《Food Science and Technology International》：Fermentation-based valorization of potato peel waste for the production of antioxidant fermentation-derived preparations by Lactiplantibacillus plantarum
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农工副产物是生产高附加值功能性成分的丰富但未充分利用的资源。本研究评估了以马铃薯皮废物作为发酵底物，利用植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）ATCC 14917生产抗氧化发酵衍生制剂的可行性。研究人员对冻干马铃薯皮粉进行表征
农工副产物是生产高附加值功能性成分的丰富但未充分利用的资源。本研究评估了以马铃薯皮废物作为发酵底物，利用植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）ATCC 14917生产抗氧化发酵衍生制剂的可行性。研究人员对冻干马铃薯皮粉进行表征，并用以制备含或不含α-淀粉酶补充的发酵培养基。发酵进行96 h，监测细菌生长、pH、总酚含量（TPC）和2,2-二苯基-1-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除活性。植物乳杆菌在马铃薯皮悬液中成功生长，96 h时达到约7.9 log CFU/mL，证实了该底物适用于乳酸发酵。发酵时间对TPC（p?<?.001）和DPPH自由基清除活性（p?<?.001）均有显著影响。TPC在48 h从332 mg GAE/100 mL增至484 mg GAE/100 mL，之后略有下降。同样，抗氧化活性在48 h从42%升至73%。尽管α-淀粉酶补充促进了早期微生物生长，但其酚类含量和抗氧化活性均低于未补充培养基。总体而言，马铃薯皮的可控发酵提高了总酚含量和抗氧化潜力，证明其作为生产抗氧化发酵衍生制剂的可持续底物具有前景。
研究背景与立项依据
农工加工产生大量未充分利用的副产物，马铃薯皮废物占马铃薯加工业废物流的很大比例，通常被丢弃或低值饲用，造成环境与经济损失。马铃薯皮富含酚类、膳食纤维与生物活性成分，是微生物发酵生产增值功能成分的潜在底物。已有研究多聚焦溶剂法提取酚类，以马铃薯皮为乳酸发酵底物生产生物活性发酵衍生产物仍较少被系统探讨；且酶法底物修饰（如α-淀粉酶补充）对微生物生长、TPC与抗氧化活性的影响在马铃薯皮体系中不明。因此，研究人员利用植物乳杆菌ATCC 14917开展马铃薯皮废物乳酸发酵增值化研究，相关成果发表于《Food Science and Technology International》。
主要关键技术方法
研究人员以土耳其PepsiCo薯片厂马铃薯皮废物为样本，冻干粉碎得马铃薯皮粉（PPP）；按5% (w/v)悬浮于蒸馏水，设马铃薯皮悬液（PP）与PP+α-淀粉酶（30 U/mL）两组，90 ℃水浴糊化30 min后接种活化植物乳杆菌（初始4–5 log CFU/mL），37 ℃静态发酵96 h，于0、24、48、72、96 h取样。发酵后4 ℃ 7690 ×g离心15 min取无细胞上清。TPC采用Folin–Ciocalteu比色法（765 nm），DPPH自由基清除率按0.1 mM DPPH-75%甲醇体系517 nm测定，数据经Shapiro–Wilk、Levene检验后行双因素ANOVA与Tukey HSD（p<0.05）。
研究结果
马铃薯皮粉近似组成
PPP水分4.31%、灰分9.01%、总膳食纤维22.56%、粗蛋白8.49%、粗脂肪<0.10%、碳水化合物（差值法）59.94%、TPC 69.35 mg GAE/g DW、DPPH清除率32.12%、水活度0.32。低水分与高纤维-碳水构成说明其适合作稳定、低成本的乳酸发酵底物。
植物乳杆菌在MRS与马铃薯皮介质中的生长
MRS早期生长最快（24 h 8.45 log CFU/mL），48 h达峰后96 h降至6.61 log CFU/mL；PP组早期较慢（24 h 6.45 log CFU/mL）但96 h达7.90 log CFU/mL，优于MRS；PP+淀粉酶24 h达7.62 log CFU/mL，长期存活略逊于PP。pH方面MRS 48 h降至3.92，PP缓降至96 h约5.0，PP+淀粉酶96 h 4.22。结果表明底物缓冲能力与酸化速率决定后期存活性，淀粉酶促早长但未提升终期稳定性。
总酚含量
PP组TPC从0 h 332 mg GAE/100 mL升至48 h 484 mg GAE/100 mL（p<0.001），72–96 h回落但仍高于初值；PP+淀粉酶组峰值仅342 mg GAE/100 mL且全程显著低于PP（p<0.05）。发酵时间、处理及交互作用均极显著。峰值对应结合酚释放，后期下降源于微生物转化/氧化/聚合；淀粉酶增加可发酵糖反而加速酚类周转，故未增效。
DPPH自由基清除活性
PP组从42%升至48 h 73%后回落至96 h 63%；PP+淀粉酶组呈不同轨迹（24 h 50%，48 h 42%，72 h 54%，96 h 41%），48 h时PP显著优于淀粉酶组（p<0.05）。抗氧化轨迹与TPC不完全线性同步，受酚类结构、非酚还原物及发酵代谢物共同影响；单一DPPH不足以全面评价，需ABTS/FRAP/ORAC补充。
讨论总结
研究人员指出，PPP成分支持植物乳杆菌生态适应型生长，缓酸化利于长期存活；48 h为TPC与DPPH双峰值窗口，对应结合酚酶解释放与后续转化的平衡；α-淀粉酶虽促早长但因加速糖代谢与酚类消耗，反损酚类累积与抗氧化终效；Folin–Ciocalteu响应不专一酚类，DPPH仅反映单机制，均存局限；研究缺非接种/非糊化对照，热与孵育本底贡献未能排除。
结论翻译
本研究证明马铃薯皮废物可通过植物乳杆菌ATCC 14917乳酸发酵有效增值化。结果确认马铃薯皮悬液适作发酵底物，可控发酵提升了TPC与DPPH自由基清除活性。虽α-淀粉酶补充支持早期微生物生长，但未在TPC或抗氧化活性上带来额外收益。总体发现凸显马铃薯皮作为低成本底物生产增值发酵衍生制剂的潜力，支持农工副产物的可持续利用。未来需结合代谢组学与ABTS、FRAP、ORAC等互补抗氧化 assay 进一步表征制剂功能属性。
