综述：菊苣副产物的多样化利用：如何提升菊苣副产物价值

本文系统综述了菊苣(Cichorium intybus L.)栽培过程中产生的副产物（如叶片、根及根渣）的综合利用策略。作者详细探讨了其在动物饲料、抗氧化剂（如酚类化合物）、生物塑料原料（如通过细菌发酵生产PHA/PHB）、化妆品活性成分（如菊粉和倍半萜内酯）等领域的应用，强调了菊苣副产物在推动农业绿色化学和循环经济中的关键作用，为可持续农业发展提供了创新思路。

　　

引言

菊苣(Cichorium intybus L.)作为菊科植物，其栽培可产生多种产品（如比利时菊苣、菊苣饮料、沙拉或菊粉），同时副产物占比高达50%。这些副产物主要包括叶片、根及根渣，其高价值转化对实现农业可持续发展至关重要。本文从副产物生成到高值化利用展开分析，涵盖农业、食品、医药及材料科学等多领域应用。

副产物的生成与分类

菊苣栽培根据用途分为根用型（如工业菊苣、比利时菊苣）和叶用型（如意大利红菊苣）。根用菊苣在收获时产生大量叶片和非标准根，而叶用菊苣则因去除外层叶片产生大量废弃叶材。比利时菊苣生产过程中，75%的副产物为水培后的根系，其余为叶片和小型根。法国作为主要生产国，年产量波动显著，副产物总量可达22万吨。

叶片的多元化利用

动物饲料：菊苣叶片富含纤维、蛋白质及次生代谢物（如酚类化合物和倍半萜内酯），适合反刍动物饲料。但其高消化性需与其他饲料搭配，过量摄入可能导致牛奶苦味（与STLs含量相关）。
抗氧化剂来源：叶片中酚类化合物（如绿原酸、菊苣酸）含量显著，红菊苣品种因含花青素（如矢车菊素）抗氧化活性更高。提取工艺（如超声波辅助提取）可提升得率，60°C提取180分钟时总酚含量达614 mg/100 gFW。
发酵与甲烷化：叶片作为发酵底物可通过乳酸菌（如Lactobacillus plantarum）增强抗菌活性；甲烷化则用于能源生产，冬季产气量可达80 m³/h。
其他应用：叶片粉末可作为染料吸附剂（如酸性蓝25），其吸附效率优于硅藻土但低于部分植物材料。

根系的高值化路径

饲料与食品添加剂：根渣含菊粉（15-20%湿重）和纤维，可改善猪仔肠道菌群（降低炎症）及宠物食品功能性（2-10%添加量）。
化妆品与医药：根提取物中的倍半萜内酯（如11,13-二氢菊苣苦素）具有抗寄生虫活性，酶解后增强对金黄色葡萄球菌的抑制。
生物塑料生产：

1. 直接发酵：菊粉经Cupriavidus necator发酵生成PHB，优化后产量达1.9 g/L；
2. 平台化学品：菊粉水解为5-HMF（产率90%），进一步氧化为FDCA替代石油基塑料；
3. 薄膜材料：菊粉-壳聚糖复合膜具备抗菌性，添加5%根提取物可抑制大肠杆菌。

工艺副产物与整株利用

烘烤菊苣根产生的工艺水（25,000 m³）用于灌溉柳树林，实现资源循环。整株废弃料作为肥料（如与珍珠岩混合）可提升黄瓜产量（25%添加量）。

结论与展望

菊苣副产物的综合利用契合欧盟循环经济战略，其多元转化路径（如生物塑料、功能食品）需解决储存标准化与成分稳定性问题。未来可通过CRISPR/Cas9技术培育低苦味品种，进一步拓展应用场景。该领域的技术经济分析显示，酶解根渣提取物成本可控制在10欧元/千克，具备市场化潜力。