稻米深加工及其副產(chǎn)品的綜合利用

周鵬云

（揚(yáng)州牧羊糧食機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州225127）

稻谷是我國(guó)第一大糧食作物，我國(guó)約有8億人是以大米為主食的，每年直接食用大米和其制品就需要耗用稻谷1.5億t左右，2018年我國(guó)生產(chǎn)大米達(dá)1.058053億t[1]，加工中產(chǎn)生的副產(chǎn)品（主要有稻殼、米糠和碎米）量也非常大，粗略估算每年可得到稻殼3 000多萬(wàn)噸，米糠1 500多萬(wàn)噸，碎米1 000多萬(wàn)噸。這些豐富的資源如何加以合理利用，造福人民，一直是我國(guó)糧油科技人員關(guān)注的問(wèn)題[2]。

稻米深加工及副產(chǎn)品的利用在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家具有很高的技術(shù)水平，比如世界發(fā)達(dá)國(guó)家稻米深加工的生物技術(shù)、膜分離技術(shù)、離子交換技術(shù)、高效干燥技術(shù)及超微技術(shù)。稻米副產(chǎn)品加工及綜合利用是稻谷產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后生產(chǎn)體系中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，充分、合理地利用稻谷加工副產(chǎn)品，對(duì)于提高我國(guó)稻谷加工的科學(xué)性和合理性，對(duì)于提高稻谷生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和稻谷資源的附加值，都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 稻米深加工

在碾米行業(yè)，稻米的深度加工與開(kāi)發(fā)利用大有文章可做。近年來(lái)，為了滿足人們營(yíng)養(yǎng)、保健的需要，稻米產(chǎn)品中的“GABA米”、“留胚米”、“發(fā)芽糙米”在我國(guó)將相繼問(wèn)世。

1.1 GABA米

GABA是一種非蛋白質(zhì)氨基酸，其正式名稱為“γ(伽馬)-氨基丁酸，是一種神經(jīng)遞質(zhì)，GABA在人體內(nèi)具有抑制神經(jīng)興奮促進(jìn)大腦血液循環(huán)，并有提高腦細(xì)胞代謝功能的作用。作為健康食品，受到消費(fèi)者廣泛的關(guān)注。原料稻谷（糙米）進(jìn)入GABA生產(chǎn)設(shè)備裝置，利用聚積在米胚芽部的谷氨酸脫羧后生成GABA，并使其隨水分和濃度梯度自然移動(dòng)至胚乳部，然后，再通過(guò)精米加工研磨去除糠層和胚芽，得到高品質(zhì)的GABA米。如果進(jìn)行免洗米加工，可生產(chǎn)出“免洗CABA米”，可以在不損失大米中原有的營(yíng)養(yǎng)成分下，讓GABA含量增至普通白米的10倍左右。

1.2 留胚米

留胚米也稱胚芽米，保留全部或大部分米胚的大米，一般留胚率在80%以上。胚是稻米的重要組成部分，含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)和維生素B1等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值非常高。留胚米因含胚較多，脂肪含量高，在溫度、水分含量適宜的條件下，微生物容易繁殖。因此，留胚米常采用真空包裝或充惰性氣體包裝，以防止留胚米品質(zhì)降低。

1.3 發(fā)芽糙米

發(fā)芽糙米是指糙米經(jīng)過(guò)發(fā)芽至適當(dāng)芽長(zhǎng)的芽體，主要由幼芽和帶皮層的胚乳兩部分構(gòu)成。萌發(fā)的方法是，將糙米置于足夠的水分、適宜的溫度、充足的氧氣的條件下，吸水膨潤(rùn)，胚芽萌發(fā)，突破種皮，長(zhǎng)成新的個(gè)體。發(fā)芽糙米的實(shí)質(zhì)是在一定的生理活性化工藝條件下，其所含有的大量酶如淀粉酶、蛋白酶、植酸酶等被激活和釋放，并從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的酶解過(guò)程。發(fā)芽糙米富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有著各種功效。是糖尿病人的首選食品。

2 稻殼的綜合利用

稻殼是稻谷經(jīng)過(guò)礱谷機(jī)礱谷和谷糙分離得到的副產(chǎn)品，占稻谷總量的20%左右。一般稻殼的尺寸長(zhǎng) 5～10 mm，寬 2.5～5 mm。容重平均為 113.3 kg/m3。稻殼中的水分和灰分含量較高，碳的含量比木炭、煤低得多。

2.1 稻殼發(fā)電

稻殼發(fā)電主要以稻殼等為原料，使用直接燃燒和物化轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)電的過(guò)程。稻殼燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量為每公斤3 100～3 800 kCal，1 t稻殼熱量相當(dāng)于0.6～0.8 t煤的熱量。稻殼進(jìn)入氣化爐后，爐內(nèi)的化學(xué)過(guò)程主要包括燃燒反應(yīng)、熱分解反應(yīng)和還原反應(yīng)。部分原料與氧氣燃燒，提供熱分解所需的熱量，大部分生物質(zhì)在缺氧條件下發(fā)生熱分解反應(yīng)，析出揮發(fā)成份和焦碳，氣體和氣體之間進(jìn)一步發(fā)生還原反應(yīng)。最后，氣相的焦油同時(shí)攜帶部分細(xì)顆粒焦碳、灰塵進(jìn)入燃?xì)鈨艋b置。氣相焦油冷凝，通過(guò)水洗除去，此氣體進(jìn)一步到電捕焦系統(tǒng)再次凈化氣體使焦油、灰塵含量大幅下降，凈化后的燃?xì)膺_(dá)到內(nèi)燃機(jī)的要求。

我國(guó)糧食科研院所早在20世紀(jì)60年代就對(duì)稻殼煤氣作為能源進(jìn)行了深入地研究。1999年，我國(guó)研究人員利用稻殼發(fā)電技術(shù)獲得成功，并在福建省推廣應(yīng)用。利用稻殼發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用后，不但可以節(jié)約大量資金，而且還可以實(shí)現(xiàn)可再生能源的利用。圖1為稻殼發(fā)電廠外景。

圖1 稻殼發(fā)電廠

2.2 稻殼用作飼料和制作板材

稻殼經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)粉碎成一定細(xì)度后 （通常粒徑為0.8～1.2 mm），與其它輔料相混合，可以作為飼料用。在日本和菲律賓等國(guó)，稻殼經(jīng)理化處理后生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料，經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的飼料，蛋白質(zhì)含量達(dá)30%，相當(dāng)于脫脂乳。稻殼經(jīng)粉碎、添加粘結(jié)劑壓制成型后也可以制成膠合板。我國(guó)的稻殼板研究起步較晚，20世紀(jì)70年代末、80年代初，在江西和上海研究分別獲得了成功。此板成本低，防蟲耐腐蝕，不易燃燒，強(qiáng)度好。1 t稻殼可生產(chǎn)1 m3板料，可代替3 m3原木。

2.3 稻殼碳化

稻殼炭化是指稻殼經(jīng)過(guò)加熱至其著火點(diǎn)溫度以下，使其不充分燃燒而形成的木炭化物質(zhì)。它具有重量輕、導(dǎo)熱性低的特性。碳化后的稻殼在工業(yè)生產(chǎn)上可用作鋼、鐵等生產(chǎn)的保溫隔熱材料；在農(nóng)業(yè)上可用于蔬菜、花卉、苗木、果樹及其他作物栽培、改良土壤，有調(diào)節(jié)土壤酸堿值，抑制殺菌的功效；在生活上可作清潔能源以供生火、取暖等。在國(guó)外也有作為融雪劑使用。

2.4 稻殼用作化工原料

稻殼通過(guò)化學(xué)加工可制取糠酫。將稻殼密封干餾，隔絕空氣加熱，可制得木醋酸、醋酸、甲醇、丙酮、酚油、醋石及瀝青等。其糠炭經(jīng)加酸、堿處理，可得活性炭。稻殼用氫氧化鈉處理，制取硅酸鈉溶液，再用鋁酸鈉處理，可得到沸石。

3 米糠的綜合利用

米糠是糙米經(jīng)過(guò)碾米機(jī)碾削分離得到的副產(chǎn)品，是種皮、外胚乳和糊粉層的混合物，占稻谷總量的10%左右。米糠的化學(xué)組成和谷粒本身、碾制方法等很多因素有關(guān)。它含有碳水化合物、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、酶、礦物質(zhì)、維生素等成分。雖然米糠具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是其在加工和儲(chǔ)存過(guò)程中極易酸敗變質(zhì)。因此需要把米糠進(jìn)行穩(wěn)定化處理，處理后的米糠在半年時(shí)間內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的酸價(jià)。

3.1 米糠榨油

米糠中含有一定的脂肪，含量因稻谷品種的不同而不同，一般為12%～24%。米糠油是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的植物油，還含有天然抗氧化劑、糠蠟、三十烷醇、維生素E、谷維素、谷甾醇及脂肪酸等，食后吸收率達(dá)90%以上。米糠油與其它食用油相比，具有降低人體血液中膽固醇含量、降低血壓、加速血液循環(huán)、促進(jìn)人體發(fā)育等作用。米糠榨油的方法有壓榨法和浸出法兩種。一般來(lái)說(shuō)，壓榨法的出油率為8%～10%，浸出法的出油率為12%～16%。米糠制油后的餅粕含10%植物酸鹽,可生產(chǎn)植酸和肌醇。餅粕還可釀制白酒,其濕糟是豬的良好飼料。如圖2為從米糠中提取的油脂，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、市場(chǎng)接受程度好。

圖2 米糠油

3.2 提取米糠蛋白

脫脂米糠分為糠餅和糠粕兩種。米糠提油后，除脂肪外幾種主要成分沒(méi)有受到損失，而且因解脂酶活動(dòng)被抑制，其質(zhì)量穩(wěn)定便于貯藏。從脫脂米糠中提取植酸鈣鎂后經(jīng)堿液提取和鹽析處理，則可制得優(yōu)質(zhì)的米糠蛋白。通過(guò)純化技術(shù)，可使蛋白質(zhì)純度達(dá)94%～99%，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可與大米的內(nèi)胚層蛋白質(zhì)相當(dāng)，是制作高蛋白保健、營(yíng)養(yǎng)食品的理想強(qiáng)化劑。

3.3 提取植酸

植酸的學(xué)名為肌醇六磷酸，常以菲汀為原料，用離子交換法去除復(fù)鹽中的Ca，Mg等陽(yáng)離子和混雜的陰離子，經(jīng)活性炭脫色精制真空濃縮即可。植酸在醫(yī)藥上，可以預(yù)防結(jié)腸癌及腎結(jié)石的發(fā)生，也可降低人體膽固醇。還可作抗凝血?jiǎng)?、防噬菌體感染劑、高壓氧氣中毒的預(yù)防劑、以及VB2、VC和VE等的穩(wěn)定劑，能有效地治療粉刺。在醫(yī)藥工業(yè)，植酸是用發(fā)酵法生產(chǎn)核黃素的有效成分之一，作為發(fā)酵促進(jìn)劑，可提高慶大霉素及其他氨基酸甙類抗菌素產(chǎn)量。另外，日本和其他許多國(guó)家用作大豆油、肉、魚醬及許多食品保鮮劑。

3.4 提取肌醇

米糠是我國(guó)目前制取肌醇的主要原料，從餅粕中提取的菲汀含有20%左右的肌醇。一般用菲汀高壓水解制得。肌醇價(jià)格昂貴，屬維生素類藥物及降血脂藥，被廣泛用于醫(yī)藥工業(yè)，對(duì)肝硬化、血管硬化、脂肪肝、膽固醇過(guò)高有顯著療效。還可用于CCl4中毒脫發(fā)癥等，也可作保健藥物，日用化工上應(yīng)用開(kāi)發(fā)利用肌醇作為高級(jí)化妝品。此外還作為生化試劑、食品強(qiáng)化添加劑及飼料添加劑等。

4 碎米的綜合利用

碎米是大米加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)篩理分離出來(lái)的一種副產(chǎn)品。碎米的化學(xué)成分與整粒米基本相同，因此可以作為制糖、釀酒的原料。碎米通常其經(jīng)濟(jì)價(jià)值比白米低1/3～1/2。若碎米綜合利用加工成其它產(chǎn)品，則可大大提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4.1 碎米淀粉

開(kāi)發(fā)利用碎米中含量較高的淀粉，借助酶制劑、葡萄糖異構(gòu)、發(fā)酵等方法可生產(chǎn)多種產(chǎn)品。利用碎米淀粉能夠生產(chǎn)的新產(chǎn)品主要有果葡萄糖漿、麥芽糖醇、麥芽糊精粉、山梨醇、液體葡萄糖。碎米可以制成多孔淀粉，多孔淀粉表面布滿直徑為1 μm左右的小孔，小孔由表面向中心深入，孔的容積占顆粒體積的50%左右，是一種類似馬蜂窩狀的中空顆粒，可以吸附各種物質(zhì)于其中，具有良好的吸附性，廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、印刷、日用化工、化妝品和食品行業(yè)。

4.2 米飲料

米飲料是以大米為原料經(jīng)提取加工制作而成的。為了節(jié)約成本，我們也可以直接用碎米加工制作。碎米飲料分發(fā)酵飲料和不發(fā)酵飲料兩種，其具有消暑解渴、幫助消化、增進(jìn)食欲和減輕疲勞等特點(diǎn)。日本在碎米淀粉中加曲或淀粉酶使之液化和糖化，可制成“康體液”乳酸菌飲料。碎米粉高濃度糖液在低溫條件下，與酵母短期接觸進(jìn)行微弱發(fā)酵，可制成具啤酒香昧、色調(diào)和發(fā)泡性而不含乙醇的碳酸飲料。

4.3 碎米提取蛋白

大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白等4種蛋白組成，大米蛋白的氨基酸組成平衡合理，且氨基酸含量高，是其它植物蛋白所無(wú)法比擬的，大米蛋白被公認(rèn)為優(yōu)質(zhì)的食品蛋白，符合WHO/FAO推薦的理想模式，大米蛋白的生物價(jià)很高，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，可與雞蛋、牛乳、牛肉相媲美；另外，大米蛋白是低抗原形蛋白，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)嬰幼兒食品是十分有利。碎米還可以經(jīng)過(guò)研磨、制漿、煮沸、冷卻、液化、離心、沉淀及干燥等工序后生產(chǎn)高蛋白米粉。

4.4 方便米粥和米線

以碎米為原料加工制成方便米粥片，其方便性、適口性、營(yíng)養(yǎng)性較優(yōu)，可作為早餐和營(yíng)養(yǎng)保健食品。碎米制成的米線是我國(guó)南方居民喜愛(ài)的傳統(tǒng)食品，它物美價(jià)廉，風(fēng)味獨(dú)特，深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。

4.5 人造米

人造米是利用米粉與粘結(jié)劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑等混合，通過(guò)擠壓機(jī)形成米粒大小的顆粒，再經(jīng)過(guò)老化、干燥制成成品。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有類似生產(chǎn)技術(shù)投入使用。

綜上所述，我國(guó)在稻米深加工、副產(chǎn)品綜合利用方面己經(jīng)做了很多工作，取得了一定的成績(jī)，但與美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有一定差距。因此，我們要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)稻米深加工及副產(chǎn)品綜合利用產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展。