文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672－3635（2015）03-0175-07

收稿日期：2015-02-09

基金項(xiàng)目：2013年度定西師范高等?？茖W(xué)校重點(diǎn)項(xiàng)目（1310）。

作者簡(jiǎn)介：李芳蓉（1971-），女，碩士，副教授，主要從事分析化學(xué)和環(huán)境化學(xué)教學(xué)及馬鈴薯渣的綜合利用研究。

*通信作者（Corresponding author）：李芳蓉，E-mail: lfrgfz@163.com。

Advances and Trends in Utilization of Potato Pulp from Potato Starch Processing

LI Fangrong*, HAN Liming, WANG Ying, LIU Lingling, TONG Dan

( Department of Biochemistry, Dingxi Teachers College, Dingxi, Gansu 743000, China )

Abstrraacctt: Nutrients and the main properties of potato pulp were introduced. And status of potato pulp utilization were summarized, including production of high-protein feed, preparation of dietary fiber and pectin, preparation of alcohol fuel and potato pulp novel adsorbent and binder, and preparation of feed Koji, oil and fat packaging edible film of instant noodle and organic chemical products. The problems of potato pulp utilization were analyzed, i.e. low utilization rate, food security issue and difficult technique extension. Application prospects and development trends of the potato pulp were forecasted. Potato pulp could be used in extraction of dietary fiber and pectin, increasing added value and economic efficiency. Protein feed or feed production from solid-state fermentation of potato pulp might have the most development potential for potato pulp processing. Use of potato pulp for production of fermentation medium might be a value-added research direction. Potato pulp preparationforalcoholfuelandbiomassfuelmixproductioncouldbeanotherwayforuseofpotatopulp.Useofpotatopulpfor productionofbothdietaryfiberandalcoholfuelcouldbeanewideaforpotatopulpcomprehensiveutilizationworthexploring.

Key Worrddss: potato pulp; dietary fiber; pectin; high-protein feed; alcohol fuel

馬鈴薯又稱土豆或洋芋，其栽培歷史悠久，分布廣，產(chǎn)量高，被稱為世界第四大糧食作物。馬鈴薯被譽(yù)為“十全十美”的營(yíng)養(yǎng)品，富含膳食纖維，脂肪含量低，有利于控制體重增長(zhǎng)、預(yù)防高血壓、高膽固醇以及糖尿病等。中國(guó)馬鈴薯種植面積與產(chǎn)量均居世界首位。馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值均較高，廣泛應(yīng)用于食品，飼料和醫(yī)藥等工業(yè)，尤其淀粉工業(yè)。

馬鈴薯渣（Potato pulp）主要包含水、細(xì)胞碎片、殘余淀粉顆粒和薯皮細(xì)胞或細(xì)胞結(jié)合物的馬鈴薯淀粉加工副產(chǎn)物。含水量高，含有多種微生物，不易儲(chǔ)運(yùn)，易腐敗變質(zhì)產(chǎn)生惡臭而污染環(huán)境。因此解決薯渣儲(chǔ)運(yùn)問題，并進(jìn)行綜合開發(fā)利用，既可有效利用資源，又能減少環(huán)境污染，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1　馬鈴薯渣的主要成分及性質(zhì)

1.1馬鈴薯渣的主要成分

馬鈴薯渣含水量高達(dá)約90%，化學(xué)成分主要為淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、游離氨基酸、寡肽、多肽及灰分 [1]。馬鈴薯渣量大，其纖維素、半纖維素和果膠含量就較高，均可被提取，故是良好的果膠與膳食纖維來源。直接用作飼料，其蛋白質(zhì)含量低，粗纖維含量高，適口性差，禽畜食后不長(zhǎng)肉，飼料品質(zhì)低 [2]；直接掩埋，則因其含有大量無機(jī)鹽等而污染土壤和地下水；烘干則成本太高 [3]。

1.2馬鈴薯渣的性質(zhì)

馬鈴薯渣雖含水量很高，但無液態(tài)流體性質(zhì)，卻具備典型膠體的物化特性。粘性較高，水分雖非與細(xì)胞壁碎片中的果膠和纖維牢固結(jié)合，但直接嵌入殘存完整細(xì)胞中，需借細(xì)胞膜交換到外界而除去。常溫常壓下去除水分極難，加壓亦僅可去除約10%，性質(zhì)類似蛋白軟糖。自帶微生物15類33種，細(xì)菌28種、霉菌4種和酵母菌1種 [4]。為了儲(chǔ)運(yùn)及再利用之便，提高其抵抗微生物污染性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，去除渣中水分極為必要。

2　馬鈴薯渣綜合利用研究現(xiàn)狀

當(dāng)前對(duì)馬鈴薯渣綜合利用的主要方法有理化法、發(fā)酵法和混合法。理化法是用各種物理方法、化學(xué)方法及酶處理馬鈴薯渣提取功能成分；發(fā)酵法是以馬鈴薯渣為培養(yǎng)基，利用微生物發(fā)酵來制備各種生物制劑和有機(jī)物；混合法是發(fā)酵結(jié)合酶處理的方法。綜合利用主要為功能成分的提取和發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)及其他用途。

2.1制備膳食纖維

膳食纖維（Dietary fiber，DF）主要指不可被人體吸收利用，亦不被胃腸道中消化酶所消化的多糖。主要來自植物細(xì)胞壁的復(fù)合碳水化合物，亦稱非淀粉多糖。分為水溶性和水不溶性2類。膳食纖維對(duì)促進(jìn)良好消化和排泄固體廢物具有舉足輕重的作用。適量地補(bǔ)充膳食纖維，可使腸道中的食物增大變軟，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，加快排便速度，防止便秘和降低腸癌風(fēng)險(xiǎn)。還可調(diào)節(jié)血糖，預(yù)防糖尿病，減少對(duì)脂肪的吸收，降低血液中膽固醇、甘油三酯水平，防治高血壓、心腦血管疾病等。僅憑吃蔬菜、水果難以滿足人體膳食纖維需要。自20世紀(jì)70年代始，膳食纖維成為國(guó)際營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的重點(diǎn)，被譽(yù)為人類第七大營(yíng)養(yǎng)素。國(guó)際食品結(jié)構(gòu)正朝著纖維食品方向調(diào)整，中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦每日膳食纖維攝入量為20~35 g [5]，但人均實(shí)際攝入量為十幾克，僅約推薦攝入量的一半。馬鈴薯渣纖維含量高達(dá)約干基的50%，且因馬鈴薯長(zhǎng)期食用決定了馬鈴薯渣是一種安全而廉價(jià)的膳食纖維資源。馬鈴薯渣膳食纖維生理活性良好，產(chǎn)品外觀白色，持水力和膨脹力高于國(guó)際常用標(biāo)準(zhǔn)鼓皮纖維的相應(yīng)值，因此，以馬鈴薯渣加工和制備膳食纖維來源廣泛充足，前景光明廣闊。

目前，制備馬鈴薯膳食纖維的主要方法有物理法、化學(xué)法、生物法以及三者相結(jié)合等。王宏勛等 [6]利用菌株C13、D31分步發(fā)酵，獲得膳食纖維總含量達(dá)3 528 g/L的發(fā)酵液，其中可溶性膳食纖維631 g/L。呂金順等 [7]研究了用馬鈴薯渣制備膳食纖維的工藝，所得產(chǎn)品外觀白至淺黃色。主要指標(biāo)達(dá)到同類產(chǎn)品要求，尤其水溶性纖維持水力與膨脹力已高于西方國(guó)家常用的標(biāo)準(zhǔn)麩皮纖維。袁慧君等 [8]以米根霉和白地霉發(fā)酵制備馬鈴薯渣膳食纖維。膳食纖維得率均顯著增加，且米根霉淀粉酶活性較強(qiáng)，能分解蛋白質(zhì)，2種霉菌發(fā)酵馬鈴薯渣后再提取膳食纖維，膳食纖維安全，產(chǎn)量和特性得以改善。馬春紅等 [9]以酶堿法制備陜北馬鈴薯渣膳食纖維，在最佳條件下膳食纖維最高提取率為58.23%，持水力為454 g/g，膨脹力為5.50 mL/g，感官性狀較差。蓋春慧等 [10]研究了粉碎粒度對(duì)馬鈴薯渣生物酶法處理產(chǎn)物的持水力、持油力和溶脹性的影響，以及生物酶處理前或后粉碎，對(duì)產(chǎn)物各性質(zhì)的影響。結(jié)果各性質(zhì)隨粒度減小呈下降趨勢(shì)；生物酶處理后粉碎各性質(zhì)有所上升。確定了以生物酶法提取膳食纖維粉碎最佳粒度為80目。何玉鳳等 [11]以L-抗壞血酸結(jié)合六偏磷酸鈉浸提法制備馬鈴薯渣水溶性膳食纖維，產(chǎn)品在pH 7，37℃條件下水溶性、持水力和膨脹力，分別為56.15%、7.72 g/g和7.56 mL/g。產(chǎn)品口感細(xì)膩、微咸，乳白色，可廣泛應(yīng)用于焙烤、餡料、湯料和果醬等食品。叢凡華等 [12]研究了馬鈴薯水溶性和水不溶性膳食纖維的提取工藝條件，對(duì)馬鈴薯渣的護(hù)色處理有利于水不溶性膳食纖維的色澤改善及多酚物質(zhì)的保存。

2.2提取果膠

果膠為酸性多糖物質(zhì)，白至淡黃色粉末，稍酸，水溶性，分子量約5萬~30萬，主要存在于植物細(xì)胞壁和內(nèi)層，是細(xì)胞壁的主要成分，屬L-半乳糖醛酸，具有良好的乳化、增稠、穩(wěn)定和凝膠作用，常用于食品包裝膜、膠凝劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、懸浮劑、乳化劑、增香增效劑及生物培養(yǎng)基的生產(chǎn)等。并可用于化妝品，具有護(hù)膚，防止紫外線，治療創(chuàng)口，美容養(yǎng)顏等作用。全球每年果膠需求量近2×10 4t，中國(guó)年果膠消耗量約1 500 t，80%依靠進(jìn)口 [13]。專家預(yù)計(jì)，果膠需求量將長(zhǎng)期以每年15%的速度增長(zhǎng)。如此巨大的需求量，雖可從大量植物中獲得，但商品果膠來源卻極其有限。果膠主產(chǎn)國(guó)為英、法、美、丹麥、以色列等，亞洲國(guó)家產(chǎn)量極少。因此中國(guó)必須大力開發(fā)果膠資源，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果膠。馬鈴薯渣果膠含量高達(dá)約干基的15%~ 30%，量大而實(shí)用，是良好的果膠提取原料。

目前，馬鈴薯渣提取果膠，工業(yè)化生產(chǎn)主要采用沸水抽提法、酸法、酸法+微波、萃取法。以鹽析法和酸解乙醇沉淀法最常用，研究多為提取方法的結(jié)合和工藝的優(yōu)化。楊希娟和黨斌 [14]采用五因素二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)對(duì)影響果膠得率的各因素進(jìn)行優(yōu)化，得到超聲波提取馬鈴薯渣中果膠的優(yōu)化工藝，最佳條件下，馬鈴薯渣果膠得率達(dá)15.76%，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)標(biāo)和行標(biāo)要求。楊希娟等 [15]采用超聲波輔助方法提取馬鈴薯渣中的果膠，確定了最佳條件。與傳統(tǒng)酸法相比，超聲波取代了傳統(tǒng)攪拌，工藝簡(jiǎn)化，且提取溫度降低20℃，時(shí)間縮短15 min，果膠得率相對(duì)提高了39.45%。洪雁和顧正彪 [16]將馬鈴薯渣分別采用水法、酸法、酸法結(jié)合微波法提取，再采用飽和硫酸鋁沉析法提取馬鈴薯渣果膠。結(jié)果酸法和酸法+微波法提取得到低酯果膠，而水法提取得到高酯果膠。該果膠凝膠強(qiáng)度都相對(duì)較低，室溫下黏度較橘皮果膠低；HPGFC測(cè)得其果膠的峰值分子質(zhì)量約41 000 D。毛麗娟等 [17]利用超聲波輔助鹽析法提取馬鈴薯渣果膠。超聲波輔助最佳條件下果膠得率為18.21%，較普通鹽析法高4.52%。鄭燕玉和吳金福 [18]在微波條件下，用稀硫酸溶液萃取與硫酸鋁沉淀提取馬鈴薯渣果膠。在其確定的最佳工藝條件下，果膠產(chǎn)率為25.00%。

2.3制備高蛋白飼料

隨著人們生活水平的提高，動(dòng)物性食品需求量增大，進(jìn)而促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)激速發(fā)展，高蛋白飼料的需求與日俱增，蛋白質(zhì)不足已成為全球性問題，21世紀(jì)全球?qū)⒍倘钡鞍罪暳霞s2億t，需飼料蛋白2 500萬t。國(guó)內(nèi)蛋白飼料更是供不應(yīng)求，以馬鈴薯渣生產(chǎn)高蛋白飼料，工藝簡(jiǎn)單，耗資少，宜推廣，發(fā)酵物和底物利用完全徹底，無二次污染，是馬鈴薯渣有效利用的重要途徑 [19,20]。

通常采用生料和熟料固態(tài)、半固態(tài)發(fā)酵2種方式。發(fā)酵后可大幅提高馬鈴薯渣蛋白含量及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善粗纖維結(jié)構(gòu)，增加清香味。發(fā)酵后的馬鈴薯渣多汁，適口性得以改善，動(dòng)物愛吃，并因?yàn)楹幸嫔?，因此能改善?dòng)物的消化道菌群有利于動(dòng)物的健康，并能提高肉的品質(zhì) [21]。以發(fā)酵馬鈴薯渣飼料飼喂家畜，日增重及相關(guān)動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量均有所提高 [22, 23]。楊全福和王首宇 [23]以真菌、霉菌、酵母菌和放線菌等發(fā)酵馬鈴薯渣，制得飼料蛋白含量高達(dá)15.0%~32.4%。蔡維北等 [24]研究得出添加玉米面和麥麩輔料后馬鈴薯渣含水量降低、便于運(yùn)輸和應(yīng)用；以酵母菌發(fā)酵后綜合營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)麥麩輔料優(yōu)于玉米面，操作簡(jiǎn)便，適于大規(guī)模推廣。江成英等 [25]以平板培養(yǎng)和混菌結(jié)合發(fā)酵馬鈴薯渣生產(chǎn)能量飼料，結(jié)果嗜酸乳桿菌、白地霉、啤酒酵母和熱帶假絲酵母為最佳菌株。劉利軍和楊玲 [26]采用以黑曲霉固體法發(fā)酵馬鈴薯淀粉渣，確定了馬鈴薯渣發(fā)酵產(chǎn)生復(fù)合酶的最佳條件。優(yōu)化條件下，用DNS法測(cè)定發(fā)酵馬鈴薯渣，纖維素酶和木聚糖酶的活力分別為2 520.48 U/g和17 472.00 U/g，產(chǎn)品重金屬含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。劉隴生等 [27]采用固態(tài)發(fā)酵法對(duì)馬鈴薯渣進(jìn)行熟料發(fā)酵，產(chǎn)品蛋白含量提高了15.48%，粗纖維含量降低7.9%，飼料適口性增加，且蒸煮能耗少，設(shè)備要求降低，大大降低了成本。祝英等 [28]分析了米曲霉、黑曲霉、綠色木霉單菌和三者最佳復(fù)配菌及與酵母菌復(fù)配的發(fā)酵液中總糖、還原糖，以及產(chǎn)物中粗蛋白質(zhì)收率的變化，探討其對(duì)馬鈴薯渣生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料的影響。孫展英等 [29]以酵母菌、霉菌、芽孢桿菌和乳酸菌發(fā)酵馬鈴薯渣，研究不同菌種及組合固態(tài)發(fā)酵對(duì)其增值效果。結(jié)果表明，單菌發(fā)酵黑曲霉效果最好，雙菌組合釀酒酵母＋黑曲霉最佳。王啟為等 [30]以馬鈴薯渣為原料，菜籽粕為有機(jī)氮源，熱帶假絲酵母為菌種，通過對(duì)培養(yǎng)基組分、比例等對(duì)菜籽粕脫毒及蛋白質(zhì)變化影響的研究，優(yōu)化了發(fā)酵工藝并確定了馬鈴薯渣固態(tài)厭氧發(fā)酵的適宜條件。結(jié)果表明：菜籽粕在發(fā)酵過程中脫毒率達(dá)65%，粗蛋白質(zhì)增加4.6%，真蛋白質(zhì)增加2.8%。夏宇等 [31]研究發(fā)酵液、吸收劑和吸收劑+發(fā)酵液對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵飼料品質(zhì)的影響。結(jié)果各試驗(yàn)組均能完成發(fā)酵過程，且為乳酸發(fā)酵類型。張微微等 [32]以含水70%的馬鈴薯渣+秸稈混合料作發(fā)酵培養(yǎng)料，以黑曲霉變種和白地霉作菌株，通過Box-Mehnken模型設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到馬鈴薯渣固態(tài)發(fā)酵的工藝條件。飼料貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，馬鈴薯渣利用率提高，為馬鈴薯渣在奶牛業(yè)中的應(yīng)用提供了新途徑。

此外，在馬鈴薯蛋白的回收利用方面，研究熱點(diǎn)主要集中在如何采用較溫和的方法代替熱絮凝法以提高蛋白質(zhì)的質(zhì)量。其中食品級(jí)（藥品級(jí)）蛋白的制備是極具前景的研究方向之一。馬鈴薯塊莖的可溶性蛋白通常分成3類：Patatin蛋白、蛋白酶抑制劑和其他蛋白。為了確保回收馬鈴薯蛋白的天然活性，目前已經(jīng)嘗試了很多種方法，這些方法綜合了離子強(qiáng)度、pH值和溫度，使馬鈴薯蛋白原有的構(gòu)象、活性和溶解性得以保持。如擴(kuò)張床吸附（Expanded bedadsorption，EBA）是最有可能實(shí)現(xiàn)從馬鈴薯淀粉分離汁水中工業(yè)化回收食品級(jí)（藥品級(jí)）蛋白的方法 [33]。目前國(guó)內(nèi)在這方面的工作還處于研究階段。

2.4制備燃料酒精

隨著化石燃料的枯竭及其對(duì)環(huán)境日趨嚴(yán)重的影響，燃料酒精的發(fā)展已成必然，乙醇是優(yōu)良的燃料和燃油品改善劑。乙醇是燃油的增氧劑，使汽油增加內(nèi)氧，充分燃燒，既節(jié)能又環(huán)保；乙醇還可經(jīng)濟(jì)有效的降低芳烴、烯烴含量，降低煉油廠的改造費(fèi)用，達(dá)到新汽油標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)勢(shì)明顯 [34]。國(guó)外尋找廉價(jià)原料生產(chǎn)燃料酒精歷史較長(zhǎng)且深入 [35]。中國(guó)燃料酒精起步較晚，起先以消化陳化糧為主，但隨著其產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，影響了國(guó)家糧食安全。當(dāng)前國(guó)內(nèi)燃料酒精發(fā)展以“不與人爭(zhēng)糧和爭(zhēng)地”為基本原則，提倡以紅薯、木薯、甜高粱和秸稈等非糧作物為原料及原料多元化。馬鈴薯渣生產(chǎn)燃料酒精，既符合國(guó)家非糧化及多元化生產(chǎn)的要求和減少資源浪費(fèi)保護(hù)環(huán)境，又能將其大量有效轉(zhuǎn)化利用，是馬鈴薯渣理想的利用途徑之一。蘇檳楠等 [36]以馬鈴薯渣發(fā)酵酒精，結(jié)果是馬鈴薯渣加水量為80%時(shí)糖化效果較好，糖化時(shí)間為24 h；正交試驗(yàn)得知，在馬鈴薯渣中KH 2PO 4對(duì)產(chǎn)酒率影響較大，最優(yōu)組合為0.50% MgSO 4?7H 2O、0.30% KH 2PO 4、0.75% NH 4NO 3，發(fā)酵時(shí)間72 h。國(guó)外利用最多的是將馬鈴薯渣生物發(fā)酵生產(chǎn)燃料級(jí)酒精。

2.5其他綜合利用

2.5.1制備新型粘結(jié)劑及吸附材料

Mayer [1]探討了以馬鈴薯渣制備粘合劑，用以替代脲醛樹脂膠粘劑生產(chǎn)纖維板。王小芳等 [37]利用馬鈴薯膳食纖維（PDF）對(duì)重金屬離子Hg 2+、Pb 2+、Cd 2+單組分水溶液進(jìn)行吸附研究，結(jié)果PDF對(duì)Hg 2+、Pb 2 +、Cd 2 +的吸附屬化學(xué)與物理綜合吸附。對(duì)Hg 2+、Pb 2+的吸附同時(shí)符合Langmuir和Freundlich吸附模式，而對(duì)Cd 2+的吸附僅符合Langmuir模式。呂金順和王小芳 [38]在生理?xiàng)l件下（pH 2和pH 7，37℃），用PDF吸附Pb 2+、Cu 2+、Z 2+和Ca 2+，結(jié)果表明，PDF具有較好的生理活性。其疏松結(jié)構(gòu)和紅外光譜中較多的醛羧基團(tuán)得以佐證。吸附數(shù)據(jù)線形擬合表明物理吸附符合Langmuir單分子層吸附機(jī)理。程力等 [39]研究了膠體磨濕法超微粉碎及高壓蒸汽處理對(duì)馬鈴薯渣粒徑分布及顆粒破壞程度的影響，制得了一種瓦楞紙板用粘合劑。通過顯微鏡觀察和激光粒度分析證明，馬鈴薯渣顆粒粒徑明顯減小且分布更加均勻，細(xì)胞壁和纖維素被破壞，體現(xiàn)出膠粘劑的性質(zhì)。其主要性能均接近于目前廣泛使用的淀粉基瓦楞紙板粘合劑。呂金順 [40]研究了馬鈴薯渣活性纖維（PAF）對(duì)染料廢水中陽(yáng)離子紅的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附。結(jié)果表明，PAF對(duì)陽(yáng)離子紅染料分子的靜態(tài)吸附量Q為11.10 mg/g；動(dòng)態(tài)吸附量高于同時(shí)間下靜態(tài)吸附量，采用PAF裝柱法有望進(jìn)行該廢水的處理。

2.5.2制備飼料種曲、方便面料包可食性膜

利用馬鈴薯渣制備飼料種曲、方便面料包可食性膜，經(jīng)濟(jì)而實(shí)用，以馬鈴薯渣代替部分糧食原料，來源廣泛、成本低、經(jīng)濟(jì)效益高。江成英等 [41]選用白地霉、熱帶假絲酵母和啤酒酵母進(jìn)行多菌株協(xié)同固態(tài)培養(yǎng)，制備飼料種曲，確定了最佳條件，并將三者以3?2?1混合接種。李俊芳等 [42]研究了用馬鈴薯渣制備方便面油料包可食性膜的最佳工藝，所得膜抗拉強(qiáng)度118.82 kg/cm 2，用其包裝方便面油料在溫度45℃，相對(duì)濕度60%下放置3 d無滲油，沸水中煮3~4 min即可全溶。卞雪和曹龍奎 [43]在馬鈴薯渣中加入成膜劑卡拉膠和海藻酸鈉，增塑劑甘油和脂類硬脂酸，以其最佳配方制得的馬鈴薯渣可食性內(nèi)包裝膜的抗拉強(qiáng)度高，表面光滑、溶解快、吸水率低。該膜富含膳食纖維，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，可以替代塑料膜，用于食品粉料包裝。2.5.3制備有機(jī)化工產(chǎn)品

楊德全等 [44]采用水解—氧化法確定了以馬鈴薯淀粉渣為原料制取草酸的最佳方案，二水合草酸收率>65%。工藝簡(jiǎn)單，成本低，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益較高。王文俠等 [45]采用正交試驗(yàn)確定了馬鈴薯廢渣制備草酸的最佳工藝，結(jié)果較好。Lee等 [46]將馬鈴薯渣與聚乙酸內(nèi)酯混合后制備了可生物降解的塑料，并對(duì)該材料進(jìn)行了力學(xué)性能與熱性能分析。

3　馬鈴薯渣綜合利用中存在的問題

3.1馬鈴薯渣整體綜合利用率低

因淀粉加工中常添加一些化學(xué)物質(zhì)，使馬鈴薯渣適口性差，不能直接飼喂禽畜，需專門加工企業(yè)進(jìn)行再處理；但因其松散，密度較小難以儲(chǔ)運(yùn)，大部分廢棄。

馬鈴薯渣含水量高、黏度大、難過濾，難分離，儲(chǔ)運(yùn)困難，且極易腐敗。烘制干渣，耗能大，成本高，企業(yè)負(fù)擔(dān)重。

馬鈴薯渣不能直接作為固體培養(yǎng)基利用，以機(jī)械法很難降低含水量至培養(yǎng)基要求標(biāo)準(zhǔn)，且固態(tài)發(fā)酵深層發(fā)酵不完全、易受雜菌污染、不易監(jiān)控等缺點(diǎn)，其利用率大為降低。

3.2馬鈴薯渣再利用技術(shù)推廣困難

馬鈴薯淀粉加工季節(jié)性強(qiáng)，市場(chǎng)推廣難度大等諸多問題，致使馬鈴薯渣綜合利用，僅停留于研發(fā)或?qū)嶒?yàn)室小規(guī)模階段，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。無論馬鈴薯渣中功能物質(zhì)提取，還是生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，難題為轉(zhuǎn)化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益差、市場(chǎng)推廣難度大。

3.3馬鈴薯渣再利用產(chǎn)品食用安全性有待商榷

作為第四大糧食作物的馬鈴薯具有長(zhǎng)期安全食用的歷史，直接作飼料無需毒理學(xué)檢驗(yàn)。但經(jīng)過一系列工業(yè)加工和微生物發(fā)酵之后，可能存在毒素（如龍葵素等）富集 [47]，或二次污染（如Pb、Cd、As、Hg等污染），故存在飼料和食品安全性潛在的威脅 [48]。

4　馬鈴薯渣的開發(fā)應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)

4.1提取膳食纖維和果膠

馬鈴薯渣提取膳食纖維和果膠，馬鈴薯渣加工附加值提高，經(jīng)濟(jì)效益較高。膳食纖維及果膠具有重要的生理功能，且在食品工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。較高的含量，使得馬鈴薯渣成為膳食纖維及果膠良好的提取原料。纖維食品已成為國(guó)際食品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，膳食纖維的消費(fèi)市場(chǎng)前景廣闊，馬鈴薯渣膳食纖維憑借其良好的生理活性及產(chǎn)品外觀必能占領(lǐng)廣大市場(chǎng)。果膠具有良好的乳化、增稠、穩(wěn)定和凝膠作用，是優(yōu)良的藥物制劑基質(zhì)，故其需求量逐年遞增。中國(guó)年果膠消耗量大，大多依靠進(jìn)口，且需求量與世界平均水平相比呈高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。故國(guó)產(chǎn)果膠因價(jià)廉優(yōu)勢(shì)倍受青睞，因此大力開發(fā)果膠資源，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果膠，滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求突顯其緊迫性。

4.2固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料或配合飼料

隨著國(guó)際環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)對(duì)廢棄物的回收利用日益重視，以馬鈴薯渣為原料，利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料最有發(fā)展前途，但液態(tài)發(fā)酵耗能高、投資大，不宜大幅推廣。固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯渣生產(chǎn)蛋白飼料，投資少、能耗低，原料利用徹底，既保留活性成分又無廢液污染。因而固態(tài)發(fā)酵最具發(fā)展前景，是未來馬鈴薯渣處理最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较颉Ｍ瑫r(shí)以馬鈴薯渣結(jié)合作物秸稈、植株秧蔓等，生產(chǎn)配合飼料，提高農(nóng)業(yè)廢棄物利用率，促進(jìn)相關(guān)系列飼料產(chǎn)品開發(fā)，填補(bǔ)粗質(zhì)飼料加工生產(chǎn)的空白。解決馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中廢料處理問題，提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保水平，有效降低飼料成本，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展。

4.3制作發(fā)酵培養(yǎng)基

馬鈴薯渣年產(chǎn)出量巨大且富含多種營(yíng)養(yǎng)物成分，極利于用作發(fā)酵培養(yǎng)基，是馬鈴薯渣增值的重要研究方向。可以方便且相對(duì)廉價(jià)地引入菌種發(fā)酵生產(chǎn)微生物蛋白質(zhì)和各種有機(jī)物料。目前國(guó)內(nèi)外主要研究方向都是以發(fā)酵和酶法相結(jié)合增加馬鈴薯渣附加值。

4.4制備燃料酒精及生物質(zhì)混合燃料

燃料酒精優(yōu)勢(shì)在于其為新型可再生能源，有效推廣應(yīng)用利于緩解化石能源的枯竭和溫室效應(yīng)的加劇。隨著化石燃料的枯竭及其對(duì)環(huán)境影響的日趨嚴(yán)重，燃料酒精的發(fā)展已成必然，以馬鈴薯渣為原料生產(chǎn)燃料酒精，既能有效且大量地轉(zhuǎn)化利用馬鈴薯渣，又能避免資源浪費(fèi)及環(huán)境污染，屬非糧化及多元化生產(chǎn)燃料酒精，是馬鈴薯渣利用的理想途徑。目前主要且成本低廉的發(fā)展方向是生物質(zhì)燃料的冷壓成型工藝。馬鈴薯渣中的主要固形物、淀粉、纖維及粗蛋白等均可燃且燃燒值較高，因此在加工生產(chǎn)淀粉后，可利用馬鈴薯渣的膠粘性使之與煤粉等可燃物質(zhì)按一定比例混合后冷壓成型，制備生物質(zhì)混合燃料，以實(shí)現(xiàn)較低成本高效利用馬鈴薯渣，為廢棄的馬鈴薯渣提供一種更直接、更經(jīng)濟(jì)的處理方法。

4.5聯(lián)合生產(chǎn)膳食纖維和燃料酒精

利用馬鈴薯渣聯(lián)合生產(chǎn)膳食纖維和燃料酒精是馬鈴薯渣綜合利用研究值得探索的新思路。馬鈴薯渣生產(chǎn)燃料酒精與酶法提取馬鈴薯渣膳食纖維的前處理工藝很相似。前者前處理工藝為采用淀粉酶將淀粉水解液化及用蛋白酶將蛋白質(zhì)水解，再經(jīng)糖化、發(fā)酵等工序制成酒精。后者基本工藝也是以淀粉酶水解液化淀粉，再以蛋白酶水解蛋白質(zhì)，然后過濾得到濾渣即粗膳食纖維。因此可將二者工藝整合，聯(lián)合生產(chǎn)燃料酒精和膳食纖維。先以淀粉酶和蛋白酶將淀粉和蛋白質(zhì)水解后過濾，其濾渣用以精制提取膳食纖維，濾液再經(jīng)糖化、發(fā)酵等工序制成酒精。聯(lián)合生產(chǎn)燃料酒精與馬鈴薯渣膳食纖維，既完全利用馬鈴薯渣、減少環(huán)境污染，又提高了馬鈴薯淀粉企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 [35]。

總之，馬鈴薯渣廉價(jià)且來源廣泛，研發(fā)潛力大，產(chǎn)品市場(chǎng)前景良好。利用馬鈴薯渣制備膳食纖維、提取果膠、生產(chǎn)高蛋白飼料和配合飼料、制作發(fā)酵培養(yǎng)基，制備燃料酒精及生物質(zhì)混合燃料，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。以其制備新型吸附劑、粘結(jié)劑或飼料種曲、方便面料包可食性膜及有機(jī)化工產(chǎn)品等，皆為有效利用馬鈴薯渣、有力保護(hù)環(huán)境。努力在馬鈴薯渣處理技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益間找到平衡點(diǎn)，提高馬鈴薯渣綜合利用率，有效克服馬鈴薯渣再加工利用之毒素富集、二次污染、技術(shù)推廣難等問題，既能解決馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢料處理，使企業(yè)增效又環(huán)保，又能降低飼養(yǎng)成本，提高食用安全性，促進(jìn)養(yǎng)殖、畜牧業(yè)良好發(fā)展，是馬鈴薯渣綜合利用中應(yīng)該重點(diǎn)思考與解決的問題。