王澤斌
西瓜美味可口,水分充足,并且價格實惠,是人們夏季解暑最常吃的水果之一。但是在國外,很多超市里的西瓜在上架之前要經過較為嚴格的挑選,大小和質量不符合要求的,通常就只能由它們爛在地里了。據統計,美國農場里大約有20%的西瓜就這么被浪費掉了,對于農民而言這是不小的經濟損失。在中國,如果當年西瓜的產量好,再加上成本低,浪費的現象也屢見不鮮。近日美國農業部與其他科研機構合作,想出了辦法可以使這部分西瓜廢物利用。
生物燃料是一個新興的熱門領域,傳統的生物燃料用糧食發酵生產酒精,這樣做的弊端是導致糧食的短缺和浪費。所以第二代的生物燃料一直在尋求用非糧食作物來做發酵原料。
用發酵的方法生產酒精就是把植物中的碳水化合物用酵母或者細菌轉化成酒精。而酵母或者細菌都喜歡糖或者淀粉這類“好吃”的碳水化合物。在西瓜中,大約含有7%~10%的糖分,所以廢棄的西瓜不管長得多難看,也不影響它們發酵的效率。2009年8月出版的《生物燃料技術》中發表了講述這項研究的文章,研究表明,西瓜汁經過酵母菌的發酵,每1克糖可以產生大約0.4克的酒精。這樣,一個10千克的西瓜就可以生產0.35千克左右的酒精。
研究人員還替農民們設想了利用方式——流動發酵蒸餾裝置。農民把裝置推到田間,把那些本來不要的西瓜撿來,在收集西瓜子的同時收集西瓜汁。按照西瓜的畝產量和廢棄的比例計算,一畝地大約可以回收15千克的酒精。
不過這還不是最有效的將廢棄西瓜加以利用的方式。在這項研究中還揭示了西瓜中含有很高含量的番茄紅素。番茄紅素是一種紅色的色素,具有很強的抗氧化性。有一些研究證實,成熟的西紅柿或者西紅柿醬可降低某些癌癥發生的風險,許多研究者推測可能是其中的番茄紅素在起作用。不管這種可能是不是真的,至少番茄紅素是—種天然的色素和抗氧化劑,這就足以使它身價大增了。但是西紅柿本身成本較高,從中提取番茄紅素也就受到相當的限制,而如果從這些廢棄西瓜中提取,在原料成本上又節省了不少。
這樣,廢棄的西瓜可以進入工廠用于提取番茄紅素,而提取完番茄紅素的廢液依然保留發酵所需要的所有成分,所以絲毫不影響再用西瓜去生產酒精。
在用廢糖蜜或者蔗糖來發酵生產酒精的工藝流程中,需要用水把這些原料稀釋到需要的濃度,而利用西瓜汁發酵生產酒精的工藝中,西瓜汁中糖的含量不夠高,在發酵之前需要先進行濃縮,所以用西瓜汁來生產酒精還節省了生產用水;另一方面,西瓜汁中本來就含有7%~10%的糖分,可以減少糖蜜或者蔗糖的用量,西瓜汁也不再需要進行過度的濃縮。按照美國農業部這項研究的數據,用這些提取了番茄紅素的廢液來稀釋發酵原料,可以少用15%的糖蜜,而且節省大量的飲用水。
除此以外,西瓜中還含有相當多的游離氨基酸。比如有一種叫做瓜氨酸的氨基酸,它不是人體必需的氨基酸之一,但它在人體內可以轉化成精氨酸。這個轉化過程和精氨酸在人體內的代謝會調節體內氮的平衡,所以左旋瓜氨酸就有了一定的醫藥價值。在制藥工業上提取瓜氨酸也受到原材料的制約,而這些廢棄的西瓜汁就提供了廉價的原料。
在酵母發酵的過程中,糖是作為碳源存在的,而酵母的生長還必須有氮源存在。糖蜜中含有的氮源不足以支持人體內酵母菌的充分發酵,所以用水稀釋糖蜜的話還需要額外加進氮源,使得成本有所增加。而西瓜汁中含有很多游離的氨基酸,是酵母很喜歡的氮源。如果用純的西瓜汁來發酵,待酵母菌把其中的糖都“吃”光了,還會有富余的氮,這就意味著用西瓜汁去稀釋糖蜜,這些多余的氮就派上了用場,不用再額外補充氮了。
不過有一點要說明的是,如果專門生產西瓜來制取酒精、番茄紅素以及瓜氨酸,這種方法是不可取的,那會造成一種工業產品“與人爭食”的現象。但是對那些西瓜不為人們所需求、本來要廢棄的部分,通過新型技術的開發將其充分利用就是值得的。雖然它所帶來的經濟效益未必很大,但是在地球資源日趨緊張、可持續發展的呼聲越來越高的今天,人類可以開動腦筋,動用各種方法,積少成多地節約資源。