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甘蔗渣的几种高值化利用

甘蔗渣的几种高值化利用,随着科技的不断进步,越来越多的蔗渣利用方 法将会逐渐显示出较高的综合价值和进一步开发探 索的空间,使其潜在优势得到充分发挥,从而更加 适应广西经济的发展 [3] 。为此,笔者结合当前生物 炼制产业发展方向,归纳了甘蔗渣的几种高值化利 用新途径。 1 甘蔗渣制取木糖、木糖醇、糠醛、糠氯酸 根据文献 [4] 甘蔗渣木聚糖主要由 D 一木糖构 成,详细结构如图 1 所示。从图 1 中可以看出甘蔗 渣可以作为制备低聚木糖的优质原料之一。以甘蔗 的半纤维素 -蔗髓为原料生产木糖等相关产品:蔗髓 经水解、净化、浓缩、结晶、分离等工序制成木糖; 也可采用纤维分解酶等酶技术和生物技术生产木糖 醇 [5],解决化学生产法所存在的设备和操作费用高、 产品纯化困难等问题,此法得到的木糖醇可安全用 于食品,制作代糖食品等功能性产品。 目前,素有中国“糖都”之称的崇左市已将 “甘 蔗一机制糖一蔗渣一木糖、木糖醇”产业链的建设 纳入规划。同时,由中国科学院广西植物研究所自 -50- 甘蔗糖业 2012 年第 5 期 Sugarcane and Canesugar 主研发的生物法生产木糖醇技术也于 2009 年 4 月在 唐传生物科技(厦门)有限公司位于厦门海沧的生 产线上试产成功,这又将引起业界人士对广西木糖 醇产业的深入探索,若能将这一自主研发的木糖醇 生产技术运用于甘蔗渣制浆前预抽提液中糖类物质 生产木糖醇,则有可能形成另一种广西甘蔗渣利用 的新途径。但是,是将甘蔗渣结合制浆造纸的生物 炼制模式,利用其制浆前预抽提液中糖类物质生产 木糖醇,还是将甘蔗渣直接转化,现有的转化技术 是否完全适用于甘蔗渣原料以及生产成本、产业化 等问题,都需要展开进一步的探讨研究 [3]。 图1 甘蔗渣木聚糖花心结构图 甘蔗渣含有丰富的聚戊糖,也是生产糠醛的原 料。利用含有聚戊糖的甘蔗渣为原料通过水解方法 可以制得糠醛 (又名呋喃甲醛) 。 糠氯酸又名粘氯酸, 它是以糠醛和氯气为主要原料生产的一种有机合成 中间体,它主要用于合成磺胺嘧啶类药物,以及生 产杀虫剂、杀菌剂和除草剂等,是甘蔗渣产物的深 加工产品 [6]。 于是取之不尽、用之不竭的再生性资源,来源集中, 产量大,价格低廉。目前糖厂的蔗渣主要用作锅炉 燃料,按热值计算,标煤与蔗渣比为 3.5: 1,若每 吨标煤价按 400 元计,则蔗渣用作燃料的价值只有 100 多元/吨。因此以蔗渣作原料,可大大降低活 性炭的原料成本 [8]。 2.2 制备重金属离子吸附剂 废水重金属等的排放带来了严重的环境污染, 对重金属等污染的治理一直以来受到工业界与学术 界的重视,脱除离子的主要方法很多,如沉积、离 子交换、膜过滤、电离、活性炭吸附等,但成本较 高。大量文献揭示甘蔗渣及其衍生物因具有丰富的 毛细管,对重金属离子、阴离子、染料等具有良好 的吸附能力,对甘蔗渣进行改性制备离子吸附剂, 可以提高其应用价值,减少污染以及这些残留物带 来的处理问题 [9-18] 。因此,利用廉价的甘蔗渣制备 重金属吸附材料引起了学者的兴趣,开展了一些研 究工作:如王踽等 [13]研究制备出蔗渣基重金属离子 吸附剂,研究了磷酸化反应条件对离子吸附性能的 影响; 姜玉等 [14]通过用三氯氧磷对甘蔗渣进行改性, 也制备出含有强吸附能力的磷酸基团的甘蔗渣吸附 剂;陈子彦 [19]研究了甘蔗渣复合材料对磷酸根的吸 附性能,吸附和回收效果较好。在利用甘蔗渣原料 2 甘蔗渣生产高效吸附材料 2.1 制备活性炭 活性炭是一种粉末状或颗粒状的黑色固体,是 从含碳物质中经过炭化和活化等工序处理后所制得 的一种具强吸附作用的炭,现在己被广泛应用于环 境保护、化学工业、食品加工、湿法冶金、药物精 制、军事化学防护等各个领域,是国民经济和国防 建设以及人们日常生活必不可少的产品 [7]。 颗粒活性炭的主要原料分为煤质和木质 2 种, 即用煤或木炭研磨成粉未状,然后用粘合剂粘合, 挤压成型;此外,我国目前部分颗粒活性炭是用椰 壳、核桃壳、杏核等果壳 ( 核 ) 为原料来生产,这类 活性炭质地坚硬、吸附性能优异、属高档活性炭品 种,价格昂贵,经济效益显著,但由于果壳 ( 核 ) 的 来源受到限制,故产量不高。蔗渣的化学组成与木 材十分相似,它作为颗粒活性炭的原料,其优势在 苏江滨等:甘蔗渣的几种高值化利用研究进展 -51- 制作重金属等吸附剂方面,由于环保的需求不断增 大,其研究和应用也将进入快速发展阶段。 结果表明在土壤中的降解试验中,该种地膜能完全 降解。木塑、木陶等可降解材料在新时代具有较强 的优势,也是近来和未来几年生物材料科学研究领 域的热点。 3 甘蔗渣生产保健食品、药物、缓释剂 甘蔗渣中含有大量的膳食纤维成分,通过处理 可以制作饱腹感产品。张志平等 [20]研究了黄芪、甘 蔗渣膳食纤维饼干对血糖生成指数的影响,黄芪、 甘 蔗 渣 膳 食 纤 维 饼 干 的 血 糖 生 成 指 数 值 GI = 70.303 , 较 同 能 量 的 馒 头 血 糖 生 成 指 数 值 ( GI = 97.879)低,具有很好的降血糖、平稳血糖的作用。 研究表明,甘蔗渣中提取的有效成分具有抗肿 瘤、 抗病毒、 降血糖、 降血脂、 增强免疫力等作用[21], 从甘蔗渣中提取有效成分进行开发利用是一种有效 途径。
 
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