稻米深加工及其副产品的综合利用

2020-11-02周鹏云

粮食加工 2020年5期

周鹏云

（扬州牧羊粮食机械有限公司，江苏扬州225127）

稻谷是我国第一大粮食作物，我国约有8亿人是以大米为主食的，每年直接食用大米和其制品就需要耗用稻谷1.5亿t左右，2018年我国生产大米达1.058053亿t[1]，加工中产生的副产品（主要有稻壳、米糠和碎米）量也非常大，粗略估算每年可得到稻壳3 000多万吨，米糠1 500多万吨，碎米1 000多万吨。这些丰富的资源如何加以合理利用，造福人民，一直是我国粮油科技人员关注的问题[2]。

稻米深加工及副产品的利用在美国、日本等发达国家具有很高的技术水平，比如世界发达国家稻米深加工的生物技术、膜分离技术、离子交换技术、高效干燥技术及超微技术。稻米副产品加工及综合利用是稻谷产前、产中、产后生产体系中不可缺少的重要环节，充分、合理地利用稻谷加工副产品，对于提高我国稻谷加工的科学性和合理性，对于提高稻谷生产的经济效益和稻谷资源的附加值，都有重要的现实意义。

1 稻米深加工

在碾米行业，稻米的深度加工与开发利用大有文章可做。近年来，为了满足人们营养、保健的需要，稻米产品中的“GABA米”、“留胚米”、“发芽糙米”在我国将相继问世。

1.1 GABA米

GABA是一种非蛋白质氨基酸，其正式名称为“γ(伽马)-氨基丁酸，是一种神经递质，GABA在人体内具有抑制神经兴奋促进大脑血液循环，并有提高脑细胞代谢功能的作用。作为健康食品，受到消费者广泛的关注。原料稻谷（糙米）进入GABA生产设备装置，利用聚积在米胚芽部的谷氨酸脱羧后生成GABA，并使其随水分和浓度梯度自然移动至胚乳部，然后，再通过精米加工研磨去除糠层和胚芽，得到高品质的GABA米。如果进行免洗米加工，可生产出“免洗CABA米”，可以在不损失大米中原有的营养成分下，让GABA含量增至普通白米的10倍左右。

1.2 留胚米

留胚米也称胚芽米，保留全部或大部分米胚的大米，一般留胚率在80%以上。胚是稻米的重要组成部分，含有丰富的脂肪、蛋白质和维生素B1等，营养价值非常高。留胚米因含胚较多，脂肪含量高，在温度、水分含量适宜的条件下，微生物容易繁殖。因此，留胚米常采用真空包装或充惰性气体包装，以防止留胚米品质降低。

1.3 发芽糙米

发芽糙米是指糙米经过发芽至适当芽长的芽体，主要由幼芽和带皮层的胚乳两部分构成。萌发的方法是，将糙米置于足够的水分、适宜的温度、充足的氧气的条件下，吸水膨润，胚芽萌发，突破种皮，长成新的个体。发芽糙米的实质是在一定的生理活性化工艺条件下，其所含有的大量酶如淀粉酶、蛋白酶、植酸酶等被激活和释放，并从结合态转化为游离态的酶解过程。发芽糙米富含营养物质，有着各种功效。是糖尿病人的首选食品。

2 稻壳的综合利用

稻壳是稻谷经过砻谷机砻谷和谷糙分离得到的副产品，占稻谷总量的20%左右。一般稻壳的尺寸长 5～10 mm，宽 2.5～5 mm。容重平均为 113.3 kg/m3。稻壳中的水分和灰分含量较高，碳的含量比木炭、煤低得多。

2.1 稻壳发电

稻壳发电主要以稻壳等为原料，使用直接燃烧和物化转换技术发电的过程。稻壳燃烧时产生的热量为每公斤3 100～3 800 kCal，1 t稻壳热量相当于0.6～0.8 t煤的热量。稻壳进入气化炉后，炉内的化学过程主要包括燃烧反应、热分解反应和还原反应。部分原料与氧气燃烧，提供热分解所需的热量，大部分生物质在缺氧条件下发生热分解反应，析出挥发成份和焦碳，气体和气体之间进一步发生还原反应。最后，气相的焦油同时携带部分细颗粒焦碳、灰尘进入燃气净化装置。气相焦油冷凝，通过水洗除去，此气体进一步到电捕焦系统再次净化气体使焦油、灰尘含量大幅下降，净化后的燃气达到内燃机的要求。

我国粮食科研院所早在20世纪60年代就对稻壳煤气作为能源进行了深入地研究。1999年，我国研究人员利用稻壳发电技术获得成功，并在福建省推广应用。利用稻壳发电技术推广应用后，不但可以节约大量资金，而且还可以实现可再生能源的利用。图1为稻壳发电厂外景。

图1 稻壳发电厂

2.2 稻壳用作饲料和制作板材

稻壳经过粉碎机粉碎成一定细度后（通常粒径为0.8～1.2 mm），与其它辅料相混合，可以作为饲料用。在日本和菲律宾等国，稻壳经理化处理后生产优质饲料，经发酵生产的饲料，蛋白质含量达30%，相当于脱脂乳。稻壳经粉碎、添加粘结剂压制成型后也可以制成胶合板。我国的稻壳板研究起步较晚，20世纪70年代末、80年代初，在江西和上海研究分别获得了成功。此板成本低，防虫耐腐蚀，不易燃烧，强度好。1 t稻壳可生产1 m3板料，可代替3 m3原木。

2.3 稻壳碳化

稻壳炭化是指稻壳经过加热至其着火点温度以下，使其不充分燃烧而形成的木炭化物质。它具有重量轻、导热性低的特性。碳化后的稻壳在工业生产上可用作钢、铁等生产的保温隔热材料；在农业上可用于蔬菜、花卉、苗木、果树及其他作物栽培、改良土壤，有调节土壤酸碱值，抑制杀菌的功效；在生活上可作清洁能源以供生火、取暖等。在国外也有作为融雪剂使用。

2.4 稻壳用作化工原料

稻壳通过化学加工可制取糠酫。将稻壳密封干馏，隔绝空气加热，可制得木醋酸、醋酸、甲醇、丙酮、酚油、醋石及沥青等。其糠炭经加酸、碱处理，可得活性炭。稻壳用氢氧化钠处理，制取硅酸钠溶液，再用铝酸钠处理，可得到沸石。

3 米糠的综合利用

米糠是糙米经过碾米机碾削分离得到的副产品，是种皮、外胚乳和糊粉层的混合物，占稻谷总量的10%左右。米糠的化学组成和谷粒本身、碾制方法等很多因素有关。它含有碳水化合物、木质素、蛋白质、酶、矿物质、维生素等成分。虽然米糠具有极高的营养价值，但是其在加工和储存过程中极易酸败变质。因此需要把米糠进行稳定化处理，处理后的米糠在半年时间内能够保持稳定的酸价。

3.1 米糠榨油

米糠中含有一定的脂肪，含量因稻谷品种的不同而不同，一般为12%～24%。米糠油是一种营养丰富的植物油，还含有天然抗氧化剂、糠蜡、三十烷醇、维生素E、谷维素、谷甾醇及脂肪酸等，食后吸收率达90%以上。米糠油与其它食用油相比，具有降低人体血液中胆固醇含量、降低血压、加速血液循环、促进人体发育等作用。米糠榨油的方法有压榨法和浸出法两种。一般来说，压榨法的出油率为8%～10%，浸出法的出油率为12%～16%。米糠制油后的饼粕含10%植物酸盐,可生产植酸和肌醇。饼粕还可酿制白酒,其湿糟是猪的良好饲料。如图2为从米糠中提取的油脂，其营养价值高、市场接受程度好。

图2 米糠油

3.2 提取米糠蛋白

脱脂米糠分为糠饼和糠粕两种。米糠提油后，除脂肪外几种主要成分没有受到损失，而且因解脂酶活动被抑制，其质量稳定便于贮藏。从脱脂米糠中提取植酸钙镁后经碱液提取和盐析处理，则可制得优质的米糠蛋白。通过纯化技术，可使蛋白质纯度达94%～99%，其营养价值可与大米的内胚层蛋白质相当，是制作高蛋白保健、营养食品的理想强化剂。

3.3 提取植酸

植酸的学名为肌醇六磷酸，常以菲汀为原料，用离子交换法去除复盐中的Ca，Mg等阳离子和混杂的阴离子，经活性炭脱色精制真空浓缩即可。植酸在医药上，可以预防结肠癌及肾结石的发生，也可降低人体胆固醇。还可作抗凝血剂、防噬菌体感染剂、高压氧气中毒的预防剂、以及VB2、VC和VE等的稳定剂，能有效地治疗粉刺。在医药工业，植酸是用发酵法生产核黄素的有效成分之一，作为发酵促进剂，可提高庆大霉素及其他氨基酸甙类抗菌素产量。另外，日本和其他许多国家用作大豆油、肉、鱼酱及许多食品保鲜剂。

3.4 提取肌醇

米糠是我国目前制取肌醇的主要原料，从饼粕中提取的菲汀含有20%左右的肌醇。一般用菲汀高压水解制得。肌醇价格昂贵，属维生素类药物及降血脂药，被广泛用于医药工业，对肝硬化、血管硬化、脂肪肝、胆固醇过高有显著疗效。还可用于CCl4中毒脱发症等，也可作保健药物，日用化工上应用开发利用肌醇作为高级化妆品。此外还作为生化试剂、食品强化添加剂及饲料添加剂等。

4 碎米的综合利用

碎米是大米加工过程中经过筛理分离出来的一种副产品。碎米的化学成分与整粒米基本相同，因此可以作为制糖、酿酒的原料。碎米通常其经济价值比白米低1/3～1/2。若碎米综合利用加工成其它产品，则可大大提高其经济价值。

4.1 碎米淀粉

开发利用碎米中含量较高的淀粉，借助酶制剂、葡萄糖异构、发酵等方法可生产多种产品。利用碎米淀粉能够生产的新产品主要有果葡萄糖浆、麦芽糖醇、麦芽糊精粉、山梨醇、液体葡萄糖。碎米可以制成多孔淀粉，多孔淀粉表面布满直径为1 μm左右的小孔，小孔由表面向中心深入，孔的容积占颗粒体积的50%左右，是一种类似马蜂窝状的中空颗粒，可以吸附各种物质于其中，具有良好的吸附性，广泛用于医药、农药、印刷、日用化工、化妆品和食品行业。

4.2 米饮料

米饮料是以大米为原料经提取加工制作而成的。为了节约成本，我们也可以直接用碎米加工制作。碎米饮料分发酵饮料和不发酵饮料两种，其具有消暑解渴、帮助消化、增进食欲和减轻疲劳等特点。日本在碎米淀粉中加曲或淀粉酶使之液化和糖化，可制成“康体液”乳酸菌饮料。碎米粉高浓度糖液在低温条件下，与酵母短期接触进行微弱发酵，可制成具啤酒香昧、色调和发泡性而不含乙醇的碳酸饮料。

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种蛋白组成，大米蛋白的氨基酸组成平衡合理，且氨基酸含量高，是其它植物蛋白所无法比拟的，大米蛋白被公认为优质的食品蛋白，符合WHO/FAO推荐的理想模式，大米蛋白的生物价很高，其营养价值高，可与鸡蛋、牛乳、牛肉相媲美；另外，大米蛋白是低抗原形蛋白，不会产生过敏反应，对生产婴幼儿食品是十分有利。碎米还可以经过研磨、制浆、煮沸、冷却、液化、离心、沉淀及干燥等工序后生产高蛋白米粉。