甘蔗色素主要成分有4 种^[5]：即叶绿素、叶黄 素、胡萝卜素及花色素。蔗汁中的色素物虽不多， 约为蔗汁1％的，为有机非糖份的17％。但甘蔗集 中榨量大，每榨1000 t 甘蔗约有1 t 多的色素物，如 提取率只30％的话，也有0.3 t。一间日榨万吨蔗的 糖厂，可提取3 t。为此，可试探讨一下，这些对制 糖澄清不利的色素，如何加以利用，使它资源化， 以提高经济效益。

叶绿素、叶黄素、胡萝卜素通常存在于蔗叶、 蔗茎体细胞中的小原形质（PLASTICLE），蔗叶一 般含4％～6％。蔗茎的上述小原形质除部分残留于 蔗渣外，在蔗汁中绝大部分与蛋白一齐被凝固，而 集中在滤泥中，所以可以在滤泥中提取。叶绿素的 用途除了是理想的天然食用色素外，尚有医药与保 健功能，只医药就有20 多种成药用它或它的衍生物 作原料。胡萝卜素是众所周知维生素A 的前身。花 色素与前者不同，是可溶于水的色素，它属多酚类 化合物。澄清后尚有残留于蔗汁，影响糖浆以至糖 产品色泽。

甘蔗与一些食用植物如茶叶、竹叶、菊花叶、 莲藕等除了传统食物功能外，尚含有多酚类化合物， 甘蔗经压榨^[6]、加热多酚类物质与铁形成绿褐色存 于蔗汁中，使糖液色泽加深，所以在制糖过程需要 除去这些多酚化合物。然而这些成份尚有部分随生 产流程存在于糖浆以至糖蜜，而以用糖蜜发酵酒精 后的粗蒸馏废液更为集中，可用大孔脱色树脂从糖 蜜或废液中吸附、收集这些多酚化合物。蔗多酚除 与茶多酚、类多酚化合物具有抗氧化、抗氧自由基、 增强免疫力和消除食物中丙烯酰胺毒性外，还具有 除臭功能。据最近报道：日本新三井制糖公司已开 发出蔗多酚作食品除臭剂，它不但具有抗氧化功能， 尚可使食品中不理想的味道消除，如生产蔬菜汁 （泥）时萝卜、芹菜等产生一股怪味，但添加蔗多 酚后即消除，成为清香菜汁；又如炒猪肝、煎鱼、 肉饼时有畜肉鱼肉的腥膻味，制骨胶原的动物材料 的腥味等添加蔗多酚后，可消除。还可改善柠檬香 精香料产生的苦味。在上述用途中仅添加很少量就 起作用，所以它为食品加工业提高质量、创造新风 味做出很大贡献。香料公司也利用它提高香料的质 量。蔗多酚还与从糖蜜中提取出来的“糖蜜风味剂 ——MSX——IMF”等相似，具有增香、除臭和保 鲜等功能。蔗多酚在全条甘蔗中，尤其在蔗梢生产 点部位，高于其余蔗茎。

蔗多酚的提取可采用色层分离法吸附。应用一 条活性AL₂O₃ 柱，在柱的上层显出一条紫色带。此 带之下生成一条光亮的蓝带，洗涤吸附物，洗脱液 为多酚类物。笔者曾有专门文章介绍多酚类抗氧化 活性的保健功能，在这里也不用再介绍，剩下的叶 黄素在这里简单介绍。

叶黄素原名lutein 又名Xanthophylls，通常与叶 绿素紧密结合在一起，它的分子式为C₄₀H₅₆O₂，叶 黄素同叶绿素一样不溶于水。

叶黄素的生理活性物特别引起世人重视的是： 预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与 失明的特效药；另一个功能抗氧化活力，对预防结 肠癌、预防肌肉退化症，预防细胞衰老和机体器官 衰老有一定的作用。由于它无毒、无害、有预防衰 老的好效果，近年在美国市场十分畅销。美国南北 各地大量种植金盏花来提取叶黄素。由凯明公司首 先采用，随后有罗氏药物公司、德国一些药物公司 生产。并且一些外国公司还到我国东北、华北、西 北地区投资种植万寿菊和建厂生产叶黄素。甘肃省 武威筹建年产400 t 生产装置，青岛大学天然产物研 究所、青岛赛特香料公司、农业大学、北京大学、 上海交通大学等均分别以不同原料提取工艺研制系 列产品。如果能从甘蔗叶或滤泥中提取，则比专门 种植成本更低。

叶黄素的提取方法用甘蔗副料提取尚未见发 表。用万寿菊花粉提取叶黄素工艺为：用复合试剂 乙烷：丙酮：甲醇混合溶剂，浸取时间25 h。提取 率6.21 mg/g。天津科技大学以茶叶为原料用6 号溶 剂油，微波功率680 W，萃取时间30 s，液固比 （mL/g）=25：1，微波浸提2 次，此条件下的叶黄 素提取率为65.45％，叶黄素溶液的最大吸收波长是 447 μm。

叶黄素测定方法；1、薄层层析法，用石油醚； 丙酮=50：4 作为展开剂进行点样展开。2、紫外光 谱法：石油醚溶解叶黄素后，在400～500μm 范围 内用紫外可见分光光度仪扫描。3、红外光谱法：在 压片机上将KB1 固体颗粒压成小圆片，叶黄素纯化 液涂在小圆片上，放入红外光谱扫描。

麦角固醇英文ergosterol 是28 碳甾族化合物， 是生产维生素D2 的前体，也是生产甾体激素药物 的重要原料，如用于“可的松”，“激素黄体酮”的 生产。而维生素是人和动物生命活动中不可缺少的 重要物质之一；维生素D2（以下简写为VD2）在调 节生命代谢功能上有重要作用，能促进肠内钙磷的 吸收、促进骨质钙化；在临床上用于预防及治疗佝 偻病，骨软化症及甲状腺功能减低等。同时它亦是 营养保健食品（特别是儿童的食品添加剂）和强化 饲料的添加剂生产禽畜的复合饲料和全价饲料都需 添加，在国内外市场一直是紧缺畅销产品，故有广 阔市场。

维生素D2 又名麦角钙化固醇英文Calciferol 中 文又称骨化醇（C₂₈H₄₄O）分子量396.66，为无色针 状结晶，遇光或空气容易变质，在水中不溶，溶于 氯仿、乙醇、丙酮、乙醚，熔点115～118℃同时分 解。麦角固醇存在于酵母、青霉、黑曲霉等真菌的 菌丝体中，而以酵母含量为高；因此，目前麦角固 醇的生产主要采用微生物发醇，所用菌种大多为酵 母菌。由于麦角固醇为胞内产物，其含量随菌种和 培养条件的不同而不同，因而生产过程控制应当以 高生物量和高含量相统一为目标。用糖蜜或纯度稍 高的糖液为原料发酵含高麦角固醇酵母，关键技术 一是选用高含量麦角固醇的酵母菌株，如中科院北 京微生物研究所的YG605、云南勐永药业公司保存 的Y-7，属啤酒酵母；二是生产工艺除了培养基与 发酵温度、通气量等工艺外，注意的是培养基（发 酵醪液）的生物量（主要如糖浓度）与转化为麦角 固醇虽然是成正比例的关系，但糖浓度过高时，发 酵过程又会生成乙醇过高而抑制酵母的生长繁殖， 故需要既产乙醇少又产麦角固醇高的适宜浓度与通 风量。其余工艺操作与药用酵母大致相同。陕西长 安大学研究的发酵适宜条件为温度28℃ pH6；接种 量8％，麦角固醇产率为19.95 mg/100mL。在发酵 工序要求获得含麦角固醇超过2％的干酵母粉提供 下工序提取和光照、开环、精制才有好的经济效益。

以糖蜜为原料出发可以产出2 种产品，一是高 含麦角固醇的酵母粉，产品质量标准为：水分≤7％； 粉细度：80 目筛95％以上通过；色泽：淡黄色或淡 黄棕色；总固醇含量≥3％；麦角固醇含量≥2％。 二是从酵母提取麦角固醇再生产维生素D2。按四川 茂市糖厂采用的方法如下：流程分两步：每一步由 于酵母粉用液碱和食盐皂化，再用甲苯抽提，过滤， 滤渣再用甲苯多次洗涤，滤液减压浓缩，加乙醇絮 凝、过滤，再用甲苯，乙醇洗涤精制，真空干燥为 麦角固醇中间制品，要求熔点为157～164℃才符合 下工序要求。第二步从麦角固醇制维生素D2；用乙 醇溶解麦角固醇，用1000 kW 紫外光灯照射，波长 约260～310μm，使麦角固醇开环，再用苯层析， 加3，5-二硝基苯甲酰氯酯化变成粗酯，经过过滤、 精制、活性炭脱色、过滤、真空干燥后为成品维生 素D2。产品包装要注意能避光和真空、冷冻贮存， 否则效价降低。

产率和主要原材料消耗，一般第一步麦角固醇 的提取率为酵母含总固醇的50～55％，而第二步维 生素D2 的产率为麦角固醇的25％左右，如以酵母 含总固醇2％计，每千克麦角固醇耗酵母100 kg， 每千克维生素D2 耗酵母400 kg。每千克维生素D2 耗其他材料：甲苯600 kg，乙醇400～500 kg，丙酮 40～60 kg，苯100～150 kg，食盐150～200 kg。四 川茂市糖厂1983 年正式批量定点生产维生素D2， 当时规模为日产1 kg 左右，产品有2 种麦角固醇和 VD2，麦角固醇销给制药厂作药物原料。维生素D2 价格1985 年国家定价为每千克1 万元，近年已升价 多倍，属高附加值产品。又据长安大学环科学院对 从酵母提取麦角固醇的研究结果；采用乙酸酐显色 法进行萃取时对萃取溶剂的优选认为以丙酮为优选 萃取剂，最佳固液比（菌体重量与丙酮容积比）为 1：25。

鉴于从酵母提取麦角固醇需经皂化，溶剂抽提、 洗滤等多道工序，耗溶剂较多，影响生产成本，故 关键技术是提高酵母产品的麦角固醇，途径一是通 过基因改造。构建高麦角固醇含量的酵母菌株；二 是从工艺上更进一步优化提高麦角固醇产率。近年 我国江苏江安制药厂，云南晶莹糖业公司勐永药业 公司、湛江五洲药厂等均在生产工艺上作了深入研 究，期望今后在菌株筛选方面下功夫，获取麦角固 醇含量高于2％的酵母菌株，便可取得更好的经济 效益。

蛋白肽是什么？蛋白肽是蛋白质的水解中间产 物；即蛋白质经化学剂或酶降解成蛋白质结构的片 段；由于蛋白质降解物为氨基酸，而未完全降解蛋 白质片段也是氨基酸的低聚物，故又称低聚氨基酸 或多肽，相似于碳水化合物不完全降解称为低聚糖 或寡糖的命名。

活性蛋白肽及其功能——蛋白质大部分是由 20 多种氨基酸组成， 科学家定义“ 多肽” （polypeptide）为由50 个上下的氨基酸组成的短链 片段称为多肽。现代营养学研究发现：蛋白质经消 化道酶的作用后，并不是完全以游离氨基酸的形式 被吸收，而是主要以短链的形式被吸收，并且以短 链的吸收比游离氨基酸的吸收更迅速；研究发现蛋 白质与“多肽”虽化学成份区别不大，但蛋白质肽 的分子小得多，而那些结构相对简单的小分子多肽 物质却在生物活性方面能发挥非常重要的生理作 用；并发现不同氨基酸，不同组成结构，不同分子 量（链的长短）的多肽，起着对生理不同的活性功 能。而通过应用不同功能的蛋白酶控制一定酶解条 件进行一定的水解度于动物、植物、微生物蛋白， 便可获得品种繁多不同功能的活性功能肽。例如目 前从种种食物蛋白的不同酶解产物中，已分离鉴定 出阿糖肽、免疾调节肽、抗菌肽、抗血栓肽、矿物 元素吸收促进肽和降胆固醇肽、胸腺肽、镇痛肽等。 从酵母蛋白降解分离提取的功能活性肽，目前已开 发了具有抑制血管紧张转化酶（ACE）而降血压功 能的活性肽（ACE 抑制肽）和具生理抗氧化保护细 胞膜免遭氧自由基破坏和稳定细胞膜作用防衰老的 谷胱甘肽；以及酵母采用“加酶限定水解法”生产， 具营养吸收性良好及呈鲜味功能的高肽酵母精等。

生产活性肽的关键技术之一是选用适宜的蛋白 分解酶，大体分为末端型和外围型两大型，根据所 需氨基酸链结构而选用；末端型酶可切断构成蛋白 质任意位置上氨基酸的链接；外围型只能由末端位 开始切断链接，末端型蛋白质酶又根据基反应最适 pH 不同形式和活性中心氨基酸残基不同再分为碱 性、中性、酸性蛋白酶和异蛋白酶。下面介绍用碱 性蛋白酶（Alcalase）酶解酵母制备酵母蛋白肽的工 艺条件：pH8.7、温度50.8℃、酶用量0.17％（以酵 母质量计）、酶解时间24 h。在此条件作用下，总氮 得率为50.17％，氨基态氮得率为32.80％。

多肽物质相对分子量的检测技术目前采用的主 要有如下3 法：

（1）凝胶过滤层析技术，也称分子排阻析或凝 胶渗透技术。原理是利用凝胶过滤可以把蛋白质多 肽类混合物按分子量的大小层析分离出来，一般采 用交联葡聚糖为基质。

（2）SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳技术。在聚丙烯 酰胺凝胶电泳系统中加入阴离子去污剂十二烷基磺 酸钠（SDS）和少量疏基乙醇，蛋白质多肽类混合 物的电泳迁移率将主要取决于它们的分子量。

（3）高效凝胶排阻色谱（HPSEC）技术，原 理是基于分子筛与高速流动的流动相的层析分离方 法。该技术快速、灵敏、高效。

最近在北京召开的“第三层中国营养产业高层 论坛”上，英国Biothera 公司介绍该公司出品的一 种生物制剂，全称是WGP3-6 酵母葡聚糖，是从面 包酵母菌株中提取的产品。据称，这个产品是经过 临床试验证明能增强免疫和免疫反应调节，已经在 全球30 余个国家应用，于80 多种食品里添加，每 天吃一颗250 mg 的β-葡聚糖胶囊能使人体免疫系 统保持较高水平，受病菌或病毒侵袭的机会降低。 该产品从面包酵母菌株为出发原料，将酵母外面的 细胞壁多糖与细胞内容物分离后，经过纯化后为葡 聚糖。含β-葡聚糖80％以上。

葡聚糖是由许多葡萄糖分子去掉水分子缩聚的 构成物，统称葡萄糖的聚合物，简称葡聚糖。在自 然界存在的物种很多，因为缩聚的分子结构，连接 的甙键位置不同、糖甙键不同的羟基间形成，又可 能是直链或支链等，不同缩聚方式其功能亦各异， 例如常见的淀粉、纤维素、黄原胶、右旋糖酐、蔗 饭等。就缩少范围至β-葡聚糖这个名称。不同来源 提取的β-葡聚糖，其分子结构也不一样，功能从而 也有异。如从磨菇、燕麦提取的β-葡聚糖其结构是 线状没侧链；功能是调整肠胃低热量的膳食纤维， 但自酵母提取的β-葡聚糖则是中空球状，圆形颗粒 直径2～4μm，功能是增强免疫和调节免疫反应； 具刺激先天和后天免疫。例如口服的酵母葡聚糖进 入人体通过小肠被淋巴结的巨噬细胞吸收、消化、 分解，与嗜中性粒细胞上的受体结合后就具有去除 内毒素污染，能有效治疗炭疽热病、流行性感冒； 与抗菌素药物同服可增加抵抗细菌的感染；可加强 造血功能；缩短放疗病人骨髓复原时间，激活人体 自身的免疫力等。

低含量的酵母β-葡聚糖又是食品添加剂，具高 度的持水性和低热值，在食品中制香肠、午餐肉、 火腿等的脂肪和淀粉代替品，作用是可减少脂肪而 又能保持肉制品的柔软和脂肪的“肥”口感；代替 淀粉可解决淀粉渗入后会失去肉质的弹性使肉制品 质地增硬，口感黏糊，从而提高其爽度、弹性、胶 黏性、咀嚼性等，添加量约为4％，故是一种理想 的肉制品填充剂。

从酵母提取物的β-葡聚糖还可制成β-葡聚糖 纤维降胆固醇保健品。美国科学家做动物试验结果 表明：用酵母提取物比燕麦麸提取的β-葡聚糖降低 总胆固醇效果显著。

从酵母提取物的β-葡聚糖过程，分离出来的蛋 白质可衍生“肽”的系列产品；又分离出来的核酸 可进一步降解衍生系列单核苷酸呈鲜味剂和抗病毒 药品，还有分离出来的脂类可衍生维生素D、辅酶 Q、卵磷脂等高附加值产品。

在工业废水治理专业中，重金属污染的工业废 水已成为威胁全球生态系统的严重问题，例如铅、 镍、铬、镉、汞等重金属离子毒性大对人体健康产 生极大危害。传统治理方法用化学沉淀、离子交换、 膜分离、蒸发和电化学等方法处理，但这些方法耗 能高、效率低、带来成本高的存在问题。近年来国 内外学者致力于生物方法，选用不同的生物吸附剂， 吸附废水中重金属离子，研究结果认为灭活（死体） 的微生物菌体具有较好的吸附效果。在制糖业中糖 蜜发酵酒精大量酵母繁殖，粗蒸馏塔下排出的酒精 废液含酵母死体，把它回收便是良好的重金属污水 吸附剂。由西南科技大学最近发表的研究报告表明： 用灭活的面包酵母（125℃，20 s）在pH 4～5.5 酵 母菌浓度4 g/L，酵母吸附铅溶液的吸附量见表1。

表1

表1(Table 1)

表1 酵母吸附铅溶液的吸附量

表1 酵母吸附铅溶液的吸附量

用LED S440 型扫描电子显微镜/X 射线能谱联 用仪分析发现P6²⁺被吸附在酵母菌表面，与细胞壁 上有机物结合后，以颗粒物形成附在细胞表面，并 随着溶液中P6²⁺初始浓度的增加而增多。研究结果 表明：灭活酵母是一种快速、高效的Pb 生物吸附剂。

制糖工业用糖蜜为原料生产的食用酵母及酒精 废液分离的酵母以及用酒精废液又可以生产的饲料 酵母经干燥后均属灭活酵母，其酵母表皮的细胞壁 带负电荷，正好是重金属带正电荷的吸附剂。利用 此原理可代替高成本又耗能高的离子交换、膜分离法等方法除重金属污染。值得在制糖业进行研发。

蔗糖产品纯度高达99％以上，用它为碳源作微 生物转化的高精药用、食用产品的原料，具有杂质 少、易于提纯等优点，通常右旋糖苷、葡萄糖酸、 黄原胶、苹果酸、衣康酸等高值产品采用它为原料。

维生素C（vitamin C），别名：抗坏血酸、Aseorbie aeid；分子式：C₆H₈O₆；分子量：176.13。是一种水 溶性维生素。无色晶体，无臭有酸味。存在于新鲜 蔬菜和某些水果中。熔点190～192℃（分解）。溶 于水和乙醇。

维生素C 能参加人体的某些代谢作用，对生物 氧化有重要作用，可增强机体抗病力和解毒作用等。 用于治疗维生素C 缺乏引起的病症如坏血病等。维 生素C 的主要来源是新鲜水果和蔬菜。当人体需要 的剂量无法靠天然食品补充时，就需要补充人工生 产的维生素C。

用蔗糖为原料生产维生素C 的优点是原料纯度 高、价廉、来源广，并且可以同时生产系列产品如 甘露糖醇、果糖、山梨醇。企业可以依市场需求调 整产品品种和产量。

蔗糖生产维生素C 的流程与原理如下：

蔗糖是由葡萄糖与果糖组合的双糖，经用酶或 者酸转化生成葡萄糖与果糖。在近代分离技术发展 的条件下可以用结晶法或色层分离法把葡萄糖与果 糖分开，其中，色层法可以分离到纯度97％以上的 两种单糖。果糖加氢氧化、净化后为甘露醇；葡萄 糖氢化、净化后为山梨醇， 反应式为： C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O=C₆H₁₂O₆+C₆H₁₂O₆。

甘露醇为高值产品,它在医学上用于治疗肾功 能衰竭、脑积水、降低颅内压等。在食品工业上可 用于糖尿病人、肥胖人群的甜味剂。

山梨醇除广泛用于食品、日用品、纺织、烟草、 造纸等多个行业外，还较多地用于在化工上替代甘 油作高档油漆醇酸清漆及维生素C 原料。

用纯度97％的山梨醇为原料，经第一步用黑醋 菌发酵，第二步用巨大芽孢杆菌和葡萄糖杆菌混合 菌发酵，边发酵边加碱，转化为古龙酸钠，后经提 取转化为α-酮基古龙酸再转化为维生素C。

维生素C 的用途早已超出医药，扩展到保健食 品、饮料、饲料及化妆品等领域。世界产量10 万t/ 年以上。据资料统计，美国人均消费量为90 g/ 人·年，全世界人均消费量为35 g/人·年，我国只 有1.5 g/人·年。随着人民生活水平的提高、医疗卫 生事业的发展，国内潜在着巨大的市场，同时国际 市场的潜力也非常巨大。

最近由中国营养学会营养与保健食品分会主办 一个专业的“蔗糖聚（多）酯功能与应用研讨会” 获悉，中国卫生部已于2010 年11 月批准蔗糖聚酯 （以下简写SPE）为我国“新资源食品”，成为我国 唯一批准零脂肪零热量的天然脂肪替代品。上海丰 益生物技术研发中心有限公司已在应用上研究，用 25％的普通食用植物油与70％的SPE 调和制成起酥 油，制蛋糕、饼干及其他烘焙食品与传统纯用植物 油的质量一样，如直接用于煎炸油则表现更优于普 通煎炸油。为此，被广大食品和营养保健人士认为： SPE 的推广应用解决了当今生活水平提高后人们担 心“三高”（血压、血脂、血糖）快速增长的形势下， 在降低脂肪和热量的同时又能保持食品的风味口感 和饱腹感等的难题；预计市场的需要量随生活提高 而增长，前景乐观。

SPE 全称Sucrose Poly Ｅster 蔗糖多酯，商品 名Olester，是用蔗糖与中长链脂肪酸反应生成的， 蔗糖分子有８个可被置换的羟基，若有６～８个羟 基被脂肪酸酯化（即酯化度为Ω＝６～８）便称为 SPE。当蔗糖与不饱和脂肪酯化时，产品为液体油 状；当蔗糖与饱和脂肪酯化时，产品则为半固体状 像人造黄油一样，口感与植物油、人造黄油一样无 异味，日本三菱化成公司广泛用SPE 于制巧克力， 配汤料、肉汁、酱料、牛奶、糕饼等，用其作面包 涂布料代替人造黄油。SPE 除用于代油脂外，还用 于保健品，据1978 年美国第51 届心脏病学会已提 出用SPE 降低总胆固醇的临床报告，证实SPE 是一 种高效率的降胆固醇药品，原来在消化道中胆固醇 的吸收过程需要脂肪的参与，形成乳化的分子聚集 体，附着于肠道表面，与脂肪分子一道被吸收，但 SPE 并非脂肪，在代谢过程不易被肠道中的酶分解， 使溶于其中的胆固醇没有进行上述过程而不会被吸 收，反而更被SPE 携带出体外。临床报告并表明SPE 可使血液中引起动脉硬化的低密度胆固醇和甘油三 酯含量降低20％，而使有益的高密度胆固醇含量略 微提高，从而减少心脏病危险。

SPE 的制造方法和检验方法参考“甘蔗糖厂综 合利用”^[8]。

浓度高的蔗糖是好的防腐剂，我国自古已用于 对水果、肉类防腐。下面介绍用蔗糖为主的复配防 腐剂。

能源危机和环境污染是目前人类正面临的两个 巨大挑战。利用酒精蒸馏废液为原料发酵生产清洁、 高效、可再生的氢氧新能源，正是针对能源开发、 治理污染等一举多得的举措。

氢是一种能源载体，自然界没有可作为燃料存 在的氢气，必须用某种一次能源生产。传统制氢方 法有：水电解法、水煤气转化法、甲烷裂解法等， 这些物理化学方法均需要消耗大量的能量、消耗大 量化石能源或水电的同时，还会带来严重的环境污 染，因此是与可持续发展相违背的，然而用生物法 制氢可以在常温常压下进行，消耗能量大幅减少， 同时原料是取之不尽的再生能源。因此是近代研究 的方向。

生物法制氢气在近20 年研究过程也进行过两 种方法：一种是利用藻类、光合细菌等具有光合系 统PSI 和PSII 含光合色素，需要在光照下的光生物 产氢。另一种为厌氧发酵细菌，不需要光照，可以 直接利用有机废液中的糖、蛋白质等有机物，并且 如以碳水化合物为主的底物发酵，产氢速度快，产 率高。因此，若以酒精蒸馏废液作为原料发酵产氢， 宜选用厌氧发酵细菌法。

发酵细菌法与光合微生物法比较，发酵细菌产 氢的主要优点有：

（1）不需要光照，可以在白天和夜晚连续进行 发酵（光合微生物法因存在蓝绿藻对太阳能的转化 率尚低，产氢代谢过程的稳定性差，成本高等问题）。

（2）发酵细菌能利用的底物较多，除通常的糖 类化合物外，甚至固体有机废弃物和高浓度有机废 水和各种含糖的酒精或酵母废液均可作原料，既获 得氢能源又治理了废液，降低BOD 和COD 值。

（3）发酵速度比光合微生物快几倍，甚至几十 倍。

（4）发酵细菌大多数属于异养型的兼性厌氧菌 群，产氢过程对pH、温度、氧气等环境条件适应性 较强。

（5）反应器（装置）类型比较多和简单、投资 较省。

基于上述优点，近10 年来采用发酵细菌法的酸 化过程产氢逐渐成为生物制氢研究的热点。

能利用有机物在厌氧发酵过程产生氢的细菌， 大约有18 个属，50 多种。据文献报道，研究得比 较多的几大类细菌主要有梭状芽孢杆菌（丁酸发酵 菌）、大肠肝菌和产气肠杆菌等。发酵细菌可以利用 的废物（原料）主要是碳水化合物是氢气最主要的 来源，而蛋白质和脂肪产氢率较低，较难被细菌利 用。以糖类为原料其发酵过程产氢步骤如下：①葡 萄糖经过糖酵解途径生成丙酮酸、ATP 和NAD 氢； ②丙酮酸通过丙酮酸铁氧化还原蛋白酶被氧化成乙 酰辅酶A、CO₂ 和还原性铁氧化还原蛋白；③还原 性铁氧化还原蛋白在氢化酶和质子的作用下生成氢 气。在产氢过程中氢化酶起着关键作用。

据文献报道：以葡萄糖为原料，用经驯化的混 合产氢细菌，当pH6、温度35℃、氢RT8.5，有机 负荷27.02 g/（L.d）时，发酵1 mol 葡萄糖可产生 0.85 mol 氢气，其中氢气含量为53.4％。又当通入 氮气（通氮量为氢气产量的15 倍）发酵，则发酵1 mol 葡萄糖可产生1.44 mol 氢气，试验表明液相中 氢气的分压是影响氢气产率的一个重要因素，并说 明糖蜜等含糖原料可通过产氢细菌厌气发酵获得， 不需要光照等复杂装置。产氢细菌的获得，有学者 以经105℃热处理的土壤，能耐热生存的细菌经分 离驯化，用糖蜜为原料在pH6.4，温度26℃发酵， 结果1 g COD 的蔗糖产氢气131 mL，1 g COD，糖 蜜产氢气134 mL。

酒精发酵每投入100 份糖，理论计算产酒精51 份，同时排出49 份CO₂。按此标准每产1 t 酒精， 排放CO₂ 956 kg，而按国内工厂报道实际最高回收 量为485 kg（1988 上海）。CO₂ 是温室气体中对全球 变暖影响最大的气休（其他温室气体为甲烷、一氧 化二氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫），所以 全球签订的“限制或减少温室气体（GHG）的排放 量以CO₂ 计算，“E”是表示全球变暖可能性的变量。 并以“低碳”名词代表减排的含义。哥本哈根会议 后，提出“碳汇这个名词是提出减排的措施之一， 即企业排出的CO₂ 量用金额计算缴交费用把算出应 缴金额汇到指定种植森林地区，作发展森林减排的 投资。按此我国今后以排放CO₂ 收费的可能性势在 必行。据报道河南省一家企业已与瑞典公司签订减 排技术合同，其中承诺企业为每减排1 t CO₂ 就付 10 美元 。可见减排CO₂ 的资源化治理的迫切性。

CO₂ 的用途很广，以前已有文章介绍，在我国 其用量多为饮料、冷冻、焊接、消防、化工等，然 而由于以上用途的贮存、运输都采用高压法，需经 三级或四级压缩，终压6～8MPa，产品需用钢瓶贮 运，钢瓶沉重搬运出回收进厂的高强度劳动以及钢 瓶的投资等，使生产成本增大，成为限制了CO₂ 大 生产、大消费的因素。

上世纪70 年代德国的Linde 公司已开发了低压 法回收CO₂，只需两级压缩，终压只1.6 MPa，然后 用F-12 冷冻机使CO₂ 在低温下液化。据报道高压与 低压二法耗能基本相同。低压法虽一次性投资较高 些，但压缩机易损件寿命比高压法长，产品的冷量 大，可用大罐贮存，用槽车运输，在回收生产时可 免去频繁的换瓶笨重劳动，在搬运时可大幅减少运 费，因此，如果将制冷和贮运所消耗的能量也考虑 在内，则低压法能耗低的结论就成立了。显然，从 生产到消费的全过程中低压法具有明显的优势。 自1993 年后山东、河南、北京等酒精厂已改用 了低压法回收生产CO₂，并加强了对气体的净化， 采用保温大罐贮运等取得了显著收益，一台重约10 t 的保温槽车可贮运CO₂ 20 t，倘使用钢瓶时就要600 个，其重约40 t。因此同业者已认为低压法是大量 生产CO₂ 的发展趋势。

随着低压液体CO₂ 生产发展，建设大棚CO₂ 气 肥利用装置，使作物增产，在我国已逐步扩大。植 物生长的光合作用将CO₂ 转化为生物质能碳水化合 物等，增加农作物环境中CO₂ 的含量。据实践结果， CO₂ 的存量从万分之三体积增加到万分之八时；可 使植物叶子和茎的生长速度提高50％～300％；水 果的开花和成熟时间可提前10％～25％；鲜花提前 一至两周开放，番茄产量增加近300％。又据中国 科学院北京植物研究所立项《CO₂ 施肥初步研究》 表明，施CO₂ 气肥后四川榨菜增产15％，芹菜增产 56％，黄瓜增产46.6％，平均增产幅度达30％以上。 另一试验黄瓜，从定植（从苗床移至大田）后的15 天内进行CO₂ 施肥0.1％，结果提早开花5 天，提早 上市10 天，增产87.4％。该研究项目总结认为增产 主要原因有三：①是CO₂ 浓度增加，缓解了“最小 因子”的限制作用，从而加快了光合作用，为有机 物质的积累奠定了基础；②是叶片增厚，干物质多 了；③是有机物质积累增快，故单位面积生产效率 提高。为此把CO₂ 称为“气肥”。

随着采用低压加收生产液体CO₂，为农作物增 产和减排提供有利条件。近年已有企业生产回收及 建大棚设备，上海浦东CO₂ 成套设备公司报价：建 设3～5 kt/ CO₂ 气肥装置，设备投资在20 万元左右， 并称年利润可达百万元。气肥在欧美工业发达国家 已较多应用，是增产减排的好措施。

台湾糖业公司从蔗田土壤中分离出一种非共生 异养固定大气氮的菌株Ａzoto bacter sp。可以利用废 水中的BOD₅（生化需氧量即有机物）物质作为碳 源和能源菌体边繁殖边固定大气中的氮，不但使废 水及污泥氮含量增加，用处理后的废水到土壤中因 含大量固氮菌还继续为作物起固氮作用而节约氮 肥；由于废水的有机物被固氮菌利用而减少了污染 的有机物，据报道在230 m³ 规模的曝气池用该固氮 菌处理糖厂废水，BOD₅ 除去率为83.32％，85％和 95％。