稻米是人类主要的粮食作物之一。美国农业部数据显示，2005年世界稻米产量约为4.06亿吨，是世界上近50 %人口的主要食粮。而同期中国稻米产量约为1.27亿吨，约占世界稻米产量的31 %，居世界首位，是名副其实的“稻米王国”。
我国稻米消费主要以直接食用为主，国家相关部门公布的2005年我国稻米消费结构显示，直接食用消费占我国稻米总消费量的85 %左右，饲料消费占7 %，而工业消费仅占1 %。随着我国生活水平的提高，人民群众对优质稻米的需求日益增加，相反，低品质稻米如早籼米等近年来已经很少被直接食用，这部分稻米正好满足工业生产的要求。随着粮食生产的发展，稻米资源将相对富足，工业用稻米的比重将稳步上升。
1 稻米生产燃料乙醇技术
1.1 传统发酵工艺
在石油资源日益枯竭的今天，以乙醇为代表的生物质能源具有可再生的优点，同时不会增加温室气体的总排放量，是一种良好的石油替代品。在我国，乙醇生产采用较多的原料包括小麦、玉米、甘蔗、薯类等。但近年来低品质的稻米少人问津，加上大量陈化粮的库存，稻米出现了相对过剩的情况。据国家粮食局的数据显示，近年来工业用稻米保持增长态势，医药、酒精、调味品行业发展迅速，导致工业用稻米的产量增加。同时，由于稻米直链淀粉含量高，适合发酵生产，因此采用稻米生产燃料乙醇是一条可行的途径。国内在这方面已经有大量的研究。魏华[1]等研究了挤压膨化大米对乙醇发酵的影响，实验表明，大米经过挤压膨化预处理后，淀粉糊化率达到89.54 %，与传统蒸煮糊化工艺相比，缩短了时间，节约了能耗。何国庆[2]等对早籼米用于酒精发酵的液化条件进行了探索，实验结果表明，在料水质量比为1∶3.5、液化酶加酶量为50 u/g米粉时液化效果最好，实验结果还显示高温高压处理对糖化过程有积极作用。袁敬伟[3]等人的研究表明，在初淀粉浓度在18 %（w/w）的情况下，先采用液化酶高温液化，再用糖化酶糖化，然后接种发酵，可以得到酒分为12.7 %Vol的发酵醪，淀粉出酒率为52.48 %。采用传统发酵工艺进行稻米乙醇发酵成熟稳定，在发酵时间、淀粉出酒率等关键指标上与其他淀粉类原料差别不大。
1.2 生料发酵工艺
针对传统发酵工艺流程繁琐、能耗大等缺点，近年来有学者提出生料发酵工艺，随着酶工业的发展，生料发酵也成为可能。刘振[4]等采用带壳稻谷粉碎，按一定比例加水后，接入活性干酵母和复合酶（配方是糖化酶200 u/g、果胶酶5 u/g、纤维素酶10 u/g、酸性蛋白酶10 u/g），发酵96 h可以得到酒分为15.6 %Vol的醪液。采用此工艺可以省去糊化、液化和糖化工艺，节约了大量的能耗，同时在酶的作用下，部分纤维素类物质转化成可发酵性的糖，提高了产酒率。但是发酵时间比传统发酵所需时间长，而且酶的成本高，在实际生产中不一定能符合经济要求。汪江波[5]等也采用带壳稻谷粉碎，不加入液化酶，直接加入糖化酶和接入酵母进行发酵，同时还研究了钙、镁、锌离子和青霉素的加入对发酵的影响。实验结果表明，在最佳发酵条件下，发酵120 h可以结束，酒分达到9.3 %Vol，残糖为1.08 %，钙、镁、锌等离子的加入对发酵有一定的帮助，但青霉素的加入对发酵基本没有影响。此工艺只采用了糖化酶，酶的成本很低，但发酵时间更长，而且发酵效果也不是很理想。张凤英[6]等采用免蒸煮法进行了大米酒精发酵，在大米中加入自制的发酵曲，第一天间隔通气，从第二天开始封罐发酵，发酵9 d后，残糖低于1 %，酒度接近传统发酵水平。综上所述，稻米生料发酵产燃料乙醇与传统发酵比较有一定的优点，但由于成本等方面的原因，目前应用并不广泛。相信随着研究的深入和酶工业的发展，稻米生料发酵燃料乙醇会有很大的发展。
2 稻米生产酒精副产品的综合利用技术
采用传统工艺流程生产乙醇，大概需要3 t大米才能生产1 t乙醇，如果按照新早籼米1400元/t来算，生产1 t乙醇原料成本就需要4200元，如果再算上能耗、水耗、人力、废水处理等开支，1 t乙醇的成本更高，而国内市场上燃料乙醇售价约为5500元/t，即使算上国家补贴，燃料乙醇企业也只能维持在保本微利的状态，这并不利于燃料乙醇的大规模普及。发酵生产燃料乙醇只利用了稻米中的淀粉，而稻米中有许多非淀粉成分并没有得到有效的利用，造成资源的浪费。如果能把这些资源充分利用起来，开发出高附加值的副产品，那将有助于进一步降低燃料乙醇的生产成本，提高企业的经济效益。事实上，国内外已经有很多这方面的研究，一些成果已经产业化并收到了良好的经济效益。
2.1 米糠油
米糠是碾米工序的副产物，在糙米碾白过程中，较疏松的皮层组织及部分胚组织在摩擦力的作用下脱落，夹杂部分碎米排出碾米机，这部分物料就是通常所说的米糠。米糠中含有大量的油脂（约20 %），是良好的油料资源，而且米糠油不饱和脂肪酸含量高达70 %以上，亚油酸和油酸比例接近1∶1，符合世界卫生组织推荐的最佳比例[7]，是一种优质、健康的食用油。米糠油的营养价值已经被越来越多的人认识，利用米糠生产米糠油的工艺也比较成熟。
从米糠到米糠油一般要经过3个工艺步骤，即米糠脱酶稳定化、米糠毛油的提取和米糠油的精制。新鲜米糠中含有大量的脂肪酶，米糠中的油脂在酶的作用下会迅速水解产酸，该过程非常快，数小时之内酸值成倍地上升并产生不良气味，因此米糠的脱酶稳定化技术是米糠油加工的关键步骤。米糠脱酶稳定化的方法有很多种，但最成熟的是挤压脱酶法，通过高压的作用使脂肪酶失活。美国RICE-X公司发明的米糠挤压技术，可使残余脂肪酶活力小于4 %，米糠可稳定保存1年[8]。米糠毛油的提取常用的方法包括物理压榨和浸出法，物理压榨工艺简单，设备要求低，油的品质好，但出油率低，资源没有得到充分利用。浸出法主要采用己烷等有机溶剂浸提，通过萃取法把油脂从原料中提取出来。浸出法提取效率高，溶剂可以回收利用，但对设备要求也高，同时还会有残溶的安全性问题。除了传统的提取方法外，研究者还提出了很多新的油脂提取方法，如二氧化碳超临界萃取[9]、水介质浸出[10]、水酶法提取[11]等，但由于成本、提取效果等因素的影响，这些方法都只能停留在实验室试验阶段。毛米糠油中含有游离脂肪酸、磷脂、糠蜡、蛋白质、色素等杂质，需要进行精炼才能获得精制米糠油。常用的方法是物理精炼法，毛米糠油通过脱胶、脱色、脱酸、脱蜡、脱脂等处理后，可获得精制米糠油[12]。
2.2 米蛋白
大米蛋白是一种优质的植物蛋白，它的氨基酸组成配比合理，与FAO/WHO推荐的蛋白质氨基酸最佳配比模式相近，生物价（BV）和蛋白质效用比（PER）在植物蛋白中几乎是最好的，可与动物蛋白媲美。但由于种种原因，大米蛋白在近几年才得到人们的重视，而且大米蛋白市场潜力巨大。因此，开发大米蛋白产品对降低稻米乙醇生产成本、提高综合经济效益有很大的好处。
根据原料预处理和乙醇生产工艺的不同，大米蛋白可以从米糠、大米、米糟等原料中提取。米糠中蛋白质含量高达15 %以上，经过脱脂的米糠蛋白质含量更高，是优良的蛋白质提取原料。Padhye[13]最早提出采用碱液提取可以去除米糠中的纤维素。Wang[14]采用植酸酶和纤维素酶处理脱脂米糠，获得了蛋白质含量为92 %的大米蛋白，蛋白质得率为74.6 %，是米糠蛋白提取较理想的办法。国内也有学者进行过类似的研究，金世合[15]等利用复合酶处理脱脂米糠，降低了米糠中半纤维素和植酸盐含量，使蛋白质的提取率和纯度明显提高，米糠蛋白产品的蛋白含量达到80.2 %，总糖含量仅为3.7 %。
大米中蛋白质含量为8 %～12 %，直接从大米中提取蛋白，碱法是目前较成熟的办法。稀碱溶液可以使大米淀粉结构疏松，同时碱对谷蛋白有降解作用，可以使大米淀粉中的蛋白分子溶解出来[16]。Evelynmae[17]等人用0.1 mol/L的NaOH以1∶10的料液比提取1.5 h，蛋白质提取率可以达到98 %。孙庆杰[18]等用0.09 mol/L的NaOH，采用1∶7的料液比，在室温环境下可获得蛋白质纯度为80.16 %的大米蛋白。在较高碱浓度下可获得较高的蛋白质提取率，但同时由于非蛋白物质也溶于高浓度碱液，导致了最终蛋白质纯度不高。易翠平[19]等用0.05 mol/L的NaOH进行提取，室温下提取2 h，得到纯度为94.03 %的大米分离蛋白，蛋白质得率为63.37 %。虽然低浓度碱条件下提取蛋白质得率不高，但是没有提取出来的蛋白正好作为乙醇发酵的氮源，提取蛋白后剩下纯度较高的淀粉，可以直接进入糊化液化工序进行乙醇发酵。
大米在糊化、液化后进行过滤或离心，清液进入糖化工序，固体残渣就是通常所说的米糟。如果采用此工艺路线生产乙醇将会产生大量的米糟副产品，米糟中蛋白质含量高达40 %～60 %，可以作为蛋白质提取的原料。Shih [20]等先后用α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶处理米糟，获得蛋白质含量为85 %的大米蛋白，再用纤维素酶和木质素酶处理可以得到91 %的大米蛋白。代丽红[21]等先采用正己烷对米糟进行浸提脱脂，然后用热水多次洗涤米糟，获得了蛋白质纯度为72.5 %的大米蛋白，并且蛋白质回收率可达到94.6 %。采用该法提取大米蛋白得率高，但由于米糟成分复杂、大米经高温处理变性等原因，最终大米蛋白的品质并不高。
2.3 DDGS、DDG和沼气
酒糟废液组成成分复杂，含丰富的可供利用的营养物质，如蛋白质、脂肪、纤维素、维生素B族、甘油、有机酸、发酵残余的碳水化合物(如麦芽糖、糊精)等 [22]，直接排放会对环境造成巨大的污染。利用酒糟废液生产DDGS、DDG饲料可以回收大量的营养物质，不但资源得到充分的利用，有效降低了乙醇的生产成本，同时废水中大量的有机物质得到了处理，减轻了乙醇生产对生态环境造成的压力，是常用的酒糟废水处理方法。所含可溶物干酒糟（DDGS）是将酒糟中的废液和废渣全部蒸干而获得的高蛋白饲料。该法回收酒糟废料中的所有干物质，有机物料利用效率高。但由于乙醇生产废水量大，此法需要蒸干所有废水，能耗非常大，从经济角度考虑并不划算。干酒糟固形物（DDG）的生产则可以避免能耗过大的问题。酒糟废液中含有大量的固体物质，可以先采取过滤或离心的办法把固体分离出来，然后把固体干燥则得到DDG。此法不需要蒸干大量的废水，能耗大为降低，而生产DDG剩下的废水则可以进行厌氧发酵生产沼气，再经过耗氧的后处理就可以使废水达标排放，不会对环境造成太大的影响。
3 结语
由于技术的原因，现阶段燃料乙醇的生产主要还是以粮食作物为主，随着工业用稻米产量的增加和大量陈化粮的出现，稻米将会成为燃料乙醇生产的又一重要原料。发酵工艺的改进还在进行，生料发酵工艺的出现为进一步的降低生产成本带来了希望。
在乙醇生产成本居高不下的今天，资源的综合利用是每个燃料乙醇生产企业必须面对的问题，除了上面提到的几个方面，稻米资源的综合利用还包括：谷壳发电、谷壳纤维素生产乙醇、米糠活性物质的综合开发利用、发酵过程中二氧化碳的回收与利用等。由此可见，只要合理设计综合利用路线，以高附加值、副产品的利润抵消乙醇生产的高成本，以稻米作为原料生产燃料乙醇是大有前途的。
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