吳孔陽(yáng)，朱玉杰，吳金秋，李 雪，陳雪冬，史明艷

（洛陽(yáng)師范學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471934）

竹子是由大型禾本科組成的分類(lèi)群，具有豐富的長(zhǎng)纖維。全世界竹子約有1 670種，分布在22個(gè)國(guó)家，我國(guó)是世界上竹資源比較富饒的國(guó)家之一，竹林面積超過(guò)600萬(wàn)hm。當(dāng)前竹類(lèi)資源的開(kāi)發(fā)利用主要在建筑、建材、食品等領(lǐng)域，竹材利用率為35%～40%。就原竹而言，利用率僅為12%。我國(guó)每年約六成竹筍用于加工，其產(chǎn)品主要有干制筍、鹽漬筍、清水筍、調(diào)味筍等，多為初級(jí)加工產(chǎn)品。在竹筍加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生以筍殼和筍頭為主的大量竹筍廢棄物。筍殼廢棄物一般被遺棄在山林或作為普通燃料使用，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康造成不良影響，亟需治理和管理。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者就竹廢棄物資源化開(kāi)發(fā)和利用相關(guān)研究進(jìn)行了歸納和分析，而針對(duì)筍殼廢棄物處理方式未見(jiàn)較系統(tǒng)的概述?；诖?，本文綜述了筍殼廢棄物物理、化學(xué)和生物處理方式，以期為我國(guó)竹筍資源綜合利用提供思路。

1 筍殼廢棄物的主要成分

筍殼廢棄物含有豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、粗脂肪及多種礦物元素等成分要素（表1）。筍殼中的活性成分物質(zhì)具有抗衰老、降血脂、調(diào)節(jié)血糖等藥用功效，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值都較高的天然產(chǎn)品。

表1 不同品種的筍中各個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分的含量

2 筍殼廢棄物的處理技術(shù)

2.1 物理處理

物理處理為傳統(tǒng)筍殼預(yù)處理方式，一般采取粉碎法和水浸提法。近年來(lái)，有關(guān)物理方式預(yù)處理筍殼的主要研究見(jiàn)表2。研究發(fā)現(xiàn)，利用機(jī)械粉碎、過(guò)篩等方式將筍殼碾碎成直徑為0.85 mm以下的粉末狀物，借助液相等離子技術(shù)下可快速將預(yù)處理后的筍殼液化，該方法簡(jiǎn)單有效，無(wú)需額外加熱。王慶福等開(kāi)展了竹筍殼對(duì)金頂側(cè)耳生長(zhǎng)的影響及營(yíng)養(yǎng)成分分析的研究。研究人員采用水浸提方式制備筍殼浸提液，用清水浸泡筍殼2 h，煮沸30 min，所制備的浸提液可作為食用菌優(yōu)質(zhì)輔料。Gao等利用水浸提法處理筍殼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)筍殼顆粒與去離子水以一定比例處理時(shí)，能有效降低灰分質(zhì)量，提高穩(wěn)定性。在筍殼物理處理方式中，研究人員也會(huì)將不同預(yù)處理方式結(jié)合起來(lái)使用。鄧斌等采用超聲輔助-水提法研究了提取時(shí)間、超聲功率、料液比以及提取次數(shù)對(duì)筍殼棕色素提取效果的影響，結(jié)果表明該方法可以有效提取筍殼棕色素。盡管物理處理方式適用面廣，但操作步驟繁瑣、耗時(shí)。

表2 不同用途下的筍殼物理處理方式

2.2 化學(xué)處理

筍殼廢棄物化學(xué)處理主要是針對(duì)里面的木質(zhì)纖維原料，通過(guò)化學(xué)手段有效破壞其致密結(jié)構(gòu)，增加試劑與底物接觸機(jī)會(huì)，化學(xué)處理主要分為酸堿法、化學(xué)改性和熱解技術(shù)，近年來(lái)相關(guān)主要研究見(jiàn)表3。

表3 不同用途下的筍殼化學(xué)處理方式

酸堿法主要是將筍殼干燥、粉碎后，利用酸堿試劑處理筍殼，從而得到預(yù)期產(chǎn)物的方法。其工藝流程為將預(yù)處理的筍殼進(jìn)行酸堿液浸提，再用蒸餾水沖洗，干燥后即得預(yù)期產(chǎn)物。常用的酸堿試劑為硫酸、鹽酸、氫氧化鈉。王昕岑等在堿性條件下（pH值12，80 min，70℃）從筍殼粉末中提取膳食纖維，該方法具有成本低、簡(jiǎn)便快速等優(yōu)點(diǎn)，但容易對(duì)設(shè)備造成腐蝕。研究表明，化學(xué)處理可通過(guò)制備改性吸附劑，從而提高筍殼廢棄物的吸附能力。方慧蘭研究發(fā)現(xiàn)，將筍殼粉末在硫酸溶液中水浴加熱1 h后，筍殼的吸附能力得到顯著提高。熱解技術(shù)是指筍殼在隔絕氧氣條件下，通過(guò)加熱發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，得到炭黑的過(guò)程。筍殼廢棄物本身具有多孔結(jié)構(gòu)，可通過(guò)熱解技術(shù)制成用于土壤改良、環(huán)境修復(fù)及儲(chǔ)能的生物炭。Hu等以筍殼粉末為原料，經(jīng)過(guò)預(yù)處理在200℃加熱0.5 h后，將其充入N中性環(huán)境清洗即可得生物炭。利用此技術(shù)所得生物炭能夠有效吸附溶液中的Cr和Cu，為重金屬的處理方式提供了新的思路。該方法操作簡(jiǎn)單、成本低廉，但熱解技術(shù)過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體易造成環(huán)境污染。

2.3 生物處理

筍殼生物處理主要是選擇特定的微生物處理筍殼廢棄物，利用其生長(zhǎng)代謝將筍殼廢物中的纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)等分解。目前，生物處理主要有3種方式：酶解技術(shù)、青貯技術(shù)和堆肥技術(shù)。

2.3.1 酶解技術(shù) 酶解技術(shù)是利用酶的特異性除去原料中蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等物質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到純化目的產(chǎn)物的一種方法。林良美利用纖維素酶、中性蛋白酶和α淀粉酶提取毛竹筍殼膳食纖維，可溶性膳食纖維得率為8.674%，不可溶性膳食纖維得率為56.21%。賈燕芳等采用纖維素酶提取食品添加劑膳食纖維，在溫度50℃，pH值4.5，反應(yīng)時(shí)間1 h條件下進(jìn)行催化反應(yīng)，使筍殼膳食纖維增加了18.03%。Zheng等利用纖維素酶、蛋白酶和淀粉酶在40℃對(duì)筍殼粉末進(jìn)行1.6 h酶解反應(yīng)，最終提取到膳食纖維。劉煥燕等利用復(fù)合酶法對(duì)毛竹筍殼進(jìn)行多糖提取試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合酶添加量為1.6%、酶解溫度為51℃、酶解時(shí)間為105 min時(shí)，多糖得率為1.98%。研究發(fā)現(xiàn)，借助堿聯(lián)合超高壓技術(shù)預(yù)處理筍殼后，筍殼在纖維素酶的作用下酶解率高達(dá)97.89%。

2.3.2 青貯技術(shù) 青貯技術(shù)是利用在厭氧條件下乳酸菌的發(fā)酵作用，使青貯飼料的pH值降至3.8～4.2，從而抑制各種微生物的生命活動(dòng)。青貯有很多種方式，分為一般青貯、半干青貯和添加劑青貯。對(duì)于筍殼廢棄物的處理，常收集新鮮竹筍殼蒸煮干燥至含水量70%～80%后，將其切斷、壓實(shí)、密封，并置于青貯窖內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，從而得到適口性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、利于保存的飼料。劉大群等用麥麩和乳酸菌混合液對(duì)筍殼開(kāi)展青貯品質(zhì)研究，結(jié)果表明，當(dāng)麥麩添加量為10%，乳酸菌混合液（干酪乳桿菌∶植物乳桿菌體積比為1∶1，菌數(shù)密度≥10cfu·g）添加量為15%時(shí)，青貯筍殼飼料香味明顯、質(zhì)地松軟、質(zhì)量較高。姜俊芳等研究結(jié)果表明，青貯發(fā)酵筍殼飼料中添加稻草與否，對(duì)飼料質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)成分等有顯著影響，其中添加20%稻殼對(duì)青貯筍殼飼料的改善效果優(yōu)于添加30%稻殼，添加20%稻殼時(shí)乳酸含量明顯增加，無(wú)丁酸產(chǎn)生。高慧等開(kāi)展對(duì)筍殼和麥麩混合青貯的研究，結(jié)果表明筍殼與麥麩以不同的鮮質(zhì)量比進(jìn)行青貯時(shí)，青貯料的粗蛋白、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維均會(huì)隨著青貯天數(shù)的增加而降低，從而增強(qiáng)了筍殼的適口性。

2.3.3 堆肥技術(shù) 堆肥技術(shù)是指在微生物的作用下將有機(jī)物分解，并使其中的病原菌失活，從而使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的過(guò)程。根據(jù)氧氣的有無(wú)，通常將筍殼廢棄物堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥，好氧堆肥技術(shù)又分為條垛式堆肥技術(shù)、靜態(tài)垛式堆肥技術(shù)、槽式堆肥技術(shù)和反應(yīng)器式堆肥技術(shù)。在對(duì)筍殼廢棄物進(jìn)行堆肥時(shí)，把經(jīng)消毒的筍殼加入到預(yù)先培養(yǎng)的菌液中，并將處理好的樣品放置于堆肥罐中，當(dāng)有淡香出現(xiàn)，并在堆體內(nèi)見(jiàn)到白色菌絲時(shí)，堆肥即結(jié)束。在堆肥過(guò)程中加入微生物菌劑能有效加快腐熟速度，程旺開(kāi)等利用菌株黑曲霉A-3，粉孢霉A-1，芽孢桿菌A-4和放線菌A-5制備復(fù)合菌劑來(lái)降解筍殼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)筍殼在復(fù)合菌劑的作用下有明顯的裂紋。王音篩選出木霉N2、曲霉N8、芽孢桿菌BX2、酵母菌H7和乳酸菌G16等菌株，研究發(fā)現(xiàn)，木霉N2、曲霉N8、芽孢桿菌BX2按體積比3∶2∶1的配比，按照20%的接種量發(fā)酵1 d，添加2%的酵母菌H7和2%的乳酸菌G16，共同發(fā)酵2 d，筍殼中粗蛋白含量可達(dá)24.36%。

3 展望

隨著我國(guó)筍加工業(yè)的快速發(fā)展，筍殼廢棄物產(chǎn)生量巨大，也成為筍加工業(yè)主要污染源。筍殼廢棄物營(yíng)養(yǎng)豐富，具有優(yōu)良的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，筍殼廢棄物處理與資源化利用迫在眉睫，而合理有效的技術(shù)處理是資源化利用的前提。目前，物理處理方式應(yīng)用范圍廣、技術(shù)成熟，但操作步驟繁瑣、耗時(shí)；化學(xué)處理具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但易造成環(huán)境污染和設(shè)備腐蝕；而生物處理技術(shù)條件溫和、操作方便?？偟膩?lái)說(shuō)，在試驗(yàn)研究條件下，采用物理或化學(xué)處理筍殼廢棄物是一種行之有效的方式，然而規(guī)模化處理仍然面臨挑戰(zhàn)，比如浸提之后的筍殼去向問(wèn)題、酸堿處理之后的廢液回收問(wèn)題、設(shè)備及能耗問(wèn)題等。筆者認(rèn)為實(shí)現(xiàn)筍殼廢棄物的終極處理，在兼顧理化處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，可以考慮加強(qiáng)生物處理筍殼廢棄物研究，通過(guò)各種途徑選育高效筍殼降解菌劑，積極探索堆肥化處理筍殼廢棄物工藝條件或者固態(tài)發(fā)酵制備飼料的路徑。