生＞一年生；不同季节也不同，秋季（10月18日）采挖含量高于夏季（7月20日）。(www.xing528.com)

（3）新疆兵团222团种植甘草，不仅供药用，而且与放牧、防风固沙结合，与恢复生态“收复弃耕地”相结合。

3 甘草制品加工方面

（1）甘草制剂目前还比较单一，尚有很大浪费，有待开发利用。

新疆生产建设兵团的新农、巴州尉犁金兴、内蒙古的亿利科技、内蒙古灵奕药材、甘肃莫高窟实业、甘肃金汉伯药业和陕西宝鸡金森制药等，还仅仅是生产甘草饮片、甘草膏、流浸膏、酸粉、甘草甜素、单铵盐和甘草酸钠、锌、钾盐等，提取甘草总黄酮者甚少，精提取某单一纯黄酮者更少。甘草膏及酸粉主要是含甘草甜素等三萜类化合物，它是水浸提物，而大量的黄酮类化合物存在于水浸提后的甘草渣内。2008年，内蒙古伊利集团销售提取甘草膏、甘草酸粉后的下脚料1 200吨。实际上，用乙酸乙酯提取甘草渣内的总黄酮，其价值甚为可观。

（2）在以上加工提取水浸提过程中，存在许多亟待解决的问题。

有的厂家制膏、制粉过程中，缺少加酸化的过程，应在甘草根切碎加水浸泡，水浸液加硫酸酸化，调上清液p H，然后离心过滤制粗粉或膏。加酸过程很重要，不可忽视。甘草黄酮类化合物（Flavonoids）多达近200种，它属于脂溶性化合物，水提过程中，仅有极少部分随甘草酸析出，绝大部分存留在甘草渣中。

甘草酸及其铵盐的制备。将切好的甘草段或粗粉，加氨水浸润，将其逆流渗滤液输入反应罐内，不断搅拌并加入30％的稀硫酸至酸性，析出甘草酸沉淀，放置冷却到10℃～150℃，使其析出沉淀，将上清液与沉淀分离，然后将沉淀物加30％稀硫酸搅拌调p H为0．5～1．5，甘草酸沉淀，再用高速离心机，以15 000rpm离心分离获得粗甘草酸。如果生产单铵盐则加入热丙酮，丙酮液加氨水碱化为甘草酸三铵晶体，过滤在溶于热乙酸过滤，冷却析出结晶过滤，取滤在真空干燥器中，于40℃～50℃，减压到13．3～20．0k Pa下，用乙醇重结晶即为产品。

（3）甘草渣用乙酸乙酯提取总黄酮类化合物。

本世纪近几年人们开始研究和试用甘草提取浸膏后的残渣物，进行总黄酮类化合物的提取，甘草的总黄铜类化合物含有许多已被肯定具有生理活性的物质。胀果甘草内的查耳酮、甘草异黄酮、甘草香豆素对抑制艾滋病病毒（HIV）的增殖，早已被认为其生理活性比甘草甜素大25倍。甘草素和异甘草素对介痉、溃疡以及抑制胺氧化酶治疗精神忧郁症都非常有效。异甘草素能抑制糖醛还原酶的作用，可以减少山梨醇聚集在红细胞中，因此可治疗糖尿病。

2004年，石河子大学李炳奇教授研究甘草黄酮和甘草酸的联合提取工艺（利用超声辅助提取方法），分别用石灰乳液、碱水溶液、混合碱液、BME混合溶剂联合提取甘草黄酮和甘草酸，甘草黄酮的含量分别为：1．57％、1．59％、1．62％、1．91％，甘草酸的含量分别为：3．25％、3．69％、4．00％、5．21％；用不同浓度的BWE混合溶剂联合提取时，浓度为70％时含量最高，甘草黄酮和甘草酸的含量分别为2．96％、8．18％。因此最佳的提取溶剂为70％BWE混合溶剂。再采取正交设计法，以超声功率、超声时间、提取温度及固液比为因素，用分光光度法测定黄酮和甘草酸含量作为综合指标，最后确定了最佳提取条件，最佳提取条件下黄酮含量为3．612％，甘草酸为9．820％。采用超声技术不仅操作过程简单方便，提取时间短，提取效果好，而且对成分破坏性小，因此，甘草的超声提取是一种高效的提取方法。安徽大学高素莲等报道甘草皂苷和黄酮类化合物提取分离方法。我们在工艺方面的设想如下：

工艺路线一（改变现有提取甘草酸的路线）：

工艺路线二（不改变现有提取甘草酸的路线）：

黄酮类化合物种类繁多，来源与结构复杂，溶解特点差异很大，要根据其极性与水溶性选择提取分离的溶剂，对极性较大的甙元，如羟基黄酮、双黄酮、查耳酮和橙酮，常用极性较大的混合溶剂，醇－水（1∶1）、水、甲醇、乙醇或丙酮等进行提取；对异黄酮黄烷酮双氢黄酮醇则用乙酸乙酯、乙醚或苯等极性较小的溶剂进行提取。

（4）关于甘草甜素与甘草次酸的开发研究新进展。

甘草甜素（又称甘草酸）的甜度大于蔗糖的200倍，是一分子甘草次酸和两分子葡萄糖醛酸构成，如果加以改造，除掉一分子葡萄糖醛酸，即一分子甘草次酸加一分子甘草醛酸称为单葡萄糖醛酸基甘草皂甙（简写为GAMG），它为蔗糖甜度的1 000倍，也就是说，比甘草甜素甜度高5倍。其生理活性在临床治疗消化道溃疡、增强免疫力、抗病毒和98％的抑制艾滋病毒的增殖等方面有很好的效果，又是高级食品的甜味剂。1999年，北京鱼红闪、吴少杰等用酶的方法改变甘草苷糖醛酸基提高其甜度，石河子大学原化工学院院长李春和王晓艳、冯世江等人用筛选的微生物和酶的方法解决除掉一分子葡萄糖醛酸的途径，但现在都有待产业化。

4 结束语

种植甘草是产业化的时机了，不能丧失这个机遇。它可带动生态农业，恢复生态“收复弃耕地”，以及对药业、保健食品业、养殖业和化学加工业等，均为有益于人民健康和改善环境的大事业。新疆具有得天独厚的甘草发展的优势。回想起1986年7月9日至18日，奉新疆建设兵团领导之令，陪同日本富山医科大学教授难波恒雄、长崎大学桥裕、熊本工业大学滨田善利及日本丸善化成株式会社一行9人赴南疆考察参观甘草，到了沙井子水稻田看到野生胀果甘草，他们感慨地说：“为什么把野生甘草原生地开垦种水稻？”笔者回答：“要吃粮食，人以食为天。”他们不解地说：“水稻只要有水什么地方都可以种，而甘草不是什么地方都可以生长这么好的。”当然各有各的国情，但是也说明我国甘草生药及其加工衍生品主要出口美国和日本，他们进口后再进行精细加工为药品及保健食品。以日本为例，我国对日本输出生药超过100吨者有34种中药，甘草居首位，平均1 072吨／年。他们主要再加工为黄酮单体、甘草次酸及其盐类、色素、甜味剂、美白剂与多种保健品。我们现在是黄酮资源（甘草制膏后的残渣）被废弃，即便是提取出黄酮，也缺少购买者，主要是缺少黄酮类化合物制药与保健制品的采用。黄酮类化合物的应用与推广还有一段路程，期盼医药界与保健品企业家予以大力开发与支持。

李学禹 陆嘉惠 王绍明

2010年10月于石河子大学