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玉米皮资源的开发

时间:2022-11-12 百科知识 版权反馈
【摘要】:据测定,中小型玉米淀粉厂的玉米皮中,淀粉含量达到40%。因此,目前一些新建的大型玉米淀粉厂均将玉米皮干燥,再与胚芽饼及浓缩玉米浆混合,制取玉米纤维蛋白饲料,其产品蛋白质达21%~22%。玉米皮含有32%的葡萄糖,其中23%来自玉米皮中残余的淀粉。必须使玉米皮中的淀粉、蛋白质、脂肪通过分离手段除去,获得较纯的玉米质纤维,才能成为食物纤维,用作高纤维食品的添加剂。

用玉米为原料加工淀粉,必然有一部分玉米皮,排出厂外。有的称玉米纤维或玉米渣,一般均做饲料处理给附近农村。中小型厂由于设备和技术的原因,玉米皮的量达到玉米总量的20%,主要是因为淀粉收率低,导致玉米渣比例增加。据测定,中小型玉米淀粉厂的玉米皮中,淀粉含量达到40%。过去有些淀粉厂将玉米皮作为生产酒精或柠檬酸的原料,主要是利用玉米皮中残余的淀粉。随着技术进步,淀粉收率的不断提高,玉米皮中的淀粉减少,玉米皮的产率下降到14%。因此,目前一些新建的大型玉米淀粉厂均将玉米皮干燥,再与胚芽饼及浓缩玉米浆混合,制取玉米纤维蛋白饲料,其产品蛋白质达21%~22%。

根据研究表明,用湿法加工玉米淀粉,其玉米皮的化学成分见表3-1。

玉米皮含有32%的葡萄糖,其中23%来自玉米皮中残余的淀粉。为利用湿磨法玉米淀粉厂的玉米皮,采用酸水解法,即固液比1:3,固酸比30:1,温度130℃的条件下水解玉米皮,分出水解液,进行分析,其可溶物达69.2%,具体构成为:葡萄糖28.2%,木糖15.2%,阿拉伯糖8.7%,蛋白质5.7%,其他11.4%。

表3-1 玉米皮的化学成分

用玉米皮经水解生产饲料酵母的流程如下:

(1)玉米皮的水解。玉米皮装入水解反应器,然后按固液比1:10的比例,加入清水,使水分(包括玉米皮自身含有的水分在内)达到10倍于玉米皮的绝干物质。水解用硫酸做催化剂,硫酸的用量是使水解物料中硫酸浓度达到0.7%~0.8%为度。一般是先把硫酸加入需补入玉米皮的清水中,配成稀酸溶液,在玉米皮装料完毕时,随即加入稀酸液。然后由水解反应器底部通入蒸汽,使物料翻动均匀,逐渐升温到125~127℃,水解2小时,使水解完全。

(2)水解液的中和。水解液含有硫酸,可用氨水使之中和。中和是在水解液冷却以后进行的。加入氨水中和,使硫酸生成硫酸铵,硫酸铵溶解在中和液中,可以作为下一步发酵的氮源利用。中和剂如没有氨水,也可以用碳酸铵代替,但要注意中和过程产生较多泡沫,防止溢罐。中和终点控制在pH值5.5左右。中和完毕,进行过滤,滤出的残渣,仍可作为饲料使用。

(3)酵母的繁殖利用。玉米皮水解液培养酵母,需要相应的温度、酸度、培养基浓度等条件,才能顺利繁殖。饲料酵母生长繁殖的最适宜温度随菌种不同也有所不同,但是一般以28~30℃较合适。在较高的温度时,繁殖速度能加快,但是所得酵母易于在保存期中自行分解。超过36℃酵母繁殖速度反而减慢。酵母繁殖过程中,随着糖类的降解会放出热量,大致每利用1千克糖,要放出5 024千焦耳热量。因此,在酵母繁殖过程,虽有搅拌和通气,能带走一些热量,还需在反应罐中配置冷却系统,以保证酵母在最适的温度下繁殖。

(4)酵母的离心和干燥。发酵完毕的成熟醪,含0.2%~0.3%的残糖和10克/升的酵母菌体(以干物质计),通过第一级酵母离心机,使酵母浓度浓缩到7%~9%,分去醪液。得到的酵母浓缩液,约20%~30%回到生产过程,做生物反应器的种母用,而70%~80%的浓缩酵母液,用水稀释2~3倍,进入第二级酵母离心机,进行洗涤和分去洗涤水,提高酵母浓度到9%~10%以上。然后可通过压滤机,滤去水分,得到压榨酵母,含水75%左右,可作为商品,就近做配合饲料用。如需将酵母送往远处,则应将第二级分离的酵母液进行干燥。

食物纤维亦称膳食纤维,作为一种特殊营养食品的添加剂,随着经济的发展和科学知识的普及,人们对此表示了十分的关心。1989年在东京召开的由英、美、日等国食物纤维专家参加的国际会议,对食物纤维的定义、功能以及流行病学调查,作了广泛的讨论。食物纤维主要指的是以纤维素、半纤维素、木质素、果胶等人体消化酶难以消化的高分子物质。但是它对于改变血清胆固醇、预防高血脂和肥胖症以及促进中毒性物质的排除,从而减少直肠癌等都有一定的关系。所以人们把食物纤维称为“第七营养素”。

食物纤维一般可分为不溶性纤维和可溶性纤维两类。不溶性纤维主要是细胞壁的构造物,包括纤维素、半纤维素、木质素和原果胶等;可溶性指能溶于水的果胶、植物胶、植物粘胶和海藻多糖等,也包括水溶性的半纤维素糖醛酸。食品工业用的人工合成羧甲基纤维素,也称可溶性纤维。

食物纤维的共同特点是保水吸水,在体内能生成溶胶和凝胶,延迟食物成分在消化器官内的扩散,促使延缓糖分的吸收;对无机质及有机质有吸附功能。

食物纤维的来源十分广泛,而玉米淀粉厂的玉米皮已经是从谷物中分出来的纤维物质,但玉米皮在未经生物、化学、物理加工前,难以显示其纤维成分的生理活性,这已经为国外的研究所证实。必须使玉米皮中的淀粉、蛋白质、脂肪通过分离手段除去,获得较纯的玉米质纤维,才能成为食物纤维,用作高纤维食品的添加剂。此外,如不经分离提纯,不仅缺乏生理活性,而且会使食品的口感变坏。研究证明,玉米纤维的活性部分,主要是半纤维素,特别是可溶性部分。将这一部分作为食品添加剂,其口感要比不溶性部分好。

日本研究者提议用酶制剂酶解玉米皮,使淀粉、脂肪、蛋白质降解而除去,精制玉米纤维其半纤维素含量达60%~80%。将这种食物纤维制成饼干,含量在2%时,口感好。动物试验表明,对抑制血清胆固醇上升,有明显效果。

上述玉米食用纤维具有多孔性,吸水性好,添加到豆酱、豆腐、肉类制品中,能保鲜并防止水的渗出;用于粉状制品(汤料)可作载体;用于饼干中可使生面团易于成形。

在美国大量流行的高纤维食品有各种燕麦片,其中总纤维含量为8.9%~9.9%,可溶性纤维为5%;也有全粒玉米粉、玉米片,总纤维含量达15%,可溶性纤维为9%。美国玉米制品公司生产一种食物纤维含量高达90%的玉米麸皮制品,可作为面包、饼干、点心、早餐谷物的添加剂,产品高纤维、低脂、低植酸,没有厌恶的风味。美国营养食品公司生产的玉米、黑麦、麦芽复合谷物纤维,总纤维含量达62%,制成的面包、点心、焙烤食品,外表色泽金黄,具有天然果仁风味。玉米皮生产膳食纤维工艺参见小麦麸皮制备膳食纤维。

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