植物性食品加工副产物的综合利用和开发的现状

杜 江，耿 欣

(青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛266109)

植物性食品加工副产物的综合利用和开发的现状

杜 江，耿 欣*

(青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛266109)

对玉米麸皮、米糠、麦麸、胡萝卜渣、葡萄皮渣、苹果渣等一些植物性食品加工过程中产生的副产物的综合开发利用问题予以综述，探讨了在食品工业、医疗、化工等方面的应用，并对其开发利用前景进行了展望。

植物性食品，副产物，利用和开发

我国是一个农业大国，农产品的生产总量居世界前列。随着农业的迅猛发展，农产品加工业日益发展壮大起来，农产品加工的副产物也随之大量增加，若不合理利用这些副产物，不仅造成资源的浪费，而且引起环境污染。因此，有必要对植物性食品加工副产物进行综合开发利用，既可以提高农产品的附加值，增加经济效益;又可以变废为宝，保护环境，以促进我国农业生产以及农产品加工业的持续、快速、健康、稳步地发展。因此，加强植物性食品加工副产物的开发利用具有十分重要的意义。植物性食品的领域很宽，本文仅就玉米麸皮、大豆皮渣、米糠、麦麸、甘蔗渣、甜菜渣、胡萝卜渣、葡萄皮渣、苹果渣等一些植物性食品加工过程中产生的副产物的综合开发利用问题予以综述。

1 粮谷作物加工副产物的综合开发与利用

这一部分主要综述了小麦加工面粉的副产物麦麸，玉米加工淀粉的副产物玉米皮，稻米加工白米的副产物米糠的综合开发与利用现状。

1.1 小麦加工副产物的综合开发与利用

麦麸是小麦制成粉时的皮屑，是小麦面粉厂主要加工副产品。它由小麦的果皮、种皮、糊粉层、少量胚和胚乳组成。含有丰富的纤维素和半纤维素，以及部分蛋白质、脂肪、低聚糖、β－淀粉酶、植酸酶等成分。麦麸的开发利用主要有以下方面。

1.1.1 制取小麦麸皮膳食纤维［1－2］膳食纤维(DF)是一种不能被人体消化酶所消化、也不被小肠吸收的以多糖为主体的高分子物质的总称。可分为水溶性膳食纤维(SDF)和不溶性膳食纤维(IDF)两大类。具有预防治疗冠心病、肥胖症［3］、糖尿病［4］，预防结肠癌，清除外源有害物质等生理功能，有“第七营养素”的美誉。麸皮膳食纤维在肠道有益细菌作用下还产生挥发性脂肪酸，故还具有减少憩室病、胆结石的功能。小麦麸皮中约含有40%的膳食纤维，主要是纤维素、半纤维素和木质素。制取的膳食纤维可直接作为功能性食品基料，也可制成胶囊、口服液等产品。

1.1.2 分离提取小麦麸皮蛋白 小麦麸皮中含有较高的蛋白质，其含量为12%～18%［5］，提取麸皮蛋白的常用方法［6］有物理分离法、化学分离法、酶分离法等。麸皮蛋白可以用作食品加工的蛋白营养强化剂、发泡剂、保油剂或用于生产高蛋白饮料、乳酪等。

1.1.3 制备小麦麸皮多糖［7］小麦麸皮多糖主要是指细胞壁多糖，主要包括戊聚糖、(1→3，1→4)－β－D－葡聚糖和纤维素。小麦麸皮中戊聚糖含量为60%左右，它具有高黏度、氧化胶凝和乳化稳定等性质，可以作为持水剂、增稠剂、保湿剂以及稳定剂等食品添加剂。戊聚糖还具有通便、降血脂、抗肿瘤等多种生理功能，可用于制备保健食品。据马亚团［8］的方法，提取率可达95.52%。

1.1.4 制备小麦麸皮低聚糖［9］低聚糖是由2～10个糖单体组成的聚合物的总称，是介于大分子和单体之间的中间体。小麦麸皮中富含纤维素和半纤维素，是制备低聚糖的良好资源。由于低聚糖属难消化糖，可作为糖尿病、高血脂、肥胖病等病人的理想糖源。

1.1.5 小麦麸皮酶的开发［10］小麦麸皮中含有比较丰富的β－淀粉酶和植酸酶。β－淀粉酶可以代替啤酒、饮料等生产中使用的糖化剂，不仅节约了粮食，也实现粮食副产品的有效增值。同时也可提取植酸酶，由于植酸酶具有提高人和动物对植物性物质的利用率的作用，所以植酸酶广泛用于食品添加剂、饲料添加剂、制药工业等。

1.1.6 从小麦麸皮中提取阿魏酸 阿魏酸的化学名称为4－羟基－3－甲氧基肉桂酸，是植物中普遍存在的一种酚酸，它主要是以酯键与细胞壁多糖，以醚键与木质素交联［11］。阿魏酸具有清除自由基、抗紫外线辐射、抗血栓、降血脂、防治冠心病、抗菌消炎、抗突变和防癌以及调节人体免疫等生理功能［12－14］。广泛应用于化妆品、食品添加剂、医药等领域。小麦麸皮中游离碱溶阿魏酸含量在0.5%～0.7%左右，但从小麦麸皮中提取阿魏酸还未应用到工业化生产中。

1.1.7 其它 目前利用麸皮还可以直接生产饲料蛋白、麸质粉、食用麸皮，提取VE、丙酮、丁醇、谷氨酸、植酸和小麦胚芽油等。

1.2 玉米加工副产物的综合开发与利用

玉米皮是玉米淀粉加工中的副产物，一般占原料的30%左右。目前，对玉米皮的利用主要有以下几方面。

1.2.1 制备玉米醇溶蛋白 玉米皮中的蛋白质有近50%为醇溶蛋白。醇溶蛋白具有很强的耐水性、耐热性和耐脂性，已广泛用作食品的保鲜膜、上光剂、乳化剂以及药物的长效囊膜等。

1.2.2 提取玉米黄色素 玉米黄色素属异戊二烯类，属于类胡萝卜素，在体内能转化成VA，具有保护视力，促进人体生长发育，提高机体免疫力的作用，是一种功能性色素［15］。从营养、安全、经济和功能等方面来看，是优良的天然食品色素。已广泛应用于食品、医药等行业。

1.2.3 提取阿魏酸 玉米皮中的阿魏酸含量较高，可达其干重的3%［16］，因此玉米皮是获得天然阿魏酸理想的原料。

1.2.4 其它 利用玉米皮还可制备膳食纤维、玉米皮油、活性肽、活性多糖、肌醇、低聚糖等产品。

1.3 稻米加工副产物的综合开发与利用

米糠是把糙米碾成白米时所产生的种皮、外胚乳和糊粉层的混合物，约占稻谷质量的5%～7%［17］。其综合开发利用主要有如下几方面。

1.3.1 提取米糠油 米糠油主要是油酸、亚油酸和棕榈酸的甘油酯，其中油酸和亚油酸的含量约80%，营养丰富，食后吸收率达90%以上。米糠中脂肪含量为15%～22%，脂肪含量与大豆相当，是优良的脂肪来源，米糠油主要用作营养食用油，也可用于医药、精细化工。据霍文兰［18］研究，利用超临界CO2萃取，提取率可达90.14%。

1.3.2 制取米糠蛋白 米糠提油后，经碱液提取和盐析技术，则可得到优质的米糠蛋白。通过纯化技术，可使蛋白质达到94%～99%。与大米蛋白相比，其蛋白的氨基酸组成与FAO/WAO的建议模式更接近，营养价值可与鸡蛋相媲美［19］。同时具有良好的乳化性、发泡性、胶凝性等应用性功能，是理想的营养健康食品的强化剂和功能性蛋白。

1.3.3 谷维素的制取 谷维素是多种脂肪醇与阿魏酸酯的混合物，在米糠皮层中的含量为0.3%～0.5%。谷维素作为一种较新的药物，在临床医疗已被证实兼具激素和维生素的双重作用，能抑制胆固醇的增加，对神经失调、更年期综合症、脑震荡后遗症有较高的疗效。由于无副作用，已在全世界范围内获得广泛的应用。此外，它用作植物生长调节剂、化妆品、食品添加剂等。

1.3.4 其它 还可从米糠中提取抗癌多糖、膳食纤维、多功能活性肽、菲汀、植酸、肌醇、B族维生素等物质。

2 油料作物加工副产物的综合开发与利用

这一部分主要介绍大豆制备豆油和大豆蛋白的副产物豆皮，以及制备豆腐、豆乳过程中产生的豆渣的综合开发与利用的现状。

2.1 豆皮的综合开发与利用

豆皮是大豆在制备豆油和大豆蛋白时的主要副产物。其综合利用主要有以下方面。

2.1.1 制备果胶多糖［20］果胶多糖是一种相对分子量为5～100ku的酸性多糖，是细胞壁的一种组成成分。果胶在大豆皮中的含量约为25%，是制备果胶的较好来源。果胶多糖主要用作食品原料的凝胶剂、增稠剂、乳化剂以及保健食品的开发。

2.1.2 提取大豆皮过氧化物酶［21］过氧化物酶是一类以血红素为辅基的酶。主要催化H2O2、有机过氧化物和无机物的氧化，是一类具有很高活性的酸性同工酶。由于具有较广的底物作用范围和更高的耐热性及pH作用范围，在食品加工、农产品贮藏、医疗诊断等方面有广阔的应用前景。

2.1.3 用作铁的强化剂 大豆中32%的铁集中在豆皮中，大豆皮中的铁主要以稳定的二价铁离子形式存在，与纤维素结合在一起，能够经受高温而不被氧化转变成三价铁，且容易被人体吸收，因而大豆皮是生物可利用膳食铁的丰富来源，而且豆皮中植酸含量较少，对铁元素在体内的吸收影响较小，所以可广泛用于烘焙制品、饮料、保健品等食品中。

2.1.4 其它 利用大豆皮还可提取膳食纤维、大豆微晶蛋白、大豆皮碳、色素，用作饲料等。

2.2 豆渣的综合开发与利用

豆渣是豆腐、豆乳等大豆制品的副产物，豆渣的营养十分丰富。据测定干豆渣里含20%蛋白质、10%脂肪、18%纤维素、38%糖分［22］，利用开发主要有以下几方面。

2.2.1 提取豆渣蛋白 从豆制品生产工艺中可知，生产中被利用的是大豆中的水溶性蛋白，而水不溶性蛋白及少量水溶性蛋白则留在豆渣中，故可利用豆渣提取蛋白。利用碱提法蛋白质得率在90%以上。

2.2.2 制取膳食纤维 大豆渣所含食物纤维中，非结构性水溶性多糖占2.2%，半纤维素32.5%，纤维素20.2%，木质素0.37%［23］，是十分理想的膳食纤维源。

2.2.3 提取低聚糖 利用微生物酶将豆渣中可溶性物质分解后，可得到大豆低聚糖。比抗氧化剂VE更耐热，具有优良的抗氧化效果。可用作抗氧化剂，调味健康食品原料。

2.2.4 豆渣中提取异黄酮 异黄酮是一种生物活性物质，在豆渣中含量丰富，据李光［24］的研究，其提取率可达1.204%。大豆异黄酮对人体具有多种生理功能，其自身不但具有抗氧化作用，还可以作为雌性激素治疗的替代品用予改善妇女更年期综合症，并且还具有抗癌，防止心血管疾病，抗菌等多种功能，是目前治疗心血管疾病的最佳原料药物。

2.2.5 其它 利用豆渣还可提取维生素，豆渣多糖，制造酱油，制酱，素肉原料，发酵饲料，加工焙烤食品、膨化食品、方便食品，研制可食用纸、微胶囊壁材等。

3 果蔬类加工副产物的综合开发与利用

这一部分主要介绍苹果制取果汁的副产物果渣，葡萄酿酒过程产生的副产物葡萄皮以及胡萝卜制汁过程所产生的胡萝卜渣的综合开发与利用的现状。

3.1 苹果加工副产物的开发与利用

苹果渣资源丰富，用途广泛。多年来，由于缺乏深入研究，开发力度不够。使苹果渣资源优势不但未能得以发挥，反而带来了污染环境的问题。经研究发现，利用苹果渣可开发生产的产品很多，给苹果渣的综合利用带来了美好前景。

3.1.1 生产蛋白饲料 苹果渣含维生素、果糖等可溶性营养成分，很适合用作发酵基质，通过发酵后可用作饲料。发酵后粗蛋白含量可提高到20.9%，粗脂肪和灰分含量也大幅提高，同时消除其中的抗营养因子，饲喂效果和经济收益比鲜用和烘干有较大提高。

3.1.2 制取苹果粉 经专家测定，利用苹果渣加工出来的苹果粉，其感官指标良好，苹果粉中含有丰富的果糖、蔗糖和果胶，具有较高的生物价值，可应用于面包业和糖果点心业，提高产品的品质。

3.1.3 生产柠檬酸［25］柠檬酸作为重要的化工原料，广泛应用于食品、医药、精细化工等行业中，需求量越来越大。以苹果渣为主要原料发酵生产柠檬酸，既充分利用了苹果渣中丰富的还原糖、纤维素和半纤维素资源，又开辟了一条低成本生产柠檬酸的新途径。

3.1.4 生产苹果白兰地 苹果渣中富含碳水化合物，约占干物质的60%，可在其中加入各种酶制剂，以使其中的高分子化合物尽量转化为可发酵糖。再经过发酵、调配，可得到优良的白兰地。

3.1.5 苹果多酚的提取 苹果多酚是苹果中的次生代谢产物，是苹果中所具有苯环并结合多个羟基化学结构的多元酚类物质的总称。苹果多酚多存在于果皮中，据任文霞［26］的研究方法其提取率可达3.80mg/g。它具有强抗氧化性、抗变异原性以及防龋齿作用［27］，可用作天然抗氧化剂或功能性食品添加剂。

3.1.6 其它 利用苹果渣还可提取苹果籽油、香精、色素、膳食纤维、果胶、果胶酶、低聚糖等物质。

3.2 葡萄加工副产物的综合开发与利用

在葡萄酒酿造过程中，产生的葡萄皮渣约占原果干重的10%［28］，充分利用这些副产物，既可减少环境污染，同时又可妥善解决废渣处理问题，变废为宝，从葡萄废渣中提取，既可提高产品的附加值，带来丰厚的经济效益，又可创造很好的社会效益。开发途径主要有以下几方面。

3.2.1 生产酒石酸 酒石酸是一种多羟基有机酸，学名2，3－二羟基丁二酸，有四种同分旋光异构体，以右旋型最为重要。葡萄皮渣富含酒石酸，从皮渣中提取的产品也全部为右旋酒石酸。酒石酸是一种无色透明的白色结晶细粉，无嗅，有酸味，可作为食品添加剂、药物加工原料、制镜工业的助剂和还原剂等。

3.2.2 提取色素 酿造白葡萄酒时，葡萄皮色素则大量存在于葡萄皮废渣中。从葡萄残渣中提取的葡萄色素色调鲜艳且具有葡萄特有的香气，已经用于果酱、冷饮、饮料、糖果、糕点等食品。与合成色素相比，具有安全营养无毒等特点，所以人们对天然食用色素日益青睐。

3.2.3 提取白藜芦醇 以葡萄皮为原料，普遍采用大孔树脂吸附法，它吸附选择性独特，不受无机物影响，回收率高，安全可靠，对环境无污染，适合大规模工业化生产，国外已开始采用［29］。

3.2.4 提取单宁 单宁又叫鞣酸，主要存在于葡萄皮和葡萄籽中，是形成葡萄酒风味的主要成分。在提取葡萄籽油后的籽渣中约含10%的单宁，是较好的原料来源，精制单宁是食品、化工工业的原料和加工助剂，也可用于药品［30］。

3.2.5 提取葡萄籽油 葡萄皮渣中葡萄种籽占有很大的比重，约占干葡萄皮渣的65%，葡萄籽油是葡萄皮渣综合利用的主要途径。葡萄籽里含有高级食用油－葡萄籽油。此油色泽金黄，含亚油酸60%～70%，富含维生素E、维生素P等成分，对预防和治疗脉管硬化症和促进油脂在体内新陈代谢等有较好功效，同时还可以促进皮肤发育、营养、美容等。葡萄籽油除了作食用外，还可作化妆品的原料以及机械工业的润滑油。

3.2.6 有效活性成分的提取 从葡萄皮渣中提取附加值高的有效活性成分，是目前国内外研究的热门课题。葡萄皮渣中有效活性成分属低聚黄烷醇类化合物，其抗衰老机理类同黄烷酮。由于其结构中含有有效酚羟基，具有清除人体内自由基的功能，从而可达到防止老年性的退行性变化，预防和延缓衰老的目的［31］。在医药工业可用作开发医药保健用品，在食品工业可作为天然抗氧化剂。

3.2.7 其它 利用葡萄皮渣还可提取膳食纤维、果胶，生产白兰地、食醋、活性炭、饲料、肥料等。

3.3 胡萝卜加工副产物的开发与利用

近些年来，胡萝卜汁加工产业发展较快，但同时也产生了大量的废弃物，通常，胡萝卜榨汁后，会产生40%左右的废渣。胡萝卜渣的综合利用主要有以下几方面。

3.3.1 胡萝卜滤渣制造快餐盒以及包装纸［32］将胡萝卜滤渣破碎成均匀的糊状物，制成快餐盒或是包装纸。用完后的胡萝卜滤渣包装纸或快餐盒实现包装功能后，还可以作为牲畜和家禽的粗饲料，实现了资源的循环利用。

3.3.2 膳食纤维的制取 胡萝卜渣中的总膳食纤维含量约是76.42%，是优良的膳食纤维来源。制得的膳食纤维质量较好，无粗糙感，可应用于面包、饼干等多种食品中。

3.3.3 类胡萝卜素的提取 胡萝卜渣中含有丰富的类胡萝卜素，β－胡萝卜素是VA合成的前体物质，具有很强的抗氧化特性，开发前景广阔。现在一般采用有机溶剂萃取法，萃取率可达88.8%。

3.3.4 其它 从胡萝卜渣中还可提取果胶、制备饲料、胡萝卜粉等。

4 经济作物加工副产物的综合开发与利用

这一部分主要介绍甜菜制糖工业的加工副产物糖蜜、碱性滤泥、茎叶，甘蔗制糖过程的副产物蔗渣的综合开发与利用现状。

4.1 甜菜加工副产物的综合开发与利用

甜菜制糖工业的加工副产物主要有糖蜜、碱性滤泥、茎叶等，综合利用主要有以下几方面。

4.1.1 对甜菜制糖后的副产品糖蜜的综合开发与利用 甜菜制糖后的副产品糖蜜含有多种可利用成分，糖蜜经加工处理可生产酒精、甲醇、丁醇、丙酮、甘油等产品。糖蜜发酵还能生产味精、柠檬酸，以及三磷酸腺苷(ATP)、维生素B复合体、酵母等产品，为医药化工及国防等工业提供原料，还可利用发酵废液提取甜菜碱，另外还可用作开发糖蜜饲料。

4.1.2 对甜菜制糖后的副产品碱性滤泥的综合开发与利用 甜菜糖厂在制糖生产过滤过程排放出的碱性滤泥，若是直接排放对环境有一定的污染，其主要成分是碳酸钙，可作为饲料添加剂，也用作肥料，改良酸性土壤，也可加工制成水泥，变废为宝，从而大大提高经济效益。

4.1.3 对甜菜制糖后的副产品茎叶的综合开发与利用 甜菜茎叶中含有丰富的蛋白质和纤维素、维生素、甜菜碱等营养物质，是一种利用率很高的多汁饲料资源。茎叶中蔗糖含量平均为3.0%;干物质含量平均为9.2%;蛋白质含量平均为18.8%。在牲畜饲料中添加甜菜茎叶，可明显增加家畜的采食量，经过青贮或发酵后营养价值更高［33］。鲜叶的蛋白质、食用纤维、矿物质、维生素及草酸含量与日常食用蔬菜非常相似，所以也可开发甜菜叶作为食用蔬菜。

4.1.4 对甜菜制糖后的副产品甜菜渣的综合开发与利用 甜菜渣含有较高的果胶和膳食纤维，故可从中先提取果胶，剩余残渣再制取食用纤维，或是制备草酸，也可通过发酵把甜菜渣加工成单细胞饲料蛋白，具有良好的发展前景。

4.2 甘蔗加工副产物的开发与利用

蔗渣是制糖工业的副产物，含纤维45%～55%，多羟戊糖20%～25%，其综合利用主要以下方面。

4.2.1 制备木糖醇 蔗渣含有约25%的多羧戊聚糖，通过酸解作用分解为木糖和低聚木糖，木糖氢化即得到木糖醇。木糖醇是具有甜味的多元醇，摄入后人体不吸收，可作为低热量甜味剂使用，也可作为糖尿病人、肥胖病人的代糖品。

4.2.2 甘蔗渣多糖 目前，超声提取技术是提取甘蔗渣多糖的一条有效途径［34］。有研究表明从甘蔗渣中提取的多糖具有抗肿瘤、抗病毒、降血糖、降血脂等功能，开发前景广阔。

4.2.3 制备木质素 蔗渣含有20%的木质素，是良好木质素生产原料。木质素具有良好的分散性、粘合性和表面活性，被广泛用作分散剂、表面活性剂、吸附剂等［35］。

4.2.4 其它 以甘蔗渣为原料还可制备酒精、糖化饲料、单细胞蛋白、活性炭、膳食纤维、降解农用地膜、造纸、建材等产品。

5 展望

我国是一个农产品生产大国，农产品加工副产物的综合利用与开发问题显得尤为突出，因为农产品加工副产物的综合开发利用好坏将影响食品工业、畜牧业等相关产业的健康发展。我国的农产品副产物加工仅停留在初级加工的层面上，而其中的生物活性物质、有用化学物质没有得到很好地开发和利用，同时也存在一些安全问题。随着社会的进步、科学技术的发展，生物工程技术、膜分离技术、膨化技术、超临界流体萃取技术、微胶囊技术等高新技术的应用与普及，我国的农产品副产物的加工逐渐实现向生产高技术含量、高附加值的生物活性物质转变;向生产更加安全、营养、环保的方向转变。所以农产品副产物的精深加工有着重要而深远的意义。

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Status of the utilization and development of by－products from plant－derived food processing

DU Jiang，GENG Xin*
(College of Food Science and Engineering，Qingdao Agriculture University，Qingdao 266109，China)

Utilization and development of by－products from plant－derived food processing such as maize bran，rice bran，wheat bran，carrot residue，grape skin residue，apple pomace，etc.were comprehensively reviewed. Applications were explored in food industry，medical industry and the other fields.Prospects of development and utilization were also elaborated.

plant－derived food;by－products;utilization and development

TS209

A

1002－0306(2012)02－0410－05

2010－10－19 *通讯联系人

杜江(1984－)，男，研究方向:食品营养学、分子营养学。

国家自然基金(31071536);山东省中青年科学奖励基金(BS2010SW011)。