马铃薯渣的利用及应用现状

刘晓明，蒋岩，秦瑶，谢娩林，王燕

（齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006）

马铃薯渣的利用及应用现状

刘晓明，蒋岩，秦瑶，谢娩林，王燕*

（齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006）

马铃薯渣富含碳水化合物，主要由淀粉、果胶及各种纤维素组成，还含有肽类物质，还包括阿拉伯半乳糖。马铃薯淀粉渣含水量很高（干物质＜10%），薯渣中的水分并没有和细胞壁中的各类纤维素相结合，而是以嵌入的方式存在于细胞中。因此，薯渣没有一般液体性质，而表现出胶体的各种性质，不易利用。文章综述了马铃薯渣利用中存在的问题及现状。

马铃薯渣；利用现状；应用现状

马铃薯淀粉渣含水量很高，由于薯渣中的水分并没有和细胞壁中的各类纤维素相结合，而是以嵌入的方式存在细胞中的，需要通过细胞膜的交换才能到达外界，因此，薯渣没有一般液体性质，而表现出胶体的各种性质。因此，如果想要采用机械的方法将薯渣水分降低，是一件相当困难的事情。如果引用高端设备进行脱水干燥处理，成本能耗费用昂贵，一般厂商无法承担。通过培养基菌株试验，可从薯渣原料中获得微生物菌株30多种，一共15类，其中细菌占据85%，还有霉菌和酵母菌只占极少部分。薯渣中繁多的微生物和高含量的水分限制了薯渣的贮存和应用。因此，寻找到一条既能快速降低水分，又能良好保存薯渣的途径是非常必要的[1]。

1 薯渣利用中存在的问题

1.1 马铃薯渣的前处理问题

由于马铃薯鲜渣中菌种过多，必须经过消毒饲喂以防止病原体的污染，影响反刍动物健康。在马铃薯渣中添加吸收剂，利用吸收剂与马铃薯渣水分相互补充的特性来制作青贮。当将其发酵作为蛋白质饲料时，含水量＞90%的马铃薯渣，不能直接作为固体发酵基直接利用，必须将含水量调到65%～70%，而单纯利用机械方法很难达到这个要求。可以采用化学试剂先打破在其细胞内的水，化学试剂的选择应以安全第一。

1.2 马铃薯渣的安全使用问题

目前，在国内外关于马铃薯渣的毒理学研究比较少，仅是极小部分使用发酵马铃薯渣饲喂动物的试验研究。由于马铃薯渣是淀粉加工企业的废渣，可能存在毒素，其中存在着一种生物碱——龙葵素，对人体或者动物都有很大的伤害。而且随着马铃薯渣在光照下的时间的延长而增加。因此，需要建立一个评估体系来更好的评价马铃薯渣这一新型的能量饲料原料。

2 马铃薯渣利用的研究现状

2.1 马铃薯渣国内外研究进展

马铃薯渣由于水渣结合紧密，用机械方法难以分离，用烘干法能耗较大，经济效益差，为其综合利用造成了一定困难。目前国内外许多学者对马铃薯渣的利用做了许多方面的尝试和研究。目前对于马铃薯淀粉渣的利用开发主要有发酵法、理化法和混合法[2]。发酵法是以利用微生物发酵，将马铃薯淀粉渣发酵制备各种生物制剂和有机物料；理化法是用物理、化学和酶等方法对马铃薯淀粉渣进行处理，从马铃薯淀粉渣中提取一些有效成分；混合法是把酶法处理和发酵处理两种方法结合在一起的处理方法。作为燃料使用、充当动物饲料、提取食品类物质等，是目前国外薯渣的主要利用方式。而国内对于薯渣的利用才刚开始，主要是在食品方向的应用比较多，近些年来，研究的又一热点是利用微生物固态发酵薯渣生产蛋白质饲料，以解决当今社会畜禽对于蛋白质饲料的需求。将国内外研究综合发现，结合生产，得出薯渣的最为有效的利用方式和获得最大利益的途径是食品类物质的提取和微生物产物的获得。

2.2 微生物发酵处理马铃薯渣

微生物技术在薯渣中应用已经被当今研究人员所认可，并得到广泛利用。以马铃薯渣为主要原料，添加其他辅料，应用发酵技术生产产品作为一种新型的饲料来源。由于操作的简易性和广阔的应用前景，微生物发酵技术已被绝大多数研究人员采纳，并且证实效果显著。

2.2.1 微生物发酵生产蛋白质饲料

近年来，我国蛋白质饲料短缺日益严峻，过分依赖于进口饲料，而由于饲料价格的上涨，引起畜产品的价格飙升。因此，寻找价廉而又高产的蛋白质饲料资源已经成为畜牧行业的主要问题。而利用微生物发酵产生高含量的富含菌体蛋白的蛋白质饲料，已经引起各方的高度关注。用薯渣生产单细胞蛋白，主要是指在适宜的条件下，以薯渣为主要原料，利用微生物发酵，使得短时间内产生大量的菌体蛋白质，使薯渣中纤维、淀粉被菌群利用转化成蛋白质或者含氮物质，一方面提高了产物的粗蛋白质含量，另一方面由于菌株的旺盛生长，发酵后的产物氨基酸、微生物和各种生物酶都得到相应提高。固态发酵薯渣生产蛋白质饲料这一举措不仅可以填补我国蛋白饲料的短缺，还解决了薯渣污染环境这一普遍性难题。

2.2.2 青贮

Okine等研究表明，薯渣单一青贮是可行的，但是添加微生物菌剂发酵之后，青贮发酵品质有所提高，而且青贮后的马铃薯渣72%DM是可利用的，且含有13MJ·kg-1消化能，得出青贮后的薯渣被认为是一种良好的能量饲料，用于饲喂反刍动物[3]。Osnhta等利用添加乳酸菌制剂青贮马铃薯渣，添加乳酸菌制剂的马铃薯渣其发酵品质得到提高，发酵产物可以用来饲喂反刍动物，并提高了其适口性[4]。王典等研究表明，马铃薯淀粉渣－玉米秸秆混合青贮料的添加量可以替代肉羊饲粮中75%的全株玉米青贮料，结果表明，薯渣混贮有提高肉羊日增重的趋势，可以提高血清尿素氮含量，显著降低瘤胃液氨态氮浓度[5]。

2.3 有益物质的提取制备

薯渣中有益物质主要是果胶和膳食纤维，生产出附加值高的产品，提高了薯渣的利用率，主要以马铃薯淀粉渣为原料提取膳食纤维和果胶。

马铃薯淀粉渣含有丰富的膳食纤维，占干重的19.65%，马铃薯被誉为“第四大粮食作物”，因此其食用安全性是完全可以保障的。而从薯渣中提取膳食纤维，也因此被确认为既安全又廉价的产品。由于膳食纤维和人体健康息息相关，因此，膳食纤维又被称为“第七大营养素”[6]。我国对膳食纤维的研究比较多，而且大部分研究表明，要想获得高纯度的膳食纤维，必须降解大量的蛋白质和淀粉等营养物质[7-8]。基于马铃薯原料本身的食用的安全特性，那么由此提取的膳食纤维，也是一种安全的食用产品。

马铃薯渣虽然是淀粉制作过程中的一种废弃物，营养价值比较低，但是却是一种提取果胶的优质原料。用薯渣生产果胶，不仅增加马铃薯渣的附加值，也丰富了果胶生产的原料来源。马铃薯渣中提取果胶一般采用微波法、沉淀法、酸法、碱法等，而且都能获得高纯度的果胶。果胶是一类具有共同特性的寡糖和多聚糖的混合物，其主要成分是D-半乳糖醛酸。世界粮农组织（FAO）和欧盟（EU）规定，果胶必须含有≥65%的半乳糖醛酸[9]。果胶酸是果胶的降解产物，分子进一步变小，可溶于水，呈酸性[10]。国内对于果胶的需求量相当高，但是大部分都是依靠进口的，经有关专家统计，表明在今后很长一段时间，我国对于果胶的这种需求每年将持续增长。但是亚洲国家基本不生产果胶，即使是生产，其产量特别低，而果胶的主要生产国基本处于欧洲，例如英国、法国等。然而近些年，国内的企业逐渐意识到，利用本土资源生产制造果胶，其价格远低于进口果胶，从中获利相当可观，因此，加大力度，开展果胶资源，成为当今生产企业的另一高利润发展产业，而获得优质果胶的生产工艺更是研究的热点。

2.4 其他利用方式

把马铃薯渣转化或替代为动物饲料，这样不仅能使薯渣变废为宝，提高利用效率，而且丰富了饲料的多样性、功能性，使饲料资源有效利用水平进一步提高。而马铃薯渣作为动物饲料，除了利用上述微生物发酵处理之外，还有烘干处理或者直接饲喂鲜渣[11]。

2.4.1 直接饲喂

目前，大多数厂家对薯渣的利用仅局限于直接利用鲜渣。薯渣具有的丰富的营养物质，使得薯渣可以成为一种能源，但是由于其本身的高水分和高矿物质盐等缺点，使得应用受限。但是如果长期废置，不加以利用，对于畜禽和社会环境来说，都是一个损失。综合考虑权衡各方面因素，在直接饲喂的同时，考虑寻求一种能持续发展的利用手段是当务之急。

2.4.2 脱水干燥

薯渣由于其高含水量，不能常温保存，如果在生产过程中采取机械干燥处理，则会加大经济成本，由于昂贵的干燥成本导致大多数厂商不考虑将薯渣作为资源使用。同时一些研究人员指出采用化学方法对薯渣进行脱水，在降低干燥成本的同时，对合理利用薯渣这一资源以及对生态环境都有很积极深远的作用。孙万成等研究选用水分含量为91.42%的马铃薯淀粉渣，采用L16（215）正交实验，得出添加氧化钙1.77%、氢氧化钠0.035%、氯化钠0.88%、3种脱水剂，使得马铃薯渣在最短时间内由糊状形成分散的固体颗粒，因此提高了马铃薯渣的贮藏期和利用价值[12]。

采用这两种方法饲喂反刍动物，由于纤维在营养吸收方面的不利因素，加之含水量的过高，使得薯渣的适口性相当低，因而其饲料利用率和转化率都相应较低。因此，不适宜大规模推广。

3 马铃薯渣蛋白质饲料在畜禽中的应用

张凡华等利用发酵马铃薯淀粉渣饲喂育肥肉羊，试验组每日饲喂自然发酵的马铃薯淀粉渣0.5 kg·只-1，结果表明，与对照组相比，试验组日增重提高了17.39%，屠宰率提高了1.56%，经济效益提高了30.62%[13]。徐兴军等固态发酵马铃薯渣生产的蛋白质饲料以20%的比例部分替代肉兔日粮，结果表明，发酵产品使得肉兔日增质量提高20.4%，料重比降低6.5%[14]。张伟伟等研究表明，当日粮中添加30%马铃薯渣发酵蛋白饲料能显著提高蛋鸡的蛋白质利用率，对干物质和脂肪的代谢率以及生产性能无显著影响，而且固态发酵薯渣提高了薯渣的适口性[15]。邵淑丽等研究马铃薯渣发酵蛋白质饲料部分替代兔日粮的饲喂效果，结果表明，30%马铃薯渣发酵蛋白质饲料可提高兔日增重，降低饲料消耗，对兔肉品质和免疫功能无不良影响[16]。张光勤等通过对奶牛进行饲喂湿态发酵蛋白质饲料，结果表明，奶牛日饮4 kg该饲料后，单产提高1.8 kg，每头牛日增利润0.34元，经济效益显著，且乳成分无明显变化[17]。

4 结论

马铃薯渣利用不当严重污染环境，利用得当是一种非常重要的资源，能大大增加马铃薯的附加值，因此，采用更有效的方式来改善马铃薯渣特性，使其发挥更大的潜力，不仅可充当动物饲料，还可提取果胶和膳食纤维，提高其经济效益。

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Utilization and Application of Potato Residue

LIU Xiaoming,JIANG Yan,QIN Yao,XIE Wanlin,WANG Yan*

（College of Food and Biological Engineering,Qiqihar University,Qigihar 161006,Heilongjiang,China）

Potato residue rich in carbohydrates,mainly starch,pectin and cellulose,also contains peptides,in⁃cluding Arabia galactose.Potato starch slag containing high water(dry matter less than 10%),as in potato residue,no water and all kinds of cellulose in the cell wall combined with embedding the way of existence in the cell,therefore,po⁃tato residue no general liquid properties,and exhibit various properties of the colloid,it is not easy to use.This paper summarized theexistingproblemsandutilizationofpotatoresidue.

potato residue;utilization status;application status

S816.46；S816.6

A

1001-0084（2017）02-0033-03

2016-10-11

大学生创新创业计划（201610221025）；黑龙江省自然科学基金项目（C2015049）；齐齐哈尔大学青年基金（2014k-M26）

刘晓明（1993-），男，黑龙江塔河人，研究方向为生物工程。

*通讯作者