工業(yè)玉米副產(chǎn)品玉米皮精深加工技術(shù)進展

劉玉春，孫慶杰

（1.山東省魯洲食品集團有限公司技術(shù)中心，山東沂水 276400；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109）

工業(yè)玉米副產(chǎn)品玉米皮精深加工技術(shù)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(shù)中心，山東沂水 276400；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109）

玉米是我國農(nóng)產(chǎn)品中除稻谷以外的第二大農(nóng)作物，其消費主要包括食用消費、飼料消費和工業(yè)消費。近年來，我國工業(yè)玉米呈現(xiàn)快速增長趨勢，但是工業(yè)玉米副產(chǎn)物卻未得到有效利用，導(dǎo)致產(chǎn)品附加值較低，嚴(yán)重制約了行業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展。通過綜述工業(yè)玉米主要副產(chǎn)品玉米皮的精深加工技術(shù)進展，以期為工業(yè)玉米生產(chǎn)企業(yè)提供參考。

玉米皮；精深加工；食品工業(yè)；研究進展；應(yīng)用

0 引言

玉米是我國農(nóng)產(chǎn)品中除稻谷以外的第二大農(nóng)作物，其消費主要包括食用消費、飼料消費和工業(yè)消費。近年來，我國玉米工業(yè)獲得了快速的發(fā)展，工業(yè)玉米從1998年的900×104t，到2015年已經(jīng)超過5 350×104t，與2014年相比增加300×104t，增幅5.94%。2015年工業(yè)玉米在國內(nèi)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(yè)已在國民經(jīng)濟中占很大的比例。

2007—2015年全國工業(yè)玉米消費情況見圖1。

然而，我國工業(yè)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(chǎn)工藝主要采用濕法工藝。占工業(yè)玉米約30%的副產(chǎn)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(fā)酵行業(yè)，利用程度低下、產(chǎn)品附加值嚴(yán)重偏低。而美國較好的玉米加工企業(yè)，其副產(chǎn)品附加值為玉米原料產(chǎn)值的60%以上，副產(chǎn)物的產(chǎn)值已超過主產(chǎn)品玉米淀粉的產(chǎn)值，成為新的利潤增長點。因此，研究工業(yè)玉米副產(chǎn)物高值轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)迫在眉睫。

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

1 玉米皮精深加工高值轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)

玉米皮是玉米經(jīng)過浸泡、破碎后分離出來的玉米表皮，經(jīng)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(zhì)，還含有一定的玉米黃色素、玉米纖維油等物質(zhì)。目前，已有很多研究學(xué)者對其精深加工、高值轉(zhuǎn)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(zhì)及少量酯類[2-3]。其具體的組成成分又因玉米種類、品質(zhì)、淀粉生產(chǎn)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(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)玉米皮目前主要用于飼料行業(yè)，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(jīng)過添加玉米漿后干燥而成的產(chǎn)品，蛋白含量可達16%（干基）以上，主要用于生產(chǎn)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(zhì)，蛋白質(zhì)含量6%～9%，且含有豐富的有機物質(zhì)，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(jīng)濟實惠產(chǎn)品?，F(xiàn)在，加漿玉米皮產(chǎn)量很大，但產(chǎn)品的附價值非常低。

1.3 玉米皮精深加工高值轉(zhuǎn)化現(xiàn)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(xué)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(chǎn)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(fā)生部分酵解，在滿足人們飽腹感的同時只產(chǎn)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(rèn)為是蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水之后的第七大營養(yǎng)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(jié)構(gòu)好，植酸含量低，因此對鈣、鋅等礦物質(zhì)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(zhì)等，簡單地將其粉碎作為食品添加劑并不能發(fā)揮膳食纖維的生理作用。

傳統(tǒng)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(zhì)，酸堿水解導(dǎo)致產(chǎn)品的風(fēng)味和色澤較差，產(chǎn)品得率和品質(zhì)也不易控制。現(xiàn)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(yīng)用。張津鳳[6]采用蛋白酶和淀粉酶結(jié)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(jié)果表明雙酶法制備的膳食纖維中蛋白質(zhì)、淀粉、灰分殘留少、得率高，持水力優(yōu)于傳統(tǒng)酸堿法制備的產(chǎn)品。同時，常規(guī)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(fā)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(yīng)面法優(yōu)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(zhì)存在差異，其中淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶復(fù)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(jīng)葡聚糖凝膠層析法測得相對分子質(zhì)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(shù)、物化性質(zhì)、生物活性和應(yīng)用價值，對加強其深入研究和綜合開發(fā)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(xué)特性有一定影響，尤其是經(jīng)擠壓處理后，能有效改良面團的粉質(zhì)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(nèi)部氣孔細(xì)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(fù)性總體呈增大趨勢，但內(nèi)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(zhì)、質(zhì)構(gòu)特性及拉伸特性。劉楊柳等人[13]利用發(fā)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(yīng)面法優(yōu)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(fā)酵4.0 h時，感官評價為96.7分，是一款營養(yǎng)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(jīng)?？梢钥吹接衩尊z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(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(yīng)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(guān)注，具有極大的開發(fā)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(rèn)為傳統(tǒng)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(zhì)，所以利用微波輔助提取玉米皮，具有短時間、高效率和產(chǎn)品色澤好等優(yōu)點。李平等人[17]研究了玉米黃色素的理化性質(zhì)，該色素對氧化劑、光、熱極不穩(wěn)定，對Al3+，F(xiàn)e3+等離子穩(wěn)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(wěn)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(jīng)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(nèi)血清膽固醇的重要作用，并可提高免疫力，有效預(yù)防結(jié)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(fā)明專利，闡述了玉米纖維油的發(fā)展現(xiàn)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(yǎng)成分及玉米纖維油的理化指標(biāo)和脂肪酸組成及甘油三酯組成進行了分析測定，結(jié)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(biāo)，在單因素試驗的基礎(chǔ)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(fā)利用價值。郭春旭等人[22]采用太赫茲波處理聯(lián)合亞臨界萃取技術(shù)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(fā)潛力的優(yōu)質(zhì)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(chǎn)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(gòu)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(yù)防血糖過高導(dǎo)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(nèi)生產(chǎn)L-阿拉伯糖的企業(yè)較少，產(chǎn)能不足導(dǎo)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(fā)出木阿糖漿產(chǎn)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(yōu)點，添加到食品中，具有降低血糖、預(yù)防肥胖、改善糖尿病癥狀等多重功效。原料來源廣泛，受季節(jié)因素影響小，具有良好的開發(fā)前景和市場前景[24]。牛繼星[25]申請的發(fā)明專利，以玉米皮為原料制備高純度結(jié)晶木糖，采用模擬移動床技術(shù)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(jié)晶木糖得以實現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)木糖產(chǎn)業(yè)以玉米芯為原料生產(chǎn)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(fā)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(yīng)面法優(yōu)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(jīng)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(chǎn)生的副產(chǎn)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(yōu)工藝條件，研究發(fā)現(xiàn)新工藝比未經(jīng)蒸汽爆破處理的降解液中還原糖含量高出9.58%。

2 結(jié)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(chǎn)功能性膳食纖維、木糖、L-阿拉伯糖的優(yōu)質(zhì)原料，還可以提取玉米黃色素和玉米纖維油等產(chǎn)品。我國工業(yè)玉米加工量已逾5 350× 104t，每年將產(chǎn)生700×104t玉米皮，但是國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)尚未對玉米皮進行充分利用，而這些玉米皮精深加工技術(shù)正是企業(yè)新的利益增長點。因此，對這些副產(chǎn)品進行更加全面的開發(fā)利用，提升玉米皮在食品工業(yè)中的使用價值，既響應(yīng)國家提出的資源節(jié)約、吃干榨凈、生物質(zhì)資源高效利用政策，又創(chuàng)造出更大的經(jīng)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(chǎn)品的開發(fā)。