濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉的研究進(jìn)展

馬井喜，王佳男

（1.長(zhǎng)春科技學(xué)院 生物食品學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130600；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉的研究進(jìn)展

馬井喜1，王佳男2

（1.長(zhǎng)春科技學(xué)院 生物食品學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130600；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

本文闡述了淀粉加工在玉米加工中的地位，介紹國(guó)內(nèi)外關(guān)于玉米浸泡技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而為創(chuàng)新工藝提供理論基礎(chǔ)。

玉米；淀粉；生產(chǎn)工藝

1 玉米淀粉概述

我國(guó)是世界第二大玉米生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量為1.35億噸。由于地域遼闊，氣候類型多，因而從北向南一年四季都能種植玉米。玉米中淀粉的含量非常高，約為70％。玉米制淀粉的過程中產(chǎn)生的漿液比薯類少很多，便于回收。目前，國(guó)內(nèi)有75％以上的淀粉工廠都以玉米為原料。玉米淀粉是一種開發(fā)價(jià)值極大的新型能源。目前世界上大約有60％的玉米淀粉用于食品、醫(yī)療、餐飲、造紙、紡織等方面。例如：磷酸淀粉可以制作冷飲、糕點(diǎn)等，有很好的乳化特性；以淀粉為原料可以合成低溫磷化液；淀粉經(jīng)過特殊處理能用于外科手術(shù)防護(hù)；由淀粉加工而成的葡萄糖漿在醫(yī)療方面也有巨大的作用。近年來，美國(guó)、巴西等地還利用玉米淀粉生產(chǎn)酒精。

2 國(guó)內(nèi)玉米淀粉生產(chǎn)工藝

目前世界淀粉總產(chǎn)量約為5000萬噸，以糧食為原料生產(chǎn)的淀粉約為4300萬噸，占淀粉總產(chǎn)量的86％。其中，以玉米為原料生產(chǎn)的淀粉約為3900萬噸。我國(guó)玉米淀粉的工業(yè)生產(chǎn)自從采用了水逆流技術(shù)后，能得到較高純度的淀粉和多種高附加值的副產(chǎn)品，基本能全部回收玉米干物質(zhì)，大大提高了生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。然而，我國(guó)玉米淀粉深加工技術(shù)比較落后，深加工產(chǎn)品用的淀粉量占總淀粉產(chǎn)量的1％左右，是國(guó)外深加工淀粉用量的1/600。利用玉米淀粉能生產(chǎn)多種產(chǎn)品，市場(chǎng)需求量很大，前景光明。只有從根本上改進(jìn)玉米淀粉的深加工工藝，才能確保提高淀粉的產(chǎn)量，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。

國(guó)內(nèi)玉米淀粉生產(chǎn)主要采用濕磨技術(shù)，玉米浸泡、胚芽分離、淀粉與蛋白質(zhì)分離等是生產(chǎn)淀粉的關(guān)鍵所在。玉米浸泡是第一道也是最重要的工序，決定了淀粉及其副產(chǎn)品的成本、回收率和質(zhì)量。浸泡的主要作用是軟化玉米，削弱淀粉內(nèi)部的聯(lián)結(jié)鍵；降低玉米粒的機(jī)械強(qiáng)度；使玉米籽粒膨脹，易于分離胚芽和胚乳；抑制微生物活動(dòng)，起到防腐的作用。

目前國(guó)內(nèi)玉米浸泡工藝普遍采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，即亞硫酸在8～12個(gè)浸泡罐逆流循環(huán)浸泡的間歇操作，在溫度為48～53℃，浸泡時(shí)間為36～48h的條件下，1t商品玉米耗蒸汽158kg，產(chǎn)生0.7～1.0t的稀玉米漿，生產(chǎn)流程如圖1所示，該方法成本高，耗時(shí)長(zhǎng)，產(chǎn)量低，污染嚴(yán)重，產(chǎn)生的亞硫酸還會(huì)腐蝕設(shè)備。濕磨工藝加工的玉米淀粉由于成本較高，在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。對(duì)此，迫切需要進(jìn)行浸泡技術(shù)革新。

3 國(guó)內(nèi)外關(guān)于玉米浸泡工藝的研究

傳統(tǒng)浸泡工藝雖然已經(jīng)有幾百年的歷史，淀粉提取率能達(dá)到90％左右，但是耗時(shí)、耗能，所需資金也非常大。縮短浸泡的時(shí)間雖然可以降低費(fèi)用，但是生產(chǎn)的淀粉質(zhì)量不過關(guān)。自1971年起，有研究者利用機(jī)械的手段來縮短浸泡的時(shí)間，也有研究者提出設(shè)想，利用生物、化學(xué)、物理等方法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。因?yàn)榻輹r(shí)間決定了玉米淀粉的生產(chǎn)成本和效率，在整個(gè)生產(chǎn)流程中是耗能最大、耗時(shí)最多的環(huán)節(jié)。目前，世界各國(guó)的研究人員都在研究縮短浸泡時(shí)間的方法。

圖1 國(guó)內(nèi)玉米淀粉濕法生產(chǎn)工藝流程

3.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展

1991年Johnson和Steinke采用一種混合溶液浸泡玉米，浸泡24h就能達(dá)到利用SO2浸泡48h的效果。這種混合溶液就是含有混合酶制劑的SO2溶液。他們還模擬了工業(yè)加工程序進(jìn)行連續(xù)浸泡實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)論是只用SO2浸泡與在多種酶和SO2混合液中浸泡的方法不影響所得淀粉的特性。這種新的浸泡方法簡(jiǎn)便，能大大降低成本。

1993年Amsterdam等人在玉米浸泡中應(yīng)用Econase EP434酶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果浸泡時(shí)間減少到12h，而淀粉收率沒有降低，淀粉的純度也保持了相當(dāng)高的水平。

2002年Ⅵjay Singh和David Johnston研發(fā)出了一種新工藝。這種工藝解決了滲透障礙問題，可以讓酶進(jìn)入玉米胚乳，然后與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使胚芽充分水合變得有彈性，再對(duì)添加酶的粗磨玉米乳漿進(jìn)行保溫培養(yǎng)。對(duì)浸泡時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，酶在標(biāo)準(zhǔn)的濕磨步驟中不利于減少浸泡時(shí)間和SO2用量，只有將特定的酶加到玉米中，然后使用改進(jìn)的工藝，酶才能發(fā)揮作用，從而減少浸泡的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用改進(jìn)工藝得到的淀粉和麩質(zhì)蛋白的量明顯高于傳統(tǒng)的工藝。這些研究為酶法浸泡的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，目前美國(guó)采用此法生產(chǎn)，玉米浸泡時(shí)間約為6h。

加壓浸泡技術(shù)是一種通過采用加壓方法加速玉米的吸水速率來取代傳統(tǒng)浸泡工藝的方法。加壓浸泡技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，在美國(guó)和巴西已有工廠應(yīng)用。1991年Westfalia SeparatorA G的實(shí)驗(yàn)證明，此方法與常規(guī)方法相比，大大減少了浸泡液的用量，縮短了浸泡時(shí)間。傳統(tǒng)的工藝條件下，玉米至少吸水20h才能達(dá)到飽和，而使用加壓浸泡技術(shù)，當(dāng)壓力為1.0MPa時(shí)，只需浸泡1～3h，玉米含水量就可達(dá)44％～55％，胚乳能充分吸收水分并膨脹。壓力為10MPa時(shí)，僅需要浸泡5min就可以使玉米的含水率達(dá)到30％以上，甚至更高。這對(duì)于我國(guó)利用玉米生產(chǎn)燃料酒精工業(yè)來說是一個(gè)福音。

3.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

目前我國(guó)關(guān)于浸泡工藝的研究報(bào)道較少。2004年段玉權(quán)教授等人為了研究纖維素酶對(duì)玉米浸泡效果的影響，向玉米浸泡液中加入纖維素粗酶制劑。結(jié)果表明，纖維素粗酶制劑能夠顯著縮短玉米的浸泡時(shí)間，并且能降低SO2的使用濃度。

2007年，吉林大學(xué)的趙壽經(jīng)教授等人根據(jù)菠蘿蛋白酶的動(dòng)力學(xué)特征和嗜熱乳酸菌的發(fā)酵特性，設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，利用發(fā)酵法等綜合技術(shù)將玉米淀粉加工的浸泡時(shí)間縮短了70％左右，且不添加SO2。關(guān)于玉米加壓浸泡技術(shù)，我國(guó)尚未見報(bào)道。

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[責(zé)任編輯：王東霞]Research Progress of Corn Starch W et Grinding M ade by W et Grinding Technology

MA Jing-xi，WANG Jia-nan
（1．School of Biology and Food，Changchun Science and Technology University，Changchun 130600，Jilin，China； 2．School of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，Jilin，China）

：This paper expounds the status of starch processing in corn processing，introduces domestic and international research status and development trend of corn steeping technology，further provides theoretical basis for studying new technology.

corn；starch；production technology

TS234

A

1006-8481（2014）01-0014-02

2013-05-21

馬井喜（1981—），男，長(zhǎng)春科技學(xué)院生物食品學(xué)院講師。