综述：食物废弃物如何转化为新产品：欧洲立法与酶水解技术分析

本综述系统探讨了食物废弃物（FW）资源化路径，重点评述酶水解（EH）技术相较于化学水解（CH）的可持续优势（如温和条件、低能耗、高选择性），梳理欧盟法规框架（如废弃物层级指令、EC No. 1069/2009），并分析其应用于蛋白质、碳水化合物及油脂废弃物 valorisation 的现状、挑战（成本、规模化）与整合策略（如超声、脉冲电场辅助EH），为循环生物经济（CE）提供技术-政策联动视角。

　　

引言

全球食物废弃物问题日益严峻，2022年零售端与家庭废弃食物达10.5亿吨，占全球温室气体排放的8-10%。面对205年百亿人口压力，联合国2030议程明确要求2030年前将人均食物废弃物减半。在此背景下，食物废弃物的资源化转化成为关键策略，其中酶水解技术因其高效、环保的特性备受关注。

食物废弃物、损失、加工副产物的定义与管理框架

定义与数据

食物损失（FL）指采收或屠宰后至零售前环节的减少，根茎作物损失率最高（25%），果蔬超20%，肉类与谷物约10-12%。食物废弃物（FW）则指从供应链中移除的食品及其不可食部分。加工副产物（如果皮、种子）经再加工后可成为食品副产品，但需符合法规以确保安全。

欧盟法规框架

欧盟通过废弃物层级指令优先预防、再利用，其次为循环（包括堆肥）、能源回收和饲料化，最后才是填埋。EC No. 2009/28/EC推动可再生能源利用，EC No. 1069/2009按风险等级管理动物副产物，而指令(EU) 2018/851则引入循环经济概念，强化废弃物减量与可持续管理。

管理策略

生物经济模式利用生物资源生产食品、能源与材料，结合生物精炼厂将生物质转化为高附加值产品（如生物基化学品、饲料）。生命周期评估（LCA）和成本效益分析（LCC）是评估环境影响和经济可行性的重要工具，需综合考虑废弃物可用性、工艺成本及规模化潜力。

基于生物聚合物水解的食物废弃物资源化途径

水解通过断裂化学键将大分子分解为小分子单位（如蛋白质→氨基酸，碳水化合物→单糖，油脂→脂肪酸）。传统化学水解使用强酸/碱，效率高但能耗大、副产物多；酶水解则在温和条件下进行，选择性高、污染小，但成本较高、反应速度慢。

化学水解原理

化学水解常用于提取纤维素纳米晶体、生产生物柴油或肥料。例如，酸水解降解微藻蛋白质并回收碳水化合物，而碱水解更利于肽类释放。其效率可通过超声、微波等辅助手段提升，或作为酶水解的预处理步骤。

酶水解资源化路径

酶水解分为酶辅助提取（打破细胞壁释放内部化合物）和催化分解聚合物（目标为获得小分子）。其效率受底物预处理、酶种类（如蛋白酶Alcalase?、脂肪酶、纤维素酶）、浓度、pH、温度及抑制剂影响。游离酶操作简便但难回收，固定化酶可重复使用但成本较高。

碳水化合物源的酶水解

酶水解作为糖化步骤，将淀粉或木质纤维素转化为可发酵糖，用于生产乳酸、益生菌、丁二醇及生物乙醇。例如，纤维素酶与木聚糖酶处理可生成益生元成分，促进肠道菌群生长。此外，酶处理还能改善副产物的工艺特性（如乳化性、发泡性）。

油脂源的酶水解

脂肪、油和油脂（FOG）废弃物通过脂肪酶水解释放游离脂肪酸，用于油脂化工产品。酶法替代传统高温溶剂提取，更具能效优势，如从鱼类加工副产物中提取油脂时，固定化Alcalase?可循环使用三次。

蛋白质源的酶水解

酶水解广泛应用于动植物蛋白废弃物（豆类、肉类、鱼类、乳清），以提高消化率、降低致敏性并释放生物活性肽（如抗氧化、抗菌肽）。胶原肽在化妆品和医药中具抗衰老潜力，而蛋白水解物还可作为有机土壤改良剂和植物生物刺激剂，促进可持续农业。

酶水解与其他技术的联用

结合超声（UAEE）、微波（MAEE）、高压（EAHPE）、超临界流体（EASCFE）或脉冲电场（PEF）可显著提升酶解效率。例如，超声通过空化效应增加酶-底物接触，高压破坏细胞结构，而PEF预处理增强酶对蛋白质的穿透性，减少处理时间和能耗。

结论与未来展望

酶水解是实现食物废弃物高值化的可持续技术，契合循环经济目标。然而，其工业化仍面临成本、规模化及法规适配等挑战。未来需通过工艺优化、多技术整合及政策支持，推动实验室成果向产业应用转化，最终实现经济、环境与社会效益的多维提升。