浅谈木薯资源的利用价值

2012-08-15许元明梁任龙张贞发

科技视界 2012年34期

许元明梁任龙张贞发

（广西民族师范学院化学与生物工程系广西崇左 532200）

木薯是一种比较重要的粮食、饲料、工业原料多用途作物。汉语亦称树薯，偶称木番薯，其英语名为 cassava，亦作 manioc，manihot，yuca等。木薯属大戟科木薯属，学名Manihot esculenta Crantz，多年生亚灌木。地下根部中的块根结薯，结构似甘薯。木薯为世界三大薯类作物（木薯、甘薯、马铃薯）之一，在热带亚热带地区的发展中国家是重要的粮食作物，在中国是重要的饲料和工业原料作物[1]。有研究认为木薯的种植起源于热带美洲，具有悠久的历史，16世纪由欧洲人传入中国。当前，木薯的食用、饲用、工业用和综合利用也在不断发展深入。

1 食用价值

木薯作为粮食，目前世界上平均每七个人中就有一个以主要吃木薯维生[1],世界上木薯全部产量的65%用于人类食用，是热带湿地低收入农户的主要食用作物。在非洲几乎所有的木薯都作为粮食消耗，在拉美约40%被加工成各种食品而食用。木薯的叶片中含有丰富的蛋白质、VA、VB、VC，其营养价值与大豆相似，是一种良好的植物蛋白，可作蔬菜食用;此外，木薯还可以制作各类粉丝、虾片、酱料、糕点、煎饼、薯片（丝、条）等食物[2]。

2 饲用价值

木薯块根可以代替配合饲料中的谷类成分，作为畜禽的热能饲料，并能够降低饲料的成本。木薯叶片营养丰富，是一种良好的蛋白饲料，主要氨基酸相当丰富，胡萝卜素、粗纤维、粗蛋白、钙、维生素和微量元素均丰富，可与绝大部分热带豆科牧草相媲美，甚至更好，因此，国内很多地方在饲料开发利用中大力推广木薯叶作饲料饲喂畜禽[2]。木薯渣是木薯提取淀粉后的下脚料混合物，主要由木薯的外皮、内部的薄壁组织等组成。新鲜木薯渣的主要成分是淀粉、纤维素和少量蛋白质，此外，木薯渣中还含有多种对动物健康有益的微量元素，如铜、锌、锰等。由于反刍动物对粗纤维能够更好地消化吸收，所以木薯渣在反刍动物饲养中的使用较多，可以作为能量补充饲料，用于杂交牛补饲时，可以通过改变补饲方式与增加饲喂次数来调控木薯渣的瘤胃降解速率，达到更好的效果[3]。

黄金华[4]等的研究结果表明：木薯渣中含有大量的淀粉，但蛋白质含量低，采用适当的处理方法可以提高木薯渣的饲用营养价值。聂新志[5]等人的试验结果显示，木薯具有较高的能值，将木薯用作动物饲料时，注意蛋白质的补充，同时，也要注意合适的添加量。

木薯渣还可以用来饲养奶牛。在奶牛生长过程中，苜蓿干草是一种理想的粗饲料来源。但苜蓿草的主产区在北方，运往南方后不仅购买价格高，而且贮存运输不便。南方盛产木薯，木薯渣含有丰富的粗纤维、蛋白质和矿物质元素，莫慧诚[6]的研究表明：试验奶牛日粮中添加木薯渣代替苜蓿干草，对试验奶牛产奶量和乳成分影响不显著，利用木薯渣不仅可以为奶牛提供大量粗纤维饲料，而且能降低奶牛养殖成本。经过生物技术处理的木薯渣主要成分含量发生较大的变化，能有效促进与细胞壁结合的矿物质的吸收，提高小肠绒毛的完整性，生物转化效率明显提高。木薯渣的营养成分结构得到改善之后，有效地促进了畜禽生物转化效率。另外，还可以提高粗蛋白质和粗脂肪的消化率，促进小肠对营养物质的吸收。唐兴[7]等采用瘤胃尼龙袋法评定木薯柠檬酸渣对山羊的营养价值。结果表明：在山羊体内，干物质有效降解率为45.32%，说明木薯柠檬酸渣对山羊是有饲用价值的。

除了可以用作家禽家畜的饲料外，木薯还可以作为鱼类的饲料。田雪[8]等的研究成果表明：木薯粉能提高罗非鱼的增重和蛋白质效率,其中以40%木薯粉组的效果最佳，木薯粉组的干物质和蛋白质的表观消化率分别较对照组有所提高，木薯粉组的全鱼粗蛋白、粗灰分分别较对照组显著提高，粗脂肪有所降低。

3 工业价值

木薯块根富含淀粉，其淀粉粉质细腻，以支链淀粉为主，含蛋白质等杂质少[2]。木薯通过深加工，主要可以得到三大类工业产品。一类，是变性淀粉。广泛用于纺织、造纸、医药、食品、建材、石油、能源、轻工、饲料、农业、环保、生物工程等行业。二类，是化工产品。用木薯淀粉生产的有机化工品主要有酒精、聚乙烯、醋酸、环氧乙烷、山梨醇、乙醇胺、柠檬酸等，是生产橡胶、农药、油脂、包装品、化妆品、军用品的重要原料，特别是酒精可作为汽油中的添加燃料，在世界上很多国家作为汽油的替代品，市场潜力相当可观。第三类，是淀粉糖，木薯淀粉可生产葡萄糖、果葡糖、果糖、麦芽糖、高麦糖，低聚糖、寡糖、异寡糖、海藻糖等数十种不同甜度的糖，是新兴的保健食品。

3.1 变性淀粉

变性淀粉是一种经过二次加工后改变了性质的淀粉的统称。为改善原淀粉的性能、扩大其应用范围，利用物理、化学或酶法处理，在淀粉分子上引入新的官能团或改变淀粉分子大小和淀粉颗粒性质，从而不同程度地改变其原来天然的理化特性（如：糊化温度、热粘度及其稳定性、冻融稳定性、凝胶力、成膜性、透明性等），使其更适合于一定应用的要求。目前，变性淀粉的品种、规格达2000多种。有酸变性淀粉、糊精、氧化淀粉、预糊化淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接技淀粉、抗性淀粉、微球淀粉、多孔淀粉等。变性淀粉作为食品添加剂广泛应用于食品；作为工业助剂广泛用于纺织、造纸、化工、建材；作为赋型剂、填充剂、润滑剂广泛用于医药等领域。

3.2 化工产品

将木薯淀粉进行深加工，可以制备化工产品。如有机酸、乙醇和酵母等。木薯淀粉经酶或微生物发酵可生产透明质酸、乳酸、衣康酸、苹果酸、曲酸、醋酸、葡萄糖酸、酒石酸等；氨基酸（谷氨酸、赖氨酸）等，还可以用来生产抗生素和有机溶剂等。木薯淀粉经酵母发酵后，能生产酒精，这是继甘蔗糖蜜生产酒精的另一生产途径，符合国家非粮政策。

木薯还能应用于制备其他化工原料。木质纤维素材料可通过苯酚液化的方式进行利用，木薯茎秆及叶部分中可能含有黄酮类、酚类、糖、香豆素、三菇类和挥发油等化学成分，与木材等木质素材料化学差异较大。唐黎明[9]等采用硫酸为催化剂对木薯秆进行液化研究，并以液化物代替苯酚与甲醛进行树脂化试验。

3.3 淀粉糖产品

木薯可以制成多种淀粉糖产品。如木薯淀粉经酶、酸法加工制备的淀粉糖，是淀粉深加工的主要产品之一。包括液体葡萄糖浆、结晶葡萄糖、麦芽糖浆、结晶麦芽糖、结晶果糖等。除淀粉糖之外，还可以制得多元醇、低聚糖和微生物多糖等产品。多元醇是以淀粉为原料，经酶、酸法加工制备，再经加氢还原得糖醇（山梨糖醇、麦芽糖醇、氢化糖液等）；如经差向异构后再加氢还原可得差向异构体糖醇（甘露糖醇）；以淀粉为原料，经酶或生物发酵可制备赤藓糖醇。低聚糖是以淀粉或淀粉糖为原料，经酶、酸法加工制备的糖品，如低聚麦芽糖、低聚异麦芽糖、麦芽糊精、环状糊精及稀有糖。随着差向异构技术和新的分离技术出现，可以从葡萄糖的差向异构糖液中获取甘露糖。淀粉糖直接发酵可得海藻糖、龙胆二糖、昆布二糖、核糖等。微生物多糖具有许多独特的功能与性质，其中许多优良特性是传统的淀粉糖和已知的糖所不具备的，目前微生物多糖通常是以淀粉或淀粉糖为原料，经微生物发酵培养或酶法转化得到的[10]。

4 综合利用价值

在加工木薯过程中，会产生一些副产品，这些副产品也能够充分的利用起来。例如，木薯杆和木薯皮以及在深加工过程中产生的木薯渣等等，这些资源可以综合的利用起来，变废为宝[2]。

4.1 用作有机肥料

木薯加工过程中产生的酒糟渣通过发酵、脱水干燥、混合配料等工序，能生产出适合不同作物生长的有机肥料供应市场，原料成本低，在一定程度上能降低生产成本。木薯杆和木薯叶等也可以制成有机肥料。

4.2 用于包装材料

常用的包装材料塑料的原料主要来自不可再生的石油等化石燃料，发泡塑料因其具有高强度、低密度、价格低廉等优点，被广泛用作缓冲包装材料。石油、煤炭等传统化石能源发展面临着日益枯竭、环境污染严重、碳排放量大等一系列制约因素，因此，植物纤维发泡材料可以作为一种环保型缓冲包装材料。木薯渣的主要成分是淀粉、纤维素和少量的蛋白质，纤维较长，灰分含量低，是一种优质的植物纤维材料。利用木薯渣制备缓冲包装材料，对环境有益[11]。

4.3 用作造纸材料

木薯酒糟渣作为造纸原料应用于生产瓦楞纸、纱管纸，研究表明，其产品无论是硬度、挺度、防水性等，均优于全废纸生产出来的产品。经检测，达到了国家有关标准要求，市场推广也证明其质量完全达到要求。利用木薯酒糟渣生产瓦楞纸、纱管纸，不但流程短，成本低，而且产品质量得到进一步提高。还能变废为宝，循环使用，利国利民，符合国家有关政策[12]。

4.4 栽培食用菌

木薯生产酒精后会产生木薯渣，不但含有食用菌生长所需的碳源、氮源、无机盐和生长素4类营养物质，而且木薯淀粉在生产酒精过程中经糖化处理转化为小分子单糖更有利于食用菌吸收利用[13]。利用木薯酒精废渣栽培鸡腿菇[14]既降低了生产成本，又可变废为宝，配以适当的原料，鸡腿菇的转化率可达到100%以上。能够有效延伸木薯产业链，促进广西地区木薯产业的发展，又能够解决鸡腿菇生产用料与林业资源保护的矛盾，还可以提高鸡腿菇产量，创造更高的经济效益。

木薯秆屑、木薯渣还可以用来栽培杏鲍菇[15]。木薯渣质粘，通气性差，而木薯秆屑质地疏松，吸水性好，它们之间经过合理搭配，其培养料能够满足杏鲍菇菌丝生长和子实体生长发育的营养要求，表现出菌丝生长块，生长势强，外观洁白浓密，同时现蕾早，出菇快。李发盛[16]等通过以木薯杆为原料栽培金福菇的试验，结果表明，其菌丝生长状况良好，12小时萌发，24小时开始吃料，25～30天满袋，菌丝洁白、浓密、强壮，达到甚至超过文献记载的利用棉籽壳、麦秸等原料栽培金福菇的生物转化率。由此说明，木薯杆完全适合用于金福菇的栽培。

木薯酒精废渣自身的物理性状和基本成分均适合毛木耳的分解利用，根据其碳氮比含量单独或与其他基料按照一定配比组合，完全可以满足毛木耳菌丝生长及子实体生长发育的营养要求，表现出菌丝生长快，生长势强，外观洁白浓密的良好特征。此外，木薯酒精废渣在生产过程中经过高温蒸汽灭菌，很大程度地减少了食用菌生产过程中病虫害的发生。因此，只要处理得当，木薯酒精废渣是一种非常优良、经济的食用菌栽培原材料[17]。