中药渣资源化利用现状

王小国

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）

中医药是我国传统医学的重要组成部分，也是中华民族的文化瑰宝之一。近年来，随着国家相关政策的大力支持、人民群众健康意识的不断提升及中医“治未病”理念的深入人心，中医药产业得到了快速发展，中药生产加工中的主要废弃物——中药渣的排放量也呈现逐年上升的趋势。

中药渣的产生主要在中药材炮制加工、中成药生产阶段[1]。中药企业对中药药渣的处理一般是作为废弃物，多采用简单粗放的手段堆放、填埋或焚烧处理，不仅造成了资源浪费，也极易对周围环境造成污染。因此，正确认识中药渣的经济价值，对中药渣进行资源化、无害化处理已经成为中药企业必须解决的问题。

1 中药渣是一类未被充分利用的生物资源

我国的中药材资源主要包括植物药、动物药、矿物药三大类，其中植物类中药材占87%，中药生产中植物类中药材中可被提取的有效成分平均只占5%[2]。众多学者对制剂生产中丹参、甘草、五味子、三七的药渣成分进行了系统研究，结果表明，中药企业生产中多以单一药用成分的获取为目的，必然导致药用成分提取后的中药渣除含有大量的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、核酸等有机营养物和微量元素外，还不同程度存在未被提取或未被完全提取的有效药用成分，造成极大的资源浪费[3-7]。由此可见，中药渣是一种未被充分利用的典型的生物资源，对其简单粗放的处理既造成资源浪费和环境污染，也不符合我国中药材资源日益匮乏的现实，还有悖于国家当前倡导的“低碳”“环保”发展理念。

2 中药渣资源化利用的技术现状和存在的问题

近年来，众多学者对中药渣的资源化利用进行了深入研究，多集中在有效成分再提取、食用菌栽培、有机肥料、饲料及添加剂、环保和能源开发等领域。

2.1 中药渣作为食用菌栽培基质

中药渣以一定比例替代传统的棉籽壳、木屑等栽培料进行食用菌栽培的可行性已被众多学者的研究所证实，已被广泛用于平菇、鸡腿菇、香菇、草菇、杏鲍菇和灵芝等食用菌的栽培中。用中药渣作为栽培基料和培养基添加剂来种植食用菌的大量研究证实了中药渣可用来栽培食用菌，且栽培出来的食用菌长势好，可正常出菇，菇外形比常规原料栽培出来的好，且抗逆能力强，生物效益高，栽培成本低。曹德宾等用中药渣栽培可使鸡腿菇生物效益超过109%[8]。杨本寿等的研究表明，栽培基质中混合中药渣可使茶树菇子实体营养成分更全面，营养价值更高，具有良好的经济价值和市场开发前景[9]；毛久庚等以生产脉络宁的废渣为主要原料，科学优化了草菇栽培料，与传统的棉籽壳栽培料相比，优化后的药渣栽培料可使草菇菌丝生长势加强，生长速度加快，出菇整齐，且草菇朵大肉厚、品质大为改善[10]。赵秀芳研究表明，醋渣配以等量的中药渣栽培灵芝获得理想的产量，提高了经济效益[11]。蔡潞莎等用生产脉络宁的药渣栽培平菇的试验表明，中药渣以一定比例可以替代棉籽壳，可使生物转化率大幅度提高[12]。

有研究表明，中药渣种类不同对不同食用菌的生长也会产生不同影响。张琨等采用葛根渣、桑枝、杜仲叶分别作为主料栽培平菇，发现研中药渣栽培的平菇产量、生物学效率与传统主料栽培差异不明显，但采用葛根渣可以促进平菇菌丝生长，桑枝和杜仲叶与对照差别很小[13]。吴育萍等研究了肾宝中成药药渣对栽培平菇的影响，当基质中药渣比例在1/3～1/2 并搭配棉籽壳栽培平菇较为适宜[14]；张英研究了藿香正气丸的药渣和葛根药渣为主料对灵芝栽培的影响，表明这两种药渣都可用于灵芝栽培，但灵芝在葛根药渣中的长势明显好于藿香正气丸的药渣[15]。张振宇等用葛根汤加川芎辛夷汤药渣成功栽培出了食用和药用价值都很高的白灵菇，但其多糖含量比同等条件下栽培的其他几种食用菌低[16]。因此，中药渣作为栽培基质用于食用菌栽培，无疑能够提高中药材资源的有效利用率，但因我国的中药材资源丰富，药渣成分复杂，能够作为食用菌栽培基质的中药渣种类还很局限。在食用菌栽培中要根据菌种的营养特性，综合考量中药渣的成分组成及其对菌种生长的影响，正确地选择中药渣，同时应遵循由简单到复杂、由单方到复方的原则，逐步扩大能够作为食用菌栽培基质的中药渣范围。

2.2 中药渣制备有机肥料

中药渣作为原料是制备的有机肥料，能够很好地改善多种植物的生长性能。目前多采用发酵手段制备中药渣有机肥料，该方面研究多集中在发酵条件优化和提高肥效方面。徐秀银等通过添加含高温纤维分解菌种，调节C/N 比等措施对柴胡饮冲剂、金荞麦片的混合药渣实现了快速发酵，与对照相比，发酵周期缩短约1/3 的时间，发酵过程中无需翻堆，可有效节约生产成本[17]。陈霞等采用条垛式堆肥系统，对比分析了（TSM、TEM、TSEM）微生物菌剂对藿香正气液、通天口服液混合药渣的堆肥效果，结果表明，接种TSEM 微生物菌剂进行堆肥的腐熟程度和养分含量均达到国家相关标准[18]。

值得注意的是，发酵法制备中药有机肥虽然操作简单，但周期较长，发酵过程中产生大量CH4、CO2等气体，难以达到彻底的无害化，因此优化中药渣制取有机肥料的工艺对提高中药有机肥料利用水平尤为重要。

马丽娜以自然风干的中药渣和腐熟牛粪为基质，系统研究了蚯蚓堆制处理制备中药有机肥的机理，结果表明，接种蚯蚓能够加快有机质的矿化，降低了有机碳含量，提高全氮含量，有效提高中药渣资源化利用水平[19]。陆彦宇以牛粪和中药渣为原料系统研究了堆肥过程中水溶有机质（DOM）的组分变化，发现随着堆肥的进行，DOM 表现出更稳定的状态并伴随着小分子质量和小分子粒径物质的累积，其中脂类组分和糖类组分降解迅速，这两者在有机质转化和微生物活动中扮演着活性成分[20]。芳香族和含氮化合物在堆肥过程中呈现递增趋势。王引权等研究翻堆频率对中药渣堆肥过程及其理化性质的影响，综合分析认为，在中药渣中试规模的条垛式堆肥系统中，以每10 d 翻堆一次较为适宜[21]。

2.3 中药渣制备饲料添加剂

因中药有效成分提取手段、提取效率的制约，中药渣中除含有一定量有效成分外，还含有大量的氨基酸、多糖以及蛋白质等营养成分，用作畜禽饲料或饲料添加可以减轻环境污染，增强动物机体免疫力、调节代谢，促进生长、改善肉质等[22-24]。由于植物性中药渣中大量的活性成分不易被动物利用，影响饲用效果，为此，许多学者对中药渣发酵畜禽饲料及其添加剂的工艺条件和饲喂效果开展了深入研究。

周勇等采用混合菌剂对复合中药渣固态发酵的工条件进行了研究，结果表明，枯草芽孢杆菌∶乳酸芽孢杆菌∶嗜酸乳杆菌∶产朊假丝酵母菌为2：1：2：1，水分与基料的质量比为1:2，发酵温度为35℃，初始pH 值为6～7，发酵时间为6 d，多糖的质量分数为6.08%；菌体含量为17 cfu/g，发酵效果较好，复合中药渣得到合理的利用，发酵产物可作为功能饲料资源[25]。秦岭等优化了康宁木霉（Tk）、产黄纤维单胞菌（Cf）、产朊假丝酵母（Cu）和黑曲霉（An）复合菌种发酵生脉饮药渣生产蛋白饲料工艺条件，发现先接种20%的Tk+Cf（比例2:1），发酵2 d 后再接种20%的Cu+An（比例1:1），在 （NH4）2SO4添加量为5 g/dL、初始pH 值为6、料水比为1 ∶2、温度为30℃的条件下发酵5 d，其发酵产物中真蛋白质量分数增加86.96%，粗纤维质量分数降低20.09%[26]。

谭显东等的研究证明了康宁木霉固态发酵中药渣生产蛋白饲料是可行的，优化发酵条件为：氮源添加量为30 mg 硫酸铵/g 干药渣、初始pH=4.0、固液比为1:2、发酵时间4 d，中药渣中真蛋白含量由11.12%提高至17.80%，粗纤维含量由29.14%降低至17.50%[27]。苏家宜研究发酵中药渣对断奶仔猪的饲喂效果，发现发酵前药渣可提高仔猪免疫力，增加断奶仔猪结肠短链脂肪酸含量，调节结肠细胞因子表达[28]。李华伟等对饲粮添加中药渣和发酵中药渣对母猪繁殖性能与子代发育影响的研究指出，围产期母猪饲粮添加中药渣制剂虽然造成哺乳仔猪一定程度的腹泻，但可促进其生长发育，添加发酵中药渣制剂效果更好[29]。

2.4 中药渣制备燃料

植物类中药渣纤维素、半纤维素和木质素是高分子生物质，且含量丰富，通过热解技术转化为生物油、可燃气等燃料，可提高药渣的附加值，避免资源浪费，彻底解决中药渣环保问题。但中药渣能源化利用设备投入较大，目前还处于起步阶段，一般采用热解、加氢裂解和催化热解等技术。

王攀等开展了废弃中药渣催化热解制取生物油的研究，结果发现热解温度在723 K 时，液体产物生物油产率（39%）最高[30]。以介孔分子筛SBA-15 负载Al 作为催化剂催化效果较好，液体产率最高，热解产物中脂肪族和芳香族化合物增加，而含氧化合物减少，所得生物油的氧质量分数最低，低位热值最高。郭飞强等对杞菊地黄丸、六味地黄丸、香砂养胃丸药渣进行了气化试验，与玉米秸秆相比，三种药渣均具有良好的气化特性，燃气热值均达到5 300 kJ/m3以上，药渣热解气化产生较多的焦油[31]。

张彤辉等采用循环流化床对六味地黄丸药渣进行了气化试验，结果表明，气化剂温度、空气当量比、水蒸气配比对中药渣的气化效果均有影响[32]。孟小燕等采用沸石分子筛、介孔分子筛、Al2O3作为催化剂，在研究中药渣催化裂解资源化技术的基础上，估算出了某年产3 000 t 中药渣的制药企业采用中药渣催化裂解资源化技术的经济效益，节约煤炭使用量 1 040.28 t，减排二氧化碳4 161.12 t，减排废弃中药渣2 277.9 t[33]。结果表明，采用催化裂解资源化技术可以实现中药渣的生态化利用，将成为中国中药行业发展低碳经济的重要途径。

3 结论

中药渣是中药前处理、中药制药过程产生的废弃物，是一类非常重要的生物资源，对其进行充分的的资源化利用，不仅能够有效延长中药产业链，提高经济效益，还能够有效解决中药制药企业长期以来因药渣处理不当而导致的环保问题。

中药渣的资源化利用途径主要集中在食用菌栽培、有机肥料、畜禽饲料及添加剂、能源化利用等方面。中药渣制备食用菌栽培、有机肥料、畜禽饲料及添加剂虽然技术设备投入小，应用前景广阔，经济效益明显，但中药渣类型的多样性、组分的复杂性及安全的可靠性使其应用范围受到极大限制。中药渣能源化利用技术当前多是裂解、热解制取可燃气和生物油，设备投入较高，但能实现无害化利用，具有很好的发展前景，能够带来巨大的经济、社会和环境效益。此外，整合现有的中药渣资源化利用技术，科学合理地构建循环利用模式，也是中药渣资源综合利用、深度利用的有效途径之一。