我国食糖原料以甘蔗为主，年产量约1000万吨，消费量约1500万吨，缺口靠进口补充。甘蔗种植集中在南方，副产物处理成问题，开发潜力大但技术创新不足。随着公众健康意识提升，“减糖”趋势抑制含糖产品消费，推动蔗糖加工业深化副产品综合利用，功能糖产业发展迎来契机。我国功能糖产业起步晚但稳步发展，取得一些成果；国外巴西、印度等在相关领域各有优势。未来功能糖研究深入，甘蔗副产物开发潜力大、前景广阔，将助力经济发展和环保。

一、甘蔗副产物中功能糖的种类

（一）蔗叶与蔗梢

蔗叶和蔗梢是甘蔗种植的副产品，具有重要的农业和工业价值。蔗叶是甘蔗光合作用的主要部分，也是功能糖和生物活性化合物的来源。研究发现，甘蔗叶多糖具有多种生理活性，包括降糖活性（对α-葡萄糖苷酶有抑制作用）、保护胃黏膜、抗肿瘤活性以及对高糖损伤心肌细胞的保护作用。此外，甘蔗叶中纤维含量接近50%，是膳食纤维的良好来源。

蔗梢富含纤维素和半纤维素，通过选择性酸解技术可转化为具有益生元活性的低聚木糖。然而，蔗梢的功能糖研究基础较弱，开发的功能产品较少，需要进一步深入研究和利用。将蔗叶和蔗梢从农业废弃物转化为有价值的产品，不仅有助于减少环境污染，还能提高资源利用效率，符合可持续农业和循环经济的原则。

（二）甘蔗渣

甘蔗渣是甘蔗制糖后的副产物，占甘蔗总质量的21%～23%，主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素等。它是一种环保、可再生的材料，可用于建筑、包装、土壤改良等。在功能糖方面，甘蔗渣可用于生产低聚木糖（XOS）等功能性低聚糖和糖醇。XOS是一种益生元，但其规模化生产面临挑战。甘蔗渣多糖具有免疫增强作用，木糖醇和山梨醇也可从甘蔗渣中提取。全方位利用甘蔗渣可提高其经济价值，避免资源浪费。

（三）糖蜜

糖蜜是制糖过程中产生的深棕色粘稠液体，主要成分包括蔗糖、葡萄糖、果糖等。2023年全国糖蜜产量约247万～300万吨，具有巨大开发潜力。糖蜜可通过生物加工制成高价值产品，如酵母、焦糖色素、低聚果糖等。低聚果糖的合成依赖β-呋喃果糖苷酶，多种微生物可实现其生产。糖蜜还能转化为异麦芽酮糖和D-阿洛酮糖，后者是一种低热量甜味剂，具有抗糖尿病功能。此外，糖蜜可用于生产甘露醇。糖蜜的高附加值利用在生物燃料、农业生物防治、有机酸发酵和功能性产品开发等领域具有广阔前景。

二、功能糖的制备方法

（一）功能性低聚糖

1.低聚木糖

低聚木糖的生产主要依赖于甘蔗渣和蔗梢中的木聚糖，其含量可达30%。然而，由于木质纤维素的复杂结构，木聚糖被木质素包裹，限制了纤维素酶的可及性，因此需要预处理来破坏这种结构。低聚木糖的制备通常包括两个步骤：首先，通过干燥和研磨处理甘蔗渣和蔗梢，以降低结晶度并增加接触面积；其次，从木质纤维素材料中提取木聚糖，并进一步处理以获得低聚木糖。处理方法多样，包括物理、化学、生物及热处理等，其中生物酶法因其可控性和避免不必要副产物生成而具有重要意义。尽管化学方法简单便捷，但会增加后续分离提纯的难度，影响提取率。物理方法通常与其他方法结合使用以提高低聚木糖的得率。

 

2.低聚果糖

国内低聚果糖（FOS）产能领先企业为广东江门量子高科生物有限公司，市场份额约67%，年产能约10,000吨；云南天元健康食品有限责任公司产能约3,000吨；张家港梁丰公司产能约1,000吨。低聚果糖主要通过酶技术生产，常用蔗糖作为底物，利用β-呋喃果糖苷酶和果糖基转移酶催化生成，具有低热量和益生元特性。此外，微生物催化法也被广泛应用，通过特定微生物发酵提高低聚果糖产量和纯度。

 

3.异麦芽酮糖

甘蔗副产物可用于生产多种功能性低聚糖，包括低聚果糖、低聚木糖和异麦芽酮糖。异麦芽酮糖是一种重要的工业原料，可用于制造生物产品，如聚合物和表面活性剂。功能性低聚糖因其在增强食品营养、改善消化健康和预防疾病方面的潜力而备受关注。低聚木糖和低聚果糖的提取方法多样，结合多种方法可提高得率。

（二）功能性多糖

功能性多糖由多种菌体产生的胞外多糖、单糖与聚糖组成，对人体有益，来源包括植物、真菌和细菌。植物来源的多糖有膳食纤维、淀粉等；真菌多糖由β-糖苷键连接，具生物反应调节物特征；细菌多糖以胞外多糖形式存在，分荚膜多糖和黏液多糖。多糖是功能性食品开发的关键成分，但天然植物中含量低，需有效提取工艺获取高纯度、高得率产品。

多糖制备包括提取、分离和纯化。提取方法的选择至关重要，影响提取效率和产品质量。常见提取方法如表3所示，水是常用提取溶剂，通过破坏细胞壁释放多糖并收集。粗多糖含杂质，需用三氯乙酸法、Sevage法和酶解法等去除。要获均一多糖组分，需进一步分离纯化，常用膜分离法、有机沉淀法和柱层析法等。新提取方法不断涌现，优化提取条件和方法可提高产量和纯度，满足不同领域需求。

 

（三）功能性糖醇

制备功能性糖醇包括预处理、酶解和后续转化。甘蔗渣预处理可用碱、酸或蒸汽等方法，碱性亚硫酸盐预处理能提高酶水解消化率。预处理后酶水解多糖为可发酵糖，纤维素酶和半纤维素酶分别分解纤维素和半纤维素为葡萄糖和木糖，优化水解条件可提高糖产量。糖可进一步转化为糖醇，如氢化为山梨醇和木糖醇，催化剂和反应条件影响产率和选择性。糠酸作催化剂可提高低聚木糖产量和葡萄糖产量。最后需用蒸馏、结晶或色谱等技术回收纯化糖醇。

2023年中国功能性糖醇产量超170万吨，木糖醇是常见产品，是低能量蔗糖替代品，生产成本高但需求大。其生产工艺有化学合成法和生物转化法，化学合成法存在设备复杂等缺陷，生物转化法有诸多优势但需优化菌种。国内主要生产企业有浙江华康药业、山东福田药业等。制备功能性糖醇需优化各步骤，以提高产量和经济可行性。

三、功能糖的应用

2016—2023年，我国功能性食品行业市场规模从1 370亿元增长到2 197亿元，已成为全球最大消费市场，预计2027年达4 418亿美元，年复合增长率5.9%。功能糖应用强劲，功能性低聚糖在保健食品、乳制品、农业、饲料、化妆品、焙烤等领域广泛应用，低聚木糖有减肥产品开发潜力，甘蔗副产物提取的低聚糖多作动物饲料添加剂，需进一步制备与推广。功能性多糖可改善肉制品质构等，添加到多种食品中可开发功能食品，但甘蔗叶多糖应用较少，需关注其应用价值。木糖醇在糖尿病食品、肉制品等领域应用多，现有功能糖主要用于改善食品风味，但作用机理等研究需进一步探索，以拓宽应用空间。

四、总结与展望

甘蔗副产物产量大、成本低，但多处于低端利用或未利用状态，制约产业发展。滤泥产量巨大，目前主要用于制备生物有机肥，未来可探究其功能糖含量及开发有益成分以提升附加值。后续应研发现代生物技术为核心的高效转化技术，突破蔗渣、糖蜜等在多个高附加值领域的利用技术瓶颈，提升综合利用价值，反哺制糖产业，带动蔗农增收，构建产业融合发展新格局。

      原文来自于《甘蔗糖业》2025年第54卷第5期刊载的论文《甘蔗副产物中功能糖的研究进展》。