我國(guó)木薯深加工現(xiàn)狀及發(fā)展分析

張 芹，李廣利，于迎輝，景民昌

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油情報(bào)研究中心，北京 102249； 2.北京師范大學(xué)圖書館，北京 100875)

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我國(guó)木薯深加工現(xiàn)狀及發(fā)展分析

張 芹1，李廣利2，于迎輝1，景民昌1

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油情報(bào)研究中心，北京 102249； 2.北京師范大學(xué)圖書館，北京 100875)

隨著淀粉工業(yè)、能源工業(yè)及飼料工業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)及國(guó)際市場(chǎng)對(duì)木薯的需求日益增大。木薯除直接加工食用外，主要深加工產(chǎn)品有木薯淀粉、木薯酒精及飼料等。概述了木薯深加工的現(xiàn)狀并對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了深入分析，提出了目前我國(guó)木薯深加工存在的問(wèn)題及發(fā)展方向。

木薯；深加工；現(xiàn)狀；發(fā)展

木薯，又名樹(shù)薯、木番薯，熱帶和亞熱帶根莖植物，原產(chǎn)于亞馬遜河流域，世界三大薯之一，有“淀粉之王”、“能源作物”和“地下糧食”之稱。木薯于19世紀(jì)20年代引入我國(guó)，目前廣泛種植于廣西、廣東、海南、云南、福建等地。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源需求日漸增加，人們對(duì)木薯酒精及木薯淀粉的潛在需求也日益旺盛。我國(guó)木薯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，各地區(qū)發(fā)展不均衡、種植業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力低、原料缺口大、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力弱、環(huán)境污染等問(wèn)題日益突出，不同程度上制約著我國(guó)木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 我國(guó)木薯原料概況

1.1 木薯簡(jiǎn)介

木薯分為兩類，甜木薯和苦木薯[1]，具有生長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng)、耐旱耐瘠、病蟲害少、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)[2]。木薯的化學(xué)組成與其品種、生長(zhǎng)期、土壤、降水量相關(guān)，與其他主要淀粉類作物的化學(xué)成分對(duì)照表見(jiàn)表1[3]。由表1可見(jiàn)，木薯淀粉含量高，而脂肪、蛋白質(zhì)和灰分卻相對(duì)較少，是一種良好的淀粉作物。

表1 木薯與玉米、馬鈴薯的化學(xué)成分對(duì)照表

1.2 我國(guó)木薯產(chǎn)量

近兩年我國(guó)主要木薯產(chǎn)地的種植面積及產(chǎn)量分布如表2所示。

表2 我國(guó)主要木薯產(chǎn)地種植面積及產(chǎn)量分布

木薯作為一種重要的淀粉、生物燃料及飼料原料，其需求及對(duì)其深加工技術(shù)要求逐年增高，木薯的消費(fèi)總量也呈上升趨勢(shì)。國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)研究中心預(yù)測(cè)，在2020年世界木薯需求量將達(dá)到2.71億t。我國(guó)木薯主要種植在廣西，其次為廣東、海南、云南、福建等地，其中廣西產(chǎn)量占全國(guó)的60%[4]。2013年我國(guó)木薯種植面積為47.3萬(wàn)hm2，鮮木薯總量達(dá)1 054.7萬(wàn)t[5]。

1.3 我國(guó)木薯消費(fèi)總量與結(jié)構(gòu)

2007～2015年我國(guó)各地木薯消費(fèi)量按地區(qū)統(tǒng)計(jì)如表3所示，我國(guó)木薯消費(fèi)量按行業(yè)統(tǒng)計(jì)如表4所示。由表3中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，我國(guó)大部分的木薯消費(fèi)依賴于進(jìn)口，這一定程度上制約了我國(guó)木薯深加工企業(yè)的發(fā)展。由表4可見(jiàn)，酒精化工行業(yè)木薯消費(fèi)量約占73%，年均穩(wěn)定在630萬(wàn)t左右，淀粉消費(fèi)比例從18%降至9%，燃料乙醇消費(fèi)比例從0.4%增至14%。這也體現(xiàn)了木薯深加工行業(yè)的發(fā)展方向。

表3 我國(guó)各地木薯消費(fèi)量 萬(wàn)t

注：表中括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)分別為該地當(dāng)年木薯進(jìn)口量。

表4 我國(guó)各行業(yè)木薯消費(fèi)量 萬(wàn)t

2 我國(guó)木薯深加工行業(yè)主要產(chǎn)品格局

2.1 木薯淀粉

2.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

木薯淀粉是木薯最基本的加工產(chǎn)品，占鮮薯含量的22%～35%，木薯干的70%。木薯淀粉顆粒大小、表面光滑度及裂紋與玉米淀粉相似，但木薯淀粉顆粒多呈卵狀截切形，而玉米淀粉多呈多面體型，因此,木薯淀粉具有較大的膨脹度和溶解度、較高的淀粉糊透明度和黏度、較低的糊化溫度、成膜性好及滲透性強(qiáng)等特性，相對(duì)玉米淀粉，木薯淀粉具有更好的加工性能。

據(jù)中國(guó)淀粉工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)木薯淀粉企業(yè)120多家，日產(chǎn)能約為1.5萬(wàn)t，木薯淀粉產(chǎn)量達(dá)到80多萬(wàn)t/a，其中廣西約占70%;而我國(guó)木薯淀粉年需求量在200萬(wàn)t以上，絕大部分依賴進(jìn)口。隨著變性淀粉、淀粉糖、糖醇、有機(jī)酸、酶制劑、淀粉基可降解塑料及淀粉包埋納米管的深加工產(chǎn)品需求的擴(kuò)大，對(duì)木薯淀粉的需求量也將不斷增長(zhǎng)。這就更需要我國(guó)木薯淀粉行業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但是受制于原材料質(zhì)量、環(huán)保不達(dá)標(biāo)及資金限制，我國(guó)木薯淀粉加工企業(yè)普遍存在規(guī)模小、環(huán)境污染大及缺乏有效管理機(jī)制等問(wèn)題。如何能將企業(yè)做大做強(qiáng)，提升效益，進(jìn)入良性發(fā)展通道是當(dāng)下值得思考和亟待解決的問(wèn)題。

2.1.2 木薯淀粉應(yīng)用

木薯淀粉的應(yīng)用主要有以下三個(gè)方向：

(1)變性淀粉。木薯淀粉的改性工藝包括化學(xué)改性、生物改性(酶法改性)、物理改性及復(fù)合改性。其中化學(xué)改性方法生產(chǎn)的變性淀粉種類最多，用途最廣。木薯淀粉分子通過(guò)酯化、交聯(lián)及醚化等化學(xué)作用，生成磷酸酯淀粉、交聯(lián)淀粉及羧甲基淀粉等各種變性淀粉。改性后的變性淀粉廣泛用于造紙、紡織、食品、醫(yī)藥、輕工業(yè)、建材、石油、生物工程等行業(yè)[6]。此外，借助于高科技產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)，目前已形成了高附加值變性淀粉產(chǎn)品，如抗性淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉鈉等。木薯變性淀粉生產(chǎn)成本低，質(zhì)量好，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)展趨勢(shì)良好。

(2)化工產(chǎn)品。木薯淀粉應(yīng)用于加工行業(yè)的主要產(chǎn)品有酒精、醋酸、乙醇胺、山梨醇及檸檬酸等，應(yīng)用于農(nóng)藥、橡膠、油脂、化妝品、包裝材料及軍工等行業(yè)。在石油資源日漸緊缺的當(dāng)代，用生物質(zhì)資源進(jìn)行化學(xué)處理，合成有機(jī)化工產(chǎn)品，代替石油資源，具有可再生性，發(fā)展前景廣闊。

(3)淀粉糖與糖醇。木薯淀粉可用于果糖、葡萄糖、麥芽糖、低聚糖及海藻糖等多種不同甜度的糖的生產(chǎn)，應(yīng)用于食品、飲料和保健品行業(yè)。而食品、飲料與保健品行業(yè)的快速發(fā)展也為淀粉糖和糖醇的發(fā)展提供了充分的市場(chǎng)空間。

2.2 木薯酒精

2.2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著能源緊缺問(wèn)題的日益明顯，國(guó)內(nèi)陳化糧食的消耗和糧食類作物的價(jià)格不斷上漲，以及關(guān)于糧食危機(jī)的不斷升級(jí)，木薯制備酒精作為一種可再生的生物質(zhì)能源引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。目前，我國(guó)木薯酒精產(chǎn)品主要有食用、工業(yè)酒精及燃料乙醇。隨著產(chǎn)品向多元化及進(jìn)一步深加工發(fā)展，加大生產(chǎn)高純度酒精、無(wú)水酒精、電子級(jí)酒精等產(chǎn)品，以及進(jìn)一步深加工為丙酸乙酯、醋酸乙酯和丁酸乙酯等高附加值的生物化工產(chǎn)品也成為了木薯深加工企業(yè)的新的發(fā)展趨勢(shì)。

我國(guó)酒精生產(chǎn)的主要原料有糧食類、薯類及糖蜜類[7]。在幾種主要的酒精原料中，木薯的單位面積土地的酒精產(chǎn)出率最高，且利用木薯進(jìn)行酒精生產(chǎn)，整株作物沒(méi)有廢料，利用率較高，是玉米等酒精原料的理想替代物[8]。

2.2.2 木薯酒精產(chǎn)能及產(chǎn)量分布

我國(guó)食用木薯酒精企業(yè)普遍采用的生產(chǎn)技術(shù)為“原料篩分、粉碎、噴射液化、預(yù)糖化、同步發(fā)酵、蒸餾”的工藝流程。據(jù)木薯酒精加工企業(yè)統(tǒng)計(jì)，木薯酒精的平均生產(chǎn)指標(biāo)為：淀粉利用率85%～92%，淀粉出酒率50%～55%。中糧集團(tuán)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木薯濃繆出沙技術(shù)、大罐同步糖化發(fā)酵及濃繆發(fā)酵技術(shù)、三效熱耦合差壓精餾技術(shù)生產(chǎn)燃料乙醇，其工藝參數(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。隨著酶制劑行業(yè)的迅速發(fā)展，淀粉出酒率與利用率將得到進(jìn)一步的提高。

我國(guó)主要木薯深加工企業(yè)的食用酒精產(chǎn)能和燃料乙醇產(chǎn)能如表5和表6所示。受制于原料供應(yīng)及污水處理要求較高，現(xiàn)有木薯酒精生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能有限，且木薯食用酒精的生產(chǎn)企業(yè)多集中于江蘇省。

表5 我國(guó)主要木薯加工企業(yè)食用酒精產(chǎn)能統(tǒng)計(jì) 萬(wàn)t

表6 我國(guó)主要木薯加工企業(yè)燃料乙醇產(chǎn)能統(tǒng)計(jì) 萬(wàn)t

2.3 飼料

木薯作為一種熱能飼料，單位面積產(chǎn)出的能量遠(yuǎn)高于其他谷類作物，價(jià)格也比其他谷類飼料如玉米、豆粕等低，因此，生產(chǎn)成本比谷物類飼料低。近年來(lái)，國(guó)際上已有相當(dāng)一部分國(guó)家采用木薯作為畜食飼料，以緩解人畜爭(zhēng)糧的問(wèn)題。對(duì)木薯渣進(jìn)行深加工，形成了“木薯→淀粉→飼料→農(nóng)產(chǎn)品”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，真正實(shí)現(xiàn)了副產(chǎn)品資源化及再生化。同時(shí)，木薯用于飼料加工可以解決應(yīng)對(duì)冬季牧草不足、粗飼料匱乏的問(wèn)題，緩解我國(guó)飼料資源嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)狀。目前，我國(guó)木薯用于飼料及其他加工的年需求量已經(jīng)超過(guò)了300萬(wàn)t。

木薯應(yīng)用于飼料行業(yè)，除木薯葉直接作為飼料來(lái)源喂食動(dòng)物外，主要的飼料來(lái)源為木薯渣。木薯渣是木薯淀粉及酒精生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品，淀粉和粗纖維含量高，但是粗蛋白質(zhì)含量低，木質(zhì)化程度高，動(dòng)物消化利用率低，不適宜直接作為飼料喂食,需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工處理。目前較為經(jīng)濟(jì)的處理方法是將木薯渣沉降后進(jìn)行機(jī)械脫水，干燥后用于飼料生產(chǎn)。胡忠澤等[9]研究了木薯渣的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分和部分礦物質(zhì)含量，如表7所示。

表7 木薯渣常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分及礦物質(zhì)含量

王艷榮等[10]綜述了木薯渣在動(dòng)物日糧中的應(yīng)用，指出木薯渣在豬、家禽、反芻動(dòng)物及魚飼料中的應(yīng)用現(xiàn)狀。木薯渣作為飼料應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)木薯渣的密封及保存問(wèn)題。鮮木薯渣水分高，容易發(fā)霉變質(zhì)，應(yīng)及時(shí)密封保存，避免變質(zhì)引起動(dòng)物中毒現(xiàn)象。

(2)飼料的營(yíng)養(yǎng)均衡問(wèn)題。由于木薯渣存在氨基酸組成不平衡的缺點(diǎn)，因此，在加工過(guò)程中應(yīng)配合優(yōu)質(zhì)蛋白飼料或者加入合成賴氨酸和蛋氨酸，平衡飼料氨基酸。

(3)飼料喂量及飼喂時(shí)間問(wèn)題。由于木薯渣中的纖維性物質(zhì)及氰苷類物質(zhì)含量較高，因此，需要嚴(yán)格控制飼喂量，避免引起氫氰酸中毒。同時(shí)，木薯渣不適用于低齡動(dòng)物飼喂，需要控制喂養(yǎng)時(shí)間。

3 我國(guó)木薯深加工業(yè)存在問(wèn)題

3.1 企業(yè)規(guī)模小效益低

目前我國(guó)木薯深加工企業(yè)約200余家，多為5 000 t產(chǎn)能以下的小企業(yè)，產(chǎn)能在3～5萬(wàn)t的中型企業(yè)僅10家，5萬(wàn)t以上的僅有8家；而泰國(guó)的木薯企業(yè)年產(chǎn)基本在5～15萬(wàn)t。我國(guó)木薯加工技術(shù)多為小作坊形式，缺少大型、成套設(shè)備，規(guī)?；a(chǎn)尚未形成，需要進(jìn)一步提升加工產(chǎn)業(yè)集中度，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益。

3.2 綜合加工能力及產(chǎn)品附加值有待提高

大多數(shù)木薯加工企業(yè)存在產(chǎn)業(yè)鏈較短，產(chǎn)業(yè)化程度低，加工副產(chǎn)物多數(shù)簡(jiǎn)單處理，無(wú)法做到循環(huán)經(jīng)濟(jì)，綜合經(jīng)濟(jì)效益低。此外，粗放化的生產(chǎn)模式導(dǎo)致了產(chǎn)品加工層次較低，高附加值產(chǎn)品不足，嚴(yán)重制約了木薯加工企業(yè)的生產(chǎn)效益。

3.3 深加工企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)防控能力有待提高

目前，木薯深加工企業(yè)普遍存在抗風(fēng)險(xiǎn)能力低的問(wèn)題，沒(méi)有針對(duì)原料市場(chǎng)變化的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)機(jī)制。木薯是季節(jié)性產(chǎn)物，且我國(guó)的木薯種植產(chǎn)量遠(yuǎn)低于消耗量，大量的木薯原料依賴進(jìn)口，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格的波動(dòng)極大影響了木薯加工企業(yè)的效益。

3.4 深加工企業(yè)環(huán)境污染問(wèn)題

木薯加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢渣、廢水及廢氣，且木薯淀粉加工企業(yè)多為粗放型加工模式，原料質(zhì)量混雜，初級(jí)產(chǎn)品多，層次低下，能耗較高，治污能力薄弱，污染物排放不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，存在環(huán)境污染隱患。

4 我國(guó)木薯深加工業(yè)發(fā)展分析

4.1 企業(yè)規(guī)?；s化

目前，木薯深加工企業(yè)規(guī)?；形葱纬?，小企業(yè)、小品牌數(shù)量多，削弱了木薯加工企業(yè)的規(guī)模效應(yīng)，不利于木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。木薯深加工企業(yè)應(yīng)不斷集中擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，科學(xué)組合搭配生產(chǎn)項(xiàng)目，逐漸形成以大企業(yè)、大集團(tuán)為主導(dǎo)，各環(huán)節(jié)間協(xié)同合作，互相參股，統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)的集團(tuán)化、一體化的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)模式。通過(guò)整合增強(qiáng)企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力，注重規(guī)?；s化發(fā)展，致力開(kāi)創(chuàng)自己的強(qiáng)勢(shì)品牌，培育龍頭企業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)合，依靠協(xié)同優(yōu)勢(shì)、規(guī)模效益、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力占據(jù)重要市場(chǎng)份額，拓寬市場(chǎng)占有率。

4.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整拓寬產(chǎn)業(yè)鏈

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，對(duì)木薯深加工產(chǎn)品的需求也呈現(xiàn)多元化、系列化的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外已開(kāi)發(fā)上市的變性淀粉產(chǎn)品高達(dá)3 000余種，因此，國(guó)內(nèi)的木薯深加工企業(yè)也應(yīng)致力于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、拓寬產(chǎn)業(yè)鏈，大力發(fā)展高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.3 產(chǎn)研結(jié)合發(fā)展模式

科學(xué)技術(shù)為第一生產(chǎn)力，應(yīng)鼓勵(lì)深加工企業(yè)建立研發(fā)中心，對(duì)于不具備建立研發(fā)機(jī)構(gòu)的企業(yè)，要促進(jìn)其與國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的合作，加大產(chǎn)品研發(fā)投入，提高產(chǎn)品質(zhì)量，開(kāi)發(fā)節(jié)能減排的清潔生產(chǎn)技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，提高整體效益和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。在注重木薯加工技術(shù)科研投入的同時(shí)，也需要注重環(huán)境保護(hù)方向的科研投入，提高三廢處理能力。若可以在治污的同時(shí)做到變廢為寶，降低治污成本，也可以達(dá)到降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的效果。

總言之，開(kāi)創(chuàng)產(chǎn)研結(jié)合發(fā)展模式有助于加快木薯科技成果轉(zhuǎn)化，并能夠具有針對(duì)性的進(jìn)行科研投入，將優(yōu)勢(shì)力量集中于解決實(shí)際生產(chǎn)中亟需解決的問(wèn)題，有的放矢，避免浪費(fèi)科研資源。

[1] 劉亞偉. 木薯淀粉的加工[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2011(1)：34-35.

[2] 楊麗英，SRIROTH K, PIYACHOMKWAN K. 泰國(guó)木薯淀粉特性研究[J]. 云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003(S1)：110-114.

[3] 楊棟林，陳燕珍，龐月圓，等.不同品種的木薯淀粉理化特性研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009,35(19)：8 935-8 936.

[4] 文玉萍. 我國(guó)木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)與市場(chǎng)分析[J]. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,34(5):81-85.

[5] 農(nóng)業(yè)部科技教育司.2013年度木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)發(fā)展報(bào)告[R].北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013.

[6] 白速逸, 吳素芬, 張香香, 等. 變性淀粉在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 糧食與食品工業(yè), 2006, 13(1)：27-29.

[7] 陳立勝,潘瑞堅(jiān).木薯酒精產(chǎn)業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益分析[J].廣西輕工業(yè),2007，23(1):24-25.

[8] 馬書霞. 木薯為原料的能源生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 廣州：華南理工大學(xué), 2005.

[9] 胡忠澤, 劉雪峰. 木薯渣飼用價(jià)值研究[J].安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2002,16(4):4-6.

[10] 王艷榮, 王鴻升, 張海棠,等.木薯渣在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2012(12):42-43，47.

(責(zé)任編輯：趙琳琳)

Present situation and development analysis of cassava deep processing in China

ZHANG Qin1，LI Guang-li2，YU Ying-hui1，JING Min-chang1

(1.Petroleum Intelligence Research Center,China University of Petroleum (Beijing) , Beijing 102249,China; 2.Beijing Normal University Library, Beijing 100875,China)

With the rapid development of starch industry, energy industry and feed industry, the demand for cassava in domestic and international market is increasing. In addition to the direct consumption of cassava, deep processing of products are mainly including cassava starch, cassava alcohol and fodder. We summarized the current situation of deep processing of cassava and analyzed its development in the future,and put forward cassava processing problems and development direction in China.

cassava; deep processing; present situation;development

2016-12-07;

2017-01-18

張 芹(1981-)，女，博士，研究方向?yàn)榛ぜ吧锛庸ぁ?/p>

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.01.008

S816.71

A

1003-6202(2017)01-0031-04