2007
经过几十年的努力,国内的甘蔗综合利用有了很大的发展,有些制糖企业综合利用已达到世界先进水平.目前,对糖蜜和蔗渣的综合利用已有很大的规模,其产品达到数十种之多.一些糖厂(甘化厂)在这方面的经济效益超过制糖本身.
然而， 甘蔗中的一大类成分— — 蛋白质、 蔗蜡、 脂肪、叶绿素、植物固醇、高级烷醇、抗氧化剂 等却至今未被充分利用。这些物质都具有很高的 经济价值，并且是对人类社会很有用的物质，总 的数量也很大。过去未有开发利用，是因为它们 主要存在于糖厂的滤泥中，含量（比例）不高， 而滤泥中杂质很多， 提取这些有效成分相当困难。 因此，糖厂滤泥的综合利用至今还基本上处于空 白状态。可以说，充分利用现代高新科技方法， 把这些物质提取出来制成产品，是新世纪制糖工 业的一个重大开发课题。这是一个新的系列化产 业链，既能大幅度增加糖厂收入，又能造福于社 会和人民。同时，也是现代循环经济在制糖工业 中的一个重要体现，具有广阔的前景。
(1)蛋白质。 甘蔗中含有相当多的蛋白质，在 多数新鲜甘蔗压榨汁中，蛋白质含量约为干固物 总量的 1％～1.5％。一个年榨 100 万 t 甘蔗的糖 厂，混合汁中的蛋白质有 10000 多吨，可以为人 类和养殖业提供大量的营养物。
作者在 20 世纪 60 年代初曾在这些方面进行 了大量的研究实验，并撰写了“从蔗汁中提取蛋 白质及脂肪、蔗蜡的初步研究报告” 。后因故而停 止。
(2)蔗蜡。 是甘蔗表皮和茎节处的薄层白色蜡 质,其数量因甘蔗品种和生长条件不同 （如干旱或 虫害） 而有较大变化,多数甘蔗茎含粗蔗蜡0.1%～ 0.2%。100 万 t 甘蔗中含有 1000 多吨蔗蜡。蔗蜡 是一种高级植物蜡， 化学成分为长碳链脂肪酸酯、 脂肪酸、脂肪醇和碳氢化合物的混合物，接近名 贵高价的植物蜡— — 卡拿巴蜡(Carnauba Wax)，可 作它的代用品，用途很广。可用作汽车蜡、地板 蜡、皮革抛光剂、防水包装纸、复写纸、鞋油、 电器绝缘材料等的原料。纯蔗蜡白色，但工业品 多数带黄色至棕绿色。蔗蜡的熔点为 79～82℃， 是硬蜡，有蜡光性，不溶于水、冷酒精和丙酮， 稍溶于冷乙醚和氯仿，易溶于热酒精、四氯化碳、 乙酸乙酯、汽油等溶剂中。从滤泥中提取蔗蜡传 统使用溶剂抽提法，流程与设备复杂，溶剂消耗 量大，成本较高，产品的提纯精制较困难，因而 难以发展。国内外虽曾小规模生产蔗蜡，但由于 质量和成本问题，产量不大。同类产品目前由热 带植物提取。
(3)植物固醇。又称甾醇(Sterol)， 是存在于 动植物体内的一类环状化合物。固醇常与脂肪并 存于生物体内。它具有重要的生理功能，是多种 组织和细胞的组成成分，与蛋白质结合形成脂蛋 白，构成各种细胞膜，与细胞的正常生理代谢活 动有密切关系。固醇的性质接近脂肪，常与其他 的脂肪类物质共存。蔗脂内的植物固醇约 20％为 豆固醇(Stigmasterol) C29H48O·H2O，约 80％为β －谷固醇（Sitosterol）C29H50O。在蔗汁中，固醇 与蔗蜡、蔗脂的各种成分混杂在一起，大部分进入滤泥中。
植物固醇的用途十分广泛， 它是降血脂药物， 可降低血液中胆固醇浓度，防治动脉血管硬化的 疗效较好，无不良作用；它是一种优良的食品抗 氧化剂，抗氧化能力很高，可防止食品氧化变质； 它还是优良的饲料营养剂， 可加快畜禽生长速度； 它还可用作化妆品的乳化剂和稳定剂。
(4)叶绿素。 蔗汁中的叶绿素常与各种类脂物 一起存在，澄清时转入到滤泥中。它可溶于酒精 而不溶于水。天然叶绿素可加工成为叶绿素铜钠 盐，可溶于水。
叶绿素主要用作医药原料和牙膏的添加剂， 以及作为天然的植物色素加入蔬菜、 水果罐头中。 叶绿素过去主要从菠菜、竹叶等原料提取。如用 滤泥为原料，数量大而且集中，成本较低。在提 取叶绿素后分离出来的液体中，还含有类胡萝卜 素，可进一步制成维生素 K 和维生素 E。
(5)二十八烷醇和其他高碳烷醇。 二十八烷醇 (Octacosnol、Policosanol，亦称为蒙旦醇、普 利醇),CH3(CH2)26CH2OH。一般的产品是几种高级烷 醇的混合物，包含二十四烷醇、三十烷醇或三十 四烷醇等。 高碳烷醇存在于生物体的蜡状物质中, 如蔗蜡、糠蜡、蜂蜡、虫蜡以及苹果皮等,但含量 相当少。以蔗蜡为原料,数量最多且成本较低。
二十八烷醇具有多种重要的生理和医疗功 能，如促进高血脂症的脂质分解，提高人的体力、 耐力和精力，提高能量代谢率，增强包括心肌在 内的肌肉功能,改善心肌缺血；减少心肌损伤，可 用于治疗冠心病和抗凝血作用，治疗大脑局部缺 血和预防血栓形成，以及保护肝脏等，价格很高。
上述物质的提取，技术上的困难部分来自于 原有制糖工艺流程的不利影响。传统的石灰法和 亚硫酸法都将蔗汁加灰并加热到 100℃，各种杂 质大量汇集到滤泥中，经高温后变成深黑色。从 中提取的蔗蜡即使经过强力漂白，其颜色仍然较 深，各种提取物都难以制成高质量的产品。而碳 酸法则需加入大量石灰因而产生大量滤泥，要从 中提取有用成分极为困难。
作者认为，要成功地提取这些成分和制成高 质量的产品，必须对制糖工艺进行适当的改革。 首先，蔗汁要经过良好的预处理，用细密的筛滤 除去其中大部分的泥沙和蔗糠。其后的第 1 级分 离要在较低温度下进行，减少深色物质的生成。 这就是用低温磷浮法澄清，将蔗汁中的蛋白质、 蔗蜡等类脂物先分离出来。多次分析结果说明， 低温磷浮法的滤泥 （干燥后） 含粗蛋白质约 10％， 粗蔗蜡 5％～10％。
基于对包括蔗汁中各种成分的性质和相互作 用的认识和初步试验，作者提出了如下的新工艺 和提取精制的方案及步骤。
(1)蔗汁筛滤后用低温磷浮法处理， 分离为浮清汁和浮渣。
(2)浮渣过滤洗糖后，加酸降低 pH 值到 3.5，将和蛋白质结合的高分子多酚类物质及并存的无机物溶出，用塑料过滤机分离为滤渣与滤液。
(3)从上述滤液中提取高分子多酚类物质， 它是一种抗氧化剂。
(4)加入高效蛋白酶将(2)项滤渣水解，使蛋白质水解为小分子多肽和氨基酸， 变成溶解状态，然后用塑料过滤机分离为滤渣与滤液。
(5)在上项滤液中加入活性炭，吸附除去杂 质，过滤得到清液再浓缩，成为含多种小分子多 肽和氨基酸的混合液，第 1 步可以整体用作饲料 添加剂，第 2 步可以进一步分离提取其中的各种 成分，成为高纯度的氨基酸或多肽制品，用作特 种食品的添加成分。
(6)将(4)项滤渣加水加热搅拌，在高温下类 脂物即熔化并浮升到水面上，将其撇出，沥去水 分并干燥，即得到甘蔗类脂物，包括蔗脂和蔗蜡。 这项处理无需用溶剂抽提，因为蛋白质水解后类 脂物容易与水分离（如果蛋白质未水解，则要用 溶剂抽提） 。
(7)将上项类脂物加入丙酮搅拌， 蔗脂溶解于 丙酮，而蔗蜡不溶。将其过滤分离出粗蔗蜡，加 入酒精加热将它溶解，沥青类等深色的杂质不能 溶解，可过滤除去。得到的热蔗蜡溶液放入真空 容器中，酒精自蒸发回收，同时溶液温度降低， 蔗蜡不溶于冷酒精就析出，分离出来再精制成高 质量的蔗蜡。部分酒精返回流程复用。
(8)各种蔗脂留存在(7)项的溶液中，可将其 中的叶绿素和植物固醇分离出来， 分别制成产品， 溶液中的丙酮蒸馏回收和复用。
(9)在(1)项的浮清汁中还有部分蛋白质，将 浮清汁加热到 90℃，蛋白质即凝结析出，所含杂 质较少。将它们分离出来，加酸酸化将其中的色 素及钙盐等无机物溶解除去，即得到纯度较高而 淡色的固体蛋白质。
(10)在(1)项的浮清汁中含有分子量较低的 多酚类物质，可以用适当的吸附剂将它吸附分离 出来。由于它未经过高温，其性质更接近原来的 天然物质，其抗氧化性能优于经过高温澄清后提 取的物质。
目前，蔗汁的低温磷浮法已经研究成功，已 有 3 个大糖厂在生产上使用过，运行正常达到预 期效果（因略为增加制糖成本而暂停使用） 。下一 步主攻的技术课题是蛋白质的水解。近十年来酶 制剂工业发展很快，现在国内外已经有多种高效 蛋白酶产品，广泛应用在多个食品工业（啤酒、 肉类加工等）和各种行业（如纺织品处理）中， 将原料中的蛋白质水解，能够大规模、高效率地 应用。 我们要做的研究主要是选择适合的蛋白酶， 在实验室中分别使用各种商品蛋白酶对产物进行 水解，研究其水解效率和适宜的技术条件，并对 比它的成本和效果，寻求适合本项目使用的蛋白 酶。解决了这个问题，后续工作在技术上的难度 就不很大了。其中的(5)(8)(10)项可以考虑和相 关的单位（如粮油饲料加工单位、精细化工和制 药行业等）合作开发，利用他们成熟的技术和设 备，大大缩短研究和投产应用的过程。
（本篇责任编校：邢海萍）