第七章生物技術(shù)與農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用第一節(jié)果蔬綜合利用

是根據(jù)各種果蔬不同部份所含成分及特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行全植株的高效利用。使原料各部分所含有的有用成分都能被充分合理地利用。意義：通過綜合利用技術(shù)，可以變無用為有用，變小用為大用，變一用為多用。不但可以減輕其對(duì)環(huán)境的污染，更重要的可以從這些被廢棄的生物資源中得到大量的生理活性物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品原料的梯度加工增值和可持續(xù)發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。綜合利用舉例?1柑桔皮渣綜合利用?2蘋果綜合利用?3胡蘿卜皮渣的綜合利用?4葡萄皮渣的綜合利用?5獼猴桃皮渣的綜合利用一、柑桔皮渣利用

柑橘是世界上產(chǎn)量最多的水果。柑橘加工產(chǎn)品多是果汁飲料及罐頭，在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量皮渣。柑桔果皮中含有大量橘皮油、果膠等可利用有用物質(zhì)。柑橘皮綜合利用如下圖所示：（一）、柑橘油的提取

提取橘香精油常用的方法有：冷榨法、冷磨法、蒸餾法、擦皮法、浸提法和吸附法。冷榨法是傳統(tǒng)制取香精油的方法，適用于新鮮橘皮，所得油香氣濃郁、品質(zhì)好，發(fā)達(dá)國家多用此法。冷磨法是用機(jī)械方法破壞細(xì)胞，同時(shí)用噴淋水把油洗出，再通過離心分離而得。由于此法未經(jīng)熱處理故所得油品質(zhì)最好。在生產(chǎn)上我國主要采用蒸餾法，此法設(shè)備簡單，成本低，但油品質(zhì)量較低。也有人將超臨界萃取技術(shù)應(yīng)用在橘皮香精油的提取上取得了不錯(cuò)的效果。1、冷榨法提取香精油工藝流程：原料分選→浸泡→清洗除灰→壓榨過濾→分離→精制→成品包裝2、蒸餾法提取香精油工藝流程：原料處理→蒸餾→油水分離→成品包裝3、冷磨法提取香精油工藝流程：原料清洗→磨油→過濾→分離→精制→成品4、溶劑浸提法（二）、果膠提取果膠是食品工業(yè)的重要添加劑，又是制藥、紡織等工業(yè)中廣泛應(yīng)用的原料。提取果膠是柑橘果汁加工中重要的副產(chǎn)品。果膠的提取一般工藝是：原料選擇→破碎漂洗→果膠抽提→果膠的純化干燥其中果膠的提取方法有酸水解法、離子交換法和微生物發(fā)酵法。其中酸水解法較為常用。1、酸水解法是利用果膠在酸性溶液中變?yōu)榭扇苄怨z來提取，此法提取率較低，多次提取可以提高提取率。2、離子交換法是除了提取可溶性和不可溶性的果膠還可提取果膠鹽，因而可提高提取率。3、微生物抽提法是利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生的果膠酶系使果膠游離以便于提取。（三）、色素提取橘皮色素是一種性能穩(wěn)定、安全可靠的天然色素。可代替人工合成色素用于食品著色，同時(shí)含有VE，具有延緩衰老和防治癌癥的效果。（四）、膳食纖維的提取柑橘皮重含有大量優(yōu)質(zhì)膳食纖維，相對(duì)于谷類含有很多的可溶性膳食纖維。（五）、黃酮類化合物的提取黃酮類化合物具有抗氧化作用，能清除自由基，抑制體脂過氧化即抗癌作用。還具有抗菌抗病毒作用。二、蘋果綜合利用

蘋果在傳統(tǒng)加工過程中產(chǎn)生很多殘?jiān)绻苯觼G棄不僅會(huì)產(chǎn)生很大的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的傷害，所以如何實(shí)現(xiàn)蘋果加工后的零排放，從根本上消除其引起的環(huán)境污染已引起很多人的關(guān)注。目前蘋果皮渣的綜合利用體系主要有以下幾個(gè)方面：（一）、果渣生產(chǎn)富蛋白飼料體系工藝：鮮蘋果渣→配料→接種→發(fā)酵→干燥→粉碎→蛋白飼料強(qiáng)化營養(yǎng)（二）、白蘭地-發(fā)酵飼料綜合開發(fā)技術(shù)體系工藝流程：果渣預(yù)處理→發(fā)酵→固態(tài)發(fā)酵→酒精→后熟→勾兌→蘋果白蘭地（一級(jí)產(chǎn)品）→酒糟→干燥→粉碎→發(fā)酵飼料（二級(jí)產(chǎn)品）工藝流程：蘋果渣→加水、調(diào)pH2.1~2.5→85℃~89℃保溫10h→趁熱過濾→

濾液→濃縮→加95%乙醇，析出果膠→抽濾→沉淀→真空干燥果膠

濾渣→軟化→壓濾→濾渣→脫色→干燥→粉碎→膳食纖維渣膳食纖維（三）、果膠-膳食纖維技術(shù)體系美國蘋果綜合利用體系在蘋果汁的加工中，每加工1t蘋果大約要產(chǎn)生400kg下腳料。蘋果渣的主要組成為：果核0.9~1.5%，果梗0.3%、果皮7.0%。蘋果渣的化學(xué)成分平均含量見表1。?美國是對(duì)果蔬綜合利用研究較早的國家，1987年10月，美國政府投入1500萬美元完成了蘋果綜合利用體系，其基本工藝流程如圖1所示。圖1美國蘋果綜合利用體系其他果蔬綜合利用舉例胡蘿卜皮渣的綜合利用在胡蘿卜的加工過程中會(huì)得到大量的胡蘿卜渣，可制成橙紅色的蔬菜紙，用于色彩豐富的食品包裝，也可以直接食用。葡萄皮渣的綜合利用：葡萄籽油、葡萄紅色素、天然抗氧化成分獼猴桃皮渣的綜合利用：蛋白酶的制取、發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸和使用酒精第二節(jié)水產(chǎn)品的綜合利用一、概況：我國水產(chǎn)品總量世界第一，但每年至少12%水產(chǎn)品變質(zhì)，36%的低值水產(chǎn)品只能加工成動(dòng)物飼料的原料或魚粉等低值產(chǎn)品，蛋白質(zhì)資源未能充分利用，供人類食用的水產(chǎn)品僅為總產(chǎn)量的一半。充分利用水產(chǎn)品加工過程的下腳料和廢棄物可提高魚類加工的附加值，并且減少環(huán)境污染，獲得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。魚蝦蟹的綜合利用不僅僅在于營養(yǎng)物質(zhì)的提取，更主要的在于開發(fā)他們的化工產(chǎn)品，如制造甲殼素等二、生物技術(shù)在水產(chǎn)品綜合利用中的具體應(yīng)用魚綜合利用制取凝乳酶：金槍魚胃黏膜中提取魚綜合利用提取抗高血壓成分：鱈魚魚頭的酶解產(chǎn)物，沙丁魚下腳料魚綜合利用生產(chǎn)膠原蛋白：酶法促溶回收利用魷魚皮中的膠原蛋白魚綜合利用生產(chǎn)醬油：魚頭、魚皮、魚刺及魚肉漂洗后蒸煮、冷卻、酶解、加鹽、接種、發(fā)酵魚綜合利用生產(chǎn)酸貯液體魚蛋白飼料：下腳料經(jīng)粉碎后由糖蜜及乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸而制成的液體飼料，主要用于肉雞、蛋雞、仔豬、肉豬及魚的飼料添加劑蝦頭綜合利用生產(chǎn)蝦頭汁和蝦油：貝的副產(chǎn)品生產(chǎn)蠔油：第三節(jié)生物技術(shù)與糧油的綜合利用一、概況：我國是糧油生產(chǎn)、消費(fèi)大國，目前國內(nèi)糧油企業(yè)僅僅表現(xiàn)在對(duì)稻殼、米糠、麩皮、油料皮殼、餅粨等副產(chǎn)物的一般開發(fā)利用上，生產(chǎn)技術(shù)水平還比較落后，產(chǎn)品質(zhì)量亟待提高，特別是對(duì)一些副產(chǎn)物的成分和功能還未全部了解需進(jìn)一步研究探索。糧油副食產(chǎn)物中蘊(yùn)含著豐富的具有各種生理功效的生物活性物質(zhì)，將其分離提純，可以作為很好的保健功效成分應(yīng)用于食品中，這對(duì)提高糧油資源的綜合利用和產(chǎn)品附加值，帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有十分重要的意義。二、生物技術(shù)在糧油綜合利用中的具體應(yīng)用稻殼釀酒：統(tǒng)糠加入35%的水，蒸煮2h，攤晾，加入2~2.5倍鮮酒糟拌勻，30℃拌入酒曲和酵母液…乳酸豆奶的生產(chǎn)：大豆植物蛋白代替脫脂奶粉發(fā)酵，營養(yǎng)價(jià)值高；利用乳酸菌的產(chǎn)酸、生香和脫臭的作用，產(chǎn)品不分層、不沉淀、口感細(xì)膩、不具有豆腥味和苦澀味。膳食纖維的制備：水溶性膳食纖維：調(diào)節(jié)血糖平衡，降低膽固醇，從而降低心臟病的發(fā)病率。原料NaOH處理過濾調(diào)節(jié)pH7淀粉酶酶解后離心水溶性膳食纖維酒精沉淀調(diào)節(jié)pH7收集上清液水不溶性膳食纖維：主要膨脹功能，調(diào)節(jié)腸胃，防治便秘第四節(jié)生物技術(shù)在重要農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用中的具體應(yīng)用一、甘蔗廢糖蜜的綜合利用蔗渣、糖蜜和蔗泥。蔗渣含有豐富纖維素，而木質(zhì)素少。目前未對(duì)蔗渣進(jìn)行高效利用，大部分作為燃料和造紙?jiān)稀Ｕ崮嗪胸S富的生理活性物質(zhì)，有待進(jìn)一步開發(fā)利用糖蜜（工業(yè)制糖過程中，蔗糖結(jié)晶后，剩余的不能結(jié)晶，但仍含有較多糖的液體殘留物）的綜合利用較完善，下邊主要介紹：1.發(fā)酵產(chǎn)生酒精絮凝酵母連續(xù)發(fā)酵技術(shù)：糖蜜稀釋酸化澄清液體培養(yǎng)液接種對(duì)數(shù)期酵母種子

酒精

蒸餾

發(fā)酵成熟生化蒸餾法：產(chǎn)量高、能耗低、廢液量少固定化酵母生產(chǎn)糖蜜酒精技術(shù)：將酵母細(xì)胞用載體固定起來連續(xù)使用，勞動(dòng)強(qiáng)度低，發(fā)酵周期短，產(chǎn)酒率高，能耗低，酵母易管理2.廢糖蜜酒精廢液的綜合利用糖蜜酒精廢液是發(fā)酵酒精后排出的剩余液體，濃度高顏色深，直接排放污染環(huán)境，其中含有豐富的由回收價(jià)值成分…廢液產(chǎn)量大，解決污染及回收利用問題亟待解決目前廢糖蜜酒精廢液綜合治理：處理后回收到酒精車間；進(jìn)入水膜除塵器；余渣生產(chǎn)堆肥。3.發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸4.發(fā)酵生產(chǎn)乙酸賴氨酸可作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑、鮮味劑、香味劑、除臭劑和亞硝胺抑制劑；需求量大，國內(nèi)市場大。乙酸為重要的有機(jī)化工原料，用途廣泛，我國乙酸生產(chǎn)能力大幅提，可以以糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)乙酸5.發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸6.發(fā)酵生產(chǎn)味精我國檸檬酸產(chǎn)量居世界首位，年產(chǎn)50萬噸我國味精生產(chǎn)世界第一，以糖蜜作為原料工藝有四階段：二、木薯淀粉生產(chǎn)的綜合利用木薯生產(chǎn)加工的主要產(chǎn)品有木薯原淀粉和變性淀粉，生產(chǎn)過程中長生了大量的木薯渣、木薯皮衣等下腳料，其還含有一定量淀粉及生理活性物質(zhì)，因此，對(duì)其綜合利用既可以增加產(chǎn)品附加值，又可以減少環(huán)境污染。1.木薯渣發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料木薯渣中蛋白含量低，粗纖維含量高，大多數(shù)沒有得到充分的利用謝文偉等研究報(bào)道以木薯渣為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白陳桂光等人發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料，粗蛋白含量顯著提高鐘秋平等人優(yōu)化得出木薯渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)植酸酶的最佳條件2.木薯渣發(fā)酵生產(chǎn)工業(yè)酒精濕法木薯酒精：浸泡、破碎、得到粗淀粉乳用作酒精發(fā)酵原料干法木薯酒精：潤濕、破碎篩分、出去木薯皮、獲得低脂木薯粉作為酒精發(fā)酵原料3.木薯酒糟廢水的綜合利用木薯酒糟廢水有機(jī)物濃度高、懸浮物含量高、呈酸性，直接固液分離不理想?yún)捬跽哿靼宸磻?yīng)器使用一系列垂直安裝的折流板，被處理的廢水繞其流動(dòng)使水流行程增加，折流板阻擋及污泥的沉降作用，固體物質(zhì)粨有效地截留在反應(yīng)器內(nèi)4.木薯淀粉酶水解制備環(huán)糊精環(huán)糊精是環(huán)糊精轉(zhuǎn)葡萄糖基酶作用于淀粉的產(chǎn)物，是由6個(gè)以上的葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵連結(jié)的環(huán)狀寡聚糖目前可以以淀粉為原料采用個(gè)發(fā)酵的方式生產(chǎn)環(huán)糊精菌種篩選、發(fā)酵（淀粉轉(zhuǎn)化）、環(huán)糊精分離5.木薯淀粉酶轉(zhuǎn)化生產(chǎn)果葡糖漿第五節(jié)農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用與生物能源和植物蛋白資源的開發(fā)一、農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用與生物能源的開發(fā)生物質(zhì)：任何可再生的或可循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)，包括專用的能源作物、能源林木、糧食作物和飼料作物的殘留物、樹木廢棄物及殘留物、草、城市垃圾…生物質(zhì)能：利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的能源（乙醇、甲醇、甲烷氫氣等），不含硫和其他雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無害的“綠色能源”。生物能源作物：專門種植，用于生產(chǎn)液體燃料的草本及木本植物，包括高粱、甘蔗、薯類、甜菜、油菜、蓖麻等。生產(chǎn)酒精的微生物：要求“多快好省”，主要有釀酒酵母、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單孢菌、葡萄汁酵母、裂殖酵母等酒精發(fā)酵的原料與有關(guān)的酶：含有糖類的農(nóng)作物、農(nóng)副產(chǎn)品及廢棄物均可作為發(fā)酵原料；淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶二、農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用與植物蛋白資源的開發(fā)1.我國植物蛋白資源的現(xiàn)狀及開發(fā)前景現(xiàn)狀：大豆蛋白、菜籽蛋白，以大豆蛋白開發(fā)為中心，帶動(dòng)尋找其他植物蛋白開發(fā)途徑的新局面。前景：氨基酸比例，限制氨基酸概念；蛋白質(zhì)的額利用率；植物蛋白利用方便。植物蛋白改善國民身體素質(zhì)，廣大農(nóng)村由溫飽向