馬鈴薯皮中回收有價值生物活性化合物的新興加工技術(shù)
2021-12-07 01:45:37魏亞玲
湖北農(nóng)機化 2021年16期
魏亞玲
(黔南布依族苗族自治州農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 黔南 558000)
0 前言
馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥和玉米的第四大糧食作物，是人類飲食的重要組成部分。據(jù)估計，2017年全球馬鈴薯總產(chǎn)量為3880億kg，其中超過40%的產(chǎn)量來自中國和印度(Burlingame，et al.2009)。這種主要作物含有多種對人體營養(yǎng)有相關(guān)功能的分子，如維生素、氨基酸和礦物質(zhì)。全球范圍內(nèi)對馬鈴薯的使用正逐漸從新鮮產(chǎn)品轉(zhuǎn)向加工產(chǎn)品，這就導(dǎo)致了大量的馬鈴薯皮作為工業(yè)廢物被生產(chǎn)出來并加以管理。這對廢物的回收和處置提出了新的挑戰(zhàn)，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來源，葉卷病毒和其它疾病，冬天可以在鄰近的領(lǐng)域傳播和蔓延(Oreopoulou 2007)。
1 馬鈴薯皮的化學(xué)成分分析
馬鈴薯皮中含有多種多酚類物質(zhì)和酚酸類物質(zhì)，這些物質(zhì)具有抗氧化活性，而脂肪酸和脂類物質(zhì)則具有抗菌性能。脂質(zhì)部分包括甘油三酯、醇類、長鏈脂肪酸和甾醇酯。此外，在馬鈴薯(Liang 2014)的細胞壁中檢測到木質(zhì)素成分。雖然馬鈴薯皮富含淀粉(干料中為52%)，但可發(fā)酵還原糖總量有限(干料中為0.6%)(Liang 2015)。
馬鈴薯皮是酚類化合物的重要來源，因為大約50%的酚類分子位于果皮和相鄰的部分(Al-Weshahy 2009)。對天然抗氧化劑日益增長的需求來自它們作為食品配方中的功能性成分的實用性，利用副產(chǎn)品生產(chǎn)具有優(yōu)良營養(yǎng)特性的食品配料獲得了極大的興趣，因此，它們的回收獲得了經(jīng)濟吸引力(Mohdaly 2010)。在這方面，一些研究強調(diào)馬鈴薯皮是天然抗氧化劑的來源(Amado 2014)。這些生物活性代謝物可以添加到功能性食品中，并可以利用其可能帶來的健康益處生產(chǎn)營養(yǎng)食品。如前所述，馬鈴薯中酚類化合物的濃度非常高，可以很好地融入飲食中。馬鈴薯種質(zhì)資源中含有豐富的多酚類物質(zhì)(Auerbach，et al.2013)，證實了其塊莖(Ezekiel 2013)各部分均存在活性代謝物。其中酚酸類和黃酮類包括黃烷醇、黃酮醇和花青素(Javed 2019)。因此，開發(fā)了新的提取和分離技術(shù)來解決這些問題。超聲輔助提取(UAE)、微波輔助提取(MAE)和壓力液體提取(PLE)只是這些強化技術(shù)的一個有限的例子。豬苓多糖比果肉含有更多的營養(yǎng)成分；近50%的酚類化合物存在于皮膚和鄰近組織中，這表明這種副產(chǎn)品具有廣泛的潛在用途(Andrade，et al.2016)(Amado 2014)。馬鈴薯皮傳統(tǒng)上被用于生產(chǎn)高質(zhì)量和營養(yǎng)的動物飼料。
值得一提的是，在馬鈴薯提取物中，酚類化合物的回收可能涉及一個重大問題，因為有毒的糖苷生物堿可能在整個過程中被濃縮。在萌發(fā)階段，糖生物堿在塊莖中自然生成，它們可能表現(xiàn)出積極和不利的作用(抑制乙酰膽堿酯酶和抗癌作用)。馬鈴薯皮中糖苷生物堿(SGA)的含量根據(jù)許多不同的因素、條件和80多種不同的生物堿已被鑒定，包括α -茄堿，α-卡茄堿(譚繼君，et al.2018)。當樣品濃度超過20 mg/ kg時，這些分子可致人死亡。因此，為了消費者的安全，驗證這些代謝物在最終產(chǎn)品的存在是至關(guān)重要的。特別建議馬鈴薯塊莖中這些化合物的含量不應(yīng)超過100 mg/ kg鮮重(安全上限：200 mg / kg 鮮重)(陳銘，et al.2020)。另一方面，除了它們的毒性和有害影響，一些體外和臨床前研究已經(jīng)調(diào)查了糖生物堿可能對許多疾病的作用，如炎癥、血糖、過敏、微生物感染、發(fā)燒甚至特定類型的癌癥(宋佳，et al.2017)。
2 結(jié)論
馬鈴薯是世界上面積較大的蔬菜之一，由于在各種工業(yè)中廣泛使用，產(chǎn)生了大量的馬鈴薯廢料。馬鈴薯廢料的諸多優(yōu)點意味著它可以作為對生態(tài)友好工業(yè)產(chǎn)品的最佳響應(yīng)。到目前為止，文獻中描述的非常規(guī)方法沒有一種能夠滿足所有這些標準，通過具體的成本效益分析實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)仍然是一個挑戰(zhàn)。此外，培養(yǎng)和貯藏方法的標準化對于保證過程的重現(xiàn)性也很重要。最后，迫切需要體外和體內(nèi)研究，以幫助更好地了解這些生物活性化合物的藥效學(xué)和藥代動力學(xué)特性，并開發(fā)新的營養(yǎng)和(或)醫(yī)藥產(chǎn)品。
