甘蔗糖业  2003 Issue (2): 41-44   PDF    
从甘蔗中提制若干保健品的探讨
保国裕     
广州甘蔗糖业研究所 广州 510316
摘要:为提高甘蔗糖业的经济效益和开辟保健产品资源,本文介绍几项可从甘蔗中提取的高附加值保健品的性能与提制工艺,如蔗梢饮料、氨基酸、叶绿素、二十八烷醇和高碳烷醇、固醇、蛋白质、过氧化酶、葡聚糖等。旨在引起有关厂家关注。
关键词蔗梢     叶绿素     二十八烷醇     固醇     过氧化酶     葡聚糖    

0 前言

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。

1 甘蔗蔗梢汁制天然风味饮料或提取氨基酸

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。

1.1 蔗茎去梢对糖厂的好处
1.1.1 提高甘蔗蔗糖分降低生产成本,提高纯收益

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。

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。

1.1.2 提早开榨延长榨期,提高生产能力,节省扩建、基建投资

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。

1.1.3 提高蔗汁纯度,减少造蜜成分,有利于澄清煮炼,提高糖分收回

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。

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。

1.2 蔗梢的营养成分

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]

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]

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。

2 从甘蔗滤泥或蔗叶提取叶绿素

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%。

2.1 叶绿素商品的用途

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。

2.2 提取方法

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。

2.2.1 脂腊状叶绿素(醇溶性)

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。

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。

2.2.2叶绿素铜钠盐的制造

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。

3 从蔗蜡中提取二十八烷醇和高碳烷醇

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。

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。

4 从蔗梢汁或回溶糖浆(石灰法)中提制多酚类抗氧化剂

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。

5 从蔗脂提取植物固醇

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。

6 制糖过程回收蛋白质

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。

7 从甘蔗嫩叶或蔗梢提取过氧化物酶

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。

8 从酵母中制取降胆固醇保健品——葡聚糖纤维

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。

9 展望

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。

从甘蔗中提制若干保健品的探讨
保国裕