甘蔗糖业2008年第3期SugarcaneandCanesugar2008年6月
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葡聚糖对制糖工业的影响及对策(上)
梁达奉
1，2
曾练强
2
郭亭
2
严明奕
3
余林
1
（1广东工业大学，广州510009；2广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广州510316；
3广西轻工业科学技术研究院，南宁530031）
摘要由甘蔗或甜菜带来的肠膜明串珠菌形成的葡聚糖会造成制糖过程处理困难和糖分损失，从而明
显地影响糖厂的经济效益。本文主要介绍葡聚糖对制糖工业的负面影响及其在制糖过程中产生的原因、
预防措施、测定和去除的方法。
关键词葡聚糖；制糖工业；影响；葡聚糖酶；抗体
0前言
葡聚糖（glucan）是以葡萄糖为单体形成的
高分子聚合多糖，是自然界中最重要的纯多糖。
由于葡聚糖连接方式、聚合度、空间结构等的不
同，形成性质和外观差异甚大的多种类型，常见
的淀粉、纤维素、右旋糖酐、香菇多糖等都是一
些来源不同或糖苷键不同的葡聚糖
[1－3]
。
表1常见葡聚糖的糖苷键类型
名称主要糖苷键
直链淀粉α（1→4）
支链淀粉α（1→4）含5％α（1→6）
纤维素β（1→4）
右旋糖酐α（1→6）
左旋糖酐α（1→6）含8％α（1→3）（1→4）
糖原α（1→4）含12—18％α（1→6）
香菇多糖β（1→3）
昆布多糖β（1→3）
茯苓多糖β（1→3）含β（1→6）
葡聚糖以β-葡聚糖最具生理活性。在20世
纪40年代，Pillemer博士首次发现并报道酵母
细胞壁中有一种物质具有提高免疫力的作用
[4]
。
经过进一步研究发现，酵母细胞壁中提高免疫力
的物质是一种多糖—β-葡聚糖，并从面包酵母中
分离出这种物质。经特殊步骤萃取且不含内毒素
的β-1,3-葡聚糖在美国FDA已认定是一种安全
的物质，可添加在一般食品，许多报导显示老鼠
口服酵母β-1,3-葡聚糖可增加强腹膜细胞抗菌
之吞噬作用。目前酵母葡聚糖已实现产业化，如
我国的安琪酵母葡聚糖。
制糖工业中出现的葡聚糖主要是右旋糖酐
(dextran)，它是一种完全由α-D吡喃葡萄糖单
体构成的多糖，是由微生物产生的酶引起葡萄糖
聚合而成，糖苷键的类型有：(1→6)、(1→4)、
(1→3)、(1→2)等4种，其糖苷键的类型和每种
类型所占比例随不同的葡聚糖而变化。不同来源
的葡聚糖结构不同，分子式为(C6H10O5)n，分子量
一般由数万到数百万（其空间结构见图1），从可
溶性小分子到不可溶的高分子，呈胶粘状，粘度
随分子量和浓度的增加而增加。右旋糖酐通常可
溶于水、蔗糖溶液、氯化钠溶液中，溶解性随分
子量和浓度的增加而下降
[5]
。葡聚糖的存在给制
糖工艺过程从蔗汁澄清到糖的精炼带来不良影
响，同时葡聚糖含量过高的糖产品在适用性上受
到限制，且售价也会降低
[6]
。
作者介绍：梁达奉（1964-），男，广州甘蔗糖业研究所研究开发部主任、生物炼制研究室主任，教授级高级工
程师，广东工业大学在读博士生。
通讯作者：余林（1968-），男，广东工业大学轻工化工学院院长，教授，博士生导师。
梁达奉等：葡聚糖对制糖工业的影响及对策（上）
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图1葡聚糖的空间结构
1制糖工业中葡聚糖的形成
1.1葡聚糖的形成
新鲜甘蔗中葡聚糖的含量很少，几乎为零。
甘蔗如受到刀伤或压伤、病虫害、火烧、霜冻或
在收割后放置长时间，都会受到肠膜明串珠菌
(Leuconostocmesnteroides)、链球菌属
(Streptococcus)等微生物的感染而形成葡聚糖。
这些微生物在适宜的温度和湿度下，能够分泌葡
聚糖蔗糖酶（dextransucrose），催化蔗糖生成葡
萄糖并聚合而生成多糖体，从而产生葡聚糖
[7]
。
在蔗汁中葡聚糖浓度可高达1％，严重的会生成
白色的固体状物质（俗称“蔗饭”）。
1.2葡聚糖形成的影响因素
葡聚糖的产生从甘蔗田间就已经开始，甘蔗
品种、甘蔗砍运及其管理、糖厂的卫生条件、甘
蔗砍后的存放时间、工艺过程等都会对葡聚糖的
形成产生影响。
1.2.1甘蔗品种因素
[8]
不同甘蔗品种蔗汁中的葡聚糖含量不同，图
2列出了牙买加主要甘蔗品种中葡聚糖含量。
图2牙买加主要甘蔗品种中葡聚糖含量
1.2.2气候因素
[8]
甘蔗葡聚糖含量和降雨及气候有密切关系：
降雨量适中葡聚糖含量较低，过多或过少的雨量
均会造成葡聚糖含量升高；低温会造成甘蔗冻伤
或死亡，也会造成葡聚糖含量的上升，图3、表2
列出了牙买加不同气候地区葡聚糖含量（10年平
均）。
1.2.3收获条件因素
[9]
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美国Clarke对甘蔗制糖的葡聚糖问题进行
了详细的研究：砍下的长条甘蔗（人工收获）1h
图3牙买加降雨和甘蔗葡聚糖含量(10年平均)
表2牙买加不同气候地区葡聚糖含量（10年平均）
地区平均葡聚糖含量(ppm)
潮湿的西部572
可灌溉的平原218
干燥的北方479
潮湿的东部378
雨量中等的良田139
后还很少葡聚糖，但24h后葡聚糖增加至0.074
％；而被砍短(约250mm)的蔗段（机械收获）1h
后葡聚糖增至0.017％，24h后增至0.174％；
如果甘蔗经过火烧后再收割，放置同一时间后的
葡聚糖含量比未经火烧者高1～3倍，气温高和甘
蔗表面有泥粘附会增强细菌的活动。
美国路易斯安那州五年的调查数据显示，新
鲜收获时60％的甘蔗蔗汁中葡聚糖含量低于250
ppm，但随着伤口的暴露时间增长，细菌感染的数
量不断增加，葡聚糖的生成率也不断提高。据报
道，甘蔗砍后2h内，肠膜明串珠菌等的侵入可
深达15cm。对于燃烧后砍获的甘蔗，葡聚糖的
积累更快，在砍获后的12～48h内增加近10倍，
达到3200ppm。燃烧后未砍的甘蔗，葡聚糖的积
累也很快，第三天即达到280ppm，而一周后达
到2900ppm
[7]
。
1.2.4甘蔗堆存时间对葡聚糖含量的影响
[10]
甘蔗的葡聚糖含量随堆存时间的增加而上
升。根据四川省国营茂市糖厂的试验，新鲜甘蔗
的葡聚糖平均为81.3ppm，堆存一周增加近l倍，
堆存1O～l5天，增加约6倍，堆存1月以上，增
加近16倍（表3）。
表3甘蔗堆存时间与葡聚糖含量的关系
甘蔗堆放1～2d甘蔗堆放5～6d甘蔗堆放10～15d甘蔗堆放30～45d
样品
蔗汁中葡聚糖（ppm/
O
Bx）
1661786571306
2771363791521
3941364081082
488151421/
平均81.31504661303
1.2.5混合汁贮存时间、PH值对葡聚糖含量的影
响
[10]
混合汁(含P2O5约300ppm，预灰pH7左右)
中葡聚糖量随贮存时间增加而升高，在25～30℃
温度下放置4h，葡聚糖含量（对固溶物）增加
率为44％～252％。混合汁贮存时间过长，酸度
增加，pH降至5～6时，更有利于细菌生长繁殖，
其葡聚糖含量（对固溶物）以300％的增长率猛
增，达30000～40000ppm/
O
Bx（表4），糖分损失
约3％。
1.2.6制糖车间设备及卫生环境的影响
[10]
蔗汁的葡聚糖含量同设备、环境卫生及消毒
状况密切相关。表5展示了一次小期洗机前后的
结果对比。洗机前，曲筛、蔗汁贮箱等已有蔗饭
团粒。洗机对压榨至硫熏前的设备、容器、蔗汁
管路进行了较彻底的清洗，有的还用漂液灭菌，
开工后糖汁的葡聚糖含量明显降低。
梁达奉等：葡聚糖对制糖工业的影响及对策（上）
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表4混合汁贮存时间、PH值与葡聚糖含量的关系
序号初始葡聚糖（ppm/
O
Bx）pH贮存时间（h）贮存后葡聚糖（ppm/
O
Bx）每小时增加（％）
11367.2437744
2776.84855252
3896.84623150
42836.24126687
56235.81633263328
68555.41640005286
表5洗机前后葡聚糖含量对比
状态样本号初始葡聚糖（ppm）硫熏前蔗汁葡聚糖（ppm）葡聚糖增加量（％）
1混合汁1266220974
2初压汁2361701621
3初压汁4681369192
洗
机
前
平均6571760168
1初压汁18821213
2初压汁24545485
洗
机
后
平均21733353
洗机后降低量4401427224
2葡聚糖对制糖工业的影响
[9,11]
葡聚糖对制糖工业的影响负面居多。随着人
们对食糖及添加食糖的食品质量要求越来越高，
葡聚糖的负面影响显得越来越严重，主要体现在
糖分的损失、虚假旋光度的存在、糖液粘度增加、
过滤困难、结晶不正常、糖产品适用性受限制等。
2.1糖分损失
肠膜明串珠菌容易在50
O
Bx以下的糖液中生
长，在中性和弱酸性的条件下繁殖较快，温度稍
高时也较快，但在60℃以上会死亡。由甘蔗带入
的肠膜明串珠菌容易在糖厂中繁殖，在蔗汁箱或
设备的死角中形成大量的葡聚糖，堆积成白色的
珠状团块（“蔗饭”），其结果是造成蔗糖分的损失。
有研究表明肠膜明串珠菌消耗蔗糖的速率很
快，10
O
Bx25℃蔗糖溶液在培养开始后6h内达
到8.05g/L·h，30°C达到8.46g/L·h
[12]
（表6）。
表6不同培养时间蔗糖消耗量和葡聚糖产生量（培养条件：10％蔗糖、温度30°C）
时间(h)123456915182448
蔗糖消耗量(g/L)08.5017.0025.4033.8042.3050.8051.9053.4054.1055.5057.50
葡聚糖产生量(g/L)0.350.600.800.901.081.302.255.107.0013.0013.20
据美国Clarke等提供的数据（表7），蔗汁
中每产生葡聚糖500ppm（对固溶物），每吨原糖
损失蔗糖增加2kg。肠膜明珠菌主要将蔗糖转变
为葡聚糖(45％)和肠膜明串珠菌细胞(20％)，同
时也产生乳酸、甘油、二氧化碳、乙醇、果聚糖
和乙酸。表中蔗糖损失只代表生成葡聚糖的直接
损失，由于其它有机物质的生成在以后的生产过
程中的蔗糖损失为这些量的3～5倍
[9]
。
甘蔗糖业2008年第3期SugarcaneandCanesugar
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表7蔗汁中葡聚糖含量及蔗糖损失
蔗汁葡聚糖生成量（ppm）蔗糖损失（kg/t糖）生成的果糖（kg/t糖）生成的有机酸（％）
5002．01．00．07
10004．02．00．14
500020．010．00．70
澳大利亚Hidi等的研究说明,正常甘蔗压榨
汁的葡聚糖含量通常不超过200ppm，但在甘蔗
砍下后放置较长时间、空气湿度较高或环境卫生
状况不佳时，甘蔗的葡聚糖含量会迅速增加，甚
至达到3000～5000ppm，葡聚糖的分子量会高达
3000万，这种蔗汁的澄清和煮糖都很困难。
2.2旋光度升高
由于蔗汁中葡聚糖的存在，造成蔗糖含量分
析的误差,进而引起一系列的工艺参数的错误。这
是由于糖液中葡聚糖的比旋光度为[α]20D=198o，
而蔗糖为[α]20D=66.6o，是蔗糖的3倍之多，葡聚
糖含量过高会造成仪器旋光度读数偏高。理论上，
原糖中每333ppm的葡聚糖会使原糖的糖度虚假
增加0.15。同时，葡聚糖也干扰锤度，会引起糖
液锤度偏高的误差，造成糖厂的物料平衡计算混
乱影响生产。
2.3粘度增大
葡聚糖明显地增大糖液的粘度，对高浓度糖
液的影响更大。分子量越高，粘度增大越明显，
图4为不同分子量葡聚糖浓度和粘度变化曲线。
由于粘度增大，容易粘附在过滤层的微细通道上
将通道堵塞，妨碍糖汁过滤，也会影响传热，对
煮糖、助晶、分蜜带来不良影响，使蒸发煮糖时
间延长、废蜜的提净率降低、助晶分蜜困难，结
果使煮炼收回降低。这种影响不但存在于甘蔗糖
厂中，而且存在于炼糖厂中。据James的实验，
原糖的葡聚糖含量对糖液过滤性的影响如表8所
示。
表8葡聚糖含量和糖液过滤性的关系
葡聚糖含量mg/kg0～100100～300300～500500～700
原糖液过滤性55～6550～5540～5030～40
2.4对结晶的影响
葡聚糖阻碍蔗糖结晶的生长，煮糖时容易生
成伪晶并增加分蜜困难。在原糖厂中，糖浆含葡
聚糖0.03％会使糖蜜纯度上升1AP。当糖液中葡
聚糖的含量达到0.04％～0.06％时，会使蔗糖结
晶时的晶体伸长，甚至形成针状的晶体（因晶体
在另两个晶轴方向的生长受到抑制，c轴与a轴
长之比增加，一般c/a=1.5-2.5，如果超过4就
算拉长了，到7以上就变成针状了）。从而影响糖
的质量（图5所示）。原糖中的葡聚糖大部分(约
80％)存在于晶体内部，蜜洗也难将它除去。
2.5对制糖工艺的影响
制糖过程中葡聚糖的持续形成，在糖厂及精
炼厂中导致管道、容器和过滤器阻塞和不畅，严
重的可以直接影响到生产的正常进行。表9是对
原糖厂、炼糖厂的各种工艺过程开始有影响的葡
聚糖的极限含量，也可以称为临界值，如果超过
此极限含量则会发生问题。
表9原糖厂各工艺过程的葡聚糖含量极限值
项目开始出现问题时葡聚糖含量（ppm）
原糖晶体拉长600
丙糖晶体拉长400
丙膏粘度增加400
废蜜纯度增加400
蔗汁中蔗糖损失250
梁达奉等：葡聚糖对制糖工业的影响及对策（上）
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图4不同分子量葡聚糖浓度和粘度变化曲线图5葡聚糖影响蔗糖的结晶
2.6对糖产品适用性的影响
澳大利亚的研究显示，按照一般澄清、脱色
工艺，糖浆中葡聚糖含量较低时，最终糖产品中
会有10％的葡聚糖残留；而当糖浆中葡聚糖含量
较高时，最终糖产品中会有30％甚至更高的葡聚
糖残留
[8]
。
葡聚糖含量过高的糖产品如果应用于其它产
品中，会使饮料产生絮状物而浑浊，使糖果、巧
克力成型困难等。（待续）
（本篇责任编校：朱涤荃）
（上接第47页）金纳米颗粒水相全成工艺研究.
稀有金属材料与工程[J],2006,35(6):954-958.
[8]MoremansM,DaneelsG,DemeyJ.Sen-
sitivecolloidalmetal(goldorsilver)stain
ingofproteinblotsonnitrocellulosemem-
branes[J].AnalBiochem,1985,145:315-321
TheResearchofCompositeNanoparticlesEnhancedSucrose&
GlucoseBiosensor
HUANGZhihang
1
,LIZhongyan
1
,LIUZhongming
2
(1SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641;2GuangZhouArmyGeneralHospitalMedicinalExperiment
Department,Guangzhou510010)
AbstractThispaperaimedatdevelopinganewtypeofimmobilizedenzymeelectrode.Thisbiosensor
co-immobilizedsucroseinvertase(INV),mutarotase(MUT)andglucoseoxidase(GOD)onthesurfaceofPt
electrode,withthepolyvinylbutyral(PVB)asthefundamentalmembranematerial,co-embeddinghydrophobic
nano-SiO
2
solfortheimprovementofstability,co-embeddinghydrophilicnano-Ausolfortheimprovementof
sensitivity.SucroseandGlucosecouldbedeterminedbytime-currenttests.Thebiosensor’sresponsetimeis13
seconds,andshowedgoodlinearityamongtherange0~300mg/Lofsucroseand0~180mg/Lofglucose.The
recoveryrateofsucrosewas94.84％~105.21％.Thebiosensorcouldbeusedcontinuouslyforonemonth.
KeywordsNano-particle;Multi-enzymeelectrode;Sucrose;Glucose（本篇责任编校：朱涤荃）
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