评估替代麦芽谷物的成本以适应市场需求：美国大米麦芽生产的案例研究

《npj Sustainable Agriculture》：Evaluating the costs of alternative malting grains for market adaptation: a case study on rice malt production in the U.S

为解决气候变化、进口限制和全球冲突对麦芽和酿造行业造成的原料供应及成本问题，研究人员开展 “评估替代麦芽谷物成本以适应市场” 的研究。结果表明大米麦芽虽生产成本高，但有优势。该研究为行业提供参考，助力应对挑战。

　　在全球气候变化、进口限制和地区冲突频发的当下，传统的麦芽和酿造行业正面临着前所未有的严峻挑战。其中，大麦作为酿造行业的核心原料，其产量和质量受到了极大的影响。受气候变暖影响，到 2050 年，大麦产量预计将下降 17%，高温不仅降低了大麦的品质，使得蛋白质含量增加、糊化温度升高，还使得符合麦芽生产严格标准（如蛋白质含量 < 13%，发芽率 95 + % ）的大麦数量减少，大量大麦只能被降级用作饲料，市场价值大幅降低 。

在北美地区，优质麦芽大麦主要种植在寒冷气候区域。然而，随着气温不断上升，大麦生产不得不向更北的加拿大地区转移。同时，不稳定的天气状况以及较低的饲料大麦价格，促使农民转向种植风险更低的作物。以美国为例，2023 - 2024 年期间，大麦产量下降了 27%，种植面积减少了 23%。这一系列变化导致美国等国家在酿造全麦芽啤酒时，不得不从更温和的地区进口大麦麦芽，进而引发价格波动，因为关税和货币汇率的变化都会对原料成本产生影响。

为了应对这些挑战，来自美国阿肯色大学（University of Arkansas）的研究人员展开了一项关于评估替代麦芽谷物成本以适应市场需求的研究，重点聚焦于大米麦芽在酿造行业中的应用，相关成果发表在《npj Sustainable Agriculture》杂志上。

研究人员在本次研究中运用了多种技术方法。首先，他们收集了 2013 - 2023 年美国农业部（USDA）公布的公开数据，包括大麦、长粒米和中粒米的农艺数据（产量、收获面积和产量）、价格数据等 。接着，利用 Excel 的 @Risk 插件进行 Monte Carlo 模拟（MCS），以此来评估生产大米麦芽和用其酿造啤酒的经济和农业可行性。在模拟过程中，假设了麦芽厂的设备参数和生产条件，对麦芽生产的各个环节成本进行计算和分析。

研究结果

1. 原料产量与价格：在美国，长粒米平均产量为 8.23t/ha，是大麦产量（3.28t/ha）的 2.5 倍多，阿肯色州的长粒米产量更高 。虽然长粒米和大麦的原料价格相近，但大米麦芽的生产成本比大麦麦芽高约 20%，这主要是因为大米在麦芽生产过程中所需的浸泡、发芽和干燥时间更长，导致固定成本增加。
2. 最终产品价格：模拟结果显示，大米麦芽（PLR、HLR、PMR）每吨麦芽的估计成本（原料成本 + 加工成本）彼此之间差异不显著，但高于大麦麦芽和碾磨大米 。不过，在约 20 - 25% 的模拟中，大麦麦芽和大米麦芽的价格相同。在啤酒酿造中，每提取吨的价格是关键因素，碾磨大米的每提取吨价格最低，其次是大麦麦芽，而部分优质大米麦芽品种的每提取吨价格低于长粒米或中粒米的平均水平。
3. 啤酒生产成本：使用大米麦芽酿造的全麦芽啤酒成本比大麦麦芽高约 30%，但如果在酿造中使用 40% 的大米麦芽作为辅助原料，与使用碾磨大米相比，生产成本可降低 1.5 - 16%，这主要是因为大米麦芽具有自糖化、含壳和蛋白质 / 游离氨基酸氮（FAN）水平与大麦相似等特性，减少了对额外酿造助剂的需求。
4. 土地使用情况：从土地使用角度来看，水稻田的产量超过麦芽大麦，每公顷水稻田生产的提取物比大麦多 1.9 - 2.8 倍。因此，生产等量提取物所需的大米种植面积比大麦少 50 - 67%，这意味着使用大米麦芽可以显著减少土地使用。

研究结论与讨论

本研究表明，大米作为一种替代麦芽谷物，在应对当前麦芽和酿造行业面临的挑战方面具有巨大潜力。尽管大米麦芽的生产成本相对较高，但在某些情况下，其价格与大麦麦芽相当，并且在土地利用效率上具有显著优势。对于依赖进口大麦的国家来说，使用当地种植的大米生产麦芽，可以减少运输成本、进口关税以及市场波动带来的风险。

此外，随着无麸质（GF）啤酒市场的快速增长，大米麦芽作为一种无麸质麦芽替代品，具有很强的竞争力。虽然无麸质麦芽通常比传统大麦麦芽贵几倍，但大米麦芽制成的全麦芽啤酒在价格上比传统无麸质替代品更具优势，同时还能避免风味缺陷。

然而，大米的全球变暖潜能（GWP）高于大麦，主要是由于水稻种植过程中产生的甲烷排放。未来的研究可以集中在水稻育种，以减少甲烷排放，同时探索更节水的种植方法和农业实践，提高水稻产量，进一步降低大米麦芽的生产成本，优化其在酿造行业中的应用。

总体而言，这项研究为麦芽和酿造行业提供了重要的参考，有助于推动行业在面对气候变化和市场波动时，实现可持续发展。大米麦芽有望成为一种重要的酿造原料，为行业带来新的发展机遇。