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馬鈴薯渣含有淀粉、纖維素、果膠及少量蛋白質等可利用組分,具有一定的開發利用價值和潛力。目前,對馬鈴薯渣的加工利用主要包括作為底物發酵轉化利用和提取有益組分兩個方向。
一、發酵轉化利用
1. 發酵生產飼料
馬鈴薯渣含有淀粉、蛋白質、纖維素等組分,具有作為飼料應用的潛力,但其適口性差,粗纖維含量高,而蛋白質含量較低,無法直接作為飼料。利用馬鈴薯豐富的營養成分,作為微生物發酵的底物,通過微生物發酵提高蛋白質含量并改善其營養配比,可以將馬鈴薯渣轉化為動物飼料,實現加工利用。
采用半固態、固態發酵馬鈴薯渣生產單細胞蛋白飼料, 是馬鈴薯渣轉化飼料較為常見的方法,它具有能耗低,方法簡單,適合工業化生產的特點。以黑曲霉、白地霉和熱帶假絲酵母為發酵菌種,采用固態發酵馬鈴薯渣制備菌體蛋白飼料,產物中粗蛋白含量達43.94 %;采用半固態法發酵薯渣,并通過多次正交優化設計實驗,提高粗蛋白含量高可達57.49 %。
通過微生物發酵馬鈴薯渣雖然都能提高蛋白質含量,但是由于其自身蛋白質含量較低,粗纖維含量較高,且微生物發酵可利用的碳源較少,需要加入大量的其他營養源,顯著增加了成本。同時由于發酵周期長等諸多問題,利用馬鈴薯渣生產蛋白飼料尚未得到大規模的應用。
2.發酵轉化其他產品
將馬鈴薯渣通過微生物發酵, 轉化成新的高附加值發酵產品, 是馬鈴薯渣再利用的另一個主要途徑。國內外學者利用不同種類的微生物菌種發酵馬鈴薯渣,制備出燃料酒精、乳酸、草酸、檸檬酸、聚丁烯、果糖、維生素等發酵產品。國內有學者報道了通過篩選合適菌種和改進培養基配方利用馬鈴薯渣發酵生產檸檬酸,可產生較高的附加值;日本利用馬鈴薯渣代替部分糧食原料制備醬油和醋,可節約生產成本,是適合家庭作坊式生產的實用方法。在馬鈴薯渣發酵生產燃料酒精方面,國外已逐步開始產業化生產,目前已建成每年可將馬鈴薯渣轉化為4萬噸燃料酒精的生產線。此外,馬鈴薯渣還可作為發酵生產纖維素酶的主要原料,等將果膠和淀粉從纖維素及半纖維素中分離出來,并接種里氏木霉生產纖維素酶。
二、提取有效組分
1.提取利用纖維素組分
馬鈴薯渣中具有較高的纖維素含量,薯渣膳食纖維持水力、膨脹力較高, 有良好的生理活性,是一種廉價的膳食纖維來源。
薯渣膳食纖維的提取工藝方法主要包括酒精沉淀法、酸堿法、擠壓法、酶法等。采用淀粉酶處理薯渣,并通過酸解、堿解、干燥(薯渣烘干機)、粉碎等步驟制備了性能優良的薯渣膳食纖維。利用纖維素酶處理薯渣并優化了膳食纖維提取的佳工藝,確定了該纖維素的分子大小和分子組成。采用酸處理、中溫α-淀粉酶處理和耐高溫α-淀粉酶處理三種工藝條件分別制得了馬鈴薯膳食纖維產品,通過比較實驗表明馬鈴薯膳食纖維的陽離子交換能力優于市售燕麥纖維,且酸處理所制得的膳食纖維綜合性能好。目前,從馬鈴薯渣中提取或制備膳食纖維的技術路線比較復雜, 產品得率較低, 成本較高, 且生產過程中易對環境造成二次污染。
在薯渣纖維素提取利用方面,國外已把馬鈴薯渣作為一種重要的、廉價的膳食纖維資源,并不僅僅停留于纖維素提取領域,而是探索了將馬鈴薯渣處理直接添加到食品中作為脂肪替代物和纖維素添加劑,用于生產休閑糕點、餅干,適用于糖尿病、肥胖癥、心腦血管疾病、腸癌及其他營養失調的病人。
2.提取利用果膠組分
馬鈴薯渣中具有一定的果膠含量,約占干基的10%-25%,是一種潛在的果膠來源。一般均采用條件較為溫和的提取方法從薯渣中提取果膠,盡量保證其結構完整性。等在微波條件下,用稀硫酸溶液萃取、硫酸鋁沉淀提取果膠。在不同條件下提取果膠, 并對其凝膠性能進行了比較和分析。以馬鈴薯渣為原料,分別采用水法、酸法和酸法+微波提取,飽和硫酸鋁沉析的方法制備果膠,優化后的產品得率分別為14.8%、17.7%和17.9%;對所提取的果膠進行分離純化后分析了其主要組成,并添加到酸奶中取得了較好的應用效果。目前,不同工藝提取的馬鈴薯渣果膠的凝膠強度都相對偏低,且較為復雜的提取工藝和較低的得率也限制了馬鈴薯渣果膠提取利用技術的發展和應用。
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