美国玉米资源开发利用的新趋势

生物谷

摘要：美国的玉米资源在世界市场有着举足轻重的地位，自20世纪70年代开始，世界上兴起玉米深加工业热潮，美国一马当先，成为现代玉米资源深度开发利用的开拓者和发展最快的国家。本文着重介绍了美国开发用玉米生产燃料乙醇的政策、工艺、发展趋势，以及对中国的启示。

美国是世界上玉米资源最丰富的国家之一，是玉米生产大国、供应大国，也是玉米库存量雄厚的国家。2004／05年度，世界玉米总产量为712．31亿t。其中，美国为299．91亿t，占总量的比重高达42．1％左右。在2005／06年度，世界玉米总产量下降到692．74亿t。其中，美国为282．26亿t，占总产量的比重在40．75％左右。预计2006／07年度，世界玉米总产量还将稍有降低，约为689．14亿t，美国的玉米总产量也将降低，约为277．0亿t，约占世界玉米总产量的40．2％。尽管如此，美国的玉米资源在世界市场上仍然保持着举足轻重的地位。

　自20世纪70年代开始，世界上兴起玉米深加工业热潮，美国一马当先。尽管目前燃料乙醇在美国还是一个正在兴起的行业，但是，用玉米为原料生产的乙醇，已占全美燃料乙醇总量的90％左右。2004年，约有3200万t玉米用于生产燃料乙醇，相当于美国玉米总产量的11％左右。

　美国之所以成为现代玉米深加工产业较发达的国家，是由于它具有多种优势条件：一是美国玉米总产量高居世界榜首，而且还有提高的巨大潜力。以2006／07年度的预计产量看，美国玉米总产量高达277亿t，占世界总产量的比重高达40％以上。二是美国拥有巨大的市场。对能源、特别是燃料能源的消费量高居世界之首。三是美国遇到难得的发展机遇。在美国发明汽车的初期，T型汽车使用的动力就是乙醇，后来被石油所替代。二次世界大战和70年代的石油危机使燃料乙醇工业又逢生机。到80年代，美国环境保护署要求在汽油中添加氧化剂，减少汽车尾气排放。美国东西海岸开放了乙醇汽油市场，促使美国燃料乙醇工业迅猛发展。四是美国具有雄厚的科学技术条件。美国具有深度开发利用玉米资源的科学技术手段，迄今开发利用玉米生产出3500多种产品，使玉米的科技附加值大大提高。

　一．美国玉米深加工的发展新趋势

　如前述，美国玉米资源深度开发利用在世界处于领先地位，所以，下面着重考察和分析美国玉米深加工业的发展新趋势，并引出对中国发展玉米深加工业的借鉴。

　1．美国能源结构由单一化矿物油转变为石油与燃料乙醇相结合

　生物质能源燃料乙醇在美国迅猛兴起。不仅将改变玉米供求和产销格局，而且将促使液体能源消费结构由单一化矿物油转变为石油与燃料乙醇相结合。美国能源部公布的数据表明，美国燃料乙醇的生产和使用发展异常迅猛。燃料乙醇年产量增长37．85亿L用了10年时间，年产量突破75．7亿L，也用了10年时间，而年产量由75．7亿L提高到113．35亿L，仅用了2年时间。

　目前，美国燃料乙醇的生产量约占世界总产量的33％，燃料乙醇的使用量也迅速增加。在1981年，美国燃料乙醇的使用量为10．18亿L，到2000年，猛增到60．56亿L，到2005年，则增加到了151．4亿L，美国政府计划到2010年，燃料乙醇的消耗量将达到227．1亿L。

　2007年2月，美国农业部公布的2007年世界农业长期展望报告显示，未来几年美国玉米供求关系将因发展燃料乙醇而发生明显改变。2010年以前美国燃料乙醇消费将保持高速增长，至2010年，美国燃料乙醇消费玉米数量将超过1亿t，成为改变美国玉米供求关系的最主要因素。2006年美国燃料乙醇产量已经达到189．25亿L，2007年预计达到340．85亿L。2007年1月份，美国提出一个更高的目标，规划2015年燃料乙醇总目标达到1324．75亿L，假设其中玉米燃料乙醇为567．75亿L，消耗玉米数量达到1．4亿t，如果其他生物质燃料乙醇生产发展速度较慢，玉米消耗数量将更高。

　2．美国玉米资源由单一化开发利用转向综合化开发利用路线

　随着对玉米构成成分和价值属性科学认识的提高，加上加工技术的革新，玉米综合化开发利用路线完全改变了玉米单一化开发利用路线。用先进检测手段测定的结果表明，按照重量划分，玉米粒(约含)干基淀粉70％、蛋白质9％、油脂4％和纤维9％。采用玉米综合化开发利用路线，可以有效突破传统的、只加工生产低附加值产品的玉米初加工业的局限和束缚，开拓加工生产包括醇、氨基酸、微生物、低聚糖和多糖、酶制剂、单细胞蛋白、抗生素等高附加值产品在内的现代玉米产业，被提高到发展“玉米产业经济”的高度。在美国，农业和农村经济的发展已大大得益于发展“玉米产业经济”。换句话说，美国“玉米产业经济”的兴起带来多方面巨大利益：增加了就业岗位；提高了玉米价格；扩大了税源。以美国1座年产1．514亿L乙醇的干磨厂为例，每年支付采购玉米原料、雇用工人和公用工程等各项费用高达5600万美元，另外，还为州和地方增加税收120万美元。如今，在生产乙醇地区的玉米普遍增值，农产从中取得了可观的经济效益。

　3．由开放型短产业链转向封闭型长产业链

　这种转变的实质就是对玉米资源采用“循环经济发展模式”。在玉米综合化开发利用路线下，传统的直线开放型短产业链，即只能生产一种或两种产品的玉米加工业被淘汰了，取而代之的是现代封闭型长产业链玉米加工业。所谓“直线开放型”是对玉米资源一次性开发利用，初加工后的副产品大多当作废弃物扔掉了，造成资源的浪费和环境的污染。与“直线开放型”对应的是“曲线封闭型”，即对玉米资源进行多次性开发利用，初加工后的副产物经过无害化处理又作为资源二次、三次乃至更多次利用了。这就是“循环经济发展模式”中的“3R原则”，即对资源的“减量化使用、无害化再使用和循环化使用”。现在美国采用的玉米乙醇转化工艺分干磨和湿磨两种(见图1)。

　前一种工艺投资成本相对较低，除生产乙醇外，其余产品都加工为动物饲料。后一种工艺则是把玉米籽粒分解成淀粉、麸质、胚芽和纤维。与干磨比较，湿磨具有延长产业链的优点：一方面是，利用玉米的多价值属性分别加工出多种产品。诸如利用玉米胚芽生产高营养玉米油，利用玉米糠麸生产高蛋白饲料，纤维和液流混合干燥后也可当作低蛋白动物饲料出售。另一方面是，利用湿磨工艺生产的纯淀粉通过延长产业链进一步加工出多种下游产品。玉米淀粉除经过发酵制取乙醇外，还可制作变性淀粉用于食品业、纺织业、造纸业及黏合剂等。像用于食品业的麦芽糊精和甜味剂(玉米高果糖浆)等都是玉米淀粉经过酶法制取的。现在的玉米加工科技已达到这样高的水平，用酶法可以把淀粉转化为一系列高纯度的葡萄糖下游产品，然后再通过发酵制成各种不同的终端产品。除乙醇外，还可以制成氨基酸、维生素、人造甜味剂、柠檬酸和乳酸等多种多样的产品。尽管目前还不是所有采用湿磨工艺的玉米加工企业都生产上述的全部产品，但是，加工制作多种淀粉产品是常见的。总之，玉米湿磨企业比干磨企业延长了产业链，至少多制取二三个高附加值产品。