糖基生物質(zhì)生產(chǎn)食品化工產(chǎn)品研究
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摘要：綜述了近年來幾種食品生物質(zhì)化工產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，闡述了其應(yīng)用的可行性和巨大的市場潛力，指出了食品化工產(chǎn)品存在的技術(shù)問題。進(jìn)一步闡述了今后的研究方向是糖基食品物質(zhì)化工產(chǎn)品，以及改進(jìn)方法。隨著生產(chǎn)技術(shù)和化學(xué)資源的日益缺乏，以糖基為基礎(chǔ)的生物質(zhì)、食品和化工產(chǎn)品的前景將越來越好。生物質(zhì)食品化工產(chǎn)品具有許多優(yōu)點(diǎn)，如能有效、合理地利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，減少污染等。合理利用糖基生物質(zhì)生產(chǎn)食品化工產(chǎn)品可以產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；化工產(chǎn)品；生物化工
1生物質(zhì)的地位與作用
結(jié)合我國糖基生物質(zhì)生產(chǎn)食品化工產(chǎn)品的現(xiàn)狀，生物質(zhì)具有重要的地位和作用。糖基生物質(zhì)還能生產(chǎn)很多化學(xué)產(chǎn)品，為生活提供了很大的便利，也使生物質(zhì)得到了更廣泛的應(yīng)用。常見的糖基生物質(zhì)包括蘋果酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘油、木糖醇和阿拉伯樹膠、山梨醇等。天冬氨酸、谷氨酸可以應(yīng)用于食品化工業(yè)，甘油可以制作保濕產(chǎn)品，木糖醇在生活中的應(yīng)用也是十分廣泛的。而且，糖基生物質(zhì)來源于淀粉、葡萄糖等的糖類，原料容易獲得，成本低廉。但是，以糖基生物質(zhì)為原料的食品和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和生產(chǎn)工藝技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品制作比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，在產(chǎn)品開發(fā)過程中還存在許多技術(shù)問題，如果能在真正意義上突破這些技術(shù)難點(diǎn)，就可以顯著提高糖基生物質(zhì)、食品及化工產(chǎn)品的市場競爭優(yōu)勢，增加其未來的發(fā)展。因此，從食品安全、生產(chǎn)和成本控制的角度來看，生物質(zhì)化工產(chǎn)品對(duì)于食品的深度開發(fā)，將具有非常廣闊的發(fā)展前景。生物質(zhì)的使用歷史悠久，從20世紀(jì)90年代一直到現(xiàn)在都被廣泛使用，包括生物質(zhì)動(dòng)植物、微生物等。生物質(zhì)能是一種可再生的、廣泛可用的替代石油的能源，可以減少二氧化碳的排放，減少環(huán)境污染，改善石油供應(yīng)不足的現(xiàn)狀，并且因?yàn)樗?dú)有的性質(zhì)，在燃料方面也具有優(yōu)勢，可以替代昂貴或者污染嚴(yán)重的燃料使用?，F(xiàn)有的石油部分被用來制造有機(jī)化合物和聚合物材料，這些材料在人們的日常生活中被廣泛使用，雖然這些材料是穩(wěn)定、廉價(jià)、天然取代的化合物，但是嚴(yán)重污染環(huán)境。而糖基生物質(zhì)不僅容易獲得，因?yàn)槠洚a(chǎn)生于生物體內(nèi)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
2生物質(zhì)能直接替代燃料和各種液體運(yùn)輸燃料
除了上述作用，生物質(zhì)還能直接替代燃料和各種液體運(yùn)輸燃料。生物質(zhì)是從糖類中提取出來，因?yàn)樘强梢匀紵?，所以糖基生物質(zhì)也具有燃燒的性能。生物質(zhì)能的直接利用途徑多種多樣，如直接燃燒提供能量，氣化生產(chǎn)合成氣并進(jìn)一步生產(chǎn)液體燃料應(yīng)用于生活中，熱解生產(chǎn)合成氣、液體燃料、焦炭等，發(fā)酵生產(chǎn)甲烷氣、乙醇、丁醇等各種轉(zhuǎn)化方式。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究開發(fā)工作主要包括生物轉(zhuǎn)換、化學(xué)轉(zhuǎn)換、物理轉(zhuǎn)換三大類轉(zhuǎn)換技術(shù)，目前，這三種技術(shù)都相對(duì)比較成熟，糖基生物質(zhì)作為燃料使用在生活中并不少見。生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)換的方式涉及氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等技術(shù)，其中，生物質(zhì)的熱解、液化和氣化是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中幾種主要的方式。
3幾種常見的糖基生物質(zhì)
常見的生物質(zhì)包括：蘋果酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘油、木糖醇、阿拉伯樹膠、山梨醇等。
3.1蘋果酸
蘋果酸一般是白色結(jié)晶或粉狀，易溶于水，存在于各種各樣的蘋果、葡萄等水果中，由于其酸度大、柔軟、風(fēng)味獨(dú)特、易被吸收等特點(diǎn)，常被作為食品添加劑應(yīng)用于食品工業(yè)，至今未發(fā)現(xiàn)任何不良反應(yīng)。蘋果酸的生產(chǎn)方法有很多，如提取、合成、發(fā)酵等，但仍面臨著生產(chǎn)菌株缺乏的問題，需要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)提取工藝的研究，做好配套工作。
3.2天冬氨酸
天冬氨酸是動(dòng)物必需的，包括人類代謝物質(zhì)。它有幾種異構(gòu)體，最常見的是L-天冬氨酸和D-天冬氨酸兩種，食品工業(yè)最廣泛使用的是L-天冬氨酸，主要用于食品工業(yè)中的調(diào)味劑和甜味劑含量較高，同時(shí)對(duì)各種軟飲料添加了良好的營養(yǎng)補(bǔ)充劑；L-天冬氨酸是天冬氨酸的替代品，糖的替代品是天冬氨酸的主要原材料。天冬氨酸可以使用化學(xué)合成法、蛋白質(zhì)萃取法、發(fā)酵法/生物酶轉(zhuǎn)化法這3個(gè)方法進(jìn)行生產(chǎn)。目前應(yīng)用的天冬氨酸一般是使用生物酶方法生產(chǎn)的，因?yàn)榭萍妓捷^低，這種方法成本還很高，因此天冬氨酸不像蘋果酸那樣應(yīng)用廣泛。目前，國家也正在投入精力研究這一方面，技術(shù)瓶頸解決后，將極大促進(jìn)天冬氨酸的生產(chǎn)與使用。
3.3谷氨酸
谷氨酸是一種酸性氨基酸，以無色晶體的形式存在，其含有的蛋白質(zhì)含量較多。此外，它是動(dòng)物大腦一種組成元素，在植物、動(dòng)物以及微生物體內(nèi)都能找到，并且參與其體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。除此之外，生活中經(jīng)常用到的味精就是谷氨酸。從營養(yǎng)的角度來看，谷氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的一種重要組成部分，同時(shí)也有助于人體對(duì)蛋白質(zhì)的代謝。但是，谷氨酸過量食用會(huì)引起頭痛、惡心、嘔吐等狀況，應(yīng)注意食用味精的數(shù)量和方式。目前，生物質(zhì)開發(fā)的發(fā)展也面臨著環(huán)境問題。
3.4甘油
甘油作為重要的工業(yè)原料，在食品業(yè)中，更多的是作為保濕劑和甜味料，以及牛奶的替代品。甘油可直接投入使用，也可在化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生各種化學(xué)產(chǎn)品，如聚甘油脂肪酸酯等。因?yàn)槭秤酶视涂梢允巧镔|(zhì)分解性化合物，因此甘油作為食品添加劑更加廣泛的被使用。雖然它被廣泛使用，但作為整體的甘油市場價(jià)格，價(jià)格機(jī)制并不完善，在這個(gè)階段，每公斤約8元，價(jià)格相對(duì)較高，因此使用仍較低。在生物柴油生產(chǎn)過程中，甘油的使用也呈上升趨勢，雖然甘油的生產(chǎn)可以說是緩慢擴(kuò)大生物柴油市場和副產(chǎn)品的重要組成部分，生產(chǎn)成本也逐漸降低，但它也表明了其獨(dú)自的銷售成本。因?yàn)楦视酮?dú)特的化學(xué)和分子結(jié)構(gòu)，使得在生產(chǎn)化學(xué)制品時(shí)，甘油作為原料將具有很大的市場空間。
3.5木糖醇和阿拉伯樹膠
木糖醇是木糖代謝的中間產(chǎn)物，它可以用作食品工業(yè)中的甜味劑和營養(yǎng)物。生產(chǎn)能力在全球總生產(chǎn)量不到50.000t/a，遠(yuǎn)超過需求，因此木糖醇價(jià)格也比較高。木糖醇通過減少氫化生產(chǎn)所產(chǎn)生的五種木糖和阿拉伯糖二醇的糖，可以成為生物量開發(fā)過程中的液體燃料，一部分生物量與從五個(gè)木糖提取的預(yù)處理溶液分離，可將其轉(zhuǎn)化為放線劑。木糖醇和阿拉伯樹膠生產(chǎn)中技術(shù)問題是由期望的糖雜質(zhì)分離和純化的產(chǎn)品與現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生的區(qū)別?！澳咎谴肌笔且环N廣泛使用的食品。但是還沒有達(dá)到工業(yè)質(zhì)量的連續(xù)生產(chǎn)，這表明轉(zhuǎn)化的過程中存在著許多以前未知的困難，這一過程有助于工業(yè)的逐步發(fā)展。
3.6山梨醇
作為一種與化學(xué)產(chǎn)品相結(jié)合的食品，山梨醇在預(yù)防牙科的治療中具有重要的意義，并且可以用作食品工業(yè)中的防腐劑和甜味劑。除此之外，化工中，大多數(shù)是通過氫化葡萄糖來生產(chǎn)山梨醇。在實(shí)踐中，大多數(shù)工業(yè)采用批量加工方法，這一方法并不存在技術(shù)上的困難，而且可以充分保護(hù)葡萄糖的真正轉(zhuǎn)變，而山梨醇則可以達(dá)到99.7%的生產(chǎn)力。這一方法的最基本的應(yīng)用是化妝品和食品，可以說，糖基生物質(zhì)中山梨醇應(yīng)用非常廣泛，其成熟的生產(chǎn)技術(shù)也促進(jìn)了山梨醇的應(yīng)用。
4結(jié)束語
目前，生物質(zhì)的使用雖然經(jīng)過了很長時(shí)間，人們對(duì)于生物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)也很清楚，并且提取到多種營養(yǎng)的生物質(zhì)，但是在這一階段，對(duì)糖的生物質(zhì)生產(chǎn)的使用尚未成熟，雖然在生產(chǎn)中廣泛地使用了催化生產(chǎn)過程和發(fā)酵，但反應(yīng)效率不高，發(fā)酵率低，耐久性和耐用性低。因此，今后化學(xué)工業(yè)的研究是以糖含量為基礎(chǔ)的生物質(zhì)的研究。糖基生物質(zhì)在未來的發(fā)展過程中是非常具有前景和希望的。
參考文獻(xiàn)
[1]李莎莉，吳悠，吳琦，等.洋蔥生物活性及其在食品開發(fā)中的研究進(jìn)展[J].中國調(diào)味品，2018，43（2）.
作者：袁波 單位：安徽省宿州市食品藥品檢驗(yàn)檢測中心