废弃蛋壳资源化利用前景

熊立根

（江西省农业科学院畜牧兽医研究所，江西 南昌 330200）

禽类的养殖在我国占有很大的市场，种禽场每天产生很多废弃蛋壳。随着时代的发展，科学技术的不断进步，人们开始对废弃蛋壳引起重视并加以研究和利用，发现废弃蛋壳在畜牧、食品、药品、化工等行业具有极高的利用价值。

1 蛋壳的结构组成和化学成分

1.1 蛋壳的物理结构

废弃蛋壳大致可以分为真壳和壳内膜，但是因为蛋壳破碎后会有少量的蛋清残存，所以一般认为废弃的蛋壳由真壳、壳内膜及残余蛋清三部分构成，其中蛋壳约占全蛋重量的10%左右；蛋壳重量中壳内膜、残留蛋清约占4%～5%和25%[1]。

1.2 蛋壳的化学成分

蛋壳主要由无机物构成，约占整个蛋壳的94%～97%。有机物约占蛋壳的3%～6%。无机物中约93%都是碳酸钙，还有约1.0%的碳酸镁及少量的磷酸钙、磷酸镁。有机物中蛋白质为主要成分。其蛋壳中的化学成分因种禽种类的不同，彼此之间也略有差异[2]。

2 蛋壳的应用

2.1 蛋壳在畜牧行业中的应用

蛋壳粉可作为饲料添加剂，蛋壳中含有的大量碳酸钙及动物所需要的铁蛋白质等营养物质，是一种高质量的畜禽钙源饲料添加剂。鸡、鸭、鹅蛋壳综合开发利用，可变废为宝。在饲料行业，蛋壳粉可作为优质的矿物质饲料，因为其中钙、磷含量大约有34.9%和2.2%，基本上能满足畜禽对钙、磷的需求。养殖散户可自制蛋壳粉，用清水将废弃蛋壳清洗干净，采用热水煮沸的方法进行消毒，将铁锅烧热温度保持在60℃左右，然后加入清洗消毒后的蛋壳，将蛋壳炒脆取出，用简易的破碎设备将其粉碎收集装袋，可作为鸡的钙饲料[3]。王禅楠等研究表明蛋壳粉作为饲料钙源添加剂的补钙效果优于单一的碳酸钙，具有成本低、制作方法简单、安全性高等优点，是一个可深入研究并利用的生物钙源[4]。

还有蛋壳血粉也是一种畜禽可用的优良饲料，也可用于制作优质肥料的原料，可促进植物的生长。蛋壳血粉制作简便，只需将蛋壳粉与畜禽血混和后干燥、磨碎便可。

2.2 蛋壳粉在工业中的应用

木塑复合材料在家具、建材等行业有着广泛的应用，是一种新型的复合型材料。蛋壳粉可应用于木塑复合材料研制PP/木粉/蛋壳粉复合材料[5]。聂恒凯等以PP、蛋壳粉、聚乙烯接枝马来酸酐、硅烷偶联剂、木粉、乙烯-乙酸乙烯酯塑料为原料研究改性聚丙烯基木塑复合材料。不断改变材料中蛋壳粉的含量研究其材料的冲击强度、硬度、维卡软化温度等的变化，得出木塑复合材料综合性能最佳时的蛋壳粉计量为10份。

蛋壳粉在废水处理中的应用。蛋壳粉经过特定的处理可以作为除污剂对水体中的有害物质具有吸附作用[6]，刘涛等以对鸡蛋壳的煅烧温度、时间和添加量，对不同pH污水中铜、铅、铬的除去率做了研究，得出了相应的最佳值；另外，鸡蛋壳在除去重金属的同时对酸性污水也具有中和作用。胡巧开等也对鸡蛋壳在处理酸性含铅污水应用做了相应的研究[7]，粉煤灰的过滤和混凝沉淀对废水具有一定的净化作用，主要是物理处理。鸡蛋壳的成分是碳酸钙，与废水中的铅作用可以转化为碳酸铅沉淀除去。综合两者的优点采用鸡蛋壳和粉煤灰混合物（3∶1）对酸性含铅废水的处理具有很好的效果，除铅率和废水允许排放pH值都达到国家标准。

碳羟基磷灰石（CHAP）因具有特殊的物理和化学结构，对颗粒有着良好的吸附固定作用，是一种新型的矿物材料，实验表明以废弃蛋壳为原料，做成羟基磷灰石对镉和铜具有高亲和性[8]。石灰材料已用于对重金属污染的改良中，研究表明废弃的蛋壳可以被用来作为一种替代碳酸钙对重金属在土壤中的固定[9]。

醋酸钙在各行业中的应用十分广泛，比如用作缓冲剂、防腐剂、螯合剂等试剂。醋酸钙的制作原料主要为碳酸钙。蛋壳中的93%都是碳酸钙，因此，鸡蛋壳可以作为制作醋酸钙的原料。用蛋壳制备醋酸钙的方法有很多，梁春娜采用微波辅助中和法、磁场辅助中和法以及超声波辅助中和法以鸡蛋壳为原料制备醋酸钙，并对得到的醋酸钙产品进行检测，醋酸钙产品符合国家标准，安全可靠，可用于食品、医药等行业[10]。

以废弃鸡蛋壳为原料可制得固体碱催化剂，以废弃蛋壳制备的催化剂用于生产生物柴油，不仅回收了固体废弃蛋壳，降低了其对环境的污染，同时也降低了生物柴油的价格，提高了生物柴油与传统石油的竞争力[11~12]。

废弃蛋壳作为涂料颜料喷墨打印纸的碳酸钙颗粒[13]。这项研究提出了一种经济的处理方法，从蛋壳废弃物中回收它们在商业产业中有用的生物产品。他们采用溶气气浮（DAF）分离装置，经过2h的分离操作，成功的分离了99%的蛋壳膜和96%的蛋壳碳酸钙颗粒。将回收的ECC颗粒用作涂布颜料用于喷墨打印的纸张和进行了调查对油墨密度和纸张光泽的影响。在加入ECC颗粒的涂布颜料增强青色、品红和黄色墨的光密度，同时减少了黑色墨的光密度和涂布纸的光泽度。

2.3 蛋壳粉在食品行业中的应用

蛋壳粉在补钙面条上的应用[14]。面条是烹饪简单、口味鲜美、营养丰富的产品，深受广大消费者的喜爱。宾冬梅等研究以蛋壳作为钙磷添加剂在面条中使用，转变常规补钙方式。从面条配方的选择，到面条制作过程中蛋壳粉的添加量、和面时间、切条规范以及干燥程度做了一定的探究，添加一定量的蛋壳粉的面条外观色泽好、风味独特、具有较高的保健作用以及食疗效果。

蛋壳粉在天然儿童牙膏中的应用。沈兆雷等对蛋壳粉在牙膏中的应用做了探究，蛋壳粉是一种优质钙磨料，这种天然的钙磨料与牙膏中的传统摩擦剂相比，其磨损值极低，对儿童牙齿几乎不会造成损伤[15]；而且成本低廉，回收废弃蛋壳还能减少对环境的污染，具有一定的经济效益。

2.4 蛋壳粉在医药行业中的应用

复方鸡蛋壳治疗慢性浅表性胃炎的应用。鸡蛋壳为碱性物质，含有大量的碳酸钙和胶质，既可中和胃酸，又能促进炎症消退和溃疡面的愈合。《中药大辞典》中指出鸡蛋壳粉“治疗停饮胃脘、反胃、黏膜性胃炎及各种出血”。陈颖渊等研究表明，复方鸡蛋壳粉在治疗慢性浅表性胃炎具有很好的疗效，而且复发率低，值得临床推广应用[16]。

3 蛋壳膜的应用

蛋壳膜透水透气性高、稳定性良好及生物相容性等特点，可以直接作用和交联作用2种方式与功能性物质相结合，它是一种具有吸附、运载酶蛋白和贵金属等物质的功能性天然载体，在日用化工、医药等领域具有广阔的开发价值[17]。

3.1 在医药领域的应用

中医把鸡蛋壳的内膜称为“凤凰衣”，凤凰衣既是传统中药，也是一种高性能的天然生物材料，在医学中有广泛的应用[18]，具有缓解骨关节炎症状的作用，并对轻度烧伤、烫伤有治疗作用。在眼科、耳鼻喉科等也有应用。

3.2 在工业领域的应用

日本科学家研究发现，蛋壳膜对金属具有良好的吸附性。将蛋壳清洗、破碎、处理得到蛋壳膜，再将蛋壳膜粉碎至粉末状，实验发现使用1g蛋壳膜粉末可以吸附71.5mg银和22.9 mg铜；在pH为2.7的情况下，还能吸附300mg以上的金属钯及白金[19]。蛋壳膜可用于染料废水溶液的处理[20~21]。碳化鸡蛋壳膜的电阻比无序活性碳低20倍，蛋壳膜具有天然多孔系统，可以快速转移电解质，制成快速充放电的电极材料，碳化蛋壳膜可用于锂-硫电池[22]。产品表现出放电容量高，长期循环稳定性高的硫负荷。蛋壳膜还可做电极材料[23]，碳化蛋壳膜电极具有良好的循环稳定性，电容衰落极低，可提升电容器性能。

蛋壳膜脲酶固定化及其在生物传感器应用[24]，研究表明蛋壳膜是一种天然材料，它被用作生物膜用于固定脲酶为一个电位尿素生物传感器的开发。

3.3 在食品领域的应用

蛋壳膜功能性饮料的研究。蛋壳膜是纤维状双薄膜，含有大量的蛋白质，而且蛋白质多为胶原蛋白、角蛋白等，还有少量的脂类和糖类，并且含有多种维生素，具有医药作用。汪宝欢等对蛋壳膜采用酶法改性，提高蛋壳膜的溶解性能，并将膜中多糖成分和必需氨基酸提取，研制出高营养，质量稳定，并具有一定功能特性的饮料，为该产品的工业化生产提供依据[25]。

3.4 在化妆品领域的应用

蛋壳膜中富含透明质酸、硫酸软骨素、胶原蛋白和角蛋白等具有美容作用的生物活性物质。透明质酸（hyaluronic acid，HA）是一种酸性粘多糖，是人体皮肤的组成成分之一。杨素珍等对透明质酸在美容化妆品方面的应用做了研究[26]。蛋壳膜中的透明质酸的提取通常采用酶法。赵玉红等对蛋壳膜透明质酸的提取做了研究，研究表明在提取透明质酸方面的胃蛋白酶法优于胰蛋白酶法，提取量比将近1倍[27]。

硫酸软骨素（CS）是一类糖胺聚糖，是一种生物大分子。在医药、化妆品、食品等领域有很大的利用[28]。刘国庆等以蛋壳膜为原料，蛋壳膜经碱提取后，采用酶法分解去除杂蛋白，经乙醇沉淀后过滤、干燥得到产品[29]。

胶原蛋白对人体皮肤有极好的相容性，可以应用于化妆品行业，具有营养性、修复性、保湿性、亲和性等功效[30]。赵敏等以废弃的鸡蛋壳为原料，对鸡蛋壳膜中高效提取胶原蛋白的工艺做了研究[31]。

角蛋白的不同性质用途不同，其组织相容性可用于医学领域，还可以作为皮革填充剂，角蛋白与其他有效物质相配合，可以制得用途不同的化妆品[32]。提取蛋壳膜中的角蛋白一般采用化学法和酶法等方法[33]。刘焱等对鸡蛋壳膜角蛋白的不同提取工艺的效果做了一定的比较[34]。

4 蛋壳残余蛋清的应用

残余蛋清的应用主要是溶菌酶的提取和利用。溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶，是一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶。溶菌酶在食品工业、医药和酶工程等领域有着广泛的作用[35~36]。残余蛋清中提取溶菌酶的方法有很多，许多学者也对各种方法做了比较和探讨。姜馗等对蛋清中提纯溶菌酶的效果进行了比较[37]，还探讨了蛋清中提取溶菌酶的工艺技术[38]。溶菌酶在医药和食品等领域的用途逐渐拓展，但是工业化生产溶菌酶的方法仍不完善。

目前只有少量的废弃蛋壳在饲料生产中被应用，利用率不高。发达国家在蛋壳利用方面技术处于领先地位，对蛋壳的资源化利用趋于成熟。政府和企业应在基础和应用研究方面加大投入，特别要注重工业化生产，彻底解决蛋壳资源的浪费。蛋壳资源化利用不仅能减少资源的浪费，而且还能减少对环境的污染，符合当代社会可持续发展的理念，可以达到环境和经济的双向收益。因此，规模化种禽场废弃蛋壳资源化利用具有很大的前景。

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