我國甘蔗品種及產(chǎn)品加工研究現(xiàn)狀

辛術(shù)貞，林 熊，楊 建，楊 毅，李華雄，陳 剛，劉建華，鄧益華，易海燕，夏運(yùn)紅，歐陽麗娜，李 月，胡紅文，沈沾濤

（1.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川內(nèi)江 641000；2.內(nèi)江甜城蔗酒農(nóng)業(yè)科技有限公司，四川內(nèi)江 641000）

0 引言

甘蔗（SaccharumL.）是一種重要的經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物，是世界上最重要的糖料作物及較有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉醋魑铩Ｔa(chǎn)于印度，現(xiàn)廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)。我國是世界甘蔗種植大國，海南、廣西、廣東、臺灣、福建、浙江、湖南、湖北、貴州、四川等多省份均有分布。近10年來，全國甘蔗種植面積基本穩(wěn)定在1 400 khm2以上，全國甘蔗年度總產(chǎn)量維持10 000萬t以上。我國甘蔗精深加工研究發(fā)展較好，甘蔗精深加工產(chǎn)品主要包括白糖、紅糖、甘蔗汁、甘蔗酒等，副產(chǎn)物蔗渣可造紙、生產(chǎn)環(huán)保餐具制品，廢糖蜜生產(chǎn)高活性干酵母、焦糖色素，黑糖泥制成生物肥，甘蔗葉用于生物質(zhì)發(fā)電，蔗梢可作青飼料等。通過分析我國近年來育成的甘蔗品種、加工產(chǎn)品工藝及研究現(xiàn)狀，有針對性地提出甘蔗加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議，以期為我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供參考。

2009—2018年全國及主要蔗區(qū)甘蔗種植面積及產(chǎn)量[1]見圖 1。

1 甘蔗品種的類型

甘蔗按用途不同可分為糖蔗、果蔗、能源甘蔗、飼料甘蔗等。

1.1 糖蔗

糖蔗是主要利用蔗汁中蔗糖分生產(chǎn)蔗糖的甘蔗品種，是蔗糖工業(yè)的主要原料。此類甘蔗一般具有單產(chǎn)高、含糖量高、抗逆性強(qiáng)、宿根性好、農(nóng)藝性狀和工藝性狀良好等特點(diǎn)。目前，我國生產(chǎn)糖蔗品種較多，推廣面積較其他甘蔗品種多，在我國甘蔗主產(chǎn)區(qū)為廣西、云南、廣東、海南等地，主要以糖蔗種植為主，云南、貴州、四川、廣西、福建等地，高等院校、科研院所積極開展甘蔗特別是糖蔗品種選育研究，生產(chǎn)中有一定推廣面積且有潛力的代表品種有新臺糖20號、新臺糖22號、云蔗06-407、云蔗05-51等。

我國主要甘蔗育種單位及審定或登記的部分糖蔗品種[2-3]見表1。

表1 我國主要甘蔗育種單位及審定或登記的部分糖蔗品種

1.2 果蔗

果蔗是水果型甘蔗的簡稱，具有解渴充饑、清涼解毒、消除疲勞等功效，是一種深受人們喜愛的鮮食果品[4]。果蔗一般具有甘甜多汁、莖形美觀、莖節(jié)泡脆易撕皮、纖維含量少、單產(chǎn)高、抗逆性強(qiáng)、田間農(nóng)藝性狀好等特點(diǎn)。我國果蔗栽培歷史悠久、資源豐富。目前在我國大部分地區(qū)均有種植，按蔗莖的顏色可分為黃皮果蔗、黑皮果蔗、白皮果蔗和青皮果蔗，其中廣泛栽培的果蔗品種為引進(jìn)的“拔地拉”（Badila）。我國自20世紀(jì)90年代開始開展果蔗育種，現(xiàn)已育成一批優(yōu)良品種，如廣西桂果蔗系列、貴州黔糖系列、四川川蔗系列和甜城系列等，一些地方果蔗特色品種在生產(chǎn)上也較為常見，如廣東省譚州大蔗、海豐臘蔗，福建省福州白眉蔗、同安果蔗，浙江省杭州青皮果蔗，四川省內(nèi)江蜜蔗、青皮蔗等。

我國審定或登記的部分果蔗品種見表2。

1.3 能源甘蔗

表2 我國審定或登記的部分果蔗品種

能源甘蔗是指主要用于生產(chǎn)燃料乙醇等能源的甘蔗品種。隨著石油、煤炭等不可再生資源的日益枯竭，世界資源問題日趨嚴(yán)重，發(fā)展能源甘蔗品種、開發(fā)利用燃料乙醇是解決未來能源安全問題的重要戰(zhàn)略途徑之一。我國能源甘蔗研究起步較晚，但發(fā)展比較快，福建農(nóng)林大學(xué)、四川省植物工程研究院、四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院等科研機(jī)構(gòu)正在開展能源甘蔗品種選育。能源甘蔗主要包括能源專用和能、糖兼用兩類品種[17]。能源甘蔗在選育種方面，對蔗糖分含量的要求稍低，對產(chǎn)量、宿根性和抗性等方面要求較高，要求具有粗生、高產(chǎn)、耐旱、宿根性強(qiáng)、省工等特性[18]。我國現(xiàn)已育成的品種主要有廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所育成的桂糖33號、桂糖39號[19]，四川省植物工程研究院育成的川蔗23號[20]、川蔗27號[21]等。

1.4 飼料甘蔗

飼料甘蔗主要作為飼料用的的甘蔗。甘蔗是C4型高光效作物，生長快、宿根性好、分蘗力強(qiáng)、一年可以收2～4次。蔗葉、蔗梢和幼莖含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和維生素，具有含糖量高、貯藏時間長、纖維含量低、能量高、易消化等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具發(fā)展前途的特高產(chǎn)飼料作物。我國已開展甘蔗飼用相關(guān)的研究，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所已育成飼用雜交甘蔗——閩牧101[22]、優(yōu)質(zhì)飼草型甘蔗品種——閩牧42[23]等。

2 甘蔗產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀

2.1 甘蔗的鮮食

甘蔗的鮮食以果蔗品種為主，部分地區(qū)存在糖蔗少量鮮食的現(xiàn)象，我國成渝等地區(qū)主要以甘蔗鮮食為主。甘蔗的鮮制多以新鮮甘蔗的冷藏為主，貯藏期較短、易變質(zhì)，所以鮮制產(chǎn)品一般只出現(xiàn)在甘蔗的時令季節(jié)，常為現(xiàn)采現(xiàn)售。

2.2 甘蔗的深加工

隨著甘蔗科研的逐漸推進(jìn)，甘蔗深加工技術(shù)愈加成熟。目前，甘蔗的深加工產(chǎn)品主要有白糖、紅糖、甘蔗酒、甘蔗汁、燃料乙醇等。

2.2.1 白糖

甘蔗制糖歷史悠久，主要有2種模式，一種是用亞硫酸法或碳酸法直接生產(chǎn)白糖；另一種是先用石灰法制造原糖，然后在精煉糖廠進(jìn)行回溶、提凈，再次結(jié)晶成為精煉糖[24]。制糖的主要工藝為蔗汁提取→糖汁清凈→濃縮蒸發(fā)→糖漿結(jié)晶→分離→干燥→包裝→入庫。甘蔗制糖可分為硫化糖和碳化糖，硫化糖指采用亞硫酸法加工生產(chǎn)的機(jī)制糖，主要提供給食品廠家和居民日常生活消費(fèi)；碳化糖指采用碳酸法加工生產(chǎn)的機(jī)制糖，主要用于飲料、醫(yī)藥行業(yè)。碳化糖保質(zhì)期較長、質(zhì)量較好，但價格相對較高，因此我國大部分糖廠主要生產(chǎn)硫化糖[25]。

2.2.2 甘蔗酒

以甘蔗為原料生產(chǎn)的白酒在國際上叫朗姆酒，同威士忌、白蘭地并稱為世界三大蒸餾名酒，釀造出的白酒保留了甘蔗特有的蔗香味。甘蔗釀酒是采用甘蔗莖作為酒母載體，以甘蔗原汁為原料，經(jīng)加熱滅菌后進(jìn)行發(fā)酵，并以甘蔗渣作為燃料，發(fā)酵醪采用雙蒸的方法蒸餾出蔗香型白酒[26]。李敏杰等人[27]研究了以甘蔗為原料發(fā)酵制酒的最佳工藝參數(shù)，結(jié)果表明甘蔗汁通過發(fā)酵制取甘蔗酒的最佳生產(chǎn)工藝條件是裝液量為90%，SO2用量為100 mg/kg，酵母添加量為0.4%，發(fā)酵溫度為20℃時，發(fā)酵液中乙醇的體積分?jǐn)?shù)可以達(dá)到7.6%。此外，我國科研人員開展了甘蔗果酒[28-29]、靈芝甘蔗酒[30]等加工工藝探索，積極推動了我國甘蔗精深加工技術(shù)的研究。

2.2.3 甘蔗汁

甘蔗中含有豐富的糖分、水分及對人體新陳代謝非常有益的各種維生素、脂肪、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、鈣、鐵、磷、鋅、錳等物質(zhì)，尤以果蔗養(yǎng)分含量最為豐富。成渝地區(qū)常見甘蔗現(xiàn)榨現(xiàn)賣，將甘蔗榨汁后裝杯直接銷售，但這種方式衛(wèi)生性差、保存期短、季節(jié)性強(qiáng)，不適宜長期保存和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。王薇[31]將甘蔗進(jìn)行榨汁、過濾、滅菌等處理，制成甘蔗汁灌裝飲料，最大限度地保留了甘蔗原汁甜味。為增加甘蔗汁復(fù)合香氣，康佩姿等人[32]研制了藍(lán)莓甘蔗汁復(fù)合飲料；吳正奇[33]將馬蹄和甘蔗榨汁后混合，制成天然馬蹄甘蔗汁飲料；此外，生姜蔗汁[34]、甘蔗百香果熱帶復(fù)合果汁[35]、檸檬甘蔗飲料[36]、甘蔗醋[37]等復(fù)合飲料生產(chǎn)工藝研究不斷開展。甘蔗汁中含有多酚類、氧化酶等在空氣中極易氧化的物質(zhì)，使甘蔗汁顏色易加深變褐，影響感官。陳子葉等人[38]研究了超高壓（HHP，500 MPa/4 min） 和高溫短時 （HTST，95℃/15 s） 對甘蔗濁汁和清汁pH值、可滴定酸（TA）、可溶性固形物（TSS）、總酚、色澤、褐變度等指標(biāo)的影響，并分析了4℃條件下貯藏15 d內(nèi)甘蔗汁品質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)HHP甘蔗清汁的褐變度增加，HTST甘蔗汁顏色穩(wěn)定，綜合考慮得出超高壓殺菌有利于保持甘蔗汁品質(zhì)，是適合甘蔗汁的加工技術(shù)。

2.2.4 原汁紅糖

中醫(yī)認(rèn)為，紅糖性溫、味甘、入脾。紅糖具有益氣養(yǎng)血、健脾暖胃、祛風(fēng)散寒、活血化瘀的功效，適用于產(chǎn)婦、兒童及貧血者食用，特別是年老體弱、大病初愈的人食用。隨著人們?nèi)找嬖鲩L的對健康生活的需要及白糖市場的持續(xù)低迷，甘蔗原汁紅糖及其制品逐漸成為人們的主要追求，原汁紅糖、液體紅糖等研究不斷開展。原汁紅糖的生產(chǎn)流程主要是物理過程，甘蔗經(jīng)壓榨、輕度澄清、蒸發(fā)濃縮、降溫成型、干燥等程序制成成品[39]，保留了甘蔗中較多的維生素和礦物質(zhì)，具有較高的營養(yǎng)價值。陳勇等人[40]提出了原生態(tài)液體紅糖生產(chǎn)流程：甘蔗→壓榨提汁→初壓汁或混合汁添加石灰乳調(diào)pH值→加熱→物料分離—清汁加熱→一次濃縮→二次濃縮→灌裝→產(chǎn)品檢測→成品入庫，并對云南開發(fā)原生態(tài)液體紅糖的種植資源及品牌、氣候及環(huán)境、技術(shù)及政策等優(yōu)勢進(jìn)行了可行性分析研究。原生態(tài)紅糖產(chǎn)品具有天然、健康等特點(diǎn)，將會成為未來甘蔗精深加工的一個重要方向。

2.2.5 燃料乙醇

在巴西，甘蔗是繼石油后的第二大能源，利用甘蔗大規(guī)模生產(chǎn)燃料乙醇取代汽油已相當(dāng)成功[41]，表明能源甘蔗作為一種新型的生物能源具有廣闊的發(fā)展前景。邱曉娜[42]對能源甘蔗生產(chǎn)乙醇與其他原料的比較優(yōu)勢、幾種生產(chǎn)途徑及經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行了分析，認(rèn)為甘蔗是最佳的可再生能源作物，發(fā)展能源甘蔗生產(chǎn)乙醇，是解決我國能源緊缺矛盾的最佳途徑。李苗苗[43]、譚顯平等人[44]研究表明，利用甘蔗發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)具有廣闊的前景，也是切實(shí)必要的。閆德冉等人以固定化酵母作為發(fā)酵菌株，研究了甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇的預(yù)處理、發(fā)酵工藝，獲得了最適工藝參數(shù)，同時指出該連續(xù)發(fā)酵工藝在生產(chǎn)上是完全可行的，具有工藝路線簡單、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，是目前最適于大規(guī)模推廣的燃料乙醇生產(chǎn)工藝。

3 結(jié)語

我國發(fā)展甘蔗精深加工產(chǎn)品，首先要對加工產(chǎn)品的現(xiàn)行情況進(jìn)行深入調(diào)研，對國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題及產(chǎn)品發(fā)展的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會效益等進(jìn)行充分分析，不盲目開展。其次要準(zhǔn)確把握產(chǎn)品定位，產(chǎn)品開發(fā)要符合市場需求，迎合消費(fèi)者偏好，同時結(jié)合地方特色，大力發(fā)展“記得住鄉(xiāng)愁，留得住記憶”的特色甘蔗加工產(chǎn)品，在人們對美好生活需要日益增長的潮流中，應(yīng)更加堅(jiān)持產(chǎn)品品質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)定位，加快規(guī)范產(chǎn)品加工工藝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保甘蔗加工產(chǎn)品達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)及市場和消費(fèi)者的期望。最后通過合理渠道積極爭取更多的金融支持和政策支持，提高市場競爭力，確保甘蔗加工產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)健康有序發(fā)展。