玉米深加工副產(chǎn)品的研究與利用

□ 秦微微 鄭寶仁

（黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院 哈爾濱 150025）

玉米是我國(guó)的主要糧食作物。2019年國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的年度統(tǒng)計(jì)顯示，全國(guó)玉米的種植面積達(dá)41284千公頃，總產(chǎn)量為26077萬(wàn)噸，單位面積產(chǎn)量6316公斤/公頃。玉米的種植面積遠(yuǎn)超水稻和小麥，總產(chǎn)量也穩(wěn)居第一位。

玉米的種植，長(zhǎng)期以來(lái)一直是作為口糧，補(bǔ)充小麥和玉米的不足。從20世紀(jì)80年代起，隨著人們生活水品的提高，食物的種類(lèi)逐漸豐富，玉米飼用的需求逐漸增高，作為工業(yè)原料也逐漸成為玉米的第二大用途。我國(guó)玉米的主要組成如表1所示[1]。玉米的深加工的產(chǎn)品品種很多，主要包括淀粉加工類(lèi)、酒精加工類(lèi)和功能性系列產(chǎn)品類(lèi)[2]。

表1 玉米的主要組成

玉米的深加工主要集中在玉米淀粉的利用方面，而非淀粉部分，如玉米皮、玉米黃漿水等的利用還不夠充分，大多用作飼料或以廢水的形式直接排放，附加值較低，并且還加劇了環(huán)境的污染。

近年來(lái)，隨著玉米深加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，玉米深加工副產(chǎn)品的綜合利用也引起了人們的廣泛關(guān)注。本文從玉米皮、玉米黃漿水、玉米蛋白粉和玉米胚芽四個(gè)方面，總結(jié)了玉米深加工副產(chǎn)品的綜合利用現(xiàn)狀。

1 玉米皮

玉米皮主要在兩個(gè)工藝過(guò)程中產(chǎn)生，一是淀粉生產(chǎn)中，玉米浸泡、粉碎、水選之后的篩上部分，經(jīng)脫水而制成的玉米麩皮；二是在玉米粉加工中，玉米經(jīng)干粉，篩去玉米粉后，篩上的剩余部分。玉米皮中含有豐富的膳食纖維、粗蛋白和粗脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其深加工產(chǎn)品主要有以下7種。

1.1 膳食纖維

膳食纖維不被人體的小腸消化，但在大腸中會(huì)發(fā)生部分酵解，在滿(mǎn)足人體飽腹感的同時(shí)只產(chǎn)生極少熱量[3]。因此，對(duì)人體具有重要的生理功能。

王丹等[4]利用超微粉碎與酶解技術(shù)提取玉米皮水溶性膳食纖維，當(dāng)玉米皮超微粉粒徑為38μm～45μm，酶解溫度55℃，酶解時(shí)間為2.5 h，酶添加量為0.8%，料液比為1∶23(g/mL)時(shí)，玉米皮水溶性膳食纖維得率最高，為13.69%。王悅等[5]采用酶法制備玉米皮膳食纖維脂肪替代物，在pH值5.0、酶解時(shí)間51 min、木聚糖酶濃度0.32%、纖維素酶濃度0.20%條件下，所得玉米皮膳食纖維值最多。

1.2 黃色素

玉米黃色素在我國(guó)可作為一種天然食用色素，應(yīng)用于人造奶油、黃油、焙烤食品等油基或脂基食品中。

陳紅等[6]以玉米皮為原料，采用微波協(xié)同酶法提取玉米黃色素，最佳工藝條件為微波功率400W、微波輻射時(shí)間50s、料液比1:8（g/mL）、纖維素酶用量1.2%、酶解溫度50℃、酶解時(shí)間90min、酶解體系pH5.5。

1.3 玉米皮油

玉米皮中含有約3%的脂類(lèi)。玉米皮油中含有豐富的植物甾醇、油酸和亞油酸，有助于降低體內(nèi)血清膽固醇，提高免疫力，對(duì)促進(jìn)人體健康具有重要意義。

張小苗等[7]采用索氏提取法提取高甾醇玉米皮油，得到的玉米皮油中油酸和亞油酸等不飽和脂肪酸含量接近80%，甾醇含量達(dá)到了6.42%。

1.4 L-阿拉伯糖

L－阿拉伯糖是一種五碳醛糖，其分解不產(chǎn)生熱量，對(duì)蔗糖代謝轉(zhuǎn)化有明顯的阻斷作用，可抑制肥胖、預(yù)防并治療與高血糖相關(guān)的疾病。

馬福敏等[8]以鮮玉米麩皮為主要原料，采用復(fù)合酶法提取其中的阿拉伯木聚糖，當(dāng)木聚糖酶與纖維素酶添加量之比為10∶1（酶活比），復(fù)合酶的添加量為900 U/g時(shí)提取率最高。

1.5飼用蛋白

玉米皮含有少量的植物蛋白，傳統(tǒng)方法是直接作為牛羊的飼料。但因其適口性差、牛羊等采食率低等因素，導(dǎo)致飼喂效果不好。

季彬等[9]利用產(chǎn)朊假絲酵母、啤酒酵母和白地霉聯(lián)合固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料的方法，可將玉米皮中的淀粉、纖維類(lèi)物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為牛羊易采食的單細(xì)胞蛋白，有效提高了玉米皮的飼用價(jià)值。

1.6 醇溶蛋白

醇溶蛋白是一種具有特殊溶解性的蛋白質(zhì)，它既不溶于水也不溶于無(wú)水醇類(lèi)，但易溶于體積濃度為60%～95%的乙醇或70%～80%的丙酮中。玉米醇溶蛋白具有獨(dú)特的成膜特性，可作為涂膜劑、黏結(jié)劑、藥物緩釋材料等，還可用于生產(chǎn)生物可降解塑料[10]。

趙華等[11]以脫色后的玉米麩皮為原料，研究醇溶蛋白的最佳提取條件為：液料比為9∶1（mL/g）的75%乙醇水溶液，60℃浸提2 h后，離心分離，醇溶蛋白一次提取率可達(dá)到71.49%。

1.7 多糖

玉米皮多糖具有降血糖、降血脂、抗腫瘤、抗氧化等多種生理活性。玉米皮中多糖的含量受玉米品種、提取方法的不同而不同，目前多采用浸提法、酶提法和其他物理技術(shù)輔助法[12]。玉米皮多糖作為一種功能性多糖類(lèi)，可用于功能性食品或醫(yī)藥產(chǎn)品中，附加值較高。

2 玉米黃漿水

玉米黃漿水是玉米淀粉生產(chǎn)中沉淀淀粉后的清液。黃漿水中有機(jī)物含量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，可作為微生物的發(fā)酵液。

李桐徽[13]以深黃被孢霉YZ- 124 為發(fā)酵菌株，以玉米黃漿水為主要培養(yǎng)基，生產(chǎn)花生四烯酸，產(chǎn)量可達(dá)3.22 g/L；李小雨等[14]利用黃漿水與糖蜜1:1混合液為發(fā)酵液，以白地霉與熱帶假絲酵母等量混合菌為發(fā)酵菌種，生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，產(chǎn)量（干物質(zhì)）重量最大為5.87g，其中蛋白含量高達(dá)1.78g /100mL。

3 玉米蛋白粉

玉米蛋白粉主要指從玉米淀粉生產(chǎn)中經(jīng)淀粉分離機(jī)分離出的蛋白質(zhì)水（即麩質(zhì)水），經(jīng)濃縮、脫水、干燥制得蛋白粉。玉米蛋白粉中蛋白質(zhì)含量在60%以上，是優(yōu)質(zhì)的植物蛋白來(lái)源。其深加工產(chǎn)品主要有2種。

3.1 黃色素

玉米黃色素不單存在于玉米皮中，也存在于玉米蛋白粉中。張守文等[15]以玉米蛋白粉為原料，研究玉米黃色素超聲微波提取法的提取條件為：超聲時(shí)間69.92min，超聲功率69.38w，微波時(shí)間80.21s，微波功率451.01w，玉米黃色素的提取率可達(dá)97.101%。龍英等[16]采用微波法提取玉米蛋白粉中黃色素，提取的最佳條件是:提取時(shí)間90s，提取溶劑甲醇溶液，pH為5.0。

3.2 蛋白肽

玉米蛋白粉在蛋白酶，尤其是堿性蛋白酶的水解作用下，可以得到一系列由五個(gè)或更多氨基酸殘基組成的短肽。這些短肽的水溶性高于蛋白粉，具有較低的黏度。蛋白肽具有降血壓、提高免疫力和維持腸道機(jī)能等功能，具有廣闊的應(yīng)用前景[17]。

姬晨曦等[18]以玉米蛋白粉為原料，經(jīng)超聲預(yù)處理后，采用酶解法制備玉米蛋白抗氧化肽，最佳工藝參數(shù)為：超聲功率500 W，超聲時(shí)間10 min，堿性蛋白酶[E]/[S]為10%，胰蛋白酶[E]/[S]為6%，酶解溫度60℃，pH值9.0，酶解時(shí)間2 h。

4 玉米胚芽

4.1 胚芽蛋白

玉米胚芽是玉米生產(chǎn)的副產(chǎn)品。玉米胚芽干燥后，蛋白質(zhì)和脂肪的含量較高，蛋白質(zhì)占18%-20%，脂肪占35%-40%。玉米胚芽蛋白易被人體消化吸收，是一種全價(jià)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。

許英一等[19]采用堿溶酸沉法提取玉米胚芽蛋白，在提取時(shí)間60 min，pH 9.5，溫度60℃，料液比1∶14 (g/mL)的條件下，玉米胚芽蛋白的提取率可達(dá)58.15%，最佳酸沉條件是pH4.2。

4.2 胚芽多肽

玉米胚芽多肽是可溶性的小分子肽類(lèi)，可通過(guò)蛋白酶對(duì)玉米胚芽蛋白進(jìn)行降解和修飾制得。酶法制備的條件溫和，提取率高。多肽產(chǎn)品口感較好，可以為特定人群（如老年人、嬰兒等）提供膳食多肽。玉米胚芽多肽還具有多種生物活性，如抗氧化、增強(qiáng)免疫力和促進(jìn)乙醇代謝保護(hù)肝臟等，可以用于功能性食品或醫(yī)藥領(lǐng)域[20]。

4.3 胚芽油

玉米胚芽油中不飽和脂肪酸含量非常高，可達(dá)80%～85%。玉米胚芽油不含膽固醇，并能有助于溶解血液中的膽固醇，對(duì)動(dòng)脈硬化、糖尿病等老年性疾病，具有積極的防治作用。玉米胚芽油中還含有豐富的維生素A、D、E，對(duì)改善視力、促進(jìn)上皮組織及骨骼的發(fā)育和胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育有很好的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

近些年，隨著玉米深加工項(xiàng)目的不斷發(fā)展，玉米加工正在發(fā)生著技術(shù)性的變革。玉米深加工副產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，不僅有助于提高資源的有效利用率，減少環(huán)境污染，還能帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)附加值。但目前，對(duì)于玉米深加工副產(chǎn)品的研究，僅有部分已經(jīng)商品化，如胚芽油，多數(shù)還停留在研究階段。因此，加快玉米深加工副產(chǎn)品研究的商業(yè)轉(zhuǎn)化，是當(dāng)前丞待解決的主要問(wèn)題。