袁 琪，李偉東，鄭艷萍，金俊杰，李 霜

(1.南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇南京211800；2.江蘇海昇藥業(yè)有限公司，江蘇南京210061)

中藥渣是中藥提取活性成分后的殘留物，隨著近幾年國(guó)內(nèi)外中藥產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，中藥渣的排放量也日益上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中藥渣的年排放量可達(dá)3 000萬t[1]。中藥渣經(jīng)一次提取后，其活性成分約剩余30%殘留在藥渣中[2]。中藥渣含有豐富的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素以及大量的多糖、蛋白質(zhì)和氨基酸等生物活性物質(zhì)，同時(shí)，藥渣中有多種微量元素，包括氮、磷、鎂、鐵和鋅等[3]。一般處理中藥渣的方式包括堆積、焚燒和掩埋等，這不僅會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，也會(huì)造成中藥渣資源的極大浪費(fèi)。所以，對(duì)中藥渣進(jìn)行深加工和資源化利用尤為重要。目前，對(duì)中藥渣的資源化利用主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)種植利用(包括食用菌種植和堆肥)、養(yǎng)殖業(yè)飼料利用(作為飼料添加劑或發(fā)酵產(chǎn)蛋白飼料)以及工業(yè)利用(包括造紙、土壤修復(fù)、廢水處理、熱解氣化、產(chǎn)沼氣以及酶解獲得可發(fā)酵糖等)。本文中，筆者重點(diǎn)綜述近3年來的中藥渣資源化利用的相關(guān)工作，對(duì)資源化利用方式進(jìn)行分類闡述，并對(duì)中藥渣的深加工開發(fā)方向進(jìn)行展望。

1 中藥渣的主要成分及其利用現(xiàn)狀

1.1 中藥渣的主要成分

通常，植物藥為中藥的主要成分。黎智華等[4]對(duì)市場(chǎng)中6種常見的藥渣進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。由表1可見，中藥渣中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，為進(jìn)一步加工和利用奠定了基礎(chǔ)。

表1 中藥渣的主要?dú)埩舫煞?/p>

1.2 中藥渣的利用現(xiàn)狀

中藥渣的主要來源是一些中藥制劑公司以及醫(yī)院煎藥房等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各類中藥生產(chǎn)過程中，藥渣的年排放量達(dá)到3 000萬t，其中，中成藥藥渣占總藥渣的比例高達(dá)70%[1]。人們也認(rèn)識(shí)到中藥渣的堆積問題日益嚴(yán)重，雖然有一些企業(yè)嘗試將中藥渣進(jìn)行加工再利用，但是更多的企業(yè)仍然選擇直接排放廢棄藥渣，如果用簡(jiǎn)單的堆積或焚燒來處理中藥渣，不僅是對(duì)中藥渣資源的浪費(fèi)，還嚴(yán)重污染了環(huán)境。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境監(jiān)管力度的日益加大，中藥渣的排放必須得到有效的治理[2]。

2 中藥渣的資源化利用方式

2.1 農(nóng)業(yè)種植利用

2.1.1 生物有機(jī)肥

中藥渣既含有大量微量元素、蛋白質(zhì)和纖維素，又具有通氣性好且質(zhì)輕的特點(diǎn)，因此可用來改善土壤的通透性，是一種優(yōu)質(zhì)的輕基質(zhì)原料和有機(jī)肥；與工業(yè)化肥相比，用它作為肥料不會(huì)產(chǎn)生土壤板結(jié)和土質(zhì)退化等問題，同時(shí)它還具有節(jié)水增肥的特點(diǎn)，更不需要進(jìn)行原料粉碎，操作簡(jiǎn)便的同時(shí)可降低生產(chǎn)成本[1]。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年有大量的秸稈產(chǎn)生，利用中藥渣和秸稈共同發(fā)酵，待其腐爛分解后，用作生物肥料，可以增強(qiáng)土壤肥力。夏文靜等[5]以中藥渣、玉米秸稈、麩皮和水按不同比例，用平菇來發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥，發(fā)酵結(jié)束后基質(zhì)中氮磷鉀的總含量為5.51%，有機(jī)質(zhì)含量是49.66%，此結(jié)果證明：用平菇對(duì)中藥渣進(jìn)行發(fā)酵，可以生產(chǎn)有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)中藥渣的無害化處理。萬燕等[6]利用婦科千金片生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的藥渣發(fā)酵制備有機(jī)肥，該有機(jī)肥能有效促進(jìn)半夏出芽，顯著增半夏質(zhì)量。陳美蘭等[7]采用盆栽的方法研究了丹參、麥芽、 連翹、白術(shù)、丹皮及苦參等藥渣發(fā)酵后的有機(jī)肥對(duì)紫蘇生長(zhǎng)及有效成分的影響，結(jié)果表明：不同種類的中藥渣均能促進(jìn)紫蘇生長(zhǎng)，且均能改善根系結(jié)構(gòu)，增加葉片面積，提高紫蘇酚類物質(zhì)的積累量。周林山等[8]以甘藍(lán)型油菜為供試品種，研究黃芪藥渣生物有機(jī)肥對(duì)油菜的影響，結(jié)果表明：黃芪藥渣生物有機(jī)肥在油菜種植中肥效達(dá)到了無機(jī)肥或市售生物有機(jī)肥的水平，同時(shí)有利于提高油菜籽品質(zhì)，由此可見，黃芪藥渣生物有機(jī)肥具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.1.2 食用菌栽培基質(zhì)

傳統(tǒng)的食用菌栽培基質(zhì)主要以棉籽殼、麩皮和玉米芯等為原料，而中藥渣中富含纖維素以及粗蛋白等組分，可提供微生物生長(zhǎng)利用的碳源、氮源、生長(zhǎng)因子以及無機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可用于栽培食用菌[2]。劉國(guó)宇等[9]研究了白芍、柴胡、甘草、香附、延胡索和枳殼等混合藥渣為培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)平菇菌絲培養(yǎng)期和出菇期的影響，結(jié)果表明：藥渣基質(zhì)栽培平菇，菌絲長(zhǎng)勢(shì)良好，均能正常出菇，無病變無畸形，生物學(xué)效率高，為中藥渣生產(chǎn)平菇提供了依據(jù)。劉正魯[10]以漢方浸膏4 號(hào)藥渣為原料栽培榆黃菇，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：藥渣原料栽培榆黃菇的菌絲生長(zhǎng)速度、長(zhǎng)勢(shì)以及鮮菇產(chǎn)量均高于純棉籽殼料，生物轉(zhuǎn)化效率達(dá)106.7%。

2.2 養(yǎng)殖業(yè)飼料添加劑

2.2.1 直接作為飼料添加劑

中藥渣含有豐富的纖維素和蛋白質(zhì)，可以直接磨碎用于養(yǎng)殖業(yè)。中藥渣混合飼料在畜禽養(yǎng)殖及水產(chǎn)養(yǎng)殖中均有成功案例，添加中藥渣可有效提高畜禽免疫力，改善肉質(zhì)，提高魚苗存活率等，相關(guān)研究實(shí)例總結(jié)于表2。

表2 中藥渣直接作為飼料添加劑實(shí)例

2.2.2 雙向發(fā)酵后成為功能性飼料添加劑

莊毅[15]提出了“藥用真菌雙向性發(fā)酵工程”用來開發(fā)中藥渣，并認(rèn)為該方法是目前開發(fā)中藥渣最有希望的途徑。所謂“雙向發(fā)酵”，即以藥用真菌為發(fā)酵菌種(目前較常見的真菌菌株為靈芝)，利用藥材或藥渣作為藥性基質(zhì)共同構(gòu)成發(fā)酵組合[16]，其基本原理為利用微生物的生長(zhǎng)代謝所產(chǎn)的酶來調(diào)節(jié)中藥渣成分，不僅可以降低中藥渣直接利用帶來的毒副作用，還可以經(jīng)過生長(zhǎng)代謝獲得新物質(zhì)，得到1+1>2的效果。在功能評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)，雙向發(fā)酵后的菌質(zhì)，其營(yíng)養(yǎng)成分有顯著提高，作為飼料添加劑可以有效地提高動(dòng)物免疫力和魚苗存活率，在減少甚至替代抗生素使用的情況下，達(dá)到增產(chǎn)的效果，將相關(guān)研究進(jìn)行總結(jié)，見表3。

表3 中藥渣-藥用真菌雙向發(fā)酵實(shí)例

2.3 工業(yè)應(yīng)用及環(huán)境保護(hù)

2.3.1 作為造紙?jiān)?/p>

中藥渣含有豐富的纖維素，是造紙的理想原料。現(xiàn)階段我國(guó)的主要造紙?jiān)鲜悄緷{，這為我國(guó)本來就匱乏的森林資源增加了沉重負(fù)擔(dān)；如果將中藥渣應(yīng)用到造紙行業(yè)，不僅可以緩解木漿造紙?jiān)暇o張的局勢(shì)，同時(shí)也將廢棄藥渣進(jìn)行循環(huán)利用，在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)方面都有重大意義。目前，以中藥渣為原料造紙?jiān)谌毡疽延谐墒斓漠a(chǎn)業(yè)鏈，與木漿生產(chǎn)的紙張相比，此類產(chǎn)品不僅在價(jià)格上便宜了10%，而且紙張具有絕緣性和一定的抗菌效果[24]。

2.3.2 制作吸附材料修復(fù)土壤、處理廢水

中藥渣具有碳含量高的特點(diǎn)，可以用來制作活性炭。葛曉利等[25]以大黃藥渣為原料，H3PO4為活化劑，制備了超級(jí)活性炭，結(jié)果表明：用60% H3PO4浸漬，在400 ℃活化60 min生產(chǎn)的活性炭表面積達(dá)到2 413 m2/g，相應(yīng)的微孔和介孔體積分別為0.91 cm3/g和0.93 cm3/g，吸附能力較強(qiáng)。于穎等[26]以香櫞、桂枝和板藍(lán)根3種中藥渣為原料，Na2CO3為活化劑，800 ℃下活化1.5 h，制備了香櫞活性炭、桂枝活性炭和板藍(lán)根活性炭，通過掃描電子顯微鏡(SEM)分析發(fā)現(xiàn)，這3種活性炭活性炭表面存在大量的孔結(jié)構(gòu)，吸附能力較好。

中國(guó)的土壤污染問題日益嚴(yán)重，現(xiàn)已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。中藥渣可通過高溫裂解制備生物炭，此類生物炭既可以有效修復(fù)土壤重金屬污染問題，同時(shí)又可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量[27]。吳春蕾[28]以普通耕作農(nóng)田土壤為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以花生殼和黃精藥渣為原料，按質(zhì)量比1∶ 1混合制作生物炭，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該生物炭可有效修復(fù)鉛污染問題，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

中藥渣在廢水處理方面也有極大的功效，曹飛麗等[29]用白腐菌對(duì)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校醫(yī)院煎藥房的中藥渣進(jìn)行改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：改性后的中藥渣比表面積增大，在最優(yōu)條件下對(duì)廢水中Cr(Ⅵ) 的吸附率達(dá)到了99.5%。白鷺等[30]以板藍(lán)根藥渣為原料進(jìn)行改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：其對(duì)廢水中Pb2+吸附能力極強(qiáng)，是一種優(yōu)良的生物吸附劑材料。

2.3.3 熱解氣化

熱解氣化是把生物能轉(zhuǎn)化為電能、液體燃料或氣體燃料等高品質(zhì)能源的一種手段。中藥渣用于熱解氣化的具體特點(diǎn)是清潔無害、資源循環(huán)等，這為中藥渣的再利用提供了一條新思路。范鵬飛等[31]以感冒清熱顆粒中藥渣為原料，在雙回路循環(huán)流化床中試設(shè)備中進(jìn)行熱解氣化的工業(yè)放大實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：當(dāng)原料含水量<9%、原料粒徑<4 mm以及空氣當(dāng)量比為0.25～0.27時(shí)，氣化效率較高，具有較好的氣化特性。陳冠益等[32]以生產(chǎn)六味地黃丸過程中產(chǎn)生的中藥渣為原料進(jìn)行了水蒸氣氣化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該中藥渣具備良好的水蒸氣氣化特性，氣化溫度為 800 ℃，氣化過程通入的水蒸氣與生物質(zhì)的質(zhì)量比(S/B)為1.0時(shí)，氣化效果最佳，氣化效率高達(dá) 72.91%。王雪[33]利用快速熱解裝置對(duì)宛西制藥股份有限公司的中藥渣進(jìn)行熱解炭化，利用微型流化床反應(yīng)器(MFBRA)考察藥渣炭化產(chǎn)物的動(dòng)力學(xué)以及灰熔融特性，為中藥渣兩段氣化裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.3.4 厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣

將有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣是當(dāng)前無害化和資源化的一種有效途徑。習(xí)彥花等[34]以石家莊某中藥企業(yè)產(chǎn)生的廢棄藥渣為原料進(jìn)行厭氧消化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種不同成分中藥渣總固體產(chǎn)氣潛力分別為0.15 和0.23 L/g， CH4含量為58%～60%，證明了中藥藥渣可以作為厭氧消化產(chǎn)沼氣的優(yōu)良原料。 習(xí)彥花等[35]以人參、赤芍和桂皮等混合中藥渣為發(fā)酵原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，厭氧發(fā)酵該中藥渣的沼氣日產(chǎn)量可達(dá)8.38 L。姚利等[36]以魯南厚普制藥公司的混合藥渣(主要成分為山楂、檳榔、枳實(shí)、枇杷葉、黃芪、黨參、麥冬和何首烏等)為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：藥渣產(chǎn)氣量可達(dá)11 940 mL，原料產(chǎn)氣率為54.4 L/kg (以干藥渣計(jì))。

2.3.5 酶解獲得可發(fā)酵糖

中藥渣富含植物纖維組分，可以通過各種預(yù)處理手段獲得可發(fā)酵糖，進(jìn)而用于發(fā)酵生產(chǎn)高附加值化學(xué)品或生物燃料。任海偉等[37]研究逍遙丸藥渣的纖維素酶解優(yōu)化工藝，其最適參數(shù)：纖維素酶添加量6%、酶解時(shí)間5.6 h和料液比1∶ 12 (g/mL)，在該條件下的酶解得率高達(dá)43.89%。蘇新堯等[38]考察桑白皮藥渣的酶解產(chǎn)糖能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：桑白皮藥渣中纖維素含量達(dá)52.5%，最優(yōu)工藝下酶解后葡萄糖質(zhì)量濃度可達(dá)38 g/L，酶解率為36%。

2.4 活性成分再提取

由于現(xiàn)有提取技術(shù)的局限，中藥材經(jīng)初次提取活性成分后，至少還有30%的有效成分殘留在藥渣中。金茜等[39]測(cè)定不同藥渣(來自貴州省百花藥業(yè)有限公司)中微量元素的含量，數(shù)據(jù)表明：多種藥渣中的微量元素平均含量318.3 mg/kg，其中，鋅和錳平均含量分別為34.31和39.13 mg/kg。多數(shù)藥渣中含有較為豐富的鐵、鋅、銅和錳等元素，具有再利用價(jià)值[3]。

提取廢棄藥渣中的活性物質(zhì)是藥渣再利用最直接的途徑,再次提取后的成分也具有等量的藥用價(jià)值。石嶺等[40]以丹參藥渣為原料，以乙醚為溶劑提取丹參酮，再用硅膠柱層析法分離純化丹參酮ⅡA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：丹參酮復(fù)合物得率可達(dá)29.2%，丹參酮復(fù)合物經(jīng)硅膠柱層析法分離、濃縮、結(jié)晶后得到純品丹參酮ⅡA，純度可為96%。王君明等[41]以地黃藥渣為原料，對(duì)其進(jìn)行活性物質(zhì)進(jìn)提取，通過實(shí)驗(yàn)比較藥渣提取物與地黃醇提物的抗抑郁作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地黃藥渣的提取物同樣具有抗抑郁作用。

3 展望

中藥渣資源豐富，來源廣泛，對(duì)其再次加工后進(jìn)行資源化利用，實(shí)現(xiàn)中藥渣變廢為寶，應(yīng)用前景十分廣闊，在環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益上都有重要意義。從當(dāng)前的社會(huì)熱點(diǎn)來看，將中藥渣與藥用真菌雙向發(fā)酵后作為功能性飼料添加劑能高度契合熱點(diǎn)需求，是目前最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

養(yǎng)殖業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅速，飼料以及養(yǎng)殖品種的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激烈；同時(shí)，養(yǎng)殖過程中非法使用或過量使用激素、抗生素等行為擾亂了市場(chǎng)，打擊了消費(fèi)者信心。養(yǎng)殖業(yè)亟需綠色安全的飼料添加劑以及綠色環(huán)保的養(yǎng)殖模式為消費(fèi)者提供安全可靠的高品質(zhì)產(chǎn)品。與普通的養(yǎng)殖飼料相比，藥用真菌與中藥渣進(jìn)行雙向發(fā)酵所產(chǎn)的功能性飼料添加劑不僅富含蛋白質(zhì)、氨基酸及多糖等營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)也具有雙重藥用療效，在養(yǎng)殖業(yè)增產(chǎn)、提高肉質(zhì)、減少或取代抗生素使用等方面具有重要意義。但是，作為飼料添加劑對(duì)中藥渣的原料組分有較高的要求；因此，該方法不能處理所有的藥渣種類，尤其對(duì)于那些具有毒性成分的藥渣，該方法存在一定局限性。而將中藥渣進(jìn)行熱解氣化或制備生物炭等模式，可以大規(guī)模處理各種藥渣，包括有一定生物毒性的藥渣。

此外，中藥渣所含成分復(fù)雜，在對(duì)中藥渣的合理應(yīng)用方面，不該局限于已有技術(shù)，可以嘗試將其運(yùn)用到別的領(lǐng)域，并對(duì)應(yīng)用在該領(lǐng)域后的利弊關(guān)系做出明確的分析。