木醋液綜合利用研究進(jìn)展

張利亞 王留成 劉霞 李伊光

摘 要：隨著社會的快速發(fā)展，環(huán)境及資源問題日趨嚴(yán)重，清潔環(huán)保資源的開發(fā)利用越來越得到人們的關(guān)注。木醋液是經(jīng)生物化學(xué)高新技術(shù)提取獲得的天然植物素材，具有質(zhì)量佳、無污染、無殘留等優(yōu)點，可以被廣泛地應(yīng)用在農(nóng)林業(yè)，畜牧業(yè)等領(lǐng)域。本文綜述了木醋液的國內(nèi)外最新研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：木醋液；應(yīng)用；農(nóng)林業(yè)；進(jìn)展

中圖分類號：S482.9；X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0129-04

Research Progress on Comprehensive Utilization of Wood Vinegar

ZHANG Liya1 WANG Liucheng2，3 LIU Xia1 LI Yiguang1

（1.Henan Bodun Biotechnology Co.， Ltd，Zhengzhou Henan 450001；2.College of Chemical Engineering and Energy， Zhengzhou University ，Zhengzhou Henan 450001；3.Henan carbon cable new Mstar Technology Ltd，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： With the rapid development of society， the environment and resource problems have become increasingly serious. The development and utilization of clean and environment-friendly resources have drawn more and more attention. Wood vinegar is biodegradable natural plant material obtained by high-tech biochemical， with good quality， no pollution， no residue， etc.， can be widely used in agriculture， forestry， animal husbandry and other fields. In this paper， the latest research progress on wood vinegar at home and abroad was reviewed.

Keywords： pyroligneous；application；agroforestry；progress

農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)的綜合利用是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢，其中生物質(zhì)的熱解是其資源化利用的主要手段之一，木醋液是生物質(zhì)經(jīng)熱解得到的一種酸性紅棕色混合物。木醋液的來源分布廣泛，易得，成本低，樹干、樹枝、果核、果殼、玉米芯、木屑等農(nóng)林業(yè)加工廢棄物均可用來提取木醋液，且不同種類木醋液的成分有差別，以酸類及酚類為主，還含有量較少、種類復(fù)雜的酮類、酯類、醛類和醇類等化合物[1-4]。木醋液具有廣闊的應(yīng)用前景，經(jīng)簡單加工的木醋液可以改良堿性土壤，且可作為植物葉面肥、飼料添加劑和殺菌除臭驅(qū)蟲劑等，精加工的木醋液也可用作食品添加劑、化妝品添加劑等[5-7]。本文主要介紹了木醋液的精制工藝以及應(yīng)用領(lǐng)域，為今后的研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 木醋液的處理

木醋液主要是秸稈、樹枝和果實等農(nóng)林廢棄物經(jīng)熱解過程產(chǎn)生的酸性冷卻液體，直接得到的粗木醋液表面漂浮有木焦油，還含有易氧化、易聚合、易變色的化學(xué)成分及苯酚、甲醛等有毒成分，需要精制后才能利用。常用的精制分離方法有靜置分離法、常壓或減壓蒸餾法、活性炭吸附法等[8-10]。

1.1 靜置分離法

粗木醋液經(jīng)靜置出現(xiàn)分層現(xiàn)象，分為上層油狀物、中間澄清液體和下層沉淀。Zhai等[11]研究表明，將木醋液靜置1a后出現(xiàn)分層現(xiàn)象，中間層為有效的木醋液，上層是一薄層沸點較低的不安定木醋液，約占10%～15%；下層的薄層木醋液含有大量的木焦油和聚合物，占20%～30%。Theapparat等[12] 將5種木材（赤桉樹、銀合歡、苦楝樹、橡膠樹和竹子）的原始木醋液靜置6a左右，得到澄清木醋液，對其成分測試結(jié)果顯示：所有樣品的酸度及焦油溶解度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，但橡膠樹及竹子的比重未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。由此可知：靜置時間的長短決定了木醋液的理化性能，時間越長，木醋液的有效成分性能越好。采用靜置分離法取得精制的木醋液，操作簡便，但精制過程時間較長。

1.2 蒸餾法

由于木醋液中各種成分沸點不同，可以采用蒸餾法對木醋液進(jìn)行精制。Araújo等[13]人將含羞草及桉樹木醋液進(jìn)行減壓蒸餾，最高溫度達(dá)到105℃，每次蒸餾的木焦油及重油被適當(dāng)舍棄，以獲得精制木醋液，該木醋液有較強(qiáng)的抑菌作用。Isham等[14]人采用多次循環(huán)蒸餾粗木醋液，除去其中的甲醇和焦油等低沸點物質(zhì)，從而獲得純度高的含脂肪酸、酚和內(nèi)酯的木醋液。Souza等[15]人在蒸餾粗木醋液過程中對其餾分進(jìn)行成分分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著蒸餾溫度的升高，木醋液的有機(jī)成分減少。蒸餾能有效提高木醋液的純度，但會造成一些有效成分損失。

1.3 活性炭吸附法

活性炭是多孔物質(zhì)，能吸附相應(yīng)的有機(jī)組分，具有精制的作用。Wei等[16]人研究不同溫度炭化核桃殼得到的木醋液，在其澄清液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%活性炭進(jìn)行精制，研究精制木醋液抗氧化活性，結(jié)果表明：三種木醋液的化學(xué)成分相似，每種成分的含量不同，高溫條件下得到的木醋液酚類含量最高，顯示出最強(qiáng)的抗氧化活性。Ma等[17]人利用炭吸附法研究精制后的核桃木木醋液中有機(jī)酸的抗菌活性和酚類的抗氧化活性。結(jié)果表明：有機(jī)酸表現(xiàn)出較高的抗菌活性，酚在低濃度下表現(xiàn)出抗氧化活性，并有劑量依賴性。

2 木醋液的應(yīng)用

2.1 土壤改良劑

木醋液來自生物質(zhì)，不會對土壤造成破壞，在堿性土壤中施用木醋液，可以降低其pH值，抑制有害微生物的生長繁殖，并殺死害蟲等，為植物的生長提供良好的生存環(huán)境，從而促進(jìn)植物的生長[18-19]。程虎[20]等研究了不同濃度木醋液對堿性土壤微生物數(shù)量及酶活性的影響，考察了濃度對真菌的影響，結(jié)果得出：濃度越高，對真菌抑制作用越明顯，推測木醋液中的酚類和有機(jī)酸類化合物抑制微生物繁殖與活性，但不會破壞酶的活性。Benzon等[21]通過測量葉綠素含量、生物量、養(yǎng)分和金屬吸收來評估木醋液對土壤中重金屬可利用性和對芥菜生長的影響。結(jié)果顯示：與木醋液相關(guān)的有機(jī)物質(zhì)天然具有可用于螯合的吸附位點，使金屬的生物利用度降低，并抑制植物對其吸收，且可以直接提供營養(yǎng)物質(zhì)，有利芥菜的生長。因此，木醋液可改善重金屬污染的土壤用于食品生產(chǎn)。Lashari等[22]人的研究表明，農(nóng)作物秸稈生物炭與糞肥堆肥和木醋液的聯(lián)合作用，使土壤鹽分顯著下降，同時大幅度增加玉米葉面積指數(shù)、植株性狀和玉米籽粒產(chǎn)量，大大降低葉片電解質(zhì)滲漏率，玉米葉片汁液氮、磷和鉀含量增加，而鈉和氯含量降低，與滲透脅迫相關(guān)的葉片生物活性顯著提高，從而幫助防治玉米的鹽分脅迫，提高干旱/半干旱地區(qū)鹽堿農(nóng)田的生產(chǎn)力。

2.2 植物生長調(diào)節(jié)劑

木醋液能促進(jìn)蔬菜、果樹、花卉等植物的生長[23]。將適量的木醋液噴施到種植馬鈴薯的土壤中或是番茄、香菇、蘋果等植株的表面，均能有效改善植株的性狀，提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)，增加作物的可溶性蛋白、維生素C、可溶性總糖、黃酮和蘆丁等營養(yǎng)成分的含量，并能降低硝酸鹽含量；木醋液還能促進(jìn)帝王花種子的發(fā)芽率、幼苗的生根率及幼苗的生長發(fā)育[24-26]。Xu等[27]人研究精制木醋液對蘑菇假單胞菌的抑菌活性及其對菌絲生長的影響。結(jié)果表明：1.25%、2.50%和5.00%的木醋液能明顯抑制蘑菇褐斑病的發(fā)生，而且對蘑菇菌絲的生長有較大促進(jìn)作用。Mustafa等[28]人研究了濃度2%～10%的蘋果木醋液對秋葵的生長促進(jìn)作用。研究表明，當(dāng)噴施濃度為2%時，秋葵的樹葉數(shù)和果子的數(shù)量最多，當(dāng)濃度為4%時，秋葵的植株長的最高，果實最重，葉子的直徑最大，木醋液對秋葵的影響體現(xiàn)在植株的改變上。潘潔[29]等研究棉稈木醋液對番茄的影響，低用量2.25t/（次·hm2）的番茄植株與對照組相比株高提高了10.53%，產(chǎn)量增加了11.52%，并且番茄可溶性糖含量增加5.27%～10.28%，VC含量增加3.46%～17.15%，硝酸鹽含量降低了4.25%～15.33%，有機(jī)酸含量變化不大。而高用量7.5t/（次·hm2）則會抑制番茄的生長。由此可見，在植株表面施用適量的木醋液時，可對植株生長起到積極作用。

2.3 飼料添加劑

木醋液作為飼料添加劑，可以改善家畜的肉質(zhì)，改善魚蛋等的品質(zhì)并提高營養(yǎng)。飼料中適當(dāng)添加木醋液可降低飼料pH，起到殺菌、消毒作用，同時可增進(jìn)消化酶活性，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用，提高機(jī)體抗病能力，增強(qiáng)免疫力。付海東[30]等研究表明，將木醋液作為添加劑以規(guī)定飲食量的0.5%～1%添加到產(chǎn)蛋雞飼料，飼喂28d后產(chǎn)蛋雞的產(chǎn)蛋率有了明顯提高，并且雞蛋的產(chǎn)量也明顯提高，蛋殼強(qiáng)度增加，雞蛋膽固醇量降低；以規(guī)定飲食量的0.4%～1.0%加入到淘汰蛋雞的飼料中，飼喂60d，發(fā)現(xiàn)雞肉的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸均有提高，其中對人體健康有益的亞油酸含量提高了22.4%，并且藥殘量降低，雞肉品質(zhì)整體得到提高。另外，將木醋液加入到小豬飼料中，能夠提高小豬的腸道消化吸收功能，從而使小豬飲食效率增加，促進(jìn)小豬的生長發(fā)育。王玉峰等[31]研究了紅曲米及木醋液作為飼料添加劑對斷奶仔豬生長性能及腹瀉率的影響。結(jié)果表明，斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加0.5%的紅曲米與木醋液混合飼料添加劑可以充分發(fā)揮仔豬的生長潛能，顯著提高日增重，降低料重比及腹瀉率。盡管木醋液用于飼料添加劑具有良好效果，但粗木醋液中甲醇、苯酚、甲酚等物質(zhì)會影響飼料的安全性，醛類、吡啶類含氮化合物具有的特殊氣味會影響牲畜的采食性，開發(fā)飼料酸味劑應(yīng)根據(jù)木醋液成分組成對粗木醋液進(jìn)行精制。

2.4 抑菌殺蟲劑

木醋液中含有醋酸、酮類、醇類和醛類等有機(jī)組分，對部分細(xì)菌、霉菌、病菌具有不同程度的抑制作用，能起到防治病蟲害的效果[32]。木醋液與農(nóng)藥混合使用，可大大提高農(nóng)藥的效力，溶解農(nóng)藥中的藥性成分，降低農(nóng)藥的藥殘量，木醋液中的有機(jī)物小分子也更容易滲透到農(nóng)作物的葉、根等組織中，更好地發(fā)揮防蟲作用，減少農(nóng)藥的用量[33]。翟梅枝等[34]研究了玉米芯木醋液、松塔木醋液和核桃枝木醋液的成分，并進(jìn)行30種抑菌實驗。結(jié)果表明，木醋液對黃瓜炭疽病原菌、柿子炭疽病原菌、棉花枯萎病原菌等病菌均具有抑制作用，抑菌程度均達(dá)到70%以上。Wei等[35]人的研究表明，90～230℃、230～370℃和370～450℃下裂解核桃殼得到的木醋液表現(xiàn)出不同的抑菌活性，高于370℃制備的木醋液的抑菌活性更強(qiáng)，在抑菌劑領(lǐng)域具有更大的潛力，主要是由于化學(xué)組分不同。段曉玲[36]等研究了白樺木醋液（靜置和活性炭精制）、雜木木醋液（硅藻土過濾后臭氧發(fā)酵）、木屑木醋液（靜置法）和蒸餾法精制的木屑木醋液的抑菌活性組分。結(jié)果表明，木醋液中主要抑菌成分為酚類物質(zhì)，通過抑制菌類細(xì)胞分裂速度，并破壞細(xì)胞壁來實現(xiàn)抑菌。Mmojieje等[37]人的研究表明，木醋液可作為抗植物病害的抗菌劑，也可作為殺蟲劑。接種10%的木醋酸，在根瘤土壤桿菌和油菜黃單胞菌上觀察到抑制區(qū)，在接觸48h后節(jié)肢動物有20%～30%受到影響。張沙沙[38]以苦豆子根提取物和木醋液為主配制的混合物對小麥赤霉病菌、黃瓜白粉病、番茄灰霉病菌和玉米大斑病菌等均有較強(qiáng)的抑制作用。將400～1 000倍稀釋木醋液與農(nóng)藥混合，可以溶解農(nóng)藥的藥性成分，并能使農(nóng)藥的用量減半。馬承慧等[39]人研究了白屈菜、大活的超聲波水提物及其木醋液混合物對油松毛蟲的防治效果。結(jié)果表明，白屈菜提取物加木醋液配制的殺蟲劑稀釋100倍，殺蟲率達(dá)到53.33%；大活提取物加木醋液配制的殺蟲劑稀釋5倍，殺蟲率達(dá)到86.67%。Ariffin等[40]研究結(jié)果表明，棕櫚仁殼在最佳條件下（即含有最高總酚含量）產(chǎn)生的木醋液在抗菌和抗菌薄膜應(yīng)用方面具有較大潛力。

3 結(jié)語

我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)內(nèi)涵豐富，為木醋液生產(chǎn)提供了豐富的原料，木醋液的開發(fā)利用在我國具有巨大的潛力。但目前對木醋液的研究應(yīng)用仍存在不足，關(guān)于木醋液有效成分的精制提純尚沒有成型的技術(shù)，木醋液的活性物質(zhì)的作用機(jī)理尚不明確，木醋液在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用缺乏實踐。隨著人們對木醋液的重視，研究方法不斷提高，上述問題若得到有效解決，木醋液在農(nóng)林業(yè)、畜牧業(yè)方面的應(yīng)用將會有更加廣闊的前景，為我國大量廢棄植物資源的充分利用提供新的途徑。

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