为什么木屑也能制糖

我们知道,不少粮食都可以用来酿制甜酒,甜酒中除了乙醇之外还含有大量麦芽糖。可想而知,这酒中糖的成分一定是由粮食通过发酵而得到的。事实正是如此,粮食中的主要成分是淀粉,淀粉在淀粉酶的作用下就会分解出麦芽糖。我们的唾液中也含有淀粉酶,所以米饭在嘴里嚼的时候会有甜味。用淀粉制糖已不是什么新鲜事了,早在几千年前我国劳动人民已经掌握了这门技术。然而,除了粮食之外,还有其它不少东西如木材、棉麻等也同样可以用来制糖。

木屑既不能吃,也没有可口的味道,怎么能变成糖呢?这是化学家利用了木屑中的纤维素制得的。纤维素是一种天然的高分子化合物,在自然界它是构成植物组织的基础,纤维素对于植物来说,就像建房屋需要水泥砖块一样重要。在棉花中纤维索的含量可高达90%以上,亚麻秆中,它含量占80%以上,一般木材中它的含量也不少于50%。纤维索不溶于水,不溶于有机溶剂,也不溶于人的消化液。当人们吃了含有纤维素的蔬菜、瓜果时,对其中的纤维素既不能消化,也无法吸收,它作为食物的唯一作用,就是起按摩人的肠胃、促使肠道蠕动。


有人也许会问,这不能消化、不能吸收的纤维素,和淀粉的性质完全不同,怎么能制糖呢?其实,淀粉和纤维素并非完全不同,在某些地方,它们非常相似。淀粉和纤维素都是由葡萄糖的单体缩聚而成的高分子,它们都属于天然的高分子中的多糖类高聚体。两者的分子式也完全相同。它们的差别仅仅在于一个个葡萄糖连接起来的方式有所不同而已。人体中有一种淀粉酶像一把特殊的手术刀,可以把淀粉大分子切成一个个麦芽糖的分子,在胃酸的帮助下,还可进一步把麦芽糖一切为二,变成两个葡萄糖分子,以供人体吸收利用。但淀粉酶却对纤维素大分子毫无办法。那么有没有专门切割纤维素的手术刀”呢?有!大自然早就给安排好了,不少食草动物,如牛、马、羊等,它们的胃液中有许多纤维素细菌和原生动物,能分泌出纤维素酶及纤维素二糖酶等,这些酶就像另一种小手术刀,专门用来分割纤维素大分子,把纤维素切成一个个葡萄糖小分子。所以,牛、马、羊等动物吃了几乎全是纤维素的枯草,也可以消化,也很有营养。另外还有许多微生物,如青霉素、枯草杆菌、孔菌等也能分解纤维素。从上述淀粉和纤维素的化学结构分析中,我们已不难得出结论:只要选择合适的微生物,使它不断分解出纤维素酶和纤维素二糖酶,就能像淀粉酿酒一样,用木屑、结秆之类的含纤维素原料来酿制葡萄糖了。用这方法来获得葡萄糖,真可以称得上是一本万利。

另外,人们还用化学处理的方法,从木屑中制得葡萄糖。化学处理的原理是:纤维素在一定浓度硫酸(约55%)的作用下,会发生水解反应而被分割成一个个葡萄糖分子。用这种方法进行处理,犹如快刀斩乱麻,可以较快得到葡萄糖产品。在生产中为了提高水解反应速度和成品产量,最好选用冷杉木的木屑,同时要求其颗粒细小并彻底晒干。木屑分解的反应在加热、煮沸、搅拌约2个小时后即可完成。