综述：从废弃物到资源：解锁班巴拉花生废弃物的环境与营养价值

本综述系统探讨了班巴拉花生（Vigna subterranea）废弃物通过PRISMA指南指导的系统性评价方法，揭示了其转化为生物能源（如沼气）、土壤改良剂（如堆肥和生物炭）、生物基材料及营养提取物（如膳食纤维和蛋白质）的多重路径。文章强调这种循环经济模式可减少温室气体（如CH4和CO2）排放，提升土壤肥力（如氮磷钾营养元素），并支持联合国可持续发展目标（SDGs），为非洲农业系统提供环境与营养双重效益的解决方案。

　　

引言

全球粮食安全因人口增长、环境退化和气候变化面临严峻威胁，亟需开发具有韧性和营养丰富的替代作物。班巴拉花生（Vigna subterranea）作为一种原产于撒哈拉以南非洲的未充分利用豆类，具备耐旱性和固氮特性，成为粮食与营养安全的重要资源。然而，其加工过程产生大量废弃物（如荚壳、茎秆和加工残渣），当前通过填埋或露天焚烧的处理方式加剧了气候变化，并对当地社区健康构成风险。

方法论

本研究遵循PRISMA指南，在2025年5月至6月期间系统检索了Google Scholar、Web of Science、PubMed和Scopus数据库，使用布尔运算符组合关键词（如"Bambara groundnut"、"waste"、"valorization"、"bioenergy"）筛选文献。通过两阶段筛选（标题摘要筛选和全文评估），最终纳入84项研究，涵盖班巴拉花生废弃物的综合价化路径、挑战及相关案例。

当前环境影响

班巴拉花生废弃物在非洲年产量超过30万吨，主要产于尼日利亚等西非地区。这些废弃物（如木质纤维素含量高的荚壳）在填埋场厌氧分解产生强效温室气体甲烷（CH₄），露天燃烧则释放一氧化碳（CO）和颗粒物（PM_2.5），导致空气污染和呼吸道疾病风险。此外，废弃物中的有机营养物（如氮、磷、钾）流失，加剧土壤贫瘠化并增加合成肥料依赖，凸显线性经济模式的局限性。

价化路径整合环境与营养视角

生物能源生产

班巴拉花生废弃物的木质纤维素成分（纤维素42.4%，半纤维素27.8%）适用于厌氧消化产沼气（CH₄和CO₂）或生物乙醇生产。消化后的残渣富含植物可利用营养（如氨态氮），可作为生物肥料，形成能源自给与土壤改良的循环链。研究显示，其粗脂肪和碳水化合物含量适宜沼气生成，但混合其他有机物未显著提升产率。

土壤改良剂

废弃物通过堆肥转化为腐殖质有机质，改善土壤结构、水分保持力和微生物活性。堆肥过程保留大量营养元素（如N、P、K和微量金属），提供缓释肥效。此外，热解产生的生物炭（biochar）具有多孔结构和碳封存能力，可增强作物抗逆性（如香蕉氮利用效率）并修复污染土壤。

生物基材料

荚壳中的纤维素和木质素可提取用于合成可降解生物塑料或水处理吸附剂（如去除重金属），替代传统塑料并解决资源有限地区的清洁水挑战。

营养提取用于食品/饲料应用

加工残渣（如脱脂荚壳）富含膳食纤维（52–58%）、蛋白质（16–25%）和多酚抗氧化剂，可通过酶解提取生物活性肽（具抗炎、抗菌特性），用于食品强化或动物饲料。研究表明，班巴拉花生粕可替代家禽饲料中20%的传统成分，提升兔子生长性能58%，但需处理抗营养因子。

废弃物营养组成

主要废弃物包括荚壳、茎秆和加工副产物（如米糠状残渣）。荚壳含高粗纤维（52.32%）和灰分（10.9%），蛋白质达9.3%；茎秆含粗蛋白10–15%和纤维；加工残渣蛋白质含量17.9–21.16%，能量密度12.44 MJ/kg。这些成分为价化路径提供了营养基础。

案例研究

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  大豆豆渣（okara）：亚洲地区将豆渣（含蛋白20–27%）转化为发酵饮品或高纤维食品，减少填埋甲烷排放并用于单胃动物饲料。
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  豇豆荚壳：西非通过晒干和压块技术将废弃物转化为旱季饲料，同时堆肥改善土壤肥力。
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  花生壳：全球探索其用于工业填料、生物燃料或食品添加剂（如杏仁壳面包），提升营养密度和减少碳足迹。

政策与实施挑战

价化面临技术设备缺乏、启动资金不足、政策标准缺失（如堆肥质量认证）及文化认知障碍（如废弃物食用接受度）。建议通过政府激励（税收优惠）、机构合作（如国际热带农业研究所IITA的技术支持）和社区教育推动变革。

结论

班巴拉花生废弃物的价化整合了环境可持续性与营养强化，通过生物能源、土壤改良、材料开发和营养回收实现循环经济。这一模式减少温室气体排放、提升土壤健康、支持粮食安全，并为非洲农业系统提供经济赋能路径，符合联合国SDGs目标。