中药渣综合利用研究现状及展望

中药渣综合利用研究现状及展望
卿馨文
（湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙410128）
摘要随着中医药行业的发展和中医药制取技术的进步，中药渣的产生量也与日俱增，现年产量已超过3500万t。

利用好中药渣资源不仅能保护环境，降低企业支出，还能创造巨大的经济效益。

本文从活性成分再提取、环境治理、作为饲料或饲料添加剂、作为有机肥料与栽培基质、作为轻工业生产原料等方面综述了中药渣传统生态经济化利用现状，从开发能源物质、膳食纤维产品、纳米纤维素类产品及复合材料等方面分析了中药渣高值化利用现状，并对中药渣综合利用进行了展望，以期为中医药产业高质量发展提供参考。

关键词中药渣；综合利用；环境治理；能源；纳米纤维素
中图分类号R28；X787文献标识码A
文章编号1007-5739（2024）07-0116-08
DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2024.07.030开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Research Status of Comprehensive Utilization and Prospects of Traditional Chinese
Medicine Residues
QING Xinwen
(College of Bioscience and Biotechnology,Hunan Agricultural University,Changsha Hunan410128) Abstract With the development of the traditional Chinese medicine(TCM)industry and the progress of TCM preparation technology,the production of TCM residue is also increasing day by day,and now the annual output of TCM residue has exceeded35million tons.Making good use of TCM residue resources can not only protect the environment, reduce enterprise expenditure,but also create huge economic benefits.This paper reviewed the current situation of the traditional ecological and economic utilization of TCM residue from the aspects of active component re-extraction, environmental governance,and being used as feed or feed additive,being used as organic fertilizer and cultivation substrate,being used as raw material for light industry production.It analyzed the current situation of high-value utilization of TCM residue from the aspects of the development of energy substances,dietary fiber products,nano-cellulose products and composite materials,and prospected the comprehensive utilization of TCM residue,in order to provide references for the high-quality development of TCM industry.
Keywords traditional Chinese medicine residue;comprehensive utilization;environmental governance;energy; nano-cellulose
自新型冠状病毒肺炎疫情发生以来，中医药在海内外抗疫中发挥了重要作用，中药需求量飙升。

与此同时，随着我国中药生产工业化和规模化程度的加深，中药的主要产品形式也逐渐增多，如饮片、中成药、中药配方颗粒等，以致生产过程中所产的中药渣也日益增多。

目前，中药渣年产量已超过3500万t[1]，仅广州王老吉药业股份有限公司的中药渣年产量就超过200万t。

其中，以中成药生产带来的药渣量最大，约占药渣总量的70%[2]。

中药渣传统的处理方式主要有填埋、焚烧、固定区域堆放等。

中药渣一般含水量较高，易发酵腐败霉烂，且大部分经过化学药品提取处理，采取以上处理方式处理中药渣不仅浪费土地资源，还污染空气和土地。

大部分中药提取加工方式单一，资源利用率低，其残渣仍具有较高的开发利用价值。

如果采用科学的技术方法充分利用中药渣资源，开发具有更高价值的产品，不但能降低环境负担，节约药企处理废渣的支出，还能实现资源的二次利用，增加经济效益。

第一作者卿馨文（2002—），女，本科在读。

研究方向：生物化学。

E-mail：******************
收稿日期2023-07-21
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目前，关于中药渣综合利用的研究已涉及动物营养、微生物、农学、园艺、材料、化工等多个领域，甚至其再利用开发的复合材料已投入建筑、家具、工业、车辆船舶等行业[3]。

本文总结了废弃中药渣的生态经济
化利用现状，提出了几点关于中药渣高值化利用方面的思考，以期为中药业的转型升级和中药资源的综合利用提供参考。

1生态经济化利用
中药渣作为一种特殊的生物质资源，含有粗纤维、粗蛋白等营养物质和硅、锰等无机元素，以及药用活性成分等多种可再利用成分。

目前，对于中药渣的利用主要集中在活性成分再提取、环境治理、作为饲料或饲料添加剂、作为有机肥料与栽培基质、作为轻工业生产原料等领域。

1.1活性成分再提取
中药材成分复杂，且大多来源于植物的根、茎、叶，有效成分被包裹在致密的组织细胞内；而制药企业大多选择成本较低的提取方式，加工方式单一，无法实现有效成分的完全转移，大量活性物质残留于中药渣内。

Shi等[4]采用高效液相色谱法测定丹参和三七药
渣的活性成分，结果表明，丹参酮ⅡA、亚甲基丹参酮、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ的含量分别为3.62%、1.02%、2.56%、2.75%。

说明丹参渣可作为一种丹参酮资源，仍然具有较高的开发利用价值。

潘华峰等[5]采用高效
液相色谱法测定人参提取液、药渣压滤液和药渣中有效成分的含量，结果表明，人参药渣中残留较多的人参皂苷等有效成分，占总提取量的20%以上。

由此可见，中药渣仍残留较多有效成分，具有较高的活性物质再提取价值。

通过技术革新或技术集成，采用微生物发酵、酸碱处理等生物转化及化学法处理，可提升药渣的利用效率，有效减少资源的浪费。

韩小金等[6]使用超临界CO2分级萃取红花水煮醇提药渣，在最优条件下得到的红花挥发油萃取率和红花红色素相对萃取率分别达到了2.74%和69.88%。

筛选适合的低共熔溶剂对中药渣中疏水性功效成分进行高效提取，对提高中药渣的资源化利用效率也有重要意义。

张荣清等[7]采用微波辅助低共熔溶剂法对肉桂枝中药渣原料中的肉桂醛进行提取，结果表明，在最优条件下肉桂醛的提取率可达到12.64mg/g，相比传统甲醇提取法提取率提高了45.45%。

张志东等[8]利用复合酶法结合醇提法提取甘草废渣中的甘草黄酮，结果表明，在最优条件下甘草黄酮的得率达到2.25%，相较于直接醇提法提高了25%以上。

采用复合酶法、低共熔溶剂萃取法、超声辅助法[9]、醇回流法[10]等新方法可以提高中药
渣中活性成分再提取的效率，但仍存在成本较高、提取效率有提升空间的问题。

因此，研究和开发高效率、低成本的再提取方法将成为中药渣中活性成分再提取领域发展的关键。

1.2环境治理
中药渣作为来源广泛的含碳物质，有着产量大、原料成本低的优点，可用于大规模制作活性炭、生产吸附剂和沉淀剂，应用于环境治理领域。

首先，中药材经过炮制等提取处理后，细胞结构变得疏松，孔隙率变高，可吸附容纳大分子，具有活性炭的吸附净化功能。

其次，由于中药渣富含微生物生长所需的营养成分，可以作为制作微生物絮凝剂发酵用的基质，利用筛选出的菌种发酵生产絮凝剂。

最后，还可以通过给药渣中的分子修饰添加能与重金属离子结合的官能团，使其通过沉淀作用、络合作用、离子交换作用等吸附机理进行重金属吸附，净化水质。

杨娟等[11]以
中药渣为原料，采用真空化学活化法制备活性炭并探究了最优制取条件，结果表明，在最优条件下制得的活性炭比普通商品活性炭具有更好的实际吸附效果。

殷晓春等[12]采用白腐真菌发酵板蓝根药渣制备板蓝
根药渣基生物吸附剂，并进行吸附性能测试，结果表明，当pH值为5、吸附时间为60min时，吸附剂对铅离子的吸附效果较为良好，其饱和吸附容量值最大为45.71mg/g，该吸附剂有望成为一种环境友好、低能耗的水体吸附剂。

蔡思颖等[13]以制药公司产出的7-氨
基头孢烷酸发酵药渣为原材料，采用限氧热解法制备了中药渣生物炭，结果表明，该中药渣生物炭能通过沉淀作用、络合作用、离子交换作用和阳离子-π键作用等吸附机理对水体中的Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）重金属离子进行吸附和废水处理。

以上研究表明，中药渣制备的生物炭在水体多种污染物吸附治理中有着良好的应用前景，但生物炭吸附的污染物可能会因生物炭的逐渐老化而重新回到环境中[14]。

因此，需要注意对吸附饱和后的中药渣生物炭进行后续处理。

除废水处理外，清热解毒类的中药渣还在消毒方面有着值得探究的功效。

孟庆平等[15]在农村使用中药渣进行消毒和施肥，结果表明，各消毒后的环境评
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价分数均明显升高。

中药渣在农村用于消毒既方便易取，又节约能源，可以起到祛味、防蚊蝇、防鼠、防蛀虫等作用。

1.3作为饲料或饲料添加剂
中药渣产量大、获取成本低，经过提取后，其小分子成分含量降低，而纤维素、粗蛋白、粗多糖等有机物含量相对增加，部分植物中药渣经过简单处理即可直接用作动物饲料。

刘瑜彬等[16]利用银耳、茯苓、决明子、枸杞子等中药渣养殖饲喂黑水虻，结果表明，中药渣作为黑水虻幼虫饲料料重比可观，且在卫生条件上优于以畜禽粪便和餐厨垃圾作为饲料，大大降低了幼虫安全指标不合格的风险。

吴萍萍等[17]在湖羊日粮中添加中药渣，湖羊的肌肉眼肌面积提高，蒸煮损失降低，血清抗氧化酶活性改善。

刘倩等[18]对21种常见中药渣进行了营养价值分析及抑菌效果评价，结果表明，21种中药渣均具有一定的营养价值及抑菌作用，可考虑用作大宗饲料原料的替代品。

若对中药渣进行适当加工，如利用酶解和微生物技术等进行处理，可以提高其营养物质含量，使之更适合作为蛋白饲料用于家畜饲养，促进动物生长。

此外，中药渣含有的生物活性物质和药用成分还可能具有改善动物食欲、增强免疫功能、提高抗应激能力、改善肉质等作用。

王思月等[19]利用枯草芽孢杆菌固态发酵了一种复方中药渣，并将产物添加到育肥猪的日粮中，结果表明，发酵后复方中药渣中粗蛋白质含量提高了59.63%、粗脂肪含量降低了52.20%、粗纤维含量降低了37.50%，育肥猪增重效果显著。

侯海锋等[20]在断奶仔猪的基础日粮中加入包含白头翁、黄连、黄柏、秦皮等药材的发酵中药渣，并与添加了抗生素和只有基础日粮的组别进行对比，结果表明，发酵中药渣可以在一定程度上调节断奶仔猪血脂浓度，提高断奶仔猪的生长性能、抗氧化能力和免疫力，且效果优于抗生素，可作为饲料添加剂代替抗生素。

以上研究表明，中药渣中含有的多糖类、蛋白类物质可以促进动物生长，而生物碱和挥发油等多种物质可提高动物免疫力。

通过微生物发酵将中药渣转化为菌体蛋白饲料用于畜牧业、家禽养殖业等，目前已成为动物饲料研究开发的热点。

1.4作为有机肥料与栽培基质
中药渣中含有大量的氨基酸、粗蛋白等营养成分以及氮、磷、钾、硅、锰、铝、锌等多种无机元素和少量维生素，重金属含量远低于允许含量限值，且基本不
含致病菌、有毒物质，是一种安全无公害的优质有机
肥原材料，经过发酵加工即可转化为可作为肥料使用
的腐殖质。

使用中药渣生产的有机肥料，可以有效避
免使用工业化肥存在的利用率低、破坏土壤、污染水
资源等问题；且中药渣肥料结构疏松、透气性好，本身
就可以作为良好的栽培基质，可有效避免土壤板结和
土质退化等问题。

目前，国内外在有机固体废弃物转化为肥料中多
采用堆肥的方法，不需要进行原材料粉碎，生产成本
低，操作简便。

具体操作是将中药渣与畜禽粪便等农
业废弃物按一定的比例混合，借助纤维素降解菌和细
菌激活素等进行快速腐熟、除臭、高温发酵，再加入适当
的生物肥料添加剂，最后造粒制成生物有机肥料[21-22]。

此种方法在堆肥过程中会产生热量，使堆肥内部达到50~70℃的高温，可帮助杀灭病原菌、虫卵及杂草种子；并且中药渣中含有的和微生物分泌的一些生物活
性物质可以起到固氮、解磷、解钾的作用，分解土壤中
有害化学物质，杀死有害菌群，促进植物健壮生长，增
强其抗病性与抗逆性，提高农产品的产量与品质。

刘
向东等[23]选择含有甘草、党参、当归、黄芪等药材的中药渣自制花卉种植基质，结果表明，自制中药渣基质的全氮含量和全钾含量均高于对照，有利于花卉茎粗的增加、叶绿素含量的增高，可作为新型基质在相关花卉盆栽中应用与推广。

刘新红等[24]利用含有金银花、青蒿、银杏叶及牡丹皮的中药渣制作番茄育苗基质，结果表明，其能提高番茄幼苗的壮苗指数，并显著优于对照市场基质，能大幅度降低育苗成本。

但同时，中药渣在肥料中的应用也存在上限，添加比例高于70%（体积比）时则会显著抑制种子出苗。

赵青松等[25]将苦参和土茯苓的残渣加入黄瓜育苗基质中，结果表明，适宜的添加比例能有效提高基质本身的可溶性盐浓度、持水孔隙度和容重，提升黄瓜幼苗的株高、叶绿素含量以及根的长度和表面积。

与此同时，中药渣因具有富含微量元素、纤维之
间的孔隙多、易于菌丝着生的特点而格外适合用作食
用菌类的栽培基质，这方面的研究和应用也已比较深
入和广泛。

李盛杰等[26]在以杨木屑为主的栽培基质中添加黄芪药渣后栽种猴头菇，结果表明，添加黄芪药渣后猴头菇菌丝产量提高了28.5%，粗蛋白含量和游离氨基酸含量也显著提高，适宜条件下总多糖和总
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多酚含量也较对照组提高，说明添加合适比例的黄芪
药渣可提高猴头菇的品质。

雷美艳等[27]以金钱草颗粒药渣和肾石通颗粒药渣为研究对象，分别用于栽培
草菇和秀珍菇，结果表明，两种中药渣栽培基质生物
转化率均达到常规原料的水平，且栽培出的食用菌总
糖含量高、脂肪含量低、部分矿质营养元素高、鲜甜味
氨基酸为主导，口感较优。

以上研究表明，中药渣接
近或更优于常规栽培基料，符合无公害食用菌栽培基
料要求，根据不同食用菌所需的碳氮比进行培养料的
调配，完全可以培养出优质的食用菌。

除此之外，也有报道利用中药渣制肥进行蚯蚓养
殖。

金茜等[28]利用中药渣、酒糟等废弃物发酵制备有机肥，进行蚯蚓养殖试验，结果表明：在有机肥基质
相对湿度为65%~75%、养殖温度为15~27℃、pH值6.5~7.5的条件下，用中药渣等发酵制备的有机肥有利于蚯蚓生长；当养殖温度在25℃左右时，蚯蚓生长迅
速，繁殖能力强。

1.5作为轻工业生产原料
中药渣具有生物质资源丰富、产量大和成本低的
优点，已被研究并应用于多种轻工业生产领域。

具有
高植物纤维含量的根茎叶类中药渣是制浆造纸工
业的优质潜在原料。

吕毅东[29]以混合灵芝药渣为材料，通过机械盘磨的方法得到浆料并用于造纸，得到了纸页物理性能最优的盘磨间隙，抗张指数为11.5N·m/g，耐破指数为0.58kPa·m2/g，撕裂指数为1.69mN·m2/g。

李敏雯等[30]公布了1种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，不仅制备出了具有较高强度的浆料，还提高了浆料的白度；同时，采用该制浆方法时产出的废水中不含有硫的化合物，减轻了废水的污染负荷。

邱首哲等[31]采用生物学方法，利用丹参药渣所含小分子抑菌物丹参酮优选产酶菌株，得到1株真菌扩展青霉SZ13，结果显示，SZ13生物降解各类型药渣产酶的酶活高、稳定性强，可应用于包括中药渣的高纤维素含量物质的利用与开发领域。

除此之外，刘树华等[32]以中药残渣为基质生产草皮卷，结果表明，利用中药残渣生产的草皮卷具有出苗齐、成坪快、长势茁壮、抗病性强、节水省肥等优点。

廖湘萍等[33]利用白酒生产和灵芝加工产生的副产物开发出功能性食醋，该工艺是白酒厂、食用菌加工厂实现清洁生产的一种切实可行的方法，解决了白酒酒糟和灵芝药渣污染环境、困扰企业发展的问题。

2高值化利用
目前，应用较多的生态经济化利用方式都具有操作简单、成本较低等优势，故可以得到广泛传播与普及。

但实际上，中药渣的生物能资源还没有得到完全释放与利用。

近年来，学者们逐渐研究出许多更高值化的利用方式，能够更彻底地开发中药渣中蕴含的价值，但目前因为存在某些技术难点和成本较高的问题尚未得到广泛传播与运用。

坚持研究攻坚这些中药渣高值化利用方式可以提升中药渣的经济价值，对于环境保护和资源节约都有着重大意义。

2.1生产能源物质
能源是人类社会赖以生存和发展的基础，随着经济的不断发展，人们也逐渐发现能源节约的重要性。

中药材多来源于植物，经提取后的药渣中仍有高含量的纤维素、半纤维素和木质素等高分子生物质，是巨大的生物能源宝库。

近年来，以纤维素、木质素等为原料，进行发酵生产乙醇、经高温催化裂解制取生物油和可燃气等燃料、通过厌氧发酵或热解产沼气等生产能源物质的方法备受关注并发展迅速，可提高药渣的附加值，避免资源浪费，实现能源再利用。

乙醇是主要的能源物质之一，传统通过发酵法制备乙醇一般是使用玉米、大米、小麦、薯类等淀粉类粮食为原料，存在资源浪费、成本过高的问题；而利用植物废弃物生产乙醇有利于废弃物处理和降低制取成本，并有利于缓解粮食危机和环境问题。

近年来，关于利用中药渣发酵制备乙醇的研究日益增多。

张英等[34]以黄芪药渣为原料，研究融合菌株转化黄芪药渣生产乙醇的工艺，结果表明，在相同工艺路线下，融合菌株生产乙醇的能力较酿酒酵母强，研究所得工艺可促使乙醇产量得到较大幅度的提高。

齐崴等[35]发明了1种由淀粉类中药渣制备乙醇的方法，具有成本低、效率高及工艺绿色环保的优点。

目前，制约中药渣制取乙醇技术发展的关键因素在于木质素的分解，其重点解决方法又在于应根据不同的植物进行不同的预处理[36]、选取不同的提取工艺、提高分解酶的活性、探究最优的提取条件、降低制取成本。

如此才能真正使技术成熟，应用于大规模生产，缓解环境问题，提高经济效益。

除乙醇外，中药渣还被应用于制取燃油和气体燃料等。

热解气化是实现生物质清洁燃烧的重要途径之一，一般采用高温裂解、加氢裂解和催化热解等技
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术，通过热解气化将生物能转化为电能、液体燃料、气体燃料等高品质能源。

何迁[37]利用六味地黄丸中药
渣进行催化热解，制备出高热值、低CO2及焦油量的
高品质可燃气和高附加值热解油。

徐安壮[38]利用中
药材丹参加工后的残渣进行催化热解反应，探究了Ni/CaO催化作用机制，明确了最佳催化热解工况，制备出了焦油和CO2含量低的高品质可燃气。

以上研
究表明，采用热解的方式利用中药渣生产燃料，具有一定的可行性和理论基础。

但同时也要注意，若中药渣原料含水率过高，会降低反应器中温度，使反应进行不充分，降低碳转换效率[39]。

有研究表明，降低中药渣含水率（约20%），可在一定程度上提高合成可燃气的品质（气体产率、可燃气热值等），降低可燃气中的含氮化合物含量，促进氮元素向热解油迁移，增加芳香族化合物含量，同时使半焦中氮元素含量也呈现增加的趋势[40]。

通过厌氧发酵也可以制取沼气类气体燃料。

姚利等[41]对主要原料为山楂、槟榔、枳实、枇杷叶等植物性成分的中药渣进行了预处理与发酵，结果表明，中药渣经过沼液堆沤预处理后即可在较短时间内高效发酵产生沼气，NaOH预处理可显著提高中药渣的产气潜力，使发酵持久且总产气量高，产气率可达196.8L/kg。

总的来说，该类技术成本较高，目前还处于起步阶段。

今后研究应注重探索裂解原理，寻找高效催化剂，降低制取成本。

如此，中药渣制取能源物质将成为中国中药行业发展低碳经济的重要途径。

2.2生产膳食纤维产品
膳食纤维具有促进人体健康的功能，在治疗或缓解高血脂、高胆固醇、高血糖、胃肠道炎症、动脉粥样硬化、肝脏受损、运动性疲劳、慢性便秘等人体健康问题方面有着不可忽视的作用[42-43]。

吴生文等[44]采用化学法和酶-重量法，测定了包含灵芝、党参、麦冬、桑椹等多种中药材的混合药渣中膳食纤维的含量，结果表明，12种混合中药渣中均含有大量膳食纤维，酶-重量法测出其最高质量分数达到91.46%±1.10%（干基），为进一步开发利用中药渣中的膳食纤维提供了基础和依据。

华梅等[45]对人参药渣中的膳食纤维进行了提取和分析，结果表明，人参药渣中总膳食纤维含量达70%，含有糖类、蛋白质、糖醛酸和多种氨基酸等营养成分，并且不含脂肪，可作为高营养、低热量的食品原料。

姚波等[46]利用淀粉酶和蛋白酶提取云南滇黄精药渣中的水不溶性膳食纤维并探究最优提取工艺，结果表明，在最优条件下，滇黄精水不溶性膳食纤维平均提取率可达62.86%，工艺条件稳定可靠。

以上研究表明，将药食同源类中药材的药渣开发成膳食纤维产品，有着可靠的理论依据，可以极大地提高中药渣的经济效益。

2.3生产纳米纤维素产品
纳米纤维素是结构尺寸在纳米尺度的纤维素，具有高结晶度、生物相容、可生物降解、轻量化、高比强、高比模、高比表面积、高表面化学活性等特点，同时其对应悬浮液具有高分散性与良好触变性等特点。

目前，在纳米纤维素的制备方面已有较为深刻的研究，产业化应用也逐渐普及，被广泛应用于包装、生物医学、环境修复、能源、建筑、日化美妆等行业领域[47-48]，详见表1。

表1纳米纤维素的应用领域
序号1 2 3 4 5 6 7 8 9
应用领域
包装
造纸
储能
生物医学
环境修复
光电子
建筑
食品加工
日化美妆
应用具体细分
生物活性剂的分散剂，改善复合包装材料的机械和气体阻隔性能、提高复合包装材料疏水性的涂层
合成增强材料的生态友好型替代品
导电纳米纤维素片、电池/超级电容器/离子设备（离子选择性膜）
植入物、生物传感器、药物载体、伤口敷料以及诊断系统
生物吸附剂、纤维素膜（水处理，过滤重金属或病毒，主要通过尺寸排阻）
水分响应的纳米纸、电化学气体传感器、柔性有机发光二极管、环保压电复合薄膜
车窗涂料和建筑物涂料、轻量化高强度复合材料
用作食品配方中的增稠剂和质地调节剂（能够改变凝胶温度和黏度）
适合用于头发、睫毛、眉毛和指甲的化妆品。

纳米纤维素具有稳定、剪切变稀、增稠和彩虹色特性，也
被用作涂料配方的一部分
参考文献
[49]
[50]
[51-53]
[54-55]
[56-57]
[58]
[59]
[60]
[61]中药渣多是中草药的根、茎、叶经过清洗、切片粉
碎、水提醇提、高温高压等处理步骤后的残余物，其纤维素含量高、杂质少，是优质的纳米纤维素制备原料。

汪雪琴等[62]采用纤维素酶预处理竹浆协同超声波法制备纳米纤维素，结果表明，在最优条件下制备纳米纤维素得率高达62.6%，且具有良好的热稳定性，有望在耐热性生物质复合材料领域有较好的应用发展，也为以中药渣为原料制取纳米纤维素提供了一定的理
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