馬鈴薯皮中回收有價值生物活性化合物的新興加工技術

魏亞玲

(黔南布依族苗族自治州農業農村局，貴州 黔南 558000)

0 前言

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥和玉米的第四大糧食作物，是人類飲食的重要組成部分。據估計，2017年全球馬鈴薯總產量為3880億kg，其中超過40%的產量來自中國和印度(Burlingame，et al.2009)。這種主要作物含有多種對人體營養有相關功能的分子，如維生素、氨基酸和礦物質。全球范圍內對馬鈴薯的使用正逐漸從新鮮產品轉向加工產品，這就導致了大量的馬鈴薯皮作為工業廢物被生產出來并加以管理。這對廢物的回收和處置提出了新的挑戰，由于法律的限制，以避免不良的后果，比如分解臭味和晚疫病菌的來源，葉卷病毒和其它疾病，冬天可以在鄰近的領域傳播和蔓延(Oreopoulou 2007)。

1 馬鈴薯皮的化學成分分析

馬鈴薯皮中含有多種多酚類物質和酚酸類物質，這些物質具有抗氧化活性，而脂肪酸和脂類物質則具有抗菌性能。脂質部分包括甘油三酯、醇類、長鏈脂肪酸和甾醇酯。此外，在馬鈴薯(Liang 2014)的細胞壁中檢測到木質素成分。雖然馬鈴薯皮富含淀粉(干料中為52%)，但可發酵還原糖總量有限(干料中為0.6%)(Liang 2015)。

馬鈴薯皮是酚類化合物的重要來源，因為大約50%的酚類分子位于果皮和相鄰的部分(Al-Weshahy 2009)。對天然抗氧化劑日益增長的需求來自它們作為食品配方中的功能性成分的實用性，利用副產品生產具有優良營養特性的食品配料獲得了極大的興趣，因此，它們的回收獲得了經濟吸引力(Mohdaly 2010)。在這方面，一些研究強調馬鈴薯皮是天然抗氧化劑的來源(Amado 2014)。這些生物活性代謝物可以添加到功能性食品中，并可以利用其可能帶來的健康益處生產營養食品。如前所述，馬鈴薯中酚類化合物的濃度非常高，可以很好地融入飲食中。馬鈴薯種質資源中含有豐富的多酚類物質(Auerbach，et al.2013)，證實了其塊莖(Ezekiel 2013)各部分均存在活性代謝物。其中酚酸類和黃酮類包括黃烷醇、黃酮醇和花青素(Javed 2019)。因此，開發了新的提取和分離技術來解決這些問題。超聲輔助提取(UAE)、微波輔助提取(MAE)和壓力液體提取(PLE)只是這些強化技術的一個有限的例子。豬苓多糖比果肉含有更多的營養成分；近50%的酚類化合物存在于皮膚和鄰近組織中，這表明這種副產品具有廣泛的潛在用途(Andrade，et al.2016)(Amado 2014)。馬鈴薯皮傳統上被用于生產高質量和營養的動物飼料。

值得一提的是，在馬鈴薯提取物中，酚類化合物的回收可能涉及一個重大問題，因為有毒的糖苷生物堿可能在整個過程中被濃縮。在萌發階段，糖生物堿在塊莖中自然生成，它們可能表現出積極和不利的作用(抑制乙酰膽堿酯酶和抗癌作用)。馬鈴薯皮中糖苷生物堿(SGA)的含量根據許多不同的因素、條件和80多種不同的生物堿已被鑒定，包括α -茄堿，α-卡茄堿(譚繼君，et al.2018)。當樣品濃度超過20 mg/ kg時，這些分子可致人死亡。因此，為了消費者的安全，驗證這些代謝物在最終產品的存在是至關重要的。特別建議馬鈴薯塊莖中這些化合物的含量不應超過100 mg/ kg鮮重(安全上限：200 mg / kg 鮮重)(陳銘，et al.2020)。另一方面，除了它們的毒性和有害影響，一些體外和臨床前研究已經調查了糖生物堿可能對許多疾病的作用，如炎癥、血糖、過敏、微生物感染、發燒甚至特定類型的癌癥(宋佳，et al.2017)。

2 結論

馬鈴薯是世界上面積較大的蔬菜之一，由于在各種工業中廣泛使用，產生了大量的馬鈴薯廢料。馬鈴薯廢料的諸多優點意味著它可以作為對生態友好工業產品的最佳響應。到目前為止，文獻中描述的非常規方法沒有一種能夠滿足所有這些標準，通過具體的成本效益分析實現工業規模生產仍然是一個挑戰。此外，培養和貯藏方法的標準化對于保證過程的重現性也很重要。最后，迫切需要體外和體內研究，以幫助更好地了解這些生物活性化合物的藥效學和藥代動力學特性，并開發新的營養和(或)醫藥產品。