馬鈴薯渣的開發價值及應用前景分析

摘要本文總結分析了馬鈴薯渣的營養價值、加工技術及產品開發，闡述了其開發利用與環境保護之間的關系，并探討了其開發前景及有待提升的方面，為實現資源高效利用、綠色可持續發展和環境保護提供參考。馬鈴薯渣含有豐富的纖維、蛋白質、維生素和礦物質等營養成分，通過利用先進的加工技術，其可以轉化為高價值產品，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，減輕了對環境的污染，而且有助于循環經濟的發展。然而，馬鈴薯渣的高效利用面臨著一些挑戰，包括技術限制、市場約束和安全性等，通過采用創新技術和策略，可以將馬鈴薯殘渣從廢物轉化為寶貴的資源，實現農業廢棄物資源化利用和環境保護。

關鍵詞馬鈴薯渣；營養價值；資源化利用；環境保護

中圖分類號TS239文獻標識碼A文章編號1007-7731（2024）18-0082-05

DOI號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、維生素和礦物質等營養成分^[5]，具有高產、適應性強以及營養豐富等特點，被廣泛種植^[6-7]。該作物可加工成多種食品，如薯片、薯條等，也可用于飼料、淀粉以及生物質能源生產等領域。由于其重要性和多樣化的用途，在農業和食品工業中具有重要地位^[8-10]。

馬鈴薯渣是指在馬鈴薯加工過程中產生的副產品^[11]，主要包括馬鈴薯皮、碎塊和殘余淀粉等^[12]。其富含纖維素、蛋白質和礦物質等成分，具有潛在的高附加值^[13-14]，可作為飼料加工、生物質能源生產和食品加工等的原料。其合理處理和利用有助于減少環境污染，促進資源循環利用，對于保護環境和可持續發展具有重要意義。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]對馬鈴薯渣提取果膠的工藝條件進行了研究。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值。本研究從綠色可持續發展角度出發，對馬鈴薯渣的綜合利用進行了綜述，為該資源高效利用、綠色可持續發展和環境保護等提供參考。

1 馬鈴薯渣的營養價值

干燥后的薯渣具有較高的利用價值^[22]，可用于動物飼料加工，功能成分提取和有機物質生產等^[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%。淀粉是動物和人體的重要能量來源之一；纖維素有利于促進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和脂肪含量較低，而淀粉和纖維素含量豐富，具有較高的營養價值，可用作動物飼料或生物質能源生產等原料。

2 馬鈴薯渣的加工技術及產品開發

2.1 加工技術

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

2.2 產品開發

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，可提高飼料的營養價值，降低飼養成本。趙萍等^[25]采用4因素正交試驗設計半固態發酵方法，對馬鈴薯渣進行生料發酵和貯存試驗，確定發酵劑、添加劑的較佳使用量及對提高蛋白質含量的影響程度，得出較佳配方及生產工藝，提高了飼料中蛋白質的含量；董俊等^[26]利用微生物固態發酵技術對馬鈴薯渣生產蛋白飼料進行了研究，優化了加工工藝；史琦云等^[27]采用單菌生料發酵、單菌熟料發酵及多菌種協同固態發酵等技術，研制了馬鈴薯渣蛋白飼料；劉元甲^[28]開展了復合微生物菌劑發酵馬鈴薯渣生產蛋白飼料的研究，確定了馬鈴薯渣發酵的較佳菌種組合、配比及發酵條件，發酵飼料對生豬有明顯的增重效果；邵淑麗等^[29]研究發現，30%馬鈴薯渣發酵飼料與沙棘嫩枝葉配合使用，可提高兔肉蛋白質、脂肪和氨基酸含量，改善兔肉品質；彭勁松等^[30]綜述了微生物發酵馬鈴薯渣對畜禽生產和經濟效益的影響；夏善勇^[31]分析了馬鈴薯渣與莖葉飼料化利用及研究進展，提出未來的研究重點，為馬鈴薯渣及莖葉的飼用化研究提供了參考。

2.2.2 生物質能源 將馬鈴薯渣進行發酵，生產生物乙醇或生物氣體，可作為替代能源使用。Yokoi等^[32]開發了一種微生物并用于發酵馬鈴薯渣，獲得了優質的燃料酒精；蘇檳楠等^[33]開展了馬鈴薯渣發酵酒精的菌種篩選及產酒精性能研究，篩選出高效菌株Z40。這種方式不僅可以減少對化石能源的依賴，還能有效處理農業副產品，具有環保和可持續發展的特點。

2.2.3 食品 馬鈴薯渣可提取果膠、膳食纖維和蛋白質等。陳改榮等^[34]通過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]對從馬鈴薯渣中提取果膠的工藝進行優化，提高了果膠得率；吳海燕等^[36]開展了新鮮馬鈴薯渣同時制備膳食纖維和蛋白的研究，獲得了可供食用的蛋白質及膳食纖維，并設計了其工藝流程；袁惠君等^[37]利用微生物發酵對馬鈴薯渣膳食纖維得率及性質的影響進行了研究，得到了更好的發酵方式；郭變麗^[38]利用馬鈴薯渣提取了膳食纖維并對其在面包中的應用開展了研究。利用馬鈴薯渣生產食品，不僅可以提高原料的綜合利用率，還可以開發出更多種類的食品，滿足市場需求。

馬鈴薯渣的應用領域非常廣泛，涉及動物飼料、生物質能源生產及食品加工等多個方面。通過合理的加工和產品開發，可以實現對馬鈴薯渣的有效利用，提高其附加值，促進農業資源的綜合利用和循環經濟的發展。

3 馬鈴薯渣開發利用與環境保護的關系

馬鈴薯渣的合理開發和利用對保護環境具有重要意義^[31，39]。一是馬鈴薯渣的合理利用可以減少環境污染。馬鈴薯渣含有有機物質和氮、磷等營養物質，可能會對土壤和水質造成負面影響^[40]。二是馬鈴薯渣的資源化利用有利于節約能源和減少溫室氣體排放。用馬鈴薯渣生產生物質能源，可以減少對能源資源的依賴，降低能源消耗。同時，生物質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，實現農業廢棄物資源化利用與農業應用，為農業應用、廢棄物的資源化利用及環境治理等提供了思路。將馬鈴薯渣作為有機肥料施入土壤，可以改善土壤結構，增加土壤有機質含量，提高土壤肥力，減少化肥施用，降低化肥施用對環境造成的負面影響，有利于生態環境的保護。綜合來看，馬鈴薯渣的環保意義主要體現在減少污染、節約能源、減少溫室氣體排放、改善土壤質量和促進循環經濟發展等方面。因此，對馬鈴薯渣的合理開發和利用，對于保護環境和可持續發展具有積極意義。

4 馬鈴薯渣的開發前景展望

4.1 開發前景

馬鈴薯渣含有豐富的淀粉、蛋白質和纖維等，作為畜禽飼料的主要成分之一，可提供豐富的營養。馬鈴薯渣還可用于生產飼料添加劑，提高飼料的營養價值和口感。在養殖業中，馬鈴薯渣的應用有望得到進一步推廣和應用，為畜禽養殖提供更加豐富和多樣化的飼料資源。

近年來，纖維食品成為食品結構調整的重要方向之一^[42]。2023年頒布的《中國居民膳食營養素參考攝入量》規定，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趨勢。以馬鈴薯渣為原料提取膳食纖維，不僅可以消化馬鈴薯渣，還可以提高經濟效益，是馬鈴薯渣開發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、穩定劑、組織形成劑、乳化劑和增稠劑被廣泛應用于食品工業中^[43]；果膠也是一種優良的藥物制劑基質和重金屬吸附劑。據統計，每年果膠的消耗量較大，需求量與生產量存在不協調現象^[44]。因此大力開發果膠資源，生產優質果膠，對滿足市場需求具有現實意義^[19]。將馬鈴薯渣作為生產果膠的原料之一，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的原料來源。

4.2 下一步研究關注環節

4.2.1 處理技術 馬鈴薯淀粉加工具有季節性，薯渣的產生相對集中，其加工工藝容易造成薯渣含水量高、易腐爛變質。因此，薯渣的保存是亟待解決的問題。薯渣的處理和利用技術有待進一步改進，商品得率有待進一步提高，這在一定程度上可能會導致馬鈴薯渣的浪費。

4.2.2 市場需求 整體來看，馬鈴薯渣的加工產品的特色有待進一步凸顯，導致產品競爭力有待進一步提升。同時，市場需求不足，進一步影響了其開發的進程。

4.2.3 使用安全性 目前，有關馬鈴薯渣的毒理學研究較少，王禹程等^[45]開展了發酵馬鈴薯渣飼喂動物的毒性研究。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]，其加工產生的薯渣可能存在潛在毒素污染風險。同時，馬鈴薯渣在儲存和加工過程中容易受到霉菌等的污染，會產生一定毒素。

5 結語

馬鈴薯渣含有豐富的纖維、蛋白質、維生素和礦物質等營養成分，利用先進的加工技術，如酶水解、發酵和提取，可以將馬鈴薯渣轉化為高價值的產品，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，而且有助于循環經濟的發展。此外，馬鈴薯渣的合理開發利用還可減少環境污染。通過妥善處理和利用馬鈴薯渣，可以減少馬鈴薯加工過程中的碳足跡，對實現可持續發展和環境保護具有積極意義。然而，馬鈴薯渣的高效利用可能面臨著一些挑戰，包括技術限制、市場約束和安全性等。綜上，馬鈴薯渣的開發利用在促進資源利用效率、環境保護和可持續發展等方面具有較大潛力。采用創新技術和策略，可以將馬鈴薯殘渣轉化為寶貴的資源，實現農業廢棄物資源化利用和環境保護。

參考文獻

[1] 雷春霞，李燦輝，陳永坤，等. 馬鈴薯塊莖形成的生理生化基礎和分子機制[J]. 生物技術通報，2022，38（4）：44-57.

[2] 龐澤，田國奎，王海艷，等. 我國馬鈴薯產業發展現狀及展望[J]. 中國瓜菜，2023，36（7）：148-154.

[3] WANG Y H，BROWN L H，ADAMS T M，et al. SMRT-AgRenSeq-d in potato （）as a method to identify candidates for the nematode resistance Gpa5[J]. Horticulture research，2023，10（11）：1-9.

[4] WANG J，ZHOU Y，SU W，et al. Potato production in China[M]//Potato production worldwide. Amsterdam：Elsevier，2023：331-340.

[5] ZENG F K，LIU G. Potato as a staple food in China：issues and solutions[J]. Modern，2017，33（9）：293-298.

[6] 趙慶洪. 威寧馬鈴薯生產現狀及可持續發展建議[J]. 貴州農業科學，2008，36（3）：49-52.

[7] 周丙月，袁劍龍，張玉梅，等. 馬鈴薯品種（系）農藝性狀的適應性和穩定性分析[J]. 核農學報，2023，37（2）：274-289.

[8] 高春燕，秦軍紅，段紹光，等. 二倍體馬鈴薯抗旱相關指標篩選[J]. 中國蔬菜，2022（1）：58-66.

[9] 宋萌萌，劉媛，王健，等. 不同加工方式對馬鈴薯營養特性影響的研究進展[J]. 河北北方學院學報（自然科學版），2021，37（9）：13-17.

[10] 仇菊，朱宏，朱大洲，等. 不同加工用途馬鈴薯品質特性分析[J]. 中國馬鈴薯，2019，33（6）：372-378.

[11] 趙磊. 自生固氮菌的分離及對薯渣和汁水發酵產粗蛋白的影響[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學，2011.

[12] 吳海燕. 馬鈴薯渣資源循環利用的工藝技術研究[D]. 廣州：華南理工大學，2012.

[13] 孫展英，陳寶江，程書梅，等. 微生物固態發酵馬鈴薯渣生產蛋白飼料的研究進展[J]. 飼料與畜牧，2012（10）：37-39.

[14] 張智慧，李偉，劉學良，等. 馬鈴薯渣的開發利用及在動物生產中的應用[J]. 飼料研究，2017，40（3）：47-51.

[15] 牛瀟瀟.超微粉碎馬鈴薯渣理化性質和功能特性的研究[D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2021.

[16] KAACK K，PEDERSEN L. Low energy chocolate cake with potato pulp and yellow pea hulls[J]. European food research and technology，2005，221（3）：367-375.

[17] 毛麗娟，汪繼亮，馬浩鈺，等. 馬鈴薯渣中果膠的提取工藝[J]. 食品研究與開發，2012，33（2）：36-40.

[18] 廖原，劉剛，邵士俊，等. 馬鈴薯渣提取果膠的工藝條件研究[J]. 安徽農業科學，2011，39（35）：21770-21771，21796.

[19] 王卓，顧正彪，洪雁. 馬鈴薯渣的開發與利用[J]. 中國糧油學報，2007，22（2）：133-136.

[20] 王拓一，張杰，吳耘紅，等. 馬鈴薯渣的綜合利用研究[J]. 農產品加工（學刊），2008（7）：103-105.

[21] 程方，李巨秀，來航線，等. 多菌種混合發酵馬鈴薯渣產蛋白飼料[J]. 食品與發酵工業，2015，41（2）：95-101.

[22] 王武鵬. 馬鈴薯淀粉生產過程中薯渣有效利用技術[J]. 食品安全導刊，2017（3）：131-132.

[23] 張春雷. 馬鈴薯渣乳酸菌固態發酵工藝及應用研究[D]. 銀川：寧夏大學，2023.

[24] 孫瑋璇. 馬鈴薯渣果膠多糖的結構表征及酸化乳穩定作用研究[D]. 杭州：浙江大學，2021.

[25] 趙萍，張珍. 馬鈴薯渣生料發酵飼料生產[J]. 食品與發酵工業，2001，27（3）：82-84.

[26] 董俊，魏玉明，郝懷志，等.馬鈴薯淀粉渣微生物發酵提高粗蛋白試驗研究[J].畜牧獸醫雜志，2013，32（2）：10-12，15.

[27] 史琦云，梁琪. 馬鈴薯渣菌體蛋白飼料的研制與品質分析[J]. 糧食與飼料工業，2004（9）：32-33.

[28] 劉元甲. 復合微生物菌劑發酵馬鈴薯渣生產蛋白飼料的研究[D]. 西安：西北大學，2009.

[29] 邵淑麗，徐興軍，邵會祥，等. 馬鈴薯渣發酵飼料對兔肉質、免疫功能的影響[J]. 生物技術，2002，12（1）：24-26.

[30] 彭勁松，張薇. 微生物發酵馬鈴薯渣對畜禽生產和經濟效益影響的研究進展[J]. 飼料研究，2023，46（12）：181-185.

[31] 夏善勇. 馬鈴薯渣與莖葉飼料化利用及研究進展[J]. 中國飼料，2023（17）：137-143.

[32] YOKOI H，MAKI R，HIROSE J，et al. Microbial production of hydrogen from starch-manufacturing wastes[J]. Biomass and bioenergy，2002，22（5）：389-395.

[33] 蘇檳楠，王慕華，蕭晉川，等.馬鈴薯渣發酵酒精的研究[J].科學技術與工程，2011，11（23）：5714-5717.

[34] 陳改榮，鄭洪和，張慶芝. 鹽沉淀法從馬鈴薯渣中提取果膠的工藝[J]. 食品科學，1999，20（7）：36-38.

[35] 楊希娟，黨斌. 馬鈴薯渣中提取果膠的工藝優化及產品成分分析[J]. 食品科學，2011，32（4）：25-30.

[36] 吳海燕，蓋春慧，鐘振聲. 新鮮馬鈴薯渣同時制備膳食纖維和蛋白的研究[J]. 現代食品科技，2012，28（2）：160-163.

[37] 袁惠君，趙萍，鞏慧玲. 微生物發酵對馬鈴薯渣膳食纖維得率及性質的影響[J]. 蘭州理工大學學報，2005，31（5）：75-77.

[38] 郭變麗. 馬鈴薯渣膳食纖維提取及其在面包中的應用研究[D]. 銀川：寧夏大學，2023.

[39] 祝英. 馬鈴薯廢渣多菌發酵生產單細胞蛋白飼料工藝的研究[D]. 蘭州：蘭州大學，2008.

[40] 李文茜，劉鑫，么恩悅，等. 馬鈴薯渣的開發利用與研究進展[J]. 飼料工業，2019，40（1）：17-22.

[41] 尤美云，劉廣華，張福金，等. 以馬鈴薯渣為原料合成土壤保水劑的研究[J]. 北方農業學報，2017，45（4）：47-53.

[42] 王玉翔，鄭召君，劉元法. 植物蛋白纖維制備技術及其在食品領域的應用[J]. 食品科學，2023，44（17）：286-293.

[43] 應姍姍. 火龍果皮中果膠提取及改性研究[D]. 杭州：浙江大學，2014.

[44] 陳熠，熊遠福，文祝友，等. 果膠提取技術研究進展[J]. 中國食品添加劑，2009，20（3）：80-84.

[45] 王禹程，李云亮，楊雪，等.馬鈴薯渣枯草芽孢桿菌發酵物毒理學研究[J].揚州大學學報（農業與生命科學版），2017，38（2）：58-61，68.

[46] 江成英，吳耘紅，王拓一.固態發酵馬鈴薯渣生產飼料過程中龍葵素含量變化的研究[J].糧食與飼料工業，2010（12）：54-55，64.

（責任編輯：何艷）