我国食品工业副产物资源化利用现状

李建科， 孟永宏， 刘 柳， 王晓宇， 王晓龙， 吴晓霞， 骆 莹

(陕西师范大学 食品工程与营养科学学院/食品加工副产物深度开发与高值化利用重点实验室/西部果品资源高值利用教育部工程研究中心， 陕西 西安 710119)

据不完全统计，2020年国内各类可再生资源可回收量约3亿t。在农产品和食品加工业中，副产物一般要占农产品总质量的20%～30%，有些甚至高达50%以上。然而这些副产物大多未被充分利用，或被低值利用，甚至被废弃。这不仅增加环保排放压力，还造成资源极大浪费。其实这些副产物蕴含着巨大的开发价值和潜力，从另一个角度看，也是一个宝贵的资源，正如人们常言道，世上本来就没有什么废物，只有放错位置的资源。目前，食品工业副产物资源化利用问题，已上升到国家产业发展的战略层面，农业农村部印发的《关于促进农产品加工环节减损增效的指导意见》提出，到2025年农产品加工环节损失率需降到5%以下。近年来，随着现代科学技术的发展和人们认识水平的提高，对食品工业副产物深度开发和利用的研究与实践已取得长足进步，许多副产物资源开发所产生的价值和效益甚至超过主产物，副产物深度开发和高值化利用已显示出巨大潜力和前景。由于农业与食品资源领域广，副产物种类繁多，资源量巨大，难于完全统计和全面阐述。本研究主要针对常见大宗农产品及食品加工业副产物，如小麦加工业副产物、大豆加工业副产物、油脂工业副产物、蚕桑业副产物、石榴及葡萄等果品加工业副产物的深度开发和资源化利用，结合笔者研究团队成员在该领域的研究与实践展开论述，以期抛砖引玉，为我国食品工业副产物的深度开发与高值化利用提供借鉴和参考。

1 小麦加工业副产物资源及其高值化利用

小麦是人类最重要的大宗粮食之一，全世界有1/3以上的人口以小麦为主食。2019年，世界小麦总产量为7.66亿t，其中，中国小麦产量为1.34亿t，居世界第一[1]。小麦的主要加工方式为制粉，小麦制粉后的副产物主要有麸皮和次粉。

1.1 小麦麸皮的资源化利用

小麦麸皮约占小麦籽粒质量的15%，我国小麦麸皮的产量每年约有2010万t，是小麦制粉工业的主要副产物。小麦麸皮主要由小麦籽粒的皮层和糊粉层组成，因脱皮程度不同含有数量不等的残余淀粉和胚乳。小麦麸皮中含有较为丰富的膳食纤维、蛋白质、酶、维生素和矿物质等，其中蛋白质含量不仅高于胚乳，所含多种必需氨基酸、维生素、矿物质等的含量也较胚乳丰富，特别是小麦麸皮中膳食纤维含量高达35%～50%，是人体优质膳食纤维的重要来源之一。

小麦麸皮的传统利用途径，主要用于酿造和饲料行业，约占85%以上。由于小麦麸皮中含有丰富的特殊营养成分和生物活性物质，对其进行深度开发和利用，可带来很高的经济效益和社会效益。目前对小麦麸皮的深度开发途径，主要集中在对其水溶性膳食纤维、蛋白质和多糖的提取分离上，采用辅助超声、酶解、细胞破壁技术，可有效提高膳食纤维及麦麸蛋白得率。此外，麦麸还可用于提取谷氨酸、维生素E、酚类、淀粉酶等其他活性成分，也可作为氮源发酵生产丙酮、丁醇。现有研究表明：物理加工协同生物处理，特别是复合酶解技术，是提高小麦麸皮中营养成分和功能成分得率的有效途经，但在实际生产中，除了高提取率，也要考虑温度、pH值等因素对产物功能活性的影响。

近年来，将麦麸直接应用于食品加工显示出更广阔的前景。如小麦麸皮被添加到面包、馒头、面条等主食中，以提高膳食纤维等食物营养价值。刘丽娅[2]将不同含量的小麦麸皮添加到馒头中，添加粗麸的面团延展性差、口感粗糙，但添加186.7 μm粒径麸皮制作的馒头，其弹性、韧性和黏度均显著提高。制作面包时，小麦麸皮的添加质量分数一般约为10%，加入量增大会对面包体积、色泽和口感产生不利影响；中等粒径的麦麸适合面包制作，粒径减小会导致面筋质量的下降，引起面包品质变差，粒径的增大又会引起口感变差[3]。为了提高小麦麸皮在面制品中的利用率，有研究者通过对麸皮进行挤压或酶解改性，以达到提高麦麸添加量，同时改善高麦麸含量面制品营养和食用品质的目标[4]。可以看出，麦麸的加入在提高面制品膳食纤维含量和营养价值的同时，其含量的增加会对面筋形成、食品质构、口感等产生不利影响，可以考虑通过酶解、预糊化、粒度控制等技术，针对不同面制品的品质要求对麦麸进行个性化预处理，以达到加工品质、营养价值和口感的平衡。麦麸也可用于肉制品和饮料的加工。肉制品虽富含蛋白质、脂肪、矿物质等营养成分，但缺乏膳食纤维。高晓光等[5]在乳化香肠中添加质量分数为6%的麦麸，发现其质构、口感和营养均有所提升。麦麸改性加工后也可用于饮料，程细菊[6]用酶法水解麦麸，制备具有浓郁小麦风味的麦麸饮料，味道独特，富含低聚木糖。此外，麸皮还可用于油面筋等素食食品及可食用包装材料的制作。

1.2 小麦次粉的资源化利用

次粉是小麦磨粉的副产物，来源于胚乳和皮层结合部位，主要由表皮、糊粉层和胚芽及面粉组成，富含蛋白质、矿物质和纤维素。小麦次粉的总纤维质量分数一般不超过10%，灰分质量分数为1.4%～4.0%，根据灰分高低可将其进一步分为黄粉和工业粉。黄粉的灰分在2.5%～4.0%，主要由糊粉层、外层胚乳和部分麸皮组成，其出粉率一般控制在4%左右，产量较大；工业粉主要由糊粉层、胚乳和少部分细麸组成，灰分在1.4%～2.5%，其出粉率一般在3%左右。

小麦次粉粗蛋白含量较高，常被用于动物饲料的加工。小麦次粉也可用于食品加工，虽然小麦次粉对面粉的粉质参数和口感有不利影响，但对面条的蒸煮品质有所提升。隋勇等[7]研究表明：添加质量分数为25%的小麦次粉对酥性饼干的感官、比容及质构品质无显著影响，但可提升饼干延展性。次粉中蛋白以清单白和球蛋白为主，营养价值高但难于形成高质量面筋，适用于饼干、蛋糕等低筋食品的制作。与小麦麸皮相比，小麦次粉的纤维含量较低，但优质蛋白、维生素、脂肪等的含量高于麸皮，将其用于功能成分的提取和高附加值食品的开发，是进一步提高小麦副产物资源化利用的重要途径。

2 豆制品工业副产物资源及其高值化利用

大豆原产于中国，是我国第四大粮食作物，占粮食种植面积的10%，我国是大豆生产和消费大国，每年大豆消费量超过1亿t，进口量接近9 000万t[8]。大豆除直接食用外，豆制品工业主要包括制取大豆油及制作豆腐等各种豆制品，豆制品加工业占大豆消耗量的84.07%。大豆加工过程中会产生大量副产物，如大豆预处理时会产生大量豆皮，大豆制油会产生大量豆粕，生产豆腐、豆浆、腐竹等豆制品时会产生大量豆渣。豆制品行业每年会产生约2 000万t的鲜豆渣及9 000万t的豆粕等副产物。豆渣和豆粕中含有丰富的营养物质，豆渣干基中的总膳食纤维高达64.8%(质量分数)，蛋白质18.2%，脂质6.8%。豆渣蛋白质中含有18种氨基酸，其中8种为人体必需氨基酸，是优质蛋白质资源。然而豆渣口感粗糙，有豆腥味，新鲜豆渣含水量在83%～85%，易腐败变质，运输也很不便，使豆渣的利用受到重重困难。目前对大豆副产物的利用还比较单一，主要是用于生产饲料或者废弃。然而这些副产物中含有很丰富的营养物质，对其深度开发和高值化利用具有十分重要的意义。

2.1 豆渣的资源化利用

豆渣可广泛用于各种食品加工。在制作面制品时，在面粉中适量添加豆渣粉可改善面团的粉质特性，使面团吸水性增强，增加面团中膳食纤维含量。用这种混合面粉制作的面条、馒头等面制品，是糖尿病患者和肥胖人群的理想食物。制作面包、蛋糕等烘焙食品时，添加适量的湿豆渣，可赋予烘焙食品豆香气和杂粮口感。有研究表明：面粉中添加质量分数为5%的大豆纤维，不仅不会影响面包的品质，还可以改善面包的风味[9]。豆渣还可以作为仿生素肉制品的主要原料，其口感、味道、外形都与肉制品相似，可以作为素食主义者和肥胖者的肉食替代品。豆渣也可以加工膳食纤维饮料，刘昊飞[10]使用豆渣作为稳定剂加入酸性乳饮料，其效果比果胶和阿拉伯胶更优。刘畅等[11]在红枣汁中添加质量分数为9%的豆渣，口味独特。林雪娇等[12]研究了发酵豆乳饮料，豆渣经过发酵后，许多营养物质会发生变化，如蛋白质、脂肪、膳食纤维等活性成分增多，制作发酵豆乳饮料口感好，分散体系均匀，稳定性良好。管瑛等[13]用米根霉、少孢根霉为发酵菌株，对鲜豆渣进行发酵，结果表明：发酵后的豆渣中还原糖含量、蛋白质及可溶性膳食纤维含量均有增加。刘晓庆等[14]研究了利用豆渣制作酱油，结果表明：湿豆渣和干面粉质量比7∶4，高压蒸煮30 min，接种质量分数为0.05%酱油曲精，置于制曲室培养36 h，制得的豆渣酱油曲继续进行后续发酵，产品品质优良，与传统工艺方法生产的酱油没有显著差异。此外豆渣还可以用来制作豆渣酱和霉豆渣等制品。

豆渣的传统用途是加工饲料。豆渣虽含有丰富的营养物质，是用作生产动物饲料的优良原料，但是鲜豆渣不仅适口性差，其含有的胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子，会阻碍动物的消化吸收，引起腹泻，影响生长，因此鲜豆渣不适合直接作为饲料。但豆渣经发酵后，可改善其营养组分，增强适口性，提高营养物质利用率。童丹等[15]对发酵豆渣在牛饲料中的应用研究表明：育肥牛日粮中添加质量分数为5%的发酵豆渣，能够在不影响适口性的前提下，显著提高牛肉的料重比。张永根等[16]研究了固态发酵豆渣生产反刍动物的饲料，将豆渣和麦麸按照7∶3的比例(质量比)混合，接种1∶1的乳酸菌和枯草芽孢杆菌，接种量为5%，在35 ℃下发酵，得到适合反刍动物的低pH值耐储藏饲料。

豆渣还有一些其他用途。Zhang等[17]利用豆渣和蟹壳废弃物作为两阶段堆肥的绿色添加剂，在两阶段堆肥过程中加入质量分数分别为35%的豆渣和25%的蟹壳粉，仅在22 d内就产生了高质量的堆肥产品。方晶等[18]以豆渣为氮源基质，栽培香菇、杏鲍菇、鸡腿菇等食用菌，菌体长势旺盛，产量更高。蒋瑞生等[19]用鲜豆渣代替麸皮等传统基质栽培金针菇，可以在确保产量的前提下节约成本。

2.2 豆粕的资源化利用

豆粕是以大豆为原料，经预压榨及浸提取油后，适当热处理与干燥所得的副产物。大豆粕中蛋白质质量分数高达30%～50%，必需氨基酸含量高，氨基酸组成比例好，异亮氨酸、苏氨酸和色氨酸的含量是各类饼粕中最高的，赖氨酸和精氨酸的比例适当，赖氨酸质量分数高达2.45%～2.80%。另外，大豆粕中异黄酮、B族维生素含量也很丰富。

1)在食品加工领域。低温加工的高蛋白质分散指数(protein dispersion index, PDI)脱脂豆粕，可用于大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白、肉制品、代乳制品和烘焙食品的生产。高温加工的低PDI脱脂豆粕，可用于挤压组织化植物蛋白、饺子、包子、肉饼肉丸、焙烤食品、蛋白饮料、水解植物蛋白等食品的加工，以及用于肉制品的吸油、保水和乳化作用。脱脂豆粕粉，可以作为甜食制品中乳粉的部分或全部替代品，若将脱脂豆粕制成加脂或加磷脂的豆粉，还可以增加其应用功能。胡光耀等[20]以豆粕、红薯粕、小麦粉为主要配料制作挤压膨化食品，得出的较佳工艺及配方为：10%豆粕粉(质量分数)，20%红薯粉，70%小麦粉，物料含水率为12%，挤压机模口直径0.3 cm，机筒温度140 ℃，螺杆转速400 r/min。豆粕还可用作酿造酱油及发酵食醋的原料。

2)在饲料工业领域。未经处理的豆粕虽然含有丰富的营养物质，但因含有抗营养因子，如蛋白酶抑制剂等，影响动物对蛋白质的吸收利用。而发酵后的豆粕有改善消化能力，提高生长性能等效果。固态发酵是豆粕饲料生产中更为常用的方式。发酵豆粕常用菌种有酵母菌、芽孢杆菌、乳酸菌、霉菌等。发酵豆粕在猪饲料、反刍动物饲料、禽类饲料以及水产饲料中都有很广泛的应用。辛娜等[21]提出豆粕固态发酵的较佳发酵条件为，纳豆芽孢杆菌和米曲霉同时接种，28 ℃发酵3 d，翻盘次数以两次为宜，浅盘发酵和厚层通风发酵两种方式效果都较好。以发酵豆粕为基础饲料饲养鱼类，可以促进鱼类肠道中乳酸菌的生长，增加肠道中粘蛋白的产生，有利于肠道健康。

3)在天然产物提取领域。豆粕中含有丰富的生物活性物质，如大豆异黄酮等可以提取利用。王丹[22]研究了脱脂豆粕中提取大豆异黄酮的较佳工艺条件为，80%食用乙醇，固液比11∶16(g/mL)，70 ℃加热回流3 h，大豆异黄酮的提取得率可达到0.04%。Jiang等[23]采用泡沫分离法，先从浸出液中提取大豆皂苷，再用树脂分离纯化，对大豆皂苷的富集率、回收率和纯度分别达到4.45%、74%和67%。大豆低聚糖是大豆中含有的可溶性碳水化合物的总称，大豆低聚糖的主要成分是水苏糖、蔗糖和棉籽糖，可作为肠道益生菌的益生元。谢莹等[24]研究了从脱脂豆粕中提取低聚糖的工艺，经碱提酸沉，活性炭脱色，离子交换脱盐，减压蒸馏浓缩，乙醇沉淀离心、烘干，每10 g豆粕可提取0.565 g大豆低聚糖。大豆中的膳食纤维对于促进肠道蠕动、缓解便秘、预防结肠癌等有重要生理功能。李杨等[25]通过气流喷爆- 复合酶解处理，结果表明：以220 ℃的温度喷爆30 s，纤维素酶与α-淀粉酶质量比为2∶1酶解2 h，水溶性膳食纤维的提取得率较高，可达到(26.03±0.02)%。谭敬仪等[26]采用酸法水解豆粕提取小分子大豆肽，以盐酸浓度为3 mol/L，料液比为1∶5(g/mL)，水解时间为5 h，水解度在30%～50%，可得到2～3个氨基酸的大豆小肽。

2.3 豆皮及黄浆水的资源化利用

大豆皮是大豆制油过程中大豆脱皮的副产物，其富含粗蛋白、粗脂肪和纤维素等。豆皮占整个大豆体积的10%，质量的8%，产生量大。大豆皮可以用来提取过氧化物酶、膳食纤维等。此外，还可以大豆皮为原料，发酵生产乙醇，制取乙醇后还可再用于饲料。

黄浆水是豆腐生产中的副产物，又称为“大豆乳清”，为淡黄色或棕黄色液体。黄浆水中含有许多营养成分，直接排放不仅造成资源的浪费，还很容易导致水体富营养化而造成环境污染。黄浆水可以用来提取大豆异黄酮、B族维生素、大豆低聚糖、大豆乳清蛋白等活性成分。还可以用来制备酵母、酿造白酒和酱油、制作酸浆豆腐、发酸生产饮料等，复合发酵黄浆水作为发酵剂能够赋予豆腐浓香风味，并增强了营养效果。此外，利用黄浆水生物转化还可生产细菌纤维素，笔者研究团队利用豆腐加工产生的黄浆水发酵生产细菌纤维素，细菌纤维产量可达0.412 g/100 mL，以2 L浅盘为最小单位进行扩大培养，9 d为一周期，每个浅盘大约可以生产800 g左右的湿重细菌纤维素，36 g左右的干质量细菌纤维素。近年来还有利用黄浆水发酵生产单细胞蛋白及生产谷胱甘肽等研究[27-28]。对于黄浆水的资源化利用，不仅可以使其变废为利，也可解决豆制品厂的高污染废水排放问题。

3 油脂工业副产物资源及其高值化利用

中国每年消耗食用油脂约3 000万t，油脂工业生产中会产生15%约450万t的废弃油脂，精炼过程还会产生大量的油脚和脱臭馏出物等副产物。油脚是油脂在脱胶工序产生的副产品，油脚的主要成分为水、磷脂、中性油脂、胶质等，其中磷脂极具营养价值。皂脚是在化学脱酸工序产生的副产品，皂脚的主要成分为脂肪酸钠、中性油脂等，皂脚的质量一般为毛油质量的4%～6%。脱臭馏出物是油脂在脱臭过程或物理精炼过程中从植物油水蒸气蒸馏时收集到的各种馏分的混合物，其主要成分为游离脂肪、中性油脂、维生素E、植物甾醇、角鲨烯等。大豆油脱臭馏出物中α-生育酚质量分数为7%～10%、γ-生育酚质量分数高达67%～70%，米糠油和棕榈油脚中提取的天然维生素E中不仅α-生育酚质量分数较高，而且生育三烯酚质量分数也较高。通过色谱分离技术可以制备高纯度的生育三烯酚混合物和单体。植物甾醇对人体健康有很多益处，如降低胆固醇、抗癌、消炎、抗病毒、调节体内激素和调节代谢等。大豆油、菜籽油、米糠油脱臭馏出物中植物甾醇的质量分数一般分别在22%～31%、24%～37%、10%～15%[29]。角鲨烯具有促进新陈代谢及抗氧化作用，能有效地防止细胞的老化和癌变、抗疲劳、保护心血管、提高机体免疫力。植物油脱臭馏出物中的角鲨烯一般以生育酚- 角鲨烯、甾醇- 角鲨烯聚集化合物的形式存在。米糠油、大豆油、棕榈油脱臭馏出物中角鲨烯的质量分数一般分别在1.90%、1.83%、0.5%～0.8%，橄榄油脱臭馏出物中角鲨烯的质量分数最高，一般在10%～30%。粮油加工下脚料中的蜡含有丰富的二十八烷醇，如米糠蜡、甘蔗蜡、亚麻杆蜡、高梁蜡、豌豆表皮蜡、葡萄表皮蜡、巴西棕榈蜡、向日葵蜡等。其中米糠蜡是生产二十八醇的较佳原料，也是米糠油产业链中极为重要的副产物。

对油脂工业副产物的深度开发和高值化利用，主要是提取一些高附加值的医药保健成分，如提取天然维生素E、植物甾醇、角鲨烯等。

从脱臭馏出物中提取维生素E，多采用酯化法、尿素络合法、酶法、溶剂萃取法、分子蒸馏法、离子交换法、吸附法、柱层析法、超临界萃取法等两种或多种方法的组合进行富集和纯化。由于天然维生素E的安全性和生物活性优于合成品，在医药、食品、化妆品等行业中备受青睐。

从脱臭馏出物中提取植物甾醇的方法很多，通常分两步，先从原料中提取粗甾醇，然后采用溶剂结晶、络合法、吸附法、酶法等方法精制甾醇。国外多将植物甾醇进一步分离成谷甾醇和豆甾醇两部分，谷甾醇用发酵法生产甾体药物半合成的重要中间体雄甾-4-烯-3，17-二酮(androst-4-ene-3, 17-dione, 4-AD)和雄甾-1，4-二烯-3，17-二酮(androsta-1, 4-diene-3, 17-dione, ADD)。豆甾醇通过化学法从C-22双键处切断，再进行结构修饰可制造出多种甾体皮质激素药物。胆甾醇、谷甾醇通过生物降解，C-17位侧链切断，生成4-AD和ADD，由此通过几步合成，可制得当今药物市场上包括口服避孕药和治疗高血压药等甾体药物。

从脱臭馏出物中提取角鲨烯，通常是采用超临界CO2萃取、色谱分离、分子蒸馏法、吸附分离法等进一步提取角鲨烯。工业上多采用两种或多种方法综合应用来提取高质量分数的角鲨烯。角鲨烯目前主要应用于保健品的生产，如角鲨烯软胶囊等。在医药行业，角鲨烯具有较好的抗肿瘤作用和一定的药物缓释作用。此外，角鲨烯具有抗氧化、清除自由基及降血脂功能。在化妆品行业，角鲨烯可用于膏霜(冷霜、洁肤霜、润肤霜)、乳液、发油、发乳、唇膏、芳香油和香粉等化妆品中作保湿剂。

4 蚕桑业副产物资源及其高值化利用

我国种桑养蚕历史悠久，目前全国桑园面积近93万ha，蚕桑业分布在全国 26个省(区、市)1 000 多个县，涉及农户近2 000万户，蚕桑缫丝业的主要副产物是蚕蛹，全国每年产生60余万t的蚕蛹。蚕蛹(干质量)含有约60%的蛋白质，25%～30%的脂肪。蚕蛹蛋白是一种优质动物蛋白，富含18种氨基酸，氨基酸组成符合FAO/WHO提出的理想模式。研究表明：蚕蛹蛋白具有促进提高免疫力，缓解运动性疲劳，降低血清胆固醇、抗氧化，降血压，抗肿瘤等作用。蚕蛹油中不饱和脂肪酸质量分数约占70%，主要为油酸和亚麻酸等。大量研究表明：蚕蛹油具有降血脂、促进胆固醇代谢转化、保护胃肠组织及降血糖等作用[30-32]。此外，蚕蛹提取蛋白质和油脂后的渣，还可提取甲壳素及制备壳聚糖[33]。蚕蛹中还含有多种微量元素，如铁、铜、锌、硒和锰等微量元素，其质量分数高于牛奶、豆制品及猪肝，尤其是蚕蛹蛋白中锌和硒的质量分数较高，维生素B2、维生素E质量分数也比较丰富、同时还含有鱼类生长促进剂和抗菌多肽等特殊功能成分。

4.1 蚕蛹蛋白及活性多肽的开发利用

蚕蛹经提取油脂后的脱脂蚕蛹蛋白粉可用于优质蛋白质补充剂。闵建华[34]利用提油后的脱脂蚕蛹，采用碱溶酸沉法提取蚕蛹蛋白，得到灰白色基本无异味的蚕蛹蛋白粉，蛋白质质量分数达95.2%。高艳慧[35]利用超声波细胞破碎仪对蚕蛹蛋白改性处理，对比了改性前后的加工特性、氨基酸组成和分子结构，发现可提高蚕蛹蛋白的利用率。

在蚕蛹蛋白多肽制备方面，多利用蛋白酶的特异性酶解获得特定种类的多肽分子。李国荣等[36]采用碱性蛋白酶和复合蛋白酶双酶水解蚕蛹蛋白，获得有降糖功能的蚕蛹多肽，其降糖作用与拜糖平相当，并制备了降糖多肽含片。杨安树等[37]利用复合酶水解蚕蛹蛋白，发现酶水解液中小分子多肽可增强小鼠网状内皮系统吞噬功能。张卫民等[38]发现柞蚕抗菌肽在体外对人结肠癌细胞株具有选择性杀伤作用，可明显降低大鼠大肠肿瘤发生率。闵建华[34]和王朝阳[39]分别研究了多酶组合制备的蚕蛹多肽的自由基清除能力和对血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme, ACE)抑制活性，发现相对分子质量小于1 000 Da的多肽清除自由基能力最强，相对分子质量在1 200～1 500 Da的蚕蛹多肽的ACE抑制活性最强。

利用蚕蛹蛋白水解也可制备复合氨基酸产品。李国荣等[36]利用酶解制备了蚕蛹蛋白多肽氨基酸口服液，该口服液中含多肽18.20 g/L，游离氨基酸23.44 g/L，其中必需氨基酸质量分数为41.29%。卢汝梅等[40]采用微波辅助酸水解蚕蛹蛋白大大提高了水解效率，氨基氮生成率达到52.4%，复合氨基酸收率为43.7%，游离氨基酸收率为34.0%。周建军等[41]在利用盐酸常规水解的基础上，对水解液进行减压浓缩、真空干燥得到复合氨基酸粉，氨基酸质量分数高达67.9%，其中7种必需氨基酸占40.65%。谢书越[42]用电解电渗析脱盐技术代替传统的离子交换树脂脱盐，应用于复合氨基酸生产，克服了操作麻烦、产物产量低、树脂易碎易堵等缺点，并且可以批量生产。也有以蚕蛹蛋白和基础营养物质为原料进行微生物发酵，将发酵液与牛奶、葡萄糖按比例进行配制，得到口感良好、营养丰富的发酵型蛋白饮料。

4.2 蚕蛹油的开发利用

蚕蛹油中的不饱和脂肪酸质量分数高达75%，其中含35%的α-亚麻酸，33%的油酸和8%的亚油酸，另外还有1%以上的β-甾醇、胆甾醇与菜油甾醇等不皂化物。目前对蚕蛹油多不饱和脂肪酸及α-亚麻酸分离方法研究较多。吴晓霞[30]采用尿素包合结合梯度冷冻结晶法分离蚕蛹油α-亚麻酸，得到的α-亚麻酸质量分数达91.3%。陈晨[43]利用常压碱水皂化分离蚕蛹油不饱和脂肪酸，得到不饱和脂肪酸质量分数可达到95.96%，其中，油酸质量分数为42.84%，亚麻酸质量分数为44.88%，得到油酸和α-亚麻酸约为1∶1的产品。为了克服多不饱和脂肪酸含量高难储存的问题，陈晨[43]和刘狲[44]分别探索了喷雾干燥法制备蚕蛹油多不饱和脂肪酸微胶囊，增加了其附加值并延长其保质期。

关于蚕蛹油功能方面，吴晓霞[30]研究证明蚕蛹油具有较好的预防和治疗大鼠高脂血症的作用；龙兴瑶[31]研究表明：蚕蛹油能保护胃组织，缓解盐酸/乙醇对胃组织的伤害，保护肝脏，促进排便，降低肠道内炎症的发生；Luo等[45]研究证明：蚕蛹油多不饱和脂肪酸可通过LXRα-/PPAR-ABCA1/ABCG1-CYP7A1通路促进肝细胞胆固醇代谢转化，抑制肝细胞脂肪变性；谢园沁[32]研究证明：蚕蛹油具有剂量依赖性地降血糖效果，可以通过抑制葡萄糖苷酶活性以及提高己糖激酶、丙酮酸激酶活性来达到降血糖的目的。

4.3 蚕蛹甲壳素及壳聚糖的开发利用

蚕蛹甲壳素提取及壳聚糖制备，是以提取蚕蛹油和蛋白质后剩余的残渣(主要为蛹壳及蛹皮)为原料进行提取制备。倪红等[46]分析比较了蚕蛹壳与虾蟹壳的组成成分及比例，发现蛹壳含钙质和无机盐远低于虾蟹壳，而蛋白质、油脂和色素含量高于虾蟹壳，开发价值高。进而改进了以虾蟹壳为原料制备壳聚糖的工艺，采用稀碱和稀酸溶液对原料处理两次，强化了脱盐、脱脂及脱蛋白步骤，采用体积分数为45% NaOH水溶液100 ℃反应1 h脱乙酰，制备出了脱乙酰度为79.6%的高质量蚕蛹壳聚糖产品。赵维[33]以提取蚕蛹油和蛋白质后的蛹渣为原料，改进了蚕蛹甲壳素提取工艺，采用无水乙醇浸泡与间歇式碱处理相结合的方法，制备得到了78.12%、86.45%和95.96%三种不同脱乙酰度的高品质蚕蛹壳聚糖产品，产品质量和性能优于现行相关企业标准。

在蚕蛹副产物的综合开发利用方面，笔者研究团队从蚕蛹蛋白及多肽[34]、复合氨基酸[36]、蚕蛹油多不饱和脂肪酸[30,43]、蚕蛹甲壳素及壳聚糖制备[33]及相关功能研究[30,33-34]等方面进行了比较系统的研究，可实现对蚕蛹副产物的综合化高值化无废弃全利用。

5 石榴加工业副产物资源及其高值化利用

石榴原产于中亚及地中海地区的国家，我国石榴栽种自汉代经丝绸之路传入，距今已有两千多年的历史。我国现有石榴品种资源约298个，在全国有广泛种植，主要产地分布在陕西、安徽、山东、河南、四川、云南、新疆、河北等省，全国目前石榴种植面积约12万ha，产量约170万t。石榴除过鲜食外，目前主要加工品有石榴汁、石榴酒及石榴果酱等。由于石榴皮一般占石榴果实质量的30%以上，石榴籽约占20%，石榴加工业会产生大量的副产物石榴皮和石榴籽。石榴皮为传统中药材，为《中华人民共和国药典》历版收载，具有治疗痢疾和腹泻、驱赶蚊虫等作用[47]，但其在传统中药中用量较少，石榴皮资源未得到充分利用，石榴加工企业产生的大量石榴皮大部分被废弃或烂掉。

5.1 石榴皮的资源化利用

石榴皮中的活性成分主要有安石榴苷、鞣花酸及没食子酸等多酚类物质，总多酚质量约占石榴皮干质量的10%～20%，其中安石榴苷为石榴果实所特有，占总酚组成的65%以上。对于石榴皮多酚的提取研究报道较多，赵艳红等[48]较系统研究了石榴皮多酚的提取纯化，提取物得率可达23.4%，采用超声波辅助提取，得率可提高到30%左右，而且提取时间短、提取效率高，粗提物总多酚质量分数达35%以上，树脂纯化后可使总多酚质量分数提高到80%以上，其中安石榴苷质量占总酚的73%左右。邓永等[49]优化了石榴皮多酚超声波辅助提取，结果表明：以水作为溶剂比甲醇等有机溶剂提取效果更好。在优化条件，即固液比为1∶60(g/mL)，超声功率为400 W和超声时间为25 min时，多酚得率为39.30 mg/g，得到的提取物中安石榴苷质量分数较高。刘焕云等[50]采用超声波- 微波协同提取技术，以乙醇作为提取溶剂，石榴皮多酚提取得率为(28.78±0.12)%。李佳璇等[51]采用田口法优化乙醇回流提取石榴皮中安石榴林、安石榴苷和鞣花酸等3种酚酸，在优化条件下,从1 g干燥的石榴皮粉末中可获得(17.89±0.27)mg安石榴林、(498.66±2.13)mg安石榴苷、(7.30±0.05)mg鞣花酸。郭璐等[52]对石榴皮中黄酮、多酚、皂苷进行了多组分提取工艺优化，结合多体系抗氧化活性综合评价认为，在提取条件为乙醇体积分数58%、料液比1∶28(g/mL)、提取时间53 min、提取温度58 ℃，提取物对各自由基均具有较强的清除作用。总之，石榴皮多酚提取研究较多，提取技术比较成熟，水提或醇提均可，超声辅助提取可大大缩短提取时间，提高提取效率。

关于石榴皮多酚的生物活性，近年来国内外进行了大量的研究报道，其主要功能活性有抗氧化、抗炎、抑制癌细胞增殖[53-54]、降血脂及改善脂肪肝、保护血管健康及抗动脉粥样硬化[55]、改善二型糖尿病[56]、调节肠道菌群[57]、提高线粒体功能及预防代谢综合征等多种生理生化和医疗保健功能[58]。笔者研究团队多年来对石榴多酚的研究认为：石榴皮多酚的多种功能作用，主要是其所含的多种小分子酚类物质多靶点作用的结果。比如，石榴皮多酚的抗炎作用机制，主要是其抑制了巨噬细胞的TLR4/NF-κB及MAPKs炎症信号通路，从而降低了低度代谢性炎症的发生[53]；对肝癌细胞的增殖抑制作用机制，主要是诱导了肝癌细胞的线粒体凋亡途径，从而抑制了癌细胞的增殖[54]；降脂及调节胆固醇代谢的作用机制，主要是其激活了PPARγ-ABCA1/CYP 7A1通路，从而促进了肝细胞对胆固醇的代谢转化[55]；抗动脉粥样硬化及保护血管健康的作用机制，主要是其下调了巨噬细胞表面CD36受体表达，从而减少了巨噬细胞对ox-LDL的过度吞噬，阻止了动脉血管壁的巨噬细胞聚集和泡沫细胞形成，同时也激活了巨噬细胞/泡沫细胞内胆固醇的流出外排，促进了胆固醇的逆运转，从而调节了胆固醇的代谢平衡，防止了动脉粥样硬化的发生与发展[59]；石榴皮多酚改善高脂饮食引起的胰岛素抵抗及代谢综合征机制，可能是多方面的。如降低氧化应激、改善胰岛素抵抗、抑制代谢性炎症、提高线粒体功能及正向调节肠道菌群等。

石榴皮多酚提取物在食品抗氧化及抑菌保鲜等方面，也显示出良好的效果和应用前景。笔者研究团队研究了石榴皮多酚、五倍子单宁、茶多酚对常用食用油，如猪油、豆油、菜籽油、芝麻油的抗氧化特性，并与常用油脂抗氧化剂特丁基对苯二酚(tert-butyl hydroquinone, TBHQ)作了对比(添加量均为0.2‰)，结果表明：石榴皮多酚和五倍子单宁对食用油脂均具有很强的抗氧化性，可以作为油脂的天然抗氧化剂加以开发利用[60]。李颖等[61]将石榴皮提取物用于生猪肉饼冷藏保鲜中，发现石榴皮提取物能有效抑制生猪肉饼冷藏过程中氢过氧化物、丙二醛及蛋白羰基生成，效果优于丁基羟基茴香醚。李琼帅等[62]也研究表明：添加石榴皮提取物可有效抑制贮藏过程中牦牛肉糜的蛋白质氧化，改善肉糜的风味品质，0.20%的添加量效果较好。此外，石榴皮提取物在医药、天然抑菌剂及美容化妆领域也有一些研究报道[63]。石榴皮多酚提取物作为一种天然抗氧化剂及抑菌剂，具有安全、抗氧化效果好、抑菌谱广、抑菌活性强、不易产生耐药性等优点，开发应用潜力较大。

5.2 石榴籽的资源化利用

石榴籽含有丰富的油脂，含油量因品种而异，一般在13%～26%，其中不饱和脂肪酸质量分数达90%以上，特别是石榴籽油中含有一种特有的脂肪酸—石榴酸，占总脂肪酸的70%以上，为一种共轭亚麻酸。石榴籽油中生育酚类物质含量较高，以γ-生育酚为主。石榴籽油的功能主要表现在，抗氧化、抗肿瘤、抗糖尿病、免疫调节及改善骨质疏松等方面。石榴籽油的提取工艺主要有冷榨法、溶剂浸提法、超临界萃取及亚临界萃取等。王林林等[64]对比了4种不同提油工艺对石榴籽油品质的影响，认为亚临界丁烷萃取法提取效果较好，出油率为14.76%，所得石榴籽油中石榴酸质量分数明显高于其他3种提取方法，高达82.39%。余瑶盼等[65]将石榴籽油乙酯化以增加其稳定性，并通过分子蒸馏富集共轭亚麻酸乙酯，结果表明：共轭亚麻酸乙酯质量分数从蒸馏前的80.68%提升到了95.23%。

石榴籽中还含有较丰富的黄酮及多酚类物质，多酚质量分数在0.7%～1.2%。对石榴籽多酚的提取研究较多，石珂心等[66]用响应面法优化了超声波强化的石榴籽多酚提取工艺，得到的较优工艺参数为：乙醇体积分数34%、料液比1∶24(g/mL)、超声时间31 min、超声温度51 ℃、超声功率180 W、超声频率80 kHz，在此条件下多酚类物质的提取量为7.73 mg/g。李白存等[67]研究表明：石榴籽中的多酚类物质具有较好的抗氧化性，对不同的自由基均有较强的清除能力，其中对2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸自由基的清除能力最强。

6 葡萄加工业副产物资源及其高值化利用

2019年，全世界年产葡萄约10 849.5万t，中国年产葡萄约1 437.2万t[1]，居世界第一。随着我国葡萄加工业的快速发展，特别是葡萄酒和葡萄汁产业，每年产生约占葡萄加工量25%的大量皮渣废弃物，其中，主要是葡萄皮和葡萄籽。国外葡萄种植以酿酒葡萄为主，皮渣的利用主要以功能成分提取和有机肥为主，而我国葡萄种植以鲜食为主，非加工品种超过90%，皮渣整体利用率较低。目前, 我国葡萄皮渣除宁夏、新疆等酿酒集聚区进行葡萄籽回收外，大部分皮渣被当作肥料、饲料甚至垃圾处理，造成很大的浪费，形成了很大的环保压力，这已经成为葡萄加工行业性的问题。葡萄皮渣中含有丰富的多酚、多糖、油脂、蛋白质及矿物质等功能成分，具有良好的医疗保健作用。因此，葡萄皮渣的开发，不仅可以获得良好的经济效益，降低葡萄加工成本，而且能够降低污染，获得巨大的社会效益。

6.1 葡萄皮渣的资源化利用

葡萄皮渣的开发利用主要是葡萄皮色素、多酚及膳食纤维的提取。根据葡萄的品种、颜色等因素，葡萄皮中酚类物质含量及种类差异较大，其中红葡萄皮中富含花色苷。通常认为花色素苷是红葡萄酒中的主要呈色物质。不同花色素的稳定性会因其结构的不同而不同，一般依据花色素上R基及R′基的种类的不同，可以将葡萄及葡萄酒中的花色素物质分为5个类型，即花翠素、3′-甲花翠素、二甲花翠素、花青素、甲基花青素。此外，葡萄皮中含有黄烷醇类，包括黄烷-3-醇单体及其聚合物，也称为缩合单宁或原花青素。葡萄中存在的黄烷-3-醇单体有儿茶素、表儿茶素、没食子儿茶素、表焙儿茶素、表儿茶素没食子酸酯。儿茶素，表儿茶素和表儿茶素没食子酸酯存在于葡萄果皮和葡萄籽中，而没食子儿茶素和表焙儿茶素只存在于葡萄皮中。这种分布导致葡萄果皮和种子中黄烷醇低聚体/聚合物的组成差异。目前葡萄皮色素提取物主要应用于酿酒、果汁等食品加工领域，同时葡萄皮色素和多酚也可作为保健食品的原料。

葡萄皮渣也可作为膳食纤维的来源。Deng等[68]对比了白葡萄皮渣与红葡萄皮渣中的碳水化合物组分，结果表明：白葡萄皮渣以可溶性糖为主，其可溶性糖与总膳食纤维的质量分数分别为55.8%～77.5% 干物质(dry matter, DM)和17.3%～28.0% DM，而红葡萄皮渣中膳食纤维质量分数高，其可溶性糖与总膳食纤维的质量分数分别为1.3%～1.7% DM和51.1%～56.3% DM。

利用葡萄皮渣开发的产品应用范围很广，包括药品、保健品、食品、日化产品、饲料、土壤改良剂、生物能源等。

6.2 葡萄籽的资源化利用

葡萄籽质量占葡萄果实的5%～7%，葡萄籽中含有大量酚类物质、油脂和蛋白质等营养及功能成分。与葡萄皮相比，葡萄籽中主要以黄烷醇物质为主，葡萄籽单宁的平均聚合度低于葡萄皮单宁，主要由儿茶素和表儿茶素单元构成，籽单宁的聚合度在2～17，与葡萄皮单宁相比它具有更多的没食子酰基基团，其在籽中质量分数为13%～29%，皮中为3%～6%[69]。葡萄籽单宁提取物是重要的葡萄酿酒单宁，葡萄籽低聚原花青素提取物已经应用到保健食品中，深受中老年消费者青睐。

葡萄籽中还含有14%～17%的油脂，其主要成分为亚油酸、亚麻酸等多种不饱和脂肪酸，以及甾醇、多羟基芪类化合物如白藜芦醇等。葡萄籽油中亚油酸质量分数约占70%，葡萄籽油中还含有Mg、Ca、K、Zn等矿质元素和维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等维生素，其中维生素E质量分数达360.2 μg/g。葡萄籽油因为富含亚油酸也广泛应用到保健食品中，近年来葡萄籽油作为基底油也应用到美容领域。目前葡萄籽的资源化利用是葡萄副产物中应用最成熟和最广泛的。

7 展 望

随着现代基础科学理论与方法不断向应用基础研究领域的渗透，使食品工业副产物中所蕴含的潜在价值得以深度挖掘。同时，也随着食品加工高新技术、生物工程技术、现代装备制造技术的发展，为副产物的开发应用创造了良好的条件。从而使我国食品工业副产物的深度开发和资源化高值化利用，开始从实验室研究阶段，逐渐实现向工业化生产阶段转变。食品工业副产物的资源化利用，对于物尽其用、延伸产业链和提高行业整体效益、促进环境保护和低碳循环经济发展等，有着重要的现实意义和深远的战略意义，前景十分广阔。