玉米醇的应用

背景及概述^[1][2]

以玉米为原料进行深加工的企业中，如生产淀粉、淀粉糖、有机酸、氨基酸等产品的工厂，都会产生大量的下脚料。在这些下脚料中，大约可以分离出占原料质量5 %～ 6 %的玉米蛋白粉，这类玉米蛋白粉的蛋白质含量在60 %左右。玉米醇是玉米蛋白粉中的主要蛋白质，由于它不溶于水且缺乏赖氨酸、色氨酸等必需氨基酸，还存在色泽和气味等问题，因而较少作为食品原料应用。但玉米醇具有很好的成膜性、凝胶化性及较强的抗氧化性等，随着高度脱色、脱臭技术的发展，大大拓宽了其应用范围，使之成为一种用途广泛的工业原料。

应用^[3]

随着生物乙醇产业不断壮大，玉米醇产量不断增加，需要依据不同技术不断开发这种材料的新用途。由于玉米醇可以形成坚韧、光滑、疏水性膜，在工业、食品、医药领域存在广泛应用。

1.药物缓释材料

玉米醇作为一种工业高聚物受到了广泛关注，被应用于药物输送系统，如微球结构、膜结构，用于抗癌药物、阻凝剂、杀寄生虫的药物输送，它与药物之间呈现出较好的相容性。在药片溶解过程中玉米蛋白形成凝胶状的涂层和网状结构阻止药片破碎，作为药片的包衣，玉米蛋白具有紧密性和脆性，溶剂渗透到药物的内部将药物溶解，通过玉米蛋白形成的渗透系统孔状结构缓慢释放药物。

玉米醇纳米颗粒可以保护治疗性蛋白，能够使过氧化氢酶和超氧化物歧化酶充分发挥药物作用。叶酸―过氧化氢酶或超氧化物歧化酶在玉米醇纳米颗粒的保护下可以清除体外巨噬细胞产生的活性氧。玉米醇膜作为药物成膜剂如纤维素或聚丙烯酸酯衍生物的替代物，已被制成微球结构用来运输胰岛素、肝素、伊维菌素、乳酸菌素等。玉米醇颗粒可以保护大部分的番茄红素在胃里被释放出来。

2. 活性包装材料

由于环境等问题的存在，从天然的聚合物中开发出可食用可降解的包装材料是当下重要研究对象。利用酚类化合物如儿茶素、没食子酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸改变了玉米蛋白膜的脆性，制成了具有抗菌性和抗氧化性的玉米蛋白膜，可以作为生物活性包装材料。通过差式扫描热量法和傅里叶转变红外光谱法表明含有相变材料的玉米醇静电纺丝可以作为一种有效的包装材料。

玉米蛋白静电纺丝纤维表面积巨大，没食子酸在其表面的定位使得玉米蛋白可以作为可食性包衣用于干货食品，也可以作为多层结构中的一部分，同时具有一定抗菌性，作为一种新型生物材料在食品工业领域具有很大的前景。通过静电纺丝技术研究出一种超细的玉米醇高聚物纤维，这种纤维可以作为可食用的抗菌性食品包装，利用共焦拉曼成像光谱发现β胡萝卜素在纤维中以均匀状态分布，因此可以用这种纤维来提取β 胡萝卜素，同时该包装即使在紫外线照射下也具有较强的抗氧化性。在包装材料中加入抗菌物质可以延长食品货架期，玉米醇和活性化合物、麝香草酚、天然纤维的结合对于开发新型的包装材料具有重要意义。

3.复合膜

近些年来对于塑料包装的需求不断增加，基于环保方面的考虑，开发可降解的膜包装对生态环境具有重大意义，可食用、可生物降解的薄膜和涂层不仅能够控制水分、氧气、二氧化碳传输，保留香味成分，还可以防止品质劣化和增加食品的货架寿命。玉米醇与多糖、脂类及其他蛋白相互作用可以改变其功能性，作为工业副产品的乳清蛋白和玉米醇都具有良好的成膜性，利用乳清蛋白和玉米醇制成了单层膜和层压膜，与单纯的乳清蛋白膜相比，膜的极限拉伸强度增大，疏水性有所增强。

4. 保鲜材料

含有溶菌酶的玉米蛋白膜在4 ℃时可以抑制奶酪中单增李斯特氏菌产生，含有没食子酸、儿茶素的玉米蛋白膜能够使奶酪具有一定的抗氧化性，具有天然抗菌化合物的玉米蛋白膜活性包装不仅能增加新鲜奶酪的安全性，还能提高奶酪品质。

5、功能性食品

溶菌酶是最常用的抗菌物质之一，在纸质包装材料中经常出现，利用玉米醇可以控制溶菌酶的分布和释放，在玉米醇中加入溶菌酶、白蛋白、EDTA 二钠，开发出了具有抗菌性、抗氧化性并能清除自由基的功能性食品，其中白蛋白可以改变纯化溶菌酶在蛋白膜中分布，同时降低膜中溶菌酶在蒸馏水中的溶解性。玉米醇表面疏水，可以作为油脂模拟品，替代部分奶油用于冰淇淋，替代色拉油制作蛋黄酱，与普通油脂相比，所含热量较少，能够有效地预防由高热量饮食引起的肥胖症、高血压和糖尿病，符合健康饮食的要求。

提取^[4]

玉米醇最初是从玉米粉或玉米胚乳中提取的，提取成本很高。Osborne 发明了从湿法淀粉生产的副产物玉米黄粉( CGM) 中提取玉米醇的方法。该方法将玉米醇的得率从5%提高到了30%。此后经过科学家的不懈努力，玉米醇的提取工艺取得了长足的发展。目前工业中使用的醇溶蛋白提取工艺主要分为2 种： 第1 种方法见图所示，

首先将玉米黄粉与体积分数为86%~88%的异丙醇或93%~95%的乙醇在pH 值大于12 的条件下混合加热30~120 min；随后物料经过离心过滤冷却后添加甲苯、正己烷或苯除去脂肪和色素；最后经过闪蒸、过滤、粉碎等步骤得到纯的Zein；

第2 种方法:

玉米黄粉与异丙醇混合后经过离心、过滤、冷却、沉降后，其中一部分物料直接经过干燥粉碎得到含2%油脂的Zein；另一部分重复先前的步骤再进行干燥和粉碎，最终得到含0.6%油脂的Zein。提取Zein 的溶剂主要为短链的醇水溶液，如乙醇和异丙醇的水溶液，这两种方法使用的溶剂都是异丙醇。

与相同浓度的乙醇相比，玉米醇的异丙醇提取液浓度更高，产品得率较高。使用第1 种方法制成的玉米醇纯度高，这是由于甲苯有效去除了玉米醇中的油脂和色素，但这也增加了成本，且溶解的油脂和色素不易分离，又增加了回收的成本；第2 种方法需要使用更多的溶剂，且需低温冷却，也造成了成本的上升。我国关于玉米醇提取的研究起步较晚，但也取得了一定的成果。

主要参考资料

[1] 玉米醇的特性及应用研究

[2] 玉米醇在食品中的应用

[3] 玉米醇研究进展

[4] 玉米醇的提取及其应用