張小葉

摘 要：利用甜高粱秸稈含糖量高的優(yōu)勢(shì)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，其副產(chǎn)品還可以作為新能源開發(fā)、肥料生產(chǎn)、畜牧業(yè)發(fā)展、建筑板材生產(chǎn)的重要原材料。為此，本文就國(guó)內(nèi)甜高粱秸稈含汁和去汁加工生產(chǎn)利用現(xiàn)狀進(jìn)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(shí)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)。

關(guān)鍵詞：甜高粱秸稈渣;加工利用現(xiàn)狀;分析;展望

甜高粱屬粒用高粱的一個(gè)變種，具有抗逆性強(qiáng)（耐干旱、耐水澇、抗鹽堿），生物產(chǎn)量高，糖分積累快的優(yōu)勢(shì)，素有“高能植物”之稱。在北方地區(qū)貧瘠的鹽堿地、新墾地產(chǎn)鮮莖稈可達(dá)60000～90000kg/hm2， 莖稈含汁量達(dá)60%～80%，汁液的糖度為10%～20%。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(shì)下，利用甜高粱秸稈含糖量高的優(yōu)勢(shì)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(jià)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(jī)肥等，為此，本文就國(guó)內(nèi)甜高粱秸稈含汁和去汁加工生產(chǎn)利用現(xiàn)狀進(jìn)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(shí)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)。

一、含汁甜高粱秸稈渣的加工利用現(xiàn)狀

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(jī)質(zhì)、產(chǎn)沼氣的能力，進(jìn)行含汁甜高粱秸稈發(fā)展沼氣生產(chǎn)，對(duì)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(shí)現(xiàn)甜高粱莖稈殘?jiān)鼔A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(duì)廢液產(chǎn)甲烷潛力進(jìn)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(dá)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(shí)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。溫度和發(fā)酵時(shí)間對(duì)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36d，含汁甜高粱秸稈的TS和VS產(chǎn)氣率分別達(dá)到了583、618mL·g-1，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，甜高粱秸稈渣汁發(fā)酵產(chǎn)沼氣的水力滯留時(shí)間可設(shè)計(jì)為22d。

2.制作蛋白質(zhì)飼料

甜高粱秸稈殘?jiān)泻胁糠种尽⒌鞍踪|(zhì)、粗纖維等碳水化合物，進(jìn)行甜高梁秸稈殘?jiān)鞍踪|(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(zhēng)糧矛盾。將黑曲霉、里氏木霉，產(chǎn)朊假絲酵母和干酪乳桿菌進(jìn)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(jiǎn)化、粗蛋白和真蛋白含量明顯提高。

二、去汁甜高粱秸稈渣的加工利用現(xiàn)狀

1.直接深耕還田

甜高粱秸稈渣含有大量的有機(jī)質(zhì)，是重要的土壤有機(jī)質(zhì)來源。直接深耕還田可補(bǔ)充土壤30%的有機(jī)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(duì)土壤酸堿化程度的影響和耕地改良效果的評(píng)價(jià)還缺乏一定程度的研究，相關(guān)適宜處理技術(shù)還有待進(jìn)一步的研究。

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%。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(yíng)養(yǎng)價(jià)值、適口性和飼喂效果均優(yōu)于飼喂青貯玉米。

三、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(qiáng)制糖、制醇和青貯飼料的研究，突出渣液等廢棄物的利用，對(duì)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。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(bǔ)充的農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。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(shí)現(xiàn)莖、葉、籽的精細(xì)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。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(shí)現(xiàn)甜高粱產(chǎn)業(yè)的循環(huán)化生產(chǎn)、零目標(biāo)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)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張寶珍.甜高粱秸稈水解的研究[D].上海：華東理工大學(xué)，2012.

[2]白志禮.農(nóng)業(yè)科技與西部農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2000，2（4）：23～28.

[3]王艷秋，等.甜高粱的用途及其發(fā)展前景[J].雜糧作物.2004.24（1）：55～56.

[4]倪海晨，曹廣霞，白燁，等.甜高粱莖稈殘?jiān)幚韽U液的產(chǎn)甲烷潛力初探[J].廣州化工，2017，45 （15） ：95-97.

[5]郭成，尚朝秋，王強(qiáng)，等.甜高粱發(fā)酵產(chǎn)沼氣的試驗(yàn)研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，（5） ：683-686.

[6]許云麒，弓子敬，李清華.發(fā)展草產(chǎn)業(yè)是解決人畜爭(zhēng)糧的有效途徑[J].畜牧與飼料科學(xué)，2011，32（8）：70-71.

[7]楊森，王石壘，張雷，等.甜高粱莖稈殘?jiān)隙嗑N固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，（15）：317-322.

[8]劉健.甜高粱秸稈制取燃料乙醇發(fā)酵菌種的選育研究[D].廣東：汕頭大學(xué)，2011.

[9]柴慶偉.利用甜高粱秸稈榨汁后的皮渣替代玉米秸稈制取青貯飼料[D].新疆：石河子大學(xué)：2010.

[10]黎大爵.甜高粱可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35 （8） ：1021-1024.