低溫等離子體破壁技術實現天然藥物活性成分的高效提取

本創業項目是利用碰撞等離子體所產生的VUV（真空紫外）對物質化學鍵作用的破壁工藝，對天然藥物包括靈芝孢子粉、松花粉和枸杞高效破壁，促使細胞中活性組分的溶出，提高對這些天然藥物的利用效率。此項技術目前國內外鮮有報道。

低溫等離子體是一種高能量的物質聚集態，其中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。本項目所采用的真空紫外等離子體破壁技術的原理是通過VUV的作用，使細胞表面的化學鍵斷裂，從而產生表面改性，并在較短時間內促使細胞壁破裂，最終達到提高細胞內活性組分的溶出。

本項目將針對靈芝孢子粉、松花粉和枸杞高效破壁的產業化進行重點研發。這三類天然藥物中的有效活性成分和功效明確、用量大、生產廠家較多。這為這項創新技術的成果轉化創造良好的外部環境。低溫等離子體破壁生物技術的破壁率高、一次處理量較大、時間短、成本低廉、綠色環保。因此，依托本項目可產生高的社會和經濟效益，滿足一定市場需求。

本項目采取的關鍵技術和創新如下：

（1）具有自主知識產權：本公司在等離子體破壁處理技術和等離子體處理設備的研發和生產上具有自主知識產權。目前擁有2項發明專利，其中1項美國專利(共有產權)，已授權；1項中國專利(本公司專有)，處于公告期。分別為：Control system of full-automatic cold plasma seed processor (US9782740B2)、冷等離子體處理植物種子的處理工藝(CN106612743A)、；

（2）實現產業化可期：本公司目前擁有自主研發生產的等離子體處理中試設備2臺，一次處理量可達5 kg；經多次處理試驗表明，生產結果穩定，并可隨時制造30-50kg級的處理設備，完全可以實現產業化；

（3）創新點：作為一種新型的光化學生物物理動力學的破壁方法，低溫等離子體破壁技術利用VUV的能量，使細胞表面的化學鍵斷裂，導致細胞鍵斷裂。與傳統的機械破壁、超聲破壁和凍融破壁等相比，具有明顯的技術優勢。

（4）技術優勢：低溫等離子體破壁技術的細胞破壁率高、一次處理量較大、時間短、成本低廉、綠色環保。

本項目關鍵技術已申請發明專利2項，其中授權發明專利1項。

本公司是迄今為止極少數幾家利用低溫等離子體處理技術成功實現天然藥物高效破壁的科技公司之一，在等離子體處理工藝以及設備的研發和生產上具有較大優勢。在前期基礎上，通過注冊資本和其他資金的投入，五年后實現年產值5000萬元，年利稅700~1000萬元。

公司的目標是成為科學技術領先、服務優秀、客戶滿意、國內外知名的天然藥物深加工的技術型企業，公司將不斷開發高附加值的生物產品，完善生產技術，逐步形成企業的核心競爭力，為企業后期發展奠定基礎。

天然藥物(如靈芝孢子、枸杞和松花粉等)中含有大量生物活性組分(如多糖、皂苷和黃酮等)，后者在抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、免疫調節等方面具有明顯的功效。進入21世紀以來，全球健康消費逐年攀升，對營養保健品的需求十分旺盛，每年以13%的速度增長。目前，我國已將“健康中國”提升為發展戰略，在“十三五”規劃中，明確保健品未來的銷售目標是兩萬億元，并計劃積極培育百強企業(相關表述來源于國務院關于印發“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃的通知(國發〔2016〕67號))。以靈芝孢子粉為例，2016年國內產量約4900噸，需求約4600噸。這些孢子粉原料主要作為粉劑口服或進一步深加工提取靈芝多糖和靈芝三萜等天然活性成分，總產值達16.8億美元 (數據來自中研普華咨詢公司行業研究報告)，經濟和社會效益非?？捎^。然而，由于細胞壁的保護，這些細胞內的活性物質很難被溶出。實驗證明，破壁細胞可大大提高活性物質的釋放。例如，服用未破壁的靈芝孢子粉，只有12 %左右的有效成分能被人體吸收，而破壁的吸收率達95 %以上。因此，破壁成為胞內生物活性物質能否被人體有效吸收，或者在深加工過程中能否盡可能多的被提取出來的關鍵因素。

目前，破壁的主要方式有機械破碎法、反復凍融法、超聲波破碎法、微波破碎法、酶解法以及它們之間的組合。這些細胞破碎方式具有各自的特點和優勢，但也存在著各自的技術缺陷。例如：超聲波破碎法具有高提出率、時間短、低溫破碎細胞等優點。然而，由于其發熱量高而通常需要采用冰浴冷卻和間歇超聲，降低處理液的溫度。另外，一次處理量不高也是限制其大規模應用的一個重要因素。

低溫等離子體破壁，作為一種新型的生物物理破壁技術，具有與傳統破壁技術不可比擬的優勢。低溫等離子體是一種高能量的物質聚集態，其中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。通過VUV的作用，使細胞表面的化學鍵斷裂，從而產生表面改性，并在較短時間內促使細胞壁破裂，最終達到提高細胞內活性組分的溶出。采用低溫等離子體破壁技術，其細胞破壁率高、一次處理量較大、時間短、成本低廉、綠色環保，因此具有廣闊的應用前景。

迄今，本公司在低溫等離子體處理設備的研發上已獲一項美國授權專利(US 9782740B2)，可用于植物和微生物細胞的破壁處理。通過對處理工藝的深入研究，目前本公司已成功實現對枸杞、松花粉和靈芝孢子粉的高效破壁處理。以靈芝孢子粉為例，在最佳破壁工藝條件下，粗多糖溶出率高達5.8 %，遠高于市場銷售破壁孢子粉的3.5-4.0 %。因此，通過本技術處理的破壁孢子粉，其營養價值得到顯著提高，用于粉體口服或深加工的市場價值巨大。

另外，采用低溫等離子體技術破壁的成本優勢十分明顯。以山東某保健品公司生產的靈芝孢子粉為例，未處理的靈芝孢子粉出廠價約100元/斤，而經破壁處理后，其出廠價格升至約300元/斤。而經本公司測算，采用低溫等離子體技術處理靈芝孢子粉的成本僅30元/斤?？梢?，該創業項目的成本優勢明顯。

本公司將新增100萬的投入計劃，用于其它類型的天然藥物的破壁和活性組分深加工研發工作，并對等離子體處理設備進行擴增和改造，以滿足科研目的和生產需求。創業企業的目標是利用冷等離子體處理技術的優勢，對生物體和生物材料進行改性，展開對生物醫藥的研究和開發，以期創造出更大的社會效益和經濟效益。