科学网-山耕谭葛葛的综合效益·葛渣的分离利用（续）提取获糖类有生物功能发酵产丁醇作能源利用-王三根的博文

山耕谭葛葛的综合效益·葛渣的分离利用（续）提取获糖类有生物功能发酵产丁醇作能源利用

2026-9-20 09:00

阅读：383

山耕谭葛

葛的综合效益·葛渣的分离利用（续）

提取获糖类有生物功能发酵产丁醇作能源利用

葛的综合利用潜力很大，众多行业都有广阔的发展前景。葛根是药食同源的养生佳品；葛的块根、葛粉是有名的食材；葛也是有名的“饲药两用”植物。据统计，我国葛资源（栽培和野生）约 40万公顷，年产量在150万吨以上；在葛种植、采收、加工过程中其藤茎、叶及残渣还有很多未被有效利用而废弃，可能造成环境污染和资源浪费。

葛渣通常是指在葛粉生产加工、药用成分的提取、保健食品开发等过程中产生的固态废弃物。葛渣中含有与葛基本相同的成分和生物活性成分，主要为蛋白质、脂肪、淀粉、蔗糖、还原糖、异黄酮、葛根素、多糖、膳食纤维、粗纤维、木质素等。葛渣中的主要成分因葛的品种、来源、加工用途等的不同而存在差异（陈惠等，2023）。其中葛根渣中膳食纤维含量可高达 70％以上，粉葛渣中达到40%左右；不同生产方式对葛渣主要营养成分组成具有显著的影响（苏福联等，2023）。

葛渣中分离的成分，除了用于食品、饲料等外，也有其他利用。前文介绍了葛渣提取黄酮的多种方法。此外，葛含有大量的纤维素与淀粉，均为多糖，但是分子结构和功能有别。在制作葛粉后，葛渣的糖类可以分离、降解或者转化利用。

葛根纤维渣提取多糖

张永军等（2008）做了响应面法优化葛根多糖提取工艺的研究。作者以野葛葛根提取类黄酮后的残渣为材料，研究了葛根多糖的提取工艺。在单因素实验的基础上,选定温度、时间和料液比三个因素的三个水平进行中心组合实验，建立多糖得率的二次回归方程，通过响应面分析及岭嵴分析得到优化组合条件。研究结果表明：当提取工艺条件为提取温度98℃，提取时间2.4h，料液比33:1时，多糖得率达到极大值。该条件下多糖得率预测值为12.59%，验证值为12.63%。

工艺流程如下：

葛根提取黄酮后的滤渣 → 烘干至恒重 → 准确称量 → 热水浸提 → 离心分离 → 上清液浓缩 → Sevage法脱蛋白 → 醇沉过夜 → 离心去上清 → 冷冻干燥 → 粗多糖成品。

张勇等（2012）也做了从葛渣中提取葛根多糖的研究。作者指出，大量药理及临床研究证实，多糖具有多种多样的生物学功能，如降血糖作用、提高机体的免疫功能、抗辐射、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗氧化活性、保鲜、抗突变等。

作者通过试验确定从葛根渣中提取葛根多糖的最佳工艺条件为回流时间1.5 h，乙醇浓度75%，料液比1∶40（g/mL），回流温度95℃。葛根多糖提取率为1.168%。各因素对葛根多糖提取率的影响程度由大到小依次为：乙醇浓度＞料液比＞回流温度＞回流时间。所得提取液对碘-碘化钾反应无现象，呈阴性，说明溶液中不含淀粉。

葛渣制备功能性纤维低聚糖

刘胜男等（2012）进行了酶法制备葛根纤维低聚糖研究。作者指出，我国葛根生产中的葛渣少数用来造纸和作为饲料，相当一部分被废弃，未能充分利用。葛渣中含有约 50% 以上的纤维素，纤维素经过生物降解得到的纤维低聚糖是高附加值的功能性生理活性物质。

纤维低聚糖又称纤维寡糖 (cello-oligosaccharide)，通常是指由 2～10 个葡萄糖依靠β-1,4 糖苷键相连而成的线性低聚糖，属于功能性低聚糖范畴，不被人和动物肠道吸收并促进双歧杆菌增殖，可作为功能性食品或食品添加剂。纤维低聚糖带有一定的甜味，一般甜度相当于蔗糖的 30%～40%，可以作为食品的调味料，尤其适合作为糖尿病患者的甜味剂 (如纤维二糖)。另外，纤维低聚糖因其结构刚性，分子质量小，稳定性好等特性，还可以应用于制药工业和化妆品工业，其前景非常广阔。

作者以葛渣膳食纤维为原料，采用酶法制备功能性纤维低聚糖，并采用高效阴离子交换色谱法测定所制备样品的糖分组成。研究酶制剂、酶解时间和酶用量对纤维低聚糖组分及含量的影响。

工艺流程如下：

超微粉碎后的葛根膳食纤维，加入pH5.0柠檬酸缓冲溶液，配制成底物质量分数4%的悬浊液 → 添加适量的酶 → 50℃磁力加热搅拌器中酶解一定时间 → 立即100℃灭酶10min → 抽滤，滤液即为纤维低聚糖溶液。

结果表明：

选择β-葡聚糖酶制备纤维低聚糖优于纤维素酶，酶解产物主要成分为葡萄糖、纤维二糖和纤维三糖。β-葡聚糖酶法制备纤维低聚糖，酶解时间2h、酶用量3U/g时所得酶解产物中纤维二糖和纤维三糖所占比例均较高，纤维低聚糖得率为11.8g/100 g。

葛渣发酵生产丁醇

李汉广等（2018）做了丙酮丁醇梭菌ART18（C. acetobutylicum ART18）发酵葛渣水解液生产丁醇的研究。作者指出，在全球石油消耗量逐年增加和温室效应日趋严重的今天，当务之急便是寻找一种清洁、可再生的新型能源。丁醇具有燃烧值高、腐蚀性小、疏水性强、挥发性低以及可与汽油以任意比例混合等优点，因此颇受关注且被认为是理想的第2代生物质能源。

传统的发酵主要以玉米粉等粮食作物为发酵原料，这不仅导致传统的发酵生产成本过高，还给原本早已匮乏的粮食资源造成沉重负担。利用廉价且来源广泛的生物作物作为原料进行丁醇等溶剂的生产成为各国科研工作者研究的热点。

为降低传统丙酮丁醇发酵成本，作者以葛渣为原料进行丙酮丁醇发酵。通过研究葛渣经酸水解后残渣的有无、发酵温度、pH值调节剂的种类和含量以及活性炭的添加量等对发酵的影响，以期提高丁醇的生产强度。

试验结果表明，通过对上述试验条件进行优化，丁醇及总溶剂产量均有较大提高，且最优的发酵温度、pH值调节剂含量及活性炭添加量分别为37℃、4. 0 g/L和3%，在最优条件下丁醇、总溶剂产量分别为7.50、12.98 g/L。当将上述试验结果在5 L发酵罐进行放大培养时，丁醇产量、丁醇生产强度、总溶剂的生产强度分别达到7.30、0.08、0.13 g /（L·h）。该研究应用潜力大。

由此可见，葛渣综合利用具广阔的前景，值得进一步深入研究和开发利用。