大蒜加工廢水綜合利用研究進展

陳倩倩

摘要：大蒜有豐富的蛋白質、氨基酸、多糖、蒜素等營養成分，兼有排毒、降血糖及防治腫瘤、心血管疾病的保健作用，深受人們喜愛。但鮮大蒜對腸胃的辛辣刺激和常溫不能長期儲存等缺點限制了大蒜鮮食市場的擴大。因此，蒜片、蒜粉等各種大蒜制品產業發展迅速，但廢水排放問題一直是生產企業亟待解決的難題。以脫水蒜片加工生產為例，據估算，每生產1t脫水蒜片，經清洗、漂洗和離心脫水等加工處理后，能產生50t左右廢水，這類廢水含有強烈的刺激性氣味和豐富的有機物，直接排放不僅會造成環境污染，還會導致其中的功效成分資源浪費，且廢水中的大蒜素具有較強的抑菌效果，給污水處理帶來了極大的困難。目前，大蒜廢水主要還是通過排放至污水處理設施中進行處理，而蒜素的抑菌效果大大增加了污水處理的養菌成本，亟需進行系統的研究予以解決。我國有關大蒜加工污水處理的研究較少，主要還停留在實驗室階段，缺少系統有效的處理措施和解決方案，大蒜廢水如何有效處理及利用已經成為制約我國大蒜加工業的關鍵問題，迫切需要進行成熟有效的處理及綜合利用技術升級。

關鍵詞：大蒜;加工廢水;綜合利用;研究

0引言

大蒜，別名獨蒜、葫蒜、葫等，是蔥科蔥屬植物。我國是大蒜的主要生產國之一，年產量占世界總產量的四分之三，在國際大蒜市場上具有舉足輕重的地位。大蒜常用來鮮食，此外還加工成蒜泥、脫水蒜片、蒜汁等制品，其中脫水蒜片是大蒜加工的重要產品之一，對出口創匯、穩定我國大蒜價格、保障大蒜產業健康發展起到重要作用，其產量及出口量逐年上升。2018年我國大蒜年產量為2227萬t，而每年的大蒜加工量約30萬t，其中出口大約16.4萬t。在大蒜脫水生產加工過程中，清洗、漂洗和脫水等過程均會產生大量廢水，其廢水中含有大量的多糖、蛋白質、蒜氨酸等成分，是大蒜加工過程中的主要副產物。現行生產中每生產1t脫水蒜片，需消耗30～40t水。大蒜加工廢水是一種高濃度的有機廢水，富含多種成分，尤其含有大蒜素，對細菌具有很強的殺傷力，因此會對后面的生化處理造成嚴重干擾。據估算，每年全國蒜片加工廢水中流失的大蒜蛋白約2.4萬t，大蒜多糖約3 萬t，大蒜素約120萬t。如果對蒜片加工廢水進行高值化利用，將其中含有的功能成分提取分離，經純化后即可作為高附加值的保健食品和醫藥原料。

1實踐意義

大蒜切片廢水中含有的大蒜素具有殺菌的作用，其存在使得大蒜廢水處理難度極高，嚴重抑制了普通廢水處理生化過程中的菌種活性。當前，國內外研究者已采用淀粉廢水、家禽養殖廢水、啤酒生產廢水等為廉價培養基制備出微生物絮凝劑，并應用于相應行業的污廢水處理。但關于微生物絮凝劑對大蒜加工廢水處理研究較少，此次研究經大蒜切片廢水的無害化處理，各項指標最終達到相應排放標準再排放，保護水資源的同時，實現可持續發展及和諧社會的要求，具有一定的現實意義。

2大蒜廢水主要成分的分子質量分布

大蒜加工廢水中主要含有大蒜多糖及蛋白質兩種成分，采用膜過濾方式對其分子質量分布進行研究。大蒜加工廢水中蛋白質的分子質量主要分布在30ku以上，含量占總蛋白含量的99.50%;而對比糖類物質的分子質量分布發現其主要分布在30ku以下，占到總糖含量的83.48%，特別是分子質量在10ku以下的糖類含量占總糖含量的54.13%。大蒜蛋白質與糖類的分子質量分布不同，采用30ku的膜過濾組件結合酸沉法可以基本達到糖類與蛋白質分離的目的。

3大蒜加工廢水綜合利用

3.1? 大蒜加工廢水的有機物提取

我國的大蒜加工副產物的高值化利用程度低，每年超過50000t的蛋白、多糖等可利用的有機物被浪費，如果對大蒜加工廢水中的副產物提取分離、純化，進行有效利用，將其提取出來，經純化后不僅可以作為高附加值的保健食品和醫藥原料，還可以解決大蒜廢水排放帶來的污染問題，節約資源，豐富大蒜加工企業的產品結構、降低大蒜產品生產成本，獲得更高的經濟效益。如何簡單高效地從大蒜加工廢水中分離提純功能性成分，是該領域研究的熱點問題。

3.2? 提取大蒜素

大蒜廢水中的主要抑菌成分是大蒜素，又名二烯丙基三硫化合物，由于蒜素具有較高的抑菌效果，如何從廢水中分離蒜素也成為解決廢水問題的關鍵。部分學者采用膜分離技術分離蒜素，并取得了有參考價值的處理方案。采用納濾工藝從大蒜廢水中分離提純大蒜素，實驗發現當采用150u的納濾膜過濾時，依然有超過90%的大蒜素通過納濾膜，經過冷凍干燥可以得到大蒜素的干品，實驗為蒜素分離的膜孔徑選擇提供了依據，但缺乏配套的前處理工藝。通過膜方法從廢水中提取大蒜素等有效成分，實現了廢水中資源物質的提取回收，但是目前的膜技術是按分子量大小進行處理的，細孔的分布不適合高度分離，這就需要考慮與其他技術組合使用，實現對廢水中功能性產品的有效回收。采用分子印跡分離技術和膜分離技術相結合，對廢水進行多級分離處理，設計合成了三種金屬配位分子印跡聚合物微球材料，成功地從大蒜中提取了蒜氨酸、大蒜素、大蒜黃酮等功能成分，較好地實現了大蒜廢水中的小分子有機物的回收利用。還有部分學者采用蒸餾、萃取等方法實現了大蒜素的回收提取，利用蒸餾法提取大蒜素，并按照大蒜素的生產步驟和影響因素，選擇大蒜的破碎粒徑、蒜酶激活劑———亞鐵離子的濃度、發酵溫度和蒸餾提取時間4 個因素對大蒜素的提取率進行比較，確定了大蒜素的蒸餾和冷凝回收工藝條件，此法設備簡單、產品穩定性好，為從廢水中提取大蒜素提供了一條新的解決思路，但是因蒸餾溫度相對較高，大蒜素會有一定的損失。采用有機溶劑萃取法萃取大蒜廢水中的大蒜素，確定了適合大蒜廢水中大蒜素回收與利用的最佳有機溶劑為石油醚，并且改進了大蒜廢水中對大蒜素的測定方法，不僅節約資源，還大大降低了生產成本。

4結語

目前，相關學者對廢水處理技術的研究，主要集中在工藝參數的優化，對技術本身包括原理、特性的深入探討相對較少。因此開發出設備投資少、處理效率高的廢水回收利用方法，既減少水資源浪費，又高效集成廢水中“廢”與“寶”是未來的發展趨勢，最終實現大蒜加工的可持續性綠色生產。

參考文獻：

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[2]?? 王加祥.大蒜加工廢水中大蒜素的回收利用[D].泰安：山東農業大學，2016.