玉米浆的主要应用和制备

背景及概述^[1][2]

玉米淀粉是以玉米为原料生产的一种淀粉，其生产方法是：玉米除杂、玉米浸泡、玉米粗碎、胚芽分离、玉米磨碎、淀粉筛分、蛋白质分离和淀粉清洗、离心分离和干燥后得到玉米淀粉。玉米淀粉在生产中得到如下副产品：(1)玉米浆：用二氧化硫溶液逆流浸泡玉米，最后泵出浸泡水含干物质6～7%，可以采用三效真空蒸发，将它浓缩到含干物质50%的浓液，称为玉米浆，玉米浆化学成分如下：水分48～50%、还原糖5.5-6.0%、含氨量3.6-4.4%、无机物10-12%、氨氮0.9-1.1%、乳酸9-12%；(2)玉米胚芽；(3)蛋白质水；(4)渣子。玉米浆是生产玉米淀粉的副产物，通常与回收的玉米蛋白质和粗、细渣混合后，作为动物饲料，亦可作为作为抗菌素营养料和制造菲门和肌醇的原料。

玉米浆是玉米浸泡水的浓缩物，玉米浸泡水是玉米湿法加工淀粉过程中产生的废水，是一种酸性高浓度有机废水，废水的pH值为3.5左右，我国每年玉米淀粉产量达2600万吨，产生玉米浸泡水2080万吨，现在国内普遍采用的处理方法是将玉米浸泡水浓缩成玉米浆，将玉米浆作为生物发酵的培养基使用。

玉米浆的特性为：容易发酵变质、不易运输储存、吸湿性强、难于固化。

玉米浆主要营养成分包括蛋白质、氨基酸、还原糖、维生素、乳酸等，固化后的玉米浆的粗蛋白含量为50%左右，可作为高蛋白饲料使用。

理化性质及结构^[1]

玉米浆的组成为：水50～60%；干物质40～50%：粗蛋白质45%，还原糖10%，维生素2%，乳酸18%，钾4%，植酸2%，亚硫酸盐0.6%。玉米浆主要营养成分包括蛋白质、氨基酸、还原糖、维生素、乳酸等。玉米浆有毒、抗营养因子包括：过量的钾、植酸、亚硫酸盐、曲霉毒素等。过量的钾会损害畜禽的消化系统，导致畜禽腹泻甚至中毒死亡；植酸是一种有机磷酸类化合物，影响畜禽对食物源中微量元素的利用度，阻碍内源性微量元素的再吸收，降低畜禽对蛋白质的消化率；亚硫酸盐破坏畜禽体内维生素B1辅酶，致使畜禽机体代谢紊乱，产生代谢不完全的有毒物，畜禽长期摄入亚硫酸盐，可造成维生素A、D和E的缺乏症，影响动物的生长、泌乳及繁殖等；玉米浆中的曲霉毒素可导致动物中毒甚至死亡。去除有毒、抗营养因子的固化玉米浆，粗蛋白质含量达到45～60%，可替代豆粕；去除有毒、抗营养因子、添加载体的固化玉米浆，粗蛋白质含量达到28%以上，可替代DDGS。

玉米浆

应用^[3]

1.从玉米浆液中提取蛋白和菲汀

取干物含量为5%，pH值4.5的玉米浆为原料，向打入储罐中的玉米浆中加入酸性内切蛋白酶（无锡杰能科生物工程有限公司，酸性蛋白酶GC106），并按以下酶解条件酶解：温度35℃，pH4.5，加酶量为5u/g干物，酶解时间为18h，此时，大分子蛋白的水解程度为5%。酶解后的玉米浆通过过滤器除去浆中的较大的固体颗粒杂质后；再使用截留分子量190kDa的聚偏氟乙烯平板膜对玉米浆酶解液进行过滤，其中，该过程操作温度为25℃，pH为4.5，运行压力2Bar，时间2.5h。膜分离平均通量为55LMH。玉米浆被分为截留液和透过液两部分。膜过滤的透过液经过先加入10%的氢氧化钙溶液。其中，钙与干物质的质量比为1：40。再由10%的氢氧化钠溶液调节pH至7.1后，通过板框过滤得到粗菲汀，在经过精制、烘干、粉碎步骤得到纯度为81%的菲汀成品，收率为92%。板框滤过液经过调酸后浓缩用于纤维饲料喷浆。膜分离的截留液经过渗滤、干燥等步骤制得干基蛋白含量45%的蛋白产品。

2.玉米浆制备生物复合液体肥料

在200r/min的搅拌转速下，向玉米浆中加入饱和石灰水，直至玉米浆pH值达到9，过滤，除去硫酸钙和过量的氢氧化钙。

取过滤后的玉米浆，在65℃条件下，按45000U/g（按照玉米浆中的蛋白质含量计算）加入碱性蛋白酶，恒温酶解3h。然后用5mol/L的盐酸调节酶解液的pH至7，酶解液温度为60℃时，按15000U/g（按照玉米浆中的蛋白质含量计算）加入木瓜蛋白酶，恒温酶解4h。在此条件下玉米浆的蛋白水解率约为42.67%。

在玉米浆酶解液中依次加入3%的过磷酸钙、1.5%的氯化钾、1.5%的磷酸氢二钾，0.05%钼酸铵，0.015%的硼酸，5%的尿素，混匀。

将酶解液在70℃、20MPa压力的条件下进行一次高压均质，制成玉米浆生物复合液体肥。生物复合液体肥的总养分的质量分数为32.75%。

3.替代豆粕

（一）去除玉米浆中过量的钾。常温下，取玉米浆1000g加入酒石酸30g，得到悬浮液；将悬浮液做固液分离，得到80g滤饼和950g除钾母液；将滤饼洗涤、干燥，得到酒石酸氢钾50g。

（二）去除玉米浆中的植酸。向步骤（一）得到的950g除钾母液中加入氢氧化镁固体物45g,得到悬浮液，测得悬浮液的pH为5.0；将悬浮液做固液分离，得到120g滤饼和875g除植酸母液；将滤饼洗涤、干燥，得到植酸镁92g。

（三）去除玉米浆中的亚硫酸盐、曲霉毒素。向步骤（二）得到的875g除植酸母液中加入工业用过氧化氢3ml进行氧化反应，使亚硫酸盐转化为硫酸盐，同时去除曲霉毒素。

（四）均衡玉米浆营养。向步骤（三）得到的875g除植酸母液中加入赖氨酸6g，得到营养均衡玉米浆。

（五）固化玉米浆。将营养均衡玉米浆脱水固化，得到玉米浆固体物350g，测得玉米浆固体物的粗蛋白质含量为60%，可替代豆粕。

制备^[2]

将定量的玉米浆送入阴离子树脂柱吸附罐，搅拌吸附1.0小时后将玉米浆送入阳离子树脂柱吸附罐搅拌吸附1.2小时后结束，阴离子树脂柱吸附和阳离子树脂柱吸附的目的是除杂和脱色。将阴阳离子吸附后的玉米浆送入超滤膜分离器，控制玉米浆在超滤膜分离器的入口处的压强为0.59Mpa,玉米浆在出口处的压强为0.51Mpa，让玉米浆通过超滤膜滤除杂质，杂质通过设置于超滤膜分离器上的杂质出口排出。经超滤膜过滤后的玉米浆送入反渗透膜分离器，调反渗透膜分离器的玉米浆入口压强为3.9Mpa,玉米浆出口压强为3.3Mpa，使玉米浆通过反渗透膜分离器滤除杂质，得到精制玉米浆，滤除的杂质通过设置于反渗透膜。

主要参考资料

[1] 张玉芝, 李玉芳, & 张敏. (2007). 谈影响玉米浆质量的因素. 赤峰学院学报(自然科学版)(4), 91-91.

[2] 李湘丽, & 胡贵勇. (2012). 浑浊型玉米浆玉米须复合饮料的研制. 食品与机械, 28(3), 233-235.

[3] 牛春华, 丁东红, 徐文静, 姜媛媛, 李玉秋, & 王景会. (2010). 用玉米浆发酵生产类胡萝卜素红酵母的紫外诱变选育. 中国酿造, 29(1), 61-63.