榨菜副产物资源化开发利用现状与展望

孟秋峰，杨卫东，张 萍，王 洁，任锡亮，高天一，陈建明，孔祥礼

（1.宁波市农业科学研究院，浙江宁波 315040；2.浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州 310029；3.浙江大学宁波理工学院，浙江宁波 315100；4.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，浙江杭州 310021）

榨菜是茎用芥菜的制成品，最初由于加工过程中使用木榨压出多余的水分，故名为“榨菜”[1-2]。榨菜是以十字花科芸薹属茎瘤芥，又称茎用芥菜（Brassica junceaCoss.var.tumidaTsen et Lee.）的瘤状茎（俗称青菜头）为原料，经整理、脱水、加盐腌制成的一种半干态蔬菜腌制品[3-5]。茎瘤芥为芥菜的茎用变种，是我国特有的蔬菜作物，其叶皱缩呈椭圆形，叶柄基部异常发达，具有乳状突起，有缩短茎与膨大的瘤状茎[3,6]。瘤状茎为经济收获部分，其组织细嫩，营养丰富，最适于腌制，主要用于加工成腌制榨菜。榨菜脆嫩爽口，营养丰富，富含人体所需的蛋白质、多种氨基酸及膳食纤维，为我国特产，也是世界三大腌菜之一，是人们喜食的佐餐佳品[4]。

榨菜栽培于长江流域，如川渝、湖南、湖北及浙江、贵州、江西、陕西等地区[5]。在一些地区已形成了规模化种植、产业化经营和现代化加工生产，成为带动多项产业协同发展的传统支柱产业。我国重庆涪陵及浙江余姚的榨菜最为出名，均被评为“中国榨菜之乡”[5]。我国主要有浙式榨菜与川式榨菜之分。浙式榨菜以浙江余姚、慈溪、鄞州一带为主，川式榨菜以重庆与四川地区为主。浙式榨菜主要为盐脱水，川式榨菜则主要为风脱水工艺[6]。后来重庆一些榨菜加工者因劳动力不足等原因，改风脱水为盐脱水[6-7]。

榨菜加工传统工艺复杂，传统榨菜生产中只有瘤茎用于加工，因此生产和加工过程中产生了大量尾菜，包括鲜榨菜叶以及加工中产生的碎菜、菜皮、菜尖等副产物。同时，榨菜脱水与腌制过程也产生大量卤水，腌制废水治理问题一直是榨菜产业发展的瓶颈。榨菜产业带动了种植业、加工业以及相关的化工（食盐）、包装、运输等产业发展，真正实现了一、二、三产业有机融合。因此，大力加强榨菜副产物资源化利用与循环利用，能增加榨菜产业附加值，使榨菜产业实现可持续发展。本文总结了我国榨菜产业废弃物的资源化利用现状，并提出建议，为发展绿色清洁生产与资源高效利用的环境友好榨菜产业提供参考。

1 榨菜加工过程中尾菜的开发利用

芥菜的茎瘤芥主要用于加工榨菜，其收获部分为瘤状茎，因此，采收过程中榨菜叶属于尾菜。榨菜加工过程中也产生叶梗、碎菜、菜皮、菜耳、菜尖、皮筋等尾菜[8]。据估计，叶、皮、筋约占收获量的50%，这些尾菜属于未充分利用的资源，随意丢弃易污染环境[9]。榨菜叶含有丰富的维生素、纤维素以及矿质元素，实际上，榨菜叶部分营养成分甚至高于瘤状茎，如蛋白质、矿质元素铁、锰、锶、钼等的含量均较高[5]。李敏等[9]用超声波辅助提取工艺从茎瘤芥皮筋中提取出了叶绿素，实现了对榨菜尾菜的开发利用。

1.1 加工成叶用菜

茎瘤芥叶薄多汁、叶茎肉厚，含有丰富的维生素、膳食纤维和无机盐等营养物质，可以加工成叶用菜类。一些榨菜产区就有利用榨菜叶片（尤其嫩叶）制作“梅干菜”与“冬菜”的传统[3]。榨菜叶可以腌制泡菜，也可加工成绿色菜汁饮料与发酵汁饮料，提取天然色素（叶绿素）等[10]。在榨菜加工过程中皮筋产量大，皮筋中含有纤维素、果胶与叶绿素等成分，叶绿素可应用于食品、日化及医药等产业，付晓陆[11]开发了脱水榨菜叶新工艺，有效去除了榨菜叶的苦涩味。其工艺为在新鲜榨菜叶添加NaHCO3、食盐于pH 8、90 ℃进行漂烫；然后，均匀拌入3%葡萄糖与0.05%β-环糊精，糖渍1 h；最后分别于85 ℃干燥2 h和75 ℃干燥4 h，分段干燥所得脱水榨菜叶品质最佳，无苦涩味。

1.2 发酵菜

榨菜叶可以发酵为酸菜，而且以榨菜青叶为主要原料，加入麸皮、大豆等辅料混合而成培养底料，接种米曲霉、黑曲霉与木霉混合菌株，可发酵生产榨菜酱油，具有独特的榨菜风味[12]。黄业传等[13]研发了制备榨菜叶酸菜的发酵剂，即为肠膜明串珠菌3%、短乳杆菌1%与植物乳杆菌1%混合菌株，将榨菜叶加工制成风味俱佳的酸菜，发酵效率高，发酵时间缩短为5 d。许明惠等[14]发明了调味榨菜浆，以榨菜加工废弃物为主要原料（40%～60%），加入胭脂萝卜泡菜浆（10%～40%）、虎皮尖椒浆（10%～20%）、花椒芽浆（5%～10%）、香辛料（0.2%～0.6%）、白砂糖（0.3%～0.9%），经过自然发酵制成的榨菜浆咸酸适中，鲜香味浓，微麻辣，可作为下饭菜与面食的佐料。榨菜皮废弃物经腌制、发酵后风味物质增加，具有强烈的榨菜风味，适合作为榨菜风味相关调料的原料[15]。

1.3 作为栽培基质

榨菜叶含有丰富的营养物质，通过与其他物质进行配比，经过一段时间的堆放，可以用作农作物栽培的基质，为作物生长提供充足的养分。冉景盛等[16]以榨菜叶（20%）、棉籽壳（68%）、麦麸（10%）、石膏（1%）、石灰（1%）等为基质原料栽培杏鲍菇，菌丝生长良好，生物学效率高。榨菜叶还田可增加土壤肥力，温明霞等[17]研究得出榨菜叶还田后增加了土壤养分，促进了水稻养分的吸收。重庆市涪陵区推广的“配方肥+榨菜叶还田”模式，榨菜叶中含有丰富的营养，用其还田可以基本满足水稻对各种养分的需求，减少化肥投入，改善土壤的理化性状，保持水稻高产稳产。

2 加工废水的资源化利用与治理

2.1 榨菜加工废水的利用

榨菜生产过程中需要多次腌制，后续有多次脱盐、脱水与淘洗的工序；因此，生产过程中要间歇排放腌制水、脱盐水、淘洗水等生产废水。榨菜废水特点是盐度高、有机物含量高、氮高、磷高[18]。有研究得出，榨菜废水中含有水溶性有机物，糖（蔗糖、果糖、葡萄糖）、果胶、有机酸、多元醇、单宁物质、蛋白质、氨基酸与水溶性维生素等，可生化性较强（BOD5/COD 值约为0.4～0.6）[19-22]。黄健盛等[23]研究得出，榨菜生产废水COD 为41 000～90 400 mg/L、氨态氮为720～920 mg/L、总氮含量为2 800～3 000 mg/L、总磷含量为380～400 mg/L、盐度为9%～10%、pH 为3.8～4.6。有学者调查得出，重庆市涪陵区每年在榨菜生产加工过程中产生约20 万t 的榨菜腌制盐水，这些腌制盐水，富含多种氨基酸等营养物质，有机物浓度高达0.3～20 g/L，食盐浓度高达2%～15%[24]。

在盐腌制过程中，榨菜组织将可溶性营养成分（如氨基酸、矿物质、维生素）渗到腌制液中，使腌制液中食盐、有机物与氮磷浓度增加。开发利用榨菜腌制盐水，可制成榨菜味调味品[24]。重庆市涪陵区榨菜生产厂家将榨菜腌制过程中产生的腌制盐水加香料浓缩熬制成榨菜调味液，其色红味浓，是凉拌菜、调味料和面条的调味佳品。董全等[24]采用榨菜腌制盐水与黄豆等混合，然后接种发酵生产榨菜调味汁。李杨等[25]将榨菜腌制液作为酱油酿造的原料，经双效浓缩、保温发酵、原池浇淋等工艺，生产出一级酿造酱油，味道鲜美。榨菜经过3 次腌制后，收集含盐汁液，再加入混合香料如八角、桂皮、花椒等，加热、熬制、真空浓缩作为调味品。产品为棕红色，具有酱香气与榨菜香气，鲜咸适口[26]。吴祖芳等[27]发明了利用榨菜低盐腌制卤汁生产榨菜营养调味汁的方法，低盐卤汁经过滤、超滤、真空浓缩至NaCl 含量为7.5～15 g/100 mL，在卤汁浓缩液中加入白砂糖与谷氨酸钠，得到榨菜营养调味汁，咸甜适口，滋味醇厚。

2.2 榨菜加工废水的处理

榨菜加工排放的废水在生产季节排放量大，并且污染物浓度随生产季节、生产企业而变化[28]。浙江等地腌制榨菜采用盐脱水工艺，同风脱水相比，产生的废水中有机物与盐的含量更高，处理难度加大[29-30]。余姚榨菜生产工艺是先将榨菜鲜菜头加盐腌制，此阶段排出头渍卤水，再加盐第二次腌制，产生次渍卤水，因此，余姚榨菜加工业废水绝大多数为腌制产生的卤水[30]。目前榨菜废水处理多为公益性的，运行成本高，经济回报较低，仅规模大的榨菜企业建有污水处理厂。因此，当前榨菜生产废水治理根本措施仍是降低废水排放，实现资源循环利用。榨菜废水处理有多种方法，如化学方法（高级氧化技术、电化学方法）、生物方法（生物膜反应器、活性污泥法等）以及它们结合产生的方法[31]。

2.2.1 化学方法

榨菜废水采用化学方法处理，不仅能去除废水中的盐度，而且也能去除部分有机物。国内榨菜废水的主要处理工艺有Fenton 氧化法、电化学法和混凝沉淀法等。

Fenton 氧化法是一类均相催化湿式氧化法，该工艺主要利用亚铁离子的催化作用，使双氧水产生两个活泼的氢氧自由基，从而引发自由基链式反应，加快有机物和还原性物质的氧化，常用于榨菜的废水处理。如封享华等[21]的研究结果表明，Fenton 氧化法可以有效去除榨菜废水COD，去除率为76%。针对榨菜废水中氨态氮和总氮含量高的问题，有学者提出采用电化学方法，整体或局部实现硝化反硝化、好氧反硝化、厌氧氨氧化等脱氮技术的耦合运用。渠光华等[5]研究用电化学氧化法去除榨菜废水中氨氮，发现在电解30 min 后，氨氮去除率为89.75%；电解60 min，氨氮去除率为99.94%。混凝沉淀法则主要利用混凝剂发生化学反应所产生的胶体中和榨菜废水中某些物质表面所带的异性电荷，使其凝结，最终沉淀、分离。刘江国等[32]采用混凝沉淀法对榨菜废水进行处理试验，结果表明，使用CaO 作为混凝剂、PAM 做助凝剂时，处理效果较好。

2.2.2 生物方法

榨菜废水中的榨菜腌制废水是一种高盐高浓度有机废水，传统的生物方法难以进行高效处理。废水的有机物是易于生物降解的，但高盐对微生物有抑制作用，含盐量过高，生物的生长繁殖受到限制；因此，榨菜腌渍废水生物处理成本高、效率低，难以达到治理目的[20-22,24]。如果含盐废水通过稀释降低盐分（小于1%）再进行生物处理，又会造成水资源浪费[21]。柴宏祥等[20]开发了生物膜反应器，使榨菜废水COD 去除率达到99.1%、氨态氮去除率为96.4%、总氮去除率为96.7%，磷去除率为99.9%，出水达到污水综合排放一级标准。周健等[28]采用序批式生物膜反应器，接种从榨菜腌制废水中筛选出的耐盐菌，增加生物膜反应器对高盐废水的适应性，该反应器具有较强的硝化与反硝化能力，可使氨态氨去除率达到98%，总氮去除率达96%。因为榨菜废水为有机废水，BOD5/COD 的比值高，可生化性好，因此可以实现生物资源化利用[29]。近几年发展起来了一种先进污水处理技术——微生物燃料电池系统处理榨菜加工废水。微生物燃料电池系统是一项新兴的能源技术，是以产电微生物为催化剂，直接以简单有机物或实际废水中的复杂有机物为原料，将有机物中的化学能转化为电能[30-32]。多种污水可作为微生物燃料电池系统的燃料，如生活污水、养猪废水、垃圾渗滤液等[31-32]。污水有机物作为微生物燃料电池系统的基质，在降解污染物的同时实现能量的回收利用。也有学者开发的微生物脱盐燃料电池，能够同步产电脱盐脱氮脱磷，能将废水开发为能源，起到废水治理的作用[20]。重庆大学构建的双室微生物燃料电池系统处理高盐高有机物浓度榨菜废水，微生物脱盐燃料电池在不消耗电能源情况下淡化高盐榨菜废水，实现了污水处理与能量回收的双重目的[31]，但该技术仍停留在实验室阶段。

3 展望

榨菜产业是实现一、二、三产业有机融合的传统地方型支柱产业，由于食用方式多为加工，因此尾菜的资源化利用是亟待解决的问题。一是，传统榨菜生产与加工产生大量尾菜，造成资源浪费，易引发环境污染。可以考虑将榨菜尾菜肥料化、饲料化、深加工成脱水蔬菜等，或从榨菜尾菜中提取活性物质，延长产业链，提高经济效益。二是，榨菜加工废水难以处理，污水处理投入大，回报低，企业积极性差。榨菜加工废水可以资源化利用，如其中的高盐卤水可用于其他腌制产业，既有经济效益，又有生态效益。

总之，榨菜产业技术创新薄弱，国家应支持与资助科研院校对榨菜加工、副产物利用与环保技术等关键技术攻关，鼓励本地企业资源化利用榨菜废弃物，如利用富营养化榨菜腌制废水，发展盐生农业，养殖盐生动物，培育盐生植物，利用盐生植物进行植物脱盐等；将其发展成为绿色清洁生产、资源高效利用、零废弃物排放的环境友好型产业。