中药渣利用现状及其在药用植物栽培上的应用△
2013-09-26杨青山李则习刘鹤龄周建理李翔宇
杨青山,李则习,刘鹤龄,周建理*,李翔宇
(1.安徽中医药大学 药学院,现代中药安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031;2.安徽济仁药业有限公司,安徽 亳州 236800)
中药渣利用现状及其在药用植物栽培上的应用△
杨青山1,李则习1,刘鹤龄1,周建理1*,李翔宇2
(1.安徽中医药大学 药学院,现代中药安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031;2.安徽济仁药业有限公司,安徽 亳州 236800)
本文在文献研究和走访调查的基础上结合多年来使用中药渣栽培药用植物的经验,对中药渣的利用现状和其在中药栽培上的应用价值进行初步探讨,为中药渣的合理利用提供新的思路和方法。
中药渣;药用植物;栽培;探讨
随着中医药卫生事业的发展和中医药产业的不断壮大,中草药和中成药的应用不断扩大,中药渣的废弃量也日益增加。据报道目前全国中药渣的年产生量达3 000万吨[1],而对这些中药渣的处理往往还是采用传统的焚烧、填埋、固定区域堆放等方法,这样消耗了大量劳力和资金的同时也造成了资源的浪费和环境的污染。随着科技的发展和人们认识的提高,已有学者意识到这些问题的存在,不断探讨和研究对中药渣的再次利用已成为中药产业关注的关键问题之一。从目前的报道[2-4]来看中药渣已再次应用到作为食用菌和蔬菜栽培的基质、有机肥料、禽畜饲料、废水处理原料、热解的原料、一些工业产品的原料和环保生物制剂等。本文根据对中药渣利用情况的初步调查,结合笔者多年来在药用植物园试验使用中药渣栽培中药的经验和体会,对中药渣的利用现状及其在中药栽培上的应用进行探讨,以期和各位同仁探讨交流中药渣的处理问题。
1 中药渣的利用现状
1.1 中药渣的来源及实际处理情况
中药渣来源于中成药、原料药、中药材加工与炮制、中药的轻化工以及医院和药店的生产使用,其中70%的中药渣来源于中成药的生产[5-6]。这些中药药渣一般为湿物料,极易腐烂变质,尤其在夏季更为严重,加之中药材及生产品种多样,产生的药渣也多种多样,给进一步处理带来困难,是导致许多企业直接排放中药渣的主要原因。
笔者通过对一些中药生产企业进行调查走访,得知目前对中药渣的处理有以下几种途径:(1)政府的干预处理 鉴于环境保护因素和为避免这些已提取过的中药渣再次流入到中药材市场的考虑,政府鼓励当地环保局统一对中药渣进行回收处理,而部分环保局的处理往往也是采用传统的挖坑掩埋,不能达到有效防治这些中药渣的污染问题;(2)企业自行处理 企业对中药渣的处理首先也是选择挖坑掩埋;其次是将中药渣晒干后焚烧;再次就是不处理或是经过发酵处理后直接卖给一些个人或其他相关企业,这些个人或是企业有的用其加工成有机化肥、有的经过处理后加工成牲畜或家禽饲料等,另有不法个人或企业则是对其进行处理后掺到好的药材或中药饮片中再次卖到中药材市场或一些中成药生产企业手中,这样就会对消费者的利益造成一定的损害,同时由于价格差距也对中药材市场的正常销售产生一定的影响。
由上述内容可以看出,目前政府和企业对中药渣的掩埋以及焚烧都是对资源的一种浪费,同时也对环境造成了一定的污染,而利用也仅体现在食用菌的栽培和有机化肥的生产上,其他方面诸如生产沼气和禽畜饲料上的应用较少,此外就是一些不法分子的“循环利用”。可以看出目前整个社会对中药渣的综合利用上还不够重视,对中药渣再次利用方面的研究不足,有待重视和进一步的深入研究。
1.2 中药渣的循环利用现状
目前文献报道的中药渣循环利用情况主要有用于食用菌的栽培、禽畜养殖、废水处理、农作物和少数药用植物栽培使用的有机肥料的生产等,其他还有利用到热解、纤维素提取和β-葡萄糖的获取等[8-13]。如在食用菌栽培上曹德斌[14]利用中药渣分别与棉籽壳、玉米芯、木屑搭配栽培平菇,该项技术使平菇生物学效率平均达到97%,最高达到126%。随后其[15]研究出中药渣和麦草或玉米芯搭配成主料栽培草菇的技术,投入产出比为1∶3左右。蔡潞莎等[16]使用生产脉络宁的药渣栽培平菇,结果表明,中药渣可以替代棉籽壳,基质配方以中药渣59%、棉籽壳20%、稻草20%、石灰1%最佳,生物转化率提高了20.9%。同年其也开展了中药渣菌糠栽培草菇试验[17],结果表明,中药渣为主料,稻草为辅料的平菇菌糠栽培草菇效果最好。陈今朝等[18]用急支糖浆药渣栽培平菇,结果表明,当栽培料中急支糖浆药渣占62%及以下时,再添加麦麸及过磷酸钙等辅料,平菇的生物学效率可达100%以上。贾国伟[19]采用生产枇杷露等中成药渣与棉籽壳搭配成功栽培出平菇。吴育萍等[20]的研究结果表明,将肾宝中成药药渣所占比例控制在1/2~1/3,再搭配棉籽壳栽培平菇较为适宜。王慧杰[21]将中药渣和醋渣加入到栽培基质中,结果表明,中药渣30%、醋渣30%、棉籽壳30%、玉米面10%的配方栽培平菇,生物转化率可达160%左右。张功等[22]以中药渣为主料,采用木屑埋菌棒方式栽培平菇取得了很好的增产效果。何焕清等[23]采用中药渣70%、废棉渣30%混合栽培草菇时,生物转化率为23.8%,接近纯废棉渣栽培时的生物转化率29.0%,经济较益明显。曹德斌[24]将中药渣分别与棉籽壳、玉米粉、木屑搭配作为主料,来栽培鸡腿菇,该鸡腿菇的平均生物学效率超过109%,生产效益提高。同时曹德斌[25]又根据木耳特殊的生物特性,选择质地偏硬、颗粒型的药渣材料,再搭配棉籽壳、木屑为主料栽培黑木耳,投入产出比在1∶2左右。
在禽畜养殖上,黄小光等[26]报道中药有许多具有免疫增强作用,中草药中增强免疫的成分主要是多糖类、有机酸类、生物碱、苷类和挥发油类等,这些成分在中药渣中都有不同程度的残留。杨松全等[27]向猪日粮中添加3%、5%的生产“增长乐”后的中药渣,并配合使用1%高铜添加剂。结果发现添加3%、5%的中药渣较对照组提高日增重8.2%、7.7%,节省饲料3.98%、3.12%;3%中药渣配合1%高铜添加剂,则日增重提高12.6%,节省饲料8.24%。张登辉[28]研究向肉鸡日粮中添加黄芪渣发现其提高肉鸡粗蛋白表观代谢率与提高肉鸡生产性能相一致,表达了生长速度与蛋白质代谢率间的正相关关系,同时显著降低了粗脂肪的表观代谢率,且随着黄芪渣添加量的提高而逐渐降低。综上可见中药渣在禽畜养殖上的应用前景很好,但同时黄小光等[26]认为对于中药渣作为饲料添加剂,首先要在残留成分的分析与研究的基础上,对利用价值进行分类,在此基础上根据不同的目的对中药渣加以利用。针对单味中药渣可集中在利用不同溶剂、不同工艺流程、结合酶解或微生物发酵技术对有价值成分进行再提取,提取物作为饲料添加剂;而对于复方中药渣则可根据原药的药理作用及其有效成分在药渣中的残留量,直接开发成动物饲料添加料,以节省药渣分类所需的人力和物力消耗。
在废水处理上,中药渣多为植物体的组织器官、少部分动物组织和矿石等,其中含有大量天然高分子物质,这类物质对有机废水具有一定的物理絮凝和滤过作用。罗鸿[29]利用中药渣作絮凝剂处理造纸废水,与无机絮凝剂、有机絮凝剂进行对照比较,结果发现自制中药渣具有良好的絮凝效果。韦平英等[30]利用板蓝根药渣对低浓度含铅废水进行处理,结果发现板蓝根药渣能快速吸附大量的铅,对低浓度的铅溶液吸附率更高,吸附速度更快,并且0.05 mol·L-1的HNO3能有效地洗脱板蓝根药渣上吸附的铅,解吸率达95.2%。田春等[31]利用中药渣作为有机碳源和氮源对从含中药渣的发酵泥土中筛选出的乳酪杆菌TC-1进行了最佳培养基的选择和影响絮凝剂絮凝能力的研究,结果发现由TC-1所产絮凝剂特别适合强碱性的天然碱泥悬浊液的澄清。以中药渣作为培养基有机碳源和氮源,降低了微生物絮凝剂的生产成本,提高了絮凝活性。
在农作物、药用植物栽培以及有机肥生产上,唐懋华等[32]用中药渣、蛭石、磁土配制的蔬菜育苗基质与用木屑、菇渣、草炭分别配制的蔬菜育苗基质相比,在各有机物所占比例相同时,中药渣基质容重、孔隙度、pH值适中,富含有机质及氮、磷、钾等养分,能满足蔬菜苗期所需养分,缓冲性能好,不影响蔬菜种子发芽;能提高蔬菜幼苗的壮苗指数及光合能力,培育壮苗;带基质定植后,能改善根际微环境,促进蔬菜根系对养分的吸收,提高蔬菜产量,产量增幅为5.5%~30%。邢后银等[33]利用生产“脉络宁”的中药渣研究开发了一种中药渣育苗和栽培基质,获得国家发明专利,并利用连片设施进行瓜果无土栽培取得了成功。
丁能飞等[34]对浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所研制的药渣有机无机复混肥在番茄及萝卜上的应用效果进行研究,结果表明,施用药渣有机无机复混肥可以显著促进番茄、萝卜的株高和叶子的生长,并显著提高其产量及品质。与不施药渣有机无机复混肥相比,番茄产量提高22.4%~43.2%,番茄的Vc含量增加10.5~43.6 mg·kg-1,总糖含量提高3.0%~20.2%;萝卜产量提高31.2%~57.0%,萝卜的Vc含量提高9.0%~31.6%,总糖提高8.6%~23.8%。番茄最高产量施肥量和最佳经济施肥量分别为1 753 kg·hm-2和1 693 kg·hm-2,萝卜最高产量施肥量和最佳经济施肥量分别为1 651 kg·hm-2和1 552 kg·hm-2。王引权等[35]研究了中药渣堆肥与化肥配合施用对当归产量与品质的影响,结果表明单施中药渣堆肥能降低当归早期抽薹率,增强当归生长期净光合速率和蒸腾速率,提高当归阿魏酸和藁本内酯含量,比对照组不施肥分别提高57.69%和1.78%;堆肥与化肥配合施用能促进生长后期当归根系的伸长及增粗,增加当归产量。
此外,中药渣中富含有机质及氮、磷、钾等养分,质轻,通气性好,是一种优质的有机肥和轻基质原料,作为肥料使用可改善土壤的通透性,且可避免工业化肥使用带来的土壤板结和土质退化问题。唐懋华等[36]利用生产脉络宁的药渣,配合适量的无机肥和生物菌肥施用研究,结果表明,可快速提高生土活性与生土供养能力,促进生土团粒结构形成,使生土快速熟化,实现当年熟化当年丰产;在与鸡粪投入成本相当的情况下,改土、增产效果优于鸡粪。江苏省南京市蔬菜科学研究所利用中药渣资源,研制出一种适合有机蔬菜栽培的生物有机肥。用该生物有机肥配合适量的无机肥施用,与单施生物有机肥相比,肥料的施用量减少,大大降低了肥料成本,在肥力水平较低的土壤,可增产23%~30%,产量差异达极显著水平,扣除肥本,每667 m2增收近400元[37]。
2 中药渣在药用植物栽培上的应用方法
2.1 中药渣的前期处理
直接收集来的中药渣里往往富含有纤维、多糖、蛋白质等有机物以及微量元素成分等[6],很难被植物直接利用或充分利用,因此,在用于栽培中药前要经过一系列的处理,然后才能使用。笔者根据经验对中药渣在使用过程的处理初步总结如图1。其中中药渣在发酵时要注意将发酵坑压实,并在上面用防雨布遮盖,避免雨水流入浸泡中药渣或将中药渣冲刷走。在晾晒发酵好的中药渣时注意不断翻动,并将大块的中药渣碾碎,待中药渣晒干后即可装袋保存或是置于空旷屋内堆放存储,在使用时可根据具体需要按比例进行调配使用,还可直接用于药用植物栽培时的基肥或是生长过程的追肥。
图1 中药渣的处理及使用流程
2.2 中药渣在栽培中的具体应用
2.2.1 在普通药用植物栽培上的应用 中药渣发酵后相当于有机化肥,可以作为普通药用植物栽培的底肥或是作为追肥使用,在发酵后不经晒干,稍作晾晒以潮湿状态即可施用;也可以在晒干后直接使用或是同黄粘土、煤渣灰(或麦饭石)等调配使用。笔者通过大量试验得出调配比例一般控制在中药渣发酵物:黄粘土:煤渣灰(或麦饭石)为4∶4∶2较好,这样调配后的混合土可以直接用来上盆栽培普通药用植物,且在植物生长过程中不需要施加其他无机肥。这一优点在一定程度上解决了药用植物生长过程中需要施加无机肥带来土壤板结的问题,同时又具有改善土壤肥力的功能,可为各植物园和中医药高等院校中植物栽培施肥环节提供新的思路和方法。同样这一方法也适用于一些医药企业的中药栽培基地,这些企业生产产生的大量中药渣可以经过处理后作为有机肥料施用到基地中药的栽培中,这样既可解决中药渣处理难的问题,又可合理利用资源、减少成本、保护环境,同时对于企业的中药材种植基地来说使用这样的有机肥既解决了使用工业无机肥带来的土壤板结、烧苗等一系列问题,又节省了大量购买肥料的费用。因此,可以说中药渣经处理后用于中药的栽培具有很好的应用前景,也具有资源合理、循环可持续利用的优点。
2.2.2 在阴生药用植物栽培上的应用 阴生药用植物往往生长在山谷、林下阴湿处比较疏松的腐殖质土壤里,对土壤和环境要求比较高,在移到大田栽培时不能直接栽培在一般土壤中。因此,我们往往要模拟其自然生境,把一般土壤改造成腐殖质土壤后再进行栽培。这样中药渣就起到了很大的作用,中药渣经发酵和晾晒处理后可以直接作为腐殖质土使用,但为了避免肥分太过导致植物烧根现象,在实际使用时往往在处理好的中药渣中加入两成的黄土,这样混合好的栽培土土质疏松、肥沃、透气性好,比较适合栽种阴生药用植物。笔者使用这种混合土先后实验栽培了短萼黄连、黄连、七叶一枝花、八角莲、六角莲、一把伞南星、异叶天南星、半夏、滴水珠、魔芋、白及、扇脉杓兰、草芍药、华细辛、肾叶细辛、鹿药和大叶金腰等高海拔或是阴生药用植物,实验结果表明这些药用植物都可以在这种混合土中存活,并能很好生长。但这里还有一个条件,就是这些高海拔或是阴生药用植物一般喜阴凉潮湿环境,因此,在栽培后必须置于相对阴凉、潮湿的环境下才能保证其后面可能成活,并可以生长很好。
为了方便创造上述生长环境,笔者在栽培高海拔或是阴生药用植物时多选择药用植物园中相对阴凉的地方,这样结合中药渣的使用,栽培的高海拔或是阴生的药用植物就很容易成活,而且生长状况也很好。此外,有时因受栽培场地等条件的影响,可能找不到相对好的地方栽培这些特殊的药用植物,可以考虑使用一些大型的塑料容器进行栽培,使用它们的优点是可以根据栽培药用植物的多少选择相应大小的容器,而且栽培后的药用植物方便搬迁挪动、便于存放和与兄弟院校进行药用植物种质交换。
3 结语与讨论
当前的社会是资源节约型和环境保护型的社会,环境保护日趋重要,资源的合理利用迫在眉睫。我国中药工业有着漫长的发展历程,是相对独立和系统化的制药行业,如何对丰富的中药渣资源进行分门别类的处理是极具发展前途的,既避免中药渣被随意倾倒污染环境,又可以合理利用节约资源,所以把中药渣加工成为有用的物质是符合绿色环保发展趋势的。但中药渣再利用的加工处理技术研究还不够广泛和深入,发展不够规范,缺乏各方条例去监管和控制,所以应该在适时制订相关的管理制度[7]。笔者通过利用中药渣栽培药用植物的试验发现中药渣在中药的栽培方面具有许多优点:栽培的药用植物容易成活、能为药用植物的生长提供充足的肥力、达到了资源循环可持续利用、避免污染环境。由此可见,中药渣很适合用于中药栽培,并具有很好的应用前景,在农作物的栽培上其也应具有同样的作用,因此,这些方面的工作有待于今后作进一步的研究,其价值也有待于进一步的开发利用。
作为中医药研究中的成员,我们有责任解决其带来的一些问题。因此,基于中药渣在药用植物栽培上的优点,可以从具有中药材种植基地的中药生产企业和具有药用植物园的中医药高等院校着手,鼓励药品生产企业和中医药院校把中药渣作为栽培中药和农作物肥料再次利用研究、开发成相应饲料和菌类栽培的基质等研究列为科研专项,以寻求更好解决中药渣处理难的办法,为中医药的健康、和谐、快速发展做好保障工作。
[1] 周达彪,唐懋华.中药渣农业循环利用模式产业化探讨[J].上海蔬菜,2007,(6):112-114.
[2] 邹艳敏,吴静波,仰榴青,等.中药渣的综合利用研究进展[J].江苏中医药,2008,40(12):112-115.131-133.
[3] 李江霞,丁艳芬,陈金东,等.三七渣中多糖超声提取工艺研究[J].中国现代中药,2013,15(2):131-134.
[4] 谭显东,王向东,黄健盛,等.中药渣资源化技术研究进展[J].中成药,2010,32(5):847-849.
[5] 吴纯洁,王一涛,雷佩琳.中药渣的综合利用与处理[J].中国中药杂志,1998,23(1):59-60.
[6] 石连成,叶琛,李霄.中药生产企业药渣处理方法和综合利用[J].中国医药指南,2012,10(14):385-386.
[7] 潘华锋,邓乔丹,冯毅翀,等.中药渣综合利用的可行性分析[J].时珍国医国药,2011,2(8):2026-2027.
[8] 邹艳敏,吴静波,仰榴青.中药渣的综合利用研究进展[J].江苏中医药,40(12):113-115.
[9] Demirbas A.Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals[J].Energy Conversion and Management,2001,42(7):1357.
[10] Bridgwater A,Meier V D,Radlein D.An overview of fast pyrolysis of biomass[J].Organic Geochemistry,1999,30:1479.
[11] Sharma A,Rajeswara Rao T.Kinetics of pyrolysis of rice husk[J].Bioresource Technology,1999,67:53.
[12] 冼萍,钟莉莹,王孝英.两面针药渣的热解气化利用特性分析.可再生能源,2007,25(1):26.
[13] 侯嵘峤,孟宪纤,徐育新.以酶解法从中药及药渣制备β-葡萄糖的研究.沈阳药学院学报,1994,11(4)289.
[14] 曹德宾.中药渣资源利用系列之一中药渣栽培草菇技术[J].农业工程技术(温室园艺),2009,(5):48.
[15] 曹德宾.中药渣资源利用系列之四中药渣栽培草菇技术[J].农业工程技术(温室园艺),2009,(8):49.
[16] 蔡潞莎,唐懋华,芮山亚.平菇新型栽培基质研究[J].中国食用菌,2009,28(5):24-25.
[17] 蔡潞莎,高丰.中药渣菌糠栽培草菇配方试验[J].上海蔬菜,2009,(4):90.
[18] 陈今朝,方平,韩宗先.急支糖浆药渣栽培平菇试验[J].食用菌,2008,(5):25-26.
[19] 贾国伟.药渣栽培平菇[J].特种经济动植物,2007,(10):44.
[20] 吴育萍,冉建华,朱培林.肾宝药渣栽培平菇初探[J].食用菌,2006,(1):19-20.
[21] 王慧杰.中药渣醋渣栽培平菇试验[J].郑州牧业高等专科学校学报,2000,20(3):177-178.
[22] 张功,马立新.利用中药渣栽培平菇高产技术探讨[J].内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版),1993,(2):75-77.
[23] 何焕清,肖自添.中药渣栽培草菇试验[J].广东农业科学,2009,(3):51-53.
[24] 曹德宾.中药渣资源利用系列之三中药渣栽培鸡腿菇技术[J].农业工程技术(温室园艺),2009,(7):46.
[25] 曹德宾.中药渣资源利用系列之二中药渣栽培黑木耳技术[J].农业工程技术(温室园艺),2009,(6):42.
[26] 黄小光,邝哲师.中药渣作为饲料添加剂的应用[J].广东饲料,2007,16(6):32-33.
[27] 杨松全,潘永全.中药渣用于生长育肥猪日粮的效果[J].粮食与饲料工业,2000,(5):33-34.
[28] 张登辉.黄芪药渣作饲料添加剂对肉鸡表观代谢率影响的研究[J].猪与禽,2008,28(2):77-79.
[29] 罗鸿.中药渣絮凝剂处理造纸废水的研究[J].四川环境,1998,17(3):24-26.
[30] 韦平英,魏东林,莫德清.板蓝根药渣对低浓度含铅废水的吸附特性研究[J].离子交换与吸附,2003,19(4):351-352.
[31] 田春,张通,兰辉,等.用中药渣制备天然碱泥用生物絮凝剂的研究[J].内蒙古工业大学学报,2004,23(4):255-257.
[32] 唐懋华,成维东.中药渣基质对蔬菜育苗及产量的影响[J].江苏农业科学,2005,(4):81-83.
[33] 邢后银,唐懋华,沙进城,等.南京地区小型西瓜和厚皮甜瓜中药渣基质栽培技术[J].现代农业科技,2007,(4):21-23.
[34] 丁能飞,郭彬,林义成,等.药渣有机无机复混肥在番茄及萝卜上的应用效果[J].浙江农业科学,2010,4:714-716.
[35] 王引权,Frank Schuchardt,安培坤,等.中药渣堆肥与化肥配合施用对当归产量与品质的影响[J].甘肃中医学院学报,2012,29(5):51-56.
[36] 唐懋华,成维东,甘小虎.中药渣快速熟化生土效果初报[J].长江蔬菜,2005,(8):54.
[37] 唐懋华,成维东.生物有机肥与无机肥的配施效果[J].上海蔬菜,2004,(5):63-64.
ResearchoftheDregofMedicalDecoctionUsedinCultivationofMedicinalPlants
YANG Qing-shan1,LI Ze-xi1,LIU He-ling1,ZHOU Jian-li1*,LI Xiang-yu2
(1.CollegeofPharmacy,AnhuiUniversityofChineseMedicine,AnhuiKeyLaboratoryofModernChineseMedicine,Hefei230031,China;2.AnhuiJirenPharmacyCo.,Ltd.,Bozhou236800,China)
This article relys on the literature research and the result of actual survey,also combine with our many years experience.In order to provide a new thought and method on the reasonable use of dreg of medical decoction,we discuss the application value based on the situation of Traditional Chinese Medicine dreg use in cultivation of the medicinal plants.
Traditional Chinese Medicine Dreg;Medicinal plants;Cultivation;Investigation
2013-04-03)
安徽中医学院质量工程项目(zlgc201240)
*
周建理,Tel:0551-65169306,E-mail:jlzhou55@sina.com