食品生物技术概论 廖威 第七章 生物技术与农副产品的综合利用

1.木薯渣发酵生产蛋白饲料
木薯渣中蛋白含量低，粗纤维含量高，大多
数没有得到充分的利用 谢文伟等研究报道以木薯渣为原料生产单细 胞蛋白 陈桂光等人发酵生产蛋白饲料，粗蛋白含量 显著提高 钟秋平等人优化得出木薯渣固态发酵生产植 酸酶的最佳条件
2.木薯渣发酵生产工业酒精
湿法木薯酒精：浸泡、破碎、得到粗淀粉乳

其中果胶的提取方法有酸水解法、离子交换
法和微生物发酵法。其中酸水解法较为常用。 1、酸水解法是利用果胶在酸性溶液中变为可 溶性果胶来提取，此法提取率较低，多次提 取可以提高提取率。 2、离子交换法是除了提取可溶性和不可溶性 的果胶还可提取果胶盐，因而可提高提取率。 3、微生物抽提法是利用微生物发酵产生的果 胶酶系使果胶游离以便于提取。
包括高粱、甘蔗、薯类、甜菜、油菜、蓖麻等。
生产酒精的微生物：要求“多快好省”，主
要有酿酒酵母、运动发酵单孢菌、葡萄汁酵 母、裂殖酵母等 酒精发酵的原料与有关的酶：含有糖类的农 作物、农副产品及废弃物均可作为发酵原料 ；淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、纤维素酶、半纤 维素酶
二、农副产品的综合利用与植物蛋白资源的开发
（三）、色素提取

橘皮色素是一种性能稳定、安全可靠的天然色素。 可代替人工合成色素用于食品着色，同时含有VE， 具有延缓衰老和防治癌症的效果。
柑橘皮重含有大量优质膳食纤维，相对于谷类含有 很多的可溶性膳食纤维。 黄酮类化合物具有抗氧化作用，能清除自由基，抑 制体脂过氧化即抗癌作用。还具有抗菌抗病毒作用。

水溶性膳食纤维：调节血糖平衡，降低胆固醇，从而降低心脏病的发病率。 原料 NaOH处理 过滤 调节pH7 淀粉酶酶解后离心 水溶性膳食纤维 酒精沉淀 调节pH7 收集上清液
水不溶性膳食纤维：主要膨胀功能，调节肠胃，防治便秘
第四节 生物技术在重要农副产品综合利用中的具体应用
一、甘蔗废糖蜜的综合利用
的生物资源中得到大量的生理活性物质，实现
农产品原料的梯度加工增值和可持续发展，提
高经济效益和生态效益。
综合利用举例 ☞ 1 柑桔皮渣综合利用 ☞ 2 苹果综合利用 ☞ 3 胡萝卜皮渣的综合利用
☞ 4 葡萄皮渣的综合利用
☞ 5 猕猴桃皮渣的综合利用
一、柑桔皮渣利用
柑橘是世界上产量最 多的水果。柑橘加工产品
葡萄皮渣的综合利用：葡萄籽油、葡萄红色素、天
然抗氧化成分
猕猴桃皮渣的综合利用：蛋白酶的制取、
发酵生产柠檬酸和使用酒精
第二节 水产品的综合利用
一、概况：我国水产品总量世界第一，但每
年至少12%水产品变质，36%的低值水产品 只能加工成动物饲料的原料或鱼粉等低值产 品，蛋白质资源未能充分利用，供人类食用 的水产品仅为总产量的一半。
（四）、膳食纤维的提取

（五）、黄酮类化合物的提取

二、苹果综合利用
苹果在传统加工过程中产生很多残渣，如果
直接丢弃不仅会产生很大的浪费，同时也会对环
境造成很大，从根本上消除其引起的环境污染已引起
很多人的关注。
目前苹果皮渣的综合利用体系主要有以下几个方面： （一）、果渣生产富蛋白饲料体系
虾头综合利用生产虾头汁和虾油：
贝的副产品生产蚝油：
第三节 生物技术与粮油的综合利用
一、概况：


我国是粮油生产、消费大国，目前国内粮油企业仅仅表现在 对稻壳、米糠、麸皮、油料皮壳、饼粨等副产物的一般开发 利用上，生产技术水平还比较落后，产品质量亟待提高，特 别是对一些副产物的成分和功能还未全部了解需进一步研究 探索。 粮油副食产物中蕴含着丰富的具有各种生理功效的生物活性 物质，将其分离提纯，可以作为很好的保健功效成分应用于 食品中，这对提高粮油资源的综合利用和产品附加值，带来 经济效益和社会效益，具有十分重要的意义。
一、农副产品综合利用与生物能源的开发
生物质：任何可再生的或可循环的有机物质，包括专用的能源作物、能
源林木、粮食作物和饲料作物的残留物、树木废弃物及残留物、草、城市垃圾 …
生物质能：利用生物质转化成的能源（乙醇、甲醇、甲烷氢气等），
不含硫和其他杂质，对环境无害的“绿色能源”。
生物能源作物：专门种植，用于生产液体燃料的草本及木本植物，
，浓度高颜色深，直接排放污染环境，其中 含有丰富的由回收价值成分… 废液产量大，解决污染及回收利用问题亟待 解决 目前废糖蜜酒精废液综合治理：处理后回收 到酒精车间；进入水膜除尘器；余渣生产堆 肥。
3.发酵生产赖氨酸
4.发酵生产乙酸
赖氨酸可作为营养强化剂、鲜味剂、香味剂
、除臭剂和亚硝胺抑制剂；需求量大，国内 市场大。


工艺：鲜苹果渣→ 配料→接种→发酵→干燥→粉碎 →蛋白饲料
强化营养
（二）、白兰地-发酵饲料综合开发技术体系 工艺流程：果渣预处理→发酵 →固态发酵 →酒精 →后熟 →勾兑→ 苹果白兰地（一级产品） → 酒糟 → 干燥→ 粉碎 →发酵饲料（二级产品）

（三）、果胶-膳食纤维技术体系

工艺流程：
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0.9~1.5%，果梗0.3 % 、果皮7.0%。苹果渣的
化学成分平均含量见表 1。
☞美国是对果蔬综合利用研究较早的国家，1987
年10月，美国政府投入1500万美元完成了苹果综
合利用体系，其基本工艺流程如图1所示。
图1 美国苹果综合利用体系
其他果蔬综合利用举例
胡萝卜皮渣的综合利用
在胡萝卜的加工过程 中会得到大量的胡萝 卜渣，可制成橙红色 的蔬菜纸，用于色彩 丰富的食品包装，也 可以直接食用。


在生产上我国主要采用蒸馏法，此法设备简单，成 本低，但油品质量较低。

也有人将超临界萃取技术应用在橘皮香精油的提取 上取得了不错的效果。
1、冷榨法提取香精油
工艺流程： 原料分选 →浸泡→ 清洗除灰→ 压榨过滤 →分离 →精制 →成品包装
2、蒸馏法提取香精油
工艺流程：
原料处理→ 蒸馏 →油水分离→ 成品包装

蔗渣、糖蜜和蔗泥。 蔗渣含有丰富纤维素，而木质素少。目前未对蔗渣进行高效 利用，大部分作为燃料和造纸原料。

蔗泥含有丰富的生理活性物质，有待进一步开发利用 糖蜜（工业制糖过程中，蔗糖结晶后，剩余的不能结晶，但仍含有较多糖的液体残留物）的综 合利用较完善，下边主要介绍：
1.发酵产生酒精
絮凝酵母连续发酵技术：
第七章 生物技术与农副产 品的综合利用
第一节果蔬综合利用 是根据各种果蔬不 同部份所含成分及特 点，对其进行全植株 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。
意义：
通过综合利用技术，可以变无用为有用，
变小用为大用，变一用为多用。不但可以减轻
其对环境的污染，更重要的可以从这些被废弃
3、冷磨法提取香精油
工艺流程：
原料清洗 →磨油 →过滤 →分离→ 精制 →成品
4、溶剂浸提法
（二）、果胶提取
果胶是食品工业的重要添加剂，又是制药、纺织等 工业中广泛应用的原料。提取果胶是柑橘果汁加工 中重要的副产品。 果胶的提取一般工艺是： 原料选择→破碎漂洗→果胶抽提→果胶的纯化干燥
3.利用基因工程改造植物蛋白的发展 外源基因的直接转化表达：向日葵种子的蛋氨酸白蛋白
基因导入狭叶羽扇豆中，蛋氨酸含量提高94%，油菜种子赖氨酸含量提 高100倍
导入经修饰过的外源基因： 导入人工合成基因：
自然界蛋白质资源丰富，利用生物技术 手段对各种蛋白质进行加工改造已取得重大 进展，提高营养价值和利用效率。
糖蜜 稀释 酸化 澄清 液体培养液 酒精 接种对数期酵母种子 蒸馏 发酵成熟
生化蒸馏法：产量高、能耗低、废液量少
固定化酵母生产糖蜜酒精技术：将酵母细胞用载体固定
起来连续使用，劳动强度低，发酵周期短，产酒率高，能耗低，酵母易管理
2.废糖蜜酒精废液的综合利用
糖蜜酒精废液是发酵酒精后排出的剩余液体
，沙丁鱼下脚料
鱼综合利用生产胶原蛋白：酶法促溶回收利用鱿鱼皮中
的胶原蛋白
鱼综合利用生产酱油：鱼头、鱼皮、鱼刺及鱼肉漂洗后蒸
煮、冷却、酶解、加盐、接种、发酵
鱼综合利用生产酸贮液体鱼蛋白饲料：下脚料经
粉碎后由糖蜜及乳酸菌发酵产酸而制成的液体饲料，主要用于肉鸡、蛋
鸡、仔猪、肉猪及鱼的饲料添加剂
二、生物技术在粮油综合利用中的具体应用
稻壳酿酒：统糠加入35%的水，蒸煮2h，摊晾，加入2~2.5倍鲜酒糟拌
匀，30℃拌入酒曲和酵母液…
乳酸豆奶的生产：大豆植物蛋白代替脱脂奶粉发酵，营养价值高
；利用乳酸菌的产酸、生香和脱臭的作用，产品不分层、不沉淀、口感细腻、 不具有豆腥味和苦涩味。
膳食纤维的制备：

苹果渣 →加水、调pH2.1~2.5 → 85℃~89 ℃保温
10h →趁热过滤 →
滤液 →浓缩→ 加95%乙醇，析出果胶 →抽滤 →沉淀→ 真空干燥 果胶
滤渣→ 软化→ 压滤 →滤渣 →脱色 →干燥 →粉碎→ 膳食纤维渣 膳食纤维
美国苹果综合利用体系

在苹果汁的加工中，每加工1 t苹果大约要产生 400 kg下脚料。苹果渣的主要组成为：果核
充分利用水产品加工过程的下脚料和废弃物
可提高鱼类加工的附加值，并且减少环境污
染，获得良好的经济和社会效益。
鱼虾蟹的综合利用不仅仅在于营养物质的提
取，更主要的在于开发他们的化工产品，如 制造甲壳素等
二、生物技术在水产品综合利用中的具体应用
鱼综合利用制取凝乳酶：金枪鱼胃黏膜中提取
鱼综合利用提取抗高血压成分：鳕鱼鱼头的酶解产物
用作酒精发酵原料
干法木薯酒精：润湿、破碎筛分、出去木薯