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马铃薯淀粉加工副产物(2)

人气指数: 发布时间:2015-01-23 10:22  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 周添红等
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  目前,常用的薯渣发酵方法有固态发酵、半固态发酵。通常采用生料和熟料发酵两种方式。根据投放菌种不同,可以发酵获得不同的目标产品。以高蛋白饲料为目标的发酵工艺主要是通过接种真菌、酵母菌、霉菌、放线菌,对马铃薯渣进行发酵,能产生蛋白质含量15%~32.4%的蛋白饲料。在发酵过程中也可以添加产生香味的菌种,如稻根霉(Rhizopus oryzae)、白地霉(Geotrichum candidum),可以改善粗纤维的结构,产生清香味,使发酵生产的单细胞蛋白质饲料能更受畜禽欢迎。也可以将马铃薯淀粉渣与其他农副产品、青秸秆等贮存在一起进行青贮发酵,不仅可以改善饲料的适口性,而且可以扩大饲料资源,为动物常年提供青绿饲料。

  Liu等[6]采用两步发酵处理马铃薯淀粉加工废弃物生产单细胞蛋白,先将薯渣挤压脱水至水分含量为60%,然后采用黑曲霉(Aspergillus niger H3)在40℃进行固态发酵4天,检测结果表明薯渣中纤维素的降解率达到了80.54%。第二步是将第一步发酵的产品105℃干燥至恒重,然后添加马铃薯淀粉加工分离汁水,采用地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)进行液态发酵,通过响应面实验方案优化出最佳发酵温度为32.8℃,最佳pH为6.67,最适宜的接种量为1.78%。发酵前和发酵后产品的营养组成如表3所示,蛋白含量从原来的6.24%增加到了38.21%,研究结果表明,该两步发酵可用于薯渣的大规模转化。不过,从文章内容来看还只是实验室发酵规模,且大规模生产也没有必要将第一步发酵好的产品进行烘干,另外液态发酵成本较高。

  3.2 发酵生产酒精

  生物酒精可作为石油衍生物的替代品,由于能源短缺和环境污染问题,生物酒精非常有前景。生物酒精的原料非常丰富,工业废弃物和农业废弃物都可以。纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖,纤维素是由葡萄糖组成的多糖,然而采用木质纤维素作为原料生产生物酒精的成本很高,工艺复杂,原因是木质纤维素很难糖化。但用淀粉作为原料却比较简单,因为淀粉分子中无定型区比较多,糖化比较容易。用薯渣作为原料来生产生物酒精在原料价格方面具有优势。

  Gao等[2]对采用薯渣作为原料发酵生产酒精进行了研究,分析了由真菌Acremonium cellulolyticus产生的酶将薯渣转化成酒精的效果。该微生物是1982年从日本东北部分离出来的,能产生纤维素酶和β-葡糖苷酶,其中纤维素酶对糖化木质纤维素生物质具有很好的效果。该真菌还能产生果胶酶和α-淀粉酶,作者试图仅通过该真菌将薯渣中的各种多糖进行糖化,以便于制备生物酒精。用微生物进行处理以前,作者研究了湿热处理对薯渣糖化的影响,以便提高糖化率。结果表明,经湿热处理以后,葡萄糖浓度达到了114g/L(得率为68%),相对于不进行湿热处理的葡萄糖浓度为47g/L(得率为28%),翻了一番还要多。

  3.3 制备膳食纤维

  膳食纤维是指一般不易被消化的食物营养素,主要来自于植物的细胞壁,包含纤维素、木质素、半纤维素和果胶。纤维素能够吸水可以防止形成溃疡和平衡血液中葡萄糖的含量;木质素在肠道内作为阳离子交换体能够与胆酸结合,可以降低血清中胆固醇的含量防止大肠癌的发生;半纤维素能够与有害的重金属阳离子结合,还能防止体重过度增加。果胶能降低胆固醇含量防止胆道结石。当食物中缺乏膳食纤维时,通常容易出现冠心病、消化道溃疡和肥胖。谷物、马铃薯、蔬菜、苹果和梨当中膳食纤维含量都比较高。

  马铃薯薯渣细胞壁中的主要成分纤维素、半纤维素和果胶赋予了它膳食纤维的功能特性,如降血糖和降血脂等。马铃薯渣中含有丰富的膳食纤维,约占干基重的50%。马铃薯渣膳食纤维还具有良好的生理活性和产品外观。持水力和膨胀力佳,高于西方国家常用的标准谷物麸皮纤维的相应值。因此,薯渣为膳食纤维的加工制备提供了充足的资源,具有广阔的开发前景。目前,制取马铃薯膳食纤维的主要方法有物理法(微波、超微粉碎技术),化学法(酸解、碱解、酸碱结合),生物法(酶法、发酵法)以及物理、化学、生物法相结合等。

  Nebesny等[7]研究用薯渣制备膳食纤维并在焙烤面包中进行了应用,添加量为替代面粉用量的5%~10%。作者采用了4个步骤制备马铃薯膳食纤维:①蒸煮:将薯渣配制成5%的浆料悬浮液,蒸煮1h(0.1MPa);②液化:加入α-淀粉酶在85℃水解薯渣中的淀粉2h,然后煮沸10min进行灭酶;③糖化:加入葡糖糖化酶,60℃糖化48h,然后85℃保温5min将糖化酶灭活;④过滤:将料液过滤并用热水清洗,40℃干燥2h,然后再105℃干燥2h获得马铃薯膳食纤维。检测结果表明,样品中膳食纤维含量为79%,检测方法为美国分析化学家协会标准方法(AOAC985.29)。

  3.4 果胶提取

  果胶主要成分为D-半乳糖醛酸,具有良好的胶凝性和乳化稳定作用。常用于食品包装膜、食品添加剂、生物培养基的生产等方面。马铃薯渣含有丰富的果胶,约占干基的17%,是一种良好的果胶提取原料,马铃薯渣中的果胶乙酰化程度高、分子量小、分支度低,将其作为果胶原料不仅增加马铃薯加工的附加值,也丰富了果胶生产的原料来源。

  目前,果胶的提取方法主要有酸水解法、离子交换树脂法、微生物提取法、微波提取法及超声波提取法等;沉析方法主要是直接浓缩法、乙醇沉淀法和盐析法等;干燥方法主要为常温干燥、真空干燥和喷雾干燥等。工艺条件不同,果胶的收率和性质均会有差异。酸解乙醇沉淀法是果胶工业化生产中最常用的方法,其工艺简单,所得果胶纯度高、色泽好、产率高,但浓缩提取液能量消耗大,且乙醇用量多,回收处理困难,生产成本高。中国科学院兰州化学物理研究所对果胶酸抽提制备方法进行了改进[8],采用超滤法进行提取液浓缩的处理工艺,最后用喷雾干燥得到果胶产品,整个工艺简单,条件温和,生产成本低,易于工业化生产。马铃薯渣果胶提取率达到了17%,含量达到了61%。

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