马铃薯皮中回收有价值生物活性化合物的新兴加工技术

魏亚玲

(黔南布依族苗族自治州农业农村局，贵州 黔南 558000)

0 前言

马铃薯是世界上仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物，是人类饮食的重要组成部分。据估计，2017年全球马铃薯总产量为3880亿kg，其中超过40%的产量来自中国和印度(Burlingame，et al.2009)。这种主要作物含有多种对人体营养有相关功能的分子，如维生素、氨基酸和矿物质。全球范围内对马铃薯的使用正逐渐从新鲜产品转向加工产品，这就导致了大量的马铃薯皮作为工业废物被生产出来并加以管理。这对废物的回收和处置提出了新的挑战，由于法律的限制，以避免不良的后果，比如分解臭味和晚疫病菌的来源，叶卷病毒和其它疾病，冬天可以在邻近的领域传播和蔓延(Oreopoulou 2007)。

1 马铃薯皮的化学成分分析

马铃薯皮中含有多种多酚类物质和酚酸类物质，这些物质具有抗氧化活性，而脂肪酸和脂类物质则具有抗菌性能。脂质部分包括甘油三酯、醇类、长链脂肪酸和甾醇酯。此外，在马铃薯(Liang 2014)的细胞壁中检测到木质素成分。虽然马铃薯皮富含淀粉(干料中为52%)，但可发酵还原糖总量有限(干料中为0.6%)(Liang 2015)。

马铃薯皮是酚类化合物的重要来源，因为大约50%的酚类分子位于果皮和相邻的部分(Al-Weshahy 2009)。对天然抗氧化剂日益增长的需求来自它们作为食品配方中的功能性成分的实用性，利用副产品生产具有优良营养特性的食品配料获得了极大的兴趣，因此，它们的回收获得了经济吸引力(Mohdaly 2010)。在这方面，一些研究强调马铃薯皮是天然抗氧化剂的来源(Amado 2014)。这些生物活性代谢物可以添加到功能性食品中，并可以利用其可能带来的健康益处生产营养食品。如前所述，马铃薯中酚类化合物的浓度非常高，可以很好地融入饮食中。马铃薯种质资源中含有丰富的多酚类物质(Auerbach，et al.2013)，证实了其块茎(Ezekiel 2013)各部分均存在活性代谢物。其中酚酸类和黄酮类包括黄烷醇、黄酮醇和花青素(Javed 2019)。因此，开发了新的提取和分离技术来解决这些问题。超声辅助提取(UAE)、微波辅助提取(MAE)和压力液体提取(PLE)只是这些强化技术的一个有限的例子。猪苓多糖比果肉含有更多的营养成分；近50%的酚类化合物存在于皮肤和邻近组织中，这表明这种副产品具有广泛的潜在用途(Andrade，et al.2016)(Amado 2014)。马铃薯皮传统上被用于生产高质量和营养的动物饲料。

值得一提的是，在马铃薯提取物中，酚类化合物的回收可能涉及一个重大问题，因为有毒的糖苷生物碱可能在整个过程中被浓缩。在萌发阶段，糖生物碱在块茎中自然生成，它们可能表现出积极和不利的作用(抑制乙酰胆碱酯酶和抗癌作用)。马铃薯皮中糖苷生物碱(SGA)的含量根据许多不同的因素、条件和80多种不同的生物碱已被鉴定，包括α -茄碱，α-卡茄碱(谭继君，et al.2018)。当样品浓度超过20 mg/ kg时，这些分子可致人死亡。因此，为了消费者的安全，验证这些代谢物在最终产品的存在是至关重要的。特别建议马铃薯块茎中这些化合物的含量不应超过100 mg/ kg鲜重(安全上限：200 mg / kg 鲜重)(陈铭，et al.2020)。另一方面，除了它们的毒性和有害影响，一些体外和临床前研究已经调查了糖生物碱可能对许多疾病的作用，如炎症、血糖、过敏、微生物感染、发烧甚至特定类型的癌症(宋佳，et al.2017)。

2 结论

马铃薯是世界上面积较大的蔬菜之一，由于在各种工业中广泛使用，产生了大量的马铃薯废料。马铃薯废料的诸多优点意味着它可以作为对生态友好工业产品的最佳响应。到目前为止，文献中描述的非常规方法没有一种能够满足所有这些标准，通过具体的成本效益分析实现工业规模生产仍然是一个挑战。此外，培养和贮藏方法的标准化对于保证过程的重现性也很重要。最后，迫切需要体外和体内研究，以帮助更好地了解这些生物活性化合物的药效学和药代动力学特性，并开发新的营养和(或)医药产品。