玉米已成為一種具有極高工業(yè)價(jià)值的工業(yè)資源，可用來加工的產(chǎn)品有乙醇、氨基酸、有機(jī)酸、抗生素、酶制劑、淀粉糖/醇、工業(yè)用變性淀粉等工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、紡織、造紙、飼料、化工、日用化工以及代替汽油作為汽車燃料。
石油價(jià)格高漲和資源危機(jī)催生生物物質(zhì)產(chǎn)業(yè) 近年來石油價(jià)格持續(xù)上漲，而且石油、天然氣和煤炭都是不可再生的資源。利用數(shù)量巨大的可再生的生物資源轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)新型能源、新材料以及各種化工產(chǎn)品成為21世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)起步。如美國(guó)的卡吉爾公司已建成以玉米為原料的14萬t/a聚乳酸（PLA）生產(chǎn)裝置。用玉米代替丁烷生產(chǎn)丁二酸，不僅原料可以再生，而且生產(chǎn)過程中還消耗大量的二氧化碳，可以減少溫室氣體。
解決“三農(nóng)問題”促進(jìn)玉米生產(chǎn)發(fā)展 以吉林省為例，全省約有80%農(nóng)民依靠種植玉米為生，全省玉米產(chǎn)量約為全國(guó)的1/7，但就地轉(zhuǎn)化能力非常有限，2004年轉(zhuǎn)化量?jī)H為460萬t，有1350萬t玉米需要運(yùn)往華東和華南等地區(qū)消費(fèi)。進(jìn)行就地轉(zhuǎn)化不僅可以解決農(nóng)民的賣糧難問題，而且通過發(fā)展國(guó)內(nèi)短缺的化工產(chǎn)品可以提高玉米的附加值，提高農(nóng)民收入，發(fā)展玉米工業(yè)是解決“三農(nóng)問題”的有效辦法，這一點(diǎn)在長(zhǎng)春大成集團(tuán)公司已得到證明。該公司現(xiàn)已形成180萬t/a玉米綜合加工能力, 年產(chǎn)24萬t賴氨酸、70萬t淀粉糖、10萬t山梨醇和10萬t谷氨酸等。目前該公司正在建設(shè)國(guó)際上第1套以玉米為原料生產(chǎn)乙二醇、丙二醇等多元醇項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2006年將建成。
有利于化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展 利用可再生的玉米發(fā)展石油化工產(chǎn)品，將減少石油消費(fèi)，有利于石油和化學(xué)工業(yè)持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展這一最高目標(biāo)。
緩解石油供應(yīng)壓力，維護(hù)國(guó)家能源安全 我國(guó)已成為全球第二大石油消費(fèi)國(guó)，預(yù)計(jì)2010年全國(guó)石油的需求量將達(dá)到3.5億t左右。但是我國(guó)石油資源并不豐富，石油進(jìn)口依存度已超過40%，將嚴(yán)重影響國(guó)家的能源安全。大力發(fā)展以玉米為原料的石油化工產(chǎn)品，如燃料乙醇、多元醇、PLA等可以減輕對(duì)石油的依賴，減少石油的進(jìn)口，在一定程度上緩解國(guó)內(nèi)石油供應(yīng)的壓力，維護(hù)國(guó)家能源安全?？傊?，發(fā)展玉米化工產(chǎn)業(yè)是一條農(nóng)業(yè)和化工產(chǎn)業(yè)雙贏的戰(zhàn)略，將有利于農(nóng)業(yè)和化工產(chǎn)業(yè)的共同健康發(fā)展。
國(guó)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r
目前全球每年種植玉米超過1.3億ha，約占全球糧食總量的35%左右，主要生產(chǎn)國(guó)有美國(guó)（占40%以上）、我國(guó)（占20%左右）。2004年全球玉米產(chǎn)量達(dá)6.91億t左右，同比增加7300萬t，其中美國(guó)產(chǎn)量為2.9億t，我國(guó)產(chǎn)量1.26億t。
隨著玉米深加工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)用玉米消費(fèi)呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)。2004年全球玉米的消費(fèi)量達(dá)6.78億t，其中工業(yè)方面用量為9000萬～9500萬t。重點(diǎn)產(chǎn)品包括乙醇、有機(jī)酸、氨基酸、淀粉糖、變性淀粉、抗生素等。
乙醇 是目前全球使用量最多的生物質(zhì)動(dòng)力燃料。目前全球乙醇產(chǎn)能約3000萬t/a，其中采用以農(nóng)副產(chǎn)品為原料的發(fā)酵工藝占95%以上，美國(guó)和巴西是世界上最大的乙醇生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。受環(huán)保和石油價(jià)格快速上漲雙重因素的影響，美國(guó)已通過立法大力發(fā)展燃料乙醇，2005年燃料乙醇的產(chǎn)量達(dá)到1260萬t左右，預(yù)計(jì)2012年將達(dá)到2500萬t。
巴西的乙醇產(chǎn)量在1985年已達(dá)到944萬t，在全國(guó)的1290萬輛汽車中約有370萬輛使用純乙醇燃料。但由于國(guó)際原油市場(chǎng)的變化和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，巴西燃料乙醇發(fā)展遇到了阻力，目前巴西乙醇產(chǎn)能在1300萬t/a，年產(chǎn)量在1000萬t左右。
有機(jī)酸 目前以生物技術(shù)生產(chǎn)的有機(jī)酸有檸檬酸、乳酸和衣康酸等。其中檸檬酸的生產(chǎn)規(guī)模最大，全球年產(chǎn)量已接近140萬t，70%產(chǎn)品用于食品（主要是飲料），預(yù)計(jì)隨著人口數(shù)量的增加和人們生活水平的提高，全球檸檬酸的消費(fèi)仍將以3%～5%的速度增加。乳酸是第二大以碳水化合物為原料、采用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的有機(jī)酸，目前全球年產(chǎn)量為30萬t左右，約55%的產(chǎn)品用于食品工業(yè)，隨著PLA生產(chǎn)技術(shù)的逐步成熟和產(chǎn)品應(yīng)用的推廣，乳酸具有無可估量的市場(chǎng)潛力。
氨基酸 除蛋氨酸和甘氨酸外，其他氨基酸基本上都可采用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)。由于氨基酸具有光學(xué)特性，生物體能利用的一般為L(zhǎng)型產(chǎn)品，而采用發(fā)酵技術(shù)可以較好的滿足這一要求。谷氨酸和賴氨酸是產(chǎn)量最大的兩種氨基酸，這兩種氨基酸都是采用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的。目前全球谷氨酸年產(chǎn)量已達(dá)200萬t左右，賴氨酸年產(chǎn)量也接近80萬t。谷氨酸主要用作調(diào)味品，用以改善食品的風(fēng)味；賴氨酸主要用作飼料添加劑，用以促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，降低飼養(yǎng)成本。蘇氨酸是近年來增長(zhǎng)比較快的一種氨基酸，全球年消費(fèi)量已達(dá)到3萬t，也是采用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的，主要用以提高動(dòng)物對(duì)飼料中氮元素的利用率，從而降低動(dòng)物飼養(yǎng)對(duì)環(huán)境的影響。
氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，不僅對(duì)人體健康有利，更是飼養(yǎng)業(yè)所需的重要營(yíng)養(yǎng)性飼料添加劑，大量使用氨基酸可以降低家禽對(duì)糧食和豆粕原料的消耗，因此未來氨基酸的消費(fèi)將繼續(xù)增加，預(yù)計(jì)2010年全球賴氨酸的消費(fèi)量將超過100萬t，蘇氨酸的需求量將達(dá)10萬t左右。
淀粉糖 用生物酶水解技術(shù)或化學(xué)水解技術(shù)對(duì)玉米淀粉進(jìn)行加工即可得到淀粉糖系列產(chǎn)品，包括果葡糖漿、麥芽糖、葡萄糖，以及山梨醇、麥芽糖醇等糖醇類產(chǎn)品。淀粉糖系列產(chǎn)品一般均具有甜度低、風(fēng)味好、潤(rùn)性好、色澤美和保健性高等特性，主要被用作代替蔗糖用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)。
目前全球淀粉糖的年產(chǎn)量接近2000萬t，其中數(shù)量最多的是果葡糖。美國(guó)是全球最大的淀粉糖消費(fèi)國(guó)，年產(chǎn)量和消費(fèi)量接近900萬t。目前美國(guó)消耗的天然甜味劑55%以上來自玉米，僅果葡糖一項(xiàng)每年消費(fèi)玉米接近1400萬t。
葡萄糖是第二大淀粉糖，除可用于甜味劑外，還可作為醫(yī)藥工業(yè)的原料及用于維持生命，目前全球年消費(fèi)量為600萬t左右，約消費(fèi)1000萬t玉米。
山梨醇不僅可以食用，也是生產(chǎn)維生素C的主要原料。此外，山梨醇還可以代替甘油用于日化、食品和煙草等工業(yè)。目前全球山梨醇的年消費(fèi)量為90萬t（按70%含量計(jì)），約消費(fèi)150萬t玉米。
蔗糖的生產(chǎn)具有較強(qiáng)的季節(jié)性，而且生產(chǎn)成本也略高于淀粉糖。因此，未來全球淀粉糖的消費(fèi)將繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率為3%～5%。
變性淀粉 變性淀粉是對(duì)原淀粉進(jìn)行化學(xué)或物理加工，使原淀粉的性能大大改進(jìn)，從而適應(yīng)食品、紡織、造紙等工業(yè)生產(chǎn)的需要。目前全球變性淀粉的年產(chǎn)量在600萬t左右，造紙和食品加工是其兩大主要用戶，美國(guó)年消費(fèi)量達(dá)300萬t左右，其中60%左右用于造紙工業(yè)。
抗生素 采用發(fā)酵方法生產(chǎn)的抗生素有青霉素、金霉素、土霉素、四環(huán)素等，其中青霉素產(chǎn)量最大，年產(chǎn)量接近4萬t。隨著新技術(shù)的開發(fā)，發(fā)酵法生產(chǎn)的抗生素產(chǎn)品在不斷增加。
其他 以玉米為原料的產(chǎn)品還有酶制劑、農(nóng)藥、黃原膠等，這些產(chǎn)品的產(chǎn)量也在不斷增加，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。
發(fā)展重點(diǎn)
生物加工皆在使可再生資源轉(zhuǎn)化成工業(yè)化學(xué)品。玉米作為目前生物加工最好的再生資源將發(fā)揮越來越重要的作用。目前，國(guó)外玉米化工利用開發(fā)的重點(diǎn)是：以玉米淀粉糖為原料，采用發(fā)酵工藝生產(chǎn) 3-羥基丙酸，進(jìn)一步發(fā)展丙烯酸和丙二醇；同樣以發(fā)酵方法生產(chǎn)丁二酸，進(jìn)而發(fā)展丁二醇和四氫呋喃等產(chǎn)品，為工程塑料和特種纖維氨綸提供原料；以葡萄糖為原料，采用加氫裂解工藝生產(chǎn)多元醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇等，用于發(fā)展合成纖維和工程塑料等產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)已具有一定國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力
我國(guó)的生物化工已有50余年的發(fā)展歷史，至今已形成了一批頗具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力的產(chǎn)品，如維生素C、青霉素、檸檬酸、生物農(nóng)藥等等，特別是維生素C和檸檬酸占到全球貿(mào)易量的60%以上，產(chǎn)品行銷世界各地，對(duì)國(guó)際市場(chǎng)起著至關(guān)重要的作用。
目前國(guó)內(nèi)每年用于工業(yè)方面的玉米量在2000萬t左右，其中用量較大的產(chǎn)品有淀粉糖（約450萬t），乙醇（約1200萬t），味精（約320萬t）。此外，檸檬酸、賴氨酸、酶制劑、抗生素等也消費(fèi)大量的玉米。
淀粉糖 與美國(guó)不同，我國(guó)淀粉糖中葡萄糖所占比例較大，國(guó)外食品工業(yè)大量使用的果葡糖需求在逐步擴(kuò)大，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?
乙醇 隨著3套大型燃料乙醇裝置的建成投產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)乙醇的生產(chǎn)能力已超過600萬t/a，年產(chǎn)量約為400萬t，主要消費(fèi)領(lǐng)域是白酒、醫(yī)藥以及化工等。燃料乙醇的推廣工作仍在進(jìn)行中，預(yù)計(jì)隨著燃料乙醇逐步推廣，國(guó)內(nèi)乙醇的產(chǎn)量將繼續(xù)增加。
味精 由于飲食習(xí)慣，我國(guó)是全球最大的味精生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，年產(chǎn)量已超過120萬t，除少量出口外，產(chǎn)品主要供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。
賴氨酸 隨著大成和豐原裝置的建成投產(chǎn)，我國(guó)賴氨酸生產(chǎn)近年發(fā)展較快，年產(chǎn)量已突破10萬t，不僅減少了對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的依賴，而且產(chǎn)品已進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，2004年的出口量達(dá)到了22954t，其中大成公司的出口量為15000t。
檸檬酸 我國(guó)目前是全球最大的檸檬酸生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量已超過50萬t，2004年出口量接近45萬t，占全球總消費(fèi)量的40%，對(duì)全球檸檬酸的貿(mào)易具有舉足輕重的作用。
維生素C 2004年全國(guó)維生素C的產(chǎn)量達(dá)到7.4萬t左右，其中80%以上產(chǎn)品供應(yīng)出口，在國(guó)際市場(chǎng)上占有重要地位。
酶制劑 酶制劑為生物催化劑，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)能超過40萬t/a，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的酶種有20多種，產(chǎn)品以糖化酶、α-淀粉酶、蛋白酶等3大類為主，此外還有果膠酶、β-葡聚糖酶、纖維素酶、堿性脂肪酶、木聚糖酶、α-乙酰乳酸脫羧酶、植酸酶等。主要產(chǎn)品的生產(chǎn)水平達(dá)到20世紀(jì)90年代初國(guó)際先進(jìn)水平。酶制劑產(chǎn)品主要應(yīng)用于釀酒、淀粉、粉糖、洗滌劑、紡織、皮革、飼料等行業(yè)，對(duì)這些行業(yè)改革工藝、提高質(zhì)量、降低消耗、提高得率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善環(huán)境起到積極作用。變性淀粉 我國(guó)變性淀粉工業(yè)雖然起步比較晚，但已初具規(guī)模，年產(chǎn)量已接近50萬t，產(chǎn)品主要應(yīng)用于造紙、食品、飼料和紡織及印染工業(yè)。與發(fā)達(dá)國(guó)家比，我國(guó)變性淀粉工業(yè)仍比較落后，產(chǎn)品品種數(shù)量少、企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、一些特殊用途產(chǎn)品仍須進(jìn)口。
保持傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì) 拓展應(yīng)用領(lǐng)域
根據(jù)國(guó)外玉米工業(yè)利用的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求及技術(shù)的開發(fā)情況，未來我國(guó)玉米工業(yè)利用的重點(diǎn)是：
（1）繼續(xù)發(fā)展具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的檸檬酸、賴氨酸等傳統(tǒng)產(chǎn)品
檸檬酸是目前國(guó)內(nèi)出口量最大的精細(xì)化學(xué)品，在世界上占有較大的市場(chǎng)份額。與國(guó)外相比，我國(guó)檸檬酸的消費(fèi)水平還比較低，特別是在無磷洗滌劑中的應(yīng)用基本為零。在保持國(guó)際市場(chǎng)的地位同時(shí)，未來我國(guó)檸檬酸的消費(fèi)量將隨經(jīng)濟(jì)水平的提高而增加，檸檬酸的生產(chǎn)需進(jìn)一步發(fā)展。
近年來，我國(guó)賴氨酸生產(chǎn)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品不僅大量地取代了進(jìn)口，而且已開始進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。預(yù)計(jì)隨著國(guó)內(nèi)飼料生產(chǎn)的發(fā)展，賴氨酸的消費(fèi)量將繼續(xù)增加，同時(shí)出口數(shù)量也會(huì)擴(kuò)大，因此賴氨酸的生產(chǎn)規(guī)模仍需擴(kuò)大。
（2）擴(kuò)大淀粉糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用
糖是重要的食品原料，目前我國(guó)食品工業(yè)仍以蔗糖為主，年消費(fèi)量約1000萬t。近年來，淀粉糖的數(shù)量雖有增加，但占食糖的比重仍較低，具有較大的市場(chǎng)潛力，特別是作為飲料的甜味劑，淀粉糖更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（3）適度發(fā)展燃料乙醇
我國(guó)現(xiàn)已成為石油凈進(jìn)口國(guó)，進(jìn)口的數(shù)量隨國(guó)內(nèi)消費(fèi)的擴(kuò)大而不斷增加，為減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴，確保能源安全，國(guó)家有關(guān)部門重新制定了能源戰(zhàn)略，其中燃料乙醇是這一戰(zhàn)略的組成部分。目前國(guó)內(nèi)已形成了120萬t/a玉米燃料乙醇的生產(chǎn)能力，但根據(jù)國(guó)內(nèi)玉米的供應(yīng)趨勢(shì)以及其經(jīng)濟(jì)性，發(fā)展玉米燃料乙醇要適度，更重要的是開發(fā)新型生物能源。如我國(guó)自行培育的具有高抗逆性和可全國(guó)種植的甜高粱，每公頃能產(chǎn)燃料乙醇6t，比玉米高3t。
（4）進(jìn)一步擴(kuò)大變性淀粉的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域
變性淀粉可以代替許多化工產(chǎn)品應(yīng)用于紡織、造紙、涂料、印染等領(lǐng)域。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)變性淀粉的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域仍比較有限，預(yù)計(jì)2010年全國(guó)變性淀粉的需求量為120萬～150萬t，2015年將達(dá)到200萬t。
（5）發(fā)展以玉米為原料的生態(tài)塑料
面對(duì)日益嚴(yán)重的“白色污染”和石油資源的短缺，生態(tài)塑料的發(fā)展已被世界各國(guó)所重視，在美國(guó)已有工業(yè)規(guī)模的PLA生產(chǎn)裝置。在日本世博會(huì)和2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)上也出現(xiàn)了生態(tài)塑料的身影，生態(tài)塑料離市場(chǎng)的距離越來越近。國(guó)內(nèi)的科研單位已在生態(tài)塑料開發(fā)上做了大量的研究工作，建設(shè)了100t/a PLA生產(chǎn)裝置。目前影響PLA市場(chǎng)推廣的關(guān)鍵因素是原料乳酸的成本，隨著乳酸生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，PLA將逐步取代石油化工路線生產(chǎn)的傳統(tǒng)塑料，
此外，聚羥基脂肪酸酯（PHA）也是一種性能優(yōu)良的生態(tài)塑料。目前我國(guó)PHA的研發(fā)基本與國(guó)外保持同步，現(xiàn)已開發(fā)了PHB、PHBV和PHBHHX等3種PHA材料生產(chǎn)技術(shù)，在發(fā)酵水平和提取工藝等方面都超過了國(guó)外同行，有望比PLA更早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
（6）替代石油生產(chǎn)化工醇、有機(jī)酸等產(chǎn)品
近年來，國(guó)內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)在玉米工業(yè)轉(zhuǎn)化方面加大了投入，其中玉米化工醇技術(shù)已具備了工業(yè)化的條件，1,3-丙二醇的技術(shù)在進(jìn)一步優(yōu)化中。此外，琥珀酸、蘋果酸等的生產(chǎn)技術(shù)也在開發(fā)中，這些產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)潛力很大。
（7）加強(qiáng)玉米的綜合利用，提高玉米的附加值
充分利用玉米中的各種成分將有助于各種衍生產(chǎn)品成本的降低，而且還可以減少環(huán)境污染。因此，建設(shè)大型玉米加工和轉(zhuǎn)化基地是我國(guó)玉米加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。
（8）形成良性循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈
玉米的加工既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的延伸和深化，又是工業(yè)加工的上游產(chǎn)業(yè)。目前國(guó)外已開發(fā)出的玉米深加工產(chǎn)品多達(dá)幾十類、數(shù)千個(gè)品種，加工回收率高達(dá)98%，每一類品種都可以形成產(chǎn)業(yè)鏈條，每一鏈條牽引著一個(gè)大產(chǎn)業(yè)。
與國(guó)外相比，我國(guó)玉米工業(yè)的綜合利用率不高，這也是長(zhǎng)期以來制約我國(guó)玉米工業(yè)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。首先，要以科學(xué)的發(fā)展觀指導(dǎo)玉米化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念貫穿玉米化工產(chǎn)業(yè)建設(shè)的始終，對(duì)玉米的各種成分進(jìn)行充分有效地利用，形成一個(gè)良性循環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈，盡量深化其加工深度，提高玉米資源的附加值。其次，以市場(chǎng)需求和市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿槌霭l(fā)點(diǎn)，確立玉米化工轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品方案；為減少環(huán)境影響，項(xiàng)目的建設(shè)應(yīng)采用高新技術(shù)，本著低污染、低資源消耗的原則確立項(xiàng)目的技術(shù)方案。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外玉米工業(yè)利用的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)玉米化工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，在不影響全國(guó)玉米供應(yīng)的狀況下，“十一五”期間應(yīng)新增1000萬t/a玉米轉(zhuǎn)化能力，重點(diǎn)發(fā)展合成纖維、生態(tài)塑料、工程塑料和精細(xì)化學(xué)品，具體產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)想見圖1。
