中藥渣資源化利用現(xiàn)狀

王小國(guó)

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

中醫(yī)藥是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的重要組成部分，也是中華民族的文化瑰寶之一。近年來(lái)，隨著國(guó)家相關(guān)政策的大力支持、人民群眾健康意識(shí)的不斷提升及中醫(yī)“治未病”理念的深入人心，中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，中藥生產(chǎn)加工中的主要廢棄物——中藥渣的排放量也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。

中藥渣的產(chǎn)生主要在中藥材炮制加工、中成藥生產(chǎn)階段[1]。中藥企業(yè)對(duì)中藥藥渣的處理一般是作為廢棄物，多采用簡(jiǎn)單粗放的手段堆放、填埋或焚燒處理，不僅造成了資源浪費(fèi)，也極易對(duì)周圍環(huán)境造成污染。因此，正確認(rèn)識(shí)中藥渣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)中藥渣進(jìn)行資源化、無(wú)害化處理已經(jīng)成為中藥企業(yè)必須解決的問題。

1 中藥渣是一類未被充分利用的生物資源

我國(guó)的中藥材資源主要包括植物藥、動(dòng)物藥、礦物藥三大類，其中植物類中藥材占87%，中藥生產(chǎn)中植物類中藥材中可被提取的有效成分平均只占5%[2]。眾多學(xué)者對(duì)制劑生產(chǎn)中丹參、甘草、五味子、三七的藥渣成分進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明，中藥企業(yè)生產(chǎn)中多以單一藥用成分的獲取為目的，必然導(dǎo)致藥用成分提取后的中藥渣除含有大量的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物和微量元素外，還不同程度存在未被提取或未被完全提取的有效藥用成分，造成極大的資源浪費(fèi)[3-7]。由此可見，中藥渣是一種未被充分利用的典型的生物資源，對(duì)其簡(jiǎn)單粗放的處理既造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，也不符合我國(guó)中藥材資源日益匱乏的現(xiàn)實(shí)，還有悖于國(guó)家當(dāng)前倡導(dǎo)的“低碳”“環(huán)?！卑l(fā)展理念。

2 中藥渣資源化利用的技術(shù)現(xiàn)狀和存在的問題

近年來(lái)，眾多學(xué)者對(duì)中藥渣的資源化利用進(jìn)行了深入研究，多集中在有效成分再提取、食用菌栽培、有機(jī)肥料、飼料及添加劑、環(huán)保和能源開發(fā)等領(lǐng)域。

2.1 中藥渣作為食用菌栽培基質(zhì)

中藥渣以一定比例替代傳統(tǒng)的棉籽殼、木屑等栽培料進(jìn)行食用菌栽培的可行性已被眾多學(xué)者的研究所證實(shí)，已被廣泛用于平菇、雞腿菇、香菇、草菇、杏鮑菇和靈芝等食用菌的栽培中。用中藥渣作為栽培基料和培養(yǎng)基添加劑來(lái)種植食用菌的大量研究證實(shí)了中藥渣可用來(lái)栽培食用菌，且栽培出來(lái)的食用菌長(zhǎng)勢(shì)好，可正常出菇，菇外形比常規(guī)原料栽培出來(lái)的好，且抗逆能力強(qiáng)，生物效益高，栽培成本低。曹德賓等用中藥渣栽培可使雞腿菇生物效益超過109%[8]。楊本壽等的研究表明，栽培基質(zhì)中混合中藥渣可使茶樹菇子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)成分更全面，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)開發(fā)前景[9]；毛久庚等以生產(chǎn)脈絡(luò)寧的廢渣為主要原料，科學(xué)優(yōu)化了草菇栽培料，與傳統(tǒng)的棉籽殼栽培料相比，優(yōu)化后的藥渣栽培料可使草菇菌絲生長(zhǎng)勢(shì)加強(qiáng)，生長(zhǎng)速度加快，出菇整齊，且草菇朵大肉厚、品質(zhì)大為改善[10]。趙秀芳研究表明，醋渣配以等量的中藥渣栽培靈芝獲得理想的產(chǎn)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益[11]。蔡潞莎等用生產(chǎn)脈絡(luò)寧的藥渣栽培平菇的試驗(yàn)表明，中藥渣以一定比例可以替代棉籽殼，可使生物轉(zhuǎn)化率大幅度提高[12]。

有研究表明，中藥渣種類不同對(duì)不同食用菌的生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生不同影響。張琨等采用葛根渣、桑枝、杜仲葉分別作為主料栽培平菇，發(fā)現(xiàn)研中藥渣栽培的平菇產(chǎn)量、生物學(xué)效率與傳統(tǒng)主料栽培差異不明顯，但采用葛根渣可以促進(jìn)平菇菌絲生長(zhǎng)，桑枝和杜仲葉與對(duì)照差別很小[13]。吳育萍等研究了腎寶中成藥藥渣對(duì)栽培平菇的影響，當(dāng)基質(zhì)中藥渣比例在1/3～1/2 并搭配棉籽殼栽培平菇較為適宜[14]；張英研究了藿香正氣丸的藥渣和葛根藥渣為主料對(duì)靈芝栽培的影響，表明這兩種藥渣都可用于靈芝栽培，但靈芝在葛根藥渣中的長(zhǎng)勢(shì)明顯好于藿香正氣丸的藥渣[15]。張振宇等用葛根湯加川芎辛夷湯藥渣成功栽培出了食用和藥用價(jià)值都很高的白靈菇，但其多糖含量比同等條件下栽培的其他幾種食用菌低[16]。因此，中藥渣作為栽培基質(zhì)用于食用菌栽培，無(wú)疑能夠提高中藥材資源的有效利用率，但因我國(guó)的中藥材資源豐富，藥渣成分復(fù)雜，能夠作為食用菌栽培基質(zhì)的中藥渣種類還很局限。在食用菌栽培中要根據(jù)菌種的營(yíng)養(yǎng)特性，綜合考量中藥渣的成分組成及其對(duì)菌種生長(zhǎng)的影響，正確地選擇中藥渣，同時(shí)應(yīng)遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單方到復(fù)方的原則，逐步擴(kuò)大能夠作為食用菌栽培基質(zhì)的中藥渣范圍。

2.2 中藥渣制備有機(jī)肥料

中藥渣作為原料是制備的有機(jī)肥料，能夠很好地改善多種植物的生長(zhǎng)性能。目前多采用發(fā)酵手段制備中藥渣有機(jī)肥料，該方面研究多集中在發(fā)酵條件優(yōu)化和提高肥效方面。徐秀銀等通過添加含高溫纖維分解菌種，調(diào)節(jié)C/N 比等措施對(duì)柴胡飲沖劑、金蕎麥片的混合藥渣實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)酵，與對(duì)照相比，發(fā)酵周期縮短約1/3 的時(shí)間，發(fā)酵過程中無(wú)需翻堆，可有效節(jié)約生產(chǎn)成本[17]。陳霞等采用條垛式堆肥系統(tǒng)，對(duì)比分析了（TSM、TEM、TSEM）微生物菌劑對(duì)藿香正氣液、通天口服液混合藥渣的堆肥效果，結(jié)果表明，接種TSEM 微生物菌劑進(jìn)行堆肥的腐熟程度和養(yǎng)分含量均達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[18]。

值得注意的是，發(fā)酵法制備中藥有機(jī)肥雖然操作簡(jiǎn)單，但周期較長(zhǎng)，發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量CH4、CO2等氣體，難以達(dá)到徹底的無(wú)害化，因此優(yōu)化中藥渣制取有機(jī)肥料的工藝對(duì)提高中藥有機(jī)肥料利用水平尤為重要。

馬麗娜以自然風(fēng)干的中藥渣和腐熟牛糞為基質(zhì)，系統(tǒng)研究了蚯蚓堆制處理制備中藥有機(jī)肥的機(jī)理，結(jié)果表明，接種蚯蚓能夠加快有機(jī)質(zhì)的礦化，降低了有機(jī)碳含量，提高全氮含量，有效提高中藥渣資源化利用水平[19]。陸彥宇以牛糞和中藥渣為原料系統(tǒng)研究了堆肥過程中水溶有機(jī)質(zhì)（DOM）的組分變化，發(fā)現(xiàn)隨著堆肥的進(jìn)行，DOM 表現(xiàn)出更穩(wěn)定的狀態(tài)并伴隨著小分子質(zhì)量和小分子粒徑物質(zhì)的累積，其中脂類組分和糖類組分降解迅速，這兩者在有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和微生物活動(dòng)中扮演著活性成分[20]。芳香族和含氮化合物在堆肥過程中呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。王引權(quán)等研究翻堆頻率對(duì)中藥渣堆肥過程及其理化性質(zhì)的影響，綜合分析認(rèn)為，在中藥渣中試規(guī)模的條垛式堆肥系統(tǒng)中，以每10 d 翻堆一次較為適宜[21]。

2.3 中藥渣制備飼料添加劑

因中藥有效成分提取手段、提取效率的制約，中藥渣中除含有一定量有效成分外，還含有大量的氨基酸、多糖以及蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，用作畜禽飼料或飼料添加可以減輕環(huán)境污染，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力、調(diào)節(jié)代謝，促進(jìn)生長(zhǎng)、改善肉質(zhì)等[22-24]。由于植物性中藥渣中大量的活性成分不易被動(dòng)物利用，影響飼用效果，為此，許多學(xué)者對(duì)中藥渣發(fā)酵畜禽飼料及其添加劑的工藝條件和飼喂效果開展了深入研究。

周勇等采用混合菌劑對(duì)復(fù)合中藥渣固態(tài)發(fā)酵的工條件進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，枯草芽孢桿菌∶乳酸芽孢桿菌∶嗜酸乳桿菌∶產(chǎn)朊假絲酵母菌為2：1：2：1，水分與基料的質(zhì)量比為1:2，發(fā)酵溫度為35℃，初始pH 值為6～7，發(fā)酵時(shí)間為6 d，多糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.08%；菌體含量為17 cfu/g，發(fā)酵效果較好，復(fù)合中藥渣得到合理的利用，發(fā)酵產(chǎn)物可作為功能飼料資源[25]。秦嶺等優(yōu)化了康寧木霉（Tk）、產(chǎn)黃纖維單胞菌（Cf）、產(chǎn)朊假絲酵母（Cu）和黑曲霉（An）復(fù)合菌種發(fā)酵生脈飲藥渣生產(chǎn)蛋白飼料工藝條件，發(fā)現(xiàn)先接種20%的Tk+Cf（比例2:1），發(fā)酵2 d 后再接種20%的Cu+An（比例1:1），在 （NH4）2SO4添加量為5 g/dL、初始pH 值為6、料水比為1 ∶2、溫度為30℃的條件下發(fā)酵5 d，其發(fā)酵產(chǎn)物中真蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加86.96%，粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低20.09%[26]。

譚顯東等的研究證明了康寧木霉固態(tài)發(fā)酵中藥渣生產(chǎn)蛋白飼料是可行的，優(yōu)化發(fā)酵條件為：氮源添加量為30 mg 硫酸銨/g 干藥渣、初始pH=4.0、固液比為1:2、發(fā)酵時(shí)間4 d，中藥渣中真蛋白含量由11.12%提高至17.80%，粗纖維含量由29.14%降低至17.50%[27]。蘇家宜研究發(fā)酵中藥渣對(duì)斷奶仔豬的飼喂效果，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵前藥渣可提高仔豬免疫力，增加斷奶仔豬結(jié)腸短鏈脂肪酸含量，調(diào)節(jié)結(jié)腸細(xì)胞因子表達(dá)[28]。李華偉等對(duì)飼糧添加中藥渣和發(fā)酵中藥渣對(duì)母豬繁殖性能與子代發(fā)育影響的研究指出，圍產(chǎn)期母豬飼糧添加中藥渣制劑雖然造成哺乳仔豬一定程度的腹瀉，但可促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，添加發(fā)酵中藥渣制劑效果更好[29]。

2.4 中藥渣制備燃料

植物類中藥渣纖維素、半纖維素和木質(zhì)素是高分子生物質(zhì)，且含量豐富，通過熱解技術(shù)轉(zhuǎn)化為生物油、可燃?xì)獾热剂?，可提高藥渣的附加值，避免資源浪費(fèi)，徹底解決中藥渣環(huán)保問題。但中藥渣能源化利用設(shè)備投入較大，目前還處于起步階段，一般采用熱解、加氫裂解和催化熱解等技術(shù)。

王攀等開展了廢棄中藥渣催化熱解制取生物油的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱解溫度在723 K 時(shí)，液體產(chǎn)物生物油產(chǎn)率（39%）最高[30]。以介孔分子篩SBA-15 負(fù)載Al 作為催化劑催化效果較好，液體產(chǎn)率最高，熱解產(chǎn)物中脂肪族和芳香族化合物增加，而含氧化合物減少，所得生物油的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，低位熱值最高。郭飛強(qiáng)等對(duì)杞菊地黃丸、六味地黃丸、香砂養(yǎng)胃丸藥渣進(jìn)行了氣化試驗(yàn)，與玉米秸稈相比，三種藥渣均具有良好的氣化特性，燃?xì)鉄嶂稻_(dá)到5 300 kJ/m3以上，藥渣熱解氣化產(chǎn)生較多的焦油[31]。

張彤輝等采用循環(huán)流化床對(duì)六味地黃丸藥渣進(jìn)行了氣化試驗(yàn)，結(jié)果表明，氣化劑溫度、空氣當(dāng)量比、水蒸氣配比對(duì)中藥渣的氣化效果均有影響[32]。孟小燕等采用沸石分子篩、介孔分子篩、Al2O3作為催化劑，在研究中藥渣催化裂解資源化技術(shù)的基礎(chǔ)上，估算出了某年產(chǎn)3 000 t 中藥渣的制藥企業(yè)采用中藥渣催化裂解資源化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約煤炭使用量 1 040.28 t，減排二氧化碳4 161.12 t，減排廢棄中藥渣2 277.9 t[33]。結(jié)果表明，采用催化裂解資源化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)中藥渣的生態(tài)化利用，將成為中國(guó)中藥行業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑。

3 結(jié)論

中藥渣是中藥前處理、中藥制藥過程產(chǎn)生的廢棄物，是一類非常重要的生物資源，對(duì)其進(jìn)行充分的的資源化利用，不僅能夠有效延長(zhǎng)中藥產(chǎn)業(yè)鏈，提高經(jīng)濟(jì)效益，還能夠有效解決中藥制藥企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)因藥渣處理不當(dāng)而導(dǎo)致的環(huán)保問題。

中藥渣的資源化利用途徑主要集中在食用菌栽培、有機(jī)肥料、畜禽飼料及添加劑、能源化利用等方面。中藥渣制備食用菌栽培、有機(jī)肥料、畜禽飼料及添加劑雖然技術(shù)設(shè)備投入小，應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益明顯，但中藥渣類型的多樣性、組分的復(fù)雜性及安全的可靠性使其應(yīng)用范圍受到極大限制。中藥渣能源化利用技術(shù)當(dāng)前多是裂解、熱解制取可燃?xì)夂蜕镉停O(shè)備投入較高，但能實(shí)現(xiàn)無(wú)害化利用，具有很好的發(fā)展前景，能夠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。此外，整合現(xiàn)有的中藥渣資源化利用技術(shù)，科學(xué)合理地構(gòu)建循環(huán)利用模式，也是中藥渣資源綜合利用、深度利用的有效途徑之一。