王鐵龍，高磊，許凌云，李莉

（1.中國檢驗檢疫科學研究院，北京 100176；2.燕山大學經濟管理學院，河北 秦皇島 066004；3.國家市場監(jiān)督管理總局認證認可技術研究中心，北京 100013）

板栗（Castanea mollissima Blume），殼斗科栗屬植物。作為一種獨特的堅果作物[1]，板栗已經種植了數千年，具有寶貴的經濟和生態(tài)功能[2]。據聯合國糧食及農業(yè)組織統計，我國作為世界上板栗第一生產大國，2018年中國板栗的收獲面積已擴大至34.1 萬hm2，產量達196.5 萬t，收獲面積是第二大板栗生產國家玻利維亞的近6 倍，產量是玻利維亞的23 倍[3]。隨著板栗產業(yè)多年的良種化調整和栽培技術的提升，板栗產量呈逐年遞增的趨勢。在板栗的生產和加工過程中會產生大量的板栗栗苞、板栗殼、板栗花和板栗次果及次品等加工副產物，僅板栗栗苞就占板栗產量的60%～90%（干重）[4]。板栗加工副產物中不僅含有多酚、單寧、黃酮、多糖、原花青素等多種活性物質[5]，其水提取物、醇提取物等還可以作為一種較為有效的天然抑菌劑和食品防腐劑大力推廣使用[6]。因此，板栗加工副產物的隨意丟棄或大量堆積不僅會造成環(huán)境的污染，還會嚴重浪費板栗資源。如何有效利用板栗栗苞、板栗殼等加工副產物成為亟待解決的問題。

本文依托板栗加工副產物綜合利用的研究現狀，包括在農業(yè)種植利用、工業(yè)應用、活性物質及其抑菌作用的應用、化妝品與食品領域的應用等方面對其進行綜述，以期為板栗加工副產物的綜合利用和深度挖掘其潛在應用價值提供理論依據和數據支撐。

1 板栗加工副產物的組成

板栗加工副產物是由板栗栗苞、板栗殼、板栗花、板栗次果及次品組成，其中含有豐富的營養(yǎng)物質，包括蛋白質、礦物質、膳食纖維等[7]。

板栗栗苞是指板栗堅果殼外面密被針刺的球形總苞，帶刺且不易腐爛。板栗栗苞作為板栗主要加工副產物，其產量約為板栗產量的60%～90%（干重），常被當作農林廢棄物廢棄[5]。板栗栗苞不僅含有包括多個酚酸衍生物在內的大量生物活性成分，還可以作為原料制備出品質較好的糠醛和生物質炭等工業(yè)用品[8]。板栗殼是指板栗堅果的外果皮，其不僅含有香豆素、植物甾醇和鞣質等多種生物活性物質，還具有降血脂、抑菌、抗腫瘤活性等功效，常被用來制備成吸附重金屬的材料[9]，但實際生活中多被丟棄或焚燒[10-11]。板栗花是指板栗花序中的雄性花序。板栗作為雌雄同株的植物，雄花多，雌花少，雄花與雌花比例高達350∶1。為了提高板栗的產量，實際生產過程中會將90%～95%的雄花摘除，大部分被摘除的板栗花會被當作廢物丟棄[12]。板栗花不僅可以作為植物制劑用以治療感冒、腹瀉或咳嗽，其含有的大量生物活性物質還具有預防心血管疾病產生、具有較強的抗氧化作用和抗炎作用等功效[13]。板栗次果及次品則是指板栗加工過程中出現的粒徑較小、質量略差的產品，其不僅廣泛應用在醫(yī)療保健、醫(yī)藥和材料領域，如為高膽固醇、糖尿病和乳糜瀉患者開發(fā)無麩質食品，探索板栗抗氧化劑的功能，制備吸附材料等[14-15]，還可以利用改性板栗淀粉調節(jié)盲腸上皮微生物群中某些基因的表達，通過短鏈脂肪酸受體來幫助減輕飲食引起的肥胖等[16]。

2 板栗加工副產物的資源化利用

2.1 農業(yè)種植利用

板栗加工副產物中的板栗栗苞含有微生物生長發(fā)育所需的碳素和無機鹽等基礎營養(yǎng)物質。研究表明，以板栗栗苞作為全部或部分碳源，適當添加氮源物質、礦物質和微量的維生素進行食用菌栽培，可以收到良好的栽培效果。王德芝等[17]發(fā)現，經生物發(fā)酵處理后的板栗栗苞栽培茶薪菇效果遠好于石灰水浸泡和直接拌料，經生物發(fā)酵處理后的茶薪菇菌絲生長旺盛、生物轉化率高。此外，殷宇騰等[18]研究發(fā)現利用生物發(fā)酵處理過的板栗栗苞栽培榆黃蘑，其菌絲生長健壯，子實體產量較高，生物學效率達99.8%，栽培成本降低0.40 元/kg，投入產出比達1∶2.8。由此可見，經生物發(fā)酵技術處理后的板栗栗苞，可以作為栽培基料和培養(yǎng)基添加劑用于茶薪菇等食用菌的栽培[19]，在顯著提高食用菌長勢、降低栽培成本的同時，還可以最大化利用農業(yè)廢棄物資源，有效降低板栗栗苞采后對環(huán)境的危害。覃寶山等[20]則利用板栗栗苞開展了食用菌周年栽培試驗，研究結果表明，靈芝-秀珍菇-平菇是食用菌周年化栽培比較理想的品種搭配模式，3 種食用菌不僅菌絲體長勢良好，生物學效率、總產值和毛利率等也都較高。由此可見，利用板栗栗苞進行食用菌周年化栽培是切實可行的，充分挖掘并提高板栗栗苞利用率的同時，還能使其經濟效益最大化。

板栗栗苞也可以作為輔料進行堆肥。吳凱[21]發(fā)現，以雞糞為主料，菌渣+枯枝落葉+板栗殼為輔料，借助膜式堆肥技術混合發(fā)酵后，其腐熟狀態(tài)最好。?？×岬萚4]也發(fā)現，以板栗栗苞和牛糞為原料，堆肥40 d 后可以達到腐熟狀態(tài)，可以用于水果和蔬菜的種植[22]，但是目前關于板栗栗苞堆肥技術及相關工藝的研究尚不成熟，需要進一步深化相關研究。

綜上可知，板栗栗苞不僅可以經生物發(fā)酵技術處理后作為茶薪菇等食用菌的栽培基質，還可以制定食用菌周年化栽培計劃，深度挖掘板栗栗苞利用率的同時，還能最大化利用農業(yè)廢棄物資源。此外，板栗栗苞作為輔料開展堆肥計劃也是切實可行的。

2.2 工業(yè)應用

板栗加工副產物中含有豐富的粗纖維、單寧物質[23]和優(yōu)質的可再生富碳資源[24]，不僅可以作為生產栲膠的優(yōu)質新材料[25]，還可以應用于工業(yè)上碳材料和儲能材料的制備[19]，如制備活性炭[26]、吸附水中重金屬[9]和高性能超級電容器電極材料的制備等[24]。

栲膠是從植物的皮、根、莖和果實中提取的具有鞣制作用的混合有機物，其有效成分是單寧[23]。作為一種天然植物鞣制，栲膠是制革工業(yè)中不可或缺的原材料[27]。板栗加工副產物的板栗栗苞中含有大量的單寧物質可用于生產栲膠，有效解決現有植物栲膠提取方法工藝繁瑣且耗時等劣勢的同時，還能使廢棄板栗資源得到良好的開發(fā)利用，并減輕環(huán)境的污染。王麗衛(wèi)等[28]通過均勻試驗和偏最小二乘回歸建模分析得出板栗栗苞提取栲膠的最佳工藝：粉碎粒度100 目，50%丙酮溶液，料液比1∶18 g/mL，超聲功率400 W，此工藝條件下栲膠的提取率為31.28%，單寧含量達63.68%，pH3.81，總色值為22。以板栗栗苞為原料提取的栲膠達到了橡椀栲膠冷溶合格品的指標，由此可見，依托板栗栗苞提取栲膠的工藝是切實可行的，如果采用新鮮板栗栗苞作為原料則可大幅度降低栲膠產品的色值并提高其單寧含量，未來可高值化利用板栗栗苞開發(fā)新的栲膠原料，從而為栲膠產業(yè)發(fā)展提供新路徑。此外，板栗栗苞提取栲膠前后，還可通過常壓水蒸氣裂解的方式得到糠醛、5-甲基糠醛和2-甲氧基苯酚等具有較高價值的化學品[8]；提取栲膠后的殘渣也可用于天然色素和纖維素等的提取，通過這些方法可以大幅度提高板栗栗苞資源利用率。

板栗栗苞自然含碳量約為40%，是優(yōu)質的可再生富碳資源，因此可以用來制備活性炭等炭產品[29]。楊俊等[30]利用板栗栗苞制備獲得的活性炭，不僅孔隙多為中孔結構、總孔容積達0.86 cm3/g、比表面積為1 300.3 m2/g，且其吸附和脫色性能都超過了活性炭質量國家標準GB/T 13803.1—1999《木質味精精制用顆?；钚蕴俊?，縮短生產周期的同時，還減少了能源消耗。此外，板栗栗苞還可以用來制備木炭系列產品，如將板栗栗苞加工成可以加熱和取暖的柱狀木炭燃料等。由此可見，板栗栗苞作為優(yōu)質的可再生富碳資源，可以大力開發(fā)活性炭和木炭等系列炭產品。

板栗加工副產物中的板栗栗苞和板栗殼均可開發(fā)成吸附材料，使其具有吸附水中重金屬的能力。相關研究表明，經磷酸改性后的板栗栗苞可以有效吸附水中重金屬Cr（VI），吸附率可達99.33%。改性后的板栗栗苞不僅有效去除了附著的雜質，還能使褶皺鋪展開，孔隙結構更發(fā)達，更有利于吸附Cr（VI）[31]。板栗殼色素隸屬黑色素，其富含羥基、羧基和氨基，這些官能團可以與水中的重金屬離子結合，達到吸附重金屬的目的[32]。如黃劍等[33]利用板栗殼色素和丙烯酸合成水凝膠來吸附水中的鉛，其最大單層飽和吸附容量可達315.6 mg/g，是很具應用潛力的鉛吸附劑；白雙成等[34]則利用堿催化法將板栗殼色素、甲醛和苯酚制備成了可以吸附鋅的樹脂，該樹脂對鋅的單層飽和吸附量可達45.05 mg/g；蔣冬梅等[35]利用反向懸浮法合成的糠醛交聯板栗殼色素樹脂則可以很好的吸附水中的銅離子，該樹脂飽和吸附量為68.03 mg/g。板栗殼色素除可以吸附水中的重金屬外，還可以作為吸附劑對含乳化油的廢水，對甲基橙和亞甲基藍、中性紅和中性藍等印染染料進行吸附。由此可見，板栗栗苞和板栗殼等板栗加工副產物是可以通過改性或合成樹脂等方式實現吸附水中重金屬的目的，且板栗加工副產物來源廣泛、產量豐富、成本低，未來若能將板栗栗苞或板栗殼更好地應用到實際的廢水處理或染料處理中，以廢治廢，將大大節(jié)約廢水處理成本。

板栗栗苞和板栗殼等板栗加工副產物除制備栲膠、活性炭、木炭等系列產品，改性或合成樹脂吸附水中重金屬、染料等外，還可以作為碳源制備生物碳電極材料，如馬婧等[36]將板栗殼炭化后用KOH 活化，制備得到了CC700-OH 電極材料；王芳平等[24]用700 ℃炭化板栗殼后，利用ZnCl2將其活化，成功制備了高性能的超級電容器電極材料（CC700-Zn），并將其組裝成對稱的超級電容器。由此可見，利用板栗殼作為碳源制備對稱性超級電容器電極材料是切實可行的，作為利用農業(yè)生物質廢物制備可持續(xù)電極材料的綠色方法，未來可加大研究開發(fā)力度。

綜上可知，板栗栗苞和板栗殼等板栗加工副產物不僅可以制備活性炭系列產品，還可以吸附水中的重金屬和燃料，作為碳源制備生物碳電極材料等也是切實可行的。未來可進一步挖掘板栗栗苞和板栗殼等加工副產物在工業(yè)應用的潛在價值，進一步深化并制備相應工業(yè)產品，從而進一步完善和提高板栗加工副產物的工業(yè)產業(yè)鏈。

2.3 活性物質及其抑菌作用的應用

板栗加工副產物中活性物質的提取應用及其抑菌效果的應用是對板栗加工副產物資源化利用的最直接、最高效的方法[19]。板栗加工副產物中的生物活性物質主要是多酚、單寧、黃酮、多糖和原花青素等，并且具有一定的抑菌、抗氧化、抗腫瘤、抗疲勞、抑制黑色素生成及降血糖、降血脂等功效[5-6]。如板栗栗苞和板栗殼中的多酚與單寧物質在治療糖尿病方面的應用價值較高[5]；板栗殼可以通過生物轉化增強對自由基清除活性、紫外線吸收和酪氨酸酶的活性，從而抑制黑色素的形成、利于皮膚美白，可以作為化妝品的原材料[37]；板栗花則可以通過脂多糖來治療炎癥和氧化應激，改善宏觀和組織學參數[13]；板栗次果及次品中提取的多糖物質則具有抗氧化、抗腫瘤、抗疲勞活性及抑制黑色素生成活性[5]。

除上述功效外，板栗加工副產物還具有抑菌功效。劉紹雄等[38]發(fā)現，板栗栗苞提取物對思茅松毛蟲腸道細菌具有抑菌作用；王鳳春等[39]發(fā)現，板栗花提取物對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌肺炎鏈球菌、綠色鏈球菌、大腸桿菌和腸炎沙門氏菌均有較強的抑制作用，此外，板栗花提取物還表現出高抗菌和抗真菌活性以及抗生物膜、抗反群體感應和抗反集群活動[13]。由此可見，板栗加工副產物的提取物具有抑制細菌的潛能，未來可作為新型植物源農藥或藥用材料加大開發(fā)應用力度。

2.4 化妝品與食品領域的應用

板栗加工副產物中的板栗花因其獨特的香味，使其具有很強的趨避活性，常被用來提取精油和制作飲品。如劉俊芳等[40]利用CO2超臨界萃取技術對板栗花揮發(fā)油進行了提取，提取率為1.16%，并在板栗花中首次發(fā)現了26 種化合物；王鳳春等[39]則發(fā)現，盛花期板栗花在最佳工藝條件下精油提取率可達6.808%。此外，板栗花還常被用來制備飲品，如張潔等[41]以板栗花浸提液和大麥芽為主要原料，發(fā)現在接種階段投入5%板栗花浸提液，主發(fā)酵溫度15 ℃的條件下發(fā)酵的板栗花啤酒風味和口感最佳；張軍等[42]則以河北遷西縣板栗花為原料釀造板栗花酒，發(fā)現板栗花需與其他配料共酵效果才會更好，由此可見，板栗花在釀酒產業(yè)上發(fā)展空間較大，未來可結合傳統發(fā)酵工藝并借鑒黃酒、葡萄酒等釀造工藝，釀造出更多香型的板栗花酒。

板栗次果及次品不僅可以作為輔料研制風味餅干，如王恩勝[43]以低筋面粉為主料，板栗、黑米為輔料，研制了既滿足大眾口味，又符合嗜糖又懼糖者的口感，還是糖尿病患者一種較好選擇的元貞糖板栗黑米餅干；還可以作為一種營養(yǎng)強化成分釀造板栗黃酒，如胡美怡等[44]以糯米為主要原料，板栗作為營養(yǎng)強化成分釀造出一種具有豐富營養(yǎng)成分的新型板栗黃酒，為板栗深加工產品的研究和利用提供了理論參考；此外，板栗次果及次品還可以制備成板栗超微粉，用于添加賦予蛋糕更好的品質，如胡欣宇等[45]發(fā)現，添加質量分數為5%～10%的板栗超微粉可以賦予海綿蛋糕更好的品質。由此可見，板栗次果及次品等加工副產物可以作為輔料或制備成超微粉用于生產食品或飲料制品，擴大加工副產物用途的同時，還節(jié)約了原料成本，未來可逐步提高板栗次果及次品的利用率。

3 總結與展望

板栗加工副產物用途廣泛，不僅可以作為堆肥原料和栽培食用菌基質用于農業(yè)種植生產，還可以作為生產栲膠、制備活性炭、吸附水中重金屬、高性能超級電容器電極材料制備等工業(yè)應用的原材料，作為生物活性物質及抑菌提取基質的同時，還可以深度挖掘化妝品與食品的潛在應用價值，這在一定程度上對板栗產業(yè)的經濟效益、資源利用率及生態(tài)環(huán)境的保護起到了正面作用，但目前板栗種植戶及相關企業(yè)對于板栗栗苞、板栗殼、板栗花及板栗次果及次品等板栗加工副產物幾乎是被直接丟棄或部分用作堆肥、食用菌栽培飼料，對于板栗加工副產物的研究和實際應用尚有較大差距。本文綜述板栗加工副產物綜合利用的研究現狀，為板栗加工副產物的綜合利用和深度挖掘其潛在利用價值提供理論依據和數據支撐。通過文獻綜述，結合板栗種植戶及企業(yè)對板栗加工副產物利用現狀，提出如下建議：1）依托現有的板栗加工副產物資源化利用技術，科學合理地構建符合板栗加工副產物的“周年化”栽培利用模式；2）圍繞板栗加工副產物工業(yè)應用，深入挖掘并開發(fā)板栗加工副產物制備栲膠、活性炭、高性能超級電容器電極材料等方面，并加快應用轉化；3）圍繞板栗加工副產物功能性物質提取純化、工廠化應用開展研究，深入挖掘多酚、單寧、黃酮和原花青素等活性物質的功能及作用機制，并加快應用轉化；4）加大板栗加工副產物在化妝品及食品方面的研究力度。綜上所述，板栗加工副產物資源豐富，可利用形式多種多樣，隨著不斷深入挖掘板栗加工副產物應用潛力，其未來應用前景將會更加廣闊。