工業玉米副產品玉米皮精深加工技術進展

劉玉春，孫慶杰

（1.山東省魯洲食品集團有限公司技術中心，山東沂水 276400；2.青島農業大學食品科學與工程學院，山東青島 266109）

工業玉米副產品玉米皮精深加工技術進展

劉玉春1，孫慶杰2

（1.山東省魯洲食品集團有限公司技術中心，山東沂水 276400；2.青島農業大學食品科學與工程學院，山東青島 266109）

玉米是我國農產品中除稻谷以外的第二大農作物，其消費主要包括食用消費、飼料消費和工業消費。近年來，我國工業玉米呈現快速增長趨勢，但是工業玉米副產物卻未得到有效利用，導致產品附加值較低，嚴重制約了行業快速穩定發展。通過綜述工業玉米主要副產品玉米皮的精深加工技術進展，以期為工業玉米生產企業提供參考。

玉米皮；精深加工；食品工業；研究進展；應用

0 引言

玉米是我國農產品中除稻谷以外的第二大農作物，其消費主要包括食用消費、飼料消費和工業消費。近年來，我國玉米工業獲得了快速的發展，工業玉米從1998年的900×104t，到2015年已經超過5 350×104t，與2014年相比增加300×104t，增幅5.94%。2015年工業玉米在國內玉米總消費中的比例也有所上升，由2014年的28.06%上升至29.85%，增幅1.79%，玉米加工業已在國民經濟中占很大的比例。

2007—2015年全國工業玉米消費情況見圖1。

然而，我國工業玉米在加工過程中主要利用了其中68%左右的玉米淀粉，且淀粉生產工藝主要采用濕法工藝。占工業玉米約30%的副產物（玉米皮、玉米蛋白、玉米胚芽及玉米浸泡水等）未進行精深加工，主要用于飼料及發酵行業，利用程度低下、產品附加值嚴重偏低。而美國較好的玉米加工企業，其副產品附加值為玉米原料產值的60%以上，副產物的產值已超過主產品玉米淀粉的產值，成為新的利潤增長點。因此，研究工業玉米副產物高值轉化工藝技術迫在眉睫。

在30%的工業玉米副產品中玉米皮約占玉米干質量的14%，玉米蛋白（麩質）約占玉米干質量的7%，玉米胚芽約占玉米干質量的8%，玉米浸泡水約占玉米干質量的6.5%[1]。其中，玉米皮占比最大，但是附加值較低，產品價格約600元/t。因此，分析玉米皮精深加工高值轉化工藝技術進展，梳理并進行總結，以期為工業玉米生產企業今后的快速發展做一參考。

1 玉米皮精深加工高值轉化工藝技術

玉米皮是玉米經過浸泡、破碎后分離出來的玉米表皮，經洗滌、擠水、烘干等工序加工而成。其主要成分是纖維、淀粉、蛋白質，還含有一定的玉米黃色素、玉米纖維油等物質。目前，已有很多研究學者對其精深加工、高值轉化進行了大量研究。

1.1 玉米皮主要成分

玉米皮中半纖維素占30%～40%，纖維素占10%～20%，淀粉占10%～20%，剩下約10%為蛋白質及少量酯類[2-3]。其具體的組成成分又因玉米種類、品質、淀粉生產工藝條件的不同而略有差異。

玉米皮成分見表1。

表1 玉米皮成分

1.2 玉米皮應用現狀

國內玉米皮目前主要用于飼料行業，有普通玉米皮和加漿玉米皮2種。加漿玉米皮也叫加漿纖維，是普通玉米皮經過添加玉米漿后干燥而成的產品，蛋白含量可達16%（干基）以上，主要用于生產飼料。加漿玉米皮顏色為淡黃色，氣味芳香，含有大量的礦物質，蛋白質含量6%～9%，且含有豐富的有機物質，消化率較高，對畜禽吸收率有明顯的效果，能夠代替部分麩皮使用，降低飼料成本，是原料中價格較低的一種經濟實惠產品。現在，加漿玉米皮產量很大，但產品的附價值非常低。

1.3 玉米皮精深加工高值轉化現狀

玉米皮里面富含多種活性成分，都具有極高的利用價值，很多研究學者對玉米皮功能性成分的提取進行了研究，以進一步提高其附加值。

1.3.1 生產膳食纖維

膳食纖維是一種不被人體的小腸消化，但在大腸中會發生部分酵解，在滿足人們飽腹感的同時只產生極少熱量的碳水化合物。膳食纖維具有重要的生理功能，被公認為是蛋白質、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質和水之后的第七大營養素。

玉米皮與其他谷物外皮（米糠、小麥麩皮等）相比，不僅膳食纖維含量高，而且纖維結構好，植酸含量低，因此對鈣、鋅等礦物質元素的吸附性小，是一種很好的膳食纖維來源[4-5]。但由于玉米皮的表面覆蓋著淀粉、蛋白質等，簡單地將其粉碎作為食品添加劑并不能發揮膳食纖維的生理作用。

傳統膳食纖維制備工藝多采用酸和堿溶液交替水解的方法除去淀粉和蛋白質，酸堿水解導致產品的風味和色澤較差，產品得率和品質也不易控制。現在多采用超聲波或微波輔助降低消耗和污染，高效無害的酶處理法也得到廣泛應用。張津鳳[6]采用蛋白酶和淀粉酶結合水解制備玉米皮膳食纖維，并探討了食品體系對玉米皮膳食纖維持水力的影響，結果表明雙酶法制備的膳食纖維中蛋白質、淀粉、灰分殘留少、得率高，持水力優于傳統酸堿法制備的產品。同時，常規食品體系中的氯化鈉濃度、蔗糖濃度以及食品體系的pH值對玉米皮膳食纖維的持水力影響不大，使其在食品加工中能充分發揮生理活性。安瑩等人[7]利用超聲波法輔助溶劑浸提，采用響應面法優化得最佳工藝條件為提取時間32 min，料液比1∶11，提取溫度60℃，超聲功率700 W；在此條件下，膳食纖維提取率達到最高為53.8%。胡葉碧等人[8]將淀粉酶、蛋白酶等酶制劑進行組合水解玉米皮制備膳食纖維，由于制備玉米皮膳食纖維的方法不同，其溶脹性、持水力等性質存在差異，其中淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶復合處理對這些功能特性的改進作用最大。張艷榮等人[9]采取微波和95%乙醇沉淀的方式制備玉米皮粗多糖，純化得到的多糖經葡聚糖凝膠層析法測得相對分子質量分別為186 170，103 885，146 887。王大為等人[10]以高溫高壓擠出處理的玉米皮為原料提取玉米皮水溶性膳食纖維（S-CDF）、玉米皮水不溶性膳食纖維（I-CDF），研究擠出前后玉米皮膳食纖維（CDF）溶解特性和物性變化，并對玉米皮水溶性膳食纖維與水不溶性膳食纖維不同比例混合后的物性進行分析，玉米皮水溶性膳食纖維與水不溶性膳食纖維比例為1∶4時物性最佳。王金亭等人[11]綜述了玉米麩皮膳食纖維的提取技術、物化性質、生物活性和應用價值，對加強其深入研究和綜合開發具有一定的參考價值。

李秀玲[12]用超聲輔助制備CDF，將其按比例加入面粉，對面團流變學特性有一定影響，尤其是經擠壓處理后，能有效改良面團的粉質特性；CDF添加量為2%～6%時，制作的饅頭外形、色澤、彈性、韌性較好，表皮光滑、內部氣孔細小均勻，有玉米香味；CDF添加量為6%～8%時，餃子皮的硬度、彈性、膠凝性、咀嚼性和回復性總體呈增大趨勢，但內聚性基本不變；CDF添加量為7%時，可以有效改善鮮面條的蒸煮性質、質構特性及拉伸特性。劉楊柳等人[13]利用發酵法提取膳食纖維，將其添加至酸奶中，研制CDF酸奶飲料，采用響應面法優化制備工藝，得出添加CDF 1.9%，接種量3.2%，白砂糖7.0%條件下，發酵4.0 h時，感官評價為96.7分，是一款營養素全面的保健酸奶。

1.3.2 提取玉米黃色素

玉米黃色素是一種天然安全的食用色素，在市面上經常可以看到玉米饅頭，這就是利用玉米中含有黃色素而制成。在GB 2760—2014食品添加劑使用標準規定玉米黃可作為功能著色劑添加到氫化植物油和糖果等食品中，最大使用量為5.0 g/kg。玉米黃色素作為一種天然食品添加劑可廣泛應用于人造奶油、黃油、焙烤食品等油基或脂基食品，以及飲料、湯料罐頭、果醬、果脯、肉、蛋制品等水基食品[14]，必將受到廣泛關注，具有極大的開發潛力。

黃新輝等人[15]采用有機溶劑萃取玉米黃色素的方法，確定用95%乙醇與丙酮以3∶2混合為提取劑，在料液比1∶10，提取溫度60℃，提取時間1.5 h，提取pH值為3的條件下，提取效果最佳。陳紅等人[16]認為傳統有機溶劑法浪費溶劑，作用時間過長且提取率較低，而且在高溫下提取，玉米黃色素易氧化變質，所以利用微波輔助提取玉米皮，具有短時間、高效率和產品色澤好等優點。李平等人[17]研究了玉米黃色素的理化性質，該色素對氧化劑、光、熱極不穩定，對Al3+，Fe3+等離子穩定性較差，但對酸、堿、還原劑、食品添加劑及Fe2+，Zn2+，Na+，K+等離子較穩定。

1.3.3 提取玉米纖維油

玉米纖維中含有3%～5%的脂類，這些脂類經溶劑提取出來，即為玉米纖維油。玉米纖維油中含有豐富的植物甾醇，具有降低體內血清膽固醇的重要作用，并可提高免疫力，有效預防結腸癌和前列腺疾病。此外，玉米纖維油中富含油酸和亞油酸，總不飽和脂肪酸含量高達84.41%，對促進人體健康具有重要意義。

尤新[18]公開了一種玉米皮提取玉米纖維油的方法發明專利，闡述了玉米纖維油的發展現狀及功效，介紹了以丙酮或酒精為萃取劑提取玉米纖維油的方法，所使用的溶劑無毒、來源廣、價格低，且酒精含有羥基，能和植物甾醇有相容性，可提高玉米纖維油得率。馬傳國等人[19]對玉米皮的營養成分及玉米纖維油的理化指標和脂肪酸組成及甘油三酯組成進行了分析測定，結果表明玉米皮油富含不飽和脂肪酸，含量達80%以上。王金枝等人[20]以脫淀粉玉米纖維為原料，采用溶劑法浸提玉米纖維油，以纖維油提取率為指標，在單因素試驗的基礎上，以正己烷為浸提溶劑，選取料液比、浸提時間、浸提溫度為影響因素，此時玉米纖維油的提取率為82.58%。張小苗等人[21]在高溫條件下，用正己烷作為溶劑從玉米皮中提取出玉米皮油，研究表明玉米纖維油的不飽和脂肪酸含量接近80%，其中50%以上為亞油酸；玉米纖維油中含有豐富的植物甾醇，含量為6.42%。玉米纖維油可以作為一種食品保健油，具有重要的開發利用價值。郭春旭等人[22]采用太赫茲波處理聯合亞臨界萃取技術從玉米皮中獲得了玉米皮毛油，得率為5.12%，提取率相較于索氏提高了145.04%，并分別測定了油的酸值、碘值、過氧化值、皂化值、總植物甾醇及總玉米黃色素含量，玉米皮毛油中總植物甾醇、總玉米黃素的含量分別為3.87%和2 073.22 μg/g，都顯著高于玉米酒糟毛油和玉米胚芽毛油，是一種極具開發潛力的優質保健食用油新資源。李昊陽等人[23]利用正己烷和亞臨界萃取法制得玉米纖維油，其中植物甾醇含量分別為6.4%和5.2%，所制得的玉米纖維油可作為一種保健油脂，也可添加到食品中提高植物甾醇含量。

2.3.4 生產L-阿拉伯糖、木糖

玉米皮中的阿拉伯木聚糖，由木糖和阿拉伯糖通過β-1,4糖苷鍵連接而成，可通過稀硫酸水解得到木糖和阿拉伯糖。玉米皮水解液中的L-阿拉伯糖是由5個碳原子構成的醛糖，可作為低熱量甜味料，可抑制水解雙糖的酶，從而避免攝入蔗糖引起的血糖升高，預防血糖過高導致的疾病，同時對肥胖起到抑制作用。L-阿拉伯糖可用于糖尿病患者食品及減肥食品中，目前國內生產L-阿拉伯糖的企業較少，產能不足導致市場缺口較大。

山東省魯洲食品集團有限公司以玉米皮為原料開發出木阿糖漿產品，其中阿拉伯糖占34%～36%，木糖占56%～58%，集中了木糖和阿拉伯糖的優點，添加到食品中，具有降低血糖、預防肥胖、改善糖尿病癥狀等多重功效。原料來源廣泛，受季節因素影響小，具有良好的開發前景和市場前景[24]。牛繼星[25]申請的發明專利，以玉米皮為原料制備高純度結晶木糖，采用模擬移動床技術分離回收水解液中的稀酸并提純水解液中的木糖，使制備高純度結晶木糖得以實現，解決了傳統木糖產業以玉米芯為原料生產中存在的霉變、清洗污水量大等弊端，工藝方法合理可行，利于推廣。蓋偉東等人[26]研究了玉米皮稀硫酸水解工藝，比較了4種酵母菌對木糖和阿拉伯糖的利用能力，選擇木糖利用能力較強但基本不利用阿拉伯糖的熱帶假絲酵母發酵，水解液中木糖消耗率高達96.76%，L-阿拉伯糖晶體得率為6.8%。趙瑋等人通過響應面法優化并修正得玉米皮最佳工藝條件為催化劑添加量12 mL/10 g玉米皮，水解溫度120℃，水解時間4 h，料液比1∶10；在此條件下戊糖最高得率為22.45%。經高效液相色譜分析，玉米皮水解液主要由葡萄糖、木糖、阿拉伯糖3種單糖組成，葡萄糖4.99%，木糖34.78%，阿拉伯糖55.90%。張莉莉等人為提高濕法加工玉米淀粉產生的副產物玉米皮渣中還原糖的得率，以玉米皮渣為原料，研究蒸汽爆破處理原料、酸水解法制備還原糖的最優工藝條件，研究發現新工藝比未經蒸汽爆破處理的降解液中還原糖含量高出9.58%。

2 結論

玉米皮中不僅含有大量的膳食纖維，還含有豐富的功能性成分，是生產功能性膳食纖維、木糖、L-阿拉伯糖的優質原料，還可以提取玉米黃色素和玉米纖維油等產品。我國工業玉米加工量已逾5 350× 104t，每年將產生700×104t玉米皮，但是國內生產企業尚未對玉米皮進行充分利用，而這些玉米皮精深加工技術正是企業新的利益增長點。因此，對這些副產品進行更加全面的開發利用，提升玉米皮在食品工業中的使用價值，既響應國家提出的資源節約、吃干榨凈、生物質資源高效利用政策，又創造出更大的經濟和社會效益。

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Progress in Processing Technology of Corn Husk-the Byproduct of Corn Starch

LIU Yuchun1，SUN Qingjie2
（1.Technology center，Shandong Luzhou Food Group Co.，Ltd.，Yishui，Shandong 276400，China；2.College of Food Science and Engineering，Qingdao Agricultural University，Qingdao，Shandong 266109，China）

Corn is the second largest crop with the exception of rice in China.It is mainly processed for the applications of foods，feed，and industrial consumption.Recently，corn industrial has shown a trend of rapid growth in China，but corn byproducts has not been employed sufficiently，resulting in low value-added products.And it seriously restricts the stable and rapid development of corn industry.This paper summarizes the intensive and profound processing technology of corn husk，which is the main byproduct of industrial corn products.

corn husk；intensive processing；food industry；progress；application

TS201

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.02.022

1671-9646（2017）02a-0072-04

2016-12-28

劉玉春（1973— ），男，本科，高級工程師，研究方向為玉米淀粉、淀粉糖及其副產品的開發。