莲藕加工废料综合利用研究进展

惠林冲 ，唐猛 ，杨海峰 ，潘美红 ，陈薇 ，何林玉 ，薛萍 ，缪美华 ，陈振泰

（1.江苏连云港市农业科学院，222000；2.连云港硕项湖水务集团有限公司）

莲藕是一种重要的水生经济作物，具有食用、药用和观赏等价值，也是一种古老的被子植物，原产中国和印度。莲藕在我国大部分地区均有分布和种植，其中以长江流域、珠江三角洲、太湖及江苏省里下河地区为主产区，栽培面积达40万hm2以上，主要分为藕莲、子莲和花莲3种类型[1]。藕莲主要以鲜食为主，莲藕加工产品需求逐年增长，江苏宝应、灌南、涟水，湖北蔡甸等地形成特色莲藕加工生产基地，加工产品有藕粉、保鲜、水煮、速冻、加味、休闲食品、藕汁饮品等，经销全国及出口日本、韩国、欧美、东南亚等国家和地区。子莲主要分布在福建建宁、江西广昌等地，以产莲籽为主，加工莲籽产品远销国内外。藕莲与子莲加工后均会产生大量的副产品，如藕节、藕皮、藕渣和莲籽壳，大部分莲藕副产品被加工企业遗弃，影响周边水资源，未能充分利用其价值[2]。由于莲藕加工产品的废料具有开发价值，根据它们的成分及特点综合利用，既能解决企业废料问题，又能为其他产品生产提供原料，降低生产成本，提高经济效益，减少对环境的污染，现以莲藕加工产品的废料养分特点及综合利用进行综述，为开发莲藕加工废料提供参考。

1 莲藕加工废料的营养成分

1.1 莲籽壳的主要营养成分

莲籽壳是睡莲科植物莲种子的壳，在自然成熟过程中种子壳伴随着由绿到褐、由软到硬的变化，青熟期莲籽壳鲜绿色，质地软，老熟期莲籽壳红褐色，质地坚硬。马双双[3]通过对不同成熟期莲籽壳的主要营养成分进行测定，均发现含有丰富的水分、蛋白质、脂肪、纤维素、多酚、黄酮等物质，可作为提取相关物质的原料（表1）。

1.2 莲藕渣的主要营养成分

莲藕渣是莲藕加工过程中所产生的下脚料，主要包括藕节、莲藕皮、榨汁后的藕渣，除了大部分的纤维外，还有少量的淀粉、糖类和蛋白质等。它保留了莲藕中许多功能性成分，如植物多糖、膳食纤维、酚类物质、维生素等。李慧娜[4]对湿莲藕渣一般成分进行测定分析发现（表2），莲藕渣烘干、除淀粉后，可作为膳食纤维的原料，也可以作为食用菌生产的辅料。

表1 不同成熟期莲籽壳的主要营养成分 %

表2 莲藕渣成分分析 %

2 莲藕加工废料的综合利用研究进展

2.1 莲藕加工废料中有效成分的提取

莲籽壳和莲藕渣中富含活性成分，进行合理加工工艺提取，可作为保健食品良好的原料，如多酚[3]、多糖[5]、类黄酮[2]、膳食纤维[6]等。

①莲藕加工废料中多酚类物质提取 莲籽壳和莲藕渣中的多酚类物质方法提取主要有有机溶剂浸提、超声波辅助提取及其他萃取方法。莲籽壳中报道多数以青熟期进行提取，马双双[3]对老熟期莲籽壳采用超声波提取的最适条件为：乙醇浓度60%，提取温度 50℃，提取时间 45 min，料液比 1∶30，提取得率达8.59%，虽然青熟期提取得率达16.02%，比老熟期高，但是青熟期的原料少，老熟期原料丰富，易于保存和运输。覃海明等[7]和文洋等[8]对莲藕渣进行多酚粗提取，得率在1.12%～1.39%，工艺简单，成本低廉，适合工业化生产。

②莲藕加工废料中多糖的提取 植物多糖具有降血糖、抗氧化等功能[9]，莲藕加工废料中含有丰富的多糖，严浪[5]从莲藕渣中提取了水溶性莲藕多糖，通过高温水提和超声水提2种方法分别得到了水溶性多糖LRPh和LRPs，得率分别为2.50%和1.41%，LRPh和LRPs中多糖含量分别为88.92%和76.86%。许瑞波等[10]采用水提醇沉法提取藕节中多糖，适宜提取工艺条件是：预浸时间60 min，提取时间 3 h，料液比 1∶30，提取温度 90℃，提取 2次。其工艺为利用莲藕加工废料提取多糖开拓了思路，为后期产业化利用奠定了一定的理论基础。

③莲藕加工废料中膳食纤维的提取 膳食纤维是指具有3个或以上单体链节的碳水化合物，不能够被人体小肠内源酶水解，通常应至少具有降低血总胆固醇和LDL胆固醇水平，降低餐后血糖和（或）胰岛素水平，增加粪便量和降低通过时间，促进结肠发酵作用4个特性[11，12]。莲藕加工废料中的藕渣含有丰富的膳食纤维，可采用碱结合酶水解法、水提醇沉法、酸水解法、碱化学法等提取不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维，提取率高达24%～27%[5，6]。莲籽壳中纤维素含量较多，对提取膳食纤维的研究报道很少。

2.2 莲藕加工废料作为原辅料开发利用

莲藕加工废料可以作为其他产品开发的原辅料，以经济适用、节本增效为原则进行开发。

①食用菌生产原辅料的利用 按照生产原料可将食用菌主要分为草腐菌和木腐菌两大类，莲籽壳含有大量的纤维素，易于粉碎成不同大小的颗粒，密度大，透气性好，可以作为木腐菌生产原料，目前在茶树菇、平菇、杏鲍菇和鸡腿菇生产中应用。胡志斌等[13]以5种莲籽壳粉不同配比配方栽培茶树菇，筛选出莲籽壳粉52%、棉籽壳26%、麦麸20%、石灰2%的配方较佳，菌包菌丝生长较快，出菇周期短，产量高，生物转化率达68.3%，优于棉籽壳袋栽茶树菇的产量。杏鲍菇是目前工厂化程度比较高的食用菌，其原料主要是木屑、棉籽壳、甘蔗渣和玉米芯，因南北原料的运输成本不同，北方地区主要以木屑和玉米芯为主，而南方甘蔗渣较为丰富，福建省既是食用菌生产大省又是盛产莲籽之地，所以开发利用莲籽壳生产杏鲍菇完全可行，当地已探索出利用莲籽壳栽培杏鲍菇的工艺技术[14]。

对于莲藕渣在食用菌上的利用，可以作为草腐菌的原辅料，如江苏宝应地区的莲藕渣，可以作为周边地区双孢菇和草菇生产的原辅料，莲藕渣含水量高，透气性较差，与双孢菇生产原料稻草、麦草结合可以在物料结构和营养成分方面互补，更有利于双孢菇的生长，淮安洪泽、连云港灌南地区均有大型工厂化双孢菇生产基地，同时又是莲藕加工企业集中地区，更加有利于莲藕渣的利用。

②基质肥料的利用 目前市场上的有机肥或基质多元化发展，以地方资源利用为发展趋势，有利于降低生产成本及解决当地废料问题，莲藕加工废料可作为基质和肥料的生产原料，莲籽壳粉碎后与其他辅料如珍珠岩、蛭石等按比例混合，进行发酵处理，多次翻堆腐熟后，控制含水量，可作为花卉育苗基质。莲藕渣含水量大，透气性差，在其中添加有益微生物菌，与杏鲍菇废料进行腐熟发酵，生产有机肥，可用于果园、苗圃、蔬菜等方面，大大解决莲藕废料集中处理难的问题。

③其他产品开发 莲籽壳木质化程度高，可开发作为现代压缩板材的辅助原料，相比较木屑，可塑性强；莲籽壳亦可开发成碳化颗粒，用作无烟烤制的原料。莲藕渣可直接作为食品添加剂、发酵原料、动物饲料等，但需求量相对较少，含水量高，无法集中处理。

3 莲藕加工废料综合利用存在问题及对策

3.1 存在的问题

①有效物质提取效率低及下游废料处理问题 尽管莲藕废料中含有多酚、多糖、类黄酮、膳食纤维等保健功效成分，但是提取工艺成本高，如用水提醇沉法提取藕渣中多糖，料液比1∶30，提取温度90℃，提取2次，在此工艺中耗费大量的水和能源，投入与产出不成正比，目前很多研究报道的提取工艺多以实验室方案进行，强调工艺可提取出相关物质，为产业化生产提供一条方案，但从投入与产出角度来看，并不适合工厂化生产，还需对工艺进行优化，降低提取成本，提高提取效率。另外，对提取后的废水废渣也并未考虑如何利用，按照报道的工艺流程所产生废水是废料的几十倍，同样剩余的废料还需要有处理方案。

②作为食用菌生产的原辅料生物转化率低 莲籽壳是目前食用菌生产利用最广的莲藕加工废料，目前在茶树菇、平菇、杏鲍菇和鸡腿菇等食用菌中生产应用，添加比例不超60%，还需要其他原料，如棉籽壳，目前棉籽壳由于地域和种植基地的改变，近几年成本很高，如果用莲籽壳为主料，生物学转化效率低，成本降低伴随着产量的减少，所以还需寻找新的途径来解决产量的问题。

③集中收集与存储运输问题 莲籽壳易于保存和运输，主要用于食用菌生产，但莲藕渣由于水分和淀粉含量均较高，不易保存和运输，易腐烂变质，不利于加工。因藕渣加工生成效益未知，目前还未有相关企业专业从事收集，同时未有相关地方政策进行扶持，大部分随河水流淌，少部分用于喂鱼等。若流淌到河流中超过其自身净化能力，会对当地生态环境造成一定的影响。

3.2 对策

①优化改善有效成分提取工艺 一方面对实验室进行新工艺提取创新，提高提取效率；另一方面从投入与产出经济角度进行生产工艺优化与改良，降低生产成本，提高产值。加大科研投入力度，创新开发更具经济价值的产品，向中高端产品迈进。

②提高食用菌生产利用率 加大推广莲籽壳在木腐菌生产中的应用，部分代替木材原料，增加食用菌品种的应用，筛选最优配方，同时加强科研单位对莲籽壳生产食用菌专用品种的选育。可对莲藕渣栽培草腐菌进行创新技术研究，作为原辅料添加，降低生产成本，提高食用菌产量。

③降低加工废料收集与存储成本 对莲藕加工产品的收集与存储是利用的前提，目前还未有对莲藕渣规模利用的方式，因莲藕渣水分和淀粉含量高，可用于基质和肥料等生产工艺要求低、需求量大的生产。引进相关肥料企业入驻加工企业周边，减少原料运输成本；加大对肥料或基质配方研究，筛选出蔬菜专用育苗基质、果苗专用肥料等产品。尽管科技含量相对低，但是是解决莲藕渣最快的方式之一。对莲藕加工废料的深加工、技术含量高等工艺，需要对原料进行脱水预处理，便于后期加工利用，如进行压缩脱水颗粒研制，可作为饲料添加，有效成分提取原料等，既便于运输又有利于存储。

④加大科研投入与制定相关政策 新产品、新技术的开发与创新离不开科研的投入，尤其是涉及农业相关行业，相关科研院所与加工企业进行联合，成立相关产业联盟，组织技术难题攻关，跨学科交流合作，申报相关项目，专款专项，共同攻关。在节能减排、绿色环保大政策下，各地相关政府、单位能够实地调研，听取专家建议，提出相关扶持优惠政策，合理解决莲藕加工废料利用问题，为莲藕产业可持续、健康发展提供强有力的保障。

[1]赵有为，曹碚生.水生蔬菜[M].北京：科学技术文献出版社，1990：18.

[2]周德龙，高建华，杨祎静，等.莲籽壳营养成分分析及类黄酮抗氧化活性研究[J].安徽农业科学，2011（7）：3 968-3 970.

[3]马双双.莲籽壳多酚的提取、分离纯化、结构鉴定及抗氧化活性研究[D].武汉：华中农业大学，2013.

[4]李慧娜.莲藕渣中膳食纤维的制备及其功能活性研究[D].武汉：华中农业大学，2009.

[5]严浪.莲藕渣中功能性多糖的制备及性质研究[D].北京：中国农业大学，2007.

[6]李慧娜，杨卫海，荣保华，等.莲藕渣中不溶性膳食纤维的制备工艺研究[J].食品工业科技，2010（1）：237-238，243.

[7]覃海明，艾有伟，易阳.莲藕多酚的提取工艺优化及抗氧化活性评价[J].食品工业科技，2015（4）：242-246.

[8]文洋，谭君，谭斌，等.溶剂法提取藕节中鞣质的工艺优化[J].湖南农业科学，2015（7）：94-97，101.

[9]杜清，许晓辉，林鹏程，等.植物多糖的研究进展及开发前景[J].转化医学电子杂志，2017（4）：78-82.

[10]许瑞波，何静，王新新，等.正交实验优选藕节多糖的提取工艺研究[J].时珍国医国药，2011（10）：2 447-2 449.

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[14]罗金珠，聂晓玲.莲籽壳长袋栽培杏鲍菇关键技术[J].食用菌，2015（5）：47-48.