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国内外玉米深加工现状及发展趋势 郭玲玲 （齐齐哈尔职业学院， 黑龙江 齐齐哈尔161005） 摘要：玉米是高产粮食作物，也是重要工业原料。 以玉米为原料，采用物理、化学、发酵工程等工艺技术对其进行开发利用，具有重 要的意义。 从玉米淀粉、淀粉糖、酒精、有机酸、赖氨酸、低聚木糖等方面介绍国内外玉米深加工业的现状，对未来玉米深加工发展 趋势进行展望，提出酒精和乳酸具有较大发展潜力，而现代生物技术将成为决定玉米深加工业发展的关键技术。 关键词：玉米；深加工；淀粉；酒精；综述 中图分类号：S513；TS2134文献标识码：A文章编号：1674-1161(2010)09-0008-03 玉米是一种高产的粮食作物，在世界粮食生产中 也占有重要地位。近年来，世界玉米的生产发展很快， 这主要得益于杂交种的使用、品种更新和栽培技术的 提高。 玉米营养丰富，其籽粒中含有7075的淀粉、 10的蛋白质，45的脂肪和2的维生素。 黄玉 米中还含有胡萝卜素， 其在人体内可转化为维生素 A。 每100 g玉米的热量为1 527 kJ，热量和脂肪的含 量均高于大米和面粉。 玉米胚中含3641的油。 我国的玉米消费可分为食用、饲料、工业及种子 消费4种。 玉米是重要的工业原料，其深加工的产品 系列很宽，产品有500种以上。 玉米初加工产品和副 产品作为基础原料被进一步加工利用后，可应用于食 品、化工、发酵、医药、纺织、造纸等工业生产。 由于玉 米的用途已渗透到工农业的各个方面，因此提高其开 发与综合利用水平，使大量的玉米物尽其用，加快玉 米深加工工业发展具有良好的社会效益和经济效益。 玉米深加工行业是以玉米为原料， 采用物理、化 学方法和发酵工程等工艺技术对玉米进行深度加工 的行业，已有150多a的历史。 经过一个多世纪的发 展， 国外玉米深加工产品伴随技术的进步而不断丰 富，由过去单纯的淀粉产品发展到淀粉糖、各种发酵 产品、变性淀粉、玉米油和蛋白饲料等多门类的产品 体系。 1国内外玉米深加工现状 11玉米淀粉 玉米淀粉是玉米加工业的主要产品，也是玉米深 加工的中间产品。 除直接利用外，玉米淀粉还可加工 成变性淀粉、玉米糖、乙醇等。 目前，我国以玉米淀粉 为原料的加工产品有100多种， 被广泛用于食品、医 药、化工、纺织、造纸等行业。 世界上83的淀粉是由玉米加工而成的。 近年 来， 淀粉加工业的发展十分迅速， 平均年增加量在 14以上。 从发展趋势来看，玉米深加工的规模将继 续扩大，生产技术也将尖端化，其产品趋于多样化。 12玉米淀粉糖 与其他淀粉糖相比， 玉米淀粉糖具有成本低、副 产品多、效益高等优点。 在美国，有70左右的玉米 原淀粉被用作制糖原料，这使得每年仅用于生产糖类 的玉米就达3 300多万t， 超过中国整个玉米加工业 所用玉米。 据美国玉米精加工协会统计，2008年美国 生产玉米淀粉糖所耗用的玉米为1 491万t， 主要产 品包括高果糖浆（占72）、糊精、葡萄糖、山梨醇、木 糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇等。美国可口可乐和百事可 乐两大集团所用甜味剂分别有100和55是玉米 淀粉糖。 近20 a来，美国生产淀粉和淀粉糖所耗用的 玉米量不断增加，其中高果糖浆是增长幅度最大的淀 粉糖产品。 国外的玉米淀粉糖除用于食品工业外，还应用于 其他工业：在粘合剂中使用葡萄糖，可提高产品稳定 性，控制流动性，防止结外皮；在砖瓦制造中，葡萄糖 可防止干燥过程中水分移动， 从而减少破裂和变形； 淀粉糖可作为改良剂和可塑剂用于树脂制造；葡萄糖 可用作尿素和甲醛树脂的稳定剂；葡萄糖能够赋予树 脂粘性，延长发生罐寿命；淀粉糖还可作为纸板粘合 剂、金属减重剂和染料稀释剂。 13玉米酒精 酒精是玉米发酵产品中发展最快的制品。用玉米 收稿日期：20100218 作者简介：郭玲玲（1982），女，硕士，讲师，从事粮油食品深加 工方面的教学与研究工作。 第9期 总第195期No9 Total No195 2010年9月Sep 2010 农业科技与装备 Agricultural ScienceTechnology and Equipment 发酵生产酒精具有原料充足、 副产品价值高等优点。 近几年， 美国的发酵酒精工业以每年30左右的速 度增长， 现已成为世界上玉米酒精产量最大的国家， 其产量约占全美酒精总产量的95。 同时，酒精也是 美国玉米深加工的主导产品之一，其中燃料酒精是玉 米加工业的一个重大成果典范。燃料酒精的生产和使 用，给美国的经济、农业生产、贸易和人民生活带来了 极大的益处。 据美国玉米精加工协会报告，美国生产 燃料酒精所耗用的玉米约为1 562万t， 生产食用酒 精所耗用的玉米约为330万t。 由于燃料酒精可替代 汽油，因此，近20 a来，美国生产燃料酒精所耗用的 玉米量始终处于增长状态，而饮料酒精的耗用玉米量 则相对稳定。 14有机酸类产品 玉米深加工得到的有机酸主要有柠檬酸、L乳 酸和L苹果酸， 它们是食品添加剂工业中主要的酸 味剂。L乳酸和L苹果酸因性能独特而成为最有潜 力的新品种。 聚乳酸（PLA）塑料的问世，使L乳酸的 应用扩大到化工、环保等领域。 141柠檬酸柠檬酸是一种重要的有机酸，主要用 于食品工业。20世纪90年代起，世界的柠檬酸消费 量猛增，其中美国的消费量最大，约为2640万t；欧 洲的消费量在l8万20万t；日本的消费量多年一直 维持在20万26万t。 据不完全统计，全球的柠檬酸 年需求量约为92万t， 而柠檬酸年生产量约为915 万t，供求基本持平。 据专业人士估计，发达国家如美 国的柠檬酸年需求增长率为35， 发展中国家高 于这个水平。 142L乳酸乳酸中仅有L乳酸可以被人体完 全吸收。 传统上，L乳酸主要用作食品酸味剂。 用玉 米淀粉进行微生物发酵生产L乳酸， 具有生产成本 低、原料来源广的特点，且玉米淀粉液化过滤的残渣 是很好的饲料。 采用米根霉LA6菌株直接以玉米粉 作为碳源，配合不同氮源和发酵条件可生产L乳酸。 最佳培养基组成为：1）18玉米粉15玉米浆适 量无机盐；2）13玉米粉10玉米浆适量无机盐。 这两种培养基在34 下振荡（125 rmin）培养72 h， 对葡萄糖的转化率分别为754和922。 当前，美国和西欧国家在软饮料生产中，有用L 乳酸取代柠檬酸作为酸味剂的趋向； 在啤酒生产中， 这些国家禁止用磷酸调节麦芽汁pH值， 而是改用 L乳酸。L乳酸未来的最大市场，将是聚乳酸（PLA） 塑料制品的开发。 目前，世界乳酸的生产能力已超过 10万ta，其中发酵法占40，化学合成法占60。 15赖氨酸 玉米深加工产品中，氨基酸类的产品主要是味精 （谷氨酸钠）和赖氨酸。 味精的主要生产国是中国，赖 氨酸的主要生产国是美国和日本。 目前， 世界上95以上的赖氨酸都被用作饲料 添加剂。 随着世界饲料工业的发展，赖氨酸的消费量 逐年增加。 世界赖氨酸生产规模最大的是美国ADM 公司，其生产能力为1135万La，约占全球赖氨酸总 产量的12；日本味之素公司的赖氨酸生产能力约15 万ta； 日本协和发酵公司的赖氨酸年产量在5万t 以上。 以上3家公司的总生产能力约3235万ta，占 世界总生产能力的80， 其产量占世界总产量的 82。 16聚乳酸 聚乳酸是一种可以完全生物降解的塑料，可保护 环境和减少“白色污染”，是未来的一个发展方向。 在 美国，聚乳酸已被用作外科手术的缝合线。 据日本估 计，在若干年内聚乳酸的年需要量将达到300万t。美 国的聚乳酸年消费量为205万t，每年要从欧洲和日 本进口，以弥补国内生产的不足。 17低聚木糖 低聚糖热量低，抗龋齿，能促进人体肠道中有益 的双歧杆菌增值，从而改善肠道微生态环境，调整人 体生理功能，增强机体免疫力，预防疾病发生。国外将 其作为一种功能性食品添加剂大规模生产，并广泛添 加到糖果、饮料及各类保健营养液中，而我国相关的 研究不多。研究表明，粉红单端孢霉、卷毛壳和黑曲霉 能分解玉米芯产生低聚木糖， 发酵的最适条件为：基 质含木糖醇提取物5、蛋白胨01、尿素01，温 度为32 ，摇床转速180 rmin，培养时间48 h。 18膳食纤维 膳食纤维被世界誉为第七营养素。 目前，日本有 20多家制造食用纤维的公司； 美国的食用纤维制品 已达80余种，年递增率达3141。 谷物纤维是食品纤维的良好来源，但由于它被淀 粉包围，需将淀粉洗掉才能使纤维暴露出来。 淀粉的 去除可用酸解法和酶解法。 我国较常用酸解法，酶解 法（用枯草芽孢杆菌淀粉酶分解）则是新工艺。通过试 验，确定酶解法的最佳反应条件为：002 g酶50 g原 料，60 ，作用时间90 min。 2国外玉米加工业发展趋势 1） 深加工用玉米的比例将进一步提高。 目前，美 国深加工用玉米的比例是15，预计到2010年将提 高到18。 2010年第9期郭玲玲：国内外玉米深加工现状及发展趋势9 Current Intensive Processing of Maize at Home and Abroad and Its Future Development GUO Lingling （Qiqihaer Vocational College，Qiqihaer Heilongjiang 161005，China） Abstract: Maize is a crop of high yields and important materials for industries The development and utilization of maize with physical， chemical and ferment techniques is of great significance The current intensive processing of maize at home and abroad is discussed in terms of maize starch，starch sugar，alcohol，organic acid，lysine，Xylooligosaccharide Analysis is made on the future development in maize intensive processing The author points out that there are great potentials for maize to be developed into alcohol and lactic acid and the modern biological technology will be the key to the intensive processing of maize Key words: maize；intensive processing；starch；alcohol；review 2） 在玉米深加工产品中， 有较大发展的是酒精 和乳酸。 从深加工的主要产品来看，果葡糖的需求已 趋于饱和；变性淀粉的品种和数量已趋于稳定，预计 在今后一段时间里，只会随着造纸、纺织等工业的增 长而缓慢增长； 柠檬酸在食品工业中的应用亦趋稳 定，今后能否发展取决于它作为洗涤剂助剂与其他产 品在技术经济方面的竞争力；赖氨酸和黄原胶的产量 都不大， 而且其生产能力在近期内不会有大的发展。 未来有较大发展的是燃料酒精和乳酸。 在未来10 a内， 美国的燃料酒精生产会增加3 倍，是未来玉米深加工产品中增加幅度最大的。 乳酸 发展的关键是降低生产成本。美国已在研究改变乳酸 发酵菌种，并采取发酵与分离同时进行的方法，有可 能大大降低乳酸的生产成本，为聚乳酸的推广应用创 造条件。 美国每年需用400万t的可生物降解塑料， 如果用乳酸取代其中的10，每年就需要乳酸40万 t，其发展空间相当大。 3） 现代生物技术仍然是决定玉米深加工业未来 发展的关键技术。玉米深加工业的新产品开发和市场 开拓依然要依赖于现代生物技术，尤其是现代生物酶 技术和基因工程技术，这方面的研究趋势是：继续 致力于新酶的研究，包括新的酶使环糊精产品在气味 封存方面适应新市场；通过麦芽基酶同淀粉分枝结合 生产高麦芽糖浆； 新的高效酶化过程生产葡萄糖酸； 超葡萄糖苷酶生产具有功能和营养特性的IMO糖 浆。寻找一种能将玉米纤维中的葡萄糖、木糖和阿 拉伯糖转化为酒精的微生物，使玉米转化为酒精的转 化率提高到20。改进乳酸的发酵菌种和生产工 艺，使乳酸的生产成本进一步降低。 3结语 我国在玉米深加工和综合利用方面存在以下问 题：转化率低；综合利用较差；种植品种单一，不适应 加工转化发展的要求；加工业发展缓慢，产品种类少、 档次低；精品畜牧业发展滞后，妨碍玉米的转化增值。 玉米深加工在减轻环境污染、 增加农民收入、提 高企业经济效益方面发挥着积极、有效的作用。因此， 应充分利用这一优势资源，通过先进的生物化工技术 和规范的管理手段，将玉米深加工和综合利用工程做 大