3.2　含淀粉类的生物质资源

淀粉是自然界植物体内存在的一种高分子化合物，由成百上千个葡萄糖分子通过α-1，4-糖苷键聚合而成的大分子。淀粉属于碳水化合物，在自然界中产量仅次于纤维素。植物以叶绿素作为催化剂，通过光合作用将二氧化碳和水合成葡萄糖，葡萄糖再经过各种生物化学反应，最终生成淀粉等多聚糖。淀粉主要存在在于植物的种子或根茎中，为其各类生理活动提供能量。

在我国及世界范围内，淀粉资源非常丰富，价格低廉，具有可再生性。因此，淀粉在农业、工业和科学技术等各个领域都一直受到人们的高度重视。随着现代有机及高分子化工的主要原料、石油和煤炭供应的日趋紧张，以及由此引起的环境污染等问题，导致人们将目光转向淀粉等取之不尽、用之不竭、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源的利用、研究和开发。

淀粉类生物质是燃料乙醇生产的主要原料，包括薯类、粮谷类、野生植物类和农产品加工的副产品等。薯类原料主要有：甘薯、马铃薯、木薯等。粮谷类原料有：玉米、高粱、大麦、小麦、稻谷等。野生植物类有：橡子、金刚头、土茯苓、芭蕉芋等。农产品加工副产品主要有：米糠、麸皮、各种粉渣等。其基本化学组成见表3-3。

表3-3　几种主要淀粉类原料的基本化学组成

由表3-3可见，上述原料均含有较高的淀粉组分，鲜料一般含70％～80％的水分，淀粉量则达12％～25％；干料一般含11％～14％的水分，淀粉量则达60％～70％。从原料组分上看，这些淀粉类原料都是非常理想的燃料乙醇生产原料。但在实际应用中，还需要考虑原料的资源潜力和可持续性。

甘薯又称红薯、地瓜等，旋花科一年生植物，对土壤适应性强，耐酸碱性好。在我国分布广泛，特别是四川、安徽、河南、山东、河北等省产量较多，不同地区人们对它的称呼也各不同。鲜甘薯含有70％～75％的水分、20％～25％的淀粉、2％的可溶性糖、2％的蛋白质和少量脂肪。甘薯中的淀粉结构松脆，易于蒸煮糊化，这些都为糖化发酵创造了有利条件。甘薯的脂肪和蛋白质含量较少，在发酵过程中生酸幅度小，可以降低对淀粉酶的破坏。目前国内大多数乙醇工厂都采用甘薯为原料生产乙醇，根据文献报道，平均每8t鲜甘薯可产1t乙醇。因此，利用甘薯这样高产作物生产乙醇也是比较经济的。

木薯（Manihot utilissima）又名树薯、木番薯，地下部结薯，为世界三大薯类（马铃薯、甘薯、木薯）之一。木薯起源于巴西，是大戟科木本植物，其生长在地下的可食用圆柱形块根重达几千克至几十千克，其叶和茎能做动物饲料。木薯主要分布在我国广西、广东、云南、海南和福建等省。木薯块根含30％～40％的干物质，鲜薯中淀粉含量为32％～35％，蛋白质含量为1％～2％，脂肪含量为0.3％～4.3％，纤维素含量为1％～2％，灰分含量为1％。木薯生长在热带雨林，也十分耐旱、耐瘠，基本不用浇水或施肥，在山坡或平地都可种植，不需要田间管理，每公顷产量可达10～40t。乙醇生产是利用木薯块根中的淀粉，平均7t鲜木薯可产1t乙醇。

芭蕉芋又名旱藕、蕉藕、姜芋，是一种很有潜力的淀粉作物。芭蕉芋喜温耐旱，适应性强，抗逆性强，病虫害危害极小，在我国西南、江南至华北均有栽培，四川省尤为丰富。芭蕉芋块茎淀粉含量在22％左右，含量比甘薯略低，其淀粉是制乙醇的原料，平均9t鲜芭蕉芋产1t乙醇。芭蕉芋最显著的特点是可以在地里储存和越冬而不腐烂，可以随用随挖，从而延长了保存时间，降低了产干片的费用。因此，如果能利用荒山坡地种植芭蕉芋，可提高乙醇生产原料的供应能力。

葛根，适应性强，具有耐干旱、耐瘠薄的特点，适合在荒山和荒地等区域种植，目前在盆地周围山地有大规模的自然分布。四川省野生葛根资源相当丰富。葛根淀粉含量在25％以上，与木薯淀粉含量接近，7t葛根可生产1t乙醇。目前葛根加工以生产保健功能食品为主要利用途径。

以上几种淀粉类原料生产乙醇情况如表3-4所示。

表3-4　2009年不同淀粉质原料单产、乙醇产量、原料成本和适宜区域情况