馬鈴薯是我國重要的糧食作物，主要食用部位為塊莖。馬鈴薯除直接用作蔬菜外，馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程中伴隨著產(chǎn)生大量有機廢水（生產(chǎn)1噸淀粉，產(chǎn)生近20噸廢水）。廢水直排既會造成嚴(yán)重的生態(tài)后果（如水體富營養(yǎng)化），還浪費了大量的有機資源。本文擬通過比較馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)回收方法，為回收利用馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)資源提供理論依據(jù)。

1、馬鈴薯淀粉廢水來源

馬鈴薯淀粉生產(chǎn)工藝流程包括原料清洗、淀粉提取和淀粉脫水干燥。原料清洗階段主要對馬鈴薯表面泥沙進行清洗，所產(chǎn)生的廢水通?？赏ㄟ^三級沉淀處理，從而循環(huán)利用，不是淀粉廢水的主要來源。淀粉提取是馬鈴薯淀粉生產(chǎn)的核心工藝，分為破碎（銼磨法）、提取和淀粉精制3個階段。首先，將清洗的馬鈴薯運輸至破碎設(shè)備或采用手工方法進行組織破碎。隨后，將充分破碎的組織液轉(zhuǎn)移至離心機或采用濾膜進行固液分離。收集并濃縮得到粗淀粉乳。先后經(jīng)過靜置沉降和清洗去除淀粉乳中泥沙等顆粒狀雜質(zhì)，制備精制淀粉乳。本工藝流程中產(chǎn)生的廢水不僅量大，而且有機質(zhì)含量高（蛋白質(zhì)等），即常說的淀粉廢水。淀粉脫水干燥是指把精制淀粉乳進行真空吸濾和蒸汽干燥，降低其含水量，得到干燥淀粉的過程。這一工藝流程無額外用水，回收水較為清潔，可循環(huán)利用。

馬鈴薯淀粉生產(chǎn)加工過程中，不同工藝流程均有廢水產(chǎn)生，但原料清洗和脫水干燥階段的廢水可經(jīng)簡單處理后回收利用。馬鈴薯淀粉廢水主要來源于提取加工工藝流程。

2、馬鈴薯淀粉廢水水質(zhì)特性

研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯塊莖中主要物質(zhì)為水（63-87%），其次是淀粉（8-29%），依次為蛋白質(zhì)（0.7-4.6%）、糖（0.1-8%）和纖維素（0.2-3.5%）等。經(jīng)過提取加工工藝，除淀粉和纖維素等主要物質(zhì)均進入水中而成為淀粉廢水。因此，馬鈴薯淀粉廢水中既富含蛋白質(zhì)等有機物，也還有較多纖維素等固體顆粒。馬鈴薯來源不同、加工工藝不同，其淀粉廢水的水產(chǎn)差異較大。但是淀粉廢水的水質(zhì)參數(shù)如化學(xué)耗氧量（COD）、生化耗氧量（BOD）和可溶性固體顆粒（SS）含量均達到超高水平，分別可達mg/L，mg/L和18000mg/L不等。

3、回收馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)方法

回收利用馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)的方法主要有物理法和化學(xué)法等。盡管工藝流程和操作方法不同，但均利用了蛋白質(zhì)等電點和蛋白質(zhì)變性等性質(zhì)進行分離和提取。

3.1 物理法

物理法是利用馬鈴薯淀粉蛋白質(zhì)固有的物理性質(zhì)及其可變性進行分離。比如，根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解度、吸附性以及起泡性等性質(zhì)特點，發(fā)展出了泡沫分離法和超濾法。泡沫分離法是根據(jù)氣泡的表面吸附特性，通過氣泡在上浮過程中將蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)吸附富集，分離塔排液，達到提取蛋白質(zhì)的目的。一般認(rèn)為，泡沫分離法回收淀粉廢水中蛋白質(zhì)效能主要受廢水溶液性質(zhì)，如溶質(zhì)溶度和pH（等電點吸附效果好），和操作特性（溫度、氣流量）的影響。

超濾法是利用濾膜半透性對馬鈴薯淀粉廢水進行固液分離的一種膜分離技術(shù)。研究認(rèn)為，膜集成超濾技術(shù)是回收馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)的較理想的技術(shù)，其粗蛋白可高達回收率90%以上。但是，超濾膜系統(tǒng)價格昂貴，并且運行過程中容易堵塞，并不適合在中小企業(yè)推廣。

3.2 化學(xué)法

提取淀粉廢水中蛋白質(zhì)的化學(xué)方法有等電位法和絮凝法等。等電位法是指通過調(diào)節(jié)pH值使溶液達到等電位點，降低蛋白質(zhì)溶解度，收集蛋白質(zhì)沉淀，從而達到回收目的。絮凝法包括加熱絮凝和絮凝劑法，前者通過加熱使蛋白質(zhì)發(fā)生絮凝反應(yīng)，后者通過添加無機或有機絮凝劑使蛋白質(zhì)絮凝。絮凝回收蛋白工藝簡單、價格低廉、回收率高，得到廣泛關(guān)注，但提取產(chǎn)品色澤差、純度低以及絮凝劑混入等問題影響了該技術(shù)的發(fā)展。選擇合適的絮凝劑和篩選絮凝與蛋白質(zhì)分離的藥劑是當(dāng)前的研究熱點。

3.3 蛋白回收工藝的選擇

馬鈴薯淀粉廢水的蛋白回收工藝選擇需綜合考慮多方面因素。既要考慮廢水特性與回收工藝的匹配性，也要考慮回收蛋白質(zhì)的成本以及蛋白質(zhì)開發(fā)利用前景。因此，工藝選擇不應(yīng)拘泥于某一種模式，而應(yīng)因地制宜選擇某種回收模式為主體的混合工藝，比如酸熱提取與中空纖維超濾結(jié)合工藝等。