淺談酵母菌在馬鈴薯渣領(lǐng)域的開發(fā)及應(yīng)用前景

王 倩，王玉潔，孫美玲

（湖北大學(xué)知行學(xué)院糧食與食品工程系，湖北武漢 430011）

我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)量居世界第1位，常年種植面積穩(wěn)定在570×104hm2左右，總產(chǎn)量保持在9 000×104t以上，種植面積還在不斷擴(kuò)增，故產(chǎn)品加工后將會(huì)大量產(chǎn)生一種副產(chǎn)物，即馬鈴薯渣。馬鈴薯渣中的水分含量比較高，易滋生微生物，從而造成污染，其生物利用率卻不高，在運(yùn)輸和貯藏過(guò)程中會(huì)帶來(lái)一定的困擾，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，故馬鈴薯渣可直接作為粗飼料喂飼牲畜，但利用效率比較低。而市場(chǎng)上有一種高蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)存在，含有維生素、無(wú)機(jī)鹽，是具有生物活性的一類物質(zhì)，即為單細(xì)胞蛋白質(zhì)，因此開發(fā)利用單細(xì)胞蛋白質(zhì)飼料在食品工業(yè)上具有很大的開發(fā)潛能。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，利用酵母菌等微生物，改善馬鈴薯渣里的各種營(yíng)養(yǎng)成分，大大提高其利用率，并可有效緩解因馬鈴薯所產(chǎn)生的廢棄物造成的環(huán)境污染壓力。

1 馬鈴薯渣的營(yíng)養(yǎng)組成及其相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)

1.1 馬鈴薯渣的營(yíng)養(yǎng)組成

水、殘余淀粉粒及薯皮細(xì)胞等成分是馬鈴薯渣的主要成分，淀粉、果膠、纖維素等是馬鈴薯渣的化學(xué)組成部分，其中淀粉、果膠與纖維素含量都比較高。

Mayer F[1]所測(cè)得馬鈴薯渣營(yíng)養(yǎng)成分見表1。

表1 Mayer F所測(cè)得馬鈴薯渣營(yíng)養(yǎng)成分/%

1.2 開發(fā)與應(yīng)用

目前對(duì)于馬鈴薯渣的開發(fā)利用有理化法、發(fā)酵法和混合法3種方法。用酶進(jìn)行處理的方法即為理化法；用微生物對(duì)馬鈴薯渣進(jìn)行發(fā)酵，制備生物有機(jī)物料的方法即為發(fā)酵法；把酶和發(fā)酵處理這2種方法相結(jié)合的方法即為混合法。目前，國(guó)外對(duì)于馬鈴薯渣的研究有了較大的研究成果，而國(guó)內(nèi)的研究才開始起步，由于馬鈴薯渣中含有大量的有益成分，因此將其作為動(dòng)物飼料的原料來(lái)源具有較廣闊的開發(fā)前景[2]。

馬鈴薯渣處理方法見表2。

表2 馬鈴薯渣處理方法

1.2.1 高蛋白動(dòng)物飼料的生產(chǎn)

在牲畜養(yǎng)殖行業(yè)，馬鈴薯渣可以作為一種飼料給動(dòng)物食用，但利用率卻不高，又因其粗纖維含量較高，牲畜會(huì)因此而拒食。有研究表明，對(duì)馬鈴薯渣進(jìn)行發(fā)酵處理，馬鈴薯渣中的蛋白含量在一定程度上可以得到相應(yīng)的提高，從發(fā)酵前干質(zhì)量的5%左右增加到60%左右。除此之外，通過(guò)發(fā)酵作用還可對(duì)粗纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，會(huì)有香味產(chǎn)生，從而增加牲畜的適口性。就目前而言，酵母菌是進(jìn)行高蛋白飼料生產(chǎn)最好的一種微生物。

1.2.2 膳食纖維的提取

膳食纖維是主要來(lái)自于植物的細(xì)胞壁，包括纖維素、半纖維素等成分。隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的健康，因此對(duì)于膳食纖維的攝入量也十分在意，膳食纖維因其各種功效與作用，被譽(yù)為第七大營(yíng)養(yǎng)素。有研究表明，人們生活中常見的?。ㄈ绫忝?、肥胖等）都與膳食纖維的攝入量不足有關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)馬鈴薯渣中膳食纖維的應(yīng)用開發(fā)研究還較少，而馬鈴薯渣中含有的膳食纖維含量卻比較高，約占干質(zhì)量的17%，因此它可以作為一種很好的膳食纖維原料，王宏勛等人[3]利用微生物發(fā)酵馬鈴薯渣生產(chǎn)膳食纖維，是一種既安全又價(jià)廉的膳食纖維產(chǎn)品。

1.2.3 果膠的提取

植物細(xì)胞壁的主要成分之一是果膠，它是一種多糖物質(zhì)，雖然植物中含量比較多，但作為一種商品果膠，它的來(lái)源非常有限，馬鈴薯渣中果膠的含量約占干基的20%，其產(chǎn)量也特別高，實(shí)用性也比較強(qiáng)，因此從馬鈴薯渣中提取果膠是一種既經(jīng)濟(jì)又來(lái)源廣的生產(chǎn)方式。目前，從馬鈴薯渣中提取果膠一般采用萃取的方法，萃取的果膠包括2個(gè)部分，為低度酯化的果膠和Ca2+存在的高凝膠性果膠，用不同的方式對(duì)果膠進(jìn)行提取，其成分也會(huì)有所不同。

2 酵母菌的性質(zhì)作用及其綜合利用

2.1 酵母菌的性質(zhì)及作用

酵母菌是一種堿性微生物，可以通過(guò)接種酵母菌來(lái)發(fā)酵酒糟[4]、醋糟[5]等含較高粗纖維的飼料，在一定程度上，不僅可以增加一定的活菌數(shù)，而且還可以增加其原料中粗蛋白的含量，對(duì)于牲畜而言，這樣更有利于對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收。酵母細(xì)胞中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)還含有豐富的酶系統(tǒng)和多種生物活性物質(zhì)，這些具有生物活性的酶不僅可以促進(jìn)腸道中有益菌群的生長(zhǎng)，而且對(duì)于機(jī)體的生態(tài)平衡具有一定的調(diào)節(jié)作用；酵母菌還因其便于控制、形態(tài)大、代謝產(chǎn)物多等特點(diǎn)，在發(fā)酵、食品和生物制藥等相關(guān)行業(yè)中都有應(yīng)用；隨著科技的創(chuàng)新與社會(huì)的發(fā)展，酵母菌在飼料行業(yè)中得到了很好的應(yīng)用；無(wú)論是農(nóng)業(yè)還是工業(yè)上產(chǎn)生的廢棄物都可作為酵母菌的生產(chǎn)原料，成本低、來(lái)源廣[6-9]。蛋白質(zhì)含量高的一種酵母菌即為飼料酵母，含量將近50%，因此添加到動(dòng)物飼料中，有很大的利用價(jià)值，不僅提高了蛋白的含量，同時(shí)也改善動(dòng)物腸道功能，而且飼料成本也大大降低了，正因?yàn)檫@些有利條件，使得酵母菌在牲畜行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用[10-12]。

2.2 酵母菌的利用情況

2.2.1 醫(yī)療方面

酵母因其屬性和本質(zhì)特征，可以作為一種保健品，不僅可以治療維生素缺乏等疾病，而且還因酵母細(xì)胞中含有大量的凝血質(zhì)，可用于制藥。酵母在凝血酶的作用下，凝血質(zhì)可以起到凝血的作用，其操作工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，安全性相對(duì)而言也比較高，因此在市場(chǎng)上是一種很好的凝血藥品來(lái)源。在保健功能上，酵母菌可以對(duì)SOD進(jìn)行提取，在腸胃方面也能起到助消化的作用。

2.2.2 釀造方面

現(xiàn)代的釀造技術(shù)相比以前有了很大的改進(jìn)，對(duì)于菌種的選擇也起到重要的作用，有研究學(xué)者將秘魯酵母及球擬酵母固定化，并與醬油相結(jié)合，以此來(lái)提高醬油的風(fēng)味，同時(shí)對(duì)釀造技術(shù)也有了一定的改進(jìn)，生產(chǎn)時(shí)間周期變短，同時(shí)原料的利用率也得到了一定的提高[13]。

2.2.3 環(huán)境污染方面

酵母菌在理化性質(zhì)上，由于具有產(chǎn)生單細(xì)胞蛋白、耐酸等特點(diǎn)，因此對(duì)于環(huán)境污染的處理可以起到相應(yīng)的作用。有研究學(xué)者從含油的廢水處選出來(lái)5株酵母菌，與其他3種酵母菌相混合，組成酵母菌群，在SBR系統(tǒng)中進(jìn)行處理——油脂堿煉廢水，取得了一定的效果，COD和去油率分別為96.9%和99.5%[14]。

3 酵母菌在馬鈴薯渣領(lǐng)域的開發(fā)

由于馬鈴薯渣產(chǎn)量高且營(yíng)養(yǎng)豐富，因此有很多科研人員對(duì)其進(jìn)行了一定的研究。研究表明，利用馬鈴薯渣為底物、麥麩和玉米面為輔料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，利用單一菌種酵母菌對(duì)添加不同輔料進(jìn)行固體發(fā)酵，所得結(jié)果為發(fā)酵后蛋白明顯增高，且麥麩發(fā)酵后蛋白含量要高于玉米面[15]；同時(shí)用單一菌種和多種菌種進(jìn)行發(fā)酵對(duì)比，以2種酵母、白地霉和植物組織桿進(jìn)行結(jié)合，利用2種發(fā)酵方式，其所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)含量也明顯增高，相較單一菌種而言，多菌株發(fā)酵效果更好。我國(guó)對(duì)馬鈴薯渣的研究較國(guó)外而言還處于未成熟階段，而我國(guó)又高產(chǎn)馬鈴薯，可以從各方面對(duì)其進(jìn)行有效利用，就目前來(lái)看，作為高蛋白飼料是最有潛力的發(fā)展方向。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在進(jìn)一步推進(jìn)馬鈴薯主糧化，因此馬鈴薯的產(chǎn)量還會(huì)不斷增加，其廢棄物也會(huì)大量增產(chǎn)，對(duì)于馬鈴薯渣的研究也會(huì)更進(jìn)一步，目前對(duì)其進(jìn)行的研究包括膳食纖維和果膠的提取、酒精制備等多個(gè)領(lǐng)域。而利用酵母菌發(fā)酵馬鈴薯渣作為高蛋白飼料是最有前景的一個(gè)領(lǐng)域，用酵母菌對(duì)飼料進(jìn)行發(fā)酵，提前能把飼料中的營(yíng)養(yǎng)分離出來(lái)，在發(fā)酵過(guò)程中把飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行分解，當(dāng)牲畜進(jìn)食后，不僅吸收快，而且發(fā)酵飼料中存在大量的蛋白和益生菌，可以有效增加牲畜的機(jī)體免疫力。目前，我國(guó)蛋白質(zhì)飼料極度缺乏，尋找高蛋白、低價(jià)格的飼料自然成了最主要的目標(biāo)。發(fā)酵飼料不僅可以促進(jìn)牲畜的消化與吸收，還能增強(qiáng)牲畜的食欲。相信隨著科技的創(chuàng)新與社會(huì)的進(jìn)步，會(huì)出現(xiàn)更優(yōu)的試驗(yàn)方案和更完善的工藝技術(shù)。

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