農(nóng)業(yè)核心論文刊發(fā)馬鈴薯淀粉加工副產(chǎn)物

　　摘 要：薯渣是馬鈴薯淀粉加工的主要副產(chǎn)物之一，主要由淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、蛋白質(zhì)、游離氨基酸、礦物質(zhì)和脂肪等組成。目前，國(guó)內(nèi)外主要還是將薯渣作為動(dòng)物飼料。最新研究進(jìn)展表明，薯渣可用于發(fā)酵生產(chǎn)高品質(zhì)飼料、生產(chǎn)酒精，提取果膠以及制備膳食纖維、活性炭等。

　　關(guān)鍵詞：馬鈴薯 淀粉加工 副產(chǎn)物 薯渣 綜合利用　論文刊發(fā)

　　1 馬鈴薯淀粉加工及副產(chǎn)物的形成

　　馬鈴薯淀粉的加工過程是先將馬鈴薯清洗干凈隨后用銼磨機(jī)銼磨成漿，再經(jīng)過旋轉(zhuǎn)篩，將淀粉乳和纖維(薯渣)進(jìn)行分離。淀粉乳除了含有淀粉，還含有可溶性的物質(zhì)(糖、蛋白、有機(jī)酸和鹽)及細(xì)纖維。這些物質(zhì)可以通過進(jìn)一步連續(xù)離心分離(水力旋流分離器)和細(xì)篩進(jìn)行分離。分離出來的淀粉可直接用于生產(chǎn)變性淀粉，或者進(jìn)行脫水干燥。馬鈴薯淀粉加工的副產(chǎn)物主要是馬鈴薯淀粉加工分離汁水和薯渣。工業(yè)化生產(chǎn)馬鈴薯淀粉的過程及副產(chǎn)物的形成[1]見圖1。

　　2 薯渣的化學(xué)組成

　　薯渣作為馬鈴薯淀粉加工形成的副產(chǎn)物，含水量特別高，達(dá)到80%左右，國(guó)產(chǎn)淀粉加工設(shè)備產(chǎn)生的薯渣含水量更高(>90%)。除了水分以外，薯渣其他化學(xué)成分以干基計(jì)算，主要包括淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、蛋白質(zhì)、游離氨基酸、礦物質(zhì)和脂肪等。國(guó)產(chǎn)馬鈴薯淀粉生產(chǎn)線和荷蘭進(jìn)口的馬鈴薯淀粉生產(chǎn)線上出來的薯渣主要是淀粉含量不一樣，其他組分含量差不多，說明國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線淀粉提取不太完全，殘留多一些。Gao等[2]對(duì)中國(guó)北大荒馬鈴薯集團(tuán)有限公司克山淀粉廠的薯渣化學(xué)成分進(jìn)行了詳細(xì)分析，濕樣品干物質(zhì)含量為10%～20%，結(jié)果按生物質(zhì)百分比計(jì)，如表1所示。

　　從表1可以看出，薯渣的生物質(zhì)主要為淀粉、果膠和纖維素，除淀粉以外其余兩種物質(zhì)主要來源于馬鈴薯塊莖的細(xì)胞壁，均屬于細(xì)胞壁多糖。

　　3 馬鈴薯淀粉加工廢渣處理研究進(jìn)展

　　按照每生產(chǎn)1噸淀粉計(jì)，需消耗馬鈴薯原料6噸左右，排放馬鈴薯鮮渣4.5～5噸。鮮馬鈴薯渣含水量高達(dá)80%以上，果膠含量高，呈現(xiàn)出典型的膠體特性。因此，常溫常壓下，很難從中除去水分。加壓條件下，可去除約10%左右的水分。薯渣自帶菌多達(dá)33種，不宜貯存、運(yùn)輸，生產(chǎn)季節(jié)集中，大量的薯渣堆積，若不及時(shí)處理，既占用場(chǎng)地又容易腐敗產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染。若作烘干處理，制做干飼料，則成本過高。因此，我國(guó)有不少企業(yè)的馬鈴薯渣無法利用，通常作為廢渣丟棄或掩埋處理，造成資源的極大浪費(fèi);大部分企業(yè)是將鮮薯渣以極低的價(jià)格賣給或者是送給附近的農(nóng)戶，與其他飼料摻混后飼喂畜禽;還有少部分企業(yè)將馬鈴薯渣晾干或水泥池中密封發(fā)酵后直接作為禽畜飼料。但這種飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低，無法滿足家畜的營(yíng)養(yǎng)需求。

　　隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，薯渣的綜合利用和開發(fā)越來越受到人們的關(guān)注。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者做了多方面的嘗試，力求通過低成本加工利用途徑獲得馬鈴薯渣高值化利用，同時(shí)解決環(huán)境污染問題。綜合大致有三種處理方式：發(fā)酵法、理化法和混合法。發(fā)酵法是利用不同種類的微生物發(fā)酵馬鈴薯渣，制備出燃料酒精、氫氣、乳酸、聚丁烯、果糖、普魯藍(lán)糖等發(fā)酵產(chǎn)品，利用馬鈴薯渣配合其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料，利用木霉發(fā)酵馬鈴薯渣生產(chǎn)木聚糖酶、羧甲基纖維素酶等。理化法主要是通過物理化學(xué)的手段將馬鈴薯渣制備膳食纖維、提取果膠、制備高吸附性活性碳等。混合法是把發(fā)酵法和理化法兩種方法綜合。

　　3.1 發(fā)酵法生產(chǎn)高品質(zhì)飼料

　　發(fā)酵是高值化利用薯渣非常有效的一種方法，薯渣中含有的淀粉和糖可以通過細(xì)菌轉(zhuǎn)化成發(fā)酵產(chǎn)品，如乳酸、揮發(fā)性脂肪酸和酒精。發(fā)酵后的薯渣多汁，適口性得以改善，動(dòng)物愛吃，并因?yàn)楹幸嫔虼四芨纳苿?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)。

　　甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所龐中存等[3]對(duì)玉米秸稈與薯渣混合發(fā)酵進(jìn)行了研究(圖2)，采用的是產(chǎn)朊假絲酵母。發(fā)酵熟化后的馬鈴薯渣是優(yōu)勢(shì)飼料，具有清香味，豬牛都喜歡吃，貯藏在棚里可以用到第二年6～7月。

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Li等[4]和Xue等[5]分別研究了發(fā)酵薯渣用于商品豬和哺乳期母豬飼料，他們采用的是固態(tài)厭氧發(fā)酵法，菌種包括嗜熱鏈球菌(CGMCC No.1.2471)、枯草芽孢桿菌(MA193)和啤酒酵母(CGMCC No.2.1793)，發(fā)酵過程為25℃發(fā)酵3天，發(fā)酵產(chǎn)品的化學(xué)組成如表2所示。研究結(jié)果表明，發(fā)酵薯渣可以用作豬飼料，能彌補(bǔ)玉米、大豆粉和麥麩這3種主要豬飼料原料的不足。