馬鈴薯渣的開發(fā)價(jià)值及應(yīng)用前景分析

摘要本文總結(jié)分析了馬鈴薯渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、加工技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)，闡述了其開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，并探討了其開發(fā)前景及有待提升的方面，為實(shí)現(xiàn)資源高效利用、綠色可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提供參考。馬鈴薯渣含有豐富的纖維、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，通過(guò)利用先進(jìn)的加工技術(shù)，其可以轉(zhuǎn)化為高價(jià)值產(chǎn)品，如飼料、生物燃料和生物降解塑料等。這不僅減少了資源浪費(fèi)，減輕了對(duì)環(huán)境的污染，而且有助于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，馬鈴薯渣的高效利用面臨著一些挑戰(zhàn)，包括技術(shù)限制、市場(chǎng)約束和安全性等，通過(guò)采用創(chuàng)新技術(shù)和策略，可以將馬鈴薯殘?jiān)鼜膹U物轉(zhuǎn)化為寶貴的資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞馬鈴薯渣；營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；資源化利用；環(huán)境保護(hù)

中圖分類號(hào)TS239文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1007-7731（2024）18-0082-05

DOI號(hào)10.16377/j.cnki.issn.1007-7731.2024.18.018

Analysis of development value and application prospects of potato residue

PANG Ze¹TIAN Guokui¹WANG Haiyan¹LI Fengyun¹PAN Yang¹LI Mingxue¹WANG Lichun¹WEI Xiaoshuang²

（¹Keshan Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Potato Biology and Genetics， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Potato Improvement Center of China， Qiqihar 161000， China;

²Facult of Agronomy， Jilin Agricultural University， Changchun 130033， China）

Abstract The nutritional value， processing technology and product development of potato residue were summarized and analyzed， the relationship between the development and utilization of potato residue and environmental protection was expounded ， and the development prospect of potato residue and the aspects to be improved were discussed， so as to provide references for realizing efficient utilization of potato residue resources， green sustainable development and environmental protection. Potato residue is rich in nutrients such as fiber， protein， vitamins， and minerals， making it a valuable resource for various industries. By utilizing advanced processing technologies， potato residue can be converted into high-value products such as feed， biofuels， and biodegradable plastics. These products not only reduce waste and relieve environmental pollution but also contribute to the development of a circular economy. However， there are still challenges to overcome in the efficient utilization of potato residue.，including technical limitations， market constraints， and security. By adopting innovative technologies and strategies， potato residue can be transformed a waste product into a valuable resource， achieving the utilization of agricultural waste resources and environmental protection.

Keywords potato residue; industrial processing; resource utilization; environmental protection

馬鈴薯是茄科茄屬一年生草本植物^[1-2]，是一種重要的糧菜兼用型作物^[3-4]。該作物富含淀粉、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分^[5]，具有高產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)以及營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，被廣泛種植^[6-7]。該作物可加工成多種食品，如薯片、薯?xiàng)l等，也可用于飼料、淀粉以及生物質(zhì)能源生產(chǎn)等領(lǐng)域。由于其重要性和多樣化的用途，在農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中具有重要地位^[8-10]。

馬鈴薯渣是指在馬鈴薯加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品^[11]，主要包括馬鈴薯皮、碎塊和殘余淀粉等^[12]。其富含纖維素、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等成分，具有潛在的高附加值^[13-14]，可作為飼料加工、生物質(zhì)能源生產(chǎn)和食品加工等的原料。其合理處理和利用有助于減少環(huán)境污染，促進(jìn)資源循環(huán)利用，對(duì)于保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。此外，馬鈴薯渣具有豐富的加工特性^[15]，含有豐富的膳食纖維，被廣泛應(yīng)用于食品加工中。Kaack等^[16]利用馬鈴薯渣加工制作了低能量和高纖維的肝醬，以及探索了利用馬鈴薯渣和黃豆殼制作低能量巧克力蛋糕的方法。毛麗娟等^[17]以馬鈴薯渣為原料，利用超聲波輔助鹽析法提取果膠。廖原等^[18]對(duì)馬鈴薯渣提取果膠的工藝條件進(jìn)行了研究。馬鈴薯渣在其他方面也具有一定加工潛力，例如，有機(jī)燃料^[19]、蛋白飼料^[20-21]等。馬鈴薯渣加工的多樣性，使其具有較高的再加工價(jià)值。本研究從綠色可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，對(duì)馬鈴薯渣的綜合利用進(jìn)行了綜述，為該資源高效利用、綠色可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)等提供參考。

1 馬鈴薯渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

干燥后的薯渣具有較高的利用價(jià)值^[22]，可用于動(dòng)物飼料加工，功能成分提取和有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)等^[23]。由表1可知^[24]，馬鈴薯渣中淀粉含量占其干重的30%～50%，纖維素含量占15%～35%，果膠含量占10%～25%。淀粉是動(dòng)物和人體的重要能量來(lái)源之一；纖維素有利于促進(jìn)胃腸道的消化和吸收。與新鮮馬鈴薯相比，馬鈴薯渣中的蛋白質(zhì)和脂肪含量較低，而淀粉和纖維素含量豐富，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可用作動(dòng)物飼料或生物質(zhì)能源生產(chǎn)等原料。

2 馬鈴薯渣的加工技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)

2.1 加工技術(shù)

馬鈴薯渣的加工技術(shù)主要包括干燥、粉碎和成型等步驟。干燥是將馬鈴薯渣中的水分蒸發(fā)掉，使其具備更長(zhǎng)的保存期和更好的加工性能。干燥技術(shù)包括曬干、烘干等多種方法。粉碎是將干燥后的馬鈴薯渣進(jìn)行粉碎或研磨，以便后續(xù)的產(chǎn)品加工。成型是將其制成顆粒、塊狀或片狀的成品，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

2.2 產(chǎn)品開發(fā)

2.2.1 飼料 馬鈴薯渣富含淀粉和纖維素，可作為牲畜和家禽的飼料原料。將其加工成飼料顆粒，或直接與其他飼料混合喂養(yǎng)，可提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，降低飼養(yǎng)成本。趙萍等^[25]采用4因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)半固態(tài)發(fā)酵方法，對(duì)馬鈴薯渣進(jìn)行生料發(fā)酵和貯存試驗(yàn)，確定發(fā)酵劑、添加劑的較佳使用量及對(duì)提高蛋白質(zhì)含量的影響程度，得出較佳配方及生產(chǎn)工藝，提高了飼料中蛋白質(zhì)的含量；董俊等^[26]利用微生物固態(tài)發(fā)酵技術(shù)對(duì)馬鈴薯渣生產(chǎn)蛋白飼料進(jìn)行了研究，優(yōu)化了加工工藝；史琦云等^[27]采用單菌生料發(fā)酵、單菌熟料發(fā)酵及多菌種協(xié)同固態(tài)發(fā)酵等技術(shù)，研制了馬鈴薯渣蛋白飼料；劉元甲^[28]開展了復(fù)合微生物菌劑發(fā)酵馬鈴薯渣生產(chǎn)蛋白飼料的研究，確定了馬鈴薯渣發(fā)酵的較佳菌種組合、配比及發(fā)酵條件，發(fā)酵飼料對(duì)生豬有明顯的增重效果；邵淑麗等^[29]研究發(fā)現(xiàn)，30%馬鈴薯渣發(fā)酵飼料與沙棘嫩枝葉配合使用，可提高兔肉蛋白質(zhì)、脂肪和氨基酸含量，改善兔肉品質(zhì)；彭勁松等^[30]綜述了微生物發(fā)酵馬鈴薯渣對(duì)畜禽生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的影響；夏善勇^[31]分析了馬鈴薯渣與莖葉飼料化利用及研究進(jìn)展，提出未來(lái)的研究重點(diǎn)，為馬鈴薯渣及莖葉的飼用化研究提供了參考。

2.2.2 生物質(zhì)能源 將馬鈴薯渣進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)生物乙醇或生物氣體，可作為替代能源使用。Yokoi等^[32]開發(fā)了一種微生物并用于發(fā)酵馬鈴薯渣，獲得了優(yōu)質(zhì)的燃料酒精；蘇檳楠等^[33]開展了馬鈴薯渣發(fā)酵酒精的菌種篩選及產(chǎn)酒精性能研究，篩選出高效菌株Z40。這種方式不僅可以減少對(duì)化石能源的依賴，還能有效處理農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，具有環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。

2.2.3 食品 馬鈴薯渣可提取果膠、膳食纖維和蛋白質(zhì)等。陳改榮等^[34]通過(guò)鹽沉淀法從馬鈴薯渣中提取了果膠并形成完備的加工工藝；楊希娟等^[35]對(duì)從馬鈴薯渣中提取果膠的工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高了果膠得率；吳海燕等^[36]開展了新鮮馬鈴薯渣同時(shí)制備膳食纖維和蛋白的研究，獲得了可供食用的蛋白質(zhì)及膳食纖維，并設(shè)計(jì)了其工藝流程；袁惠君等^[37]利用微生物發(fā)酵對(duì)馬鈴薯渣膳食纖維得率及性質(zhì)的影響進(jìn)行了研究，得到了更好的發(fā)酵方式；郭變麗^[38]利用馬鈴薯渣提取了膳食纖維并對(duì)其在面包中的應(yīng)用開展了研究。利用馬鈴薯渣生產(chǎn)食品，不僅可以提高原料的綜合利用率，還可以開發(fā)出更多種類的食品，滿足市場(chǎng)需求。

馬鈴薯渣的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涉及動(dòng)物飼料、生物質(zhì)能源生產(chǎn)及食品加工等多個(gè)方面。通過(guò)合理的加工和產(chǎn)品開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯渣的有效利用，提高其附加值，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源的綜合利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3 馬鈴薯渣開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系

馬鈴薯渣的合理開發(fā)和利用對(duì)保護(hù)環(huán)境具有重要意義^{[31，39]}。一是馬鈴薯渣的合理利用可以減少環(huán)境污染。馬鈴薯渣含有有機(jī)物質(zhì)和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可能會(huì)對(duì)土壤和水質(zhì)造成負(fù)面影響^[40]。二是馬鈴薯渣的資源化利用有利于節(jié)約能源和減少溫室氣體排放。用馬鈴薯渣生產(chǎn)生物質(zhì)能源，可以減少對(duì)能源資源的依賴，降低能源消耗。同時(shí)，生物質(zhì)能源的利用也有助于減少化石能源的燃燒，從而減少溫室氣體的排放^[19]。三是馬鈴薯渣的土壤改良作用具有環(huán)保意義。尤美云等^[41]研究表明，以馬鈴薯渣為原料合成土壤保水劑，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用與農(nóng)業(yè)應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)應(yīng)用、廢棄物的資源化利用及環(huán)境治理等提供了思路。將馬鈴薯渣作為有機(jī)肥料施入土壤，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，減少化肥施用，降低化肥施用對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。綜合來(lái)看，馬鈴薯渣的環(huán)保意義主要體現(xiàn)在減少污染、節(jié)約能源、減少溫室氣體排放、改善土壤質(zhì)量和促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面。因此，對(duì)馬鈴薯渣的合理開發(fā)和利用，對(duì)于保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

4 馬鈴薯渣的開發(fā)前景展望

4.1 開發(fā)前景

馬鈴薯渣含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)和纖維等，作為畜禽飼料的主要成分之一，可提供豐富的營(yíng)養(yǎng)。馬鈴薯渣還可用于生產(chǎn)飼料添加劑，提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和口感。在養(yǎng)殖業(yè)中，馬鈴薯渣的應(yīng)用有望得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，為畜禽養(yǎng)殖提供更加豐富和多樣化的飼料資源。

近年來(lái)，纖維食品成為食品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向之一^[42]。2023年頒布的《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量》規(guī)定，成人每日膳食纖維攝入量為25～30 g。綠色健康的膳食纖維食品將成為一種消費(fèi)趨勢(shì)。以馬鈴薯渣為原料提取膳食纖維，不僅可以消化馬鈴薯渣，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益，是馬鈴薯渣開發(fā)利用的重要方向之一。

果膠作為一種天然的植物膠，可作為膠凝劑、穩(wěn)定劑、組織形成劑、乳化劑和增稠劑被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中^[43]；果膠也是一種優(yōu)良的藥物制劑基質(zhì)和重金屬吸附劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年果膠的消耗量較大，需求量與生產(chǎn)量存在不協(xié)調(diào)現(xiàn)象^[44]。因此大力開發(fā)果膠資源，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果膠，對(duì)滿足市場(chǎng)需求具有現(xiàn)實(shí)意義^[19]。將馬鈴薯渣作為生產(chǎn)果膠的原料之一，不僅可以增加馬鈴薯渣加工的附加值，還可以豐富果膠生產(chǎn)的原料來(lái)源。

4.2 下一步研究關(guān)注環(huán)節(jié)

4.2.1 處理技術(shù) 馬鈴薯淀粉加工具有季節(jié)性，薯渣的產(chǎn)生相對(duì)集中，其加工工藝容易造成薯渣含水量高、易腐爛變質(zhì)。因此，薯渣的保存是亟待解決的問(wèn)題。薯渣的處理和利用技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)，商品得率有待進(jìn)一步提高，這在一定程度上可能會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯渣的浪費(fèi)。

4.2.2 市場(chǎng)需求 整體來(lái)看，馬鈴薯渣的加工產(chǎn)品的特色有待進(jìn)一步凸顯，導(dǎo)致產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力有待進(jìn)一步提升。同時(shí)，市場(chǎng)需求不足，進(jìn)一步影響了其開發(fā)的進(jìn)程。

4.2.3 使用安全性 目前，有關(guān)馬鈴薯渣的毒理學(xué)研究較少，王禹程等^[45]開展了發(fā)酵馬鈴薯渣飼喂動(dòng)物的毒性研究。馬鈴薯等茄科植物植株和塊莖中普遍含有龍葵素、α-龍葵素等甾族生物堿配糖衍生物^[46]，其加工產(chǎn)生的薯渣可能存在潛在毒素污染風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，馬鈴薯渣在儲(chǔ)存和加工過(guò)程中容易受到霉菌等的污染，會(huì)產(chǎn)生一定毒素。

5 結(jié)語(yǔ)

馬鈴薯渣含有豐富的纖維、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，利用先進(jìn)的加工技術(shù)，如酶水解、發(fā)酵和提取，可以將馬鈴薯渣轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的產(chǎn)品，如飼料、生物燃料和生物降解塑料等。這不僅減少了資源浪費(fèi)，而且有助于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。此外，馬鈴薯渣的合理開發(fā)利用還可減少環(huán)境污染。通過(guò)妥善處理和利用馬鈴薯渣，可以減少馬鈴薯加工過(guò)程中的碳足跡，對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有積極意義。然而，馬鈴薯渣的高效利用可能面臨著一些挑戰(zhàn)，包括技術(shù)限制、市場(chǎng)約束和安全性等。綜上，馬鈴薯渣的開發(fā)利用在促進(jìn)資源利用效率、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面具有較大潛力。采用創(chuàng)新技術(shù)和策略，可以將馬鈴薯殘?jiān)D(zhuǎn)化為寶貴的資源，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和環(huán)境保護(hù)。

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（責(zé)任編輯：何艷）