甘薯淀粉加工副产物薯渣的高值化利用研究进展

薯渣是甘薯生产淀粉及粉丝和粉条等制品的副产物。据不完全统计，我国每年因生产淀粉而排放的薯渣有550万t，除极少一部分薯渣作为廉价动物饲料，大部分当作废弃物直接丢弃，既造成资源浪费，也造成环境污染。甘薯渣一般占原料的10%~14%，由果皮、果梗和果肉3个部分组成，果皮和果肉约占97.2%，果梗占2.8%。

淀粉和膳食纤维是干薯渣的主要成分，其中淀粉占有率为43%~61%，膳食纤维为16%~27%，其余为可溶性糖、蛋白、灰分及酚类物质等成分。如何将甘薯淀粉加工废渣进行资源化利用，成为当前研究的热点之一，如在动物饲料、膳食纤维、果胶、食用菌培养基、燃料乙醇和其他方面的研究应用。

加工饲料

新鲜的甘薯渣可直接用来饲喂动物，但是因为其纤维多、蛋白少，无法满足畜禽的营养需求，尤其饲料中蛋白质太低会严重影响畜禽的生长发育。研究表明，过多饲喂薯渣会影响仔猪生长发育、降低公猪精子活力，也不利于母猪体内的胎儿生长发育。新鲜的甘薯渣含水量达80%~90%，自然环境下极易受到黄曲霉等微生物污染，投喂牲畜会影响其生产性能。若将甘薯渣制作成青贮饲料或蛋白饲料，则可成为饲喂动物的优质饲料。

甘薯渣的青贮方法是将1~2d加工的无污染新鲜薯渣在密闭缺氧的条件下，通过厌氧乳酸菌的发酵作用而得到的一种粗饲料，主要用于饲养反刍动物。由于甘薯渣含水量高，青贮时需要加入一定比例的其他饲料来降低水分，如玉米、糠麸、干草等，同时，还可添加适量尿素或氯化铵等，以提高其蛋白质含量和青贮品质。

蛋白饲料的生产是以甘薯渣为底物，选取蛋白含量高、有效降解纤维素的菌株，通过微生物发酵技术，提高薯渣中的蛋白含量，降解纤维素含量，同时改善饲料适口性，极大地提高甘薯渣的饲用价值。

膳食纤维提取

甘薯渣中提取膳食纤维的常用方法有物理法、化学法和生物法。不同工艺条件下提取的膳食纤维不仅含量和微观结构有差异，且还会对其理化性质和功能指标产生影响。可溶性膳食纤维是评价膳食纤维生理功能的重要指标，但是天然膳食纤维中不溶性膳食纤维占比较大，且因其多孔结构，直接将膳食纤维添加到食品中，会影响口感。

对不可溶膳食纤维进行改性，改变其化学结构和形态，在提升可溶性膳食纤维含量的同时，不可溶性膳食纤维的保水性、持油性、胆固醇吸附量、亚硝酸盐离子吸附量等功能指标也会变优。如采用蒸汽爆破技术处理甘薯渣膳食纤维，可明显提高可溶性膳食纤维含量。

研究发现，在小麦面团中添加质量分数为4%~8%的微细化薯渣粉，面团微观结构在可接受的范围，加工性能较好。目前，薯渣膳食纤维主要用于低热量代餐加工食品、烘焙类食品添加剂及纤维素类保健品。

果胶提取

甘薯渣中果胶含量为9%~23%，是一种较好的果胶来源。有研究利用3.95 mg/mL的草酸铵在375W的超声波辅助下提取了甘薯渣中的果胶，提取率为15.48%。采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）测定了甘薯果胶的酯化度，发现其为高甲氧基果胶。

高甲氧基果胶在pH为2.0~3.5且可溶性固形物≥ 55%时形成凝胶，因此适用于增加酸性介质的稳定性。还有研究确定了酶法提取甘薯渣果胶的最 佳条件，提取后经超滤浓缩、乙醇沉淀方法纯化后果胶得率17.3%，果胶半乳糖醛酸含量达80.0%。盐法提取的果胶物化特性优于酸法，纯度高、水溶性较好，更适用于食品工业。

作为食用菌培养基原料

甘薯渣因为含有大量的淀粉、纤维素等重要的营养物质，可用于食用菌栽培中。有研究在糙皮侧耳、鸡腿蘑、金针菇栽培试验中，利用甘薯渣添加不同比例的棉籽壳和玉米芯进行制种试验，结果发现甘薯渣与棉籽壳或玉米芯按一定的比例栽培菌种时，食用菌生长良好，而用纯甘薯渣培养时虽然菌丝生长粗壮旺盛、外观洁白浓密，但产量较低，生物学效率比棉籽壳和玉米芯常规培养时低35%。

采用整玉米芯甘薯渣砌墙立体栽培平菇试验，发现菌种萌发早、菌丝生长快、出菇早、产量高。这种栽培模式将保水性差、缝隙大的整玉米芯和含水量极高、透气性差的甘薯渣综合利用，不仅可以节省种菇的投资成本，同时变废为宝、减少环境污染，为甘薯渣的高效利用提供了新的途径。

制备燃料

甘薯渣中富含淀粉等碳水化合物，是制备乙醇和氢气良好的原材料。利用甘薯渣生产乙醇发现，乙醇产量高达5.52 g/L。通常在常规工艺（微生物发酵法）的基础上采取超声波或微波辅助手段预处理，能有效提高乙醇的产率。

采用水热炭化法处理甘薯渣，使其在高温下发生脱水和脱羧反应，能获得水热炭，水热炭的碳含量由甘薯渣的46.2%增加到67.13%，而氢含量由6.56%下降到5.24%，氧含量由41.95%下降到19.54%；与未经处理的甘薯渣相比，水热炭的燃烧着火温度、燃尽温度和活化能均呈上升趋势，表现出比甘薯渣更好的燃烧特性。

不过在水热处理制备炭的过程中，一些无机物和中间产物会溶解于水相而产生二次污染，导致水相在排放到环境之前需要额外的处理。为解决这一问题，有学者进一步研究了甘薯渣制备水热炭时的水相循环，发现水相回用可显著提高水热炭的产率、促进脱羧反应，提高了碳含量和高热值，降低了NOX或SO2排放，从而使甘薯渣的能源化利用更加清洁、环保。

此外，甘薯渣与低脂微藻的共水热液化研究发现，加入甘薯渣虽然并没有明显促进淀粉与蛋白质发生美拉德反应而形成生物原油，但促进了生物炭的形成；随着甘薯渣用量的增加，生物原油中氮含量呈下降趋势，从而降低原油存放过程中生成沉淀的风险并减少其燃烧产生氮氧化物造成的环境污染。当低脂微藻/甘薯渣比为3/1时，能量回收率达70.8%，大于理论计算值66.96%，表明甘薯渣的加入对低脂微藻的水热液化存在协同效应。

其他应用

甘薯渣还可用于制备葡萄糖、柠檬酸、固体燃料及生产环保吸附剂等。用酶解法将薯渣中残留的淀粉和纤维降解制备高纯度结晶葡萄糖，经去杂质、纯化后，可得到纯度为99%的医用级结晶葡萄糖，结晶回收率达90%，甘薯渣的转化率达到83.58%。

采用超声辅助水浴法提取甘薯渣多糖，最 佳工艺条件为料液比1:17，超声时间57 min，超声功率209 W，超声温度60 ℃，甘薯渣多糖的平均得率为5.926%。采用酶法制备果胶寡糖及复合纤维寡糖，结果发现，以纤维二糖、纤维三糖和果胶二糖、果胶三糖为主。

将甘薯渣用pH值12的NaOH溶液、无水乙醇等试剂改性处理后制备成吸附剂，用于吸附亚甲基蓝，结果表明，改性后的甘薯渣对亚甲基蓝有良好的吸附效果。SEM图发现甘薯渣经化学处理表面疏松多孔，是生物吸附剂的良好原料。

参考资料：

[1]杨世雄,高飞虎,李雪,等.甘薯渣高效利用的研究现状与进展[J].农产品加工,2024,(20):93-97.

[2]靳艳玲,赵海,曾凡逵.甘薯淀粉加工废渣的高值化利用研究进展[J].农学学报,2021,11(11):98-103.

作者简介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究