湿磨工艺生产玉米淀粉的研究进展

马井喜，王佳男

（1.长春科技学院 生物食品学院，吉林 长春 130600；2.吉林农业大学 食品科学与工程学院，吉林 长春 130118）

湿磨工艺生产玉米淀粉的研究进展

马井喜1，王佳男2

（1.长春科技学院 生物食品学院，吉林 长春 130600；2.吉林农业大学 食品科学与工程学院，吉林 长春 130118）

本文阐述了淀粉加工在玉米加工中的地位，介绍国内外关于玉米浸泡技术的研究现状和发展趋势，进而为创新工艺提供理论基础。

玉米；淀粉；生产工艺

1 玉米淀粉概述

我国是世界第二大玉米生产国，年产量为1.35亿吨。由于地域辽阔，气候类型多，因而从北向南一年四季都能种植玉米。玉米中淀粉的含量非常高，约为70％。玉米制淀粉的过程中产生的浆液比薯类少很多，便于回收。目前，国内有75％以上的淀粉工厂都以玉米为原料。玉米淀粉是一种开发价值极大的新型能源。目前世界上大约有60％的玉米淀粉用于食品、医疗、餐饮、造纸、纺织等方面。例如：磷酸淀粉可以制作冷饮、糕点等，有很好的乳化特性；以淀粉为原料可以合成低温磷化液；淀粉经过特殊处理能用于外科手术防护；由淀粉加工而成的葡萄糖浆在医疗方面也有巨大的作用。近年来，美国、巴西等地还利用玉米淀粉生产酒精。

2 国内玉米淀粉生产工艺

目前世界淀粉总产量约为5000万吨，以粮食为原料生产的淀粉约为4300万吨，占淀粉总产量的86％。其中，以玉米为原料生产的淀粉约为3900万吨。我国玉米淀粉的工业生产自从采用了水逆流技术后，能得到较高纯度的淀粉和多种高附加值的副产品，基本能全部回收玉米干物质，大大提高了生产效率，增加了经济效益。然而，我国玉米淀粉深加工技术比较落后，深加工产品用的淀粉量占总淀粉产量的1％左右，是国外深加工淀粉用量的1/600。利用玉米淀粉能生产多种产品，市场需求量很大，前景光明。只有从根本上改进玉米淀粉的深加工工艺，才能确保提高淀粉的产量，进一步提高经济效益。

国内玉米淀粉生产主要采用湿磨技术，玉米浸泡、胚芽分离、淀粉与蛋白质分离等是生产淀粉的关键所在。玉米浸泡是第一道也是最重要的工序，决定了淀粉及其副产品的成本、回收率和质量。浸泡的主要作用是软化玉米，削弱淀粉内部的联结键；降低玉米粒的机械强度；使玉米籽粒膨胀，易于分离胚芽和胚乳；抑制微生物活动，起到防腐的作用。

目前国内玉米浸泡工艺普遍采用传统的生产方法，即亚硫酸在8～12个浸泡罐逆流循环浸泡的间歇操作，在温度为48～53℃，浸泡时间为36～48h的条件下，1t商品玉米耗蒸汽158kg，产生0.7～1.0t的稀玉米浆，生产流程如图1所示，该方法成本高，耗时长，产量低，污染严重，产生的亚硫酸还会腐蚀设备。湿磨工艺加工的玉米淀粉由于成本较高，在国际上的竞争力不强。对此，迫切需要进行浸泡技术革新。

3 国内外关于玉米浸泡工艺的研究

传统浸泡工艺虽然已经有几百年的历史，淀粉提取率能达到90％左右，但是耗时、耗能，所需资金也非常大。缩短浸泡的时间虽然可以降低费用，但是生产的淀粉质量不过关。自1971年起，有研究者利用机械的手段来缩短浸泡的时间，也有研究者提出设想，利用生物、化学、物理等方法来实现这一目标。因为浸泡时间决定了玉米淀粉的生产成本和效率，在整个生产流程中是耗能最大、耗时最多的环节。目前，世界各国的研究人员都在研究缩短浸泡时间的方法。

图1 国内玉米淀粉湿法生产工艺流程

3.1 国外的研究现状和发展

1991年Johnson和Steinke采用一种混合溶液浸泡玉米，浸泡24h就能达到利用SO2浸泡48h的效果。这种混合溶液就是含有混合酶制剂的SO2溶液。他们还模拟了工业加工程序进行连续浸泡实验，得到的结论是只用SO2浸泡与在多种酶和SO2混合液中浸泡的方法不影响所得淀粉的特性。这种新的浸泡方法简便，能大大降低成本。

1993年Amsterdam等人在玉米浸泡中应用Econase EP434酶进行实验，结果浸泡时间减少到12h，而淀粉收率没有降低，淀粉的纯度也保持了相当高的水平。

2002年Ⅵjay Singh和David Johnston研发出了一种新工艺。这种工艺解决了渗透障碍问题，可以让酶进入玉米胚乳，然后与蛋白质发生反应，使胚芽充分水合变得有弹性，再对添加酶的粗磨玉米乳浆进行保温培养。对浸泡时间等指标进行对比，结果表明，酶在标准的湿磨步骤中不利于减少浸泡时间和SO2用量，只有将特定的酶加到玉米中，然后使用改进的工艺，酶才能发挥作用，从而减少浸泡的时间。实验结果表明，利用改进工艺得到的淀粉和麸质蛋白的量明显高于传统的工艺。这些研究为酶法浸泡的工业化生产奠定了基础，目前美国采用此法生产，玉米浸泡时间约为6h。

加压浸泡技术是一种通过采用加压方法加速玉米的吸水速率来取代传统浸泡工艺的方法。加压浸泡技术是一项新技术，在美国和巴西已有工厂应用。1991年Westfalia SeparatorA G的实验证明，此方法与常规方法相比，大大减少了浸泡液的用量，缩短了浸泡时间。传统的工艺条件下，玉米至少吸水20h才能达到饱和，而使用加压浸泡技术，当压力为1.0MPa时，只需浸泡1～3h，玉米含水量就可达44％～55％，胚乳能充分吸收水分并膨胀。压力为10MPa时，仅需要浸泡5min就可以使玉米的含水率达到30％以上，甚至更高。这对于我国利用玉米生产燃料酒精工业来说是一个福音。

3.2 国内的研究现状

目前我国关于浸泡工艺的研究报道较少。2004年段玉权教授等人为了研究纤维素酶对玉米浸泡效果的影响，向玉米浸泡液中加入纤维素粗酶制剂。结果表明，纤维素粗酶制剂能够显著缩短玉米的浸泡时间，并且能降低SO2的使用浓度。

2007年，吉林大学的赵寿经教授等人根据菠萝蛋白酶的动力学特征和嗜热乳酸菌的发酵特性，设计了正交试验，利用发酵法等综合技术将玉米淀粉加工的浸泡时间缩短了70％左右，且不添加SO2。关于玉米加压浸泡技术，我国尚未见报道。

[1]杨金兰.玉米的深加工及综合利用[J].黑龙江农业科学，2005，（3）：34-36.

[2]马莺，张金龙.玉米加工业的现状及发展目标[J].黑龙江粮油科技，2001，（3）：8-10.

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[4]于佳滨，吴延民，何军.淀粉加工工艺及设备[J].农机化研究，2004，（2）：54.

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[责任编辑：王东霞]Research Progress of Corn Starch W et Grinding M ade by W et Grinding Technology

MA Jing-xi，WANG Jia-nan
（1．School of Biology and Food，Changchun Science and Technology University，Changchun 130600，Jilin，China； 2．School of Food Science and Engineering，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，Jilin，China）

：This paper expounds the status of starch processing in corn processing，introduces domestic and international research status and development trend of corn steeping technology，further provides theoretical basis for studying new technology.

corn；starch；production technology

TS234

A

1006-8481（2014）01-0014-02

2013-05-21

马井喜（1981—），男，长春科技学院生物食品学院讲师。