香蕉副产物利用研究方向
(一)秸秆还田、肥料化利用
利用香蕉副产物还田、制作肥料是香蕉副产物处理最早、最直接的途径。国内外处理香蕉茎叶的方法是将其切碎直接还田,这种利用方式劳动强度大、生产率低,且茎叶富含单宁,造成土壤板结。陈玉水等用香蕉茎叶、稻壳和蘑菇废菌料配制成混合饲料养殖蚯蚓,其残渣是优质的有机肥料。Pablo和Patil等将香蕉茎叶残体和微生物肥料堆制成有机肥。Venecio等将香蕉残次物、豆科植物秸秆、鸡粪和Bioquick菌剂混合在有氧条件下堆制有机肥,并用于香蕉有机生产,提高了香蕉产量及品质。匡石滋和张聿柏等利用香蕉废弃茎秆与鸡粪堆肥,循环用于香蕉生产,并获得评价香蕉秸秆和鸡粪堆肥化处理腐熟度的C/N、阳离子交换量、阳离子交换量/TOC等化学指标和标准化技术规程。国内外采取机械破碎的方式,将香蕉副产物与微生物或农家肥料混合堆肥进行腐熟再利用:一是可以增加土壤有机质、减少化肥使用、改善土壤结构、提高土壤肥力、改善农作物品质;二是可以提高劳动生产的效率、减轻劳动强度;三是可为农业生态环境的保护做出积极贡献。
(二)工业化利用
当前香蕉副产物的工业化利用主要将茎叶提取纤维,作为纺织、造纸等方面的原料。以香蕉茎秆为原料所提取纤维的最大特点是除了具有一般麻类纤维的优点外,还有光泽好和吸湿性能高的优点,可制作环保型生态纸,用于制作艺术书刊、书的封面、雕刻、帘子、灯罩及绘图、印刷以及其他用途。国内,盛占武等通过多年探索从香蕉茎秆中提取香蕉纤维,采用生物脱胶技术和蒸汽爆破脱胶技术相结合,最终获得高品质的香蕉纤维,制得了“香蕉布”。季荣等通过对天然香蕉纯纺纱及其与棉混纺纱的编织性能进行分析,开发了香蕉纤维纯纺汗布和香蕉/棉混纺汗布,发现香蕉/棉混纺纱有较好的编织性能,所编布料保暖性、透气性好于棉织物,且顶破强力较高,但耐磨性差,手感硬挺,尺寸稳定,悬垂性能、抗皱性能较差。王晓记《日本以香蕉纤维为原料生产包装袋》《日本利用香蕉纤维制成外套等衣物技术》,柳新燕、郁崇文《香蕉纤维的性能与开发应用分析》,党敏《香蕉纤维及其制品》等也做了相关研究。据文献资料报道,从香蕉茎秆中可提取0.8%的纤维,一般每亩有3~5吨茎秆可供提取纤维,即每亩可提取纤维24~40千克,可为我国纺织行业提供优质新型天然纺织材料。日本研究香蕉纤维用于纺纱织造走在世界前列,日清纺织公司与名古屋市立大学的研究所合作,成功实现了香蕉纤维纺织品产品化。
在造纸应用方面,周伟《香蕉纤维制备高强度纸的新技术》、文心《日本用香蕉废弃物制造纸的技术》等均有相关报道,黄润燕等建立了香蕉茎秆造纸利用中试车间并取得成功,香蕉纤维纸浆板质量比较稳定,各种机械强度接近于竹浆,与竹浆机械强度对比:抗张指数低8.31N·m/g,耐破强度低0.61kPa,撕裂指数高于1.25mN·m2/g,残碱低于1.9mg/g,证明了香蕉茎秆可以作为一种新的造纸原料进行回收利用。
(三)医药化利用
香蕉皮在传统中医当中很早就有药用的记载,有止烦渴、润肺肠、通血脉、增精髓等功效,香蕉皮中所含有的香蕉素对由真菌或细菌所引起的皮肤瘙痒、牛皮癣、花斑癣等皮肤病具有明显的抑制作用。庹新兰等通过观察香蕉皮提取物体外作用于宫颈癌Hela细胞和前列腺癌PC-3M细胞发现,香蕉皮提取物在体外可明显地诱导前列腺癌PC-3M细胞和宫颈癌Hela细胞的凋亡。熊燕飞等通过从香蕉皮中提取的粗多糖对S180、EAC、H22实体瘤模型化KM小鼠的肿瘤抑制作用研究表明,粗多糖可明显抑制体内实体瘤生长,并增强机体免疫力。赵肃清等研究发现,香蕉皮中提取的黑色素具有显著的抗氧化作用;香蕉副产物中富含的Ca、Fe、K等元素对防治高血压、脑溢血等疾病具有一定的疗效,Ca元素可预防高血压和心脏病,有利于维持神经肌肉的兴奋、神经冲动的传导、心脏的正常搏动;Fe元素又是合成血红素蛋白质的主要物质,具有潜在的应用价值;还有香蕉副产物中多酚、膳食纤维、单宁等其他一些提取物可用于医疗保健产品。饶可杨《香蕉果皮色素的提取及其稳定性研究》, 蔡燕飞、赵肃清《香蕉皮膳食纤维饮料的研究》,刘智海、吴荣书《香蕉根中提取果胶工艺》,刘智海、吴荣书《香蕉皮中多酚的提取工艺条件研究》,鲍金勇《香蕉皮单宁的提取工艺及其与褐变关系的研究》等均有相关研究报道。
(四)能源化利用
直接燃烧香蕉秸秆是能源化利用的最原始方式,在一定程度上起到了节省能源、提高香蕉产业经济效益的作用,但是其燃烧产生的有害气体、环境污染等问题备受关注。当前香蕉秸秆能源化利用的新型途径主要有气化和厌氧发酵生产沼气两种方式。利用微生物发酵生产乙醇,可以破坏香蕉秸秆中的复杂结构,使纤维素、半纤维素、木质素分离,将纤维素和半纤维素释放,降低纤维素的结晶度,并再在纤维素酶作用下生成发酵糖,得到发酵生产燃料乙醇。使用离子液体对香蕉秸秆粉末进行预处理,并以X-射线粉末衍射技术和13C-固体核磁技术来分析香蕉秸秆的结构变化,最后以纤维素酶水解预处理香蕉秸秆,可获得高产率的可发酵糖,发酵制备燃料乙醇。
(五)饲料化利用
早在20世纪80年代,国外就开始了香蕉副产物用于动物饲料的相关研究,FoulKeos和Preston报道,反刍动物可以较好消化利用香蕉叶和假茎干物质,香蕉叶的消化率为65%,假茎的消化率为75%。Hart.Y和Angeles M等研究了香蕉茎叶作青饲料和青贮饲料对牛和猪生长性能的影响。据Bo Gohl报道,香蕉茎叶可以用作反刍动物的应急饲料。 Fomunyarn在一项试验中,给42只兔子分别喂含30%干香蕉叶、30%鲜香蕉叶和30%干鲜混合香蕉叶的试验日粮,结果表明,食用这三种日粮的兔子的增重没有显著差异,但喂干香蕉叶的兔子除去饲料成本后的净收益最高35072FCFA[中非金融合作法郎(FCFA简称非洲法郎)],其次为喂鲜香蕉叶的兔子,净收益为28879FCFA。 Poyyamozhi 、Subramanian 等用香蕉茎杆饲喂山羊,结果发现能促进羊的生长发育,缩短育肥周期。ViswaBathan等在印度研究了绵羊利用香蕉柄的营养价值,在这项研究中,他们用香蕉柄分别代替0.20%、40%和50%的干紫泰草,试验持续60d,结果表明,饲喂香蕉柄未对羊的健康造成不良影响。 El-Ghani-AAA用香蕉茎叶替代日粮中一部分干物质来饲喂奶牛,结果发现茎叶可替代日粮DM的15%,而不影响产奶量和乳脂率。据哥斯达黎加农牧业部提供的材料,利用香蕉茎秆作为奶牛辅助饲料的试验获得了成功,可以大幅度减少现用辅助饲料玉米的进口量,同时为旱季短缺的青草饲料找到了可行的替代品。菲律宾一家养鸡场通过试验证实,香蕉皮可用做肉鸡饲料的添加剂,将香蕉皮切碎,在阳光下晒干,再碾成粉末,分别以5%、10%、15%、20%的比例添加到肉鸡饲料中,进行饲喂试验。结果表明,香蕉皮用作饲料添加剂,能提高饲料的转化率,加快肉鸡的生长,降低养鸡成本,提高经济效益,其中以在饲料中加入10%的香蕉皮粉效果最好。
在国内,把香蕉茎叶作为动物饲料的研究虽然起步较晚,但也进行了许多试验研究和推广应用,如杨礼富、陆海燕《香蕉茎叶资源的饲料化研究》,宋志萍、蔡俊鹏《香蕉资源的饲料化的研究进展》,宋志萍、蔡俊鹏《香蕉茎叶资源的开发利用》,王加启、郭年藩《香蕉饲料资源的开发与利用》,陈蓉《香蕉假茎营养成分分析》,贾存林《开发香蕉茎叶作为反刍动物饲料的研究》,韩丽娜、李建国《香蕉茎叶残体综合利用研究进展》,代正福《香蕉果实及茎叶副产物的开发利用》,林陆山《用香蕉茎为主要原料生产菌体蛋白饲料》,陈静、潘健存《香蕉茎叶青贮营养成分及单宁含量变化的实验研究》,朱梅芳《牛的两种非常规饲料的开发利用》,许嘉云《香蕉茎秆饲喂奶牛初探》,韦英明、邹隆树《香蕉茎叶饲喂泌乳牛试验》,陶玉明、白华《利用香蕉芭蕉假茎喂牛的方法》,梁方方、贾存林《不同添加剂青贮香蕉茎叶的效果》,贾存林《开发香蕉茎叶作为反刍动物饲料的研究》,魏登山《用香蕉茎秆,废菌筒制菌饲料养猪试验》,叶勇清《香蕉茎生产菌体蛋白饲料添加剂技术和产品喂鸡试验》,戴有理《香蕉皮变废为宝的一种肉仔鸡新饲料》,成训妍《用香蕉皮生产饲料添加剂》等。
香蕉茎叶作为动物饲料的试验结果:林陆山利用40%~50%蕉茎粉,20%~30%食用菌废液料,l5%~25%麸皮,5%~10%酒糟和以及少量促酶剂和营养添加剂生产菌体蛋白质饲料,可替代10%~25%的进口饲料;叶涌清利用蕉茎生产的雏鸡菌体蛋白质饲料成本较低,且能促进鸡的生长发育和增强免疫力等优点。经过对鸡、猪、山羊的喂养证明,以香蕉茎秆为主要原料生产的菌体蛋白饲料添加剂适口性好,能促进动物的生长发育和增强免疫力,缩短育肥周期。海南大学、华南理工大学、中国热带农科院、云南、广西等在利用香蕉茎秆饲喂牛、羊等方面取得了初步成效。据报道,香蕉假茎、茎秆、叶片中含有丰富的蛋白质、糖类和无机元素等营养物质,是一种亟待开发的区域性重要饲料资源。
(六)基质化利用栽培食用菌、蔬菜育苗
叶涌清等经过两年的试验探索,摸索出一套利用香蕉茎叶栽培食用菌的技术,试验对比数据显示,利用香蕉茎叶栽培食用菌比木屑为主要原料的成本低,且产量高。李青松等用香蕉茎叶作为主要原料对草菇进行栽培,发现其菌丝生长良好,生长快,生物学效率高于稻草,仅次于棉籽壳;用香蕉茎叶代替棉籽壳栽培猴头菇,菌丝生长速度快、长势强、外观洁白浓密,同时现蕾早、出菇快、产量高,生物学效率可达47.50%。吴文革等在香蕉园行间利用香蕉茎叶、牛粪稻草等栽培平菇,产菇量为10~12kg/m2。黄庆生等利用香蕉茎叶代替稻草栽培草菇,产量(4~5.5kg/m2)和质量均高于稻草栽培,且成本低廉。
此外,香蕉茎叶添加微生物菌剂发酵腐熟干燥后,根据不同作物需求按比例添加其他有机肥、营养物质制成育苗基质可用于蔬菜、花卉等作物育苗。