甘蔗是一種家喻戶曉的植物,其原產於印度,現廣泛種植於熱帶及亞熱帶地區。甘蔗含糖量較高,是工業蔗糖的主要來源。
按照用途分類,甘蔗大致有兩個分類,一種是供鮮食的果蔗,一種是用於製糖的糖蔗,其比例約佔甘蔗總量的90%。
甘蔗渣為甘蔗製糖時壓榨後的渣滓,質地粗硬,約佔甘蔗的24%~27%,每生產出一噸的蔗糖,就會產生2~3噸的蔗渣。
中國糖業協會數據顯示,2018年中國甘蔗糖產量為945萬噸,這意味著僅我國每年產生的甘蔗渣就超過了2000多萬噸。傳統的甘蔗渣處理方式是作為燃料使用,但其熱效率並不高,資源浪費形式較為嚴峻。
01
環保轉型首當其衝
甘蔗渣中纖維素佔蔗渣總幹質量的30%~40%,半纖維素佔蔗渣總幹質量的20%左右,豐富的纖維素將給甘蔗渣帶來廣闊的發展空間。
直接將甘蔗渣作為燃料,不僅沒有將資源有效利用,而且會加劇環境汙染,因此對甘蔗渣進行更加環保的利用是重中之重。
造紙是纖維素類應用的重要方向之一,隨著造紙技術的不斷發展,世界各國都有充足的木材用於造紙,但嚴峻的環保要求也在給造紙行業持續加壓。
自1926年甘蔗渣首次被應用於造紙以來,造紙就成為甘蔗渣轉型的重要方向,與直接作為燃料相比,資源利用率更高且能夠持續轉化利用。
生物環保材料是環保領域極具發展空間的產業,對廢物的再利用也是發展環保材料的有效途徑。
以色列企業W-Cycle公司經過4年的研究和開發,以甘蔗渣為原料生產的環保材料可以經受零下40℃至250℃的環境並且具有良好的疏液性,與其他植物原料相比,甘蔗渣生產的環保材料不需要塑料膜的隔離,可以單獨發揮作用。
02
酒精發酵概念興起
甘蔗渣的主要成分是纖維素,用可生產相應的纖維素酶的細菌處理,可將纖維素分解為糖,之後用酵母菌可再發酵為酒精。用纖維素生產酒精有兩個顯著的優勢:
首先是資源的深度利用,甘蔗渣向酒精的轉化可以使價值成倍增加,其資源利用效率較高;
其次,降低酒精生產成本,減少糧食的消耗,甘蔗渣的再利用可以增加終端酒精的供應量,起到拉低成本的作用,同時降低了酒精發酵對糧食作物的消耗,其經濟價值較為突出。
03
原料市場需求旺盛
纖維素在食品行業的應用較為頻繁,其中添加劑的應用歷史較為久遠。
纖維素及其改性纖維素是GB2760中允許使用的添加劑,可用作抗結劑、穩定劑、凝固劑和增稠劑等,特別是可作為加工助劑應用於各類食品,且殘留量不受限定。膳食纖維是當下炙手可熱的原料之一,被稱為"第七大營養素"。
膳食纖維的來源廣泛、安全性高,甘蔗渣經壓力蒸煮軟化,採用稀鹼處理,去除蛋白質、部分木質素和脂肪,並脫除異味,然後經漂白脫色、乾燥、粉碎等過程也可有效製得膳食纖維。
甘蔗膳食纖維以不溶性膳食纖維為主,其含量高達70%以上。膳食纖維對健康的多功能性也使得其一直保持著較高的市場增長率,近幾年的複合增長率始終在10%以上,甘蔗纖維的潛在需求較大。
04
漂洋過海的"國禮"
上世紀80年代,古巴科學家在甘蔗渣中提取到一種安全有效的降膽固醇藥物,1991年被批准為新藥上市。
多廿烷醇可顯著降低低密度脂蛋白膽固醇,升高高密度脂蛋白膽固醇,降低低密度脂蛋白脂質過氧化敏感性,延緩動脈粥樣硬化進展,並具有一定的抗血小板聚集作用,短期和長期的安全性和耐受性良好。
臨床上多廿烷醇是一種治療高脂血症或者動脈粥樣硬化症的藥物,與其他常用的汀類、貝特類、煙酸類、膽酸螯合劑及膽固醇吸收抑制劑等不同,是一種獨立的新藥。
多廿烷醇非常安全且耐受性極好,到目前為止,未發現與藥物有關的臨床及生物化學不良反應。在短期雙盲對照的臨床研究中,用藥劑量5-20mg/日,只有0.1%的患者因不良反應(皮疹)退出實驗。2000年多廿烷醇被作為國禮來到中國,商品名為古甘金。
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