蓮藕加工廢料綜合利用研究進(jìn)展

惠林沖 ，唐猛 ，楊海峰 ，潘美紅 ，陳薇 ，何林玉 ，薛萍 ，繆美華 ，陳振泰

（1.江蘇連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，222000；2.連云港碩項(xiàng)湖水務(wù)集團(tuán)有限公司）

蓮藕是一種重要的水生經(jīng)濟(jì)作物，具有食用、藥用和觀賞等價(jià)值，也是一種古老的被子植物，原產(chǎn)中國和印度。蓮藕在我國大部分地區(qū)均有分布和種植，其中以長江流域、珠江三角洲、太湖及江蘇省里下河地區(qū)為主產(chǎn)區(qū)，栽培面積達(dá)40萬hm2以上，主要分為藕蓮、子蓮和花蓮3種類型[1]。藕蓮主要以鮮食為主，蓮藕加工產(chǎn)品需求逐年增長，江蘇寶應(yīng)、灌南、漣水，湖北蔡甸等地形成特色蓮藕加工生產(chǎn)基地，加工產(chǎn)品有藕粉、保鮮、水煮、速凍、加味、休閑食品、藕汁飲品等，經(jīng)銷全國及出口日本、韓國、歐美、東南亞等國家和地區(qū)。子蓮主要分布在福建建寧、江西廣昌等地，以產(chǎn)蓮籽為主，加工蓮籽產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國內(nèi)外。藕蓮與子蓮加工后均會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品，如藕節(jié)、藕皮、藕渣和蓮籽殼，大部分蓮藕副產(chǎn)品被加工企業(yè)遺棄，影響周邊水資源，未能充分利用其價(jià)值[2]。由于蓮藕加工產(chǎn)品的廢料具有開發(fā)價(jià)值，根據(jù)它們的成分及特點(diǎn)綜合利用，既能解決企業(yè)廢料問題，又能為其他產(chǎn)品生產(chǎn)提供原料，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少對環(huán)境的污染，現(xiàn)以蓮藕加工產(chǎn)品的廢料養(yǎng)分特點(diǎn)及綜合利用進(jìn)行綜述，為開發(fā)蓮藕加工廢料提供參考。

1 蓮藕加工廢料的營養(yǎng)成分

1.1 蓮籽殼的主要營養(yǎng)成分

蓮籽殼是睡蓮科植物蓮種子的殼，在自然成熟過程中種子殼伴隨著由綠到褐、由軟到硬的變化，青熟期蓮籽殼鮮綠色，質(zhì)地軟，老熟期蓮籽殼紅褐色，質(zhì)地堅(jiān)硬。馬雙雙[3]通過對不同成熟期蓮籽殼的主要營養(yǎng)成分進(jìn)行測定，均發(fā)現(xiàn)含有豐富的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素、多酚、黃酮等物質(zhì)，可作為提取相關(guān)物質(zhì)的原料（表1）。

1.2 蓮藕渣的主要營養(yǎng)成分

蓮藕渣是蓮藕加工過程中所產(chǎn)生的下腳料，主要包括藕節(jié)、蓮藕皮、榨汁后的藕渣，除了大部分的纖維外，還有少量的淀粉、糖類和蛋白質(zhì)等。它保留了蓮藕中許多功能性成分，如植物多糖、膳食纖維、酚類物質(zhì)、維生素等。李慧娜[4]對濕蓮藕渣一般成分進(jìn)行測定分析發(fā)現(xiàn)（表2），蓮藕渣烘干、除淀粉后，可作為膳食纖維的原料，也可以作為食用菌生產(chǎn)的輔料。

表1 不同成熟期蓮籽殼的主要營養(yǎng)成分 %

表2 蓮藕渣成分分析 %

2 蓮藕加工廢料的綜合利用研究進(jìn)展

2.1 蓮藕加工廢料中有效成分的提取

蓮籽殼和蓮藕渣中富含活性成分，進(jìn)行合理加工工藝提取，可作為保健食品良好的原料，如多酚[3]、多糖[5]、類黃酮[2]、膳食纖維[6]等。

①蓮藕加工廢料中多酚類物質(zhì)提取 蓮籽殼和蓮藕渣中的多酚類物質(zhì)方法提取主要有有機(jī)溶劑浸提、超聲波輔助提取及其他萃取方法。蓮籽殼中報(bào)道多數(shù)以青熟期進(jìn)行提取，馬雙雙[3]對老熟期蓮籽殼采用超聲波提取的最適條件為：乙醇濃度60%，提取溫度 50℃，提取時(shí)間 45 min，料液比 1∶30，提取得率達(dá)8.59%，雖然青熟期提取得率達(dá)16.02%，比老熟期高，但是青熟期的原料少，老熟期原料豐富，易于保存和運(yùn)輸。覃海明等[7]和文洋等[8]對蓮藕渣進(jìn)行多酚粗提取，得率在1.12%～1.39%，工藝簡單，成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

②蓮藕加工廢料中多糖的提取 植物多糖具有降血糖、抗氧化等功能[9]，蓮藕加工廢料中含有豐富的多糖，嚴(yán)浪[5]從蓮藕渣中提取了水溶性蓮藕多糖，通過高溫水提和超聲水提2種方法分別得到了水溶性多糖LRPh和LRPs，得率分別為2.50%和1.41%，LRPh和LRPs中多糖含量分別為88.92%和76.86%。許瑞波等[10]采用水提醇沉法提取藕節(jié)中多糖，適宜提取工藝條件是：預(yù)浸時(shí)間60 min，提取時(shí)間 3 h，料液比 1∶30，提取溫度 90℃，提取 2次。其工藝為利用蓮藕加工廢料提取多糖開拓了思路，為后期產(chǎn)業(yè)化利用奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

③蓮藕加工廢料中膳食纖維的提取 膳食纖維是指具有3個(gè)或以上單體鏈節(jié)的碳水化合物，不能夠被人體小腸內(nèi)源酶水解，通常應(yīng)至少具有降低血總膽固醇和LDL膽固醇水平，降低餐后血糖和（或）胰島素水平，增加糞便量和降低通過時(shí)間，促進(jìn)結(jié)腸發(fā)酵作用4個(gè)特性[11，12]。蓮藕加工廢料中的藕渣含有豐富的膳食纖維，可采用堿結(jié)合酶水解法、水提醇沉法、酸水解法、堿化學(xué)法等提取不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維，提取率高達(dá)24%～27%[5，6]。蓮籽殼中纖維素含量較多，對提取膳食纖維的研究報(bào)道很少。

2.2 蓮藕加工廢料作為原輔料開發(fā)利用

蓮藕加工廢料可以作為其他產(chǎn)品開發(fā)的原輔料，以經(jīng)濟(jì)適用、節(jié)本增效為原則進(jìn)行開發(fā)。

①食用菌生產(chǎn)原輔料的利用 按照生產(chǎn)原料可將食用菌主要分為草腐菌和木腐菌兩大類，蓮籽殼含有大量的纖維素，易于粉碎成不同大小的顆粒，密度大，透氣性好，可以作為木腐菌生產(chǎn)原料，目前在茶樹菇、平菇、杏鮑菇和雞腿菇生產(chǎn)中應(yīng)用。胡志斌等[13]以5種蓮籽殼粉不同配比配方栽培茶樹菇，篩選出蓮籽殼粉52%、棉籽殼26%、麥麩20%、石灰2%的配方較佳，菌包菌絲生長較快，出菇周期短，產(chǎn)量高，生物轉(zhuǎn)化率達(dá)68.3%，優(yōu)于棉籽殼袋栽茶樹菇的產(chǎn)量。杏鮑菇是目前工廠化程度比較高的食用菌，其原料主要是木屑、棉籽殼、甘蔗渣和玉米芯，因南北原料的運(yùn)輸成本不同，北方地區(qū)主要以木屑和玉米芯為主，而南方甘蔗渣較為豐富，福建省既是食用菌生產(chǎn)大省又是盛產(chǎn)蓮籽之地，所以開發(fā)利用蓮籽殼生產(chǎn)杏鮑菇完全可行，當(dāng)?shù)匾烟剿鞒隼蒙徸褮ぴ耘嘈吁U菇的工藝技術(shù)[14]。

對于蓮藕渣在食用菌上的利用，可以作為草腐菌的原輔料，如江蘇寶應(yīng)地區(qū)的蓮藕渣，可以作為周邊地區(qū)雙孢菇和草菇生產(chǎn)的原輔料，蓮藕渣含水量高，透氣性較差，與雙孢菇生產(chǎn)原料稻草、麥草結(jié)合可以在物料結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)成分方面互補(bǔ)，更有利于雙孢菇的生長，淮安洪澤、連云港灌南地區(qū)均有大型工廠化雙孢菇生產(chǎn)基地，同時(shí)又是蓮藕加工企業(yè)集中地區(qū)，更加有利于蓮藕渣的利用。

②基質(zhì)肥料的利用 目前市場上的有機(jī)肥或基質(zhì)多元化發(fā)展，以地方資源利用為發(fā)展趨勢，有利于降低生產(chǎn)成本及解決當(dāng)?shù)貜U料問題，蓮藕加工廢料可作為基質(zhì)和肥料的生產(chǎn)原料，蓮籽殼粉碎后與其他輔料如珍珠巖、蛭石等按比例混合，進(jìn)行發(fā)酵處理，多次翻堆腐熟后，控制含水量，可作為花卉育苗基質(zhì)。蓮藕渣含水量大，透氣性差，在其中添加有益微生物菌，與杏鮑菇廢料進(jìn)行腐熟發(fā)酵，生產(chǎn)有機(jī)肥，可用于果園、苗圃、蔬菜等方面，大大解決蓮藕廢料集中處理難的問題。

③其他產(chǎn)品開發(fā) 蓮籽殼木質(zhì)化程度高，可開發(fā)作為現(xiàn)代壓縮板材的輔助原料，相比較木屑，可塑性強(qiáng)；蓮籽殼亦可開發(fā)成碳化顆粒，用作無煙烤制的原料。蓮藕渣可直接作為食品添加劑、發(fā)酵原料、動物飼料等，但需求量相對較少，含水量高，無法集中處理。

3 蓮藕加工廢料綜合利用存在問題及對策

3.1 存在的問題

①有效物質(zhì)提取效率低及下游廢料處理問題 盡管蓮藕廢料中含有多酚、多糖、類黃酮、膳食纖維等保健功效成分，但是提取工藝成本高，如用水提醇沉法提取藕渣中多糖，料液比1∶30，提取溫度90℃，提取2次，在此工藝中耗費(fèi)大量的水和能源，投入與產(chǎn)出不成正比，目前很多研究報(bào)道的提取工藝多以實(shí)驗(yàn)室方案進(jìn)行，強(qiáng)調(diào)工藝可提取出相關(guān)物質(zhì)，為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供一條方案，但從投入與產(chǎn)出角度來看，并不適合工廠化生產(chǎn)，還需對工藝進(jìn)行優(yōu)化，降低提取成本，提高提取效率。另外，對提取后的廢水廢渣也并未考慮如何利用，按照報(bào)道的工藝流程所產(chǎn)生廢水是廢料的幾十倍，同樣剩余的廢料還需要有處理方案。

②作為食用菌生產(chǎn)的原輔料生物轉(zhuǎn)化率低 蓮籽殼是目前食用菌生產(chǎn)利用最廣的蓮藕加工廢料，目前在茶樹菇、平菇、杏鮑菇和雞腿菇等食用菌中生產(chǎn)應(yīng)用，添加比例不超60%，還需要其他原料，如棉籽殼，目前棉籽殼由于地域和種植基地的改變，近幾年成本很高，如果用蓮籽殼為主料，生物學(xué)轉(zhuǎn)化效率低，成本降低伴隨著產(chǎn)量的減少，所以還需尋找新的途徑來解決產(chǎn)量的問題。

③集中收集與存儲運(yùn)輸問題 蓮籽殼易于保存和運(yùn)輸，主要用于食用菌生產(chǎn)，但蓮藕渣由于水分和淀粉含量均較高，不易保存和運(yùn)輸，易腐爛變質(zhì)，不利于加工。因藕渣加工生成效益未知，目前還未有相關(guān)企業(yè)專業(yè)從事收集，同時(shí)未有相關(guān)地方政策進(jìn)行扶持，大部分隨河水流淌，少部分用于喂魚等。若流淌到河流中超過其自身凈化能力，會對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成一定的影響。

3.2 對策

①優(yōu)化改善有效成分提取工藝 一方面對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新工藝提取創(chuàng)新，提高提取效率；另一方面從投入與產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行生產(chǎn)工藝優(yōu)化與改良，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)值。加大科研投入力度，創(chuàng)新開發(fā)更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品，向中高端產(chǎn)品邁進(jìn)。

②提高食用菌生產(chǎn)利用率 加大推廣蓮籽殼在木腐菌生產(chǎn)中的應(yīng)用，部分代替木材原料，增加食用菌品種的應(yīng)用，篩選最優(yōu)配方，同時(shí)加強(qiáng)科研單位對蓮籽殼生產(chǎn)食用菌專用品種的選育?？蓪ι徟涸耘嗖莞M(jìn)行創(chuàng)新技術(shù)研究，作為原輔料添加，降低生產(chǎn)成本，提高食用菌產(chǎn)量。

③降低加工廢料收集與存儲成本 對蓮藕加工產(chǎn)品的收集與存儲是利用的前提，目前還未有對蓮藕渣規(guī)模利用的方式，因蓮藕渣水分和淀粉含量高，可用于基質(zhì)和肥料等生產(chǎn)工藝要求低、需求量大的生產(chǎn)。引進(jìn)相關(guān)肥料企業(yè)入駐加工企業(yè)周邊，減少原料運(yùn)輸成本；加大對肥料或基質(zhì)配方研究，篩選出蔬菜專用育苗基質(zhì)、果苗專用肥料等產(chǎn)品。盡管科技含量相對低，但是是解決蓮藕渣最快的方式之一。對蓮藕加工廢料的深加工、技術(shù)含量高等工藝，需要對原料進(jìn)行脫水預(yù)處理，便于后期加工利用，如進(jìn)行壓縮脫水顆粒研制，可作為飼料添加，有效成分提取原料等，既便于運(yùn)輸又有利于存儲。

④加大科研投入與制定相關(guān)政策 新產(chǎn)品、新技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新離不開科研的投入，尤其是涉及農(nóng)業(yè)相關(guān)行業(yè)，相關(guān)科研院所與加工企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合，成立相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，組織技術(shù)難題攻關(guān)，跨學(xué)科交流合作，申報(bào)相關(guān)項(xiàng)目，?？顚ｍ?xiàng)，共同攻關(guān)。在節(jié)能減排、綠色環(huán)保大政策下，各地相關(guān)政府、單位能夠?qū)嵉卣{(diào)研，聽取專家建議，提出相關(guān)扶持優(yōu)惠政策，合理解決蓮藕加工廢料利用問題，為蓮藕產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、健康發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障。

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