油棕树干淀粉提取中的过程强化：技术、机制、挑战与未来展望

《Bioresource Technology Reports》：Process intensification in oil palm trunk starch extraction: Technologies, mechanisms, challenges, and future perspectives

　　• 油棕树干（OPT）是一种有前景的非传统淀粉来源。• 油棕树干淀粉提取的工艺强化策略以提高淀粉得率。• 克服提取挑战使OPT成为一种非竞争性淀粉来源。**引言**油棕（*Elaeis guineensis*）是一种多年生种植作物，生产单一油料种子，起源于西非几内亚湾沿岸。目前，其种植遍及42个热带国家，其中印度尼西亚已成为全球产量领先国家（Ahmed等，2022；Dungani等，2013；Pulingam等，2022）。在印度尼西亚，油棕种植广泛分布于26个省份，覆盖苏门答腊岛和加里曼丹岛全境，以及爪哇、苏拉威西、马鲁古和巴布亚的部分地区。在长达四十年的期间（1980–2024），该国种植园面积逐年稳步扩大，至2023年估计达1593万公顷（BPS，2024；Kementerian Pertanian，2024）。受种植面积扩大及各地区棕榈油产业发展的推动，该国以棕榈毛油（CPO）形式生产的棕榈油产量持续增长。因此，印度尼西亚已成为全球最大棕榈油生产国和出口国之一，贡献了全球总产量的约55%（PASPI，2021；Taib等，2025）。2022年印度尼西亚棕榈油产量为4682万吨，预计至2027年将大幅增长至5145万吨（Kementerian Pertanian，2024）。然而，油棕产业的快速增长不可避免地导致农业废弃物激增。这些废弃物来源于油棕树的各个部位，包括油棕树干（OPT）、空果串（EFB）和油棕叶（OPF）。据估计，每生产1吨棕榈毛油，大约会产生4至5吨种植园废弃物（Taib等，2025）。在众多类型的油棕种植园废弃物中，OPT因其丰富且具有高度利用潜力而备受关注。OPT约占油棕种植园活动产生的总废弃物的48%（Taib等，2025）。树龄超过25年的油棕树已不再具有种植生产价值，必须作为重新种植计划的一部分进行砍伐，由此产生OPT废弃物。2019年，全球油棕种植面积约2830万公顷，产量主要集中在东南亚，特别是印度尼西亚、马来西亚和泰国（Nuryawan等，2022）。随着油棕种植园的定期重新种植，大量OPT废弃物不断产生。根据每公顷重新种植面积约70–75吨OPT的估算报告，全球每年OPT产生量可根据相应的年度重新种植面积进行估算（GAPKI，2026；Lim和Poon，2026）。据印度尼西亚棕榈油协会数据，印度尼西亚每年油棕重新种植面积达56万公顷，每年最多产生4760万吨OPT废弃物（Hernando等，2024）。传统上，OPT通过焚烧、自然分解或填埋处理进行处置（Razali等，2023；Taib等，2025）。种植园地上自然分解的OPT废弃物至少需要两年时间。随着时间的推移，这种缓慢的周转率通过滋生犀金龟（*Oryctes rhinoceros*）和老鼠等害虫，带来了严重的生物安全风险，最终扰乱了重新种植后的农业运营（GAPKI，2019；Hanis等，2024）。另一方面，通过露天焚烧处置这些废弃物据估计每年释放约1680万吨CO?排放（Chew等，2023）。如果没有高效的利用途径，这种残余生物质将构成严重的环境负担，阻碍可持续发展目标（SDGs）的实现。这一点尤为关键，因为联合国明确指出17个可持续发展目标中有12个与全球固体废物管理实践相关（Ahmed等，2022；Taib等，2025）。结构上，OPT由薄壁组织（70%）和维管束（30%）组成，淀粉主要储存于薄壁组织中（Ahmed等，2022；Hanis等，2024；Pulingam等，2022）。淀粉在食品和非食品工业中具有多种应用（Hanis等，2024；Supreethee和Vashishth，2025）。以干基计算，OPT含有约26.9%的淀粉（Eom等，2015b）。虽然这一淀粉含量低于小麦、玉米、木薯、高粱、马铃薯或西米，但OPT淀粉仍被认为具有高度开发价值。它提供了一种通过将农业废弃物转化为高附加值产品来促进可持续环境管理的有前景的替代方案，同时丰富了可利用的淀粉来源。淀粉分离通常通过提取实现。每种提取方法，无论是传统方法还是先进技术，在得率方面都存在不同的取舍（Amahrous等，2025；Rashwan等，2024；Supreethee和Vashishth，2025）。然而，从OPT中提取淀粉比从其他传统来源提取更具挑战性。这种复杂性源于OPT结构中存在木质纤维素，这可能阻碍含有淀粉颗粒的薄壁组织的崩解（Ali等，2023）。因此，采用有效的提取技术对于实现高OPT淀粉得率至关重要，从而使工业化生产成为可能并应用于各个领域。据我们所知，文献中关于OPT淀粉提取方法的探讨仍然非常有限。关键在于，提取途径的选择是一个关键环节，因为它从根本上决定了提取得率、工艺效率和后续的工业应用。本综述全面评估了现有的和先进的OPT淀粉提取技术，重点分析其机制、挑战和过程强化措施以提高淀粉得率。这些工作的开展旨在将OPT废弃物转化为高附加值产品。鉴于印度尼西亚棕榈油产业预计将扩大以满足不断增长的全球需求，这直接对应于日益增加的残余生物质量，尤其是OPT，本研究尤为适时。如果没有适当的利用策略，这种生物质将构成潜在的环境负担。OPT是一种有前景的非传统淀粉来源，不与其他淀粉来源竞争。因此，本综述有望作为开发OPT淀粉提取技术的科学参考，为高附加值生物质利用在各领域的应用开辟机遇，并支持向零废弃棕榈油产业转型。**章节片段****解剖学特征**油棕是一种单子叶植物，缺乏形成层，由薄壁组织和维管束组成。薄壁组织的特点是海绵状、柔软且吸湿性高，而维管束则呈纤维状、致密且吸湿性较低（Pulingam等，2022）。OPT的形态特征为圆柱形、不分枝，直径为45至75厘米。树干以每年25至45厘米的速度垂直生长，最大高度可达15……（原文截断）**OPT淀粉**淀粉是一种由葡萄糖单体通过α-1,4和α-1,6糖苷键连接而成的多糖，形成两个主要结构成分：直链淀粉（一种由葡萄糖单元组成的线性聚合物）和支链淀粉（具有高度分支结构）（Rashwan等，2024；Supreethee和Vashishth，2025）。淀粉被分为传统来源和非传统来源。OPT淀粉属于非传统淀粉来源，其中包括农业工业废弃物（Puri等，2025）。**OPT淀粉的提取方法**淀粉提取是一种从植物组织中分离淀粉颗粒的方法（Puri等，2025；Rashwan等，2024）。每种提取方法根据原料类型和期望的最终产品特性进行选择，每种方法在得率方面存在不同的取舍。提取方法的选择会显著影响所分离淀粉的质量，包括其得率、纯度、分子结构和功能特性，因此……（原文截断）**OPT淀粉提取的挑战**OPT淀粉的提取面临若干根本性挑战，使其区别于传统淀粉来源。在结构上，OPT由不均匀分布的淀粉储存薄壁组织与维管束紧密相连组成（Ahmed等，2022；Hanis等，2024；Pulingam等，2022）。这种情况使得淀粉颗粒的释放极具挑战性，因为淀粉被困于复杂的基质之中。因此，浸渍提取过程……（原文截断）**结论**本综述强调了OPT作为一种非传统且非竞争性淀粉来源的价值，提供了将一种未被充分利用的农业废弃物转化为高附加值产品并促进棕榈油行业更加可持续和零废弃物管理的机会。通过将超声辅助提取（UAE）与钠盐（特别是焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠）进行整合来实现过程强化，显示出提高淀粉回收率、缩短加工时间和增强淀粉……（原文截断）**CRediT作者贡献声明****Luthfi Kurnia Dewi：** 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，可视化，验证，概念化。**Siswo Sumardiono：** 验证，指导，形式化分析。**Aprilina Purbasari：** 验证，指导。**生成式AI和AI辅助技术在撰写过程中的使用声明**在准备本文期间，作者使用了ChatGPT进行语言润色和语法纠正。使用此工具/服务后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。**资助**本综述未获得任何外部资助。**利益冲突声明**作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文所报告的工作。**致谢**作者衷心感谢在研究开发过程中提供宝贵见解和支持的所有个人和机构。第一作者感谢弗罗茨瓦夫大学工程学院提供博士奖学金。除这一机构支持外，本研究未获得公共、商业或非营利部门资助机构的任何特定资助。Luthfi Kurnia Dewi | Siswo Sumardiono | Aprilina Purbasari