枇杷叶中植物胰岛素高纯单体的制备工艺产业化可行性实施方案

1、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

2、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

3、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H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H型糖尿病一类新 药已经进入临床三期， 即将进入生产阶

4、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H 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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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 16-49mg/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 40-58mg/mL 的血糖降低。血糖降低的峰值期出现在服药后 2-4 小时， 6-10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

10、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

11、显降低患者血糖含量。 7天胰岛素治疗 (300 IU x 2/day) 结合 15 天(48 mg/day). 4-7天胰岛 素治疗后血糖稳定在280 mg/dL，在随后服用科罗索酸7日后，血糖水平稳 定在 110 mg/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 65-110mg/dL。科罗索酸油基软凝 胶胶

12、囊以16、32、48mg每天给药2周，血糖降低程度分别是16mg为4.9%, 2mg/10.7%， 48mg 为 31.9%。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 3.18%，32mg 为 6.5%，48mg 为 20.2%。 a- II型糖尿病患者和每天服用48 mg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。 实验结果表明，随 着科罗

13、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

14、间每隔15天测定血糖含量。 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 168.3 mg /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127.2mg/dL，第 30 天下降到 115.2mg/dL。 在停药后服用安慰剂阶 a- 糖尿病患者晚餐(600 calories)后12小时血糖变化. Series 1为用药前，Series 2为服用科罗索酸14天后.42 和 43 为 Sieries1 和 Series 2 在晚餐(600 calories)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；15.3

15、和25.6为实验组和对照组在4.5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%。. 段血糖仍然较低(第15 天 131.7 mg/dL，第 30天 153.2 mg/dL，第 45天 168.2 mg/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

16、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 3.2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 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

17、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 科罗索含量为1 mM时，显示出明显的降血糖效果 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。 corosolic acid相关产品情况 产品名称 产地 Corsolic acid 含量 效用 价格 Vita base 美国 24mg 减肥 $29.95瓶 Cortiless 美国 16

18、.5mg 减肥 $22.5/瓶 Ban abaPure 美国 2% 降血糖 $75.9/瓶 枇杷叶提取物 中国 2% 750/公 斤 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

19、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5.0 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

20、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 0.01%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

21、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H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

22、、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 ISO9001:2000 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

23、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106.2g，产品纯度为96.12%，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 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

24、 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H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

25、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 2006.1 2006.12 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。 2007.1 2007.12 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。 2008.1 2008.12 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

26、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

27、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 1.7 亿，专家预测到 2025 年将增加到3亿人，治疗肥胖症和H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H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

28、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H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

29、研情况，该系列产品目前年市场容量 为 1000 吨，经济效益超过 7.5 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H型糖尿病和 肥胖症相关产品的市场销售额为 2.0 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

30、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 深加工高效龙头产品的技术支撑，为产业化