2018, Vol. 25 
2. 广西科学院，广西南宁 530007
2. Guangxi Academy of Sciences, Nanning, Guangxi, 530007, China
香蕉是芭蕉科芭蕉属多年生大型单子叶草本植物，广泛分布于南北纬30°以下的热带、亚热带地区。香蕉属高热量水果，果肉富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、膳食纤维、多种微量元素以及维生素，是热带贫困地区人口的主要食物来源和经济来源，被联合国粮农组织(FAO)列为仅次于水稻、小麦和玉米的世界第四大粮食作物，因此香蕉也是关系到世界粮食安全、地区发展和人类健康的重要作物[1-4]。在FAO数据库统计中，大约有136个国家和地区生产香蕉，主产区集中在印度、菲律宾、中国、巴西等国。近年来，世界香蕉收获面积和产量均呈不断增长的趋势，在收获大量香蕉产品的同时也产生几乎等量的香蕉茎叶等农业废弃物[5-6]。为此，如何对香蕉茎叶进行回收利用已成为一个亟待解决的课题。
香蕉茎叶体积大，因而收集劳动强度高；含水量高，既不能直接燃烧又增加运输成本；但其本身具有较高的生物量，营养物质丰富，拥有巨大的开发潜力。目前大部分的香蕉茎秆、叶片等被用作饲料、肥料，或者用来生产低档纸、粗布、包装绳等产品，进一步则可发酵生产沼气或者酒精。虽然近年来香蕉茎秆、叶片废弃物综合利用新形式、新方法、新工艺不断涌现，但从全世界范围来看，对其开发利用还处于初级阶段，产品种类比较单一，产品的附加值较低，生产工艺水平整体比较落后，综合利用效率不高，产业链较短。因此，本文论述了国内外香蕉茎叶废弃物在肥料、饲料、造纸、纺织以及能源等领域的研究现状及进展，为进一步开发利用热带地区香蕉茎叶资源、延长香蕉产业链提供借鉴。
1 香蕉茎叶成分及用途香蕉茎叶的水分含量极高，大部分报道都认为其在90%以上；碳水化合物含量高(含量为15.24%~30.17%，个别品种的碳水化合物含量高达干物质的82%)，能量值高；假茎干物质中蛋白质含量为5.08%~10.39%，并含有粗纤维、脂肪，富含胡萝卜素、尼克酸、梳黄素和硫胺素等多种维生素，以及少量的Mn、Zn、Cu，是一种营养丰富的植物资源[4-7]。另外，香蕉假茎叶还含有粘连的胶体和单宁物质。
香蕉茎叶的成分含量据其种类及生长环境而不同。李子建[8]应用化学试剂显色法，对香蕉茎、叶的成分进行活性预试验，确定香蕉茎、叶的含水率分别高达94.87%和78.18%；粗脂肪、总糖(干物质)和蛋白质在香蕉茎中含量分别为2.56%、8.32%和9.03%，在香蕉叶中含量分别为5.69%、4.12%和10.50%；香蕉叶果胶、半纤维素、叶绿素、黄酮含量分别为2.9%、12.65%、2.27%和4.03%；香蕉茎果胶、半纤维素、单宁含量分别为6.14%、15.85%和5.32%。李乐[9]采用范氏(VanSoest)纤维测定法测定香蕉茎秆中纤维素、半纤维素、木质素含量分别为61.83%、27.23%和13.43%，采用国标CB/T 2677.3—1993测定样品中的灰分含量为3.91%。徐树英[10]的研究表明香蕉茎秆的含水量最高(92%)，叶片的水分含量最低(78.83%)；香蕉茎秆(干基)纤维素含量不高，为21%~23%；半纤维素含量为22%~29%，木质素含量为8%~14%，果胶含量为2%~5%；粗蛋白质含量较高，为8.7939%；水溶物含量较高，为30%~33%；脂蜡质含量为2%~6%。
香蕉茎叶中粗蛋白质含量较高，因而可开发利用为饲料；香蕉纤维则可分解发酵产酒精、沼气；香蕉叶石油醚抽出物(其有效成分为脂肪和叶绿素)、叶多糖和叶绿素铜钠盐具有良好的起泡性和稳泡性，可以开发作为生活餐具洗涤剂或洗涤助剂；香蕉假茎的单宁(多羟基酚酯类化合物)和香蕉叶中的叶黄酮、叶多糖具有较强的DPPH自由基清除能力，其IC50均高于芦丁，说明香蕉茎叶具有开发为天然抗氧化剂的应用前景[8]。可见，香蕉全身都是宝。业界可以根据香蕉的成分特征进行资源化开发利用，在获得低成本产品的同时，有助于“美丽乡村”的实现。
2 香蕉茎叶资源化利用 2.1 香蕉茎叶的肥料化利用香蕉茎叶肥料化利用是一种传统的利用方式，分为直接利用和间接利用。直接利用就是通过土壤中微生物的作用，将香蕉茎叶中的营养物质分解并释放出矿物质养分，改善土壤结构、增进土壤肥力、提高香蕉的品质和产量，是最直接省事的一种方法。间接利用是指废弃物通过堆沤腐解(堆肥)、烧灰、菇渣、沼渣或生产有机生物复合肥等方式还田[11]。新鲜香蕉茎秆含水量高达90%以上，因此不能直接燃烧，多采用堆肥、菇渣、沼渣等其他方式间接利用。
2.1.1 直接还田香蕉茎叶含有大量的有机质、N、P、K和微量元素，是一种优良的有机肥料资源。若能将香蕉茎叶及时还田，使茎叶中的营养物质重归土壤中，可有效地减少其他化学肥料的使用量、增加土壤有机质含量、改善土壤生物环境，实现保护性耕作[3, 12]。香蕉茎叶可直接覆盖在地表还田，也可耕翻埋入土壤还田[13]。但是这两种方式养分释放缓慢，降解不充分，因此实际生产上大多将香蕉茎叶废弃物进行粉碎加工处理后再还田，提高香蕉茎叶废弃物与土壤的接触面，加快香蕉茎叶有效成分的分解利用，提升茎叶废弃物资源的利用率。
近年来国内不少科研单位、企业对香蕉茎叶机械化粉碎还田技术进行研究和探讨，研究的地域主要分布于香蕉的产区，如广东省农业机械研究所[14]，广东工业大学，海南大学[15]，广西农业科学院，南宁市农业机械化技术推广服务站和武鸣县农机化技术推广服务站[16]，等等。朱德荣等[17]发明一种香蕉秸秆机械还田技术，该技术不仅可以处理地上的蕉茎蕉叶，还能够彻底清除埋于地下的球茎根系，具有重要的经济效益和生态价值。李毅等[15]研究设计了切碎组合式香蕉秸秆还田机，确定了切割、输送、粉碎装置等部件的主要结构参数，提高了香蕉秸秆机械化处理水平和生产效率。张燕等[18]研制出一种脱水香蕉秸秆破碎机，其转筒内壁上有两条双螺旋线，并凸起分布于内壁上，可以使单位空间内秸秆的密度提高，单位时间内刀具的破碎效率得到较大提升。迟桂丽[19]发明了一种共轴对剪式香蕉秸秆粉碎还田机，采用反向转动的共轴对剪装置在香蕉生长田间粉碎香蕉秸秆，工作时香蕉纤维缠绕少。甘声豹等[20]研制了一种喂入式立轴甩刀香蕉秸秆粉碎还田机，为拖拉机后悬挂式机器，其在拖拉机的牵引下可以直接田间作业，完成香蕉秸秆推倒、铲断、抓取、喂入、粉碎和还田的连续作业；在各个参数最优时，该机一次作业可将秸秆粉碎成丝状残渣，且残渣抛洒还田均匀，秸秆粉碎质量合格率达94.9%、田间覆盖率达88.61%。
香蕉茎秆机械化粉碎还田在热带地区使用较多，在很大程度上降低了工人的劳动强度，缩短了处理时间，提高了生产效率，实现高效的香蕉秸秆粉碎还田，减轻因香蕉秸秆处理不当所造成的环境污染。然而，该方式的资源利用效率较低；虽粉碎后充分晒干可杀灭香蕉茎秆中的多数病菌，但仍不可完全杀灭致病菌；而且现有的粉碎装置难以将纤维完全切断、刀具易损坏，且操作繁琐、作业不稳定，还需动力装置带动、功率消耗大，增加能源消耗的成本。因此，应加强香蕉茎叶的拉、剪等力学性能研究，加强粉碎还田机刀具的新材料和新工艺研究，进而研制粉碎效果好、工作可靠的粉碎还田机；并对香蕉茎叶腐解过程中土壤中N、P、K等营养成分和细菌的变化进行研究，为适量利用香蕉茎秆粉碎物提供基础。
2.1.2 堆肥还田堆沤腐解还田是数千年来农民提高土壤肥力的重要方式。香蕉茎叶体内除含有大量的水分外，还含有较高的水溶性有机物，且不含难降解的有机成分，碳氮比适宜，是一种很好的好氧堆肥原料[21]。
一般将香蕉茎叶与其他农业畜牧废弃物(如玉米秸秆、稻壳、稻草秸秆、牛粪、鸡粪、猪粪等)均匀混合后进行堆肥处理，使得茎杆中的植物纤维素与半纤维素能充分分解，堆肥完成后可直接将有机质还田。邓小垦等[22]用香蕉茎秆作为基本原料，通过添加不同量的猪粪进行快速堆肥，结果发现猪粪添加量为12.5 kg和17.5 kg时，能显著缩短堆肥体系进入高温分解所需的时间，并延长高温持续时间，增加肥堆全磷和全钾含量，加快物料腐熟进程。匡石滋等[23]采用生物发酵的方法，将粉碎后的香蕉茎秆与鸡粪充分混合均匀，并添加微生物菌剂(真菌，酵母菌，细菌和放线菌等复合菌剂)进行条垛式发酵，堆沤腐熟后有机肥的成分为有机质35.9%、全氮1.7%、有效磷0.9%、速效钾4.3%，符合《有机肥料标准》(NY 525—2002)规定。张聿柏等[24]以机械粉碎、自然晾晒后的香蕉茎秆和鸡粪为主要原料进行好氧堆肥，对香蕉茎秆与鸡粪堆肥化处理的可行性及存在的问题进行评价。文少白等[25]模拟大田环境，研究中国热带农业科学院环境与植物保护研究所基地自制的香蕉茎叶堆肥腐熟样品还田对土壤中各形态钾的影响。匡石滋等[26]和梁雄等[27]通过试验分别接种复合生物发酵菌剂和腐秆剂对香蕉茎叶堆肥过程进行研究，发现接种复合生物发酵菌剂和腐秆剂均会加快香蕉茎叶腐熟，缩短发酵周期，提高腐烂分解程度，提高有机肥的产品质量，养分分解更全面。韩丽娜等[28]发明一种制备香蕉茎秆有机肥的方法，即向堆肥原料(由香蕉茎秆、鸡粪、稻壳、花生秸秆组成，其质量比为50~55︰25~30︰5~10︰10~15)中添加菌剂(白腐菌剂，EM原液和腐秆剂中的任意一种)进行堆肥获得有机肥料，或者将堆肥原料进行堆肥获得有机肥料，堆制后所有堆肥处理的全氮、全磷及全钾含量均高于堆制前，说明有机物得到有效降解，堆肥产品质量上升。
香蕉茎叶与畜牧粪便堆肥化利用技术，将香蕉种植业与养殖业有机结合起来，是一种实现种植业和养殖业废弃物综合利用、变废为宝、化害为利的循环农业发展模式。香蕉茎叶堆肥还田不仅能有效利用香蕉废弃物，还在一定程度上缓解环境压力。但堆肥前基本上需将香蕉茎秆进行粉碎化处理，增加了劳动工序；堆肥过程较长，香蕉茎秆堆肥进程的腐熟度评价指标不易量化，堆肥产品的质量不稳定，堆沤腐解需占用一定的空间，这些缺点限制了其发展。
2.2 香蕉茎叶的饲料化利用香蕉茎叶含有较高的可溶性碳水化合物及多种维生素，且叶中粗蛋白含量较高，是一种有待开发的重要饲料资源。香蕉茎叶水分含量高(90%以上)，容易腐烂，不利于长期储存，这是其作为动物饲料的一个主要限制因素；另外，其含有大量抗营养因子单宁，影响适口性和消化率等，因而也限制其饲料化利用。所以从营养、保存及环境角度考虑，青贮是提高粗饲料利用价值的一种重要手段[29-30]。
目前有大量试验探索将各种菌剂、糖蜜、米糠及玉米面等作为香蕉茎叶青贮饲料添加剂[31-33]，并考察其对香蕉茎叶青贮饲料品质的影响。研究表明，这些处理能不同程度改善香蕉茎叶青贮饲料的品质，显著提高青贮饲料的消化利用率和营养价值，降低单宁含量，提高适口性，减少毒性，动物食用青贮饲料后增重明显[13, 34]。
2.2.1 牛羊饲料研究李志春等[32]、刘建勇等[33]研究认为复合添加乳酸菌、糖蜜和米糠(或者玉米面)能改善香蕉茎叶青贮饲料品质。李志春等[35]认为饲喂香蕉茎叶青贮饲料对羊肉肉品质、氨基酸、脂肪酸等无明显影响，可以替代玉米秸秆青贮饲料。王明媛等[36]研究3种香蕉茎叶青贮饲料对云南黄牛生长性能及肉品质影响，认为3种香蕉茎叶青贮饲料饲喂出的云南黄牛肉品优良、营养丰富，其中玉米面与香蕉茎叶混合青贮饲料的肉牛育肥效果最佳。陈兴乾等[37]通过以鲜香蕉叶、青贮香蕉茎叶部分或全部替代粗饲料对隆林山羊进行饲养试验，研究结果表明鲜香蕉叶可完全替代粗饲料饲喂隆林山羊，且增重效果良好，但是青贮香蕉茎叶的替代方案有待进一步探讨。李乔仙等[38]评定了香蕉茎叶与稻草混贮的营养价值，并通过安格斯牛舍饲育肥试验说明香蕉茎叶青贮制作技术简单，青贮品质好，可显著提高安格斯牛体重和养殖效益。广西农业科学院以香蕉茎叶等副产物资源为研究对象，利用微生物纯培养技术，从香蕉种植园区土壤中分离、筛选出适合香蕉田间废弃物青贮发酵的酵母菌和乳酸菌；根据香蕉茎叶水分含量高和纤维长、难以粉碎的问题，研发出一种新型的香蕉茎叶粉碎压榨一体机，可对香蕉整株进行压榨除水和粉碎，为香蕉茎叶青贮饲料大规模机械化生产提供强有力的支撑；同时结合香蕉茎叶青贮饲料多菌种复合固态发酵、单宁酶钝化及除去香蕉茎叶中单宁等方法，开发出优质的香蕉茎叶青贮饲料，并进行小试、中试生产，获得巨大经济效益[39]，为香蕉茎叶以及其他秸秆的饲料化利用提供了一种新思路。
采用香蕉茎叶青贮发酵饲料替代部分普通饲料，在节省大量养殖成本的基础上，还可有效降低牲畜感病率，减少抗生素使用量，提高养殖动物肉质品质。Gregory等[40]将新鲜香蕉叶子切碎并于40℃条件下烘干，喂养人为感染寄生虫的绵羊，结果发现香蕉叶中所含单宁可抑制蛇形毛圆线虫卵的生长，为寄生虫的驱除提供参考。
2.2.2 家禽饲料研究Liwe等[41]用未发酵以及经过不同发酵时期(5 d，10 d，15 d)的香蕉叶子喂养肉鸡，分析表明各实验组在饲料消耗量、平均日增重和饲养利用率方面有显著差异，且使用发酵10 d的香蕉叶子喂养肉鸡的饲养效益最高。Oleforuh-Okoleh等[42]用含50 g/kg香蕉叶粉鸡饲料喂养肉鸡，另用含50 mL/L香蕉叶浸提物的水作为肉鸡的饮水，结果表明香蕉叶处理组肉鸡的所有性状表现均优于对照组。而出现该结果的原因可能是香蕉叶中存有大量的营养物质和高水平的低聚果糖，能促进鸡肠道有益菌的生长并分泌维生素和消化酶，进而提高肉鸡身体的整体吸收能力。Mandey等[43]设计正交试验，使用发酵0 d、5 d、10 d和15 d香蕉叶粉分别以5%、10%和15%的添加量添加到基础饲料中饲养肉仔鸡，通过对其生长性能研究发现, 发酵10 d后的香蕉叶粉在肉鸡饲料中合适的使用量为10%。
2.2.3 猪饲料研究李明福等[44]通过在生长过程中添加香蕉茎秆渣青贮饲料，进行育肥猪的饲喂比对。结果发现，育肥猪生长状况良好，无异常反应；添加香蕉茎秆渣青贮饲料的试验组增重明显低于对照组，但其料肉比降低了4.73%，有效地减少了混合饲料的消耗量；经过初步核算，按照每头育肥猪每天0.50 kg香蕉茎秆渣青贮饲料的添加量，每千克增重可节约精饲料成本约0.45元。由于香蕉茎叶含有单宁等成分，会影响猪的食欲，不宜单独添加，而且要控制好添加比例，影响了香蕉茎叶作为猪饲料的应用。因此，需对香蕉茎叶猪饲料进行系列研究，了解香蕉茎叶的有利、不利因素，以及最佳利用模式，才有利于猪饲料的推广应用。
2.3 香蕉茎叶的基质化利用基质化是指利用经适当处理的农业废弃物作为农业生产(如栽培食用菌、花卉、蔬菜等，及养殖高蛋白蝇蛆、蚯蚓等)的基质原料[11]。香蕉茎叶含有蛋白质、粗纤维及Cu、Zn、Mn、Mg、K、Ca等多种元素，对其基质化利用可以有效利用香蕉茎叶，实现资源循环综合利用，使农业资源多级增值，产业附加值增加。
已有的研究报道，多是将香蕉茎叶作为食用菌的栽培基质。邓玲姣等[45]选取香蕉茎叶和棉籽壳为栽培料，以熟料袋栽方式进行平菇和秀珍菇的栽培试验，结果表明在不同比例的香蕉茎叶和棉籽壳配方中平菇、秀珍菇的菌丝体长势良好，子实体生长及生物转化率都较好，说明用部分香蕉茎叶代替棉籽壳栽培平菇和秀珍菇是可行的。张时和汪尚法[46]将香蕉茎叶经过0.5%石灰水处理，然后再用含有蔗糖、过磷酸钙、尿素、磷酸二氢钾、熟石膏粉、清水等物质的混合液浸泡后栽培平菇，其生物效率稳定在100%以上。黄庆生和黄全新[47]利用香蕉叶代替稻草栽培草菇，不仅提高香蕉叶的利用价值，同时生产出的草菇产量和质量均比用稻草栽培的高。Siqueira等[48]以香蕉秸秆或者香蕉秸秆与其他废弃物相结合(如小麦麸皮，干草，大豆秸秆和棉纺织品等)来作为凤尾菇的栽培基质，研究各实验组的氮浓度、纤维素、半纤维素和木质素的含量变化，结果差异不显著，但单纯以香蕉秸秆为栽培基质的转化生物效率明显高于其他实验组，认为完全可以香蕉茎叶为纯基质栽培凤尾菇。潘启城[49]将香蕉秆、茎叶粉碎物和杂木锯末、米糠、玉米粉以一定比例混合，添加生石灰并发酵成生产用基质，接种竹荪菌种进行出菇栽培，获得良好收益。
香蕉种植园行间有充分的土地与空间，利用该空间栽培菌菇，不仅可以就地解决了香蕉茎叶栽培菌菇的问题，变废为宝，菌渣还是很好的有机肥，反过来又可以还肥蕉园，达到循环利用，增加农民收入。
2.4 香蕉茎叶的纤维化利用香蕉茎为层层紧压的复瓦状叶鞘重叠形成的假杆，含有丰富的纤维素，蕴藏于香蕉假茎的韧皮内，属韧皮纤维类。香蕉纤维的化学成分主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，其纤维素含量低于亚麻、黄麻，而半纤维素、木质素的含量则较高。因此，香蕉茎纤维的光泽、柔软性、弹性、可纺性等均稍差于亚麻、黄麻。其化学性质与传统纤维素纤维有许多相似之处，具有抗碱、氯仿、丙酮、甲酸、酚和石油醚的能力，抗酸性优于棉纤维，但抗碱性不如棉纤维。另外，因香蕉纤维中含有一定的蛋白质，结晶度、取向度低，因而其纤维强度低、双折射率低、吸湿放湿快，所以易于染色。与棉、化纤相比，香蕉纤维光泽好，具有很高的吸水性，对人体的刺激小，不会对环境造成负面影响，是一种环保型纤维[50-52]。
天然植物纤维脱胶方法主要有化学法、机械法、生物酶法等。化学法因其所带来的环境保护问题应用逐步减少。另外，由于香蕉茎秆粗大、含水率高等问题，机械提取香蕉茎秆纤维成熟技术较少。张喜瑞等研制多种香蕉茎秆纤维提取机，如滚扎甩碎组合式香蕉茎秆纤维提取机[53]，可移动式全喂入香蕉茎秆纤维提取机[54]，并且还对滚筒刮拉式香蕉茎秆纤维刮取装置进行参数优化试验[55]，通过机械提取，香蕉茎秆纤维提取率可达90%左右，生产率为206~207.6 kg/h，能耗为20.2~22.3 kW·h/100 kg。综合环境、工艺流程长短、纤维精细化程度等因素对比分析各种工艺技术的优缺点，认为酶法脱胶提取香蕉茎秆纤维工艺具有较好的应用发展前景。徐树英等[56]使用超声预处理香蕉茎秆，并将预处理后的香蕉茎秆粗纤维进行半纤维素酶、果胶酶脱胶，最后采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析酶法较佳工艺制备的香蕉茎秆纤维的理化特性，结果表明酶法较佳工艺制备的香蕉茎秆纤维去除了半纤维素和大部分果胶，相对结晶度为66.4%；机械性能测试结果表明, 酶法较佳工艺制备的香蕉茎秆纤维的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率分别是118.48 MPa、15.15 GPa、0.67%，得到的香蕉茎秆纤维“细、长、柔、韧”，可用于造纸、编制制品等。
2.4.1 造纸印度是开发香蕉纤维较早的国家，其香蕉纤维的制取、制品生产等技术处于领先地位[57]。西双版纳星鑫农业科技公司利用香蕉茎秆、果柄和叶子造纸，充分利用香蕉茎秆天然物质，有效保留植物纤维，从而达到清洁、安全、高效生产浆纸的目的，整个流程使用直热式工艺抄成纸张[58]。陈致水等[59]对香蕉假茎纤维造纸技术进行研究，所制成的纸张不含酸性物质，很耐用，韧度是一般纸张的30倍，不透水且能防火、吸油。
2.4.2 编织制品香蕉假茎、叶片和韧皮中都含有优质的植物纤维，这种纤维具有强度高、伸长小、吸湿和放湿快等优点，因此可以用来纺纱、制作各种高档布料，生产窗帘、坐垫或者凉席等。中国热带农业科学院海口实验站发布了其最新研究成果——香蕉精干麻与香蕉纤维/苎麻混纺织物，该织物利用废弃的香蕉茎秆经挂麻、脱胶等工序制成，不仅绿色环保且应用前景良好[60]。
现有香蕉茎叶纤维利用技术存在提取率低、效率低、自动化程度低等问题，应加强研制全自动香蕉茎杆切割切片机和刮麻机等提取设备，结合酶法提取工艺，以提高其提取率和生产效率，为规模化、商业化应用打下坚实的基础。
2.5 香蕉茎叶的能源化利用农业废弃物的能源化利用主要分为厌氧发酵及直燃热解两个方向。直燃热解一般是用气化炉将生物质热解气化，热解的主要产物是木炭、焦油和可燃气。厌氧发酵分为制沼气和微生物制氢技术。研究表明，农作物秸秆、蔬菜瓜果的废弃物和畜禽粪便都是制沼气的好原料，并且混合废弃物共处理比单独处理时生物气的产量有显著提高[11]。H2的燃烧热高、燃烧过程零污染，并且可通过氢燃料电池高效转化为电能，是理想的清洁能源载体。但生物制氢技术尚未完全成熟，在大规模应用之前尚需深入研究。再者，香蕉茎叶是一种天然纤维素，根据微生物学及发酵工程理论，可采用微生物方法发酵生产生物燃料乙醇，对能源工业以及环境可持续发展具有重大意义。
2.5.1 沼气生产我国经济正处在高速发展阶段，对资源需求量逐步增大，而我国人均资源量却远远低于世界平均水平。以香蕉茎叶等农业废弃物为原料制取沼气，不但为农户带来较大的经济效益，减少农户在能源商品上的投入，而且还可在一定程度上缓解煤、石油等燃料的需求量，为缓解环境压力、推动社会可持续发展方面发挥重要作用。
实验研究方面。欧忠庆等[61]以提取香蕉纤维后的香蕉茎秆渣为沼气发酵原料，加入人尿或草木灰等碱性原料调节发酵液酸碱度制作沼气，然后在广东农村家庭沼气池中进行香蕉茎秆渣生产沼气的初步试验，并取得良好的效果。张啸等[62]采用批量发酵工艺，在中温30℃的条件下进行香蕉秆的沼气发酵实验，其结果表明香蕉秆的TS产气率为970 mL/g，VS产气率为1 220 mL/g，说明香蕉秆是一种很好的沼气发酵原料。何聪[63]认为在固液混合发酵中，芭蕉茎叶经氢氧化钠-纤维素酶水解综合处理后，产气量比未处理时提高44.38%。韩娅新等[64]研究香蕉、小麦、玉米、水稻秸秆以及鸡粪、猪粪、牛粪7种原料的基本特性及发酵情况，认为纤维质原料中香蕉秸秆的可降解组分含量最高(76.13%)，粪便原料中鸡粪的易降解有机物含量最高(59.72%)；香蕉秸秆和鸡粪的甲烷产率分别为186.10 mL/g和224.85 mL/g，生物降解能力(Biodegradability)分别为41.42%和33.28%，消化时间(T90)分别为9.5 d和7 d，为两类原料中产气潜力最佳的原料。裴培等[65]在中温(37±1)℃条件下，对经物理预处理后获得的纤维长度分别为0.23 cm、2.70 cm、4.10 cm和4.12 cm的4种香蕉秸秆样品进行了批次厌氧发酵试验，认为物理预处理强度的增强可以提高沼气发酵的日产气量及累积产气量，但对沼气中甲烷含量没有显著影响(甲烷含量为55.54%~63.88%)；与小麦和玉米秸秆相比，利用香蕉秸秆制备沼气具备较好的应用前景。
实际应用方面。广西大林新村充分利用丰富的香蕉秸秆和猪牛粪尿等发酵原料，将农村沼气池建设与农户改厕、改圈、改院同时进行，上接种植业，下连养殖业，形成了沼气-养殖-林果-渔业-蔬菜生态经济系统，推动农业经济循环发展[66]。海南神州新能源建设开发有限公司在海南岛开发、投资、建设及运营新能源(沼气)产业化项目，利用香蕉秆、猪粪、水果加工残渣等有机原料，运用现代工程技术和生物技术，建造不受自然环境条件制约的沼气工厂，在处理废弃物的同时，把沼气作为能源商品进行生产和销售[67]。
香蕉茎叶沼气作为一种清洁、便捷、价格低廉的新型能源，有广阔的发展前景，将为发展生态农村奠定坚定的基础。但有缺点的是，香蕉茎叶废弃物具有高含水量，会影响厌氧发酵罐的尺寸，且秸秆沼气工程中原料上浮易产生料液分层结壳现象，从而影响产气效率；并且厌氧发酵后的沼液中的K、N、P含量超过农田灌溉的标准，亟待有关科研人员深入研究。
2.5.2 酒精生产相对来说，香蕉茎叶的纤维素和半纤维素含量高于木质素，其单糖结构以葡萄糖、木糖为主，葡萄糖占71.76%，木糖占11.20%，因此具有进行生物质精炼生产燃料乙醇的潜力。使用香蕉茎叶作为原料生产燃料乙醇，不仅能节约大量粮食(如玉米、小麦等)，有效解决燃料乙醇生产的非粮替代问题，而且能使香蕉茎叶废弃物得到充分利用，促进农民增收，减少堆置秸秆带来的环境污染，是生物乙醇发展的趋势[68-69]。
作为一种天然纤维素资源，香蕉纤维素原料的预处理是木质纤维素转化乙醇过程中的关键步骤，直接影响着纤维素的水解效率和纤维素制备乙醇的生产成本。通过预处理如蒸汽爆破[70]、酸碱处理[9]、酶解[71]等可除去木质素，溶解半纤维素和破坏纤维素的晶体结构，从而增大其可接触表面，提高水解产率[70]。李乐[9]在河南省某纤维素乙醇有限公司进行香蕉茎秆及甘蔗渣的生物质能源利用研究，得出1吨香蕉茎秆和甘蔗渣的纯乙醇产量分别为182 kg和172 kg，沼气产量分别约为100 m3及90 m3。朱屋彪等[72]采用单因素和正交实验结合的方法，使用氢氧化钠预处理的方式对香蕉秆进行降解，进而发酵制取酒精。张树河等[73]以香蕉茎叶为材料，采用20 g/L的稀酸水解糖化和微生物发酵工程开展香蕉纤维转化制燃料酒精的工艺技术研究，认为酸法和酶法均可用于香蕉纤维转化制取燃料乙醇。张焜等[71]取新鲜香蕉秆切碎、灭菌，按比例加入经稀释的纤维素酶液(纤维素酶NS50013和糖化酶NS50013，质量比为10:1)对香蕉秆进行水解处理；然后加入经活化的耐高温酿酒酵母，搅拌均匀后置发酵设备中发酵；采用常压蒸馏法对发酵液进行蒸馏，分离提纯酒精，其产量可达理论产率的87.3%左右。
Reddy等[74]使用从大象粪便中筛选到的菌株Clostridium thermocellum CT2以及Clostridium thermosaccharolyticum HG8发酵碱处理过的香蕉废弃物，其乙醇最高产量可达0.41 g/g底物，并可适用于高浓度底物发酵。Thakur等[75]将香蕉秸秆先经过1 mol/L的氢氧化钠或者1 mol/L的稀硫酸处理24 h，然后将处理的样品水洗至中性并用60℃烘箱烘至恒重，用Pleurotus ostreatus HP-1在30℃条件下预处理48 h，使其纤维素、半纤维素和木质素的含量降低，其中木质素降低6.4%~49.2%，纤维素含量降低0.3%~8.5%，半纤维素降低0.7%~16.2%；随后用6.0 U/g的滤纸纤维素酶和17 U/g β-葡糖苷酶酶解处理48 h得到5.3~15.3 g/L还原糖，最后用酿酒酵母NCIM 3570生产乙醇，其乙醇产量可高达0.40 g/g。Ingale等[76]使用酸碱预处理研磨过的香蕉秸秆，然后将预处理的香蕉秸秆作为培养基质培养可产生纤维素酶的Aspergillus ellipticus和Aspergillus fumigatus，使其纤维素最大程度地分解为还原糖，最后使用Saccharomyces cerevisiae NCIM 3570发酵香蕉秸秆水解液产乙醇，发酵72 h其最高产量可达17.1 g/L。
利用香蕉茎叶发酵产燃料乙醇，其关键技术在于原料的预处理，现实所用方法的预处理效果都不够理想，应尝试更实用的预处理方法，加大工程菌株的构建，并进一步优化水解工艺。此外，发展低能耗、高效及高选择性非粮生物质制氢将为香蕉茎叶的合理利用另辟蹊径。Zhang等[77]利用非粮生物质，如玉米秆、水稻秆、麦秆、芦苇、甘蔗渣、竹屑，以及日常生活垃圾如废报纸等为原料研究出“一锅两步”的制氢方法，期间无需分离纯化，制氢产率高达95%。研究人员可参照该技术，对香蕉茎叶制氢进行深入研究。
3 展望目前国内外对香蕉茎叶资源的利用进行了众多的探索研究，但各种技术都还不够成熟，其综合利用技术离规模化、生产化、商业化应用还有很大的距离。国内香蕉茎叶回收利用困难很大程度上是因为相关技术研究的缺乏。如香蕉茎秆难以大规模收集、粉碎和贮运，缺乏相关配套设备；且从目前来看，香蕉茎秆的回收利用大多仅限于堆肥还田、饲料生产、纤维提取、能源等单一效益，整套的利用技术较少报道，使其利用率和附加值相对较低。
因此，首先应加大科技投入与政策扶持力度，加强肥料化、饲料化、纤维化、能源化配套技术的集成研究，建立一套完整的香蕉茎秆废弃物收集、运输、贮存和加工利用系统，切实解决香蕉茎秆综合利用过程中实际问题、科学问题以及技术问题。另外，可借鉴小麦、大豆、玉米、水稻等大宗作物秸秆综合利用技术和方法，拓宽香蕉茎叶综合利用途径，优化工艺，根据香蕉茎叶特点改造配套设备，提高香蕉茎秆综合利用效率，推动香蕉产业链发展。
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