众所周知,甘蔗是具营养和保健功能的作 物,其功能除了蔗糖对动物体提供发出热能的营 养和甜味外,在我国传统中医书中早有关于甘蔗 保健功能的记载,如公元一世纪东方朔的《神异 论》、南北朝陶弘景的《名医别录》中均有提到: 蔗汁能润肺气、助五脏、生津解酒解毒、中和、 助脾气、缓肝气等。鉴于近年世界甜味剂的大量 生产而大肆进行食糖影响健康的宣传,使食糖作 为甜味剂的消费量逐渐降低、价格下降、致使经 营蔗糖业的企业经济效益大受影响。但甘蔗的功 能远不只甜味单方面,为使甘蔗糖业提高经济效 益及开发社会保健的天然资源,特搜集一些关于 甘蔗具保健功能的成分的资料,提供给甘蔗糖业 利一研工作者和宏观调控的管理部门,旨在抛砖引 玉。
随着人民生活水平的提高,对饮料的要求也 越来越高。现在世界饮料向天然饮料发展,特别 象笋类、花粉等富含维生素、氨基酸类饮料,更 受欢迎。蔗梢是甘蔗蔗苹顶部包括生长点及以下 几节,约占全蔗苹1o%~15%的部分,蔗梢成分与其余部分成分比较,蔗糖分、纤维分、纯度 均较低;而单糖、蛋白质、氨基酸、胶体物、矿 物质、高分子量色素则较高。如能按其成分分别 利用,则能发挥更大的社会和经济效益,蔗梢汁 比全蔗茎汁作天然饮料在风味与营养成分上均胜 一筹。
甘蔗蔗糖分的积累,是从基部自下而上积 贮,未完全成熟的甘蔗,梢部(蔗尾)比基部的 蔗糖分低,成熟后才渐趋一致。表1列举一些单 位榨季前期测定蔗梢与蔗段(去梢蔗茎)的蔗糖 分等实绩。
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表1 去梢后的甘蔗蔗糖分和蔗汁重力纯度 |
从表1看,早熟种桂糖1号在11月份茎段 比蔗梢蔗糖分高6%~7%(绝对值,下同),如 果迟熟种则相差更大;按大型糖厂统计资料,甘 蔗蔗糖分提高1%,万吨甘蔗的纯利润可增加5~ 7万元。现以6万元计算,提高蔗糖分1.63%, 每万吨蔗的纯利润可增加10万元。加上斩出的 蔗梢如能合理利用,则会获得更大的经济效益。 蔗梢的利用途径可作留种育苗、制天然饮料和提 取氨基酸、过氧化酶等。
从表1可看到,去梢后的秋植或宿根蔗,11 月上旬蔗糖分已达15%~16%,超过或达到12月开榨全蔗茎的蔗糖分。故采取去梢措施可提早 20~30天开榨,把过去11月份停产的时间变为 生产期,糖厂设备的利用率可提高20%~30%,即4间糖厂相当于5间的生产能力。并且还可早 种甘蔗,延长生长期,为提高甘蔗蔗糖分提供良 性循环条件。
蔗梢比蔗茎(茎段)的蔗糖分及纯度低,而蛋 白质、胶体物、灰分、高分子量色素和还原糖分 则含量高,尤以未成熟的甘蔗相差更大。而这些 含量高的成分多为生成糖蜜的物质,在一定程度 上减少了蔗糖分的收回,对制糖工业弊多利少。
表2为POJ2878品种蔗梢与茎段非糖分含量 的比较。
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表2 POJ2878品种蔗梢与茎段非糖分含量比较 |
表2中,蔗梢的矿物质比茎段高2~3倍, 如钾高2倍,这些成分对制糖不利。又蔗梢的蛋 白质比蔗茎高7~8倍,蛋白质含量高使蔗汁胶 体增多。而蛋白质又会降解为氨基酸,且大部分 集中到糖蜜中,氨基酸的含量高易引起糖蜜贮存过程自燃事故。
蔗梢所含的高分子色素为全蔗茎的一半还 多。据梅尔基奥氏测定,甘蔗色素中的花色素及 多酚类色素多集中于蔗梢,这些色素与微量铁起 反应生成深色物质。去梢后蔗茎榨出的蔗汁纯度 提高(见表1),可减少榨季初期常出现的煮糖 困难,又可提高澄清效果,节省澄清费用,提高 产品质量。
蔗梢是蔗茎生长点(蔗黄)所在部位,当甘 蔗发育过程(除开花以后),蔗茎的养料尽量提 供给生长点,故生长发育所需的无机元素、蛋白 质、淀粉、维生素、氨基酸及酶类,都较蔗茎为高。据台湾糖业公司和日本农业专家研究发现, 蔗梢含20多种氨基酸和防癌的成分,据报道对 治疗高血压和防癌、治癌有令人意想不到的效 果,这是近年在医学上一个惊奇的发现,已引起 世界各国的重视。台湾糖业公司已决定大量生产“蔗梢饮料”供应市场。
表3是华南农业大学、广东前进农场与暨南 大学测定前进农场植期18个月的早熟种Co997 的蔗梢,制成的蔗梢饮料与市售全蔗茎汁饮料氨 基酸成分的比较[1]。
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表3 蔗梢饮料与市售全蔗茎汁饮料氨基酸成分的比较 |
表4是轻工业部甘蔗糖业利一学研究所(现广州甘蔗糖业研究所)检测中心将榨季或熟甘蔗从 顶部开始砍取40cm作为蔗梢,余下部分作为蔗 茎,分别用小型压榨机于榨两次,对所得蔗汁分 别进行测定,结果如表4所示[2]。
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表4 蔗梢和蔗茎成分对比 |
表3, 4表明,蔗梢比全蔗茎的氨基酸和钾、 钙、镁、铁、锌高。氨基酸除众所周知的营养作 用外,近年医药研究部门也已确认某些氨基酸的 医疗价值,如精氨酸、谷氨酸作为肝昏迷抢救药 物之一;组氨酸用于治疗胃及十二指肠溃疡和肝 炎;蛋氨酸用于治疗肝硬化和脂肪肝;赖氨酸、 蛋氨酸大量用作强化食品,促进儿童发育;天门 冬氨酞胺是治疗心脏病和高血压的良药。
蔗梢富含矿物质,作为饮料可补充人体需要 的微量元素。蔗梢的氨基酸含量较高,将蔗梢汁 通过离子交换树脂提取,为复合氨基酸液,可作 为营养品,如需其中单种氨基酸则再通过色谱分 离提取。
蔗梢饮料的制造工艺与制糖工艺差不多,提 汁后采用石灰法或加豆浆加热法澄清,以保持风 味,澄清后蔗汁可配抗坏血酸(维生素C)等一类抗氧化和酸味剂,以保持蔗汁不变褐;榨季时也 可先浓缩成糖浆贮存,人夏季节再冲稀装瓶。
叶绿素(英文名Chlorophyll)存在于蔗叶 蔗茎绿色小原形质((Plastide)中,其中构成甘蔗 绿色的有色蛋白质称叶绿蛋白体,它的功能是使 甘蔗进行光合作用,吸收二氧化碳转变成糖及纤 维,并放出氧气。据梅尔基奥[3]研究结果:叶绿 素是以悬浮状态存在于初榨蔗汁,加灰、加热就 能除去,极少存留于糖浆或糖蜜中。蔗叶一般含 叶蛋白4%~6%。蔗汁在糖厂清净工段,经加灰、加热等处理,当达到蛋白质凝固等电点的酸 值时,绝大部分的叶绿素与蛋白一齐被凝固,而 集中在滤泥中,石灰法滤泥蛋白含量约15%, 亚硫酸法滤泥蛋白质含量7%~10%,叶绿素含 量约2%。
叶绿素及其衍生物商品,依其用途产品有水 溶性、醇溶性及油状液3种。在医药上有广泛用 途。如医药有20多种成药是应用叶绿素及衍生 物作原料,内科药物如治疗肝炎、胃溃疡、心血 管和白血球减少的药物的原料;外科用于治疗灼 伤、中耳炎、慢性溃疡、水稻皮炎等;牙膏放叶 绿素有护齿除臭功效。叶绿素还是制造叶绿醇 (Phytol)的原料。
目前世界上许多国家都在开发天然色素,以 取代有害的合成色素。从植物中提取的天然色 素,叶绿素铜衍生物可溶于油脂、酒精或水,这 种化合物在叶琳环中心有配位结合的铜原子,此 结构使制剂有明亮的绿色,并具有高度的生物活 性。制剂不仅没有毒性,而且在某些情况下还可 以消除或减少毒素的作用以及变态反应原的作 用。是较理想而符合卫生标准的天然色素。是食 品及日用品的着色剂,如一些蔬菜、水果罐头用 叶绿素铜钠盐作着色剂。
产品分脂腊状叶绿素和叶绿素铜钠盐两大 类,下面分别介绍。
过去是以菠菜、竹叶、苜蓿、绿麻、蚕粪(沙) 为原料提取天然色素,而以蔗叶为原料,数量比 用菠菜、竹叶、树叶等多而集中,成本低廉,提 取后仍可作饲料。
从蔗叶或滤泥提取叶绿素,可用95%酒精 或85%丙酮作溶剂,糖厂可就地取材,生产较 安全,成本较低。但提抽过程部分水溶性的杂质(如糖等)都溶进酒精,使纯度较低;用丙酮作 溶剂,渗透力强,对腊质、类脂等溶解度少,比 酒精抽提纯度高。
工艺流程图如图1。
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图1 脂蜡状叶绿素工艺流程 |
浸提采用四罐三级逆流串连浸提,浸提罐4 个用钢板焊制,底部钢丝板垫上滤布,把原料倒 人,泵人(用防爆马达)溶剂以浸没原料10cm 为度,每级常温浸提4h(以酒精为溶剂时可用 70~75℃浸提)。放出浸提液。蔗叶或滤泥经3 次浸提后,叶绿素已将近抽尽,残渣在罐底开蒸汽加热回收溶剂,经3级串连抽提的浸提液含近 饱和的叶绿素呈深绿色有红色莹光,过滤除夹带 不溶物,浸出液含固形物1%~1.2%,含叶绿 素0. 06%左右,放人蒸馏釜中加热回收溶液, 釜底剩下的半流状液体,冷却后由于与什质比重 不同,月旨腊状叶绿素浮于表面,下层为“废液” 脂腊状叶绿素的含水量18%~25%,含叶绿素 量8%~11%。为醇溶性产品。
叶绿素铜钠盐(Chlorophyllin, coppered, trisodium salt)是水溶性叶绿素衍生物,分子 量722. 14,在医药、食品及日用品工业比脂腊 状叶绿素产品用途更广泛。目前医药上对叶绿素 铜钠盐要求质量较高,纯度要达90%以上。产品作为染色剂或外科用的,有25%及50%两种。
制造方法:叶绿素分了是镁原了与其中的氮 形成四配位体的络合键,在酸性下用硫酸铜的铜 离了把镁置换成铜叶绿素,再加碱碱化成叶绿素铜钠盐。目前生产叶绿素铜钠盐有两种方法:一 种是先与铜盐络合,然后皂化成盐;另一种是先 皂化后才与铜络合。
叶绿素镁与铀的置换:将酒精或丙酮浸出液 加醋酸调至酸性(约pH4 ),加人CuS04·5H2O溶 液,按叶绿素镁的含量计算应加量(每吨蔗叶约 加硫酸铜2kg ),搅拌1h以上至浸出液红色莹光 消失为置换反应完毕。
皂化:用NaOH或KOH将铜叶绿素碱化,使 生成水溶性叶绿素。加碱量要按浸出液的皂化值 来决定。(先取样测定)加热到60℃保持2~3h, 取少许皂化液,加人2~3滴汽油摇匀,上层无 绿色为皂化完全。分离出皂化物(内含类脂的皂 化物可进一步回收利用),非皂化物因除含叶绿素外尚含植物醇与胡萝卜素等杂质,先将不皂化 浸出液回收酒精后,再加人汽油溶解除上述杂质 (叶绿素不溶于汽油),利用汽油与浸出物分层 的特性,将浮于面上的汽油层分离后,浸出物加酸酸化变成不溶于水的铜叶绿素,用水、氨水或 苯洗涤后,除去水溶性糖、蛋白、无机盐等杂质, 再碱化变回水溶性的叶绿素铜钠盐,在105℃烘 于,研碎为产品。
在分离出来的汽油洗出液中,因溶解了植物 醇及类胡萝卜素,这两种副产品同样是价格较高 和用途广的原料,可回收利用。植物醇是高级不 饱和醇,与萘醌作用可合成维生素K(防出血药); 与三甲对苯三酚作用又可合成维生素E(防衰老 抗氧化药),故是较重要的医药原料。胡萝卜素 又称维生素A原,如胡萝卜素可转化成二分子的 维生素A,生物效价较高,本身可作红色食用色 素,或与叶黄素乳化制黄色素,是良好的食用色 素。
据信息报道:日本近年在甘蔗产地采用甘蔗 渣饼提取二十八烷醇。
古巴最近研究:从蔗皮中,提取8种高碳烷 醇,按固定比率混合成为甘蔗普利醇(Sugarcane Policosanol)。这种甘蔗混合醇具降胆固醇作 用,与当前一些合成的降胆固醇作用相当,经临 床证实,服用蔗皮提取的高碳烷醇在8个星期内, 可降低18%的总胆固醇、降低28%坏的胆固醇 LDL,增加29%好的胆固醇HDL、降低37 % LDL/HDL (坏的胆固醇和好的胆固醇的比率),其成效比 最新的合成降胆固醇药物更有效。
二十八烷醇(英文名Octaeosanol , Policosanol)中文另译为蒙旦醇、普利醇,日 本称高梁醇或缩写为C28-alc,化学式CH3 ( CH2 ) 26CH2 OH,烷表示分子中碳原子为单键结构,一 般商品是多个碳烷醇的混合物,产品代号以 C28-25、或octa-25表示,意即混合醇内含二 十八烷醇为25%,其余高碳烷醇为二十四烷醇、 三十烷醇或三十四烷醇等,产品规格必须列出各 种醇的名称与含量,如目前国内有些产品规格见表5。
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表5 几种高碳烷醇产品规格 |
高碳烷醇存在于天然的脂蜡中,但它的含量 则依不同作物、不同部位差异较大,如甘蔗中的 蔗皮因甘蔗生长自身保护的需要,附着的不少蔗 蜡中就含相当多的二十八烷醇;此外糠蜡、蜂蜡、 虫蜡糠蜡也同样含有二十八烷醇;如在苹果中皮 与肉的含量差异很大,苹果皮含221.8×10-6的二 十八烷醇、花生的脱胚籽粒含量为70.5×10-6; 而花生胚只含50.6×10-6;葵花子种皮只含2.1×10-6,而脱胚籽粒则含6.8×10-6。
在近代医学研究过程中,发现越来越多的二 十八烷醇的生理功能,所以引起生物科研工作者 重视发掘从天然植物中提取,而首先选择高含量 的作物或部位作为提取原料的研究。
二十八烷醇的生理功能。美国依利诺斯大学 在20年里,进行了894人、42个项目各阶层人 的测试研究,归纳实验结果,确定二十八烷醇具 下列效果:
(1)促进高血脂症的脂质分解——在人群 实验中服用二十八烷醇后,血清胆固醇水平显著 下降,而高密度脂蛋白胆固醇(对人体有益的胆 固醇)含量则不变,而且肾周围的多脂组织的重 量显著下降,而细胞数目并未减少,表明二十八 烷醇可抑制组织中脂质积累。还可降低血浆中甘 油三醋的含量,提高脂肪酸含量。
(2)提高体力、耐力和精力——通过对多 种(如田径、游泳、摔跤等)运动专业的运动员 对比试验表明,二十八烷醇在增强人体运动机能方面表现突出,运动后表现出较低心率和血压, 提高肌肉耐力和反应敏锐性、缩短反应时间、增 加登高动力,而作为衡量体力指标的握力和胸力 也有所提高。
(3)提高能量代谢率,消除肌肉痉挛,增 强包括心肌在内的肌肉功能;降低收缩期血压 等。
(4)改善心肌缺血,减少心肌损伤的范围, 用于治疗冠心状动脉心脏病。
(5)抗凝血作用,研究发现二十八烷醇与 阿司匹林合用,具有协同治疗大脑局部缺血和血 栓作用,参与了前列腺素和凝血素的代谢途径。
(6)保护肝脏——二十八烷醇对半乳糖胺 和硫代乙酞胺所诱导的肝细胞毒害有明显的抑制 作用,对CC14诱导的急性肝损伤也有明显的保 护效果。
二十八烷醇的提取方法,目前从高级蜡或油 脂(包括蔗蜡)提取分离二十八烷醇较成熟的工艺 有两种:即溶剂提取法和超临界流体萃取法。
溶剂提取法在国内已被采用,如从长白山蜂 蜡中提取分离生产二十八烷醇就是采用此法。方 法是先用醇相皂化,多种多次溶剂浸提,使蜡质 分离脱净,然后把溶剂提取液用色层柱层析分 离,或蒸馏分离,层析反复次数越多纯度越高, 层析或蒸馏的溶液,最后采用浓缩结晶法获得高 纯度的制品。如果生产一般口服制品,可生产浓 缩液。也可以与生产其他植物醇、甾醇类生化制 剂多层次利用深加工,增加经济效益。
另一种提取方法是超临界流体萃取,这种方 法是近代较先进的分离技术,它的优点是分离效 率较高,一般经过两级分离后,便可获得纯度高 的二十八烷醇产品(约50%),而且无溶剂残留于产品中的问题,工艺较简单,收率比溶剂法高。
日本用甘蔗渣饼为原料进行提取,估计是蔗蜡附 着于甘蔗皮表层,在压榨机榨出蔗汁后,蔗皮在 蔗渣内,因此蔗皮上的蔗蜡大部分仍留在蔗渣 内。而有部分蔗蜡则混人榨出蔗汁中,蔗汁经加 热、加灰等澄清净化工序处理后蔗蜡留在滤泥中,因此过去糖厂生产蔗蜡,从滤泥中提取。美 国密苏里州AMCLYDE公司开发了一种甘蔗剥皮机 (Tilby Cane Separator),于90年代已在墨西 哥糖厂处理甘蔗,代替压榨机提汁。用剥皮机把 甘蔗皮剥离后,集中全部蔗蜡,故利于提取蔗蜡, 提蔗蜡后的蔗皮,比普通蔗渣坚硬加树脂粘胶 剂,可制强度高的硬质人造板或条形材,应用于 建筑的梁、柱、门框等代替木材;剥皮后的蔗肉, 用轻型榨机、榨出蔗汁直接作具甘蔗风味的天然 饮料,提高产品价值。云南省利一委,曾考虑引进 剥皮机设备,以提高甘蔗多层次深加工产品所获 的经济效益。
纯度高的二十八烷醇开发的如降血脂、护肝 等药物,附加值高,也比其他药品销量大。而纯 度稍低的产品,则用于功能性健康品的添加剂, 特别引人瞩目的是针对运动员开发的产品,不仅 能够增加人体精力、耐力,而且有利于体重的减 轻,使运动员能够参加轻量级比赛,增加获胜机会;又可开发军需高能饮品。利用二十八烷醇作 为化妆品的添加剂,能促进皮肤血液循环和活化 细胞,有消炎、防治粉刺、脚气、湿症等皮肤病 的功效,因此有广阔的市场潜力。
二十八烷醇的安全性也很高,小白鼠试验 LD50为18000mg/kg,比食盐还高,而一般保健 对二十八烷醇的使用量很小,根据实验每人每天 用量在0.3mg左右,食用6~14周,即可获得理 想的效果。
甘蔗糖业综合利用,早于70年代已有从滤 泥提取蔗蜡工业化生产(广东东莞、东风等糖厂、 湖南屈原糖厂、浙江义乌糖厂等),由于未有高 附加值产品而经济效益不高致停产,近年生化技 术提高,可考虑从中提取高附加值产品,以提高 糖厂效益。
据称这种甘蔗高碳烷醇提取产率为每千克新 鲜甘蔗提取约0.1 g。但采用剥皮机把蔗皮与蔗 肉分离,分别应用,则蔗皮提取甘蔗高碳烷醇, 蔗肉榨汁不影响制糖出糖率,而蔗肉榨的汁较清 净,可作天然饮料。
甘蔗与一些食用植物如茶叶、大豆、竹叶等 一样,含有对人体具抗氧化活力的多酚类化合 物。据中外关于甘蔗成份的专著论述:甘蔗中多 酚(Polyphenols)类物属水溶性色素,它们都含 有C6-C3-C6的碳骨架,同时在苯环上都具有两个 以上的轻基,常见的有3类:即花青素(Antho- cyanidians)、花黄素(黄酮类Flavonoids)、儿 茶素(Catechins,简称CAT)。这些多酚化合物 易与铁形成墨绿色;其中靴质在碱性中变暗色,遇 铁生成蓝黑色,所以使蔗汁颜色呈深色,故是对 蔗汁清净的不良成份[5,6],应设法除去,但多酚 类物却是抗氧化活性物,如果把它除去并加以回 收利用,则是一举两得的举措。经清净专家[5,6]实践证明:由于多酚类在石灰作用下只将部分高 分子多酚降解成较小分子的酚类物,而不被石灰 沉淀(但亚硫酸会破坏多酚结构、碳酸法加灰量 大会被沉淀除去),故可在糖浆中提取,而在经 结晶后再回溶的糖浆则更纯净,可提取纯度较高 的多酚类化合物。又据海尔基奥氏和克拉克的研 究测定,甘蔗中的多酚类化合物多集中于生长点 附近的蔗梢部分,如分子量5000以上的高分子 量多酚类化合物在全条甘蔗的分布为:蔗叶占3 3%、蔗梢(由0~11节)占37,去梢后的蔗 茎只占30,可见蔗梢虽只为蔗茎的小部分, 但多酚类物则比蔗茎还多,而相对集中。克拉克 测定过甘蔗三部分的压榨汁多酚类物含量为:生 长点1536 mg/kg、梢部汁2668 mg/kg、去梢蔗 茎汁553 mg/kg。因此认为除去蔗梢对蔗汁脱色有利。把蔗梢榨汁提取多酚类物,提后的副产物 还可制饮料或酒精和蔗渣饲料等。克拉克还提到 多酚类物在蔗汁清净时,加少量石灰不会被沉 淀,她称在石灰法制出的原糖中的色素约有三分 之二属多酚类物。美籍华裔制糖专家周重吉博士 主持研究的“石灰、超滤、直出精糖和提取多酚 类物”命名为CTI,流程就是采用蔗汁石灰清净 予处理后用超滤膜过滤得清净汁,蒸发、结晶、 分蜜后,以结晶的回溶糖浆通过吸附树脂以吸附 多酚类物,然后用解吸液分层洗脱多酚类物,将 浓度较高的解吸液集中蒸发浓缩,即为多酚类混 合产品;未为吸附树脂吸附的糖浆的色素被去除, 再经活性炭处理,得清透纯糖浆,结晶分离后为 精炼糖产品。如果多酚类物经济效益好的话,另 一个途径是用蔗梢为原料,提取多酚类物,因蔗 梢含多酚类物比蔗茎多,原料成本会比其它作物 如茶叶等低。
从清净蔗汁或糖浆提取多酚类物的方法,参 考目前其它植物的提取方法,大致有①溶剂萃取 法;②离子沉淀法;③吸附柱分离法;④超临界 二氧化碳萃取法4种。在我国通过总结近年一些 工厂的生产实践,认为超临界CO2萃取法无论在 产率、纯度、安全性、污染少等诸方面均较前3 种方法为优。因溶剂法耗有机溶剂多,生产成本 高,且用的甲醇、乙醚、丙酮、乙烷等溶剂残留 产品有毒、生产操作欠安全;离子沉淀法是利用 重金属沉淀多酚物,而铜、铅、铝等盐类均有毒, 食品、医药中不允许含有这类物质;离子吸附柱 虽得率与质量优于前二法,但吸附树脂价昂、使 用寿命不长,使成本增加,另近年国家公布暂禁 用大孔树脂作吸附剂生产提纯食品和医用品,因 树脂的原料与制造工艺存在安全性问题。
在国内外已有用其他植物提取的多酚类产 品,在我国有些产品已列人国家中药保护品种。 经临床试验对人体健康主要有以下功能:
(1)抗氧化防衰老。由于酚类化合物是由轻 基(-OH)与芳烃核(苯环)直接连接的化合物。因 其轻基具取代的高反应性和吞噬自由基的能力而 有很好的抗氧化活性,可清除人体内产生过多的 自由基,保护细胞膜的结构,减缓人体衰老。大 量试验表明多酚类物具有明显的抗氧化活性,其 抗氧化活性比维生素E还强,若与维生素C和E 配合服用,还具有增效作用。
(2)抗菌抗病毒。因多酚类物能沉淀菌体蛋 白,使菌体蛋白变性而失活。又因儿茶素类对很 多引起人体致病的微生物有抑制作用,但它又不 伤害肠内有益微生物,因而具有清理肠道功能。 自1996年新型空调机已将儿茶素安装在空气出 口,以除空气病菌与病毒。
(3)降低血脂,抑制动脉硬化。多酚类物对 脂肪代谢有明显抑制血浆和肝脏胆固醇作用,故 不但可降血脂还有减肥效果。
(4)抑制癌细胞增长、抗突变、抗癌、抗辐 射和减轻金属对人体产生的毒害作用。美国一公 司添加多酚类物于化妆品中,以防紫外线辐射及 预防皮肤的早期衰老。
(5)除臭。添加于口香糖或香烟滤咀,可除 吸烟者口臭。
多酚类物用于食品工业中代替化学合成抗氧 化剂BHA, BHT,抗油脂和含油食品氧化变质, 因化学合成抗氧化剂具毒性被限制使用。又用于 食品防止天然色素降解褪色。
固醇又称幽醇(Sterol)是一种被油脂溶剂萃 取后的萃取液、不被碱皂化的不饱和及饱和的二 级醇、分子中有4个碳环,其中3个是六碳环但 没有芳香族特征的有机化合物,甾醇在动物和植 物体内具有重要的生理功能,它们是多种组织和细胞的组成成分,与蛋白质结合成脂蛋白,构成 细胞的各种膜,如细胞膜、核膜、线粒体膜、内 质网等,与细胞的正常生理代谢活动有密切关 系。
在植物细胞(如在稻谷、小麦、玉米、大豆、 菜籽等)中广泛存在着植物固醇。甘蔗生长过程 由于本身生理需要如防止蔗茎水分蒸发,防病虫 害等,在蔗茎表面特别是结节处附着薄层蔗蜡, 不同品种附着情况略有区别。这类物是一种类脂 物(lipids),这些类脂肪物又分为蜡状类脂物和 脂肪状类脂物,类脂物约为甘蔗重量之0.18%, 也是依甘蔗品种、产地和制糖工业方法不同而 异。
类脂物在压榨工段残留于蔗渣约占60%, 约有30%~40%进人粗蔗汁中,经加灰清净处 理,除钙盐而沉淀到滤泥中。于滤泥用溶剂如汽 油、苯、酒精、四氯化碳等均可萃取出总类脂物 (或称粗蜡),当用丙酮或其它适宜溶剂精制蔗蜡 时,丙酮不溶物为蔗蜡,质硬,熔点高。粗蜡中 约有20%~30%为蔗脂,丙酮可溶解,熔点低。 固液分离得丙酮抽提的类脂物溶液,蒸出丙酮后 便为蔗脂。蔗脂为油类或膏状,含甘油脂类、固 醇类、脂肪酸等化合物,将蔗脂加碱皂化后,未 皂化部份为植物固醇,蔗脂内的植物固醇约20 %为豆固醇(Stigmasterol)C29H48O·H2O;约80%为β-谷固醇( (β-Si tosterol) C29H50O。
植物固醇的作途十分广泛,主要有以下几个 方面:
(1)医药方面——用作降血脂药物,它在临 床应用作降低血胆固醇浓度,以防治动脉血管硬 化,有较好疗效,且无不良副作用。植物固醇还 有止咳、祛痰和促进慢性气管炎病变的“组织修 复”的作用。植物固醇的生理价值很高,以谷甾 醇为例,它可用于合成调节水、盐、蛋白质和糖 代谢的甾类酸素。有些文献报道:可作避孕药的 原料之一。
(2)食品方面——用作食品添加剂;植物固 醇中属阿魏酸脂类的是一种优良的抗氧化剂。与维生素E或BHA, BHT等油脂抗氧化剂并用时, 其抗氧化能力比单独用E或BHA, BHT提高5~10 倍,故是天然优良的食品抗氧化剂;若与甘氨酸 并用,能延长油脂自动氧化酸败的诱导期。所以 在生产含脂点心、糕饼和方便面时,在配料的油 脂中先加人植物固醇,可提高产品的稳定性。
(3)饲料方面——固醇添加在畜、禽配合饲 料中,可加快畜禽生长速度,故属饲料营养剂。 另它对畜禽还有抗菌作用:如对金黄色葡萄球 菌、大肠肝菌及枯草杆菌有抗菌效果。0.5%谷 固醇的抗菌效应相当于1%的安息香酸。
(4)化妆品方面——经乙氧基化的固醇(植 物固醇的衍生物),大多用于香水和化妆品工业。 因植物固醇本身是低HLB值(乳化剂亲水亲油平 衡值的标志,从1~17,数字越大,亲水性越好) 的乳化剂和稳定剂。如将固醇乙氧基化后,乳化剂功能—HLB值可从3提高到7~17之间。乳化剂除用于化妆品外,还可用于食品工业。
甘蔗汁含蛋白质0.1%~0.2%,即每千吨 蔗汁含蛋白质1t,数量可观。若能回收其十分 之一,则一间日榨1万t的糖厂,每日可生产蛋 白质1t,这个构思对当前人们提倡强化营养和 提倡少含胆固醇食物,是一种优选的蛋白质资 源;另外随着人民生活水平提高、人口增加、可 耕土地减少的发展趋势、蛋白质消费量剧增,单 靠畜禽牧渔业供应蛋白质受土地制约而不能满足 需求,故国家重视开发微生物和植物蛋白质作为 肉的替代品质选择和功能性食品,如开发叶蛋 白、大豆蛋白、真菌蛋白等。蔗汁蛋白也属叶蛋 白的一种廉价蛋白源,它含多种必需氨基酸,以 苏氨酸、天冬氨酸、组氨酸为高,次为亮氨酸、 异亮氨酸、缬氨酸、酪氨酸、谷氨酸等;凝聚物 还含有多不饱和脂肪酸、抗氧化物、胡萝卜素、 维生素和矿物元素等营养物质。
毛里求斯曾进行过在制糖过程回收蛋白质,方法较简单;先用粗筛过滤压榨汁,然后将压榨 汁加热至约90℃,沉淀或用沉降式离心机过滤, 滤渣为甘蔗蛋白,滤液往制糖澄净工序。这个方 法分离到的滤渣含蛋白质较高,但产量不多;另 一方法是在加热前加少量石灰乳,再加热沉淀或 离心过滤,这个方法滤渣含蛋白质低于不加灰热 流程,但渣量大些,总的蛋白回收率以后者为高。 还有从滤泥中回收的方法;是用氢氧化钠溶解滤 泥中的蛋白质,过滤,滤液再用酸凝固,过滤回 收。这个流程则完全不涉影响制糖生产,特别适 合于广西南宁糖纸集团公司近年改用的低温磷浮 法,在低温磷浮价段收集的滤泥含有机物较多, 钙盐等灰分较少。
过氧化物酶,英文Peroxidase是进行过氧 化反应的专一性催化酶,具蛋白质特性,作用是 催化底物脱氢。甘蔗嫩叶或蔗梢部分存在这种 酶。氧化酶提制产品可用作生物化学试剂,食品 添加剂、医药制剂等用途。过氧化物酶的提取方 法:将嫩叶或蔗梢(含蔗黄附近)捣烂成浆状,以 预冷的磷酸钾缓冲液调匀浆液,过滤分离渣和 液,滤液含游离过氧化酶,含酶的上清液用硫酸 钱凝聚离析,分离出液体,沉淀的凝聚物冷冻于 燥成为粗酶体;再进行粗酶提纯:用冷的磷酸钾 缓冲液溶解粗酶,并用蒸馏水透析、离心分离, 分离出的清液用-15℃酒精沉淀,静置后,在冰 冻离心机中分离收集固体物,再将固体物溶于少 量缓冲液中。透析除酒精:透析液用柱色谱分离 层析,层析的洗脱液为纯酶液,真空浓缩,浓缩 液即为高纯度的过氧化酶产品。
随着生活水平的提高,不少人患高血脂症。提倡多吃粗粮谷物纤维,目前较流行的燕麦数、 小麦芽胚等,但适口性较差,并且降胆固醇效果 有限,而药物中他汀类(Tatin)药物,虽有降脂 效果,但多吃会影响肝功能,故世界科技工作者 正寻求天然的降血脂食品,如红曲霉素等。近年 美国科学家从酵母中提取β-葡聚糖,再把它制 成葡聚糖纤维,这种制品的优点是适口性好、降 血脂效果显著。在风味、质地、适口性等方面均 优于谷物制的谷物纤维;特别在降低胆固醇的效 果比燕麦数显著。
近年世界上越来越多的人信赖天然植物,天 然植物的市场需求以每年13%的速度持续增长。 一个重视天然药物与食物治疗作用的热潮已在全 世界范围内形成。在我国植物提取物在保健食品 的开发中占有十分重要的地位,卫生部发布的可 用于保健食品或药食两用的物品名单,为开发以 天然植物提取物为主的保健食品提供了政策依 据。越来越多的国内厂商在不断开发各种新型植 物提取物的保健品。据粗略统计,近几年申报的 保健食品中绝大部分的主要原料是植物提取物。
甘蔗除蔗糖、纤维等成份外,尚有不少可利 用的营养保健功能的生化成分,过去奈于检测仪 器和分离手段所限,未有发现或发现后无法分 离。近年玉米、蚕桑、稻谷等作物通过不断研发, 已将越来越多的提取物转化成产品,提高其作物 的经济效益,可为甘蔗糖业借鉴。
以上列出的甘蔗提取物只是其中一部分,通 过研究尚可发掘,潜力较大。有些属短平快项目, 有些属高附加值产品,但涉及其他行业,建议与 有关专业部门合作共同研发,则可取长补短,提 高成效。