一.红三叶及异黄酮简介
红三叶也称红车轴草,为豆科三叶草属多年生草本植物。原产于小亚西亚及欧洲西南部,是欧洲、美国东部、新西兰等海洋性气候地区的最重要的牧草之一。岷县于1944年由美国引进红三叶,已有60余年的种植历史,经过多年的驯化、选育,成为当地的优势草种。由于岷山红三叶蛋白质含量高、营养丰富,是著名的优质牧草,1987年经全国饲料牧草品种审定委员会审定登记并命名为岷山红三叶,并被誉为中国第一草。
研究表明,岷山红三叶不仅可以作为优良的牧草,而且是重要的药材,含有丰富的异黄酮类物质如芒柄花素、鹰嘴豆芽素A、红车轴草素、大豆素等,具有与大豆异黄酮类似、甚至是优于大豆异黄酮的独特药用和保健价值。岷山红三叶因其独特的药用价值,已由牧草型向药用型发展,经华北制药股份有限公司异黄酮技术组鉴定,该草的主要异黄酮成分为:鹰嘴豆牙素、芒柄花素、染料木素、大豆甙元、大豆甙、染料木甙等,其中以鹰嘴豆牙素A和芒柄花素含量最高。
异黄酮的主要作用是调节人体的内分泌,防止妇女更年期综合症,降低血脂,减少冠心病的发生、防止骨质疏松症、抗癌、止痛消肿、保护神经系统、抗感染、延缓衰老等。与大豆异黄酮的作用相似,红三叶中的异黄酮化合物具有植物雌激素样作用和抗癌作用,红三叶草的提取物是国际上公认的治疗更年期综合症疗效确切的植物药,其销量在美国多年来一直名列植物药的前10位,我国每年也有出口。因此,对红三叶草进行深入系统的开发研究,具有重大的经济效益和社会效益。
药理作用:
选择性抗痉挛、消炎和杀菌作用:红车轴草在体外有抑制草履虫的作用(0.2%醇浸剂可使草履虫于30min内停止活动)。大豆素具有类似罂粟碱样的解除平滑肌痉挛作用,大豆苷及大豆素可以缓解高血压患者的头痛等症状。故国内民间有用其做抗疟药,亦有用于祛痰、解痉挛、治百日咳及支气管炎。其花粉对某些革兰氏阴性杆菌有抗菌作用,利用其消炎杀菌作用治疗皮肤病,如湿疹、烧伤溃疡和牛皮癣
雌激素样作用:染料木素、鹰嘴豆芽素A和B及大豆素均有雌性激素样作用,这可能是由于它们与己烯雌酚和雌二醇结构相似的缘故,而它们的活性约为己烯雌酚(diethyl-stilbestrol)的1/10万,为雌二醇(estradiol)的1/2万~1/50(以重量计)。以小鼠子宫重量作指标,将药粉混于饲料中喂食,比较它们的活性强度,认为大豆素的作用最强,染料木素与鹰嘴豆芽素A相似,而鹰嘴豆芽素B为最差。但有人用同样方法,以3种剂量(分别为以上实验中所用的1,2,3倍)重新测得其活性强度的比为:染料木素-鹰嘴豆芽素A-大豆素=1.5∶1.0∶0.4,而鹰嘴豆芽素B被认为无效。红车轴草作为一植物雌激素有其独到之处:它们几乎能分布到人体每个细胞中发挥作用,这是人体自身激素达不到的;它们具双调节作用,当人体雌激素水平高时,可抑制激素分泌,因它能与雌激素受体结合,从而阻止了人体自身激素的结合。反之当人体雌激素水平低时,它们能够提供额外的雌激素作用。正因如此,红三叶草在临床上既被用来治疗妇女体内雌激素水平升高时的经前期综合症,又被用于治疗雌激素降低时的更年期综合症和绝经。另外,红三叶草也能治疗雌激素病如子宫肌瘤.子宫内膜异位及骨质疏松症等。
抗癌作用:红车轴草含高浓度异黄酮等黄酮类物质,它被认为是一种潜在抗癌物质。美国国家癌症中心于1996年将染料木素列入肿瘤化学预防药物临床发展计划中,主要预防目标是前列腺癌和乳腺癌。乳腺癌病人血浆中雌激素偏高,植物雌性激素对其有拮抗作用,从而抑制乳腺癌。在澳大利亚西部女皇伊丽莎白二世医疗中心的近期研究表明,食用大量植物雌激素物质的妇女患乳腺癌的机率大为减少,红车轴草对结肠癌也有治疗效果。实验表明异黄酮类物质为强抗氧化剂,是自由基的强清除剂,故具抗癌效用。
目前,国内外医药生产和保健食品中应用的异黄酮主要来自于大豆,但从提取异黄酮的角度而言,岷山红三叶优于大豆,主要原因是:(1)大豆是一年生豆科作物,一年内只能收获1茬,异黄酮主要存在于大豆籽粒中。而红三叶是多年生豆科牧草,一个生长季可收获2—3茬,在一个生长季,红三叶中草产量相对于大豆的籽粒产量而言要高得多。(2)大豆种植后只能利用1年,而红三叶种植一年可受益5—7年,其生产投入低于大豆。(3)大豆异黄酮的主要存在部位是籽粒,含量仅0.1%-0.2%,而红三叶中异黄酮存在于茎杆、叶片和花序中,含量占干草比重的1.0%-1.5%,是大豆籽粒的8—10倍。(4)红三叶种植广泛,其干草价格约为1000元每吨,与大豆相比,作为异黄酮提取原料,红三叶具有明显的价格优势。因此,红三叶是替代大豆作为异黄酮来源的理想植物。
二、利用红三叶可开发的产品
1、干草(药)销售
2、原料药
3、异黄酮粗制品:可以作为制药,也可以用作保健品和化妆品添加剂。
4、异黄酮单体:作为高端药物原料
三、市场需求和价格简况
异黄酮(包括大豆异黄酮和红三叶中提取的异黄酮)具有植物雌激素样作用,对治疗妇女绝经期综合症具有特殊疗效,此外还可以预防和治疗乳腺癌、心血管疾病、骨质疏松等疾病。我国45岁以上妇女约占全国人口的12.72%,即1.65亿人,其中更年期妇女约8500万人;据美国《女性健康》统计,有三分之一(3500万)的美国女性正处于更年期,而这些人群中的50-80%将会因出现更年期症状而寻找药物或有效的辅助治疗方法。由于异黄酮对女性绝经期疾病的特殊疗效,异黄酮类药物和保健品潜在的消费群体十分庞大。
如果仅考虑国内市场,我国处于更年期的8500万妇女中最保守的估计也有1000万妇女具有购买力,以50mg每天的摄入量、年服用期为6个月计算:1000万×50mg/天×180天×40%异黄酮含量=225吨,即仅在预防绝经期综合症方面对异黄酮(40%含量)的需求量就为每年225吨。目前国际市场对大豆异黄酮的年需求量已达1500吨,但实际年产量仅为300吨;我国成规模的大豆异黄酮生产企业约10余家,总产能力约70~80吨,实际产量仅为50吨。
综上所述,国内及国际市场对异黄酮的需求量十分剧大,且市场远未饱和,有巨大的发展空间。
目前红三叶干草及总异黄酮市场价格:
红三叶干草收购价:1000-1500元/吨
红三叶干草销售价:~3000元/吨
20%红三叶异黄酮售价:~900元/公斤
40%红三叶异黄酮售价:~4000元/公斤
四、科研实力及前期研究工作
红三叶异黄酮提取和分离技术及专利
目前工业适用的总异黄酮提取和分离技术主要有机溶剂萃取法和大孔树脂分离法。有机溶剂萃取法法可操作性强,技术开发困难度不大,为目前国内最成熟的常用方法。在溶剂的选用方面,浸提过程以食用酒精为溶剂居多,而萃取过程则以乙酸乙酯居多。在溶剂萃取法提取异黄酮方面,我国技术水平几乎与世界先进水平同步。
红三叶单体异黄酮分离技术
异黄酮的纯度与其价格密切相关,高纯度的异黄酮具有粗品无法比拟的价格。如:目前商业化生产的大豆异黄酮原料纯度多在40%,价格约为每公斤1100余元;纯度为60%~80%的大豆异黄酮价格达到每公斤2000~3000元;而单体异黄酮,如已被证实为主要功效成分的金雀异黄酮的价格超过了每克1万元。红三叶中的主要有效成分为芒柄花素和鹰嘴豆芽素A,这两个异黄酮纯品的价格分别为约每克5万元和2万元。然而,国内目前尚未见有单体异黄酮分离技术专利申请的情况,也没有生产单体异黄酮的技术,我国生产的近90%的大豆异黄酮作为原材料出口,仅有约占10%的产出量在国内被转化为终端产品。虽然单体异黄酮分离技术急需进行研发,但由于该技术的开发具有相当的难度,目前国内尚无有关的技术专利申请。
岷县与与兰州大学生命科学学院和医学院进行了长期的合作研究,对红三叶种植技术、异黄酮提取工艺,单体异黄酮分离纯化技术、红三叶异黄酮药理学研究等进行了全面的研究,具有雄厚的技术力量。利用有机溶剂萃取法,我们已经得到了含量超过60%的总异黄酮产品,并且已完成三个批次,总量超过30kg干重的红三叶草样品,其产品得率,纯度等均保持稳定。该技术适合于红三叶异黄酮原料药的生成。
综合利用有机溶剂萃取与柱色谱分离技术,我们开发了红三叶单体异黄酮的分离纯化技术。已经分离得到芒柄花素和鹰嘴豆芽素A的单体,经HPLC检测其纯度达到95%以上。该技术适合于高端原料药的生成。
五、国内种植情况
国内红三叶草的种植区主要分布在甘肃岷县。甘肃岷县红三叶种植面积约30万亩;此外,岷县境内尚有可利用草场面积129万亩,一旦产业形成可以大量发展红三叶种植。
国内其他省份红三叶种植情况:
除甘肃省外,湖北省红三叶种植面积较大,种植面积1.7~2万亩,主要种植区为湖北省恩施州。其余各省有零星种植,种植面积均小于2000亩。如:湖南常德种植面积约800亩。与甘肃省相比,湖北省太阳紫外强度较低,红三叶中异黄酮含量偏低,干草质量不如甘肃省所产红三叶。
六、投资收益
1.干草销售收益
通过技术示范推广,在岷县每年可扩大岷山红三叶种植面积1万亩,每亩的干草产量按1吨计,每吨售价按1000元计,年销售额1000万元,利润100万元以上。
2.总异黄酮生产收益
进行红三叶总异黄酮生产,可以完全消化本地生产的红三叶干草,带动种植业的进一步发展,同时也产生巨大的经济效益:以种植3万亩,亩产干草1吨计,可生产60%的总异黄酮50吨以上,按每公斤4000元计算,产值将超过2亿元,利润极其可观。
七.拟招商项目
1、红三叶干草集散中心:总投资300万元
业务:红三叶鲜草收购、烘干、粉碎。年处理干草2万吨,产值2000万
2、红三叶总异黄酮生成线:总投资800万元
年产30吨40%总异黄酮,产值6000万元