马铃薯是非谷物类粮食[1]，其加工产品富含蛋白质、矿物质和维生素等营养物质[2]。淀粉为马铃薯深加工产品。生产淀粉时产生大量废水，包括马铃薯冲洗废水、马铃薯蛋白废水和淀粉洗涤废水[3]。马铃薯冲洗废水、淀粉洗涤废水处理后可循环利用。马铃薯蛋白废水来自粉碎马铃薯的植物伤流液，经离心分离产生，富含蛋白质和糖类等有机物，任其排放将对自然环境造成污染[4]。目前，多数淀粉生产企业将马铃薯蛋白废水排放至污水厂并进行生化处理，资源浪费，加重了淀粉生产企业经济负担[5]。因此，探究一种高效、经济、环保的马铃薯蛋白废水综合利用方法具有一定实际意义。本文综述了马铃薯蛋白废水资源化方法及在动物生产中的应用，旨在为马铃薯产业未来发展提供参考。1马铃薯蛋白废水营养成分马铃薯淀粉废水约占总排水量的30%~40%，内含有机物、悬浮物（SS），治理难度大，是高泡沫、高浓度、高浊度的“三高”废水。多数淀粉小微企业，生产1 t马铃薯淀粉的同时可产生5 t马铃薯蛋白废水，水质与水量随季节性排放波动较大[6-10]。马铃薯为全营养食品，脂肪含量约0.09%、蛋白质含量1.6%~3.0%。每500 mL马铃薯蛋白废水含VC 16~27 mg、VB1 0.08~0.10 mg、VB2 0.05 mg、VB3 0.4 mg、VE 0.34 mg、胡萝卜素30 mg。每500 mL马铃薯蛋白废水含钾342 mg、磷40~65 mg、镁22.8 mg、钙8~11 mg、铁0.8~1.2 mg、锌0.37 mg和硒等微量矿物质元素。马铃薯蛋白含19种氨基酸，含人体必需氨基酸20.13%，非必需氨基酸21.92%[11-14]，与其他植物性蛋白质中必需氨基酸的比较见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.033.T001表1马铃薯与其他植物性蛋白质中必需氨基酸的比较项目马铃薯蛋白小麦大豆玉米鸡蛋合计29.318.019.921.016.5赖氨酸4.81.13.41.02.7苯丙氨酸4.23.73.23.42.3亮氨酸6.75.0508.83.6苏氨酸4.11.82.31.82.0甲硫氨酸1.30.70.31.11.4组氨酸1.41.41.51.10.9异亮氨酸3.12.01.91.71.6缬氨酸3.72.32.22.12.0%马铃薯蛋白废水丰富的营养元素，在动物生产中应用广泛。胡孟等[15]综述组氨酸的来源和代谢机理，并对组氨酸在动物生产中应用进行详述。张圆圆等[16]论述水产动物对缬氨酸的需求量及缬氨酸对水产动物蛋白质代谢、免疫功能、抗氧化性的影响，对所需缬氨酸量进行响应分析。精氨酸理化性质稳定，利于调节营养平衡，提高动物免疫能力[17]。营养的综合利用不仅可有效降低马铃薯蛋白废水的处理成本，减少对自然环境的污染，还能够为马铃薯淀粉加工企业带来可观的经济效益[18-19]。2马铃薯蛋白回收技术马铃薯蛋白废水回收的蛋白质可用作食品原料和动物饲料，具有较好的应用前景[20]。马铃薯蛋白废水提取蛋白质常用方法包括等电点沉淀法、絮凝法、超滤法。蛋白质回收技术优缺点对比见表2[21]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.033.T002表2蛋白质回收技术优缺点对比分离方法优点缺点等电点沉淀法操作简便成本高、蛋白质品质低絮凝法成本低、回收率高絮凝剂与蛋白质难以分离超滤法高效节能成本高2.1等电点沉淀法等电点沉淀法运用酸或碱，将溶液的pH值调节至蛋白质的等电点处，蛋白质溶解度最低，可析出沉淀[22]。Takeguchi等[23]在日本北海道的马铃薯淀粉工厂取样，利用酸碱沉淀法得到马铃薯蛋白废水中回收蛋白质率达到80%，可作为饲料资源。但工业生产中所用的酸和碱多含重金属，等电点沉淀法不推荐工业化应用。2.2絮凝法絮凝法是将絮凝剂加入废水中，使其中的蛋白质聚集形成絮凝团，析出沉淀[24-25]。牛雅倩等[26]将聚谷氨酸作为絮凝剂加入废水，使其形成立体网状对马铃薯蛋白质实施网捕。结果表明，氨氮和总磷去除率均超过40%，但COD去除率仅为34.80%。Li等[27]研究一种由阳离子壳聚糖和阴离子聚谷氨酸组成的环保双型絮凝剂，结果显示，总氮、总磷、浊度和COD的去除率分别为53.4%、28.1%、44.8%和98.3%。，天然有机高分子絮凝剂，具有绿色环保、高效的絮凝性能，在淀粉废水处理和资源回收方面具有广阔前景。2.3超滤法超滤法利用滤膜的选择透过性回收蛋白质的方法[28]。Li等[29]通过自制的中空纤维（UF）和纳滤（NF）分离膜集成工艺，从马铃薯蛋白废水中回收和纯化马铃薯蛋白，回收率可达93.5%。超滤法的劣势为膜极易受到污染。Sousa等[30]利用超声辅助超滤工艺，从绿茶提取物中纯化酚类化合物，促进酚类化合物的渗透性，有效缓解膜污染的产生。3马铃薯蛋白在动物生产中的应用天然高分子絮凝剂的出现、超滤技术的进步、马铃薯蛋白功能性的突显，回收的马铃薯蛋白可作为饲料安全应用。马铃薯蛋白的质量评估见表3。已有研究报道，马铃薯蛋白与马铃薯渣制作的饲料应用于动物生产，主要应用于水生动物与陆生动物两类[31-33]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.05.033.T003表3马铃薯蛋白的质量评估项目氨基酸评分值可消化率/%蛋白质功效比值/%蛋白质净利用率/%生物学值/%马铃薯0.99982.39599小麦0.43911.56059玉米52.00851.96885大豆0.91962.16274牛奶1.21963.182913.1马铃薯蛋白在水生动物生产中的应用3.1.1马铃薯蛋白在虹鳟鱼生产中的应用马铃薯蛋白具有高含量的必需氨基酸，是鱼饵料的替代品[34]。Xie等[35]研究0、22、56和111 g/kg等4个浓度梯度的马铃薯蛋白对虹鳟鱼生长的影响，结果显示，饵料中马铃薯蛋白浓度大于56 g/kg时，鱼生长速率下降；饵料中马铃薯蛋白浓度大于111 g/kg时，鱼生长速率和饵料利用率均下降，虹鳟鱼病死率上升。Tusche等[36]将血粉与合成氨基酸混合，加入马铃薯蛋白饵料中，进行为期56 d观察记录，结果表明，添加60%马铃薯蛋白的饵料饲喂虹鳟鱼，鱼生长速率显著受到抑制，但采食量与鱼类性能均未受到影响，说明马铃薯蛋白水平的加入量影响鱼的生长速率。3.1.2马铃薯蛋白在鲑鱼生产中的应用Metochis等[37]将初重约为9 g的幼鲑分成3组，分别饲喂不同水平浓缩蛋白的饵料，配以蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸和磷作为补充；结果表明，58%水平的浓缩蛋白饵料利于大西洋鲑鱼健康生长，80%水平的浓缩蛋白饵料未损害鲑鱼的免疫力，但鲑鱼的增重、比生长率、热生长系数和饵料转化率各项指标增长缓慢。Bell等[38]研究发现，采用试验得到的大麦浓缩蛋白与鱼浓缩蛋白混合所制饵料饲喂鲑鱼对鱼生长性能无负面影响。Refstie等[39]试验发现，马铃薯蛋白含有的糖生物碱能够显著降低鲑鱼食欲。在8~13 ℃海水中，添加低含糖量生物碱的马铃薯蛋白饵料喂养82 g鲑鱼。结果显示，鲑鱼最终个体重量为249~256 g，且表观常量营养素和氨基酸的消化率无显著差异。可见，低含糖量生物碱的马铃薯蛋白饵料适合代替部分鱼饵料。3.1.3马铃薯蛋白在鰤鱼生产中的应用鰤鱼是一种肉食性鱼类，生长速度快、肉质优良、市场价格高。但鰤鱼饲养需要高膳食蛋白质水平，其可持续生产需要使用其他相对便宜且更易获得的蛋白成分替代鱼粉[40-41]。Takakuwa等[42]以鰤鱼为研究对象，研究马铃薯蛋白代替鱼粉可行性及其对鰤鱼生长速率影响，结果表明，鰤鱼体重、体重增加率和热生长系数随马铃薯蛋白增加而降低，但马铃薯蛋白替代20%鱼粉蛋白饵料不会影响鰤鱼的生长性能，马铃薯蛋白代替部分鱼粉是可行的。3.2马铃薯蛋白在畜禽生产中的应用3.2.1马铃薯蛋白在猪生产中的应用蛋白饲料的短缺制约我国畜牧业的发展，马铃薯蛋白因其产量大、所含营养元素多而被研究利用[43]。李玉侠等[44]采用1%、2%和3%马铃薯蛋白以及纯鱼粉饲喂仔猪，结果表明，与鱼粉组相比，各试验组仔猪的日均采食量无显著差异；1%马铃薯蛋白试验组仔猪的日均增重与料重比显著优于其他组，说明饲料中含1%马铃薯蛋白时，利于仔猪的健康生长。罗文等[45]研究显示，仔猪日粮中8%豆粕使用马铃薯蛋白代替，仔猪的生长性能良好。Jin等[46]发现，与抗生素相比较，饲喂马铃薯蛋白的仔猪在健康方面无显著差异，且饲喂马铃薯蛋白更安全。马铃薯蛋白是断奶仔猪饲料中抗生素潜在的替代品。Quander等[47]在仔猪日粮中分别掺入不同比例的豆粕、发酵过的赖氨酸、奶粉和5%马铃薯蛋白，观察生长情况。饲喂含马铃薯蛋白饲料的仔猪恢复的更快更好，综合经济效益与环保角度，含5%马铃薯蛋白的饲料，是喂养仔猪的可持续选择。3.2.2马铃薯蛋白在牛生产中的应用Takeguchi等[23]在日本北海道的马铃薯淀粉工厂取样，通过酸沉淀从马铃薯蛋白废水中回收蛋白质率达到80%，可作为牛的饲料资源。与大豆蛋白相比较，马铃薯蛋白具有的营养特性恰好是比利时蓝牛双肌肉饲料的必须组分。Froidmont[48]根据体内观察试验，大豆蛋白和马铃薯蛋白在牛体内的可降解性分别为0.60和0.43，马铃薯蛋白和大豆蛋白体外消化率无显著影响。根据荷兰饲料评估系统，马铃薯蛋白在牛生产中不是最好的饲料来源。Miedzianka等[49]运用酶解法从饲料马铃薯蛋白中制备出有益蛋白质水解物（酶解率98%），其持油量为5.4 cm3/g，泡沫量为2.1 cm3/g，运用其高营养价值和功能特性，可促进马铃薯行业健康发展。3.2.3马铃薯蛋白在禽类生产中的应用Khan等[50]将马铃薯与玉米对比，通过喂养成本、饲料价值和营养成分综述其作为鸡饲料的潜力。罗文等[51]利用60%玉米、40%豆粕制作鸡饲料饲喂肉鸡，结果显示，添加4%~12%马铃薯蛋白的饲料饲喂肉鸡能够显著提高肉鸡采食量，显著降低肉鸡料重比。Ohh等[52]通过对比试验，以饲喂10 mg/kg阿维霉素的肉鸡为对照组，饲喂0.25%、0.50%和0.75%马铃薯蛋白的肉鸡为试验组，分析肉鸡排泄物和盲肠中的微生物群落。结果显示，随着马铃薯蛋白水平的增加，肉鸡排泄物和盲肠中的总需氧细菌及大肠菌群数量显著减少，马铃薯蛋白在肉鸡体内具有抗菌活性。4展望马铃薯蛋白因其抗菌活性和质优价廉性正引起科研工作者的高度关注。饲料中添加马铃薯蛋白质能够提高动物免疫机能，并可在一定程度上改善动物的生产性能。但目前尚缺乏关于马铃薯蛋白在各动物体内的抗菌机制、代谢调控途径以及适宜添加量等方面的相关数据，仍需大量研究加以证明。此外，还应继续优化马铃薯蛋白的提取技术，以期更高效率获取马铃薯蛋白，积极推动养殖产业绿色健康发展。