工业玉米副产品玉米皮精深加工技术进展

刘玉春，孙庆杰

（1.山东省鲁洲食品集团有限公司技术中心，山东沂水 276400；2.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266109）

工业玉米副产品玉米皮精深加工技术进展

刘玉春1，孙庆杰2

（1.山东省鲁洲食品集团有限公司技术中心，山东沂水 276400；2.青岛农业大学食品科学与工程学院，山东青岛 266109）

玉米是我国农产品中除稻谷以外的第二大农作物，其消费主要包括食用消费、饲料消费和工业消费。近年来，我国工业玉米呈现快速增长趋势，但是工业玉米副产物却未得到有效利用，导致产品附加值较低，严重制约了行业快速稳定发展。通过综述工业玉米主要副产品玉米皮的精深加工技术进展，以期为工业玉米生产企业提供参考。

玉米皮；精深加工；食品工业；研究进展；应用

0 引言

玉米是我国农产品中除稻谷以外的第二大农作物，其消费主要包括食用消费、饲料消费和工业消费。近年来，我国玉米工业获得了快速的发展，工业玉米从1998年的900×104t，到2015年已经超过5 350×104t，与2014年相比增加300×104t，增幅5.94%。2015年工业玉米在国内玉米总消费中的比例也有所上升，由2014年的28.06%上升至29.85%，增幅1.79%，玉米加工业已在国民经济中占很大的比例。

2007—2015年全国工业玉米消费情况见图1。

然而，我国工业玉米在加工过程中主要利用了其中68%左右的玉米淀粉，且淀粉生产工艺主要采用湿法工艺。占工业玉米约30%的副产物（玉米皮、玉米蛋白、玉米胚芽及玉米浸泡水等）未进行精深加工，主要用于饲料及发酵行业，利用程度低下、产品附加值严重偏低。而美国较好的玉米加工企业，其副产品附加值为玉米原料产值的60%以上，副产物的产值已超过主产品玉米淀粉的产值，成为新的利润增长点。因此，研究工业玉米副产物高值转化工艺技术迫在眉睫。

在30%的工业玉米副产品中玉米皮约占玉米干质量的14%，玉米蛋白（麸质）约占玉米干质量的7%，玉米胚芽约占玉米干质量的8%，玉米浸泡水约占玉米干质量的6.5%[1]。其中，玉米皮占比最大，但是附加值较低，产品价格约600元/t。因此，分析玉米皮精深加工高值转化工艺技术进展，梳理并进行总结，以期为工业玉米生产企业今后的快速发展做一参考。

1 玉米皮精深加工高值转化工艺技术

玉米皮是玉米经过浸泡、破碎后分离出来的玉米表皮，经洗涤、挤水、烘干等工序加工而成。其主要成分是纤维、淀粉、蛋白质，还含有一定的玉米黄色素、玉米纤维油等物质。目前，已有很多研究学者对其精深加工、高值转化进行了大量研究。

1.1 玉米皮主要成分

玉米皮中半纤维素占30%～40%，纤维素占10%～20%，淀粉占10%～20%，剩下约10%为蛋白质及少量酯类[2-3]。其具体的组成成分又因玉米种类、品质、淀粉生产工艺条件的不同而略有差异。

玉米皮成分见表1。

表1 玉米皮成分

1.2 玉米皮应用现状

国内玉米皮目前主要用于饲料行业，有普通玉米皮和加浆玉米皮2种。加浆玉米皮也叫加浆纤维，是普通玉米皮经过添加玉米浆后干燥而成的产品，蛋白含量可达16%（干基）以上，主要用于生产饲料。加浆玉米皮颜色为淡黄色，气味芳香，含有大量的矿物质，蛋白质含量6%～9%，且含有丰富的有机物质，消化率较高，对畜禽吸收率有明显的效果，能够代替部分麸皮使用，降低饲料成本，是原料中价格较低的一种经济实惠产品。现在，加浆玉米皮产量很大，但产品的附价值非常低。

1.3 玉米皮精深加工高值转化现状

玉米皮里面富含多种活性成分，都具有极高的利用价值，很多研究学者对玉米皮功能性成分的提取进行了研究，以进一步提高其附加值。

1.3.1 生产膳食纤维

膳食纤维是一种不被人体的小肠消化，但在大肠中会发生部分酵解，在满足人们饱腹感的同时只产生极少热量的碳水化合物。膳食纤维具有重要的生理功能，被公认为是蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和水之后的第七大营养素。

玉米皮与其他谷物外皮（米糠、小麦麸皮等）相比，不仅膳食纤维含量高，而且纤维结构好，植酸含量低，因此对钙、锌等矿物质元素的吸附性小，是一种很好的膳食纤维来源[4-5]。但由于玉米皮的表面覆盖着淀粉、蛋白质等，简单地将其粉碎作为食品添加剂并不能发挥膳食纤维的生理作用。

传统膳食纤维制备工艺多采用酸和碱溶液交替水解的方法除去淀粉和蛋白质，酸碱水解导致产品的风味和色泽较差，产品得率和品质也不易控制。现在多采用超声波或微波辅助降低消耗和污染，高效无害的酶处理法也得到广泛应用。张津凤[6]采用蛋白酶和淀粉酶结合水解制备玉米皮膳食纤维，并探讨了食品体系对玉米皮膳食纤维持水力的影响，结果表明双酶法制备的膳食纤维中蛋白质、淀粉、灰分残留少、得率高，持水力优于传统酸碱法制备的产品。同时，常规食品体系中的氯化钠浓度、蔗糖浓度以及食品体系的pH值对玉米皮膳食纤维的持水力影响不大，使其在食品加工中能充分发挥生理活性。安莹等人[7]利用超声波法辅助溶剂浸提，采用响应面法优化得最佳工艺条件为提取时间32 min，料液比1∶11，提取温度60℃，超声功率700 W；在此条件下，膳食纤维提取率达到最高为53.8%。胡叶碧等人[8]将淀粉酶、蛋白酶等酶制剂进行组合水解玉米皮制备膳食纤维，由于制备玉米皮膳食纤维的方法不同，其溶胀性、持水力等性质存在差异，其中淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶复合处理对这些功能特性的改进作用最大。张艳荣等人[9]采取微波和95%乙醇沉淀的方式制备玉米皮粗多糖，纯化得到的多糖经葡聚糖凝胶层析法测得相对分子质量分别为186 170，103 885，146 887。王大为等人[10]以高温高压挤出处理的玉米皮为原料提取玉米皮水溶性膳食纤维（S-CDF）、玉米皮水不溶性膳食纤维（I-CDF），研究挤出前后玉米皮膳食纤维（CDF）溶解特性和物性变化，并对玉米皮水溶性膳食纤维与水不溶性膳食纤维不同比例混合后的物性进行分析，玉米皮水溶性膳食纤维与水不溶性膳食纤维比例为1∶4时物性最佳。王金亭等人[11]综述了玉米麸皮膳食纤维的提取技术、物化性质、生物活性和应用价值，对加强其深入研究和综合开发具有一定的参考价值。

李秀玲[12]用超声辅助制备CDF，将其按比例加入面粉，对面团流变学特性有一定影响，尤其是经挤压处理后，能有效改良面团的粉质特性；CDF添加量为2%～6%时，制作的馒头外形、色泽、弹性、韧性较好，表皮光滑、内部气孔细小均匀，有玉米香味；CDF添加量为6%～8%时，饺子皮的硬度、弹性、胶凝性、咀嚼性和回复性总体呈增大趋势，但内聚性基本不变；CDF添加量为7%时，可以有效改善鲜面条的蒸煮性质、质构特性及拉伸特性。刘杨柳等人[13]利用发酵法提取膳食纤维，将其添加至酸奶中，研制CDF酸奶饮料，采用响应面法优化制备工艺，得出添加CDF 1.9%，接种量3.2%，白砂糖7.0%条件下，发酵4.0 h时，感官评价为96.7分，是一款营养素全面的保健酸奶。

1.3.2 提取玉米黄色素

玉米黄色素是一种天然安全的食用色素，在市面上经常可以看到玉米馒头，这就是利用玉米中含有黄色素而制成。在GB 2760—2014食品添加剂使用标准规定玉米黄可作为功能着色剂添加到氢化植物油和糖果等食品中，最大使用量为5.0 g/kg。玉米黄色素作为一种天然食品添加剂可广泛应用于人造奶油、黄油、焙烤食品等油基或脂基食品，以及饮料、汤料罐头、果酱、果脯、肉、蛋制品等水基食品[14]，必将受到广泛关注，具有极大的开发潜力。

黄新辉等人[15]采用有机溶剂萃取玉米黄色素的方法，确定用95%乙醇与丙酮以3∶2混合为提取剂，在料液比1∶10，提取温度60℃，提取时间1.5 h，提取pH值为3的条件下，提取效果最佳。陈红等人[16]认为传统有机溶剂法浪费溶剂，作用时间过长且提取率较低，而且在高温下提取，玉米黄色素易氧化变质，所以利用微波辅助提取玉米皮，具有短时间、高效率和产品色泽好等优点。李平等人[17]研究了玉米黄色素的理化性质，该色素对氧化剂、光、热极不稳定，对Al3+，Fe3+等离子稳定性较差，但对酸、碱、还原剂、食品添加剂及Fe2+，Zn2+，Na+，K+等离子较稳定。

1.3.3 提取玉米纤维油

玉米纤维中含有3%～5%的脂类，这些脂类经溶剂提取出来，即为玉米纤维油。玉米纤维油中含有丰富的植物甾醇，具有降低体内血清胆固醇的重要作用，并可提高免疫力，有效预防结肠癌和前列腺疾病。此外，玉米纤维油中富含油酸和亚油酸，总不饱和脂肪酸含量高达84.41%，对促进人体健康具有重要意义。

尤新[18]公开了一种玉米皮提取玉米纤维油的方法发明专利，阐述了玉米纤维油的发展现状及功效，介绍了以丙酮或酒精为萃取剂提取玉米纤维油的方法，所使用的溶剂无毒、来源广、价格低，且酒精含有羟基，能和植物甾醇有相容性，可提高玉米纤维油得率。马传国等人[19]对玉米皮的营养成分及玉米纤维油的理化指标和脂肪酸组成及甘油三酯组成进行了分析测定，结果表明玉米皮油富含不饱和脂肪酸，含量达80%以上。王金枝等人[20]以脱淀粉玉米纤维为原料，采用溶剂法浸提玉米纤维油，以纤维油提取率为指标，在单因素试验的基础上，以正己烷为浸提溶剂，选取料液比、浸提时间、浸提温度为影响因素，此时玉米纤维油的提取率为82.58%。张小苗等人[21]在高温条件下，用正己烷作为溶剂从玉米皮中提取出玉米皮油，研究表明玉米纤维油的不饱和脂肪酸含量接近80%，其中50%以上为亚油酸；玉米纤维油中含有丰富的植物甾醇，含量为6.42%。玉米纤维油可以作为一种食品保健油，具有重要的开发利用价值。郭春旭等人[22]采用太赫兹波处理联合亚临界萃取技术从玉米皮中获得了玉米皮毛油，得率为5.12%，提取率相较于索氏提高了145.04%，并分别测定了油的酸值、碘值、过氧化值、皂化值、总植物甾醇及总玉米黄色素含量，玉米皮毛油中总植物甾醇、总玉米黄素的含量分别为3.87%和2 073.22 μg/g，都显著高于玉米酒糟毛油和玉米胚芽毛油，是一种极具开发潜力的优质保健食用油新资源。李昊阳等人[23]利用正己烷和亚临界萃取法制得玉米纤维油，其中植物甾醇含量分别为6.4%和5.2%，所制得的玉米纤维油可作为一种保健油脂，也可添加到食品中提高植物甾醇含量。

2.3.4 生产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过β-1,4糖苷键连接而成，可通过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个碳原子构成的醛糖，可作为低热量甜味料，可抑制水解双糖的酶，从而避免摄入蔗糖引起的血糖升高，预防血糖过高导致的疾病，同时对肥胖起到抑制作用。L-阿拉伯糖可用于糖尿病患者食品及减肥食品中，目前国内生产L-阿拉伯糖的企业较少，产能不足导致市场缺口较大。

山东省鲁洲食品集团有限公司以玉米皮为原料开发出木阿糖浆产品，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优点，添加到食品中，具有降低血糖、预防肥胖、改善糖尿病症状等多重功效。原料来源广泛，受季节因素影响小，具有良好的开发前景和市场前景[24]。牛继星[25]申请的发明专利，以玉米皮为原料制备高纯度结晶木糖，采用模拟移动床技术分离回收水解液中的稀酸并提纯水解液中的木糖，使制备高纯度结晶木糖得以实现，解决了传统木糖产业以玉米芯为原料生产中存在的霉变、清洗污水量大等弊端，工艺方法合理可行，利于推广。盖伟东等人[26]研究了玉米皮稀硫酸水解工艺，比较了4种酵母菌对木糖和阿拉伯糖的利用能力，选择木糖利用能力较强但基本不利用阿拉伯糖的热带假丝酵母发酵，水解液中木糖消耗率高达96.76%，L-阿拉伯糖晶体得率为6.8%。赵玮等人通过响应面法优化并修正得玉米皮最佳工艺条件为催化剂添加量12 mL/10 g玉米皮，水解温度120℃，水解时间4 h，料液比1∶10；在此条件下戊糖最高得率为22.45%。经高效液相色谱分析，玉米皮水解液主要由葡萄糖、木糖、阿拉伯糖3种单糖组成，葡萄糖4.99%，木糖34.78%，阿拉伯糖55.90%。张莉莉等人为提高湿法加工玉米淀粉产生的副产物玉米皮渣中还原糖的得率，以玉米皮渣为原料，研究蒸汽爆破处理原料、酸水解法制备还原糖的最优工艺条件，研究发现新工艺比未经蒸汽爆破处理的降解液中还原糖含量高出9.58%。

2 结论

玉米皮中不仅含有大量的膳食纤维，还含有丰富的功能性成分，是生产功能性膳食纤维、木糖、L-阿拉伯糖的优质原料，还可以提取玉米黄色素和玉米纤维油等产品。我国工业玉米加工量已逾5 350× 104t，每年将产生700×104t玉米皮，但是国内生产企业尚未对玉米皮进行充分利用，而这些玉米皮精深加工技术正是企业新的利益增长点。因此，对这些副产品进行更加全面的开发利用，提升玉米皮在食品工业中的使用价值，既响应国家提出的资源节约、吃干榨净、生物质资源高效利用政策，又创造出更大的经济和社会效益。

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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

刘玉春（1973— ），男，本科，高级工程师，研究方向为玉米淀粉、淀粉糖及其副产品的开发。