第二节　腐植酸新技术与应用进展

在天然腐植酸新技术的应用中，分离精制技术是首要步骤。腐植酸中的黄腐酸由于分子量较小、吸收又好，研究者和生产者期望它含量高。但由于它的多溶性质，却是最难精制的。

在生化腐植酸新技术的应用中，利用酶的专一性，可以获得目标分子。对于大宗化的BFA来讲，优化工程菌、异化生物菌（酶）的脱除也存在分离成本等问题。

在生物质制乙醇的新能源研制中，陈洪章等采用空气氧化技术使木质素转化为较高含量的腐植酸。张常书等也有利用木质素生产黄腐酸的专利报道。

无论是哪种腐植酸，通常都先选择经典的溶剂分级和絮凝沉淀分离的腐植酸技术［9］。此外，膜分离技术是腐植酸精制的首选技术。

膜分离包括微滤、超滤、纳滤、离子交换、电渗析等技术。微滤的孔径分布相当于普通滤纸，在有推动力存在下，对腐植酸的截留、透析难度不大，超滤膜选择适当也能用于腐植酸、黄腐酸的分离；而纳滤在我国，其理论研究比较早，但对纳滤膜的开发尚处于起步阶段。在美国、日本等国家，纳滤膜的开发已经达到了商品化的程度，如美国Filmtec公司的NF系列纳滤膜、日本日东电工的NTR-7400系列纳滤膜及东丽公司的UTC系列纳滤膜等都是在水处理领域中应用比较广泛的商品化复合纳滤膜。在云南中电新能源公司与华东理工大学的合作项目研究中，纳滤用来分离精制黄腐酸也初见成功。

仪器分析具有客观、显现性好等特点。对国内认可的容量法测黄腐酸，因碳系数测定方法不同带来的误差问题，沈阳农业大学邹德乙等专门建立了测定碳系数的标准；中国腐植酸协会测试中心张彩凤等用分子荧光光谱法与容量法结合，建立标准曲线测定碳系数及腐植酸含量的方法。

对泥炭、年青褐煤组成的分析，近年的红外光谱（IR）分析可从FA/HA、BFA/BHA的官能团分析进步到特征组分分析，结合IR特征分析，已分析出三萜皂苷（三萜酸）、甾体皂苷C21H47N3O10。

利用氨基酸自动分析仪可分析低阶煤、生物质腐植酸中蛋白质降解的23种氨基酸，主要有：天门冬氨酸、羟脯氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、牛磺酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸，此外，在一定条件下还可以测定脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、γ-丁酸、鸟氨酸、茶氨酸等。这对低阶煤腐植酸、生化腐植酸降解精制后挤进有机食品、免疫食品用生物肥料、生物农药，甚至人类保健食品、医药品等是十分有利的。

随着红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、气相色谱-质谱（GC-MS）联用等分析技术的不断提高，匹配计算机图形的光学显微镜、电感耦合离子体质谱分析（ICP-MS）、毛细管电泳（CEO）与质谱（MS）的联用，微量热泳动仪等分子间相互作用测定仪的不断涌现，可以鉴定出腐植酸降解组分，了解降解前后NMR显示的结构性变化，UV显示的共轭性、分子量，同时可以表征生化腐植酸（BFA/BHA）与天然腐植酸（FA/HA）的某些差异，这将为研发腐植酸农药或医药等高端产品提供技术支撑［1～3］。

腐植酸是土壤腐殖质的精华部分，近几年在营养液肥方面发展迅速，叶面肥（表面、界面分子组装及纳米表征领域）、微量元素喷施肥、滴灌肥等，效果显著，产品已从早先的抗旱剂等发展成几十种。在微生物肥料生产中也从原来的自然拮抗土著微生物发展到与木霉菌、青霉菌、芽孢杆菌等联用，形成微生物肥料或农药。

腐植酸与低毒化学农药的合理复配，形成绿色环保农药，产生的效果明显。腐植酸与生物农药复用，在Bt上明显，也有一定的时间段，但性质上还是起缓释、药肥等作用。

腐植酸在土壤改良修复等方面，有保水剂的作用，地膜的作用，主要还是受成本的限制。

腐植酸涉及医药，历史悠久，要成为新药，须分门别类定标准。

腐植酸拥有脂肪族、芳香族、杂环族网链，并具有芳香羧基、酚羟基、甲氧基、醌基等多官能团，因此，它拥有“无所不能反应”的夸张性能。这一特性使腐植酸可以与肥料、农药结缘，大显身手；也可以涉足医药，但需倍加谨慎。

腐植酸新技术要走出实验室，需要配套的工艺包技术，经过工程设计程序，才能建厂生产，转化为生产力。

要改变目前腐植酸“高端不高，低端价贵”的状况，应在腐植酸药肥、生物农药、生物医药、生物材料上尽快形成高端产品；在腐植酸肥料上广取资源，按天然腐植酸的结构特征优化，改变土壤被化肥矿化、作物品质口感不佳等状况，除雾霾空气，优化大气、水土环境。

一、腐植酸药肥的定义及功效

药肥是药与肥的合二为一，腐植酸药肥的定义也应是组合型的。国内对药肥的研究从20世纪80年代初浙江省农科院、宁夏农林科学院、吉林农业大学等相继开展除草药肥研究。比如，福州市晋安农业局利用五氯酚钠与尿素或碳酸氢铵混用后能抑制土壤的硝化作用，进而研究出一种稻田除草与追肥相结合的除草剂黄尿素；河南、河北、山东一些地区流行的在小麦乳熟期搞“一喷三防”，即用杀虫剂（防治穗蚜）、杀菌剂与磷酸二氢钾药肥混配，后者不仅作为叶面追肥，满足作物对磷、钾营养素的迫切需要，而且可以预防害虫对作物产量损失的潜在威胁。前些年，我国药肥混剂几乎全是用于水稻田的除草剂药肥混剂，而且除草剂的组分基本上也都是磺酰脲类或酰胺类。

据统计，目前国内企业已经登记的药肥产品不过十余种，尚没有腐植酸药肥品种。而在美国、日本和澳大利亚等发达国家，药肥是一个允许登记的产品，并且有着丰富的登记品种。

以美国为例，登记的药肥产品包括：含除草剂药肥177个，含杀菌剂药肥7个，含杀虫剂药肥17个，含植物生长调节剂药肥5个，其他种类的药肥有6个。

药肥将施肥和打药两次劳动整合为一次劳动，在一定程度上契合了现代农业的新需求。有利于提高劳动效率，降低农业生产成本不断高涨的压力。此外，以肥料为填料的农药制剂，据估算，可节省大约50万吨农药助剂、溶剂的使用，以及减少大量包装物的浪费，适应当前环境友好和发展低碳农业的新形势。

更重要的是，药和肥跨界联合，通过科学的搭配，可以实现1+1>2的增值效应。广西田园生化股份有限公司董事长李卫国依据现行药肥的分类解释说，从水稻除草药肥看，通过将除草剂和化肥合理配制、均匀混合，可有效防止农民因单独使用除草剂而导致的局部药害或减产。从杀虫药肥看，由于目前使用的杀虫剂都是以对农田无益的砂土或砖粉作填料，浪费了人力、运力。而以腐植酸肥料作为新填料后，一可避免无效劳动；二可提高农药在农田中的分散度，从而提高药效、降低成本；三是从杀菌药肥看，基于药食同源的理论，农作物中许多生理性病害与缺素有关。因此，以营养成分替代部分农药制剂中的填料或溶剂，可在节约加工资源的同时，大大增进药效。

近些年，虽然腐植酸药肥没有执行登记，但在试验、研发等过程中发现，除个别外，腐植酸除草药肥一般可使肥效增加10％～15％，药效增加5％～10％以上。同时，除草药肥使用安全，对农作物生产没有影响。然而，除了除草药肥，其他品种的药肥发展缓慢。据统计，目前国内大约仅有3个杀虫药肥和1个杀菌药肥。除草药肥主要是面向水稻田的。已有的除草药肥对于一些常见的、非顽固杂草的防治效果还可以，但当面对大面积爆发的草害、顽固杂草时，仍显得“力不从心”。出现这种现象的主要原因在于技术研发方面还有不完善的地方。

药肥的生产不是简单地将农药和肥料混合，它需要更多的技术支持和生产实践。一般情况下，农作物的种植都是肥料的用量比农药大很多，比如，1亩地（1亩=667m2，下同）需要10kg左右的肥料，而对农药的需求则可能只有200g。从剂型上看，药肥产品多以粉剂或水剂的方式存在，如果无法做到以液剂的方式存在，药肥的使用范围就会受到不小的局限。

药肥混配要有充分的理由和科学的根据，要着重解决两大问题。一是药肥最佳施用期要同步。农药用于防治有害生物和调节作物生长，肥料用于提供营养，只有当两者同时需要时，药肥才有用武之地。否则就会出现施肥时不一定要喷药，喷药时并不需要施肥的尴尬现象。二是药肥配比要适宜。如东北使用药肥壮秧剂遇到低温容易产生药害，南方水稻田使用的部分药肥除草剂品种遇到缺水或多日阴雨时也易产生药害的情况。对此，技术人员必须进行科学试验，避免药肥配比不当产生药害和肥害。

作为一种横跨农药和肥料两大行业的交叉产品，药肥市场监管对产业做大做强的影响同样至关重要。按现行国家规定，药肥统一按照农药归口登记和管理，较高的门槛使不少企业望而却步。据了解，一个新农药制剂的注册登记，需要经过毒理、环境、药效、残留等多方面的试验，通常要耗时3年，往往耗资数十万元，很多小企业根本承受不起高昂的前期投入。

就产品质量评价标准而言，药肥涉及两个类型的产品，对农药管理部门来说，目前还没有专门的检测机构和标准。比如，药和肥单独用评价起来没有难度，如果混在一起，评价起来就难了。现在，肥料产品的登记主管部门是农业部种植业管理司，实施单位是国家化肥质量监督检验中心，而农药的登记主管部门是农业部药检所，肥料和农药两个管理部门如何协调也是一个需要探讨的问题。

借鉴国外成熟的药肥市场经验，尽快推出规范的腐植酸药肥的相关产品法规，解决产品标识问题。通过国家政策协调好农药和肥料两部门的对接，获得规范的药肥市场。

药肥市场的份额可通过取代农药和肥料的市场份额来估算，对国内药肥市场大约在200亿元的份额中，20亿元归到农药市场，包括部分除草药剂、土传病虫害药剂、草原牧场以及城市草坪的病虫害防治都可以使用药肥产品来替代，而剩余180亿元则需要抢占肥料市场。

吴礼树认为，要扩大药肥的市场地位和份额，首先要“效果上有增量”，不能是简单的药和肥叠加，否则是没有发展前途的；其次要重新定义药肥的概念，除了农药和化肥混配形成的狭义药肥以外，还应包括含营养物质但又具农药功能的药肥、含农药但具肥料功能的药肥、兼具农药和化肥功能的生物活性物质和微生物制剂等。

针对地下害虫的药肥，防治土传病害的药肥，减少农药残留的药肥，缓解或消除药害的药肥，能治病的生物菌肥和生物制剂，不含农药的“药肥”——功能性肥料等，这些作为腐植酸药肥开发的重点。

药肥种类的拓展，发展缓释性的腐植酸药肥是方向之一。以甘蔗为例，一方面其生长期长，需肥量大，往往因后期施肥困难而出现脱肥问题；另一方面，甘蔗的主要害虫蓟马、蚜虫发生期长，在植保上面临药效短、后期打药困难等不利因素。基于此，发展缓释药肥具有很大的针对性。

当前，国内的药肥产品只允许登记颗粒剂的剂型，而国外可以登记的剂型还有很多。比如水溶性肥料和叶面肥等，都是不错的药肥剂型。例如，国外大面积应用的小麦叶面肥加上2甲4氯［CH3（Cl）C6H3OCH2COOH，除草剂］，既能增效，又能促进植物生长。多位专家都纷纷表示：“如果国家把叶面肥放开的话，药肥将有更多的工作可以展开。”

作为一种在管理上存在交叉的产品，业界人士建议仿照美国，在产品上同时设立农药和化肥两个登记号。在药肥标签上，既要标示药，也要标示肥；既要实行农药登记，也要实行肥料登记；审批上需先获得土肥站肥料登记证和生产肥料的资质，再核准农药登记。

农业部农药检定所药政处赵永辉：当前药肥产品发展有提速的趋势。据不完全统计，目前中国已登记的药肥混配产品有十多个。从农药种类看，以除草剂最多，主要防治移栽水稻田一年生杂草；从剂型看，以颗粒剂居多；从含量看，农药有效成分含量不超1％；从使用方式看，也都是直接撒施。针对当前药肥产品普遍存在着部分企业不登记、肥料中非法添加农药、市场监管中无法确定产品种类等现实问题，药肥产品值得关注的同时更要加强管理、慎重开发。主管部门只有对使用风险小、农业生产和农民确实需要的产品和剂型方可允许登记，此外，监管部门将进一步完善登记和标签标示要求，严格限定药肥混剂登记的农药种类和使用范围。

中国农业科学院植物保护研究所郑斐能：从施肥的角度看，药肥种衣剂相当于种肥（属基肥），药肥混用在作物芽前进行相当于基肥，在苗后进行相当于苗肥（属追肥），在生长期土壤施用或灌根相当于追肥，在生长期茎叶喷雾相当于根外追肥。药肥混配有一定的科学道理，已有成功实例，可以尝试研制与推广应用。但企业要加强有关研究工作，为药肥混配的发展打好基础，推出药肥混剂新品种时一定要有充分的理论支撑。农药行业本属于精细化工领域，在技术方面有其技术优势，同时，农药企业的销售渠道更有利于药肥的推广和销售。药肥的使用不是一次施肥用药就能解决所有的病虫害以及植物生长问题，而是一个值得研究的过程。

促进药肥市场的发展，首先就要解决标识问题。在美国，药肥产品要符合肥料管理的规定，一个包装两个标签，农药和肥料两个部门审批。肥料必须真实标示含量、种类等，且标签中既要标示药，又要标示肥，既要做农药登记，也要做肥料登记。建议国内药肥审批可以凭省土肥站肥料登记证和生产肥料的资质，再核准农药登记，这样才能全面地规范药肥市场。

腐植酸（黄腐酸）作为有机肥料、复合肥料的作用是公认的。作为“药肥”有不少企业在试用，但尚不能标准化。对于药肥1+1>2的说法，有肯定的，也有怀疑的。一是肥料和农药在使用时间上并不同步，施肥时不一定要喷药，喷药时并不需要施肥；二是农作物的种植都是肥料的用量比农药大得多，一亩地需要10kg的肥料，可能对农药的需求只有0.2kg，比例上的差距必将导致药肥功效不大。

腐植酸液肥或固态粉末药肥的关键技术，一是腐植酸的活性问题，二是胶体的稳定性问题，三是与农药的匹配问题。

腐植酸药肥的“肥”部分可以是液肥，也可以是固肥或者菌肥。作为液肥，在合适的添加剂作用下，低阶煤腐植酸叶面肥的浓度与低阶煤水煤浆那样，具有51.5％～53.96％的高浓度，1600～2200cP（1cP=10-3Pa·s，下同）的黏度稳定性是肯定强的。该高浓度腐植酸溶液通过干燥技术制成粉末状腐植酸，性能应该与干燥前是一样的。作为腐植酸菌肥，应通过腐植酸品质、Bt等菌种体现其独特的功能。

腐植酸药肥的“药”部分，有不少成果。选择代森锰锌、多菌灵、毒死蜱、赤霉素、草甘膦等低毒农药与腐植酸的复配，形成腐植酸绿色环保型药肥是重要的。

二、腐植酸生物农药范畴

生物农药从功能分类有抗菌、抗病、杀虫（杀螨）等之分，从物源分类有植物农药和微生物农药等之分。腐植酸生物农药以植物源为主，离不开栋科、卫矛科、柏科、瑞香科、豆科、菊科等科属的多种植物（如烟碱、苦参碱、栋素、茴蒿素和茶皂素等）。

①除虫菊。除虫菊是众所周知的杀虫植物，早在19世纪中叶即由西亚引入欧洲、美洲及日本。中国云南省等地在20世纪40年代中期开始从国外引种栽培。该类植物有效杀虫成分除虫菊酯（Pyrethrins）、瓜菊酯（Cinerins）和茉莉菊酯（Jasmolins）等6个成分组成的复合植物杀虫剂，虽然应用多年，但昆虫产生的抗性较小，因而除虫菊的开发又成为天然农药开发的一个热点。

②印楝印栋树。印楝印栋树是一种亚洲干旱地区土生的亚热带树种。中南美洲一些国家栽培。树的各部分提取物，特别是其种子，对多种不同龄期的昆虫显示出抑制取食、驱避、毒性和干扰内分泌的作用。印栋子油作为天然植物杀虫剂已在发展中国家使用多年。印栋油中主要的杀虫活性成分是印栋素（azadirachtin），一种三萜类化合物。在印楝素剂量达到0.1mg/L时就表现出比较好的活性，且对人畜无害。鉴于其对环境和人畜的安全性，美国、印度及其他一些国家都在进行开发。如美国生产的MargosanO已作为商业专利登记，产品由种子抽提成分配制而成，环保部门已批准用于非食用性作物和苗圃；改良后的制剂在美国市场上也有销路。印度生产了“Neem-mark”，加拿大已开始考虑开发这类杀虫剂。缅甸则抽提印栋子油大量出口。印栋要求高温、气候干燥而又无台风侵害，中国海南、云南的不少地区很适合种植。最初在海南引种成功，并进行了少量的栽培，后来云南、四川等省也在干热河谷及干热区引种成功。

③苦皮藤。苦皮藤是卫矛科（Celastraceae）的一种多年生木质藤本植物，长期以来，产区农民认识到根皮具有杀虫活性，利用根皮粉、叶子粉防治一些蔬菜害虫，而被称为“菜虫药”。苦皮藤是中国学者最早系统研究的杀虫植物之一，从20世纪30年代起就开始了研究，其后没有间断，到20世纪80年代，西北农业大学对其化学成分进行了深入研究，分离了杀虫有效成分苦皮藤素Ⅰ（CelangulinsⅠ～Ⅳ），确定化学结构为二氢沉香呋喃倍半萜类物质。同时进行了苦皮藤杀虫制剂各种剂型的杀虫药效试验，建立了质量控制的方法和标准，调查了该资源植物的分布，还试验了引种栽培。

④瑞香狼毒。瑞香科植物约有50属五百余种，中国有9属七十余种，瑞香狼毒（Stellerachamaejasme L.）为该科多年生草本植物，有较高的杀虫活性，四川大学对瑞香狼毒的抗虫活性成分进行了深入研究，首次从瑞香狼毒根中分离获得一类具有C6-C5-C6结构骨架的新活性化合物，对蚜虫和菜青虫具有较强的拮抗活性，在200mL/L浓度下，瑞香素对米象、玉米象的抑制率达100％。构效关系研究表明，活性化合物主链两端的苯环或六碳环结构是活性的核心结构之一。随着分子主链不饱度的增加，杀虫活性相应增加。杀虫机制研究表明，该类化合物对昆虫细胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶及AchE的活性具有强抑制作用，并对羧酸酯酶、GSTase也具有抑制活性。张国洲等发现，瑞香狼毒乙醇提取物对菜粉蝶幼虫、亚洲玉米螟幼虫和桃蚜有很强的生物活性，采用活性跟踪的方法，从中已分离鉴定出4种活性成分（伞形花内酯、瑞香亭、狼毒色原酮和β-谷甾醇等）［1］。

腐植酸生物农药以微生物源为主，也离不开枯草杆菌（Bacillus subtilis）、放线农杆菌（Agrobacterium rubiobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）、产气肠杆菌（Burkhoderia cepacia）、浅灰绿链霉菌（Streptomyces griscoviridis）、绿色木莓、丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）；丁香假单胞菌（Pseudomonoas syringae）、亲油假丝酵母菌（Canadidaoleophila）、真菌Arthrobotrys、Dactylella、Monacrosporium及Nematoctonus（Harposporium及Drechmeria conispora）。

腐植酸生物农药与抗菌抗病是有联系的，同样离不开霉菌Aspergillus、根霉Rhizopus、镰刀菌Fusarium、小菌核菌Sclerotium、AM菌根菌，解钾菌——胶冻样芽孢杆菌、硅酸盐细菌、浸麻芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌，以及EM菌剂等。关键是如何形成有腐植酸特色的腐植酸生物农药。

基因农药也是生物农药的一种，农业部转基因生物安全管理与知识产权处处长寇建平解释说，其实转基因技术与传统育种技术没有多大的区别。据介绍，为实现人类对农作物的特殊要求，传统的育种技术通过杂交、诱变育种等方法，期待出现符合需要的优良状况，然后通过定向筛选使这种特性在遗传中保留下来。中科院遗传所与发育研究所姜韬表示，这一过程实际上是一种人工干预的大规模基因转移。不过转移到目标作物的除了需要的基因外，还有许多不清楚的其他基因，而且成功与否要靠运气，育种花费的时间长。相比之下，转基因育种技术建立在对基因更深刻了解的基础上，直接把需要的特种基因准确地转移到目标物种中，效率更高，而且可以实现跨物种的技术转移。

姜韬说，现代分子科学已经证实，无论是普通食品中的基因还是转基因食品中的外源基因，进入人体后都会降解成基本的小分子，然后才会被吸收，因此，不会影响人类自身的基因组成。

基因漂移，指的是一种生物的目标基因向附近野生近缘种的自发转移，导致附近野生近缘种发生内在的基因变化，具有目标基因的一些优势特征，形成新的物种，以致整个生态环境发生结构性的变化。基因漂移是转基因作物与其近缘野生种间的作用，是目前生物学界最为关注的事件。当转基因植物发生基因漂移时，会产生一些难以预料的严重后果，如产生超级杂草、超级害虫，危害生物多样性，诱发新病毒，对非靶标有益生物的影响，这就是所谓的“基因污染”问题。

例如，抗除草剂基因流入相关杂草后，可能会使该相关杂草具有抗除草剂的特性，进而产生超级杂草。2000年，加拿大曾爆发著名的“超级杂草”事件，由于基因漂流，在加拿大的油菜地里发现了个别油菜植株可以抗一种、两种或三种除草剂。这就是所谓的“超级杂草”事件。对于逐步流行的转基因食物，也有人总结出5大隐患：毒性、过敏反应、营养问题、对抗生素的抵抗作用、对环境的威胁。

对于基因漂移问题，学术界也有不同的看法。有人认为，“超级杂草”只是一个形象化的比喻，并不是一个科学术语，并没有证据表明已经有“超级杂草”的存在。上述加拿大油菜地里发现的个别油菜植株固然可以抗数种除草剂，但其抵抗力也是非常有限的。“事实上，这种油菜在喷施另一种除草剂2，4-D后即被全部杀死”。

试验研究表明，一旦转基因稻和非转基因稻及其野生近缘之间的空间距离大于10m，那么，基因逃逸的效果就会降低到万分之几，而且如果利用高秆作物设立隔离带，就可以有效避免外源基因逃逸。另外，如果将转基因移植在植物的叶绿体之内，也能有效抑制基因逃逸。

从生物进化论的角度讲，基因漂移并不是从转基因才开始的，历来都有，其本身就是生物进化的一种形式。如果没有基因漂移，就不会有那么多种的植物和现在作物栽培的作物品种。例如，小麦就是由分别带有A、B、D基因组的野生种经过漂流合成的。

腐植酸是具有多官能团及胶体性质的生物大分子，腐植酸铁、钙等通过光合作用可促进作物叶绿体的生长。腐植酸增强叶绿体对基因漂移（基因污染）的抑制作用，将是降低基因漂移、扩大腐植酸产品功能的新课题。

目前，生物农药制剂和助剂是备受全民关注的行业，发展环境友好的腐植酸生物农药制剂技术，研究推广环境友好制剂的专用助剂，不但符合相关政策的要求，同时有益于全行业的升级发展。

三、腐植酸医药、保健药等入药准则

天然腐植酸主要源于植物，因此有某些中药的性能。如，长春新碱又名醛基长春碱，存在于夹竹桃科植物长春花中，属于双聚吲哚类生物碱，也是某些生化腐植酸的结构单元，有药理作用。腐植酸生物碱的结构单元见图1-5。

通过异源合成生产萜类、生物碱类组分，有难度，但却是增强腐植酸药物靶向性的关键。如美国加州大学的Keasling研究组在酿酒酵母宿主中进行异源合成，可使倍半萜类青蒿素中间体紫槐二烯及青蒿酸的最高产量分别达到40g/L和25g/L。麻省理工学院的研究人员通过基因调控，使二萜类化合物紫杉醇中间体——紫杉二烯的产量超过了1g/L。若是这样，结合半合成技术，腐植酸原料药的性能会有量变到质变的升华［2～18，5］。

研发中的腐植酸（降解物）中药组分除了纯度、分子量外，具体限量指标见表1-2。

入药标准中，我国与美国及欧盟的比较可参见表1-3～表1-5。

注：-不做要求；+必做要求；±可适当减免。

此外，在进入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ临床应用试验前，作为医药申报需要表述申报者资质，要有符合GMP（制药标准）标准的原料药生产工艺，并确定原料药结构与质量标准，规定成药工艺、成药处方与质量标准，辅料来源与质量标准，包装材料及容器，规定的受试人数，稳定性实验，原始记录存档报告等。

四、腐植酸材料研究新进展

从近几年腐植酸年会的信息得知，可降解地膜材料、水处理材料、涂料添加剂、表面活性剂等已有报道和发明专利；腐植酸固体纳米（纳米材料）、液体纳米肥料，已在福建、广东、广西、江苏等地获得好评。虽然腐植酸纳米多数落于50～1000nm，但作为小分子，它可加速叶面肥的吸收效果，改变有机肥效果缓慢等现象。

材料超分子的自组装是全球最前沿、最热门的课题之一，其涉及材料、化学、物理、微电子、生物医学、生命科学、界面工程等多个交叉学科，是学术界和产业界关注的热点。

自组装分静态自组装、动态自组装、溶液中胶束形成是大分子自组装、疏水作用自组装（黄腐酸抗旱剂）、静电作用自组装、接枝共聚自组装等等。自组装可以通过IR、UV、X射线、激光光散射、显微分析TEM-SEM等研究。

（1）分子开关自组装材料　腐植酸功能材料的自组装，除了前面提到的通过蛋白质结构自组装，通过官能团自组装，犹如一个分子开关，是最主要的。如腐植酸中的醌-酚转换，见图1-6和图1-7。

①利用自身的活性功能团醌基-酚羟基的氧化还原转变，调节植物生长。

②利用非醌羰基、硝基、醇羟基、氨基也可进行新陈代谢的氧化-还原反应。

此外，腐植酸生物大分子对叶绿素光合作用的促进、腐植酸抗旱、抗蒸腾作用也是自组装反应［21］。

在生命科学领域，分子机器可大量组装，行使人体组织机能，比如帮助肌肉萎缩症患者控制这些“人造肌肉”。又如，这类分子机器可按特定条件运动，实现开启与关断，因此，可作为“药物开关”，按需按时操控药物释放。自组装技术能在复杂生物和环境体系的内状态信息表达、药物高通量筛选及荧光组织化学研究领域等方面应用。它与分子传感与分子逻辑门、超分子组装的分子机器结合，前景远大。

（2）免疫系统自愈材料　近年发现，成骨细胞还可与破骨细胞直接通过ephrin-Eph途径双向促进骨形成。免疫细胞和骨细胞共同起源于骨髓，从起始、成熟到活化，存在着相互影响。免疫细胞和骨细胞间通过许多细胞因子及其受体相互作用，调节骨代谢平衡，存在共同的骨代谢转录因子和信号转导途径。脂肪因子作为骨骼、免疫、脂肪系统的共同交叉机制，通过影响免疫细胞、成骨细胞或破骨细胞，进一步影响骨重塑方向。越来越多的研究证实，骨免疫参与许多骨科疾病的发生与发展，免疫系统对骨代谢有重要的调节作用。

骨免疫学的概念，可描述骨骼系统与免疫系统细胞间的相互作用，免疫失调可导致骨代谢异常。许多研究显示，骨免疫参与了类风湿关节炎、骨质疏松、Paget骨病、骨溶解等诸多骨科疾病的发生与发展。腐植酸治风湿性关节炎等有疗效，若从骨免疫学角度研究，可能更有利于制成日常保健性药材。

腐植酸对提高免疫体系的作用，有很多的中外动物实验及临床试验的示例，揭示调节免疫系统有助于预防和治疗骨科相关疾病。这是上海交通大学附属第六人民医院骨科的研究结果。因为骨重塑主要通过成骨细胞和破骨细胞之间的相互作用而进行，其中RANKL-RANK-OPG系统在骨吸收和骨形成的耦联中起着关键作用。巨噬细胞集落刺激因子与其受体结合对破骨细胞的发展是必需的。因此，通过增强免疫细胞来增强骨细胞的腐植酸材料功能研究通过3D打印等可视化技术发展会更快些［19～32］。

五、腐植酸新产品的产业化要求与途径

腐植酸新产品的产业化都要经过从实验可行性研究、实验研究、申报专利、建立企标、形成工艺包技术、商品工程设计、建厂投产转化为生产力的过程。

1.腐植酸有机食品用生物药肥的产业化

有机食品是国际上对无污染天然食品比较统一的提法。有机食品（organic food）也叫生态食品或生物食品等。有机食品通常来自于有机农业生产体系，根据国际有机农业生产要求和相应的标准生产加工。除有机食品外，国际上还把一些派生的产品如有机化妆品、林产品或有机食品生产而提供的生产资料，包括生物农药、有机肥料等，经认证后统称为有机产品。

如中国农业大学食品学院营养与食品安全系范志红介绍，有机食品、腐植酸有机食品是不许可使用化学合成农药的。

腐植酸有机农产品在生产过程中，对各方面都有严格的规定，即有机食品的种植或养殖过程中，绝不能使用化肥、激素及转基因等物质；种植有机农产品的土地，其灌溉用水、环境空气质量均需要符合相关规定。

腐植酸有机食品严限添加剂的种类和用量，有机农作物的肥料一般采用有机农业体系内动物的粪便或作物废弃物，以及未受化学成分污染的废弃物进行堆肥来增添土壤肥力，也会添加物理法获得的矿物质，如磷、钾、镁等元素。

腐植酸有机农业一般采取非化学方法防虫，比如薄荷、天然除虫菊（提取液）等天然驱虫剂，或石灰、硫黄等天然防虫物质，以及苏云金杆菌细菌、真菌防虫制剂等。

2.腐植酸免疫食品用生物药肥的产业化

人体内有一个免疫系统，它是人体抵御病原菌侵犯最重要的保卫系统。免疫食品用生物药肥，通过作物营养，提高人体免疫力。硒对植物的有害作用如下。过量的硒会对植物造成危害，在植物组织内引发硒中毒。这可能是因为硒代半胱氨酸取代半胱氨酸所产生的蛋白质，在转移过程中，肽键形成的效率低，破坏了蛋白质的合成速率。高浓度的硒能够引起黄萎病，干扰叶片中硝酸盐的转化，干扰植物体内谷胱甘肽过氧化物酶的合成，破坏植物的抗氧化能力。在较高浓度下，大部分作物生长、发育及生理活动受到抑制，出现硒中毒症状。吴永尧等发现，不同硒含量的营养液，当培养液中硒浓度达到0.5mg/kg时，水稻濒苗叶缘发生卷曲，当硒浓度为1.0mg/kg时，秧苗濒临死亡；施和平等的研究结果表明，含亚硒酸钠的营养液中含硒量高于0.5mg/L时，抑制番茄幼苗的生长，浓度越高，抑制越明显，进而影响植物的生长发育。因此，腐植酸免疫食品用生物药肥的效果，除了工艺，还应延续到产品营养素等检测。

3.腐植酸纳米生物药肥的产业化

张志明等的研究工作显示，纳米增效肥使杂交稻根系内吸的数量增加，通过测定杂交稻两优343的根系吸收的结果，没有施氮肥的空白水稻能从检测液中吸收的最多；而普通肥吸收土壤阴离子的能力都近于零，也就是植物体内阴离子浓度与供试溶液浓度相接近；100％纳米碳增效肥和70％纳米碳增效肥对溶液中的有较强的内吸作用，在植物体内运转很快，没有累积，所以纳米增效肥具有吸附土壤、、的专项功能，水稻多吸收硅酸盐（）可防止水稻倒伏；水稻多吸收磷酸盐（），可减少水稻锈病的发生，有明显的防病效果，是值得产业化的。

4.腐植酸生物农药的产业化

腐植酸生物农药的开发要符合生物农药的定义和性能，在工艺完善的基础上，产品通常要经过两年的田间药效试验（生测试验）、环境毒理试验，要制订企业标准，监测是否有残留问题（在世界贸易一体化的今天，农药最高残留限量也成为各贸易国之间重要的技术壁垒），在制定好相应的规章制度，备足材料后，可以上报农业部进行产品登记。

5.腐植酸医药的产业化

民间或试验研究腐植酸医药的面广，而作为商品医药，应在原料结构组成、药理药效上稳定化。如作为中医组分，要符合表1-3～表1-5的要求。以抗癌为例，20世纪90年代中药紫杉类和喜树碱药物用于临床的成果，结合肿瘤细胞免疫和抑癌基因的研究是值得深入的。21世纪的分子靶向治疗，根据肿瘤基因、受体和激酶而发展的靶向治疗，使癌症治疗效果较大幅度提高。药用级腐植酸等的生物治疗通过调动宿主的自然防御机制以起到抗肿瘤的作用，也是一重要的方向。

目前，腐植酸用于提高免疫力的药物也是国内外关注的，利用增强或重建人体免疫系统的方法，符合医学家一直追求的保健与预防疾病的思想，有望成为未来医药治疗的一种主流趋势。从大健康角度来看，药用级腐植酸产品开发及产业化也是有潜力的。

6.腐植酸材料的产业化

腐植酸作为防雾霾材料，在技术上成熟后，产品应用要达到环境空气质量标准（GB 3095—2012）与环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）（HJ 633—2012）（以下统称新标准），代替环境空气质量标准（GB 3095—1996）及其修订单和《城市空气质量日报技术规定》。

腐植酸可开发的新产品远不止上述的，腐植酸地膜材料、节水建材、环境功能材料、表面活性剂、腐植酸清洗剂、腐植酸化妆品等，遵循从实验可行性研究到产业化的过程，是转化为生产力的唯一途径［33～35］。