如果不那么依赖粮食作物来生产用于制造乳酸和无动物乳清蛋白等的原料，生物发酵的可持续性将大大提高。但依靠非粮糖源进行生物发酵的方案是否可行？

纤维素糖——来源于木薯废料或甘蔗渣（压榨甘蔗后留下的纤维浆）。长期以来一直被视为工业发酵中使用的可发酵糖（如DE95玉米糖浆）的升级回收替代品。

然而，总部位于东京的东丽工业（Toray)表示下游产业链加工和技术困难仍是商业化的障碍。该公司一直在和三井DM糖业(Mitsui DM Sugar)合作研发一种提高纤维素制糖生产的技术，近日有了重大突破。

据悉，东丽工业(Toray )和三井DM糖业(Mitsui DM Sugar)于2017年1月在泰国成立了纤维素生物质技术有限公司，研究甘蔗渣节能纤维素制糖系统示范项目。

该项目近期宣布，他们成功将木薯浆、甘蔗渣等不可食用生物质与酶（一种使用木霉丝状真菌的非转基因生物酶）反应，利用膜分离、纯化和浓缩，最终生产得到高质量的纤维素糖。

相较于传统的蒸发浓缩糖溶液的生产装置，公司的水处理膜技术不仅可以生产出优质的非食用糖溶液，还可以减少一半以上的二氧化碳排放量，并且可以通过实现酶的回收和再利用，将酶的使用量减少一半，大大降低了成本。

图1:蔗渣膜分离生产纤维素糖的研究

图源：东丽官网

同时，据东丽公司主管Komoda介绍，东丽的技术可以从木薯浆中获得更多的糖分。从甘蔗渣中可提取20%-40%的糖分，而从木薯渣中提取了50%的糖分。

“甘蔗渣衍生的纤维素糖通常具有 2:1 的葡萄糖和木糖比例。而木薯衍生的纤维素糖几乎不含木糖。”

相较于甘蔗渣，从木薯浆中提取的纤维素糖不含微生物无法代谢的木糖，是一种更优的选择。借助其膜糖化工艺，东丽可以在酶水解后除去木薯废料中的粘性物质，提取的葡萄糖纯度更高，进而可以降低制造化学品的总成本。

该纤维素糖也被证实可以作为原料，进一步发酵得到乙醇、乳酸、琥珀酸等多种重要化学品。高葡萄糖纯度和低杂质含量可削减化学制造品的总成本。其中，东丽在2022年就开发出使用不可食用生物质糖，通过微生物发酵和分离膜净化技术，生产尼龙66（一种用于服装、地毯、轮胎帘子线传送带、刷子的热塑性聚合物）的关键原料100%生物基己二酸的技术。这一成就来自使用专有的合成技术，结合了公司的微生物发酵技术和利用分离膜的化学纯化技术。

公司计划到2030年实现商业化。东丽公司主管Komoda表示，东丽目前正在寻求与泰国糖厂和淀粉制造商以及其他使用生物质资源的公司合作，建立供应纤维素糖的工厂。公司目标是在2030年左右将其投入实际使用。

此次，不可食用生物质糖更优生产技术的成功开发，将打通大规模生产低碳、可持续的纤维、薄膜、树脂等聚合物的全流程，并且非常友好的解决了与食物链竞争的问题。

生物质资源广泛，利用生物质废料发酵的市场潜力巨大。泰国、巴西主要是用甘蔗，美国则多用玉米。但我国目前更多只能使用农作物秸秆、林业废弃物、藻类植物等，其存在生物质结构复杂，预处理结构困难、发酵产物组分多难分离等问题，直接利用的难度远高于甘蔗或玉米。可见，但要让理想成为现实，我们还需要下更多的功夫。

*注：纤维素糖源自纤维素，这是一种存在于植物细胞壁中的复杂碳水化合物，是由β(1→4)糖苷键连接。常见糖类如蔗糖是由葡萄糖和果糖分子通过α(1→2)糖苷键连接在一起组成的二糖。（常见单糖有葡糖糖、果糖、半乳糖等。二糖是两个单糖通过糖苷键连接起来的化合物，例如蔗糖、麦芽糖、乳糖。）