3.2　含淀粉類的生物質資源

淀粉是自然界植物體內存在的一種高分子化合物，由成百上千個葡萄糖分子通過α-1，4-糖苷鍵聚合而成的大分子。淀粉屬于碳水化合物，在自然界中產量僅次于纖維素。植物以葉綠素作為催化劑，通過光合作用將二氧化碳和水合成葡萄糖，葡萄糖再經過各種生物化學反應，最終生成淀粉等多聚糖。淀粉主要存在在于植物的種子或根莖中，為其各類生理活動提供能量。

在我國及世界范圍內，淀粉資源非常豐富，價格低廉，具有可再生性。因此，淀粉在農業、工業和科學技術等各個領域都一直受到人們的高度重視。隨著現代有機及高分子化工的主要原料、石油和煤炭供應的日趨緊張，以及由此引起的環境污染等問題，導致人們將目光轉向淀粉等取之不盡、用之不竭、可生物降解、對環境友好的天然可再生資源的利用、研究和開發。

淀粉類生物質是燃料乙醇生產的主要原料，包括薯類、糧谷類、野生植物類和農產品加工的副產品等。薯類原料主要有：甘薯、馬鈴薯、木薯等。糧谷類原料有：玉米、高粱、大麥、小麥、稻谷等。野生植物類有：橡子、金剛頭、土茯苓、芭蕉芋等。農產品加工副產品主要有：米糠、麩皮、各種粉渣等。其基本化學組成見表3-3。

表3-3　幾種主要淀粉類原料的基本化學組成

由表3-3可見，上述原料均含有較高的淀粉組分，鮮料一般含70％～80％的水分，淀粉量則達12％～25％；干料一般含11％～14％的水分，淀粉量則達60％～70％。從原料組分上看，這些淀粉類原料都是非常理想的燃料乙醇生產原料。但在實際應用中，還需要考慮原料的資源潛力和可持續性。

甘薯又稱紅薯、地瓜等，旋花科一年生植物，對土壤適應性強，耐酸堿性好。在我國分布廣泛，特別是四川、安徽、河南、山東、河北等省產量較多，不同地區人們對它的稱呼也各不同。鮮甘薯含有70％～75％的水分、20％～25％的淀粉、2％的可溶性糖、2％的蛋白質和少量脂肪。甘薯中的淀粉結構松脆，易于蒸煮糊化，這些都為糖化發酵創造了有利條件。甘薯的脂肪和蛋白質含量較少，在發酵過程中生酸幅度小，可以降低對淀粉酶的破壞。目前國內大多數乙醇工廠都采用甘薯為原料生產乙醇，根據文獻報道，平均每8t鮮甘薯可產1t乙醇。因此，利用甘薯這樣高產作物生產乙醇也是比較經濟的。

木薯（Manihot utilissima）又名樹薯、木番薯，地下部結薯，為世界三大薯類（馬鈴薯、甘薯、木薯）之一。木薯起源于巴西，是大戟科木本植物，其生長在地下的可食用圓柱形塊根重達幾千克至幾十千克，其葉和莖能做動物飼料。木薯主要分布在我國廣西、廣東、云南、海南和福建等省。木薯塊根含30％～40％的干物質，鮮薯中淀粉含量為32％～35％，蛋白質含量為1％～2％，脂肪含量為0.3％～4.3％，纖維素含量為1％～2％，灰分含量為1％。木薯生長在熱帶雨林，也十分耐旱、耐瘠，基本不用澆水或施肥，在山坡或平地都可種植，不需要田間管理，每公頃產量可達10～40t。乙醇生產是利用木薯塊根中的淀粉，平均7t鮮木薯可產1t乙醇。

芭蕉芋又名旱藕、蕉藕、姜芋，是一種很有潛力的淀粉作物。芭蕉芋喜溫耐旱，適應性強，抗逆性強，病蟲害危害極小，在我國西南、江南至華北均有栽培，四川省尤為豐富。芭蕉芋塊莖淀粉含量在22％左右，含量比甘薯略低，其淀粉是制乙醇的原料，平均9t鮮芭蕉芋產1t乙醇。芭蕉芋最顯著的特點是可以在地里儲存和越冬而不腐爛，可以隨用隨挖，從而延長了保存時間，降低了產干片的費用。因此，如果能利用荒山坡地種植芭蕉芋，可提高乙醇生產原料的供應能力。

葛根，適應性強，具有耐干旱、耐瘠薄的特點，適合在荒山和荒地等區域種植，目前在盆地周圍山地有大規模的自然分布。四川省野生葛根資源相當豐富。葛根淀粉含量在25％以上，與木薯淀粉含量接近，7t葛根可生產1t乙醇。目前葛根加工以生產保健功能食品為主要利用途徑。

以上幾種淀粉類原料生產乙醇情況如表3-4所示。

表3-4　2009年不同淀粉質原料單產、乙醇產量、原料成本和適宜區域情況