枇杷叶中植物胰岛素高纯单体的制备工艺产业化可行性研究报告

枇杷叶中植物胰岛素高纯单体的制备工艺产业化枇杷叶中植物胰岛素高纯单体的制备工艺产业化一、项目背景“十一五”期间，解决好“三农”问题仍然是社会发展的重中之重，而科技对农业的推动力将日益增大，开展针对解决农业生产中实际问题的农业产业化研究已成为解决“三农”问题的一个有效途径。目前农业产品深加工技术的缺乏已经制约我省农村经济发展，如何通过结合当地农村实际开展科技创新及成果转化，提高农产品附加值，增强地方农业综合竞争力，促进农业产业化发展，已经成为解决我省“三农”问题的一个关键问题。在此背景下，针对歙县“三潭”枇杷生产中存在的实际问题，我们开展枇杷综合开发研究，通过该项目的实施和产业化，提高当地农民收入，推动当地特色产品“三潭”枇杷产业的形成和发展，增强当地农业综合竞争力。歙县“三潭”作为全国四大枇杷主产区之一，“三潭”枇杷品质名列全国前茅，在国内外市场久负盛名，早在明清时期“三潭”枇杷就作为“贡品”上贡朝廷。“三潭”枇杷生长在新安江库区两岸，环境条件得天独厚，是库区果农的主要经济来源。随着福建枇杷产业的形成，“三潭”枇杷由于贮藏、深加工技术落后，当地果农常常丰产不增收，在气候反常年份枇杷减产，果农损失更加严重。目前“三潭”枇杷相关技术落后已经成为制约当地经济发展的“三农”问题，果农由于没有得到实惠，种植积极性不高，“三潭”枇杷这一地方特色产品举步维艰。该地区枇杷叶资源丰富，年产量500万公斤，但由于枇杷叶深加工工艺的缺乏，丰富的枇杷叶资源未被充分利用起来，目前年销售枇杷叶为200吨，仅占总产量20000吨的1左右，废弃枇杷叶被农民烧掉严重影响了当地生态环境，给当地旅游产业产生严重影响。本项目通过先进的生产工艺从枇杷叶中提取并制备了对型糖尿病和肥胖症有着确切疗效的高纯度活性单体科罗索酸，即植物胰岛素。经科技查新，国内未见相关报道，生产工艺国内领先，并申报了发明专利。该产品在国际目前国际市场上相关保健品有40多个品种，且FDA已经批准以科罗索酸治疗型糖尿病一类新药已经进入临床三期，即将进入生产阶段，高纯科罗索酸单体价格位10万元/KG，市场潜力巨大。该项技术的实施和转化不仅能够解决目前“三潭”枇杷产业发展中存在的实际问题，能够提高当地农民收入增加，促进当地经济发展，增加出口创汇。同时也为我国资源丰富的枇杷叶资源在治疗型糖尿病和肥胖症产品的开发起到引导作用，促进枇杷产业综合开发工作的开展。二、承担单位情况1、承担单位基本情况黄山一品堂生物工程有限公司由董事长方幸个人全资建立，专门从事天然植物提取物的生产和销售。公司注册120万，现有员工125人。目前已经建成了天然植物提取分离和纯化生产线，年生产能力为300吨植物提取物和相关产品，上季度销售额达375万元，实现利润45万元，上缴税收24万元。公司通过外引内联等多种方式与国内有科研实力的科研单位建立合作关系，形成了从事天然植物提取分离纯化工艺的开发能力。2、研究开发能力项目技术开发单位为安徽省分析测试中心，是安徽省科学技术厅直属的公益性科研单位,并经过省级计量认证。中心拥有大型科学仪器及配套设备200多台（套），专业技术人员42人，其中副高以上8人，中级职称以上28人，主要对外开展各种物质的定性定量及结构分析，天然产物提取技术研究，承担政府、科研机构、企事业单位委托科研、分析、测试工作。完成了多项课题的研究开发工作，并取得了多项科研成果和国家专利。歙县科技开发中心具有从事课题项目试验研究的管理人员5人，并承担实施过省市科技项目3项，对组织项目实施积累一定的经验。3、财务、经济状况黄山一品堂生物工程有限公司完全按照国家相关经济管理制度和现代财会管理技术进行管理。目前公司净资产为1125万元，流动资金为720万元，资产负债率为20，上季度完成销售375万元，上缴利税24万元，净利润为48万元，企业财务经济状况良好。4、承担单位的科研及生产经营管理状况及领导班子状况。黄山一品堂生物工程有限公司是专门从事天然产物提取分离的企业单位，公司投如大量资金与国内有实力的科研单位合作开展新产品开发，取得了良好效果，目前该项目已经获得2005黄山市科技计划项目的支持。公司在董事长方幸带领下形成了强有力的领导班子，公司一直在加强内部管理制度，将其建设成国内领先的从事天然产物开发和生产的企业。三、项目技术方案可行性分析1、国内外有关该项目研究现状及趋势分析日本YAMAZAKI教授研究科罗索酸类胰岛素的一些性质，他的研究发现了科罗索酸能够刺激细胞膜的葡萄糖运输通道，增强细胞对葡萄糖的利用，进而降低了血糖含量，而胰岛素也是通过增加细胞膜对葡萄糖的通透性来降低血糖。而胰岛素对II型糖尿病的降血糖效果不是非常明显。口服胰岛素不能够降低血糖，而口服科罗索酸能够降低血糖水平。大量注射胰岛素会带来一系列的副作用，而大量口服科罗索酸未见胰岛素相关副作用。在兔子活体实验中，口服科罗索酸与皮下注射胰岛素有着相似降血糖效果。所以科罗索酸是类胰岛素天然产物，也可称为植物胰岛素。临床前研究葡萄糖的吸收是细胞获取能量的一个主要途径，细胞对葡萄的吸收的增加会带来血糖的下降，所以寻找一种安全的细胞吸收葡萄的助剂对治疗II型糖尿病非常重要。体外细胞实验表明，科罗索酸能够明显提过细胞吸收葡萄糖的能力。II型糖尿病鼠第二个实验发现服用科罗索酸组的血糖明显下降，而对照组的血糖水平却出现上升。服药组老鼠的血清胰岛素、尿液血糖和血液总胆固醇也都明显下降。另外一个试验在禁食24小时正常的兔子身上进行。喂食科罗索酸，考察1、2、3、4和5小时血糖含量。结果表明，大剂量服用科罗索酸引起的血糖降低与服用两个单位的胰岛素相似。大剂量服用科罗索酸可以带来57MG/ML的血糖降低。正常兔子口服科罗索酸会带来1649MG/ML的血糖降低。2个多小时后再次给药会使血糖保持在低水平上，甚至略微有所下降，此过程会保持5个多小时。大剂量服用克罗索酸会带来4058MG/ML的血糖降低。血糖降低的峰值期出现在服药后24小时，610小时后血糖恢复到正常水平。血糖下降明显和科罗索酸摄入量有关。1991年意大利科学家也发现了科罗索酸的降血糖效应，同时日本另外一个科学家也报道了试验诱导糖尿病老鼠服用科罗索酸能将血糖水平有300MG/DL降低到150MG/DL。实验表明科罗索酸具有胰岛素相类似的降血糖效果。临床试验1998年，临床试验在东京JIKEIKAI医学院开展，研究对象为24名年龄20岁以上志愿者为轻度II型糖尿病患者，不能承受高剂量葡萄糖，其禁食血糖水平为100MG/DL。志愿者在每日三餐后分别给与安慰剂和科罗索酸药片。结果表明科罗索酸能够在服药4周明显降低血糖含量，未发现任何副作用，而且一次给药后，能够保持数天血糖控制记忆效益。与对照组比较，服用科罗索酸能够明显降低患者血糖含量。7天胰岛素治疗300IUX2/DAY结合15天（48MG/DAY）47天胰岛素治疗后血糖稳定在280MG/DL，在随后服用科罗索酸7日后，血糖水平稳定在110MG/DL。1999年，在美国佛罗里达也进行了科罗索酸的临床试验，证实了科罗索酸将血糖效果，且发现了科罗索酸摄入量与降血糖效果存在量化效应。对12名志愿者（6男6女）进行了为期22周随机双目试验。志愿者为轻度II型糖尿病患者，不能抽受高剂量葡萄糖，血糖水平超过150MG/DL，年龄为46岁以上，临床正常血糖参考值为65110MG/DL。科罗索酸油基软凝胶胶囊以16、32、48MG每天给药2周，血糖降低程度分别是16MG为49，2MG/107，48MG为319。第二组5个人非别给与科罗索酸干粉硬凝胶胶囊，给药量也是16、32、48MG每天。与对照组比较，血糖降低程度分别是16MG为318，32MG为65，48MG为202。实验结果表明，随着科罗索酸的摄入量的增加，血糖下降效果越明显；而且油基软凝胶胶囊将血糖效果优于同剂量干粉硬凝胶胶囊。油基软凝胶胶囊科罗索酸日给药量为48MG时，血糖下降效果最为显著。实验中志愿者因服药造成的血糖、血压、体重、体温、心跳、身体状况和不良反应等情况也被反馈考察。在交叉实验中，一组12名志愿者给与安慰剂2周，并考察其血糖水平。给该组口服科罗索酸48MG油基软凝胶胶囊（8MG科罗索酸胶囊2片每餐，共6片每天）30天。接着服用安慰剂45天，再给该组服用科罗索酸48MG干粉硬凝胶胶囊（8MG科罗索酸胶囊2片每餐，共6片每天）30天。此后再服用安慰剂45天。在服用安慰剂和给药期间每隔15天测定血糖含量。II型糖尿病患者和每天服用48MG科罗索酸II型糖尿病患者血糖变化图。表明餐后出现相似的血糖上升，但与用药组比较发现，其血糖下降速度缓慢。用药组的变化趋势与正常组的血糖变化相同，而血糖下降缓慢组的血糖变化与II型糖尿病相似。该交叉实验表明，口服科罗索酸能够明显降低血糖，且无任何副作用。控制组血糖平均值为1683MG/DL，服用科罗索酸48MG油基软凝胶胶囊，在第15天血糖迅速下降到1272MG/DL，第30天下降到1152MG/DL。在停药后服用安慰剂阶段血糖仍然较低（第15天1317MG/DL，第30天1532MG/DL，第45天1682MG/DL），说明在用药中断后血糖水平含能够在4周内保持较低水平，血糖水平具有一定的记忆效应。摄入48MG/DAY的科罗索酸能够在30天内持续降低血糖含量。与对照组比较，科罗索酸能有助于II型糖尿病患者恢复血糖调节能力，且科罗索酸具有能够快速降低血糖并维持血糖处于较低水平的疗效。采用科罗索酸治疗能够使患者类似于正常人一样快速降低餐后血糖值，而对照组糖尿病患者餐后血糖下降速度缓慢。参与试验II型糖尿病患者在采用科罗索酸治疗后，糖尿病症状部分消失，如口渴多尿等。服用科罗索酸48MG油基软凝胶胶囊的患者出现体重下降的趋势，平均体重下降了32磅，而对照组却没有出现体重下降的情况。临床试验表明，科罗索酸能够刺激细胞葡萄糖运输通道，增加细胞对葡萄糖的吸收，从而平衡了血糖水平。科罗索酸在停用后仍然具有降血糖糖尿病患者晚餐600CALORIES后12小时血糖变化SERIES1为用药前，SERIES2为服用科罗索酸14天后42和43为SIERIES1和SERIES2在晚餐（600CALORIES）2个小时后血糖摄入量，说明此时服用药物对血糖摄入无明显影响；153和256为实验组和对照组在45小时细胞对血糖的吸收量，数据显示科罗索酸可将细胞对血糖的吸收率提高67。记忆效应。科罗索酸油基软凝胶胶囊更能够有效降低血糖，这可能与该种剂型更利于科罗索酸进入血液发挥治疗作用。最新的美国临床研究也证实了1998年日本的临床试验结果，证实了科罗索酸能够安全有效地降低II型糖尿病患者的血糖水平。科罗索酸具有较强的抗氧化性，能够清除自由基防止细胞膜发生过氧化化。科罗索酸还能够通过降低血糖维持正常血压和肾功能，保护血管和肾不受伤害。科罗索酸是具有悠久使用历史的亚洲传统植物药物，相关植物的叶子或其提取物被用作减肥和降血糖已有几百年，其也被用来治疗口腔溃疡和腹痛。目前正在深入研究科罗索酸在血糖升高过程抗氧化、降血糖、护肾和抗糖基化中毒的疗效。COROSOLICACID相关产品情况产品名称产地CORSOLICACID含量效用价格VITABASE美国24MG减肥2995/瓶CORTILESS美国165MG减肥225/瓶BANABAPURE美国2降血糖759/瓶枇杷叶提取物中国2750/公斤科罗索含量为1MM时，显示出明显的降血糖效果随着科罗索酸的药效研究的逐步深入，进行科罗索酸产品工艺的制备工作也成为一个热点，目前科罗索酸制备工艺研究主要从两个方面着手，进行有机合成从和天然植物中提取。科罗索酸的有机合成工作取得了一定成果，中国药科大学博导孙宏斌教授在这方面作了大量工作，他将3羰基熊果酸酯经酸催化的烯醇化酯化反应制得2烯3乙酰氧基熊果酸酯；将2烯3乙酰氧基熊果酸酯硼氢化氧化反应分别制得科罗索酸酯；科罗索酸酯经催化氢解反应或采用碘化锂进行卤解反应制得科罗索酸。目前该工作已经完成了实验研究。其中存在的问题主要有以下几个方面，首先其所选用的起始原料价格较高，每公斤50万元；其二合成过程中使用了大量昂贵的有机溶剂，难以回收再利用；其三粗产品仍然需要通过柱层析分离得到高纯科罗索酸产品；最后产品得率较低，据介绍目前产品的得率为20左右。从天然植物提取科罗索酸的研究起始于对菲律宾群岛产大花紫薇，俗称巴拿巴，在当地，人们传统上用巴拿巴的叶泡茶以对抗糖尿病和肥胖症。日本企业将其开发成保健上市将近十年，由于其效果逐渐被认同，学者对其有效成分进行了追踪研究，最终发现其作用机理为巴拿巴中的科罗索酸，目前相关产品质量控制均以该物质为控制指标。科罗索酸在植物中的含量普遍很低，即便是科罗索酸含量较高的巴拿巴叶，在其热水提取的浓缩提取物中，科罗索酸的含量仅为001左右；在巴拿巴叶的醇浓缩提取物中，科罗索酸的含量也仅为1左右。以巴拿巴为原料制备科罗索酸相关产品成本昂贵，且资源有限，目前市场上含2科罗索酸巴拿巴提取物价格为1000元，10科罗索酸巴拿巴提取物价格为3000元。原植物中科罗索酸含量偏低也使得从中开发高纯科罗索酸单体的工艺难度较大，目前市场上还没有高纯科罗索酸单体供应。由于我国目前尚未有巴拿巴的种植，相关产品的开发属于空白。2、项目的目标、转化工作内容、技术水平项目目标本项目拟通过超声波低温提取、膜分离结合树脂吸附富集和柱色谱技术从黄山地区丰富枇杷叶资源中提取、富集并纯化能够预防和治疗因细胞膜葡萄糖吸收通道紊乱造成的型糖尿病和肥胖症，且不会有激素类药物导致血糖过低的副作用的高纯度活性成分科罗索酸，该成分国内外学者称为植物胰岛素。通过该项技术的转化与推广，解决目前当地枇杷叶资源严重浪费的问题，促进当地农民的增产增收，带动当地经济发展。项目完成后建立起年处理枇杷干叶600吨，生产纯度大于95科罗索酸600KG的生产线，实现年产值为6000万人民币，年纯利润2000万。转化工作内容1、根据工艺要求新建5000平方米符合GMP标准生产厂房。2、通过“公司基地农户”的形式构建起产品的原料供应渠道，保证原料的产品品质。3、对现有设备进行工艺改造，购置所缺设备，组建起项目转化所需的产业化生产线，进行高纯度科罗索酸生产线的调试与调整工作，制定相关的操作规章制度。4、建立起产品的质量控制标准，并根据标准组建产品质量控制体系，使得产品生产和质量符合ISO90012000和美国药典要求。5、对职工进行操作规章制度和质量控制标准培训，确保生产工艺的转化工作顺利开展。6、进行相关产品的市场开发工作，通过网络营销和进出口代理等方式构建产品的国内外销售渠道。7、进行相关工艺的后续研发工作，提高工艺水平，降低产品成本提高产品品质。技术水平通过前期的研发工作，目前本项目所需转化的相关生产工艺已经基本完成。项目完成了对黄山“三潭”地区枇杷叶中科罗索酸含量进行调研，证实该地区所产枇杷叶是作为科罗索酸产品开的优质原料。在此基础上，展开了枇杷叶中提取、富集和纯化含量大于95的科罗索的生产工艺并完成了单批次投料100KG，得科罗索酸产品1062G，产品纯度为9612，产品性能稳定，生产工艺成熟。相关工艺能够满足产业化生产需求。在此基础上根据2005版国家药典和美国药典要求完成了产品的质量控制标准。3、项目的技术方案枇杷叶粉碎超声提取滤渣作为燃料微滤水沉、调PH值沉淀溶解浓缩滤液脱色制备色谱COROSOLICACID单体干燥溶剂回收溶剂溶剂干燥活性部位分子截流树脂分离在枇杷叶中活性成分提取分离研究中，利用超声波提取新技术，提取条件温和，降低有效活性成分在提取过程中的损失，同时超声波还具有空化破壁、机械震动效应、热效应，促进有效成分向提取溶液的渗透，加快了提取速度，缩短提取时间，提高了产品得率，与常规提取技术比较超声波提取技术还具有节约能源的优势。通过膜分离技术解决工业化生产中常规过滤造成的澄清难，容易对后续工序设备造成损伤的问题，同时也将利用膜的分子截流特性展开快速分离活性部位医药原料的产业化研究。利用树脂的选择性吸附特性，开展枇杷叶中减肥和治疗型糖尿病活性部位群三萜酸类化合物的富集工艺研究。利用制备色谱技术开展高纯活性成分科罗索酸单体制备研究。在此过程中将上述多项技术进行整合，寻找最佳工艺路线。整个项目实施将结合当地已有产业化基础展开，降低项目成果的转化难度，使得项目实施后能够就地快速转化，迅速为当地农民解决生产中存在的实际问题，促进当地农民增产增收。4、项目的阶段与进度20061200612完成新厂区扩建和设备安装，进行生产线的调试工作，对生产工人和相关技术人员进行培训和枇杷叶规范化采摘及枇杷园科学管理技术普及，进行产品的营销。20071200712进行产品的市场营销和销售渠道建设，完成相关生产工艺技术调整，完成企业和产品的相关认证工作。20081200812进一步加强市场营销工作，深化企业生产和产品质量的内部管理，进行设备厂工艺的后续研发工作，保证产品的工艺先进性。5、资金筹措及使用本公司目前固定资产原值1250万，固定资产净值1125万，流动资金720万。整个项目产业化预期投资1000万元，其中自筹620万，政府支持200万，银行贷款180万。项目产业化过程中，厂房建设500万，生产线建设250万，技术合作开发费108万，质量控制体系建设92万，其它费用50万。6、本项目的知识产权状况本项目由安徽省分析测试中心独立研发完成，具有独立知识产权，并已经申报国家发明专利。四、经济及社会效益分析1、项目产品在国内外市场的现状、发展趋势及市场前景世界卫生组织WHO报告，已经成为严重威胁人类健康的敌人，目前全世界肥胖病患者的数量将会超过13亿，糖尿病人17亿，专家预测到2025年将增加到3亿人，治疗肥胖症和糖尿病费用将超过1000亿美元。中药因具有标本兼治、毒副作用小已经越来越受到世界的关注，据不完全统计作为治疗肥胖症和型糖尿病的中药原料药市场份额约为100亿美元，进行相关原料药的开发具有广阔的市场前景。“三潭”枇杷因其果实色泽美观、肉柔汁多、甜酸适口、营养丰富，且在水果淡季的初夏成熟，深受消费者的青睐，在国内市场享有盛誉。随着保鲜工作的开展，“三潭”枇杷的市场覆盖半径和上市时间将得到延伸，昔日贡品真正成为商品，进入寻常百姓家，当地农民将从中获益；该项技术的推广也能够有助当地从事农产品市场开拓的龙头企业的形成，有利“三潭”枇杷品牌的开发。枇杷生物膜保鲜技术成功开发在当地反响强烈，引起当地相关企业和政府关注，已有多家企业联系该项技术的推广工作。枇杷叶提取物的三萜化合物科罗索酸是作为防治肥胖症和型糖尿病植物新药和功能性天然保健食品医药原料，这样枇杷叶提取物无疑将成为市场的热门产品，随着应用的不断深入开发扩展，将呈快速上升势态，国内外多家企业网上联系产品订购或包销、代理的事实即说明了此点。目前2的科罗索酸枇杷提取物的国际市场价格为750元/公斤，该产品的开发具有良好的市场前景，根据前期市场调研情况，该系列产品目前年市场容量为1000吨，经济效益超过75亿元人民币，随着相关药物开发工作的进一步开展，预期到2007年，其年市场容量将超过2000吨，经济效益将超过15亿元人民币。2、经济效益分析根据前期市场调研，目前以科罗索酸为有效成分的治疗型糖尿病和肥胖症相关产品的市场销售额为20亿美元左右，科罗索酸单体的年市场需求量在5000KG以上，市场销售额为5亿人民币，且随着相关产品和药品的开发市场需求将会进一步增长。本项目实施后达产后，将覆盖8个枇杷种植乡镇，5万名从事枇杷种植的农户将从中获益。年实现销售额为6000万元以上，年利润为2000万以上，增加税收510万。可为当地枇杷种植户每年带来200万以上收入增长，并可解决1000名农村富余劳动力就业问题。项目的实施将会促进当地枇杷产业的发展，能够切实提高当地农民收入和促进当地经济发展。项目产业化后也将会带动中国的枇杷叶深加工工作的开展3、社会效益分析本课题出发点就是针对“三潭”地区枇杷产业发展中存在的实际问题，歙县“三潭”（漳潭、绵潭、沦潭）枇杷已有千年种植历史，饮誉国内外市场。目前，该县枇杷主产区已拓展到深渡、新溪口等九个乡镇，面积达四万亩，年产量五千吨，总产值一千五百万元。许多农户因发展枇杷走上富裕路。2000年，歙县被评为“中国名特优经济林之乡”。近些年来由于交通闭塞、种植品种落后和福建黄岩优质早熟枇杷的竞争，歙县枇杷面临着严峻的局面。2004年“三潭”枇杷价格降到每公斤1元以下的水平，还有大量的下脚枇杷因销售无门只得倒入新安江中，当地农民经济损失惨重。丰富药用价值的枇杷叶产量稳定，但因为缺乏深加工技术未被开发，一直被当地农民作为燃料烧掉，造成了极大的资源浪费和环境污染，严重影响当地枇杷产业和生态环境的可持续发展。该课题的开展可为合理高效综合开发利用我省歙县“三潭”枇杷提供精深加工高效龙头