定西市马铃薯淀粉渣发酵生产蛋白饲料的前景分析

1、 XXX： 定西市马铃薯淀粉渣发酵生产蛋白饲料的前景分析 定西市马铃薯淀粉渣发酵生产蛋白饲料的前景分析XXX（学校专业，甘肃兰州，730070）摘要：马铃薯淀粉渣是马铃薯淀粉生产过程中产生的主要副产物,其含水量高、自带菌多、容易腐败变质，但含有大量的纤维素、果胶等成分，具有很高的开发利用价值。因其蛋白质含量较低,纤维素、半纤维素和果胶等含量高,所以作为动物饲料利用时营养价值较低。而发酵技术用于马铃薯淀粉渣的生物转化备受人们的关注,微生物预处理过程不仅改进了底物的利用,而且能解决废弃物带来的环境污染问题。本文通过对定西市马铃薯淀粉渣的调查，结合马铃薯淀粉渣的性质，对马铃薯淀粉渣发酵生产菌体蛋白饲

2、料的前景做出分析。关键词：马铃薯淀粉渣；固态发酵；菌体蛋白饲料；定西Potato starch residue of Dingxi City ，The fermentation toproduct protein feed the Prospective analysisXXXAbstract：Potato starch residue, a by-product of potato starch production, contains useful cellulose, pectin and some proteins, but it is also of high moisture an

3、d belongs to easy-decay materials. It has low nutritive value because of its low protein content and high amounts of cellulose, hemicelluloses and pectin. Application of microbial fermentation technology can be an attractive possibility for such bioconversions. The processing by microbial fermentati

4、on has not only improving substrate utilization, but also helping to solve environmental pollution problems. The paper through to the Dingxi potato starch residue investigation, combined with the properties of potato starch, potato starch residue fermentation protein feed prospects analysis.Key word

5、s：potato starch residue；solid state fermentation；SCP feed；Ding xi前言随着马铃薯淀粉加工业的发展，产生了大量的副产品，即马铃薯淀粉渣。越来越多薯渣的处理问题，已成为制约淀粉加工发展亟待解决的难题。马铃薯渣不易储存和运输，自带杂菌多，易腐烂变质，产生混合恶臭气体等，造成环境污染。同时，废渣的长期堆放，占据大量厂区土地，影响正常生产，也造成有机物料的浪费。通常直接作为饲料或掩埋处理，但掩埋处理会导致土壤及地下水的污染。随着国家对环保问题的高度重视，马铃薯渣的开发利用已成为研究的焦点，对马铃薯渣进行综合开发利用，不仅能合理利用该资源服务

6、于养殖业，还能减少浪费，减少对环境的污染，促进淀粉加工业的发展。近年来，我国提倡发展节粮型畜牧业，所谓的节粮型畜牧业就是以优化的畜种结构、先进的科学饲养技术、饲料资源的合理开发利用和增加有效饲料总量为特征的节粮、高效畜牧业。应该广辟饲料资源，开发非常规饲料，变废为宝，全面促进畜牧业的发展。因此，对于马铃薯淀粉渣的开发利用前景有着非常广阔的发展平台。1 马铃薯淀粉渣的营养特性马铃薯渣主要含有水、细胞碎片、残余淀粉颗粒和薯皮细胞等；含水量高达90%左右，但不具备液态流体性质，其中水分虽然不是牢固的与细胞壁碎片中的纤维和果胶结合，但是它被嵌入在残余完整细胞中，通过细胞膜和外界交换。马铃薯渣化学成分包

7、括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸等，其成分与含量在不同的资料中略有不同，但其中的残余淀粉含量还是很高，纤维素、果胶含量也较高（表1）1。表1鲜马铃薯淀粉渣中主要组成成分（）湿基干基干物质含量灰分蛋白质氨基酸粗脂肪中性洗涤纤维酸性洗涤纤维钙磷淀粉纤维素果胶11.00.51.951.240.431.510.0060.0114.071.871.874.58.6511.313.9013.750.0560.0983717172 定西市马铃薯淀粉渣利用现状调查2.1调查目的与方法本次调查首先，通过“中国定西马铃薯信息网”获知定西市马铃薯的种植面积和总产量，以及加工量等信息；其次，通过实地走访的形

8、式，主要针对定西市安定区内官营镇马铃薯加工场，了解淀粉加工的制造过程和产生的马铃薯渣处理情况，以及向当地农民了解马铃薯渣用作家畜饲料的利用方式；最后，总结调查结果，分析定西市马铃薯渣发酵生产蛋白饲料的开发前景。2.2 调查时间与地点2011年7月至2012年4月。本次调查地点是定西市安定区马铃薯种植与加工区域；主要地点是定西市安定区内官营镇马铃薯淀粉加工场以及当地农户，主要针对薯渣的处理和用于家畜饲料的利用情况。2.3 调查结果2.3.1马铃薯渣的产量调查通过本次调查结果显示，定西市淀粉加工企业达到443家，其中千吨以上的马铃薯精淀粉及其制品生产企业33家，万吨以上生产能力的马铃薯加工龙头企业

9、20多家。到2010年，全市马铃薯淀粉及其制品生产能力达到35万吨，实际产量为10多万吨，实际产渣量约为75万吨。据调查，每生产1吨淀粉耗水量要达50吨左右。定西水资源十分珍贵，如此大的耗水量成本必然升高。而发展淀粉加工带来的水资源浪费与环境污染问题，已是一个不争的事实。因此，定西市每年加工的马铃薯总量维持在50万吨左右。 通过调查得知，定西市安定区每年实际加工马铃薯10万吨，实际产渣约15万吨。调查发现，该地淀粉加工场对马铃薯产生的废渣难以准确评估，大都通过被加工的马铃薯总量粗算得知（按公式（1）计算）。因此，可根据被加工的马铃薯的量，粗略计算产渣量。有关资料显示，每加工100千克马铃薯能提

10、取出精淀粉12.15千克。但在本次调查中，马铃薯淀粉加工场一般按粗产淀粉率20%计算。自2004年至今，定西市马铃薯种植面积在300万亩以上，马铃薯总产量500万吨左右；定西市安定区马铃薯种植面积在逐步扩大，已经发展到100万亩以上，马铃薯总产量130万吨左右。引入2010年具体数据以作说明（表2）。当地马铃薯加工场产渣量计算公式：X=N×20%×7.5 (1)式中： X 每年产渣量，单位为kg；N 每年经加工的马铃薯总量，单位为kg；20%为出粉率，即每加工100kg马铃薯能产生大约20kg粗淀粉； 7.5为淀粉产渣系数，即一般每1kg淀粉产生约7. 5kg淀粉渣。表2

11、定西市2010年马铃薯产业数据统计表调查内容定西市定西市安定区2010年马铃薯种植面积2010年马铃薯总产量2010年外销总量2010年马铃薯预期加工量2010年马铃薯实际加工量2010年淀粉生产能力2010年淀粉实际生产量粗产淀粉率淀粉产渣系数2010年预期产渣量 2010年实际产渣量 328万亩500万吨140万吨175万吨50万吨35万吨10万吨20%7.5262.5万吨75万吨348.01万亩130万吨45万吨35万吨10万吨7万吨2万吨20%7.552.5万吨15万吨注：带 的为计算所得。 2.3.2马铃薯渣利用现状调查对马铃薯渣利用现状的调查结果显示，首先，由于马铃薯生产季节集中，

12、马铃薯经加工后薯渣产量大，大量堆积不仅占用场地，而且马铃薯渣不易储存运输，腐败后产生恶臭，造成严重的环境污染；其次，养殖户对于马铃薯渣做饲料的利用方式不合理，如露天堆放，待其自然晒干后直接饲喂，如遇雨天，则导致薯渣的营养大量流失，对于马铃薯渣用于发酵生产菌体蛋白饲料的认识还存在不足，对发酵所投入的人力和财力等存在意见；最后，马铃薯淀粉加工场离养殖户或农户距离的远近，影响马铃薯渣的有效利用。3 马铃薯淀粉渣的开发利用3.1微生物发酵的目的随着目前养殖规模的不断扩大和集约化程度越来越高，每年都需要大量的饲草料来喂养家畜。而蛋白饲料的不足，已被普遍认知。通过调查后得知，被誉为“中国马铃薯之乡”的甘肃

13、省定西市每年产生约75万吨马铃薯淀粉渣，这样大的马铃薯渣资源，如果利用微生物发酵技术处理马铃薯渣，不仅有效利用了该资源，减少了对环境的污染，还能大量开发生产菌体蛋白饲料，增加有效饲料资源，降低饲养成本, 促进畜牧业的良好发展,是马铃薯渣综合利用中很好的途径。3.2发酵生产菌体蛋白饲料马铃薯渣含粗纤维、果胶等成分高,蛋白含量低,直接用作饲料营养价值低、适口性差、效果低。目前研究多集中在以马铃薯渣为主要原料，通过对马铃薯渣微生物发酵等技术，最终可以改善粗纤维的结构，提高蛋白质含量，并产生淡淡的香味，增加适口性。国内一些学者采用半固态发酵利用马铃薯淀粉渣生产高蛋白质饲料，通过微生物发酵处理可将马铃薯

14、淀粉渣的蛋白质含量由发酵前干重的4.62%提高到发酵后干重的57.49%2。史琦云等采用单菌生料发酵、单菌熟料发酵及多菌协生固态发酵等技术研制马铃薯渣菌体蛋白饲料,并对不同发酵方式及发酵前后的蛋白质、淀粉等营养成分进行测定。结果表明,蛋白质含量分别提高13. 45%、18. 53%和22. 16%3。有研究表明， Aziz NH等用马铃薯渣作为原料，通过接种镰刀菌属和酵母菌来生产微生物蛋白饲料。在发酵过程中用酸和射线处理可大大提高蛋白产量，发酵三天，蛋白产量达65.8%4。综上所述, 以马铃薯渣为原料时,因其本身所含氮源较少,在马铃薯渣发酵的过程中,如果添加麸皮、玉米面作为氮源,其成本务必升高

15、，制约了马铃薯渣饲料的发展。因此，这些因素的存在，均是目前影响马铃薯淀粉渣发酵生产菌体蛋白饲料的的主要限制因子。3.3马铃薯淀粉渣的发酵方法3.3.1马铃薯淀粉渣液态发酵多菌种液态发酵马铃薯渣,制备菌体蛋白饲料，是马铃薯渣转化的一个有效途径。其中液态发酵的优点是发酵充分，微生物生长迅速，在生成饲料中干酵母产量可达为1920 g/L，单细胞蛋白中的蛋白质含量可达12%27%5；缺点是耗能大，投资大，不利于大范围推广，生成的单细胞蛋白饲料造价较高，适口性及营养价值较传统蛋白饲料(如豆粕)差,经济效益较低6。因此，液态发酵马铃薯渣生产单细胞蛋白饲料的产业化实现仍然较为困难，而以固态发酵技术的应用最有

16、发展前景。3.3.2马铃薯淀粉渣半固态、固态发酵 半固态、固态发酵马铃薯渣生产菌体蛋白饲料，是目前马铃薯渣转化饲料研究中广泛采用的方法。以对原料处理条件的不同，可分为生料发酵和熟料发酵7。生料发酵是将马铃薯渣脱水后的半固态发酵。生料发酵的优点是耗能低,适合工业化生产，但生料发酵染菌的概率较大，发酵条件不好控制；熟料发酵是将马铃薯渣糖化后再发酵的一种处理工艺。杨全副等8采用半固态方法，对马铃薯进行发酵，生产单细胞蛋白质添加到饲料中。其优点是染菌概率小，发酵条件容易控制，可将非还原性糖转化为还原性糖，增加了发酵过程中的可利用碳源，可提高菌体蛋白的产量；缺点是耗能较高劳动强度大，经济效益差等。马铃薯

17、渣的固体发酵，它具有能耗低，适合工业化的特点。Shang-Shyng yang9利用酵母菌、霉菌、毛壳菌、镰刀菌、放线菌,添加氮源，通过2d5d的固态发酵，能产生15%32.4%的蛋白质，生产菌体蛋白饲料。国内的学者主要利用酵母菌和霉菌为发酵菌种进行马铃薯渣的发酵，研究其适合的发酵方式和合理的菌种组合，采用的方法有固态生料发酵、固态熟料发酵、半固态发酵等，其中适合应用的方法为固态生料发酵，生产的蛋白饲料中蛋白质含量达到20%10。但终究马铃薯淀粉渣发酵生产菌体蛋白饲料的品质仍旧无法同传统的蛋白饲料相比。4 讨论 针对于此次调查出现的问题，有以下供解决的建议：一、对养殖户应加强知识引导，宣传淀粉

18、渣发酵制备优质蛋白饲料的优点，做发酵效果检验，消除养殖户的顾虑；二、积极对养殖户应加强技术引导，帮助解决实际问题，对建设发酵池，以及一些发酵的关键技术予以支持，做好理论与实际的结合；三、协调马铃薯加工场与养殖户及农户之间的联系，努力做到双赢。唯有如此，才能更好的减少浪费，消除薯渣所带来的各种问题，促进当地养殖业和淀粉加工业的协调发展。在马铃薯渣产出较多的定西市，完全有必要进行发酵生产菌体蛋白饲料，充分利用资源优势。来弥补当地饲草料短缺，尤其是蛋白质饲料不足的现状，为发展优质、高效的节粮型畜牧业迈出重要一步。在技术推广的同时，应充分考虑以下问题：首先，马铃薯淀粉加工具有季节性，薯渣的产生也相对集

19、中，并且薯渣含水量高，容易腐烂变质，因此，务必要解决马铃薯淀粉渣的保存问题；其次，由于动物饲料的安全对人类的食品安全至关重要，而不同菌种发酵的马铃薯渣所含成分也不同，非常有必要评价马铃薯淀粉渣发酵饲料的食用安全性；最后，马铃薯渣生产菌体蛋白饲料必须有一定的产量，如生产规模过小，投入大于产出，对于养殖户来说，是得不偿失的。由此可见，将马铃薯渣通过微生物发酵,生产蛋白质饲料,是马铃薯淀粉渣生物转化与畜牧业结合的有效途径。5 总结综上所述，马铃薯淀粉渣是一种廉价而来源丰富的资源。通过微生物发酵马铃薯淀粉渣生产菌体蛋白饲料，是未来定西市马铃薯淀粉渣处理的最有发展潜力的方向。同时，即解决了马铃薯淀粉渣资

20、源的浪费及环境污染，还能用作家畜蛋白质饲料，降低饲养成本；同时又能为淀粉加工业扫除了后顾之忧。这些都是马铃薯淀粉渣综合利用中应该主要考虑的问题。因此，采用发酵技术生产菌体蛋白饲料，能有效且大量地转化利用马铃薯淀粉渣，是一种较理想的薯渣利用途径。参考文献1 王典，王加启，张养东，卜登攀，周凌云. 马铃薯淀粉渣的开发与综合利用J.中国畜牧兽医，2011，38（10）:27-28.2 赵萍,张珍.马铃薯渣生料发酵饲料生产J.食品与发酵工业,2000,27(3)：82-84.3 史琦云,梁琪.马铃薯渣菌体蛋白饲料的研制与品质分析J.粮食与饲料工业, 2004, (9): 32-33.4 Aziz NH， Mohsen GI.Biconversion of acid-and gamma ray-treated sweet potato residue to microbial protein by mixed cultures. Journal of industrial mic