引言

糖蜜是制糖工业的副产品，一般是棕黑色粘稠液体，糖蜜中含有大量的可发酵糖，因而是很好的发酵原料。

糖蜜的主要成分是糖类，如蔗糖、葡萄糖和果糖。一般含糖量(以蔗糖计)在40-56%之间，其中蔗糖的含量约30%，转化糖10%-20%；此外，还含有丰富的维生素、无机盐及其他高能量的非糖物质。糖蜜价廉易得且资源化利用工艺简单，所以在化工、轻工、食品、医药和建材行业中有较高的开发应用价值。国内糖蜜发酵主要用于生产酒精。但是在用糖蜜发酵生产乙醇时，存在乙醇浓度偏低和乙醇的分离效果不佳等问题。因此，如何改进发酵工艺，分析糖蜜中的组分对于乙醇发酵和分离的影响具有重要的意义。

正文

甘蔗糖蜜中的非糖成分和杂质对糖蜜乙醇发酵有重要的影响，为了提高酵母的细胞密度和最终酒度，国内外对糖蜜预处理进行了研究。Inamdar研究了甘蔗糖蜜前处理和后处理的成分变化，预处理和后处理的澄清效率分别达到71%和91%。Naser对甘蔗糖蜜进行硫酸沉淀，以除去钙离子和部分胶体等，得到酒精度为7.39 %(v/v)。Yadav等分析了甘蔗糖蜜中的有害成分并利用EDTA和阴离子交换树脂处理降低了抑制因素Fe、Cu和色素的含量，提高了发酵酒度。Kaseno等用陶

瓷微滤膜预处理糖蜜甘蔗糖蜜，发酵78 h残糖下降了42%，酒精度提高了18.1 %。Ken-Ichi等对甘蔗糖蜜进行稀释、酸解、离心、色谱柱吸附，发酵初糖100 g/L,的糖蜜酒度为4.9 %(w/v)，色素脱出率达87 %，COD下降28%。林波等将淀粉和甲壳素作为天然高分子絮凝剂来分离澄清甘蔗糖蜜，得出使用4.0 g/100 mL絮凝剂3h效果较好。王湘茹等[[43]对糖蜜进行稀释、絮凝澄清处理，澄清前后糖蜜成分变化不大。Deirdre等研究超滤和渗析处理对甘蔗糖蜜乙醇发酵的影响，结果表明超滤处理后使酒度提高了4.5%，而渗析处理不适合甘蔗糖蜜的乙醇发酵。

糖蜜中含有5-12%由果胶质、焦糖和黑色素等组成的胶体物质，导致乙醇发酵时产生大量的泡沫，且胶体会吸附在酵母细胞膜的表面使其新陈代谢困难，降低了乙醇发酵效率。甘蔗中的酚类物质在多酚氧化酶和铁离子的作用下生成的深色酚类色素与酵母菌的蛋白质结合，使它们丧失活性，并且多酚与金属离子络合后能抑制微生物代谢酶的活性。Guillouxbenatier等研究不同胶体浓度对就乙醇发酵的影响，结果表明胶体浓度与活细胞产生的大分子有关。Patll等研究糖蜜中焦糖色素、碱性降解产物(ADP)和类黑精对乙醇发酵的影响，焦糖色素和ADP在发酵开始后的24 h内乙醇产量分别降低了43.3%和11.7%;类黑精对甘蔗糖蜜乙醇发酵无明显的抑制作用。

利用废搪蜜发醉生产酒精是搪厂综合利用废(甘蔗)糖蜜的成功经验之一，又是令人注目的再生能源。固定化酵母细胞技术可大大提高单位发醉体积产酒率，这是因为它可充分利用高度密集的酵母生物量来加快发酵速度以达到提高生产效率的目的，是革新传统发酵工艺的有效途径。实验中用包埋法实现酿酒酵母的固定化，包埋法是将细胞封闭在天然高分子多糖或合成高分子凝胶的网络中，从而使细胞固定化的方法。其原理是将细胞载留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中，主要是物理作用，个别也存在化学键。其特点是能将固定化细胞制成各种形状(球状、块状、圆柱状、膜状、管状等)，强度较高，并且对细胞活性影响较小，固定化后细胞能增殖。包埋法是细胞固定化最常用的方法，此法的优点是有较好的适应性、条件温和、方法简便、稳定性好、容量高、包埋后载体可以防止机械作用对细胞的损害。

另一方面，发酵液中乙醇的抑制作用会降低乙醇的生产率，所以需要及时地把乙醇从发酵液中分离出去。因此，如果要用糖蜜作为原料来进行酒精发酵，我们自然也要研究糖蜜中的糖、胶体和色素等组分对于酒精分离的影响。实验中用PDMS陶瓷复合膜，利用发酵液中各组分被膜选择性吸附溶解以及在膜内扩散速度的差异来实现乙醇的分离。待发酵液从膜的一侧流过，膜的另一侧抽真空，或让快速流动的惰性气体通过，混合物中易渗透组分优先吸附在膜的表面，然后扩散通过膜，在膜的另一侧汽化，乙醇蒸汽通过冷阱被冷凝收集，达到分离纯化的目的。实验中会定性分析糖蜜中的糖分、胶体和色素组分对于PDMS膜分离乙醇的影响。

实验的最后将会分析糖蜜中的主要组分对于乙醇发酵分离耦合的影响，即把乙醇的发酵和乙醇的分离两个原本独立的过程整合在一起，研究糖蜜的主要组分对于这个耦合的系统最终的酒精生产率的影响。