玉米淀粉酶法湿磨工艺的研究进展

李培瑞

玉米籽粒属于淀粉的来源主体，在湿磨工艺下便可获取淀粉。玉米湿磨工艺可分离玉米籽粒结构，提高淀粉的生产纯度与质量。在湿磨生产过程中，玉米浸泡、胚芽分离、淀粉和蛋白质分离等操作属于核心步骤，各步骤均对淀粉得率有直接影响。

其中，玉米浸泡步骤属于玉米淀粉生产的首个工序，也是关键工序，若浸泡处理不当，除了会增加玉米淀粉的生产成本之外，还会使淀粉的品质和产量受到负面影响。结合当前玉米淀粉的生产工艺可知，常用的传统式浸泡方法是把玉米籽粒浸泡在亚硫酸溶液中保持48-72h。亚硫酸分解蛋白质，使玉米籽粒的表皮变得通透，然后对玉米胚芽进行钝化、防腐处理。但亚硫酸存在腐蚀性，会腐蚀生产设备，且浸泡后的产物会残留亚硫酸。

当下，国内外研究人员都在努力研究既能保证浸泡效果，又能缩短浸泡时间，还能降低亚硫酸浓度的玉米浸泡工艺。本文对此课题进行了研究，主要分析研究一种可保证浸泡效果、缩短浸泡时间的玉米淀粉生产工艺，希望能为玉米淀粉的生产提供可用的参考资料。

一、玉米淀粉酶法湿磨工艺

下的淀粉得率优化技术

1.玉米淀粉生产工艺流程。玉米淀粉的生产工艺流程分为以下八个步骤，下面进行详细介绍。（1）清理。在浸泡之前，需要仔细清理杂质，保证玉米籽粒无损伤、健康，在60℃的温度条件下进行烘干处理。（2）浸泡。传统式浸泡方法是在50℃左右的条件下，用0.55%乳酸+0.2%亚硫酸制备浸泡液，将玉米籽粒放在浸泡液中浸泡48h。（3）筛选种皮与胚芽。浸泡完毕的玉米籽粒，种皮与胚体、胚乳处于分离状态，此时纤维被有效去除。胚中存在大量籽粒脂肪，整块提取玉米胚，便可去除脂肪。但纤维会聚集在玉米种皮上，把种皮整张分离，便可去除比例较大的纤维结构。（4）粗磨。把经过步骤（3）处理后的玉米籽粒放在图1所示的脱水破碎系统中进行粉碎处理，使用210mL的新鲜水清洗浸泡后的浸泡罐。将洗涤水和籽粒放在一起，在4800r/min的条件下搅拌5min，再于5300r/min的条件下搅拌5min。（5）细磨。细磨同粗磨条件相同，但搅拌速度需要设成11000r/min，搅拌时间设成5min。（6）粗纤维清洗。使用200目筛子，滤除浆液获取乳状淀粉，清洗次数为3次。（7）脱水。将乳状淀粉再次放入图1所示的脱水破碎系统，并放入60%的蔗糖溶液，在2900r/min的条件下进行脱水处理，处理后乳状淀粉会变成四层结构，从上至下依次是水、麸质、蔗糖溶液、白色淀粉。把前三层物质筛除，获取白色淀粉，再放入蔗糖溶液循环处理3次，清洗淀粉去除蔗糖，再放入蒸馏水，设置转速为4500r/min进行脱水处理。（8）干燥。将脱水后的物质放在电热干燥箱里，温度设置为65℃，启动恒温干燥功能，提取淀粉。

2.基于酶法湿磨工艺的淀粉得率优化研究。（1）主要材料。玉米：丹玉86，辽宁丹玉种业科技股份有限公司；浸泡水：亚硫酸，山东茂军化工科技有限公司；自来水，当地；木瓜蛋白酶，郑州骏涛食品添加剂有限责任公司；碱性蛋白酶，南京松冠生物科技有限公司；中性蛋白酶，河北源创生物科技有限公司；菠萝蛋白酶，郑州裕和食品添加剂有限公司。

（2）仪器设备。电热干燥箱，河南奥菲达仪器设备有限公司；浸泡罐，诸城市安泰机械有限公司；200目筛，上海传朗环保科技有限公司。

（3）多酶筛选方法。先取木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、菠萝蛋白酶均0.1g，使用缓冲液溶解，放在玻璃棒中捣研，之后将混合液静置沉淀，把上液放在容量瓶中，再加入少量缓冲液捣研处理，将全部液体倒进容量瓶，使用四层纱布过滤。然后采用酶法湿磨工艺，提取淀粉得率最高、蛋白质残留率最小的酶，并对其工艺条件进行分析。

（4）淀粉含量分析检测方法。用乙醚、乙醇去除玉米淀粉试样中的脂肪、可溶性糖类，在淀粉酶的影响下，把淀粉水解为麦芽糖与低分子糊精，然后在盐酸的水解作用下变成葡萄糖，之后使用还原糖检测法，检测还原糖占比，将其折算为淀粉得率。

二、玉米淀粉酶法湿磨工艺

下的淀粉得率优化结果分析

1.玉米淀粉浸泡所用酶筛选。表1是木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、菠萝蛋白酶的淀粉得率、蛋白质残留率对比结果。

分析表1可知，木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、菠萝蛋白酶都具备蛋白质降解能力，但对比结果显示，碱性蛋白酶的降解能力最显著。将其使用在玉米淀粉的浸泡处理中，所获取的玉米淀粉的蛋白残留率低于其他酶，仅有0.88%，玉米淀粉得率大于其他酶，高达82.80%，为此，本文使用碱性蛋白酶用于玉米淀粉浸泡工序。

2.基于酶法湿磨工艺优化的淀粉得率分析。（1）碱性蛋白酶含量分析。设置105g的玉米和浸泡液的比例为1：2，浸泡液的pH为11.5，温度为51℃，浸泡12h。在此条件下，分析碱性蛋白酶含量对玉米淀粉得率的影响。分析结果如表2所示。

分析表2数据可知，使用碱性蛋白酶能够提高玉米淀粉得率。当碱性蛋白酶含量为1000U/mL时，玉米淀粉得率是85%，将碱性蛋白酶含量增大为1250U/mL、1500U/mL时，玉米淀粉得率仍是85%，但此时蛋白酶含量增加，会导致玉米淀粉的生产成本增加，所以可将碱性蛋白酶的含量设为1000U/mL，此时玉米淀粉的生产条件最优。分析其原因可知，碱性蛋白酶含量从0U/mL增加至1000U/mL时，浸泡液的酶浓度会变高，玉米结构中的不溶性蛋白质被变换为溶解蛋白，此时蛋白分子之间的连接键出现变化，蛋白分子解聚，胚乳的蛋白质晶体结构也随之改变，在吸水的作用下，转换为凝胶结构，此时淀粉颗粒便会在蛋白质中分离，从而使淀粉得率增大。若再增加碱性蛋白酶的含量，因浸泡液中的淀粉基本都已被分离，所以淀粉得率不会出现明显的变化。

（2）酶法浸泡时间分析。设置105g玉米浸泡液的pH是11.5，温度是51℃，浸泡时间分别是3h、6h、9h、12h、15h，碱性酶含量是1000U/mL。在此条件下，分析使用碱性蛋白酶后，酶法浸泡时间对玉米淀粉得率的影响。分析结果如表3所示。

分析表3数据可知，当酶法浸泡时间从3h提升至12h时，玉米淀粉得率呈增大趋势，浸泡12h时玉米淀粉得率高达85%，但当浸泡时间延长为15h，玉米淀粉得率未出现变化。为此，使用玉米淀粉酶法湿磨工艺时，酶法浸泡时间可设为12h，此时浸泡效果最优。

三、结论

本研究主要是为了获取一种玉米淀粉酶法湿磨的最优工艺，以此来优化玉米淀粉的生产效果，为玉米淀粉高品质、高效率的生产提供理论依据和技术指导。从试验结果可知，本文研究的酶法湿磨工艺可减少玉米淀粉的浸泡时间，在玉米淀粉生产中具备一定的可用价值。