我国木薯深加工现状及发展分析

张 芹，李广利，于迎辉，景民昌

(1.中国石油大学(北京)石油情报研究中心，北京 102249； 2.北京师范大学图书馆，北京 100875)



我国木薯深加工现状及发展分析

张 芹1，李广利2，于迎辉1，景民昌1

(1.中国石油大学(北京)石油情报研究中心，北京 102249； 2.北京师范大学图书馆，北京 100875)

随着淀粉工业、能源工业及饲料工业的迅速发展，国内及国际市场对木薯的需求日益增大。木薯除直接加工食用外，主要深加工产品有木薯淀粉、木薯酒精及饲料等。概述了木薯深加工的现状并对其未来发展进行了深入分析，提出了目前我国木薯深加工存在的问题及发展方向。

木薯；深加工；现状；发展

木薯，又名树薯、木番薯，热带和亚热带根茎植物，原产于亚马逊河流域，世界三大薯之一，有“淀粉之王”、“能源作物”和“地下粮食”之称。木薯于19世纪20年代引入我国，目前广泛种植于广西、广东、海南、云南、福建等地。随着我国经济快速发展，能源需求日渐增加，人们对木薯酒精及木薯淀粉的潜在需求也日益旺盛。我国木薯产业快速发展的同时，各地区发展不均衡、种植业竞争力低、原料缺口大、产品竞争力弱、环境污染等问题日益突出，不同程度上制约着我国木薯产业发展。

1 我国木薯原料概况

1.1 木薯简介

木薯分为两类，甜木薯和苦木薯[1]，具有生长适应性强、耐旱耐瘠、病虫害少、质优价廉等优点[2]。木薯的化学组成与其品种、生长期、土壤、降水量相关，与其他主要淀粉类作物的化学成分对照表见表1[3]。由表1可见，木薯淀粉含量高，而脂肪、蛋白质和灰分却相对较少，是一种良好的淀粉作物。

表1 木薯与玉米、马铃薯的化学成分对照表

1.2 我国木薯产量

近两年我国主要木薯产地的种植面积及产量分布如表2所示。

表2 我国主要木薯产地种植面积及产量分布

木薯作为一种重要的淀粉、生物燃料及饲料原料，其需求及对其深加工技术要求逐年增高，木薯的消费总量也呈上升趋势。国际热带农业研究中心预测，在2020年世界木薯需求量将达到2.71亿t。我国木薯主要种植在广西，其次为广东、海南、云南、福建等地，其中广西产量占全国的60%[4]。2013年我国木薯种植面积为47.3万hm2，鲜木薯总量达1 054.7万t[5]。

1.3 我国木薯消费总量与结构

2007～2015年我国各地木薯消费量按地区统计如表3所示，我国木薯消费量按行业统计如表4所示。由表3中数据可见，我国大部分的木薯消费依赖于进口，这一定程度上制约了我国木薯深加工企业的发展。由表4可见，酒精化工行业木薯消费量约占73%，年均稳定在630万t左右，淀粉消费比例从18%降至9%，燃料乙醇消费比例从0.4%增至14%。这也体现了木薯深加工行业的发展方向。

表3 我国各地木薯消费量 万t

注：表中括号内数据分别为该地当年木薯进口量。

表4 我国各行业木薯消费量 万t

2 我国木薯深加工行业主要产品格局

2.1 木薯淀粉

2.1.1 发展现状

木薯淀粉是木薯最基本的加工产品，占鲜薯含量的22%～35%，木薯干的70%。木薯淀粉颗粒大小、表面光滑度及裂纹与玉米淀粉相似，但木薯淀粉颗粒多呈卵状截切形，而玉米淀粉多呈多面体型，因此,木薯淀粉具有较大的膨胀度和溶解度、较高的淀粉糊透明度和黏度、较低的糊化温度、成膜性好及渗透性强等特性，相对玉米淀粉，木薯淀粉具有更好的加工性能。

据中国淀粉工业协会统计，2014年我国木薯淀粉企业120多家，日产能约为1.5万t，木薯淀粉产量达到80多万t/a，其中广西约占70%;而我国木薯淀粉年需求量在200万t以上，绝大部分依赖进口。随着变性淀粉、淀粉糖、糖醇、有机酸、酶制剂、淀粉基可降解塑料及淀粉包埋纳米管的深加工产品需求的扩大，对木薯淀粉的需求量也将不断增长。这就更需要我国木薯淀粉行业进一步扩大产能，提高产品质量，增强企业自身市场竞争力。但是受制于原材料质量、环保不达标及资金限制，我国木薯淀粉加工企业普遍存在规模小、环境污染大及缺乏有效管理机制等问题。如何能将企业做大做强，提升效益，进入良性发展通道是当下值得思考和亟待解决的问题。

2.1.2 木薯淀粉应用

木薯淀粉的应用主要有以下三个方向：

(1)变性淀粉。木薯淀粉的改性工艺包括化学改性、生物改性(酶法改性)、物理改性及复合改性。其中化学改性方法生产的变性淀粉种类最多，用途最广。木薯淀粉分子通过酯化、交联及醚化等化学作用，生成磷酸酯淀粉、交联淀粉及羧甲基淀粉等各种变性淀粉。改性后的变性淀粉广泛用于造纸、纺织、食品、医药、轻工业、建材、石油、生物工程等行业[6]。此外，借助于高科技产品的不断开发，目前已形成了高附加值变性淀粉产品，如抗性淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉钠等。木薯变性淀粉生产成本低，质量好，具有较强的市场竞争力，发展趋势良好。

(2)化工产品。木薯淀粉应用于加工行业的主要产品有酒精、醋酸、乙醇胺、山梨醇及柠檬酸等，应用于农药、橡胶、油脂、化妆品、包装材料及军工等行业。在石油资源日渐紧缺的当代，用生物质资源进行化学处理，合成有机化工产品，代替石油资源，具有可再生性，发展前景广阔。

(3)淀粉糖与糖醇。木薯淀粉可用于果糖、葡萄糖、麦芽糖、低聚糖及海藻糖等多种不同甜度的糖的生产，应用于食品、饮料和保健品行业。而食品、饮料与保健品行业的快速发展也为淀粉糖和糖醇的发展提供了充分的市场空间。

2.2 木薯酒精

2.2.1 发展现状

随着能源紧缺问题的日益明显，国内陈化粮食的消耗和粮食类作物的价格不断上涨，以及关于粮食危机的不断升级，木薯制备酒精作为一种可再生的生物质能源引起了世界各国的广泛关注。目前，我国木薯酒精产品主要有食用、工业酒精及燃料乙醇。随着产品向多元化及进一步深加工发展，加大生产高纯度酒精、无水酒精、电子级酒精等产品，以及进一步深加工为丙酸乙酯、醋酸乙酯和丁酸乙酯等高附加值的生物化工产品也成为了木薯深加工企业的新的发展趋势。

我国酒精生产的主要原料有粮食类、薯类及糖蜜类[7]。在几种主要的酒精原料中，木薯的单位面积土地的酒精产出率最高，且利用木薯进行酒精生产，整株作物没有废料，利用率较高，是玉米等酒精原料的理想替代物[8]。

2.2.2 木薯酒精产能及产量分布

我国食用木薯酒精企业普遍采用的生产技术为“原料筛分、粉碎、喷射液化、预糖化、同步发酵、蒸馏”的工艺流程。据木薯酒精加工企业统计，木薯酒精的平均生产指标为：淀粉利用率85%～92%，淀粉出酒率50%～55%。中粮集团采用具有自主知识产权的木薯浓缪出沙技术、大罐同步糖化发酵及浓缪发酵技术、三效热耦合差压精馏技术生产燃料乙醇，其工艺参数达到国际先进水平。随着酶制剂行业的迅速发展，淀粉出酒率与利用率将得到进一步的提高。

我国主要木薯深加工企业的食用酒精产能和燃料乙醇产能如表5和表6所示。受制于原料供应及污水处理要求较高，现有木薯酒精生产企业的产能有限，且木薯食用酒精的生产企业多集中于江苏省。

表5 我国主要木薯加工企业食用酒精产能统计 万t

表6 我国主要木薯加工企业燃料乙醇产能统计 万t

2.3 饲料

木薯作为一种热能饲料，单位面积产出的能量远高于其他谷类作物，价格也比其他谷类饲料如玉米、豆粕等低，因此，生产成本比谷物类饲料低。近年来，国际上已有相当一部分国家采用木薯作为畜食饲料，以缓解人畜争粮的问题。对木薯渣进行深加工，形成了“木薯→淀粉→饲料→农产品”的循环经济模式，真正实现了副产品资源化及再生化。同时，木薯用于饲料加工可以解决应对冬季牧草不足、粗饲料匮乏的问题，缓解我国饲料资源严重匮乏的现状。目前，我国木薯用于饲料及其他加工的年需求量已经超过了300万t。

木薯应用于饲料行业，除木薯叶直接作为饲料来源喂食动物外，主要的饲料来源为木薯渣。木薯渣是木薯淀粉及酒精生产过程的副产品，淀粉和粗纤维含量高，但是粗蛋白质含量低，木质化程度高，动物消化利用率低，不适宜直接作为饲料喂食,需要经过进一步加工处理。目前较为经济的处理方法是将木薯渣沉降后进行机械脱水，干燥后用于饲料生产。胡忠泽等[9]研究了木薯渣的常规营养成分和部分矿物质含量，如表7所示。

表7 木薯渣常规营养成分及矿物质含量

王艳荣等[10]综述了木薯渣在动物日粮中的应用，指出木薯渣在猪、家禽、反刍动物及鱼饲料中的应用现状。木薯渣作为饲料应用过程中应注意以下几点：

(1)木薯渣的密封及保存问题。鲜木薯渣水分高，容易发霉变质，应及时密封保存，避免变质引起动物中毒现象。

(2)饲料的营养均衡问题。由于木薯渣存在氨基酸组成不平衡的缺点，因此，在加工过程中应配合优质蛋白饲料或者加入合成赖氨酸和蛋氨酸，平衡饲料氨基酸。

(3)饲料喂量及饲喂时间问题。由于木薯渣中的纤维性物质及氰苷类物质含量较高，因此，需要严格控制饲喂量，避免引起氢氰酸中毒。同时，木薯渣不适用于低龄动物饲喂，需要控制喂养时间。

3 我国木薯深加工业存在问题

3.1 企业规模小效益低

目前我国木薯深加工企业约200余家，多为5 000 t产能以下的小企业，产能在3～5万t的中型企业仅10家，5万t以上的仅有8家；而泰国的木薯企业年产基本在5～15万t。我国木薯加工技术多为小作坊形式，缺少大型、成套设备，规模化生产尚未形成，需要进一步提升加工产业集中度，实现规模效益。

3.2 综合加工能力及产品附加值有待提高

大多数木薯加工企业存在产业链较短，产业化程度低，加工副产物多数简单处理，无法做到循环经济，综合经济效益低。此外，粗放化的生产模式导致了产品加工层次较低，高附加值产品不足，严重制约了木薯加工企业的生产效益。

3.3 深加工企业风险防控能力有待提高

目前，木薯深加工企业普遍存在抗风险能力低的问题，没有针对原料市场变化的风险应对机制。木薯是季节性产物，且我国的木薯种植产量远低于消耗量，大量的木薯原料依赖进口，进口产品价格的波动极大影响了木薯加工企业的效益。

3.4 深加工企业环境污染问题

木薯加工过程中产生大量的废渣、废水及废气，且木薯淀粉加工企业多为粗放型加工模式，原料质量混杂，初级产品多，层次低下，能耗较高，治污能力薄弱，污染物排放不能稳定达标，存在环境污染隐患。

4 我国木薯深加工业发展分析

4.1 企业规模化集约化

目前，木薯深加工企业规模化尚未形成，小企业、小品牌数量多，削弱了木薯加工企业的规模效应，不利于木薯产业发展。木薯深加工企业应不断集中扩大生产规模，科学组合搭配生产项目，逐渐形成以大企业、大集团为主导，各环节间协同合作，互相参股，统一经营的集团化、一体化的产业化经营模式。通过整合增强企业抗风险能力，注重规模化集约化发展，致力开创自己的强势品牌，培育龙头企业，实现产业链的联合，依靠协同优势、规模效益、产品竞争力占据重要市场份额，拓宽市场占有率。

4.2 产品结构调整拓宽产业链

随着应用领域的扩展，对木薯深加工产品的需求也呈现多元化、系列化的发展趋势。国外已开发上市的变性淀粉产品高达3 000余种，因此，国内的木薯深加工企业也应致力于产品结构调整、拓宽产业链，大力发展高附加值产品生产，增强企业的市场竞争力。

4.3 产研结合发展模式

科学技术为第一生产力，应鼓励深加工企业建立研发中心，对于不具备建立研发机构的企业，要促进其与国内外科研机构的合作，加大产品研发投入，提高产品质量，开发节能减排的清洁生产技术，降低生产成本，提高整体效益和国际竞争力。在注重木薯加工技术科研投入的同时，也需要注重环境保护方向的科研投入，提高三废处理能力。若可以在治污的同时做到变废为宝，降低治污成本，也可以达到降低产品生产成本的效果。

总言之，开创产研结合发展模式有助于加快木薯科技成果转化，并能够具有针对性的进行科研投入，将优势力量集中于解决实际生产中亟需解决的问题，有的放矢，避免浪费科研资源。

[1] 刘亚伟. 木薯淀粉的加工[J]. 农产品加工, 2011(1)：34-35.

[2] 杨丽英，SRIROTH K, PIYACHOMKWAN K. 泰国木薯淀粉特性研究[J]. 云南大学学报(自然科学版)，2003(S1)：110-114.

[3] 杨栋林，陈燕珍，庞月圆，等.不同品种的木薯淀粉理化特性研究[J]. 安徽农业科学, 2009,35(19)：8 935-8 936.

[4] 文玉萍. 我国木薯产业的发展趋势与市场分析[J]. 热带农业科学,2014,34(5):81-85.

[5] 农业部科技教育司.2013年度木薯产业发展技术发展报告[R].北京： 中国农业出版社，2013.

[6] 白速逸, 吴素芬, 张香香, 等. 变性淀粉在食品工业中的应用[J]. 粮食与食品工业, 2006, 13(1)：27-29.

[7] 陈立胜,潘瑞坚.木薯酒精产业的社会效益和经济效益分析[J].广西轻工业,2007，23(1):24-25.

[8] 马书霞. 木薯为原料的能源生态系统的设计[D]. 广州：华南理工大学, 2005.

[9] 胡忠泽, 刘雪峰. 木薯渣饲用价值研究[J].安徽技术师范学院学报, 2002,16(4):4-6.

[10] 王艳荣, 王鸿升, 张海棠,等.木薯渣在动物生产中的应用研究进展[J]. 粮食与饲料工业, 2012(12):42-43，47.

(责任编辑：赵琳琳)

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

张 芹(1981-)，女，博士，研究方向为化工及生物加工。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.01.008

S816.71

A

1003-6202(2017)01-0031-04