小麦发酵淀粉的加工利用

小麦发酵淀粉的加工利用

小麦是小麦制成粉末的皮碗。这是小麦面粉厂的主要副产品。它由小麦的果皮、种皮、糊粉层、少量胚和胚乳组成,富含纤维素和半纤维素。目前,主要用于饲料加工。近年来,随着人们生活水平的不断提高,人们的饮食结构发生了很大变化,对保健食品需求日渐增大。功能因子为膳食纤维、功能性低聚糖的保健食品已为广大消费者所接受、认可。麦麸是制备膳食纤维的理想原料,也是可利用的最广泛的膳食纤维源之一。麦麸经过深加工、多层次的开发利用,可生产出多种产品。本文从直接利用、提取利用两大方面对小麦麸皮的加工工艺及加工利用现状做一简要介绍。1直接使用1.1饲料蛋白的提取配合饲料中,最短缺的原料是饲料蛋白,因此开发饲料蛋白具有很高的经济和社会价值。微生物发酵法制取的酵母是一种优良的饲料蛋白,麸皮水解液中既含有五碳糖也含有六碳糖能被酵母菌代谢利用,用此水解液培养酵母可获得优质饲料蛋白。饲料蛋白的提取工艺:麦麸(80%)、糖原(20%)按料水比1∶7加水混合,于pH值1.5～1.8,125～130℃条件下水解1～1.5h后,用氨水中和水解液,过滤后制成缓冲剂。酵母菌经斜面培养、麦芽汁水解液扩大培养,过滤后与上述制成的缓冲液一起加入发酵罐中,每小时通气5min,培养18h后,离心分离、干燥、称量即得成品。1.2国内市场和国际市场两大市场的潜力含麸量达50%～60%的麸质面粉,不是简单地向白面中掺入麸皮的麸子面,而是通过改进面粉加工工艺提高面粉含麸量的。当前国际市场已有了一定的市场和生产规模,国内市场仍处于开发和起步阶段,其潜力不可低估。麸质粉制作工艺:干磨法:一次碾磨→风筛去皮→二次碾磨→过筛→装包湿磨法:加压湿磨→吸附过滤→烘干→减压干燥→过筛→装包产品特点:适口性稍差于精白粉,但粗纤维蛋白质含热量优于精白粉,粗脂肪低于精白粉,其粉质地疏松,可消化的蛋白量优于精白粉蛋白质量。1.3食用麸皮的功能为提高麸皮的食用性,可通过蒸煮、加酸、加糖、干燥,除掉麸皮本身的气味,使之产生香味,食感变好。日本市售的食用麸皮都是经过加热精制后的产品,既处理了麸皮中原有的微生物和植酸酶,又提高了二次加工的适应性,使制出的食品既提高了风味,同时也很卫生。日本市售食用麸皮的成分见表1。食用麸皮的加工工艺:2提取和使用2.1麸皮蛋白的提取麸皮中含有较高的蛋白质,其质量分数在12%～18%左右,是一种资源十分丰富的植物蛋白质资源。麸皮中的蛋白质组成和面粉中的不同,如表2所示。从表2中可以看出,面粉的主要组成蛋白质是谷蛋白和醇溶蛋白,而麸皮中4种蛋白质分布较均匀。提取麸皮蛋白的常用方法有以下几种:(1)化学分离法(碱法):用水浸泡麸皮,加碱溶解蛋白,而后以酸中和再沉淀蛋白液。(2)物理分离法(捣碎法):将麸皮粉碎加水搅成粥状,而后将其捣碎,用清水洗净,再用网筛分离蛋白质小块及淀粉。(3)酶分离法:通常用于提取麸皮蛋白的酶是胃蛋白酶和淀粉酶,以下简要介绍用这两种酶提取麸皮蛋白的方法。(1)利用胃蛋白酶提取:将麸皮加水加酸调节pH值至1.2～2.2(水温度40℃),再加入胃蛋白酶,即可得到蛋白质的水解液。(2)利用淀粉酶提取:将麸皮粉碎,加入α-淀粉酶,在45～60℃下反应6h后,使淀粉液化,蛋白质在不变性的情况下被分离出来。2.2膳食纤维的制备膳食纤维是指不为人体消化的多糖类碳水化合物与木质素的总称。小麦麸皮中约含有40%的膳食纤维,具有十分重要的生理功能,如预防便秘、抗癌、降低血清胆固醇、调节糖尿病患者的血糖水平、预防胆结石、减少憩室病等。制备膳食纤维的方法有酒精沉淀法,中性洗涤剂法,酸碱法,酶法等。其中酶法提取膳食纤维的方法简便易行,不需要特殊的设备,投资小、污染少,而且膳食纤维的产率较高,成分较理想。酶法提取膳食纤维的制备工艺如下:小麦麸皮预处理→加入65～70℃的热水(麦麸∶热水=1∶10)→加入混合酶制剂(α-淀粉酶和糖化酶)降解淀粉→加碱水解蛋白质(或加入蛋白酶酶解蛋白质)→水洗→离心脱水→高温灭酶(100℃)→干燥(105℃,2h)→膳食纤维→漂白处理→粉碎→精制小麦麸皮膳食纤维从小麦麸皮中提取出的膳食纤维被广泛应用到食品加工中,生产高纤维食品。如麦麸面包、麦麸饼干、麦麸香茶、麦麸花生乳等。2.3低聚糖的用途研究发现,低聚糖具有良好的双歧杆菌增殖效果和低热性能以及良好的表面活性,因此制备的低聚糖可用作双歧杆菌生长因子并应用于食品中。同时,由于其所具有的低热性能,属难消化糖,可作为糖尿病、肥胖病、高血脂等病人的理想糖源。另外,利用低聚糖所具有的表面活性,能够吸附肠道中的有毒物质和提高抗病能力,还可用在医药工业和饲料工业。小麦麸皮中富含纤维素和半纤维素,是制备低聚糖的良好资源。小麦麸皮低聚糖的一般加工工艺如下:小麦麸皮→粉碎→调浆→淀粉酶降解淀粉→蛋白酶降解蛋白质→分离过滤→加入低聚糖酶→过滤→活性炭脱色→离子交换→浓缩→喷雾干燥→成品2.4戊聚糖的分布大量的研究表明,戊聚糖对面团性质具有明显的作用并影响到面包的烘焙品质,小麦中的戊聚糖主要存在于小麦麸皮中,小麦麸皮中约含20%左右的戊聚糖。因此,以小麦麸皮为原料制备戊聚糖,并将其开发为面包添加剂,具有很好的开发前景。除此之外,戊聚糖具有高粘度氧化胶凝等性质,还可以作为增稠剂和保湿剂应用于食品行业。水溶性戊聚糖和碱溶性戊聚糖的制备工艺:2.5功能性氧化酶谷物中含有较多的抗氧化物,这些物质主要是一些酚酸类或酚类化合物,它们主要存在于谷物外层,总量可达500mg/kg,其中最主要的是阿魏酸。小麦麸皮中主要的功能性抗氧化剂为阿魏酸、香草酸、香豆酸。小麦麸皮中游离碱溶阿魏酸含量在0.5%～0.7%左右,可以将这部分物质富集出来,作为天然的抗氧化剂。麸皮抗氧化物的制备工艺如下:小麦麸皮→脱脂→95%乙醇提取→过滤→滤液真空蒸馏去除乙醇→高温高压处理(115℃,1500kPa,15min)→冷冻干燥→抗氧化提取物该提取物具有非常好的抗氧化特性,是一种较好的天然抗氧化剂来源。另外,由于抗氧化提取物中酚酸的协同效应,据报道含有酚酸的复合物有抗癌活性。2.6-淀粉酶提取粮食产品β-淀粉酶广泛存在于粮食谷物中,尤其是小麦、大麦、大豆等作物中含量较高。小麦麸皮中含有大量的淀粉酶系,其中β-淀粉酶的含量约5×104U/g(对麸皮)。从麸皮中提取β-淀粉酶,代替或部分代替麦芽用于啤酒、饮料等生产上的糖化剂,可节约粮食,并且也可实现粮食副产品的有效增值。麸皮中β-淀粉酶的制备工艺如下:小麦麸皮→水浸泡→盐析→纯化→β-淀粉酶制剂β-淀粉酶制剂产品可制成液态,也可经冷冻干燥制成固体产品。2.7麸皮多糖的制备小麦麸皮中的多糖主要是指细胞壁多糖(cellwallpolysaccharides),有时又称非淀粉多糖(non-starchpolysaccharides),它是小麦细胞壁的主要组成成分,其质量分数在50%左右。小麦细胞壁多糖主要集中在麸皮中,它在麸皮中的质量分数为30%左右;而胚乳中含量较少,在1%～3%左右。整粒小麦中细胞壁多糖的质量分数在9%左右,其含量虽然不高,但对小麦的加工、品质和营养等起着非常重要的作用。麸皮多糖的制备常见有两种方法,一是先从麸皮中分离出细胞壁物质,然后再从中制备麸皮多糖。另一种是从麸皮中制备纤维素,然后再制备麸皮多糖。其中第1种的制备工艺线路如下:麸皮→SDC(脱氧胆酸钠)均质处理→湿球磨处理→残渣用PAW(苯酚/乙酸/水)提取→残渣用DMSO(二甲基亚砜)处理→离心→不溶物→干燥→细胞壁物质(CMW)→碱液提取清液→中和→浓缩→有机溶剂沉淀→麸皮多糖麸皮多糖具有较高的粘性,并且具有较强的吸水、持水特性,可用做食品添加剂,作为保湿剂、增稠剂、乳化稳定剂等。另外,它还具有较好的成膜性能,可用来制作食用膜等。2.8饲食肉品的设备植酸钙在工业上普遍用作肌醇原料,我国肌醇90%出口,供不应求;其次在发酵、油脂、食品、医药等工业上均广泛应用。从麸皮中提取植酸钙原料来源充足,设备投资少,见效快,成本低,而且加工后的麸皮,因去掉了对动物有害的六磷肌醇酸脂,作禽畜饲料营养价值更高。麸皮中提取植酸的生产工艺如下:麸皮→稀硫酸浸泡→过滤→滤液加石灰乳(100g/kg)中和沉析分离出菲汀(静置2～3h后过滤)→菲汀加热水解(至pH3.0)→石灰乳中和水解液(搅拌20min)→过滤除磷酸盐→滤液用活性炭脱色→加热浓缩(比重为1.30左右)→二次脱色→冷却结晶(30℃下静置分层后过滤结晶)→干燥2.9玉米有机氮源用麸皮可以代替玉米作原料生产丁醇、丙酮。为了能正常发酵,除有足够的碳水化合物外,还必须有适量的氮元素和其它微量元素。试验研究表明,以麸皮作为有机氮源,是玉米所不及的,这是因为麸皮中含有15%～8%的蛋白质,而玉米含蛋白质仅8.5%;麸皮中含有硫胺素、核黄素、尼克酸等微生物生长所必须的生长素;此外,还含有α-淀粉酶、β-淀粉酶、氧化酶、过氧化酶和过氧化氢酶,这些都是微生物所必需的。用麸皮代替玉米,C/N适宜,发酵不但能顺利进行,而且效果上完全可以达到添加玉米的发酵水平。2.10水解和搅拌麸皮中蛋白主要含有麦谷蛋白和麦胶蛋白二种,其谷氨酸含量高达46%,是味精的主要成分。将麸皮加水加工业盐酸,校调pH1,移入密闭水解锅中,蒸汽保压10～15min,压力2.5kg/cm3,并慢速搅拌。然后放料、过滤、集取滤液、减压浓缩至含水量20%左右出锅,喷雾干燥得粉状晶体,收率为4.5%～6.2%。2.11木糖醇的生产木糖醇是一种新兴的国际型甜味剂,在食品、医药、化工等领域用途颇广。利用麸皮中较多的半纤维素、多聚戊糖经一系列的生化反应可制成木糖醇。其操作工艺为:麸皮加酸水解→加碱中和→脱色→蒸发→离子交换→二次浓缩→干燥,即得木糖醇。收率一般为51%。2.12用于制备微生物维生素e麦麸,特别是其中的麦胚含较高的维生素E,这种维生素E可用作肉类、果品、蔬菜保鲜。制作工艺是:麦麸→装袋→酒精器皿加热→减压浓缩→0.73%的维生素E溶液。2.13从麦皮舱中提取精华从小麦皮胚芽中提取的麦皮胚油,具有抗癌、防治老年人常见病、健美和延年益寿等功效。