蓮藕加工廢料綜合利用研究進展

惠林沖 ，唐猛 ，楊海峰 ，潘美紅 ，陳薇 ，何林玉 ，薛萍 ，繆美華 ，陳振泰

（1.江蘇連云港市農業科學院，222000；2.連云港碩項湖水務集團有限公司）

蓮藕是一種重要的水生經濟作物，具有食用、藥用和觀賞等價值，也是一種古老的被子植物，原產中國和印度。蓮藕在我國大部分地區均有分布和種植，其中以長江流域、珠江三角洲、太湖及江蘇省里下河地區為主產區，栽培面積達40萬hm2以上，主要分為藕蓮、子蓮和花蓮3種類型[1]。藕蓮主要以鮮食為主，蓮藕加工產品需求逐年增長，江蘇寶應、灌南、漣水，湖北蔡甸等地形成特色蓮藕加工生產基地，加工產品有藕粉、保鮮、水煮、速凍、加味、休閑食品、藕汁飲品等，經銷全國及出口日本、韓國、歐美、東南亞等國家和地區。子蓮主要分布在福建建寧、江西廣昌等地，以產蓮籽為主，加工蓮籽產品遠銷國內外。藕蓮與子蓮加工后均會產生大量的副產品，如藕節、藕皮、藕渣和蓮籽殼，大部分蓮藕副產品被加工企業遺棄，影響周邊水資源，未能充分利用其價值[2]。由于蓮藕加工產品的廢料具有開發價值，根據它們的成分及特點綜合利用，既能解決企業廢料問題，又能為其他產品生產提供原料，降低生產成本，提高經濟效益，減少對環境的污染，現以蓮藕加工產品的廢料養分特點及綜合利用進行綜述，為開發蓮藕加工廢料提供參考。

1 蓮藕加工廢料的營養成分

1.1 蓮籽殼的主要營養成分

蓮籽殼是睡蓮科植物蓮種子的殼，在自然成熟過程中種子殼伴隨著由綠到褐、由軟到硬的變化，青熟期蓮籽殼鮮綠色，質地軟，老熟期蓮籽殼紅褐色，質地堅硬。馬雙雙[3]通過對不同成熟期蓮籽殼的主要營養成分進行測定，均發現含有豐富的水分、蛋白質、脂肪、纖維素、多酚、黃酮等物質，可作為提取相關物質的原料（表1）。

1.2 蓮藕渣的主要營養成分

蓮藕渣是蓮藕加工過程中所產生的下腳料，主要包括藕節、蓮藕皮、榨汁后的藕渣，除了大部分的纖維外，還有少量的淀粉、糖類和蛋白質等。它保留了蓮藕中許多功能性成分，如植物多糖、膳食纖維、酚類物質、維生素等。李慧娜[4]對濕蓮藕渣一般成分進行測定分析發現（表2），蓮藕渣烘干、除淀粉后，可作為膳食纖維的原料，也可以作為食用菌生產的輔料。

表1 不同成熟期蓮籽殼的主要營養成分 %

表2 蓮藕渣成分分析 %

2 蓮藕加工廢料的綜合利用研究進展

2.1 蓮藕加工廢料中有效成分的提取

蓮籽殼和蓮藕渣中富含活性成分，進行合理加工工藝提取，可作為保健食品良好的原料，如多酚[3]、多糖[5]、類黃酮[2]、膳食纖維[6]等。

①蓮藕加工廢料中多酚類物質提取 蓮籽殼和蓮藕渣中的多酚類物質方法提取主要有有機溶劑浸提、超聲波輔助提取及其他萃取方法。蓮籽殼中報道多數以青熟期進行提取，馬雙雙[3]對老熟期蓮籽殼采用超聲波提取的最適條件為：乙醇濃度60%，提取溫度 50℃，提取時間 45 min，料液比 1∶30，提取得率達8.59%，雖然青熟期提取得率達16.02%，比老熟期高，但是青熟期的原料少，老熟期原料豐富，易于保存和運輸。覃海明等[7]和文洋等[8]對蓮藕渣進行多酚粗提取，得率在1.12%～1.39%，工藝簡單，成本低廉，適合工業化生產。

②蓮藕加工廢料中多糖的提取 植物多糖具有降血糖、抗氧化等功能[9]，蓮藕加工廢料中含有豐富的多糖，嚴浪[5]從蓮藕渣中提取了水溶性蓮藕多糖，通過高溫水提和超聲水提2種方法分別得到了水溶性多糖LRPh和LRPs，得率分別為2.50%和1.41%，LRPh和LRPs中多糖含量分別為88.92%和76.86%。許瑞波等[10]采用水提醇沉法提取藕節中多糖，適宜提取工藝條件是：預浸時間60 min，提取時間 3 h，料液比 1∶30，提取溫度 90℃，提取 2次。其工藝為利用蓮藕加工廢料提取多糖開拓了思路，為后期產業化利用奠定了一定的理論基礎。

③蓮藕加工廢料中膳食纖維的提取 膳食纖維是指具有3個或以上單體鏈節的碳水化合物，不能夠被人體小腸內源酶水解，通常應至少具有降低血總膽固醇和LDL膽固醇水平，降低餐后血糖和（或）胰島素水平，增加糞便量和降低通過時間，促進結腸發酵作用4個特性[11，12]。蓮藕加工廢料中的藕渣含有豐富的膳食纖維，可采用堿結合酶水解法、水提醇沉法、酸水解法、堿化學法等提取不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維，提取率高達24%～27%[5，6]。蓮籽殼中纖維素含量較多，對提取膳食纖維的研究報道很少。

2.2 蓮藕加工廢料作為原輔料開發利用

蓮藕加工廢料可以作為其他產品開發的原輔料，以經濟適用、節本增效為原則進行開發。

①食用菌生產原輔料的利用 按照生產原料可將食用菌主要分為草腐菌和木腐菌兩大類，蓮籽殼含有大量的纖維素，易于粉碎成不同大小的顆粒，密度大，透氣性好，可以作為木腐菌生產原料，目前在茶樹菇、平菇、杏鮑菇和雞腿菇生產中應用。胡志斌等[13]以5種蓮籽殼粉不同配比配方栽培茶樹菇，篩選出蓮籽殼粉52%、棉籽殼26%、麥麩20%、石灰2%的配方較佳，菌包菌絲生長較快，出菇周期短，產量高，生物轉化率達68.3%，優于棉籽殼袋栽茶樹菇的產量。杏鮑菇是目前工廠化程度比較高的食用菌，其原料主要是木屑、棉籽殼、甘蔗渣和玉米芯，因南北原料的運輸成本不同，北方地區主要以木屑和玉米芯為主，而南方甘蔗渣較為豐富，福建省既是食用菌生產大省又是盛產蓮籽之地，所以開發利用蓮籽殼生產杏鮑菇完全可行，當地已探索出利用蓮籽殼栽培杏鮑菇的工藝技術[14]。

對于蓮藕渣在食用菌上的利用，可以作為草腐菌的原輔料，如江蘇寶應地區的蓮藕渣，可以作為周邊地區雙孢菇和草菇生產的原輔料，蓮藕渣含水量高，透氣性較差，與雙孢菇生產原料稻草、麥草結合可以在物料結構和營養成分方面互補，更有利于雙孢菇的生長，淮安洪澤、連云港灌南地區均有大型工廠化雙孢菇生產基地，同時又是蓮藕加工企業集中地區，更加有利于蓮藕渣的利用。

②基質肥料的利用 目前市場上的有機肥或基質多元化發展，以地方資源利用為發展趨勢，有利于降低生產成本及解決當地廢料問題，蓮藕加工廢料可作為基質和肥料的生產原料，蓮籽殼粉碎后與其他輔料如珍珠巖、蛭石等按比例混合，進行發酵處理，多次翻堆腐熟后，控制含水量，可作為花卉育苗基質。蓮藕渣含水量大，透氣性差，在其中添加有益微生物菌，與杏鮑菇廢料進行腐熟發酵，生產有機肥，可用于果園、苗圃、蔬菜等方面，大大解決蓮藕廢料集中處理難的問題。

③其他產品開發 蓮籽殼木質化程度高，可開發作為現代壓縮板材的輔助原料，相比較木屑，可塑性強；蓮籽殼亦可開發成碳化顆粒，用作無煙烤制的原料。蓮藕渣可直接作為食品添加劑、發酵原料、動物飼料等，但需求量相對較少，含水量高，無法集中處理。

3 蓮藕加工廢料綜合利用存在問題及對策

3.1 存在的問題

①有效物質提取效率低及下游廢料處理問題 盡管蓮藕廢料中含有多酚、多糖、類黃酮、膳食纖維等保健功效成分，但是提取工藝成本高，如用水提醇沉法提取藕渣中多糖，料液比1∶30，提取溫度90℃，提取2次，在此工藝中耗費大量的水和能源，投入與產出不成正比，目前很多研究報道的提取工藝多以實驗室方案進行，強調工藝可提取出相關物質，為產業化生產提供一條方案，但從投入與產出角度來看，并不適合工廠化生產，還需對工藝進行優化，降低提取成本，提高提取效率。另外，對提取后的廢水廢渣也并未考慮如何利用，按照報道的工藝流程所產生廢水是廢料的幾十倍，同樣剩余的廢料還需要有處理方案。

②作為食用菌生產的原輔料生物轉化率低 蓮籽殼是目前食用菌生產利用最廣的蓮藕加工廢料，目前在茶樹菇、平菇、杏鮑菇和雞腿菇等食用菌中生產應用，添加比例不超60%，還需要其他原料，如棉籽殼，目前棉籽殼由于地域和種植基地的改變，近幾年成本很高，如果用蓮籽殼為主料，生物學轉化效率低，成本降低伴隨著產量的減少，所以還需尋找新的途徑來解決產量的問題。

③集中收集與存儲運輸問題 蓮籽殼易于保存和運輸，主要用于食用菌生產，但蓮藕渣由于水分和淀粉含量均較高，不易保存和運輸，易腐爛變質，不利于加工。因藕渣加工生成效益未知，目前還未有相關企業專業從事收集，同時未有相關地方政策進行扶持，大部分隨河水流淌，少部分用于喂魚等。若流淌到河流中超過其自身凈化能力，會對當地生態環境造成一定的影響。

3.2 對策

①優化改善有效成分提取工藝 一方面對實驗室進行新工藝提取創新，提高提取效率；另一方面從投入與產出經濟角度進行生產工藝優化與改良，降低生產成本，提高產值。加大科研投入力度，創新開發更具經濟價值的產品，向中高端產品邁進。

②提高食用菌生產利用率 加大推廣蓮籽殼在木腐菌生產中的應用，部分代替木材原料，增加食用菌品種的應用，篩選最優配方，同時加強科研單位對蓮籽殼生產食用菌專用品種的選育。可對蓮藕渣栽培草腐菌進行創新技術研究，作為原輔料添加，降低生產成本，提高食用菌產量。

③降低加工廢料收集與存儲成本 對蓮藕加工產品的收集與存儲是利用的前提，目前還未有對蓮藕渣規模利用的方式，因蓮藕渣水分和淀粉含量高，可用于基質和肥料等生產工藝要求低、需求量大的生產。引進相關肥料企業入駐加工企業周邊，減少原料運輸成本；加大對肥料或基質配方研究，篩選出蔬菜專用育苗基質、果苗專用肥料等產品。盡管科技含量相對低，但是是解決蓮藕渣最快的方式之一。對蓮藕加工廢料的深加工、技術含量高等工藝，需要對原料進行脫水預處理，便于后期加工利用，如進行壓縮脫水顆粒研制，可作為飼料添加，有效成分提取原料等，既便于運輸又有利于存儲。

④加大科研投入與制定相關政策 新產品、新技術的開發與創新離不開科研的投入，尤其是涉及農業相關行業，相關科研院所與加工企業進行聯合，成立相關產業聯盟，組織技術難題攻關，跨學科交流合作，申報相關項目，專款專項，共同攻關。在節能減排、綠色環保大政策下，各地相關政府、單位能夠實地調研，聽取專家建議，提出相關扶持優惠政策，合理解決蓮藕加工廢料利用問題，為蓮藕產業可持續、健康發展提供強有力的保障。

[1]趙有為，曹碚生.水生蔬菜[M].北京：科學技術文獻出版社，1990：18.

[2]周德龍，高建華，楊祎靜，等.蓮籽殼營養成分分析及類黃酮抗氧化活性研究[J].安徽農業科學，2011（7）：3 968-3 970.

[3]馬雙雙.蓮籽殼多酚的提取、分離純化、結構鑒定及抗氧化活性研究[D].武漢：華中農業大學，2013.

[4]李慧娜.蓮藕渣中膳食纖維的制備及其功能活性研究[D].武漢：華中農業大學，2009.

[5]嚴浪.蓮藕渣中功能性多糖的制備及性質研究[D].北京：中國農業大學，2007.

[6]李慧娜，楊衛海，榮保華，等.蓮藕渣中不溶性膳食纖維的制備工藝研究[J].食品工業科技，2010（1）：237-238，243.

[7]覃海明，艾有偉，易陽.蓮藕多酚的提取工藝優化及抗氧化活性評價[J].食品工業科技，2015（4）：242-246.

[8]文洋，譚君，譚斌，等.溶劑法提取藕節中鞣質的工藝優化[J].湖南農業科學，2015（7）：94-97，101.

[9]杜清，許曉輝，林鵬程，等.植物多糖的研究進展及開發前景[J].轉化醫學電子雜志，2017（4）：78-82.

[10]許瑞波，何靜，王新新，等.正交實驗優選藕節多糖的提取工藝研究[J].時珍國醫國藥，2011（10）：2 447-2 449.

[11]趙麗，李倩，朱丹實，等.膳食纖維的研究現狀與展望[J].食品與發酵科技，2014（5）：76-82，86.

[12]Howlett J F,Betteridge V A,Champ M,et al.The definition of dietary fiber-discussionsatthe Ninth Vahouny Fiber Symposium:building scientific agreement[J].Food Nutrition Research,2010(54):1-5.

[13]胡志斌，李磊，張樹，等.蓮籽殼粉袋料栽培茶樹菇的研究[J].江西農業學報，2014（3）：98-100.

[14]羅金珠，聶曉玲.蓮籽殼長袋栽培杏鮑菇關鍵技術[J].食用菌，2015（5）：47-48.