香蕉副產(chǎn)物綜合利用研究進(jìn)展

摘 要：針對(duì)中國(guó)香蕉副產(chǎn)物莖葉皮等殘次物利用不充分的問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，闡述了香蕉副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其綜合利用的現(xiàn)狀，分析了制約香蕉副產(chǎn)物利用效率的因素和存在的問(wèn)題，指出香蕉副產(chǎn)物是一種具有極大潛在開(kāi)發(fā)前景的農(nóng)作物資源，為香蕉副產(chǎn)物高效利用提供參考。

關(guān)鍵詞：香蕉；副產(chǎn)物；營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；綜合利用

中圖分類號(hào)：S668.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：2014-0147

Abstract： On the basis of the facts that banana stalk， leaves and peel resources were abundant and the utilization of them was not full in China， combining with research situations both at home and abroad， this paper summarized nutritional value and comprehensive utilization of banana by-product， analysis the factors restricting the banana by-product utilization efficiency and the problem， pointed out that banana by-product was a great potential development prospects of agricultural resources， provided a reference for the banana by-product utilization.

Key words： Banana； By-product； Nutritional Value； Comprehensive Utilization

0 引言

香蕉是世界上四大水果之一，是世界貿(mào)易量最大的水果[1]，也是全球消費(fèi)量最多的水果，在中國(guó)，香蕉是位居蘋果、葡萄和柑桔之后的第四大水果，2011年國(guó)內(nèi)香蕉種植面積36.67萬(wàn)hm2，產(chǎn)量950萬(wàn)t左右[2]，成為熱區(qū)的農(nóng)業(yè)支柱性產(chǎn)業(yè)之一，對(duì)熱區(qū)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)村社會(huì)發(fā)展起著重要作用。

收獲香蕉果實(shí)通常是蕉農(nóng)的唯一目的，因此，果實(shí)收獲后，就會(huì)產(chǎn)生大量的香蕉莖葉等副產(chǎn)物，以香蕉莖葉等副產(chǎn)物與香蕉產(chǎn)量以1：2.4的重量比計(jì)，則副產(chǎn)物的年產(chǎn)量將超過(guò)2000萬(wàn)t[3]。香蕉由于不耐儲(chǔ)運(yùn)，常造成采后的嚴(yán)重?fù)p失，因此一些香蕉主產(chǎn)國(guó)通過(guò)在產(chǎn)地建立深加工企業(yè)生產(chǎn)香蕉食品來(lái)減少損失，與此同時(shí)產(chǎn)生近乎果實(shí)重量35%左右的香蕉皮也是香蕉副產(chǎn)物的重要組成部分。香蕉收獲后，大量的莖、葉、皮等資源作為廢棄物，丟棄于田間地頭，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境，同時(shí)也會(huì)傳播一些潛伏性病菌，給生產(chǎn)帶來(lái)負(fù)面影響[4-5]。但經(jīng)研究證明，香蕉莖葉、皮等廢棄物含有豐富的蛋白質(zhì)、糖、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，能為造紙、制藥、新型飼料等提供豐富的原材料，既能保護(hù)生態(tài)又可提高香蕉產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此香蕉副產(chǎn)物綜合利用蘊(yùn)含巨大的市場(chǎng)潛力。筆者就香蕉副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、利用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題和影響因素進(jìn)行綜述和分析，旨在為香蕉副產(chǎn)物高效利用提供參考。

1 香蕉副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

1.1 香蕉莖葉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

香蕉葉片的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和能量都較高，尤其是粗蛋白含量較高，另外含量豐富的還有無(wú)氮浸出物等（表1）；此外，據(jù)報(bào)道香蕉莖葉中還含有較豐富的胡蘿卜素、尼克酸、核黃素和硫胺素等多種維生素，Ca、P比例平衡，是一種營(yíng)養(yǎng)成分較為全面的飼草資源[6]。

1.2 香蕉皮的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

香蕉皮占果實(shí)重量的35%～40%[7]。從表1中可以看出，香蕉皮含有豐富的水分、粗纖維、脂肪、蛋白質(zhì)和總糖，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的植物體。另外在香蕉皮中含有較多的Ca、Mg、P、K等大量元素以及無(wú)機(jī)和微量元素，是制備飼料、果膠、膳食纖維等多種膳食用品和工業(yè)用品的原材料之一。

2 香蕉副產(chǎn)物綜合利用的現(xiàn)狀

2.1 香蕉莖葉綜合利用的現(xiàn)狀

香蕉作為熱帶草本作物，具有速生與生物產(chǎn)量高的特點(diǎn)。每年香蕉果實(shí)采收后，大量的莖葉堆放在田間地頭。由于含水量大、腐爛周期長(zhǎng)，發(fā)酵后易滋養(yǎng)病菌，從而造成根治困難。大量香蕉莖桿的廢棄或焚燒，既浪費(fèi)資源，又污染環(huán)境，成為影響熱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的一大瓶頸和障礙，因此香蕉莖葉的有效利用是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，大致有以下幾個(gè)方面[8]。

2.1.1 飼料化利用 以往動(dòng)物飼料的主要原材料是麥類、谷物、碎米、麩皮等糧食作物及其副產(chǎn)物，隨著這些原材料價(jià)格的上漲，飼料的成本日益升高，因此廉價(jià)的植物秸稈、葉片等農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物逐漸被用作生產(chǎn)飼料的原材料[9]。香蕉秸稈營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富、資源充足，具有作為飼料資源的明顯優(yōu)勢(shì)并在生產(chǎn)中開(kāi)始應(yīng)用，生產(chǎn)方式以新鮮香蕉莖葉與其他喂料混合青貯或加工后作為終端產(chǎn)品[10]。但由于莖葉中含有大量單寧（鞣酸）、纖維素等物質(zhì)，能夠抑制瘤胃微生物酶活性、降低蛋白質(zhì)的消化率，影響動(dòng)物的適口性，在一定程度上限制了其作物飼料資源的高效利用，因此目前對(duì)香蕉莖葉飼料化利用的研究主要集中在降低單寧含量、降解纖維素、提高適口性方面[11-12]。添加劑、降解劑、微生物發(fā)酵是解決這一問(wèn)題的主要途徑。廣東海洋大學(xué)通過(guò)在莖葉中添加單寧降解劑、發(fā)酵劑、水分吸附劑及營(yíng)養(yǎng)性添加劑等，單寧含量對(duì)反芻動(dòng)物的不利影響明顯降低，大大提高了飼用價(jià)值[13]。梁方方等[14]通過(guò)添加糖蜜等青貯香蕉莖葉，顯著降低了單寧含量，且有較好的適口性。劉曉玲等[16]利用厭氧混合微生物菌群在代謝過(guò)程中分泌的纖維素酶等可降解纖維素，進(jìn)行酶促降解香蕉莖葉中的纖維素，使莖葉中的可溶性物質(zhì)含量提高，促進(jìn)動(dòng)物特別是單胃動(dòng)物的吸收利用，同時(shí)大大降低了香蕉秸稈中的重金屬含量。黃曉亮等[17]通過(guò)添加適量復(fù)合酶制劑和酵母菌，可以顯著提高青貯香蕉莖葉中無(wú)氮浸出物的含量，降低香蕉莖葉中粗纖維的含量。另外，Ulloa等[18]發(fā)現(xiàn)高纖維、低蛋白等物質(zhì)是限制香蕉廢棄物用作魚(yú)飼料的主要障礙因子，相關(guān)研究仍在進(jìn)一步進(jìn)行中。

2.1.2 肥料化利用 利用香蕉莖葉制作肥料也是香蕉莖葉處理的一個(gè)有效途徑。過(guò)去最簡(jiǎn)易的方法是莖稈粉碎還田入土成肥，但是這種方法的利用效率較低、肥效稍差[19]。目前主要是通過(guò)與微生物或農(nóng)家肥料混合堆肥進(jìn)行腐熟再利用，也有直接堆漚成肥的報(bào)道。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)香蕉莖葉殘?bào)w與微生物肥料堆制成的有機(jī)肥既可增加土壤有機(jī)質(zhì)及N、P、K等元素的含量，又可改善土壤理化性狀，施于蕉園后可增強(qiáng)植株抗病力，促進(jìn)香蕉根的生長(zhǎng)[20]。匡石滋[21]和張聿柏等[22]利用香蕉廢棄莖稈與雞糞堆肥，可使莖稈轉(zhuǎn)化為高質(zhì)化的生物有機(jī)肥，循環(huán)用于香蕉生產(chǎn)，并獲得評(píng)價(jià)香蕉秸稈和雞糞堆肥化處理腐熟度的C/N、陽(yáng)離子交換量、陽(yáng)離子交換量/TOC等化學(xué)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)程。另外，韓麗娜等[23]研究證實(shí)，接種腐稈劑有利于促進(jìn)堆肥有機(jī)物降解，加快堆肥腐熟，同時(shí)堆肥的全氮、全鉀含量也增加明顯。廣西南寧市利用生物發(fā)酵技術(shù)，將香蕉莖稈集中堆漚，既可漚制成可直接施用的有機(jī)肥，也可提取莖稈和果軸中的纖維用于紡織和造紙等多個(gè)領(lǐng)域[24-25]。

2.1.3 能源化利用 直接燃燒是香蕉秸稈能源化利用最原始的方式，在一定程度上起到了節(jié)省能源、提高香蕉產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的作用，但是其燃燒產(chǎn)生的有害氣體、環(huán)境污染等問(wèn)題備受關(guān)注，因此香蕉秸稈能源化利用的最佳方式并不是直接燃燒。當(dāng)前香蕉秸稈能源化利用的新型途徑主要有氣化、厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣2種[26]。香蕉秸稈或者加工后產(chǎn)生的秸稈廢棄物的氣化主要是直接發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，歐忠慶等[27]以香蕉莖稈渣為原料，在常溫下批量發(fā)酵，每克干物質(zhì)可生產(chǎn)沼氣0.27 L。香蕉秸稈以年產(chǎn)量2400萬(wàn)t、含水量94%、產(chǎn)甲烷潛力270 L/kg干秸稈計(jì)，是未來(lái)蕉區(qū)農(nóng)村及城市周邊地區(qū)良好的燃料來(lái)源，其發(fā)展?jié)摿薮骩28]。研究表明，香蕉秸稈有較高的產(chǎn)氣潛力，中國(guó)每年香蕉秸稈產(chǎn)沼氣潛力高達(dá)4億m3，但是國(guó)內(nèi)對(duì)香蕉秸稈厭氧發(fā)酵的研究尚處于起步階段，未形成產(chǎn)業(yè)化利用，隨著研究的深入和高新技術(shù)的應(yīng)用，解決了工程上的瓶頸問(wèn)題，香蕉秸稈的能源化利用效率將大幅度提高，會(huì)產(chǎn)生里程碑性的革新，是日益枯竭的化石能源的重要補(bǔ)充[29]。另外，朱屋彪等[30]利用香蕉秸稈為原料，通過(guò)優(yōu)化氫氧化鈉預(yù)處理、菌液用量、時(shí)間及pH等因素對(duì)香蕉秸稈降解制取酒精，但目前對(duì)香蕉秸稈制取酒精的研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段。

2.1.4 工業(yè)化利用 當(dāng)前香蕉莖葉的工業(yè)化利用主要是提取纖維，作為紡織、造紙等的原料。以香蕉莖為原料所提取纖維的最大特點(diǎn)是，其除了具有一般麻類纖維的優(yōu)點(diǎn)外，還有光澤好和吸濕性能高的優(yōu)點(diǎn)，可制作環(huán)保型生態(tài)紙，用于制作藝術(shù)書(shū)刊、書(shū)的封面、雕刻、簾子、燈罩及繪圖、印刷以及其他用途[31]。香蕉葉梢中特有的造紙纖維用作造紙及制板原料可生產(chǎn)精密、專用型高檔制品[32]。

2.1.5 醫(yī)藥化利用 在中國(guó)，香蕉的根、莖、葉、花和果均有藥用的記載。中國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為，香蕉假莖中富含的Ca、Fe、K等元素對(duì)防治高血壓、腦溢血等疾病具有一定的療效[33]，Ca元素可預(yù)防高血壓和心臟病，它有利于維持神經(jīng)肌肉的興奮、神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)、心臟的正常搏動(dòng)，F(xiàn)e元素又是合成血紅素蛋白質(zhì)的主要物質(zhì)，因此，用香蕉假莖防治心血管疾病及高血壓有一定的科學(xué)依據(jù)，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，然而當(dāng)前并未形成產(chǎn)業(yè)化利用和開(kāi)發(fā)，只停留在傳統(tǒng)記載和民間應(yīng)用的層面，有待進(jìn)一步研究和利用。

2.2 香蕉皮綜合利用的現(xiàn)狀

2.2.1 用作飼料 香蕉皮作為飼料其最大的特點(diǎn)是高利用率，主要原因是香蕉皮所具有的細(xì)膩濕滑、纖維素含量低而不堅(jiān)韌的特性易于家畜、家禽喂食后消化，同時(shí)香蕉皮經(jīng)微生物發(fā)酵后不但提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值還能改善適口性，提高了動(dòng)物對(duì)飼料的利用率和轉(zhuǎn)化率[34]。另外，研究發(fā)現(xiàn)香蕉皮粉末加入到新鮮肉仔雞飼料中，可使雞肉嫩滑爽口，帶有特殊的香味[35]。

2.2.2 提取果膠 果膠是植物中的一種酸性多糖物質(zhì)，主要存在于植物的細(xì)胞壁和細(xì)胞內(nèi)層，柑橘、檸檬、柚子等果皮中含有約20%～30%的果膠，是提取果膠的主要原料。果膠廣泛應(yīng)用于食品加工、紡織、印染、煙草等領(lǐng)域[36]。據(jù)報(bào)道，香蕉皮中含有高達(dá)40%～50%的果膠，是提取果膠的理想原料，從香蕉皮中提取果膠的研究也比較早[37]，目前這一工藝在工業(yè)生產(chǎn)中逐步開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化利用。但是，由于從香蕉皮中提取果膠的方法主要是利用其在酸性溶液中的可溶性和在有機(jī)溶劑中的不溶性進(jìn)行萃取、沉淀析出，經(jīng)過(guò)相關(guān)的處理工序后獲得成品，因此所用化學(xué)試劑及工藝條件的差異常造成果膠的產(chǎn)出率相差很大。劉愛(ài)文等[38]選用醇沉淀法從香蕉皮中提取果膠，并探索了萃取溫度、時(shí)間、萃取液pH及其他影響果膠產(chǎn)量的因素，該工藝方法技術(shù)無(wú)毒、無(wú)污染，提取的果膠色澤好，但是產(chǎn)量并不高。

2.2.3 提取膳食纖維 膳食纖維是一般不易被消化的食物營(yíng)養(yǎng)素，主要來(lái)自于植物的細(xì)胞壁，包含纖維素、半纖維素、樹(shù)脂及木質(zhì)素等，香蕉皮中含有豐富的膳食纖維。從香蕉皮中提取膳食纖維的方法大致分為化學(xué)和物理方法2種。有研究指出，酶法是適用于提取香蕉皮膳食纖維的常用方法，也有用微波干燥的方法制備出可作為功能膳食纖維的食品添加劑[39]，鮑金勇等[40]確定了可溶性膳食纖維的最佳制備工藝。鄭曉燕[41]通過(guò)物理處理方式（超聲分散結(jié)合高壓蒸煮），對(duì)香蕉皮進(jìn)行改性，提取香蕉皮中可溶性膳食纖維，工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高，提取的香蕉皮DF理化性能較好，具有潤(rùn)腸通便功能和調(diào)節(jié)血脂功能。

2.2.4 藥用價(jià)值 香蕉皮在傳統(tǒng)中醫(yī)當(dāng)中很早就有藥用的記載[42]，有止煩渴、潤(rùn)肺腸、通血脈、增精髓等功效，香蕉皮中所含有的香蕉素對(duì)由真菌或細(xì)菌所引起的皮膚瘙癢、牛皮癬、花斑癬等皮膚病具有明顯的抑制作用。庹新蘭等[434]通過(guò)觀察香蕉皮提取物體外作用于宮頸癌Hela細(xì)胞和前列腺癌PC-3M細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，香蕉皮提取物在體外可明顯地誘導(dǎo)前列腺癌PC-3M細(xì)胞和宮頸癌Hela細(xì)胞的凋亡。熊燕飛等[44]通過(guò)研究從香蕉皮中提取的粗多糖對(duì)S180、EAC、H22實(shí)體瘤模型化KM小鼠的腫瘤抑制作用表明，粗多糖可明顯抑制體內(nèi)實(shí)體瘤生長(zhǎng)，并增強(qiáng)機(jī)體免疫力。趙肅清等[45]研究表明，香蕉皮中提取的黑色素具有顯著的抗氧化作用。

2.2.5 其他 香蕉皮除了上述幾種用途外，還可直接作為廢棄物利用，與廢水一起作為原料生產(chǎn)沼氣，生產(chǎn)的沼氣可作為工廠的鍋爐燃料，沼氣渣又能作為種植香蕉的肥料，這種循環(huán)利用可實(shí)現(xiàn)低成本高效益生態(tài)利用[12]。另外，香蕉皮還可分離多份、多糖等大分子物質(zhì)，郭麗萍等[46]的研究表明，8種大孔吸附樹(shù)脂中DM-301樹(shù)脂適用于香蕉皮多酚的分離純化，因其具有較好的動(dòng)態(tài)吸附和解吸效果。香蕉皮在污水的處理上也有所利用，在生產(chǎn)纖維素的廢水中在pH 5.5時(shí)，應(yīng)用香蕉皮吸附Pb2+，每克香蕉皮吸附量可達(dá)7.97 mg[21]。

3 存在問(wèn)題及對(duì)策

香蕉副產(chǎn)物的綜合利用，既可減少浪費(fèi)及環(huán)境污染，又可提升香蕉產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。但其在利用效率、工藝手段、解決途徑等方面仍存在許多問(wèn)題。

首先莖葉中的有毒單寧（鞣酸）仍然是限制其高效利用的關(guān)鍵因素。解決去除單寧問(wèn)題是以后的研究重點(diǎn)，對(duì)提高莖葉的利用效率具有重大意義。另外，香蕉莖稈中高含量的難以降解纖維素物質(zhì)，研究篩選纖維素酶的高產(chǎn)菌株并利用菌株之間的協(xié)同作用進(jìn)行酶促降解發(fā)酵，可以極大地提高香蕉莖葉資源的利用率；同時(shí)香蕉莖稈粗蛋白質(zhì)含量低是飼料化應(yīng)用的主要制約因素，可從菌種的篩選和工藝條件的篩選入手，以期找到合適的菌種和工藝條件，提高香蕉莖稈的粗蛋白含量，為廣泛利用這些副產(chǎn)物提供條件；集中收集香蕉皮較困難，是制約香蕉皮高效利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何批量化收集香蕉皮是研究者值得思考的問(wèn)題。

4 展望

隨著全球工業(yè)化原材料的緊缺、勞動(dòng)力成本的升高，科技的不斷創(chuàng)新、資源的高效利用將是降低生產(chǎn)成本、增加產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。香蕉作為世界貿(mào)易量最大的水果，豐富的香蕉副產(chǎn)物將是一種寶貴的低成本原材料，其高效利用具有廣闊的市場(chǎng)前景。除了加工飼料、化肥等產(chǎn)品，利用香蕉莖、葉開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源研究也逐漸受到重視，對(duì)挖掘、利用、生產(chǎn)生物可再生性物質(zhì)資源具有十分重要的意義。

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