全 文 ：芭蕉芋的性质及其淀粉的工业应用研究
朱作华，吴天祥!
（贵州大学 化学工程学院，贵阳 !!"""#）
摘 要：芭蕉芋在贵州、云南、广西等省有广泛生长，块茎含有大约 $"%的淀粉，对于芭蕉芋淀粉的性质以及芭蕉芋
原料酒精发酵的效果进行了试验，分析研究结果表明芭蕉芋可以作为发酵制备磷酸甘油、酒精等生产的可再生生
物原料，为西部地区芭蕉芋作物的开发和深加工利用提供了依据。
关键词：芭蕉芋；燃料乙醇；发酵；西部
中图分类号：&’$；&()$* +)*；&()$) +) 文献标识码：, 文章编号：*$-) . #$-/（)""!）"0 . ""$$ . "!
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2&3 7(-$’：>8;;8 BL4?:I RBE；@4B? BJ78;5?；@BECB;J8J:5;；MBIJBE; >7:;8
)""* 年经过国务院批准，)"") 年正式启动车用
乙醇汽油的生产项目。我国一些省份开始汽油中添
加乙醇的试点，随着国际原油价格的不断攀升，国家
发改委决定，扩大乙醇汽油的试点范围。到 )""! 年
底，我国将把乙醇汽油的试点范围扩大到 S 个省，其
中黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽 ! 省将实行全封闭
试运行，而湖北、山东、河北、江苏 0 个省的 )- 个地
市将逐渐扩大试点范围。届时，我国 S 省上百个地
市将基本上实现使用车用乙醇汽油。无水乙醇可以
替代宝贵的、不可再生的能源石油，利用淀粉质原料
生产无水乙醇，除了能给国家带来很好的经济效益
外，相关检测机构做的测试还显示，在油耗方面，乙
醇汽油比无铅汽油节省约 0%。因此，推广使用车
用乙醇汽油是我国的一项战略性举措。
我国大量生产燃料酒精需要解决原料问题；基
于我国未来原油缺口将超过 *"/J T年形势，如果 )"%
由燃料酒精来替代的话，则需要 $ U" V *"-J 粮食用于
酒精的生产。近年来，由于农业生产的发展我国有
部分粮食剩余，采用粮食（主要是玉米和战备陈粮大
米）发酵法生产酒精作为车用燃料，可以消耗一定量
的陈粮。但是，值得注意的是，我国人口众多，人均
耕地面积较少，粮食剩余只是暂时现象，而且用目前
! 收稿日期：)""!6"-6)$
基金项目：贵州省省长基金项目资助（F1)""!*#）
作者简介：朱作华（*S/*6），男，湖南邵阳人，贵州大学硕士生，研究方向：发酵工程。
联系人：吴天祥，博士，教授，D6C8:?：MJ<)""))"")W K8755U >5CU >;
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·$$·
生 物 加 工 过 程
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第 # 卷第 0 期
)""! 年 ** 月
万方数据
剩余的粮食生产燃料酒精，只相当于一小部分的石
油量。由此可见，我国大力发展燃料酒精就必须寻
找更丰富的再生资源———生物资源作为燃料酒精的
生产原料。综合我国的国情和生物资源状况考虑和
分析，一个可行的方案［!］是有选择地在一些不适宜
种植高产粮食作物的地区，因地制宜，通过发展高
产、高淀粉、耐盐碱的代粮含淀粉或含糖作物作为生
产燃料酒精的主要原料。如在我国贵州、云南、广西
等省区已大量生长的芭蕉芋就具备这样的属性，特
别是芭蕉芋不与粮食作物争水、争地，而且又能很好
地解决当地农民的就业，增加农民的收入，促进西部
农业经济的发展。因此，笔者在前期芭蕉芋应用研
究的基础上［"］对芭蕉芋的性质及其淀粉的工业应用
作一初步评价。
! 芭蕉芋的种植情况
芭蕉芋，学名蕉藕（#$%%$ &’()*+ ,&-）属美人蕉科
（#$%%$&&$&），多年生草本植物，好产热带，适于高温
多雨地带生长，不择土壤［.］。贵州省黔西南、黔东
南、黔南地区种植较多，是贵州少数民族地区重要的
经济作物，产量可达 / 01 2 !1. 3 4 05 2 !1. 67 8 69"［:］。
据统计，贵州省芭蕉芋产量在 5 01 2 !1: ; 以上。芭
蕉芋块茎含有大量的淀粉，其干片质量分数组成为：
淀粉 /1<，水分 !4 0!<，灰分 " 0=<，粗纤维 " 0/5<，
脂肪 1 0"54<，蛋白质 . 0/.<，单宁 1 0!><。芭蕉芋
作物及其块茎见图 !。为了开发芭蕉芋资源，提高
农产品价值，虽然当地政府为了利用该资源作了大
图 ! 芭蕉芋作物及其块茎形态
?*7 0! @A& B-CD*)& CD #$%%$ &’()*+ 6&- $%’ *;+ ;(E&-+
量的工作，但是至今，除了少量用于生产淀粉和粉条
以外，没有得到充分的利用和开发。值得注意的是，
由于芭蕉芋作物的生长的特性，芭蕉芋的种植量和
产量仍有发展的空间。
" 芭蕉芋淀粉的性质
" 0! 芭蕉芋的化学组成
研究结果表明，芭蕉芋块茎含有比较丰富的淀
粉，各地的芭蕉芋淀粉量有差别，工业应用在 5=0=5<
3 /"0=.<范围内，同时还含有蛋白、脂肪以及纤维素
等；据文献报道，芭蕉芋淀粉的磷和结合磷含量接近
于马铃薯淀粉，比玉米淀粉高［5］。灰分的主要成分是
磷酸盐基团，淀粉中的磷主要以磷酸酯的形式存在，
在薯类植物淀粉中，木薯淀粉含磷量最低，马铃薯和
芭蕉芋淀粉的含磷量较高。鉴于此，从工业化生产和
酒精发酵原料成本的经济角度分析，选择芭蕉芋干片
粉为原料在工艺和经济上均是可行的。
芭蕉芋原为南美洲的野生作物，被利用的部分
主要是其块茎，在块茎中积累的淀粉被作为人类和
动物的主食。大约在 "1 世纪 .1 年代传入我国，特
别是在西部亚热带地区广泛种植，其中贵州省的黔
西南等地区是芭蕉芋生长的适宜区域，其块茎已被
利用来加工成淀粉和粉条等［/］，而作为酒精原料的
利用未见报道。因此，随着我国燃料酒精项目的启
动，科学合理地利用西部地区丰富的富含淀粉、生长
适应性强、容易种植，特别是能在贫瘠的土地上生
长，并且具有不与其他植物争地和种植成本特别低
的特点，作为酒精发酵的原料与其他淀粉质原料比
较具有竞争力，应该说是目前我国西部少数民族地
区一种潜力巨大的可再生的淀粉质资源。
" 0" 芭蕉芋淀粉的颗粒形状与大小
采用电子扫描显微镜拍摄的芭蕉芋淀粉的颗粒
形状及大小见图 "。
图 " 芭蕉芋原料干片粉的颗粒形状（"51 6F）
?*7 0" GHI CD #$%%$ &’()*+ ,&- 7-$%()& D-C9 -$J 9$;&-*$)
"115 年 !! 月 朱作华等：芭蕉芋的性质及其淀粉的工业应用研究 ·/4·
万方数据
通过对芭蕉芋的淀粉颗粒表面的观察看出芭蕉
芋淀粉颗粒表面相对光滑，颗粒形态多样，大小不
一，呈现椭圆、卵形以及宽卵形。电镜标尺测定的结
果显示，芭蕉芋淀粉的颗粒大小比玉米淀粉的颗粒
大，这是芭蕉芋淀粉的一个特点之一。另据文献［!］
报道，芭蕉芋淀粉颗粒形状与马铃薯淀粉相似，都为
圆形或椭圆形，且较大，而玉米淀粉颗粒形状则较
小。因此，芭蕉芋淀粉的颗粒巨大，而且与马铃薯淀
粉极为相似，这是芭蕉芋原料的一个重要特点之一。
" #$ 芭蕉芋淀粉的粘度曲线
通过实验结果看出（见图 $），当芭蕉芋淀粉质
量分数从 %&提高至 ’&时（()* #*），+,-./01/, 粘度
曲线的形态发生了较大的变化，其糊化粘度从 %2
+3上升到 2%! +3。而且当温度降至 *4 5时，上升
的粘度分别为 %6 +3 和 ""2 +3；再次说明芭蕉芋淀
粉的糊化特性与其它淀粉不同（其他淀粉乳当温度
下降至 *4 5时，它们的粘度呈现下降趋势）。
图 $ 不同芭蕉芋淀粉浓度的糊粘度曲线
789 #$ +,-./01/, +3 :;,8/? ?>-,:@A:=0:/0>,->8=0 =B C-00- /1;D8? E/,
以质量分数为 ’&（干基）芭蕉芋淀粉为样本，
观察了不同 ()条件（* #*、! #4、6 #4）下的芭蕉芋淀粉
粘度曲线的变化情况，实验结果见图 F。结果表明，
芭蕉芋淀粉在 () * #* 和 () 6 #4 的糊粘度比 () ! #4
的要高，不同 () 条件的糊粘度分别为 2%! +3（()
* #*）、’’ +3（() ! #4）、2!’ +3（() 6 #4）。从实验数据
看出芭蕉芋淀粉在中性条件的糊粘度较酸性和碱性
条件的要低。
图 F 不同 ()芭蕉芋淀粉糊粘度曲线
789 #F +,-./01/, +3 :;,@/ 18BB/,/0> () :=0:/0>,->8=0 =B C-00- /1;D8? E/, ?>-,:@
" #F 芭蕉芋糊化温度的确定
以芭蕉芋淀粉为对照，采用 GHCA! 差示扫描量
热仪（仪器条件为，升温速度 24 5 I J80，扫描范围 "4
K 2"4 5）测定了芭蕉芋原料（过 $4 目筛）的糊化温
·%’· 生物加工过程 第 $ 卷第 F 期
万方数据
度和糊化热（!!）。结果见图 !。
图 ! 芭蕉芋淀粉及原料的 "#$分析图
%&’ (! )*+,&-. +, "#$ +, /01*23 +* 410.*&1- ,*+4 $1551 .67-&/ 8.*
从图 ! 的结果看出，芭蕉芋淀粉的糊化温度为
9: ; 99 ; <= >，芭蕉芋原料的糊化温度为 9? ; <@ ;
，由于芭蕉芋原料中含有一定量的杂质，造成
其糊化温度发生一定幅度的漂移。实验结果说明采
用低温蒸煮工艺（?! ; A= >）可以满足芭蕉芋原料
蒸煮和液化。
另外，实验结果还显示的芭蕉芋淀粉和原料糊
化所需要的热量分别为 : (?=B C D ’（"E）、: (!:@ C D ’
（"E），这对芭蕉芋原料蒸煮工艺热能供应的确定具
有重要的参考作用。
B (! 芭蕉芋糖化醪的分析
采用 F)G$分析芭蕉芋糖化醪的结果表明，利
用淀粉酶和糖化酶处理后芭蕉芋糖化醪中的糖分主
要是葡萄糖和麦芽糖。因此，采用芭蕉芋块茎粉作
为酒精发酵的原料以及采用双酶法进行糖化处理是
可行的。
! 芭蕉芋原料酒精发酵试验
芭蕉芋作为新原料资源，我们在分析原料性质
的基础上进行了蒸煮工艺、糖化工艺以及发酵工艺
条件的研究［B，?］。芭蕉芋发酵实验中考察了芭蕉芋
发酵过程中酵母总数、总糖、还原糖和酒精度的变化
规律。结果见图 9 和图 <。
试验结果显示，发酵在 9= 3 和 量分数分别降至 : (B
到 A (:H的峰值，芭蕉芋淀粉利用率为 ?9 (9!H以
上；酵母总数在芭蕉芋发酵 @B3 时达 @ (: I @=?个 D
4G，BJ 3 时达到 B (: I @=?个 D 4G 的峰值。对发酵工
艺条件的研究表明，以芭蕉芋块茎为原料作为酒精
生产的原料是可行的。
—!—总糖浓度；—"—酒精度
图 9 总糖和酒精度的变化曲线
%&’ (9 )*+,&-. +, 0+01- /7’1* 156 .0315+- 67*&5’ ##%
,*+4 $1551 .67-&/ 8.*
—!—还原糖；—"—酵母数
图 < 还原糖和酵母总数的变化
%&’ (< )*+,&-. +, *.672&5’ /7’1* 156 K.1/0L/ M+M7-10&+5/
67*&5’ ##% ,*+4 $1551 .67-&/ 8.*
" 芭蕉芋淀粉的其它工业应用
芭蕉芋淀粉除可用于酒精生产外，还可用于许
多工业领域，包括纺织业、塑料工业等。$"N"%9:9
淀粉浆料以芭蕉芋淀粉为原料，经过降解、醚化、酯
B==! 年 @@ 月 朱作华等：芭蕉芋的性质及其淀粉的工业应用研究 ·9A·
万方数据
化等复合变性而成。田培善［!］等对其浆膜性能进行
了测试，结果表明："#$#%&’& 芭蕉芋醚化淀粉用于
纺织上浆可部分取代 ()*，能显著减少浆纱分绞毛
羽，在纺织厂用于细号高密纯棉织物上浆可降低成
本，提高织造效率，并且生物降解性好，减轻了退浆
废水对环境的影响。吴春华［+,］等以芭蕉芋淀粉
（-.）和聚乙烯醇（()*）为原料，在甲醛、明胶、硼砂
交联剂的作用下制备得到耐水性能良好的可生物降
解的塑料薄膜。该膜的拉伸强度为 +/ 0+! 1 +2 0!2
3(4，延伸率为 256 1 +/+6，已达到和超过 7899/&$
:9 标准；吸水率为 ’&6 1 &+6。而日本人则从芭蕉
芋根茎中提取出类苯丙酸糖酯和四种咖啡酸，可以
作为残渣利用［++］。
! 小 结
以芭蕉芋为原料，研究实施更加高效、节能、节
粮和无污染的酒精生产新工艺和资源的综合利用，
大幅度地降低发酵酒精生产成本，为西部地区的贵
州省、云南省和广西自治区芭蕉芋作物资源的开发
和深加工，寻找一条适合西部地区特别是少数民族
地区脱贫致富的芭蕉芋燃料乙醇产业化发展的的新
工艺和新途径将具有重要的现实意义。而将芭蕉芋
淀粉经一系列处理，用于纺织和可降解塑料薄膜以
及从芭蕉芋根茎中提取各种有用成分则为芭蕉芋的
研究应用提供了新的方向。
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