國內(nèi)甜高粱秸稈渣的加工利用現(xiàn)狀分析

文 武

(甘肅省武威市涼州區(qū)古城鎮(zhèn)農(nóng)技站，甘肅 武威 733000)

0 前言

甜高粱屬粒用高粱的一個變種，具有抗逆性強(耐干旱、耐水澇、抗鹽堿)，生物產(chǎn)量高,糖分積累快的優(yōu)勢，素有“高能植物”之稱[1]。在北方地區(qū)貧瘠的鹽堿地、新墾地產(chǎn)鮮莖稈可達60 000～90 000 kg/hm2, 莖稈含汁量達60%～80%,汁液的糖度為10%～20%[2]。作為一種新興的糖料作物、飼料作物得到了廣泛的開發(fā)利用。眾所周知，在世界能源緊缺的形勢下，利用甜高粱秸稈含糖量高的優(yōu)勢發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，成本低、效益高，是甜高粱的主要利用形式和發(fā)展方向，在綠色能源開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。除此之外，還有許多開發(fā)利用價值，如生產(chǎn)丁醇、丙酮、生物油，發(fā)酵生產(chǎn)沼氣、氫氣等，其副產(chǎn)品還可以作為飼料發(fā)展畜牧業(yè),種植食用菌,壓制復(fù)合板材、造紙、有機肥等，為此，本文就國內(nèi)甜高粱秸稈含汁和去汁加工生產(chǎn)利用現(xiàn)狀進行分析，為構(gòu)建甜高粱產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展利用體系，實現(xiàn)新型能源產(chǎn)業(yè)、草食畜牧業(yè)和全產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)發(fā)展提供一定的研究基礎(chǔ)[3]。

1 含汁甜高粱秸稈渣的加工利用現(xiàn)狀

1.1 用作沼氣生產(chǎn)

甜高粱秸稈渣汁中含有的酶類、菌類等發(fā)酵代謝產(chǎn)物具有厭氧消化有機質(zhì)、產(chǎn)沼氣的能力，進行含汁甜高粱秸稈發(fā)展沼氣生產(chǎn)，對于優(yōu)化能源布局、提高產(chǎn)業(yè)附加值、提高產(chǎn)氣量、優(yōu)化沼氣建設(shè)布局具有重要的意義。為實現(xiàn)甜高粱莖稈殘渣堿性雙氧水預(yù)處理廢液的資源化利用,采用一次發(fā)酵方式對廢液產(chǎn)甲烷潛力進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一次發(fā)酵處理產(chǎn)甲烷潛力達到(296.4±6.8)m LCH4/g VS，甲烷日產(chǎn)量、產(chǎn)甲烷潛力、最大產(chǎn)甲烷速率以及較短的延滯時間均高于二次發(fā)酵，為該廢液的資源化利用提供了理論參考[4]。溫度和發(fā)酵時間對甜高粱渣汁產(chǎn)沼氣率具有重要的作用，據(jù)郭成等人的研究，批量恒溫(30±0.2)℃發(fā)酵36 d，含汁甜高粱秸稈的TS和VS產(chǎn)氣率分別達到了583、618 mL·g-1，實際工程設(shè)計中,甜高粱秸稈渣汁發(fā)酵產(chǎn)沼氣的水力滯留時間可設(shè)計為22 d[5]。

1.2 制作蛋白質(zhì)飼料

甜高粱秸稈殘渣中含有部分脂肪、蛋白質(zhì)、粗纖維等碳水化合物，進行甜高梁秸稈殘渣蛋白質(zhì)飼料的生產(chǎn)能降低畜牧業(yè)飼料成本，有效緩和人畜爭糧矛盾[6]。將黑曲霉、里氏木霉,產(chǎn)朊假絲酵母和干酪乳桿菌進行優(yōu)化組合,添加1%尿素發(fā)酵8 d，飼料中纖維素降低至24.09%，半纖維素降低至17.69%，粗蛋白提升至7.14%，真蛋白提升至6.41%，且生產(chǎn)工藝簡化、粗蛋白和真蛋白含量明顯提高[7]。

2 去汁甜高粱秸稈渣的加工利用現(xiàn)狀

2.1 直接深耕還田

甜高粱秸稈渣含有大量的有機質(zhì)，是重要的土壤有機質(zhì)來源。直接深耕還田可補充土壤30%的有機質(zhì)，在鹽堿地、新墾地等貧瘠土壤的改良培肥上有著重要的意義。但是傳統(tǒng)的甜高粱秸稈渣直接還田，秸稈渣中發(fā)酵過程中含有的酸類、堿類等化學(xué)物質(zhì)得不到有效處理，肥效發(fā)揮欠佳，還田后對土壤酸堿化程度的影響和耕地改良效果的評價還缺乏一定程度的研究，相關(guān)適宜處理技術(shù)還有待進一步的研究。

2.2 制作青貯飼料

甜高粱秸稈渣含有大量的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，是優(yōu)良的家畜粗飼料。去汁甜高粱秸稈渣接種康寧木霉與酵母H13，輔以豆餅粉、硫酸銨發(fā)酵，能提高飼料中粗蛋白5.2%,降低粗纖維3.3%[8]。以德氏乳桿菌、纖維素酶固體發(fā)酵物和酒精酵母為復(fù)合菌種添加劑，制作甜高粱秸稈渣青貯飼料，能提高甜高粱秸稈渣的青貯飼料質(zhì)量，營養(yǎng)價值、適口性和飼喂效果均優(yōu)于飼喂青貯玉米[9]。

3 展望

甜高粱的生物學(xué)產(chǎn)量極高，故有“高能作物”之稱，在應(yīng)用微生物混菌發(fā)酵工藝的基礎(chǔ)上，加強制糖、制醇和青貯飼料的研究，突出渣液等廢棄物的利用，對于構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系、延伸產(chǎn)業(yè)鏈條、增加產(chǎn)業(yè)附加值具有重要的意義[10]。探索以甜高粱栽培作為龍頭，釀酒和制取乙醇燃料為核心，肥料化利用、飼料化利用和新能源轉(zhuǎn)化為補充的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。推廣甜高粱間作蔬菜和套種木耳、香菇等食用菌種植新模式，實現(xiàn)莖、葉、籽的精細化利用，主推以籽粒作糧食、飼料，葉片喂鵝、鴨、魚，莖稈釀酒、制酒精、做青貯飼料為主的利用方式[10]。突出糟、渣、液的深加工，研究開發(fā)丁醇、氫制取和還原糖提取新技術(shù)，完善糟渣飼料化利用、肥料化還田和沼氣生產(chǎn)利用新途徑。實現(xiàn)甜高粱產(chǎn)業(yè)的循環(huán)化生產(chǎn)、零目標排放、各產(chǎn)業(yè)增收、全產(chǎn)業(yè)增效的加工利用體系，構(gòu)建能源自給，農(nóng)、牧、副、漁業(yè)協(xié)同發(fā)展的可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。