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糖蜜的資源化利用一直受到人們的重視。第一部分介紹了糖蜜的初級(jí)利用，即直接作為飼料添加劑、混凝土外加劑和造紙助劑等；第二部分介紹了糖蜜的深度利用，即以糖蜜為發(fā)酵原料，生產(chǎn)各種發(fā)酵制品、生物制品和生物能源，并對(duì)糖蜜的資源化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：糖蜜，飼料添加劑，混凝土外加劑，蔗糖，焦糖色素，液體糖，紅糖粉

糖蜜是制糖工業(yè)的一種副產(chǎn)物，其總糖含量可達(dá)50%左右，同時(shí)亦含有多種礦物質(zhì)、維生素、纖維素、胺類等。由于其價(jià)格低廉，且資源化利用的工藝簡(jiǎn)單，因此在化工、輕工、食品、醫(yī)藥和建材等行業(yè)中具有很大的開發(fā)價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)糖蜜的利用主要分兩類：一是初級(jí)利用，即直接利用。二是深度利用，及從中提取有效成分，或作為發(fā)酵原料生產(chǎn)高附加值的發(fā)膠制品和生物制品，如焦糖色素、酵母、乳酸、氨基酸、單細(xì)胞蛋白、酒精以及丙酮丁醇等。
1 初級(jí)利用
所謂初級(jí)利用，也就是糖蜜經(jīng)過簡(jiǎn)單處理或不處理，直接作為原料或輔料加以利用。該途徑雖然產(chǎn)品附加值低，但沒有發(fā)酵廢液排放造成的環(huán)境污染問題，因此在國(guó)外廣泛利用。
1.1作飼料添加劑
由于糖蜜不僅是一種能量原料，而且還具有消化吸收快、提高適口性、降低粉塵提高顆粒質(zhì)量等有點(diǎn)，在歐美等國(guó)以及亞洲一些國(guó)家和地區(qū)，糖蜜被當(dāng)做一種物美價(jià)廉的飼料原料，使用非常普遍。如直接作飼料添加劑、與粗糧等直接混合喂養(yǎng)牛羊等牲畜等�；蛘咴谂浜巷暳现刑砑犹敲�，喂養(yǎng)家禽。在奶牛業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如加拿大、比利時(shí)、英國(guó)、沒過、荷蘭及澳大利亞等國(guó)，將糖蜜作為一種常用的能量飼料添加到奶牛日糧中，添加糖蜜的飼料可以明顯增加牛乳的產(chǎn)量和提高牛乳中各種營(yíng)養(yǎng)成分的比例。然而在我國(guó)，由于對(duì)糖蜜缺乏必要的了解和飼養(yǎng)習(xí)慣上的一些原因，糖蜜在飼料加工中的使用非常有限。
1.2作混凝土外加劑及助磨劑
近年來我國(guó)混凝土外加劑由于生產(chǎn)成本過高，品種和性能比較單一，因此在混凝土中的應(yīng)用同世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差異。糖蜜作為建筑行業(yè)的混凝土減水劑、緩凝劑及助磨劑成為研究熱點(diǎn)。
1.2.1減水劑
高性能混凝土要求具有較高流動(dòng)性、高強(qiáng)度和耐久性等優(yōu)良性能。減水劑由于其超分散作用，特別是達(dá)到非常低的水膠比后使混凝土能夠保持高流動(dòng)性，是高性能混凝土性能保證不可缺少的一種重要組分。
不同減水劑由于極性強(qiáng)弱不同，往往可起到協(xié)同效應(yīng)，從而顯著改善混凝土拌合物的和易性并減少坍落度的經(jīng)時(shí)損失。糖蜜的減水機(jī)理以水化膜潤(rùn)滑作用和降低水泥顆粒界面能效應(yīng)為主。研究表明，蜜胺脂與25%的糖蜜復(fù)配制成高效減水劑，它對(duì)水泥凈漿、砂漿有較好的減水效果，流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失小。而且能明顯改善混凝土的和易性，降低坍落度損失和提高混凝土抗壓強(qiáng)度。
1.2.2緩凝劑
緩凝劑是用來延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間的一種外加劑，它能使新拌混凝土在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持塑性，便于灌注。同時(shí)可以減少坍落度損失，增加混凝土的耐久性。另外還可以延緩水泥水化放熱，減少因水化放熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力而使混凝土產(chǎn)生裂縫的施工事故。
糖蜜可以作為緩凝劑添加到建筑行業(yè)水泥中。糖蜜不僅可以增加新鮮水泥的流動(dòng)性，延緩凝固時(shí)間，而且添加了糖蜜的水泥提高了強(qiáng)度。糖蜜類緩凝劑的緩凝機(jī)理是由于蔗糖化鈣、葡萄糖鈣和果糖化鈣是親水性表面活性劑，當(dāng)水泥與水混合時(shí)，它們能吸附在水泥顆粒表面，形成親水的吸附穩(wěn)定層，并改變了原來水泥顆粒在水中形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使吸附在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體中的水釋放出來。糖蜜的緩凝作用使早期水泥水化過程較為緩慢，從而使砂漿早期強(qiáng)度比沒有摻糖蜜的低。
1.2.3助磨劑
改性糖蜜還可以作為水泥的助磨劑。高于環(huán)境溫度的條件下，在酸性和堿性環(huán)境中連續(xù)處理糖蜜，酸處理生成單糖、醛糖酸和氨基碳酸；堿處理生成糖精酸及其鹽、醛糖酸鹽和氨基碳酸及其鹽，這些物質(zhì)具有表面活性劑的性質(zhì)，可用于水泥熔渣研磨，有良好的助磨效果。此外，還有專利報(bào)道糖蜜配合滑石粉等可作為水泥助磨劑。
1.3作造紙助劑
糖蜜作為造紙助劑有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于糖蜜同時(shí)含有蔗糖、單糖和樹膠，比蔗糖要便宜很多。研究表明，樹膠作為助劑應(yīng)用于造紙工業(yè)中可以提高成紙強(qiáng)度。纖維素細(xì)胞壁的微觀結(jié)構(gòu)與蔗糖或還原性糖（如葡萄糖和果糖）相結(jié)合可以極大地提高紙張斷裂伸長(zhǎng)率和保水值（WRV）。Temer首次將糖蜜作為一種助劑引入造紙工業(yè)，結(jié)果顯示可提高紙張斷裂伸長(zhǎng)率和保水值。
2 深度利用
糖蜜即可直接制成發(fā)膠制品，也可以先將其制成菌體細(xì)胞，然后作為原料生產(chǎn)各種生物制品，或者將其作為生物能源的原料，生產(chǎn)氫氣等。國(guó)內(nèi)外利用糖蜜發(fā)酵所獲得的產(chǎn)品主要有：酒精、味精、檸檬酸、酵母、氨基酸、核糖核酸及氫氣等。由于糖蜜酒精廢液有機(jī)污染物含量高、顏色深，難于處理，因此利用糖蜜生產(chǎn)附加值高，污染程度小的其他發(fā)酵制品、生物制品和生物能源成為研究熱點(diǎn)。
2.1發(fā)酵制品
糖蜜中的蔗糖、還原糖和棉實(shí)糖都是可以被微生物利用的碳源，只需補(bǔ)充適量的氮源和磷源，除去有害物質(zhì)，就可以直接利用。和淀粉原料相比，省去了復(fù)雜的糖化程序。
2.1.1酒精
我國(guó)酒精生產(chǎn)的主要原料包括糖蜜、玉米和薯類，糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精是目前糖蜜資源化利用的主要途徑。糖蜜酒精的生產(chǎn)工藝包括“間歇發(fā)酵工藝、雙流加連續(xù)發(fā)酵工藝和固定化酵母連續(xù)發(fā)酵工藝。同傳統(tǒng)酒精發(fā)酵工藝相比，固定化酵母應(yīng)用在糖蜜酒精發(fā)酵中，具有發(fā)酵周期短、設(shè)備利用率高、雜菌污染少、發(fā)酵率高、生產(chǎn)成本低等有點(diǎn)，目前普遍采用。
糖蜜酒精廢液處理是一個(gè)世界性難題，該廢液屬于特高濃度有機(jī)廢水，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的日益重視，糖蜜用于酒精發(fā)酵已經(jīng)慢慢受限。
2.1.2氨基酸
糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)的氨基酸類產(chǎn)品主要有：谷氨酸（味精）、賴氨酸、L-亮氨酸等，其中谷氨酸和賴氨酸已經(jīng)大宗生產(chǎn)。
①谷氨酸
除作為調(diào)味品外，谷氨酸在醫(yī)藥、表面活性劑等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。國(guó)外主要利用糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，利用糖蜜生產(chǎn)谷氨酸比用淀粉類糧食作物生產(chǎn)谷氨酸具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、發(fā)酵率高等優(yōu)點(diǎn)。糖蜜味精發(fā)酵工藝流程：
研究表明，糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，產(chǎn)酸率可高達(dá)10%以上，轉(zhuǎn)化率水平最高達(dá)60%。但糖蜜味精生產(chǎn)過程中同樣也會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度有機(jī)廢水，如何解決糖蜜味精的污染問題是我國(guó)環(huán)保和味精行業(yè)的研究重點(diǎn)。
②賴氨酸
賴氨酸直接影響著人和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，又不能在人和動(dòng)物體內(nèi)自行合成，必須從外界攝取，是必需氨基酸之一。
糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸和玉米等淀粉類原料相比，具有價(jià)格低廉、無需經(jīng)糖化處理和補(bǔ)充維生素的優(yōu)點(diǎn)；但在糖蜜中含有一些不可被細(xì)菌利用的多糖，所以在發(fā)酵成熟醪中含有較高殘?zhí)�，不利于氨基酸的提取。其發(fā)酵工藝流程為：
2.1.3有機(jī)酸
糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)的有機(jī)酸主要有：檸檬酸、L-乳酸、聚乳酸、丁酸、L-蘋果酸、草酸、富馬酸和多不飽和脂肪酸等。檸檬酸已經(jīng)大宗生產(chǎn)，研究最多的L-乳酸，而糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)多不飽和脂肪酸需要在培養(yǎng)條件優(yōu)化和菌種誘變方面進(jìn)一步研究。
①檸檬酸
檸檬酸是重要的食品酸味劑，同時(shí)又是防腐劑、抗氧化劑的增效劑和飼料添加劑，它是用發(fā)酵方法生產(chǎn)量最大的有機(jī)酸。檸檬酸發(fā)酵的主要原料是淀粉和糖蜜，經(jīng)黑曲霉發(fā)酵而成。糖蜜發(fā)酵檸檬酸工藝流程為：
②L-乳酸及聚乳酸（PLA）
L-乳酸是重要的化工產(chǎn)品，在食品、醫(yī)藥、化工、建材、石油等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。L-乳酸是哺乳動(dòng)物體內(nèi)正常的代謝產(chǎn)物，可以完全生物降解，更重要的是，它是合成生物科講解材料--聚乳酸（PLA）的原料。PLA是優(yōu)良的環(huán)境友好材料，可以完全降解為水和二氧化碳，利用它可以制成可降解塑料、生物地膜、化肥緩釋劑、一次性餐盒、食品包裝材料、存儲(chǔ)磁盤以及醫(yī)用片材、骨螺釘、手術(shù)縫合線等醫(yī)用材料。L-乳酸主要以淀粉類原料和糖蜜為底物，利用乳酸菌發(fā)酵制成。
由于技術(shù)的限制，國(guó)內(nèi)目前尚未有利用糖蜜發(fā)酵制L-乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)，但是由于原料優(yōu)勢(shì)明顯，糖蜜發(fā)酵制備L-乳酸及其聚合物有很好的前景。目前研究重點(diǎn)主要集中在高產(chǎn)菌種的選育、糖蜜的預(yù)處理和發(fā)酵條件的優(yōu)化等方面。糖蜜發(fā)酵L-乳酸的技術(shù)路線：
2.2生物制品
糖蜜生產(chǎn)的生物制品主要包括酵母及其深加工產(chǎn)品，如活性干酵母、食用（醫(yī)用）酵母、酵母抽提物、單細(xì)胞蛋白、核糖核酸（RNA）和蝦青素等。由于糖蜜中除含有糖分外，還含有酵母菌體生長(zhǎng)繁殖所需的生物素及氮磷鉀、微量元素等。因此，糖蜜生產(chǎn)酵母及其深加工產(chǎn)品是發(fā)酵行業(yè)公認(rèn)的最好途徑之一。
2.2.1酵母
糖蜜生產(chǎn)的酵母產(chǎn)品主要包括面包酵母、食用（藥用）酵母和飼料酵母，其中高位的面包酵母和食用（藥用）酵母是糖蜜酵母的主流產(chǎn)品。微量元素對(duì)人體具有重要作用，但無機(jī)態(tài)的微量元素生物利用率低，因此利用酵母為載體富集微量元素，使之由無機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)為有機(jī)態(tài)，已成為國(guó)內(nèi)外研究重點(diǎn)。研究表明：糖蜜培養(yǎng)的富鉻酵母，鉻含量738.8mg/kg，鉻酵母產(chǎn)率3.0%，蛋白質(zhì)含量48.74%。糖蜜高鐵酵母，鐵含量為1061.00mg/kg，鐵酵母的產(chǎn)率為2.54%，蛋白質(zhì)含量為51.90%。糖蜜酵母生產(chǎn)工藝流程：
酵母抽提物又稱酵母精，是酵母細(xì)胞壁破、酶解得到的深加工產(chǎn)物，具有調(diào)味、營(yíng)養(yǎng)保健功能，主要用于做雞精，湯料等食品的添加劑。酵母抽提物生產(chǎn)工藝流程：酵母漿→酶解→分離→濃縮→調(diào)配→干燥→酵母抽提物。
2.2.2單細(xì)胞蛋白 其為食品和飼料工業(yè)重要的添加劑。酵母菌由于其生長(zhǎng)繁殖迅速、培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高、易消化吸收等特點(diǎn)，是生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的優(yōu)良菌種。糖蜜是酵母菌發(fā)酵的優(yōu)良底物，研究表明：在糖蜜中添加適量的N和P源進(jìn)行高蛋白菌種培養(yǎng)，發(fā)酵液中細(xì)胞生物量可達(dá)8-11g/L，粗蛋白含量高達(dá)50%左右。
2.2.3核糖核酸（RNA）
RNA是重要的生物大分子，它對(duì)活化體細(xì)胞、促進(jìn)新城代謝、防治疾病、延緩衰老有獨(dú)特的功效。RNA主要從酵母中提取，不同的碳源對(duì)RNA的成本和產(chǎn)量有很大的影響。利用糖蜜發(fā)酵RNA已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，即以糖蜜為培養(yǎng)基，經(jīng)連續(xù)發(fā)酵培養(yǎng)出高核酸酵母，然后采用濃鹽法把RNA從教母細(xì)胞內(nèi)提取出來：
2.3生物能源
全球能源危機(jī)和生態(tài)危機(jī)日益加劇，氫被認(rèn)為是最有吸引力的替代能源，尤其生物制氫技術(shù)具有清潔、節(jié)能、不消耗礦物資源和低成本等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)今世界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。發(fā)酵法生物制氫的利用生物厭氧產(chǎn)氫-產(chǎn)酸發(fā)酵過程制取氫氣的一種方法，以糖蜜為發(fā)酵底物進(jìn)行生物制氫的工藝包括：活性污泥法和固定化細(xì)胞法，將糖蜜稀釋，加入N、P營(yíng)養(yǎng)物，接種馴化后的活性污泥或固定化細(xì)胞，使其進(jìn)入乙醇型發(fā)酵狀態(tài)，即可進(jìn)行連續(xù)流的氫氣生產(chǎn)。我國(guó)以糖蜜為底物進(jìn)行制氫小試取得了突破性的進(jìn)展，中試也運(yùn)行成功，使該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。
利用發(fā)酵型細(xì)菌產(chǎn)氫雖然取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是產(chǎn)氫的穩(wěn)定性和連續(xù)性以及混合細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)氫過程中彼此之前的抑制、發(fā)酵末端產(chǎn)物對(duì)細(xì)菌的反饋抑制等是制約產(chǎn)氫工業(yè)化的障礙，有待學(xué)者們研究解決。
3結(jié)束語
隨著全球資源短缺和人類環(huán)境意識(shí)增強(qiáng)，糖蜜的資源化利用越來越受到重視。但目前，糖蜜的利用存在某些不盡如人意的地方，如碳水化合物利用率低，發(fā)酵液中殘?zhí)歉�；酒精、味精和酵母廢液污染嚴(yán)重，難于處理等。因此，對(duì)糖蜜的開發(fā)利用，出了要考慮使其中的有價(jià)值成分得到充分合理的利用外，還需要考慮環(huán)境污染問題。開發(fā)產(chǎn)品附加值高、環(huán)境污染小的糖蜜資源化方法必定是今后的研究重點(diǎn)。