低温等离子体破壁技术实现天然药物活性成分的高效提取

本创业项目是利用碰撞等离子体所产生的VUV（真空紫外）对物质化学键作用的破壁工艺，对天然药物包括灵芝孢子粉、松花粉和枸杞高效破壁，促使细胞中活性组分的溶出，提高对这些天然药物的利用效率。此项技术目前国内外鲜有报道。

低温等离子体是一种高能量的物质聚集态，其中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。本项目所采用的真空紫外等离子体破壁技术的原理是通过VUV的作用，使细胞表面的化学键断裂，从而产生表面改性，并在较短时间内促使细胞壁破裂，最终达到提高细胞内活性组分的溶出。

本项目将针对灵芝孢子粉、松花粉和枸杞高效破壁的产业化进行重点研发。这三类天然药物中的有效活性成分和功效明确、用量大、生产厂家较多。这为这项创新技术的成果转化创造良好的外部环境。低温等离子体破壁生物技术的破壁率高、一次处理量较大、时间短、成本低廉、绿色环保。因此，依托本项目可产生高的社会和经济效益，满足一定市场需求。

本项目采取的关键技术和创新如下：

（1）具有自主知识产权：本公司在等离子体破壁处理技术和等离子体处理设备的研发和生产上具有自主知识产权。目前拥有2项发明专利，其中1项美国专利(共有产权)，已授权；1项中国专利(本公司专有)，处于公告期。分别为：Control system of full-automatic cold plasma seed processor (US9782740B2)、冷等离子体处理植物种子的处理工艺(CN106612743A)、；

（2）实现产业化可期：本公司目前拥有自主研发生产的等离子体处理中试设备2台，一次处理量可达5 kg；经多次处理试验表明，生产结果稳定，并可随时制造30-50kg级的处理设备，完全可以实现产业化；

（3）创新点：作为一种新型的光化学生物物理动力学的破壁方法，低温等离子体破壁技术利用VUV的能量，使细胞表面的化学键断裂，导致细胞键断裂。与传统的机械破壁、超声破壁和冻融破壁等相比，具有明显的技术优势。

（4）技术优势：低温等离子体破壁技术的细胞破壁率高、一次处理量较大、时间短、成本低廉、绿色环保。

本项目关键技术已申请发明专利2项，其中授权发明专利1项。

本公司是迄今为止极少数几家利用低温等离子体处理技术成功实现天然药物高效破壁的科技公司之一，在等离子体处理工艺以及设备的研发和生产上具有较大优势。在前期基础上，通过注册资本和其他资金的投入，五年后实现年产值5000万元，年利税700~1000万元。

公司的目标是成为科学技术领先、服务优秀、客户满意、国内外知名的天然药物深加工的技术型企业，公司将不断开发高附加值的生物产品，完善生产技术，逐步形成企业的核心竞争力，为企业后期发展奠定基础。

天然药物(如灵芝孢子、枸杞和松花粉等)中含有大量生物活性组分(如多糖、皂苷和黄酮等)，后者在抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、免疫调节等方面具有明显的功效。进入21世纪以来，全球健康消费逐年攀升，对营养保健品的需求十分旺盛，每年以13%的速度增长。目前，我国已将“健康中国”提升为发展战略，在“十三五”规划中，明确保健品未来的销售目标是两万亿元，并计划积极培育百强企业(相关表述来源于国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知(国发〔2016〕67号))。以灵芝孢子粉为例，2016年国内产量约4900吨，需求约4600吨。这些孢子粉原料主要作为粉剂口服或进一步深加工提取灵芝多糖和灵芝三萜等天然活性成分，总产值达16.8亿美元 (数据来自中研普华咨询公司行业研究报告)，经济和社会效益非常可观。然而，由于细胞壁的保护，这些细胞内的活性物质很难被溶出。实验证明，破壁细胞可大大提高活性物质的释放。例如，服用未破壁的灵芝孢子粉，只有12 %左右的有效成分能被人体吸收，而破壁的吸收率达95 %以上。因此，破壁成为胞内生物活性物质能否被人体有效吸收，或者在深加工过程中能否尽可能多的被提取出来的关键因素。

目前，破壁的主要方式有机械破碎法、反复冻融法、超声波破碎法、微波破碎法、酶解法以及它们之间的组合。这些细胞破碎方式具有各自的特点和优势，但也存在着各自的技术缺陷。例如：超声波破碎法具有高提出率、时间短、低温破碎细胞等优点。然而，由于其发热量高而通常需要采用冰浴冷却和间歇超声，降低处理液的温度。另外，一次处理量不高也是限制其大规模应用的一个重要因素。

低温等离子体破壁，作为一种新型的生物物理破壁技术，具有与传统破壁技术不可比拟的优势。低温等离子体是一种高能量的物质聚集态，其中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子、光子和自由基等活性粒子。通过VUV的作用，使细胞表面的化学键断裂，从而产生表面改性，并在较短时间内促使细胞壁破裂，最终达到提高细胞内活性组分的溶出。采用低温等离子体破壁技术，其细胞破壁率高、一次处理量较大、时间短、成本低廉、绿色环保，因此具有广阔的应用前景。

迄今，本公司在低温等离子体处理设备的研发上已获一项美国授权专利(US 9782740B2)，可用于植物和微生物细胞的破壁处理。通过对处理工艺的深入研究，目前本公司已成功实现对枸杞、松花粉和灵芝孢子粉的高效破壁处理。以灵芝孢子粉为例，在最佳破壁工艺条件下，粗多糖溶出率高达5.8 %，远高于市场销售破壁孢子粉的3.5-4.0 %。因此，通过本技术处理的破壁孢子粉，其营养价值得到显著提高，用于粉体口服或深加工的市场价值巨大。

另外，采用低温等离子体技术破壁的成本优势十分明显。以山东某保健品公司生产的灵芝孢子粉为例，未处理的灵芝孢子粉出厂价约100元/斤，而经破壁处理后，其出厂价格升至约300元/斤。而经本公司测算，采用低温等离子体技术处理灵芝孢子粉的成本仅30元/斤。可见，该创业项目的成本优势明显。

本公司将新增100万的投入计划，用于其它类型的天然药物的破壁和活性组分深加工研发工作，并对等离子体处理设备进行扩增和改造，以满足科研目的和生产需求。创业企业的目标是利用冷等离子体处理技术的优势，对生物体和生物材料进行改性，展开对生物医药的研究和开发，以期创造出更大的社会效益和经济效益。