陕西省黄姜皂素行业存在的问题及对策

陕西省黄姜皂素行业存在的问题及对策摘要：本文从陕西省黄姜皂素行业发展、污染现状出发，提出了现阶段黄姜皂素行业存在的4个问题，并针对这些问题，提出了促使黄姜产业健康发展的对策。

关键词：黄姜皂素；问题；对策

中图分类号：x22 文献标识码：a

1 前言

黄姜，学名盾叶薯蓣，俗名火藤根、粉黄姜，属薯蓣科，为多年生草质缠绕藤本植物。其有效成份是根状茎内丰富的皂甙配基（即皂素），以皂素为基础几乎可以合成所有的甾体激素药物，故有“激素之母”之称。世界黄姜产地主要集中在中国和墨西哥。黄姜在我国陕西、湖北、河南、湖南、四川、云南、甘肃、山西、重庆及贵州等地均有生长。陕西省黄姜种植和皂素生产集中分布在陕南汉、丹江流域，目前该区域黄姜种植量已占全国的50%左右，面对陕南山多地少、农民致富门路少的现实，黄姜种植和加工成为当地农民增收的重要产业，该区域也是举世瞩目的南水北调中线工程取水地。丹江口水库总入库水量中有70％来自该地区，并已经成为保障“一江清水送北京”的重要地区，环境极为敏感。然而，随着黄姜皂素加工企业迅速增加，皂素加工废水已经成为影响汉丹江水质污染的最大工业污染源，对南水北调中线工程构成了重大威胁[1]。因此，加强黄姜皂素行业的污染防治和管理迫在眉睫。

2 黄姜皂素行业发展现状

近年我国薯蓣皂素年产量约5000t，区约占全世界总产量的60%，其中陕南约占我国年产量的50%。我国对黄姜资源开发利用始于20世纪50年代，经过多年发展，我国甾体激素药产业已初具规模，全国皂素、双烯生产企业已达到200家左右，大中型激素制药厂达100多家，已利用薯蓣皂素合成了100多种药物，年产值超过60亿元，占医药工业总产值的4%，成为我国医药工业体系中的重要组成部分[2]。

2.1陕西省黄姜种植和皂素企业分布

陕西省两江（汉江、丹江）流域是黄姜最佳适生区。在当地政府倡导和暴利诱导下，从20世纪90年代末开始，这一区域的农民在产业结构调整中，开始大规模种植黄姜。陕西省黄姜种植地区主要分布在陕南的安康、汉中（主要是城固）和商洛（主要是山阳）。截至2004年底，黄姜种植面积已达77.8万亩，其中：安康29.3

万亩；汉中25万亩；商洛23.5万亩。涉及50万农户。

陕西省曾有全国50％以上的黄姜皂素加工企业，其中主要分布在安康、汉中、商洛地区，据统计，全省过去有黄姜加工企业约110余家。由于一些企业不符合国家产业政策和污水排放不达标被关停，目前在生产的不到20家。

2.2黄姜皂素企业现行生产工艺

我国科技工作者对皂素提取工艺的研究大体经历了以下阶段：

直接酸解法——皂素得率低的阶段[3]；自然发酵+酸解法——皂素得率提高的阶段；发酵+酸解法+综合利用（清洁生产工艺）——降低皂素生产成本的阶段，这个阶段主要工艺有酶解—酸水解工艺、淀粉酒精发酵—酸水解工艺和淀粉及纤维素预分离工艺。除此之外，目前研究的热点有酶解法和直接提取皂甙法[4]，还处于实验室研究阶段。目前陕西省黄姜皂素加工企业采用的工艺有传统工艺、淀粉酒精发酵—酸水解工艺和淀粉及纤维素预分离工艺。

传统工艺：目前，由于陕西省大多数皂素生产企业规模小、资金缺乏，黄姜皂素加工企业基本采取的都是“酸水解—溶剂提取”的传统工艺[5]。其工艺流程为：黄姜→浸泡→粉碎→发酵→水解过滤→中和→漂洗过滤→粉碎烘干→汽油提取→结晶→过滤→干燥→皂素。

淀粉酒精发酵一酸水解工艺：从黄姜生产皂素的废液中提取酒精的方法，该法将水解后的废液，或者将其浓缩液加入碱性物质中和，控制ph值在4～7之间，在28℃～33℃下接入培养好的酵母菌种，也可以在接种前或接种后加入含氮化合物、镁盐和磷酸盐，在28℃～40℃温度下发酵60～80h，废液即成为成熟发酵醪，然后将其蒸馏分离获得酒精。其工艺流程为：黄姜→粉碎→发酵→水解→中和→过滤→滤饼干燥→抽提→脱色→减压浓缩→皂素，过滤后的滤液→发酵→蒸馏分离→酒精。

淀粉及纤维素预分离工艺：在传统的皂素生产工艺中，黄姜中

40%的淀粉、50%的纤维素和其他物质被水解并和大量的酸水一起排放，不但污染了环境而且造成了大量资源的浪费。淀粉、纤维素的预分离不仅可以节省酸用量、减少废水量，还可以获得副产物黄姜淀粉，因此此法在皂素生产过程中起着积极的作用。其工艺流程为：黄姜→浸泡→冲洗→喷淋清洗→破碎→研磨→压榨分离纤维素→

分离淀粉→（固相）淀粉除砂→热风干燥→淀粉，（液相）皂素有效成份→澄清→浓缩→加酸水解→（固相）皂素有效成份→水洗→皂素水解物。

三种工艺对比如表1所示。

表1 三种工艺对比

工艺名称优点缺点

传统工艺操作简单、易于生产废水清浊不分、浓度高、排放量大，污染环境的问题严重、水解不彻底、皂素收率低、纤维渣消耗提取剂、没有综合利用

淀粉酒精发酵—酸水解工艺减少了水、酸、汽油等的用量，副产酒精，黄姜淀粉资源利用率提高皂素收率低、酒精发酵条件难以控制、制成的酒精纯度不高

淀粉及纤维素预分离工艺利用了黄姜中的有用物质淀粉、资源利用率大大提高、减少了污染物的产生总量、实现了资源综合利用皂素收率低、水解废液没有循环再利用、排放量较大、加重了废水处理系统的负担、排放水不能满足排放标准的要求

2.3黄姜皂素行业污染治理及研究现状

随着黄姜加工业的发展，皂素生产废水的污染也逐渐严重。黄姜皂素废水具有废水量大、色度大、有机物浓度高、酸度高、盐度高等特点，是一种非常难处理的废水[6]。经粗略统计，每生产1t 皂素需要消耗150～180t黄姜，平均排放污水2000～3000t，cod 30～35t。按照原陕西省年产皂素4000t的规模计算，全省皂素加工企业年排放污水近800×104～1200×104t，cod12×104～14×104t。

目前陕西省黄姜皂素生产废水一般采用厌氧—好氧相结合的生物处理工艺，辅以中和、催化氧化等化学、物化方法。在主体工艺中，其重要区别在于厌氧方式的不同，又分为单级厌氧、两相厌氧和三段式两相厌氧并与sbr或生物接触好氧法组合成三种不同的处理工艺。两相厌氧是在厌氧前面加入酸化阶段。单级厌氧、两相厌氧工艺的运行效果均不理想，尤其是单级厌氧。

目前废水处理工艺有如下缺点：由于废水中有机物浓度高、含盐量大，加大了生化处理的难度，经处理的废水往往难以达到国家规定的排放标准；此废水处理工艺是针对黄姜皂素生产过程中的综合废水进行处理，而不是根据不同的废水分别进行处理，这样就使本来较易处理的黄姜清洗废水和水解物清洗废水也变得难以处理，从而加重了废水处理负荷。

黄姜皂素行业产污环节有黄姜清洗、水解和水解物清洗工序，