玉米胚芽的综合利用

1、玉米胚芽的综合利用摘要：玉米胚芽含丰富的人体必须营养素，利用玉米淀粉厂副原料玉米胚芽，经先进的生产工艺与技术，进行油的提取、纯天然植物蛋白的提纯。既可充分利用我国粮食资源，增加粮食附加值，还可以对淀粉厂产品进行综合利用，同时为食品行业增加新型植物材料。关键词：玉米胚芽；油；植物蛋白我国是玉米产量大国，居世界第二，玉米除少量食用外，大部分 作玉米淀粉生产原料、饲料原料及酒精原料。其中玉米淀粉平均年产 量近1.70X 109kg,副原料中玉米胚芽近2.0Xl08kg,目前主要是将部 分玉米胚芽生产玉米胚油。玉米胚芽含丰富的人体必须营养素，玉 米胚芽占玉米重的8%10%,每100g玉米胚芽含蛋白质2

2、0.5g、脂 肪28.6g、碳水化合物40.8g以及丰富的VB、VE、粗纤维和多种氨 基酸、矿物质。因此，利用玉米淀粉厂副原料玉米胚芽，经先进的 生产工艺与技术，开发纯天然植物蛋白饮料，既可充分利用我国粮食 资源，增加粮食附加值，还可以对淀粉厂产品进行综合利用，同时为 食品行业增加新型植物蛋白饮料。1玉米胚芽的营养价值玉米胚芽油含有丰富营养成分和较高营养价值，其脂肪酸组成中80%以上是油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸，不含胆固醇，且 富含维生素E,具有防止动脉粥样硬化病变和抗衰老作用，正日益成 为理想的健康营养食品。长期食用玉米胚芽油具有改善人脑细胞功 能，增强记忆力，缓解人体机制老化及老年

3、斑形成，预防肌肉收缩， 增强体质活力，控制血中胆固醇等作用3。提油后的玉米胚芽饼（粕）往往含有玉米纤维，特别是有一种异 味，所以一般均作为饲料处理。如果胚芽分离效果好，而且以溶剂浸 出法制油，那么这样获得的脱脂玉米胚芽粕经过脱溶脱臭处理后，就 成为一种风味、加工性能和营养价值均良好的食品添加剂， 可在糕点、 饼干、面包中使用，也可制作胚芽饮料或制取分离蛋白 。玉米胚芽蛋白主要由球蛋白和白蛋白构成，含量达60 %以上。有 关玉米胚芽蛋白质的生物学价值， 通过酶解测定，其总蛋白或主要组 成谷蛋白，均不低于鸡蛋白和酪蛋白。按其氨基酸构成评定，符合国 际卫生组织全价蛋白的规定值，近似于人奶和鸡蛋生物学

4、价值。 其氨 基酸组成不同于胚乳，必需氨基酸含量很高，尤其是玉米胚乳中缺乏 的赖氨酸和色氨酸含量都比较高。玉米胚芽蛋白的氨基酸组成与鸡蛋 白的氨基酸组成非常相似，与FAO/WHO推荐的人类蛋白质标准具有 较好的一致性。2玉米胚芽油2.1水代法水代法是一种传统的提油方法。其原理是以水代油，油料经烘炒、 磨碎后，加入大量沸水搅拌振荡，利用蛋白质的亲水性强而油脂疏水 性强的特性达到分离油脂的目的。该法设备简单，不需加入有机溶剂， 提取的油脂品质好。例如小磨香油就是用此法制成的。2.1压榨法压榨法是通过机械压力把油从油料中挤压出来，是油脂厂普遍应 用的方法。在压榨前，需要经过筛选、轧坯、蒸烘等工艺对油

5、料进行 预处理。筛选是为了除去油料中的杂质；轧坯是使油料在蒸烘时受热 和水分分布均匀，并使油料中部分细胞组织受到破坏，有利于油脂的 榨出或浸出；蒸烘可使油料中的蛋白质凝聚变性， 破坏蛋白质胶体对 小油滴的包围，同时高温能够增加油脂的流动性，使小油滴汇成大油 滴从料坯中流出。压榨过程中也常采用溶剂萃取法浸出油饼中残留的 油脂。2.2浸出法把油料胚（或预榨饼）浸于选定的溶剂中，使油脂溶解在溶剂内（组成混合油），然后将混合油与固体残渣（粕）分离，混合油再按 不同的沸点进行蒸发、汽提，使溶剂汽化变成蒸气与油分离，从而获 得油脂（浸出毛油）。溶剂蒸气则经过冷凝、冷却回收后继续使用。粕 中亦含有一定数量的

6、溶剂，经脱溶烘干处理后即得干粕，脱溶烘干过 程中挥发出的溶剂蒸气仍经冷凝、冷却回收使用 。2.3水酶法玉米胚芽在浸泡、干燥、储藏期间，胚芽内部许多酶如过氧化物 酶、脂酶使玉米胚芽油发生降解反应，其降解产物在预榨、浸出过程 中进入油中，使油脂品质下降。既为了最大程度的保留营养物质，也 为了可以同时得到油与蛋白质，水提法的出现恰恰满足这两点。但是 由于水提法不足以彻底破坏植物组织细胞壁而导致出油率低、蛋白质回收率不高。因此，通过诸多研究者的研究发现，通过水酶法即在机 械破碎的基础上，采用能降解植物油料细胞壁的酶， 从而使油脂从油 料中释出。利用非油组分对油和水的亲和力差异， 同时利用油水比重 不同

7、而将油和非油组分分离 。李珺等8研究认为：pH值、加水比、蒸汽处理时间、酶的选择、加酶量以及作用时间对油脂的提取率都有很大影响。 在水酶法制取玉米胚芽油的工艺中，最适参数为：料液比 1: 5，蒸汽预处理时间20 min，酶的加入量0.18%,反应时间6h,此时提油率可达89.75%。王 素梅等9研究认为：水酶法制取的油脂，其氧化稳定性、生育酚及酸 值均较压榨油高，而磷脂及过氧化值则远小于压榨油中的含量。由此可见，水酶法是一种很好的提油方法 ，不仅能提高出油率，而且油脂 的稳定性也很好。2.4超临界CO?萃取传统的压榨法或预榨一浸出法得到的玉米毛油中因含较多叶黄 素和叶红素，呈深琥珀色，含磷脂较

8、多（1%-3%），较多的非脂肪成 份（主要是甾醇，1%以上），游离脂肪酸含量高于一般的植物油（约 1.5%）。此外，湿法去胚得到的胚芽有很浓的酸味和玉米糠味，必须 经脱酸、脱色、脱臭、脱胶等处理，才可食用。经多次精炼，玉米 油中的不饱和脂肪酸在高温下被氧化，Ve和怜胡萝卜素等营养成份有所损失。我们采用超临界CO2萃取技术从玉米胚芽中萃取玉米油，并根据 玉米油中各组分在超临界中溶解性能的差异， 通过改变压力进行选择 分离，在萃取的同时完成脱胶、脱酸、脱臭和脱色的精制过程。尹卓 容10实验得到萃取最优条件为：35MPa, 65C条件下萃取，回收率达 到 95.7%。2.5油粉的微胶囊化由于胚芽油不

9、稳定，其中含有较多的易氧化成分，通过微胶囊化 处理，不仅增强稳定性、延长货架期，也明显增强其对水的溶解性和 乳化分散能力。以CMC和大豆分离蛋白最为包裹玉米胚芽油的壁材， 以蔗糖脂肪酸酯、分子蒸馏单甘脂为乳化剂，采用喷雾干燥法制备玉 米胚芽油的微胶囊11。3玉米胚芽蛋白3.1玉米胚芽蛋白的功能性质玉米胚芽蛋白的溶解性较好，在碱性条件下(pH8时)，其氮溶解指数(NSI)非常高，可达95.6%。不同脱胚方式和脱脂方式对玉米胚芽 蛋白的溶解性影响较大。采用低温条件下干磨脱胚和超临界萃取制 油，获得的玉米胚芽蛋白具有较好的功能性质。Za-yas等比较了不同脱脂方式的玉米胚芽蛋白的溶解性，与传统的正己

10、烷脱脂方式相比， 采用CO2超临界萃取脱脂，玉米胚芽蛋白的溶解性明显提高，这可 能是由于在传统的溶剂浸油后的脱溶过程中，造成蛋白质变性，使溶解性变差12。玉米胚芽蛋白具有较好的吸水性，远远超过乳清浓缩蛋白和大豆 蛋白。不同的脱胚方式影响玉米胚芽蛋白的吸水性，Nielsen等测定干磨法获得的玉米胚芽蛋白粉吸水性为4.2g/g，湿磨法为 6.98.0g/g13。关于玉米胚芽蛋白的吸油性，Hung等的研究表明：玉米胚芽蛋 白的吸油性与脱脂乳粉(NFDM，non-fat dry milk)和大豆浓缩蛋白相 近，低于乳清浓缩蛋白和酪蛋白钠盐14。利用这种性质，玉米胚芽蛋 白可用做碎肉制品中的蛋白质添加剂

11、， 以提咼产品品质，降低生产成 本。与其他的植物蛋白一样，玉米胚芽蛋白在等电点区域，其乳化活 性最低，这说明乳化活性与溶解性密切相关；在pH7.08.5时，玉米胚芽蛋白的乳化活性有明显的增加。 Zayas等人研究证明玉米胚芽蛋 白具有良好的乳化能力和乳化稳定性，可以做为一种蛋白质添加剂用 于食品中15。3.2玉米胚芽蛋白分离蛋白的提取目前从饼粕中提取玉米胚芽蛋白主要有以下几种方法：（1）水相法：采用不同水相（水、稀碱、稀酸、稀盐）将蛋白提取出来，在蛋 白质等电点附近将蛋白沉淀，再分离干燥制取玉米胚芽浓缩蛋白。 此 方法制取浓缩玉米蛋白具有工艺简单、成本低等优点，容易实际应用， 但这种方法在工业

12、生产中往往蛋白得率较低。（2）水相酶解法：利用 蛋白酶将玉米胚芽粕中蛋白质充分溶出以提高蛋白质收率。此方法中酶制剂的成本较高。刘晓等利用纤维素酶与玉米蛋白粉反应后， 多级 酸洗，得到蛋白产品中蛋白质含量达。（3）有机溶剂法：利用丙酮、 乙醇等有机试剂提取饼粕中的多酚、植酸后得到蛋白质。因工艺复杂， 成本高及溶剂对蛋白质营养价值有一定影响，工业化生产困难较大。（4）双液相萃取法：王车礼等采用CaCL:水溶液和二氯乙烷为液选 剂处理菜籽粕，从菜籽粕粒度小于 0.2mm的饼粕得到含量大于58% 蛋白质，有少量籽皮。（5）超滤、渗滤法：利用超滤膜对分离组分选 择性，截留分子量较大各种蛋白质分子或相当粒

13、径胶体物质，可将蛋白质浓缩和分离并保留在截留物中，产品蛋白具有较佳氨基酸组成。缺点为膜容易被阻塞，分离效率下降。利用超滤和渗滤处理盐溶球蛋 白，使球蛋白沉淀，同时溶液中植酸盐含量大幅降低，经喷雾干燥得 到蛋白质含量为85.6%。3.3玉米胚芽蛋白在食品中的应用3.3.1在焙烤食品中的应用玉米胚芽蛋白氨基酸组成均衡、必需氨基酸含量高，是一种很好 的食品营养添加剂。焙烤食品中添加玉米胚芽蛋白，可以弥补小麦蛋 白质中赖氨酸和苏氨酸的不足，起到强化蛋白质的作用。姜元荣研究发现在面包中添加 20%玉米胚芽蛋白粉时，不仅面包 的蛋白质含量大大提咼，而且外观、膨松度、口感等指标与原来无多 大差异16。籍保平

14、等对玉米胚芽面包面团的发酵性能进行研究发现， 玉米胚芽粉的添加量对面团的发酵性能有很大的影响，随着胚芽粉添加量的增加，面团发酵后的最大体积减小，发酵时间缩短；当胚芽粉 添加量不大于3%时（按质量计），胚芽面包面团发酵的最大体积与面 包专用粉基本相同，当胚芽粉达到 9%时，面团发酵的最大体积减小 约18%，生产不同的面包，应选择不同的玉米胚芽粉添加量17。卢敏 在面粉中加入2%的玉米胚芽蛋白粉，制作饼干，饼干体积增大，口 感更为松脆18。Guota在普通玉米中添加1 : 1的脱脂玉米胚芽粉（以蛋白质含量 计），加工制作了玉米胚芽蛋糕，大大提高了玉米蛋白质的利用率， 其生物价（BV）、蛋白质净利用

15、率（NPU）、蛋白质功效比值（PER）较未 添加分别提高了 18.2%、11.4%、20.0%19。Tsen等在小麦粉中添加12%的玉米胚芽蛋白粉，生产营养强化面包，产品外观、口感与普通 面包无明显差异；继续增加玉米胚芽蛋白粉的添加量，当添加量达到24%时，面包的膨松度降低，体积变小20。332在肉制品中的应用碎肉制品的生产取决于瘦肉能否在一定条件下，与脂肪（肥肉）形成具有热稳定性的乳化肉糜，即加热后脂肪和水分仍保留在肉糜中而 不会分离出来，因此在碎肉制品中要添加蛋白质以改善肉糜稳定性， 增加产品持水、持油的能力。传统的蛋白质添加剂包括酪蛋白、孚L清 浓缩蛋白、大豆蛋白等，国内目前在肉类食品中

16、使用的蛋白质添加剂 主要是大豆粉和大豆分离蛋白。李晶等将玉米胚芽蛋白代替大豆分离蛋白，应用于乳化性碎肉制品中，通过研究发现，玉米胚芽蛋白对固体脂肪的乳化能力与大豆分 离蛋白相似，但是对油的乳化稳定性和凝胶性均比大豆分离蛋白好； 添加玉米胚芽蛋白产品的质构性能（硬度、弹性、黏结性、咀嚼性）与 添加大豆分离蛋白没有明显差异，并且提高了产品的得率21。Zayas等研究发现，在肉糜中添加 2%4%的玉米胚芽蛋白能够增加肉糜的 持水力、弹性和热稳定性，从而显著地增加了最终产品的得率，产品 的颜色、口感（肉香、肉味）、组织特性、储藏稳定性没有发生明显变 化22-23。Brown等在肉馅中分别添加2.5%7

17、.5%的玉米胚芽蛋白粉， 制作牛肉馅饼，研究发现添加玉米胚芽蛋白粉能够增加肉馅的持水性 和持油性，提高肉馅的乳化稳定性，改善了产品的组织特性；品尝试 验表明：配方中加入玉米胚芽蛋白粉使肉馅的咀嚼性明显提高，但是 馅饼的肉香味稍有降低24。333制备植物蛋白饮料利用玉米胚芽进行蛋白饮料的生产，国内研究较多。无锡轻工大学的马晓军直接以玉米胚芽为原料，对玉米胚芽汁的生产进行了研 究，其生产工艺流程如下：玉米胚芽-漂洗-浸泡-洗涤-磨浆-浆 渣分离t配料t均质（两次）超高温瞬时灭菌，脱臭灌装封口- 杀菌冷却。由于在生产工艺中并未去除玉米胚芽中的油脂，所以完全保持了玉米胚芽的营养，经工厂化生产试验验证，

18、其产品品质稳定、 口感细腻滑润、饮后余香无穷 曲。李琰用生产玉米淀粉后分离出的副原料玉米胚芽，经清洗、冻 干、微波烘烤、粉碎、调配、去油脂等先进生产技术与工艺，生产玉 米蛋白饮料。通过实验得出了玉米胚芽植物蛋白饮料最佳生产工艺条 件为：均质粒度20um,调配后二次均质压力分别是 20MPa、30MPa, 均质温度为70 C,加0.1%蔗糖酯和0.1%黄原胶复合稳定剂。王文侠 26以干法玉米胚芽为原料，对酶法制备玉米胚芽蛋白饮料基料的工艺 条件进行了研究。结果表明，Alcalase蛋白酶能显著提高玉米胚芽蛋 白质及其水解物提取率，提取的较优工艺条件是：料液比 1: 6,碱 性蛋白酶加量0.2%（

19、以蛋白质计），pH7.0,浸提温度60C，浸提时间 5h。在玉米胚芽蛋白饮料基料制备工艺中， 碱性蛋白酶能显著地提咼 玉米胚芽蛋白质及其水解物的提取率。 经过二次浸提，蛋白质及其水 解物提取率可达65.38%。玉米胚芽蛋白饮料是中性饮料，营养丰富， 生产过程中只要控制好关键技术与生产卫生条件，就可生产出质优味 美的玉米胚芽植物蛋白饮料。4其它方面的应用酱油生产需要大量蛋白质原料，目前国内企业采用的是大豆或豆 饼。胚芽粕富含氮源且价格低廉，将其做为蛋白质原料用于酱油酿造 不仅找到新的蛋白质原料，而且用其酿造酱油后，酱油糟还可以生产 饲料，因此用玉米胚芽粕代替大豆生产酱油，增加了产品的附加值， 为

20、企业创造更高的利润。最佳工艺参数：豆饼：玉米胚芽粕=1:1,麸皮添加量20%，面粉含量4%,含水量30%。【27】将玉米胚芽用于酸奶的制作，生产出一种新型的、营养更加全面 合理的产品，具有很好的实际应用前景。以玉米胚芽和奶粉为主要原 料，经过酶法提取玉米胚芽汁，再经调配、均质、杀菌、发酵等工艺 制成发酵型玉米胚芽酸奶，产品营养丰富，风味独特，具有保健功效28O玉米胚芽中的玉米纤维是以多糖为主的、 不能被人体消化吸收的 高分子物质，具有膳食纤维的功能特性，可促进肠胃蠕动，螯合胆固 醇，防治心血管疾病等，是制造越来越受到人们青睐的膳食纤维食品 的优质原料30。研究表明，添加适量优质大豆膳食纤维和分

21、离蛋白均 可提高面包品质，并可减少其他辅料用量29。通过对面团流变学特性 和面包品质特性进行分析，在面包制作中，添加玉米胚芽粕是可行的， 但为了使面包品质不受较大影响，面粉中玉米胚芽粕的添加量应不超 过 50 g/ kg30。5结束语通过上述对玉米胚芽的综合利用现状的分析从玉米深加工的角度来说，对玉米胚芽蛋白进行综合利用是一项很有发展前途的行业。 它不但可以满足人们对营养的需求，还可以带动一系列食品加工行 业，并且对环境保护也起到了积极的作用。其中新型植物蛋白饮料的研制是一项简单可行、经济效益较好的产业。水解玉米胚芽制备玉米 胚芽肽则是新兴的行业、但是产率低是一个亟待解决的问题。参考文献1 李

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