甘蔗全株開發(fā)應用路線分析

徐星閃

摘 要：該文主要介紹了甘蔗全株包括甘蔗葉、甘蔗蠟、蔗稍、甘蔗徑、甘蔗渣等以及蔗糖鏈的衍生產品等應用開發(fā)路線過程中獲得的主要產品。

關鍵詞：甘蔗；全株開發(fā)；應用路線

中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）04-0078-03

1 前言

甘蔗（學名：Saccharum officinarum）為甘蔗屬多年生高大實心草本植物[1]。甘蔗產業(yè)是廣西國民經(jīng)濟支柱產業(yè)，2016年種植面積約80萬hm2，甘蔗單產約75～120t/hm2，甘蔗葉單產約9～10.5t/hm2。甘蔗的全株各部分營養(yǎng)豐富，如果各部分都能得到充分的開發(fā)應用，其所產生的經(jīng)濟價值比白砂糖價值高的多。傳統(tǒng)的生產線路是甘蔗用于榨糖制白砂糖，蔗渣用于造紙，糖蜜用于釀造酒精，蔗葉、蔗稍等在田地里燃燒當作草木灰肥。甘蔗傳統(tǒng)工藝路線生產出來的產品主要是白砂糖、普通紙、酒精等，傳統(tǒng)工藝線的最大弊端是環(huán)境污染大、產率低等，而隨著社會、科技的發(fā)展，科學家對蔗糖的深入研究，證實攝入過多蔗糖會對人體健康造成不利影響，在西方很多國家都擬定了相關立法來控制蔗糖的應用，如類似煙草包裝盒上警示提示，特別高糖食品包裝上印上“高糖不利健康”等。同時，科學家們也研究了甘蔗全株應用各種技術路線的可行性及每條件線路終端產品、產品功能特性、應用方法等。隨著國家推行生態(tài)農業(yè)，農業(yè)產品綜合開發(fā)等政策推動下，各科研機構、企業(yè)加大了對甘蔗全株應用的開發(fā)投入，取得了很好的效果，重新為推動甘蔗產業(yè)的發(fā)展注入了新驅動力。

2 甘蔗全株開發(fā)應用技術線路

2.1 蔗葉利用路線 蔗葉利用路線如下：

按每1hm2產蔗葉9～10.5t，80萬hm2可產蔗葉720萬～840萬t，每頭牛犢養(yǎng)到出欄約需要2.5～3.3t草料，可以推算出供養(yǎng)254萬～288萬頭牛，每頭可以銷售得到1.5萬～2萬元，單從蔗葉計就可以產值約380億～570億元，可見蔗葉的產生的經(jīng)濟效益非?？捎^。由于甘蔗葉季節(jié)性經(jīng)濟作物，集中在每年11月至次年4月采收，故蔗葉保鮮對用于黃牛飼料非常關鍵。目前主要通過青貯、微貯保鮮技術來保留蔗葉蔗稍用于黃牛飼料可喂養(yǎng)性、營養(yǎng)性。

2.2 蔗皮上附著物利用路線 其利用路線如下：

這條開發(fā)路線主要是從甘蔗皮上附著的蠟物，通過熱水處理甘蔗徑，使蔗蠟溶到水中，然后分離出蔗蠟，再從蔗蠟中提取出各種成分，如天然二十八烷醇（octacosanol，n-octacosanol）。二十八烷醇具有提高人體精力、提高應激能力、提高代謝活力、提高氧利用率等功效[2]。

2.3 蔗稍開發(fā)路線 其開發(fā)路線如下：

蔗稍是甘蔗采收所切除的甘蔗頂部嫩徑帶葉蔗，可以通過壓榨獲得蔗稍汁，蔗稍汁進一步過濾、凈化處理，濃縮得到風味蔗汁飲料。蔗稍渣用于黃牛、羊飼料獲得菜牛羊肉，糞物用于培養(yǎng)食用菌基料，采收食用菌后的菌渣料生物發(fā)酵后得到生物肥料，生物肥料是良好的甘蔗、果蔬、水稻等有機肥。這條開發(fā)線路形成一個很好的循環(huán)生態(tài)鏈，典型變廢為寶的開發(fā)路線，值得深入研究開發(fā)及推廣應用。

2.4 蔗稈開發(fā)路線 其開發(fā)路線如下：

此條開發(fā)路線具有傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代科技相結合的特點，在傳統(tǒng)工藝的基礎上延伸了新工藝，研制出新的產品，有的新產品功能性非常優(yōu)越，具有巨大的市場容量，如低聚果糖、異麥芽酮糖。此開發(fā)線路除了開發(fā)傳統(tǒng)產品如白砂糖、紙漿等之外，還衍生出更多的新產品。

2.4.1 精制白砂糖 生產出的精制白糖所有技術有所不同，通過一步法獲得精制白砂糖是近年才研制的技術，通過離子交換纖維處理蔗汁，濃縮、結晶得到精制白砂糖，比傳統(tǒng)工藝簡化了流程、降低能耗，提高了生產效率。

2.4.2 低聚果糖 此路線開發(fā)出的新品為低聚果糖。低聚果糖（Fructooligosaccharides，F(xiàn)OS）是指在蔗糖（GF）的果糖殘基C1位置上用β-糖苷鍵結合1～3個分子果糖所構成的低聚糖[3]，主要包括1-蔗果三糖[kestose（GF2）]，蔗果四糖[nystose（GF3）]，蔗果五糖[1-F-β-frutofuranosyl nystose （GF4）]。具有益生元和水溶性膳食纖維的功能特性且功能成分清晰、生理功能明顯，是功能性低聚中應用最廣泛的品種之一。其生產方法主要是在蔗汁濃縮至固形物含量45%～55%時，溫度35～50℃添加果糖基轉移酶，轉化反應10～30h得到低聚果糖含量55%左右的，經(jīng)過濾濃縮得到符合GB23528低聚果糖國家標準的55型糖漿。

2.4.3 異麥芽酮糖 異麥芽酮糖（α-D-吡喃葡糖基-1，6-D-果糖，Isomaltulose），又稱帕拉金糖（palatinose），是由蔗糖異構酶（EC.5.4.99.11）催化蔗糖轉化形成的，蔗糖分子中的α-1，2-糖苷鍵在酶活性中心內被水解并轉位后，葡萄糖單體再與果糖單體形成α-1，6-或α-1，1-糖苷鍵，轉化生成2種蔗糖異構體[4]。其生產方法是利用酵母或桿菌產生的蔗糖異構酶作用于45%～60%蔗糖溶液轉化、過濾、結晶獲得。

2.4.4 右旋糖酐 右旋糖酐（dextran），又稱葡聚糖，是若干葡萄糖脫水形成的聚合物，主要由葡萄糖a（1，6）苷鍵連接而成，同時還雜有β（1，3）和β（1，4）苷鍵連接形成的分支結構[5]。因其具有安全、無毒、生物相容性好等多種優(yōu)點，已被廣泛應用于醫(yī)藥、食品、色譜分析等多個領域，目前公認的優(yōu)良血漿代用品之一是分子量70 000左右的右旋糖酐。

2.4.5 植物蛋白 甘蔗中含有豐富的植物蛋白、礦物質、氨基酸等，從甘蔗汁中提取出的天然植物蛋白，具有較高的營養(yǎng)保健價值。目前主要通過膜過濾技術從甘蔗汁中獲得優(yōu)質的植物蛋白。

2.4.6 焦糖色素 蔗汁結晶后的沉淀物通常被稱糖蜜，也稱桔水，可用發(fā)酵制備酒精、提取氨基酸等，也用于生產焦糖色素。焦糖色素又稱醬色，是以糖蜜為為主要原材料，采用特殊的配方及工藝技術加工制成的天然焦糖色素[6]。該色素具有著色力強、水溶性好、性質穩(wěn)定、安全無毒等特點，是目前常用的一種食用色素。以糖蜜為原料生產焦糖色素主要有以下2種工藝路線：一是高溫使糖進行焦糖化反應，二是使糖與胺類化合物進行美拉德反應生產焦糖色素。

2.4.7 植物多酚 植物多酚（Plant polyphenol）是植物體內具有多元酚結構的次生代謝物，在植物中含量較高，是一種具有獨特生物活性的天然產物[7]。植物多酚分子結構中具有多個反應活性基團和部位（酚羥基、醇羥基、羧基、糖苷鍵、吡喃環(huán)中的醚鍵等），使其能夠發(fā)生多種化學反應，其中多酚分子中多個酚羥基可以作為H供體，能參與氧化還原反應，具有較強的清除氧自由基、抑制氧化酶的能力。提取方法是甘蔗渣粉碎加入濃度為65%～70%乙醇，渣料與乙醇液比1∶20～25，并利用微波輔助提取，提取液冷卻后，收集上清液經(jīng)旋轉蒸發(fā)儀濃縮，制得甘蔗多酚濃縮液。

2.4.8 低聚木糖 低聚木糖（Xylooligosaccharide，XOS），又稱木寡糖，它是由2～7個木糖以β-1，4糖苷鍵連接起來形成的直鍵或分支鍵低聚合度糖的總稱，分子量約為300～2 000Da，其中以木二糖（Xylobiose）和木三糖（Xylotriose）為主[8]。其和低聚果糖一樣具有益生元、水溶性膳食纖維功能理功能，熱穩(wěn)定性及酸穩(wěn)定性比低聚果糖優(yōu)越。蔗渣通過酸處理木聚糖，然后利用木聚糖酶水解木聚糖得到木二糖、木三糖等，然后分離、精制得到以木二糖和木三糖為主要成分的低聚木糖。

2.4.9 木糖和L-阿拉伯糖 蔗渣主要成分是纖維素、戊糖縮合物、木質素等，通過低濃度酸如釋鹽酸、稀硫酸等，將其水解后過濾、分離、結晶、精制得到木糖、L-阿拉伯糖等產品[9]。

2.4.10 生物燃料 提取木聚糖、木糖、L-阿拉伯糖后的廢料，經(jīng)過半纖維素酶、纖維素酶、木質素酶分解后成單糖再經(jīng)過酒精酵母發(fā)酵，分離獲得生物燃料乙醇；廢渣進一步發(fā)酵得到生物酵素肥料。

3 展望

甘蔗全株開發(fā)應用是實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)農業(yè)關鍵技術，把甘蔗全株的各部分價值充分發(fā)掘并得到推廣應用，才能走出近年來甘蔗產業(yè)低迷局面，重新引起蔗農種植的積極性，促進甘蔗產業(yè)走上健康綠色發(fā)展之路。另外，甘蔗全株的應用開發(fā)除了本文提到一部產品外，還有眾多有待開發(fā)產品，如甘蔗渣開發(fā)高吸附性活性炭、糠酫、生物降解高分子聚合物等都具有較好開發(fā)前景。

參考文獻

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