摘要: 近幾年隨著中藥行業(yè)的迅速發(fā)展，中藥渣的排放量也逐年增加。目前對(duì)中藥渣的處理方式仍以堆放、焚燒與填埋為主；對(duì)中藥渣的綜合利用研究主要集中在中藥渣堆肥育苗、栽培食用菌、做動(dòng)物飼料、生產(chǎn)沼氣等幾個(gè)方面，但這些研究只是對(duì)中藥渣的一次利用，并未體現(xiàn)出中藥渣的真正價(jià)值。在查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)中藥渣的利用方式及利用技術(shù)進(jìn)行綜述，同時(shí)提出對(duì)中藥渣生態(tài)化綜合利用模式的新思路。

Research progress on comprehensive utilization of Chinese medicine residue and ecological comprehensive utilization pattern

YANG Bing1 ,DING Fei2,LI Wei-dong3,JIN Jun-jie4,TIAN Rong4,CAI Bao-chang1,4,QIN Kun-ming4    

Abstract: In recent years, with the rapid development of Chinese medicine industry, Chinese medicine residue also increased year by year. At present, the treatment on Chinese medicine residue is still stacking, incineration, and landfill; Comprehensive utilization of Chinese medicine residue mainly concentrated on compost seedling, cultivation of edible fungi, production of animal feed, production of biogas, and so on, but these studies utilized only once in Chinese medicine residue, did not reflect the true value of Chinese medicine residue. In this paper, utilization ways and technologies of Chinese medicine residue are summarized on the basis of the article at home and abroad, and put forward new idea about ecological comprehensive utilization pattern of Chinese medicine residue.

Key words:Chinese medicine residue    comprehensive utilization    ecological pattern    compost seedling    edible fungi    

中藥渣是中藥材加工與炮制、中成藥生產(chǎn)以及其他中藥相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中的廢棄物，其中以中成藥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的中藥渣較多，占總量的70%。近幾年，隨著中藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，中藥渣的排放量也在逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前每年排放的中藥渣已達(dá)1 000萬(wàn)噸[1]。

目前，中藥渣的一般處理方式是堆放[2]、焚燒與填埋，這些處理方式不僅需要企業(yè)承擔(dān)排污費(fèi)，而且對(duì)水質(zhì)、空氣、土壤造成一定的污染。中藥渣中還含有豐富的纖維、半纖維素、木質(zhì)素、多糖、蛋白質(zhì)等有機(jī)物以及微量元素等成分，僅僅簡(jiǎn)單地對(duì)中藥渣進(jìn)行堆放、焚燒及填埋處理，勢(shì)必會(huì)造成中藥資源的浪費(fèi)。

研究開(kāi)發(fā)中藥渣的高效綜合利用方法，既可以為制藥企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，又可以保護(hù)環(huán)境，是亟待研究的課題[3]。目前，研究人員已經(jīng)嘗試多種中藥渣利用方法，如熱解、造紙、做絮凝劑、做吸附劑、做動(dòng)物飼料、堆肥育苗、栽培食用菌等。但這只是對(duì)中藥渣的一次利用，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥渣的綜合利用，尚未體現(xiàn)出藥渣的真正價(jià)值。本文在查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)中藥渣的綜合利用方式及利用技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)提出對(duì)中藥渣生態(tài)化綜合利用模式的新思路。

1 中藥渣的利用方式1.1 有效成分再提取

傳統(tǒng)的中藥提取方法是水提法，且仍是中藥提取最常用的方法。水提法雖符合中藥應(yīng)用傳統(tǒng)，但其對(duì)水溶性較差的物質(zhì)提取效率較低，中藥提取過(guò)程中存在著單一藥用成分提取及提取率低等問(wèn)題，造成中藥資源浪費(fèi)。在中成藥生產(chǎn)、中藥飲片的加工與炮制，以及其他中藥相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含有效成分的中藥渣廢棄物（表 1）。

表 1 中藥渣中殘留成分實(shí)例分析 Table 1 Analysis on residue composition in Chinese medicine residue

1.2 中藥渣堆肥育苗

中藥渣中木質(zhì)素的量較高，腐殖化速度較快，可以用于堆肥[11]。將中藥渣適當(dāng)粉碎，在適宜的條件下，經(jīng)微生物腐熟堆肥處理，可以獲得優(yōu)質(zhì)的農(nóng)肥成品。中藥渣富含有機(jī)質(zhì)及磷、鉀、氮養(yǎng)分，能滿足蔬菜苗期所需養(yǎng)分。同時(shí)中藥渣還具有孔隙度、基質(zhì)容重、pH值適中等特點(diǎn)，提高蔬菜幼苗的壯苗指數(shù)及光合能力，促進(jìn)蔬菜根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，此外中藥渣堆肥比一般的食物垃圾具有更強(qiáng)的抗病原體的特性，可以減少抗菌劑的使用[12]。

研究發(fā)現(xiàn)中藥渣配制的蔬菜育苗基質(zhì)可以提高蔬菜的產(chǎn)量，南京市蔬菜科學(xué)研究所研究人員利用“脈絡(luò)寧”的藥渣，研制出生物有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、育苗基質(zhì)和栽培基質(zhì)[13]。有研究將中藥渣和腐熟玉米秸作烤煙漂浮育苗基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)該基質(zhì)配方基本具備作為烤煙漂浮育苗基質(zhì)的基本條件[14]；板藍(lán)根藥渣經(jīng)粉碎、堆肥漚制后，可用于種植菠菜[15]；中藥渣與牛糞混合發(fā)酵后飼喂蚯蚓獲得蚓糞，蚓糞與草炭以不同比例混合后，可作為番茄育苗的基質(zhì)，且10%蚓糞和90%草炭組成的基質(zhì)，番茄出苗率最高[16]。

1.3 中藥渣栽培食用菌

食用菌栽培常用的基質(zhì)有麥秸、稻草、玉米芯等，而中藥渣中含有大量適用于食用菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分，并且還含有豐富的纖維素、木質(zhì)素類成分，同樣適用于食用菌的栽培[17]。而且研究發(fā)現(xiàn)由中藥渣培育的食用菌比麥秸、稻草、玉米芯等其他栽培基質(zhì)所栽培出的食用菌具有菌株生長(zhǎng)狀態(tài)好、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)（表 2）。

表 2 中藥渣栽培食用菌的實(shí)例分析 Table 2 Analysis on Chinese medicine residue used to cultivate edible fungi

1.4 動(dòng)物飼料

制做成動(dòng)物飼料也是中藥渣利用的一種方式。研究表明（表 3），中藥渣開(kāi)發(fā)成動(dòng)物飼料不僅可以增強(qiáng)動(dòng)物的免疫功能，減少抗生素的使用，而且可以促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、改善肉質(zhì)。

表 3 中藥渣開(kāi)發(fā)成動(dòng)物飼料的實(shí)例分析 Table 3 Analysis on Chinese medicine residue used to develop into animal feed

1.5 生產(chǎn)沼氣

中藥主要有植物藥、動(dòng)物藥與礦物藥，其中植物藥占中藥材總量的87%以上。中藥渣中含有淀粉、多糖、纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)等物質(zhì)以及N、P、K等無(wú)機(jī)元素，其豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以為甲烷菌繁殖提供所需養(yǎng)分，是具有發(fā)展?jié)摿Φ牧己脜捬醢l(fā)酵材料[27-29]。目前，中藥渣厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣是減少環(huán)境污染，合理利用藥渣的有效方法，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的雙贏。

地黃是一味常用中藥，具有抑制動(dòng)脈粥樣硬化、抗衰老、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等作用[30-32]。研究發(fā)現(xiàn)，地黃藥渣是一種良好的厭氧發(fā)酵材料，發(fā)酵過(guò)程中甲烷聚集量隨著厭氧反應(yīng)時(shí)間的變化而變化，且厭氧發(fā)酵過(guò)程中甲烷的生產(chǎn)分為2個(gè)階段：第一階段是0～20 h，第2個(gè)階段是20～168 h。第1階段是零級(jí)反應(yīng)，是甲烷積累的過(guò)程，其中甲烷產(chǎn)生呈線性增長(zhǎng)；第2階段是一級(jí)反應(yīng)，在這個(gè)階段中沒(méi)有揮發(fā)性脂肪酸的積累[33]。張順喜等[34]將中藥藥渣接種到污水處理廠的厭氧污泥上，研究多種因素對(duì)藥渣發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響。中藥渣生產(chǎn)沼氣不僅為中藥渣的資源化利用開(kāi)辟了新的途徑，而且還能解決部分以畜禽糞便為原料的沼氣工程缺乏發(fā)酵原料而閑置的問(wèn)題[35]。

1.6 廢水處理

中藥渣作為一種低成本的吸附劑可以進(jìn)行廢水處理。廢水中的重金屬嚴(yán)重影響著人類的健康，目前去除水中重金屬的方法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、生物膜過(guò)濾法及活性炭吸附法等，但這些方法在使用中常受到技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的束縛，故研究人員致力于尋找低成本重金屬吸附劑[36-37]。研究發(fā)現(xiàn)麻黃藥渣可以作為生物吸附劑去除水溶液中的Pb2+，而且發(fā)現(xiàn)在麻黃藥渣吸附Pb2+的過(guò)程中pH值具有重要的作用，隨著pH值從1.6增加至6.0，麻黃藥渣對(duì)Pb2+的吸附能力逐漸增強(qiáng)，并且麻黃藥渣對(duì)Pb2+的吸附能力大于稻谷殼、煙草粉塵等生活殘?jiān)黐38]。

亞甲藍(lán)是紡織工業(yè)廢水中常見(jiàn)的一種有害物質(zhì)[39]，研究發(fā)現(xiàn)稻殼、麩皮、咖啡殼等對(duì)亞甲藍(lán)具有一定的去除能力[40]，也有文獻(xiàn)報(bào)道丹參藥渣是一種潛在的去除水中亞甲藍(lán)的生物吸附劑，對(duì)污水中亞甲藍(lán)具有很強(qiáng)的吸附作用，并且丹參藥渣對(duì)亞甲藍(lán)的吸附量與丹參藥渣的粒徑、劑量、溶液的pH值及接觸時(shí)間有關(guān)，丹參藥渣對(duì)亞甲藍(lán)的吸收峰在pH＝7時(shí)出現(xiàn)[41]。研究發(fā)現(xiàn)懸鈴木落葉作為吸附劑吸附水溶液中的亞甲藍(lán)，也是在pH＝7時(shí)吸附量最大[42]；麥秸稈對(duì)亞甲藍(lán)及Cu2+的吸附量也隨pH值的變化而變化[43]。

黃靜[44]采用三七藥渣制備活性炭，發(fā)現(xiàn)其具有良好的重金屬吸附性能。中藥渣除了直接作為生物吸附劑以外，還可以將其制備成具有良好吸附性能的活性炭，用于處理含Cu2+、Pb2+等重金屬的廢水，達(dá)到了以廢治廢、資源化利用的目的。

1.7 其他應(yīng)用

中藥渣除了以上的應(yīng)用方式以外，還可用于發(fā)酵食品與造紙。廖湘萍等[45]以靈芝藥渣與白酒廠酒糟為原料，經(jīng)活性酵母、醋酸菌等發(fā)酵后，生產(chǎn)出醋酸總量在5%～6%的食醋，該醋營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特、色澤紫紅鮮亮。袁琳[46]研究香茶菜莖稈藥渣的造紙性能，發(fā)現(xiàn)由香茶菜藥渣所得漿料適用于制備紙漿及紙漿模塑產(chǎn)品，中藥渣是優(yōu)質(zhì)的天然植物纖維資源，將其用于造紙會(huì)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也可以解決目前造紙?jiān)暇o張的局面，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，意義重大。

2 中藥渣開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)2.1 生物質(zhì)氣化技術(shù)

生物質(zhì)能是儲(chǔ)存在生物質(zhì)中的能量，生物質(zhì)能可以通過(guò)發(fā)酵、熱化學(xué)等方式轉(zhuǎn)化成氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)，具有普遍適用性[47]，是人類能源的重要來(lái)源，被稱為“綠色煤炭”。中藥渣就是一種典型的生物質(zhì)。生物質(zhì)氣化技術(shù)[48]可以將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為清潔燃?xì)?，并且整個(gè)過(guò)程具有清潔、高效的特點(diǎn)。

生物質(zhì)氣化技術(shù)有固定床氣化技術(shù)和流化床氣化技術(shù)兩大類，其中流化床氣化具有反應(yīng)器易放大、氣化效率高等優(yōu)點(diǎn)。若將生物質(zhì)氣化技術(shù)用于中藥渣，不僅能實(shí)現(xiàn)中藥渣的規(guī)?；幚磙D(zhuǎn)化，而且產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)膺€能用于工業(yè)生產(chǎn)，以取代化石燃料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.2 汽爆技術(shù)

汽爆技術(shù)是將植物中藥原料在一定的壓強(qiáng)和溫度的水蒸氣下蒸煮，使植物中淀粉、半纖維素等成分部分水解生成可溶性糖，同時(shí)使復(fù)合胞間層的木質(zhì)素軟化和部分降解，細(xì)胞壁破碎的一項(xiàng)技術(shù)。汽爆技術(shù)可以在不添加任何化學(xué)試劑的水蒸氣條件下，使天然植物中的苷元與糖基分離，從而在植物物料中提取苷元，提高苷類物質(zhì)提取和分離效率；汽爆技術(shù)還可以減少熱敏性成分（如揮發(fā)油），其在高溫條件下易隨蒸氣揮發(fā)損失。

生物質(zhì)原料經(jīng)過(guò)汽爆處理后，可以打破纖維素、半纖維素和木質(zhì)素緊密的屏障結(jié)構(gòu)，不僅有利于活性物質(zhì)提取，還有利于后續(xù)的酶解發(fā)酵以生產(chǎn)乙醇、丁醇等能源[49]，最后剩余的殘?jiān)€可以制備飼料、肥料和燃料等。

2.3 催化裂解技術(shù)

中藥渣的催化裂解是我國(guó)中藥行業(yè)步入低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑。催化裂解是在催化劑存在的條件下，對(duì)石油烴類進(jìn)行高溫裂解以生產(chǎn)乙烯、丙烯等低碳烯烴，以及輕質(zhì)芳烴的過(guò)程。中藥渣是一種典型的生物質(zhì)，而生物質(zhì)能就是一種典型的低碳能源。生物質(zhì)可以采用裂解液化方法裂解后能轉(zhuǎn)化成新的能源，實(shí)現(xiàn)高附加值轉(zhuǎn)化[50-[51]。將中藥渣催化裂解制備生物燃油可以用于企業(yè)的生產(chǎn)功能，以替代部分煤炭使用。

2.4 微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)

微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物產(chǎn)生的酶對(duì)中藥渣進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾的生物化學(xué)過(guò)程。微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)可以將中藥渣轉(zhuǎn)化為具有較高利用價(jià)值的資源型物質(zhì)，提升中藥渣的利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)中藥渣的資源化利用。中藥渣在微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生纖維素酶、木質(zhì)素酶、淀粉酶等促使組織細(xì)胞破壁，從而有利于中藥渣中有效物質(zhì)的溶出；微生物還可以分解并轉(zhuǎn)化中藥中的成分，使之產(chǎn)生次級(jí)代謝產(chǎn)物[52]，增強(qiáng)療效，如利用含有β-葡萄糖醛酸酶的微生物對(duì)甘草進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，可將甘草酸轉(zhuǎn)化為甘草次酸。微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)早就應(yīng)用于中藥的加工炮制中，人們所熟知的半夏曲、建曲、焦神曲、淡豆豉等中藥制品都是采用微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)加工制作而成[53]。

2.5 微生物復(fù)合菌群降解

利用微生物菌群聯(lián)合降解中藥渣，可以將纖維素、木質(zhì)素等成分轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，釋放藥渣中殘留的活性物質(zhì)，有利于實(shí)現(xiàn)中藥渣中大分子物質(zhì)的降解[54]。目前雖已經(jīng)獲得一批具有微生物降解能力的菌種，但是單一菌種的分解能力有限，用單一菌種實(shí)現(xiàn)中藥渣中大分子物質(zhì)的徹底降解難度較大，而微生物復(fù)合菌群中各個(gè)菌種之間相互影響、相互制約，是實(shí)現(xiàn)中藥渣中纖維素及木質(zhì)素類成分完全降解的有效途徑[55]。

2007年，Chaffron等[56]在白蟻腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)了白蟻腸道微生物，它是一類特殊厭氧環(huán)境下的微生物菌群，可以產(chǎn)生多種纖維素降解酶和半纖維素降解酶，具有木質(zhì)纖維素降解能力。目前已發(fā)現(xiàn)的微生物菌群還有纖維素降解復(fù)合菌群[57]、木質(zhì)纖維素降解細(xì)菌菌群[58]等。目前嚴(yán)格厭氧菌擬桿菌屬是公認(rèn)的纖維素降解菌[59]，嚴(yán)格厭氧的梭桿菌屬細(xì)菌大多具有較強(qiáng)纖維素、半纖維素降解能力，研究發(fā)現(xiàn)真菌中木霉、曲霉、白腐真菌中的一些菌種也能分泌多種木質(zhì)纖維素。

2.6 固態(tài)發(fā)酵技術(shù)

固態(tài)發(fā)酵是微生物在沒(méi)有或基本沒(méi)有游離水的固態(tài)基質(zhì)上，利用自然底物作為碳源與能源用一種或多種微生物而進(jìn)行的生物反應(yīng)過(guò)程。在現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)中，以木質(zhì)纖維素原料基質(zhì)使用最廣泛，中藥渣中含有豐富的木質(zhì)素類成分，經(jīng)固態(tài)發(fā)酵后可以制備成發(fā)酵食品。栝樓、丹參、厚樸、甘草4味中藥的藥渣經(jīng)米曲霉固態(tài)發(fā)酵后可以提高藥渣的利用率、增強(qiáng)功能性成分的釋放，使之產(chǎn)生較強(qiáng)的抗氧化性及抑菌活性，具有更高的利用價(jià)值[60]。

3 中藥渣綜合利用的生態(tài)化模式

中藥渣綜合利用生態(tài)化模式（圖 1）首先將中藥渣中的有效成分進(jìn)行再次提取用于制備藥物，減少中藥中有效成分的浪費(fèi)，其次將二次提取后的二級(jí)藥渣采用微生物發(fā)酵技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)等生產(chǎn)乙醇、沼氣等生物質(zhì)能源，為中藥產(chǎn)品的制備提供能源。二級(jí)藥渣也可直接用于栽培食用菌生產(chǎn)菌產(chǎn)品或利用其生物吸附作用進(jìn)行廢水處理。制備生物質(zhì)能后產(chǎn)生的三級(jí)藥渣及栽培食用菌后產(chǎn)生的底質(zhì)可用于生產(chǎn)動(dòng)物飼料，而動(dòng)物飼料經(jīng)動(dòng)物飼喂后產(chǎn)生的料渣及動(dòng)物糞便可用于堆肥，制備有機(jī)肥料用于中藥材的種植。同時(shí)制備生物質(zhì)能后產(chǎn)生的三級(jí)藥渣及用于廢水處理的藥渣可用于制備活性炭再次應(yīng)用于廢水處理，且活性炭在廢水處理中還可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)利用。

圖 1 中藥渣綜合利用的生態(tài)化模式圖Fig.1 Ecological model of comprehensive utilization of Chinese medicine residue

中藥渣綜合利用生態(tài)化模式主要目的是實(shí)現(xiàn)中藥資源的綜合、高效、循環(huán)利用，將中藥材種植基地、中藥廠、藥渣處理間建立一種資源循環(huán)的途徑，實(shí)現(xiàn)中藥資源的綜合利用，使中藥渣的價(jià)值真正得到體現(xiàn)，而不僅僅是簡(jiǎn)單的一次利用。該中藥渣綜合利用生態(tài)園模式符合當(dāng)今低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。

4 問(wèn)題與展望

中藥渣的綜合利用是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，在我國(guó)中藥渣的綜合利用還處于理論階段，僅僅是一個(gè)開(kāi)端，還有大量的工作要做。同時(shí)在實(shí)現(xiàn)中藥渣綜合利用的同時(shí)，也應(yīng)該考慮到中藥渣在利用時(shí)所產(chǎn)生的一些二次污染問(wèn)題，同時(shí)也要注意特殊中藥渣的處理問(wèn)題，如含毒性成分的中藥渣。故在中藥渣綜合利用前，首先對(duì)中藥渣進(jìn)行分類，對(duì)特殊中藥如含有毒性成分的中藥渣進(jìn)行特殊處理并禁用于食用菌的栽培、動(dòng)物飼料等。

近幾年隨著“治未病”理念的逐步形成，使得中藥產(chǎn)品備受矚目。隨著中藥產(chǎn)品市場(chǎng)需求量的不斷上升，使得中藥渣資源更加“豐富”。在大力提倡低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的背景下，實(shí)現(xiàn)中藥渣資源的健康可持續(xù)發(fā)展，需得到行業(yè)和全社會(huì)的共同關(guān)注。正視中藥渣的產(chǎn)生及其資源化利用問(wèn)題，采取學(xué)科技術(shù)方法，結(jié)合中藥渣綜合利用理念，提高中藥渣資源的綜合利用效率。切實(shí)可行地引導(dǎo)和支持中藥渣綜合利用，以實(shí)現(xiàn)中藥資源的綜合、高效、循環(huán)利用，不僅會(huì)給中藥企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也會(huì)取得很好的社會(huì)效益。中藥行業(yè)只有立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，走綠色可持續(xù)發(fā)展道路，貫徹低碳理念，充分利用中藥渣資源，才能使中藥行業(yè)真正的形成低碳、環(huán)保、集約的新產(chǎn)業(yè)。

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網(wǎng)址: Research progress on comprehensive utilization of Chinese medicine residue and ecological comprehensive utilization pattern http://www.u1s5d6.cn/newsview732418.html