生物燃料-洋姜提炼

大力发展中国提取液体生物燃料DFM的最佳原料——菊芋

菊芋Helianthus tuberosus L．，英名: Jersalem artichoke；girasole;anada potato。别名:洋姜、菊薯、洋姜、菊姜、鬼子姜。为菊科（compositae）向日葵属草本植物。菊芋原产北美洲，以后传入欧洲，进而传入亚洲，十七世纪的时候传入中国。，。我国栽培历史悠久，分布较为广泛，但多是零星种植。传统用途以其块状地下茎食用为主。当时,人们已经认识到它有着促进身体健康的功能,视其为贵重食品，但之后很长时间它被人们忽视了。目前人们对美容和健康食品进行开发很热,用菊芋作原料开发成出的重要新产品越来越多。特别是通过深加工制成淀粉、菊糖、食品添加剂、保健品、生物质能源酒精、DFM燃料等重要产品后，将再度被重视。

菊芋的生物学特性：茎直立，高1.5-2.5米，茎扁圆形，有不规则突起，叶基部对生，茎上部互生，叶柄上部有狭翅，叶长卵圆形，长10-15cm，宽3-9cm，先端尖，叶面粗糙，叶背有柔毛，具3脉，边缘具锯齿，绿色，叶片基部下延在两侧成翼，叶柄较长，每株叶片数量多可达500-600张；头状花序较小，多个，生于枝端，直径5-9cm，有1-2个线状披针形的苞叶；总苞片披针形或线状披针形，管状花黄色两性，花冠黄色、棕色或紫色，裂片5，外围舌状花，花期8—10月，不易结实。每一头花序上只能形成2-4颗瘦果，粒重为7-9g。瘦果楔形，有毛，上端有2～4个具毛的扁芒。地下匍匐茎先端形成不规则的多球形、纺锤形，瘤状块茎，形似生姜，上有环状节，节上有鳞叶及芽。菊芋根系极发达，入土较深，要根茎处长出葡萄茎，粗细均匀，出苗60d左右其尖端即膨大成块茎，块茎最外层为表皮细胞，其内为皮层，由薄壁细胞组成，木质部的薄壁细胞特别发达，为块茎的主要部分。但结实率低，生产上一般用的传统繁殖方式为:种茎繁殖。地下块茎外皮色可分为红、黄、紫、白等，肉质均为白色，品种按块茎的皮色而分。与菊芋外观形态相似的同属植物雪莲果(学名:PolymniasonchifoliaGriseb.。英名:Yacon)，其地下部为块根，而菊芋则为根茎，前者叶柄无突出，后者则有。

菊芋的生态特性：菊芋性喜稍清凉而干燥的气候，耐寒、耐旱，块茎在0～6℃时萌动，8～l0℃出苗，由于菊芋的地下块茎能在寒冷的北方土壤下越冬，翌年萌发新株。其幼苗能耐1～2℃的低温。在18～22℃，日照12小时的条件下，有利于块茎的形成。块茎能在25～30℃的冻土层内安全越冬。对土壤的适应性很强，在肥沃疏松的土壤中栽培能取得很高的产量。菊芋抗逆性强，可在年积温2000℃以上,年降水150毫米以上,-40℃至-50℃的高寒沙荒地只要块茎不裸露均能生长。我国荒漠地区大都处于高寒地带，气候寒冷，冰冻期长，气候干燥，多风沙。但菊芋有着极强的耐寒能力，可耐-40℃甚至更低的温度。菊芋有的惊人的抗干旱能力，在早春块茎开始萌发，利用自身的养分和水分供萌芽生长，同时生出大量根系，伸向地下各处寻找养分和水分，供给小苗生长。在新生根系可供给小苗生长的情况下，块茎中的养分、水分还可继续储备，尤其是在雨季，块茎、根系会贮存大量水分，以备干旱时逐渐供给叶茎生长。菊芋的地上茎和叶片上长有类似茸毛的组织，可大大减少水分蒸发。当干旱严重到一定程度时，地下茎会拿出尽可能多的养分、水分供给地上部分茎叶生长，待块茎营养消耗殆尽时，地上茎死亡，然地下茎第二年仍可生长出新苗。

菊芋可利用荒地栽培。能抗旱抗风沙，菊芋块茎在沙下30厘米内均可利用本身的养分、水分及强大的根须正常萌发；块茎、根系储存水分能力强,待干旱期维持生长所需；随着根茎发达,起到固沙作用，被誉为“克沙王”；再生性极强，能一次种植可连续收获4～5年。大旱时,地上茎叶全部枯死,但一旦有水,地下茎又重新萌发；每一再生块茎,都分蘖发芽,四处繁衍，年增殖速度可达10-—20倍。菊芋易于栽种，病虫害少。在生长期内,即便是没有施肥、打药、除草、管理，一旦形成连片，人、畜都很难破坏其繁衍发展。荒漠地区风大、干燥、沙土流动性强，但菊芋能在较深的沙土中顶出地面，只要覆盖的沙土厚度不超过50cm，菊芋皆可正常萌发。为了避开春季覆沙，春播可稍晚一些进行。秋季菊芋即将成熟或已成熟时，凭籍它们密麻的地上茎形成一片低矮的防护带，加之其根系的牢固抓沙能力，以及随着地下块茎增多、重量加大对沙土产生的强大压力，共同起到固沙作用。达到了固沙、治沙、改变沙漠的生态效果。这种利用菊芋治理沙漠的方法，被治沙权威称为目前治沙成本低、见效快的最佳方法。再有就是菊芋茎叶枯落后经分解成为肥料，对改良土壤、增强有机质含量、改善沙地结构有重要作用，进而为退沙还田、还林创造有利条件。

菊芋的根系特别发达，繁殖力强，能保持水土。每株菊芋都有上百根长达0.5～2m的根系深深地扎在土中。菊芋可以每年20倍的速度繁殖扩张，故只需2—3年时间就会在地表形成一层由菊芋的茎和根系编织而成的防护网络，从而有效牢固住了地表层的水土。菊芋可谓是一种不可多得的生态经济型植物。种后第三年即可适当收获.。菊芋生长适应性广，耐贫瘠，种植简易，一次播种多次收获，产量极高，苗产量一般为1250kg～5000kg。生长强健，产量较高，但是要在人工栽培条件下想获得更高的产量和经济效益，还应在生长期间中培土或立支柱以防倒伏，花蕾发生时宜摘除，以利块茎膨大。菊芋属短日照植物。人工缩短日照也可加速块茎的形成。菊芋一般单块茎重50-70克，每株有块茎50-70个，其块茎含丰富的菊糖，一般含量达15-20%左右，

菊芋的品种：菊芋不同品种所含的成分和各自的用途是不同的。常见白色皮的叫象牙白，纤维含量较低，含水分较多，用它来腌制咸菜，主要是出口日本、韩国、东南亚等喜欢吃小菜国家，紫色皮的叫做大红袍，它含有大量的硒，纤维含量也很高，达18.3%，主要用来加工菊粉，品质很好。如红菊芋膳食纤维饮料就是提取的多种果聚糖的混合物，并精制而成的现代健康饮品，是一种绿色天然，富含膳食纤维的功能性饮品。是现代人预防抵御现代“文明富贵病”的新选择。

青海省选育出青芋1号新品种，株高295cm左右，茎直立，基部多分枝，块茎呈不规则瘤形或棒状，地下着生较集中，表皮紫红色，肉白色，平均单株产量961g；耐旱、耐寒、耐盐碱，适应性强；其块茎富含大量菊糖及纤维素，其中可溶性糖16.27%，粗蛋白2.62%，粗纤维1.35%，粗脂肪1.52%，具有良好的营养保健价值；该品种在青海种植每亩产量为2000～3000kg，在山区种植每亩产量为1500～2000kg，丰产性好；抗逆性强，适种地区广泛，可在不同生态条件下栽培，种植成本低，产量较高。

菊芋的人工栽培管理：人工栽种时应选购优良品种，最好在年前秋作采收后整地，深耕30厘米，耕后整平作畦以备播种或栽苗。每亩地有条件可施土杂粪。播种或栽苗时可沟施施硫酸钾15千克，磷酸二铵5公斤。若播种把菊芋块茎切成块，拌上草木灰，选重约20克左右的块茎播种，在春季解冻后进行，株行距0.5米。播种深度8厘米，播后30天左右出苗（菊芋块茎种芽（30芽）市场价为10元）。若是栽绿苗可在4月中旬左右，将用科隆技术无性繁殖的菊芋种苗，选择下午定植大地。注意要选择根系发达，3—5片叶的健壮幼苗定植。定植后立即浇透水，成活率可达95%以上。菊芋在沙地的栽植量要稍大，一般为每公顷1125 Kg(75Kg/亩)。栽植株距为5cm，行距可根据流沙移动情况为30到50厘米，栽植深度为20cm-45cm。

田间管理中耕锄草2～3次，最后一次中耕结合培土成垄。秋季现蕾后，最好及时摘蕾，以减少养分消耗，并促进块茎膨大；同时，可配施以磷、钾肥。菊芋耐旱力极强，一般不必浇灌；如过分炎热、干旱时，可适当浇水。但特别干旱时，有蚜虫、地老虎、蝼蛄和金针虫等为害；在种植过密、肥水管理不当、杂草滋生、多年连作等情况下，则易发生菊芋叶部红斑病、斑枯病、锈病、白粉病等病害。必须采取措施加强田间管理，合理轮作，及时注意防治。每年11月中旬至12月下旬，秋季霜冻后当地上茎叶枯萎时即可挖取采收。挖掘时，可不全挖出，适当留一部分于地下，让其次年自然萌芽长出新株。但应注意：连采3年后要换地栽植或者与非菊科蔬菜轮作2年后再种菊芋，以利高产。菊芋当年栽种，收获后总会有块茎残留在土中，第二年可以不必用再栽种，但要求植株分布均匀，过密的地方要疏苗，缺株的地方要补栽。从第三年起,每隔一年摘取块茎的50%,不影响地被。

菊芋的主要化学成分和功能物质：菊芋传统用途是一种可食用的根茎类蔬菜，块茎可食用。现代研究发现，菊芋块茎含有多种化学成分如：菊糖(inulin),蔗糖1F-β-D-果糖转移酶(sucrose 1F-β-D-fructosyltransferase),核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(ribulose-l,5-bisphosphatecarboxylase),多酚氧化酶(polyphenoloxidase),旋覆花酶(inulase),果糖低聚糖(fructo-oligosaccharides)。叶含向日葵精(heliangine),肿柄菊内酯(tagitinin)E,密花绵毛叶菊素(erioflorin)。叶的腺毛含勒普妥卡品(leptocarpin),14-羟基勒普妥卡品(14-hydroxyleptocarpin),巴德来因(budlein)A,巴德来因A巴豆酸酯(budlein A tighate),巴德来因A2-甲基丁酸酯(budlein A2-methylbutyrate),巴德来因A异丁酸酯(budleinAisobutyrate),巴德来因A甲基丙烯酸酯(budlein A methylacry-late),4,5-异-巴德来因A 异丁酸酯(4,5-iso-budlein Aisobutyrate),4,15-异-阿吹坡利西内酯醇异丁酸酯(4,15-iso-a-tripliciolide isobutyrate),4,15-异阿吹坡利西内酯醇甲基丙烯酸酯(4,15-iso-atripliciolide methyl acrylate,4,15-异阿吹坡利西内酯醇巴豆酸酯(4,15-iso-atripliciolide tiglate),4,15-异阿吹坡利西内酯醇当归酸酯(4,15-iso-atripliciolide