不同来源和不同方法提取玉米胚的品质对比

刘玉兰 郑婷婷 王月华 安 骏 王戬东

(河南工业大学粮油食品学院1，郑州 450001)(山东三星玉米产业科技有限公司2，邹平 256209)(中粮福临门食品营销有限公司3，北京 100020)(河北玉星食品有限公司4，宁晋 055550)

玉米胚是玉米淀粉和玉米酒精生产的副产物，虽然其质量仅为玉米籽粒的10%～15%[1]，却是玉米籽粒中营养最为丰富的部分，含有全籽约84%的脂肪和22%的蛋白质[2]。玉米胚中氨基酸组成符合WHO对全价蛋白的要求，生物学价值接近鸡蛋与牛奶[3]。玉米胚油脂的不饱和脂肪酸含量在80%以上，其中50%以上为人体必需的亚油酸，且富含维生素E和植物甾醇[4]。因此玉米胚是一种优良的食用植物油料和食品资源。但玉米胚容易感染真菌毒素，其中危害最大的是黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1，AFB1)、玉米赤霉烯酮(Zearalenone，ZEN)和呕吐毒素(daoxynivaleno，DON)[5]。近年我国玉米胚产量约500万t[6]，其主要用于提取玉米油，但近年来食品工业对食用玉米胚的需求迫切，高品质的玉米胚可用于烘焙食品等多种食品原料[7]。GB/T 35870—2018《玉米胚》对油用玉米胚做出了质量要求，但目前尚未有食用玉米胚的相关产品标准，作为食品工业用的玉米胚，不仅要求其纯度高，对其安全品质、营养品质和感官品质等也有更高要求。目前玉米深加工企业从玉米中分离提取玉米胚的方法主要有干法提胚、半干法提胚和湿法提胚[8,9]，其中以半干法和湿法提胚工艺应用最多，不同工艺提取玉米胚的品质有别，同时因不同企业生产内容的不同(如生产食用淀粉或生产工业酒精)，所采用玉米原料的品质也存在较大差异，这会对玉米胚的综合品质造成很大影响。但对于不同提胚工艺和不同来源玉米胚综合品质的对比研究却很少有报道。本研究从不同玉米深加工企业采集不同方法提取的玉米胚样品，对其性状和品质进行检测分析，同时为排除不同企业所用玉米原料品质不同对玉米胚品质造成的影响，在实验室对新鲜优质玉米分别进行半干法提胚和湿法提胚，并对玉米胚样品进行品质检测分析，研究不同来源和不同提胚方法对玉米胚品质的影响，为提升油用玉米胚品质和开发食用玉米胚产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

玉米胚，取自不同玉米深加工企业，依据提胚工艺和来源不同分别标识为半干法A、半干法B、湿法A、湿法B、湿法C，其中半干法A和湿法C取自玉米酒精生产企业，其余3个取自玉米淀粉生产企业。

在实验室采用半干法和湿法提取玉米胚，分别标识为半干法Lab、湿法Lab，提取玉米胚的玉米原料为商场采购的新鲜优质玉米。

黄曲霉毒素总量免疫亲和柱、玉米赤霉烯酮免疫亲和柱、呕吐毒素免疫亲和柱、甾醇内标5α-胆甾烷醇(纯度≥95.0%)、甾醇衍生剂N，O-双三甲基硅基三氟乙酰胺(BSTFA)+1%三甲基氯硅烷(TMCS)；甲醇、乙腈、正己烷：色谱纯；石油醚、异丙醇、三氯甲烷、冰乙酸、亚硫酸(以SO2计，不少于6%)、乳酸(85%～90%)：分析纯。

1.2 仪器与设备

Waters-2695高效液相色谱仪,Waters-2475荧光检测器,Waters-2489紫外检测器,气相色谱-质谱联用仪7890B/5975B,S-433D自动氨基酸分析仪,CR-400色彩色差计,SHB-12-20齿辊破碎机,5目、10目、20目方孔集料标准筛。

1.3 方法

1.3.1 实验室提取玉米胚

半干法提胚：取2 kg玉米籽粒，添加10%(按重量计)的水，放入密封袋中于60 ℃烘箱中缓苏调质1 h；之后利用破碎机对玉米籽粒碾磨数次使玉米籽粒的胚、皮、胚乳、根帽分离；利用风选将较轻的玉米皮、根帽与较重的玉米胚和胚乳分离；再利用筛选将玉米胚和胚乳分离，得到较为纯净的玉米胚，之后手工分离出的纯玉米胚。

湿法提胚：取500 g玉米籽粒，加入1 500 mL浸泡液(用蒸馏水配制质量分数为0.2% SO2+0.5%乳酸的浸泡液)中，于52 ℃恒温水浴锅中浸泡50 h；用蒸馏水冲洗浸泡后的玉米籽粒数次后，再加入500 mL蒸馏水，用电动搅拌机搅拌研磨约2 h，达到玉米胚完全分离且胚乳呈浆液状；将研磨物料过20目筛，并用蒸馏水冲洗筛上物，将筛上物于60 ℃烘箱中干燥2 h，之后利用风选将其中的玉米皮和根帽除去，得到较为纯净的玉米胚，之后手工分离出的纯玉米胚。

1.3.2 工厂采集玉米粗胚的分离提纯

称取1 000 g玉米粗胚，采用风选的方法，使玉米皮、细碎胚乳、轻质杂质等与重质的玉米胚、大粒度胚乳、玉米根鞘分离，称量风选出的轻质及重质组分质量，计算轻质组分和重质组分各占质量比。再对风选后得到的重质组分经5目(孔径3 mm)、10目(孔径2 mm)、20目(孔径0.9 mm)的三层筛网进行筛分，分别称量三层筛网的筛上物及20目筛的筛下物质量，计算出4个筛分物料各占质量比。分别对4个筛分物料中的胚、胚乳、玉米皮、根帽、杂质称量，计算出各组分在4个筛分物料中的质量占比。

1.3.3 玉米胚中油脂的提取

用粉碎机粉碎玉米胚，以料液比1∶3加入正己烷，50 ℃下恒温搅拌(250 r/min)萃取8 h，之后静置、抽滤将固液分离，再将混合油于55 ℃旋转蒸发脱除溶剂，得到玉米胚毛油。

1.3.4 玉米胚中真菌毒素含量的测定

AFB1含量测定参照GB 5009.22—2016 《食品安全国家标准 食品中黄曲霉毒素B族和G族的测定》及陈金定[10]方法。样品前处理方法参照标准中高效液相色谱-柱后衍生法。

ZEN含量测定参照GB 5009.209—2016 《食品安全国家标准 食品中玉米赤霉烯酮的测定》及裴娅晓[11]方法。样品前处理方法参照标准中的液相色谱法。

DON含量测定参照GB 5009.111—2016 《食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的测定》及许利丽[12]方法。样品前处理方法参照标准中的免疫亲和层析净化高效液相色谱法。

1.3.5 玉米胚中挥发性风味成分的检测[13,14]

固相微萃取条件：称取1 g玉米胚粉至20 mL顶空瓶中，在105 ℃烘箱中烘焙20 min，再将顶空瓶在50 ℃下恒温水浴预热20 min，把已经老化好的固相微萃取头插入顶空瓶，持续吸附50 min，取出萃取头立刻插入气相色谱进样口，解析2 min。

色谱条件：不分流模式进样；载气，氦气(纯度≥99.999%)；进样口温度，250 ℃；采用恒流模式，流速为1.0 mL/min。升温程序：40 ℃保持3 min,随后以4 ℃/min速率升至230 ℃,保持8 min。质谱条件：离子源温度230 ℃；传输线温度240 ℃；电子轰击(EI)离子源；电子能量：70 eV；质量扫描范围m/z30～500。定性定量分析：将检测的各组分质谱信息与NIST 质谱库进行匹配定性，仅报道正反匹配度均大于80(最大值100)的结果。各种化合物的相对含量采用峰面积归一化法计算。

1.3.6 玉米胚色值的测定

玉米胚粉碎至60目，使用CR—400型色彩色差计测定玉米胚色泽L、a、b值，每个样品测定5次，取平均值。

1.3.7 玉米胚其他指标的测定

玉米胚中氨基酸组成测定参照GB 5009.124—2016 《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》；水分及挥发物含量检测参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》(105 ℃恒重法)；粗脂肪含量测定参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》；粗蛋白含量测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》。

1.3.8 玉米毛油相关指标测定

玉米油酸价测定参照GB 5009.229—2016《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》；过氧化值测定参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》；甾醇组分含量测定参照GB/T 25223—2010《动植物油脂甾醇组成和甾醇总量的测定 气相色谱法》及郑淑敏[15]等方法；维生素E组分含量测定参照GB/T 26635—2011《动植物油脂 生育酚及生育三烯酚含量测定 高效液相色谱法》及温运启等方法[16]；脂肪酸组成测定参照GB 5009.168—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》。

1.3.9 数据处理

使用Excel 2010、IBM SPSS Statistics 20和Origin 9.0等软件进行数据统计、分析和图表的绘制。

2 结果与讨论

2.1 对玉米粗胚的分离提纯

从玉米深加工企业所采集玉米胚的纯胚率较低，其中含有较多的玉米胚乳、玉米皮、根帽和玉米芯、玉米须、玉米茎杆等，需要对这些玉米粗胚进行风选和筛选，以提高玉米胚纯度及其品质。通过风选和筛选对玉米粗胚进行提纯的结果如表1、表2所示。

表1 玉米胚原料及分离提纯效果

从表1可见，从不同玉米深加工企业所采集玉米胚样品的纯度有较大差别，其中从玉米酒精厂所采集玉米胚样品(半干法A、湿法C)的纯胚率(42.29%～57.25%)明显低于从玉米淀粉厂采集样品(半干法B、湿法A、湿法B)的纯胚率(60.29%～88.92%)。经过风选除去轻质组分后，5个玉米胚的纯胚率提高至58.63%～92.18%，再经筛选提纯，纯胚率提高至84.11%～97.85%。

表2 对重质组分筛分后各组分占比

从表2的筛分结果看，5个样品中10目筛上物组分的占比最大，为60.38%～75.31%，其中半干法提胚占比为51.98%～88.21%，湿法提胚占比为93.76%～97.85%；5目筛上物组分的占比为半干法12.44%～28.83%，湿法2.40%～10.92%；20目筛上物组分的占比为半干法10.20%～12.68%、湿法14.92%～19.56%。半干法玉米胚的胚集中分布于5目筛和10目筛之上，而胚乳及根帽集中分布于20目筛之上。湿法玉米胚的胚集中分布在10目筛和20目筛上，玉米皮、不完整粒、杂质、部分胚乳分布在5目筛上，大部分胚乳和根帽分布于20目下。

2.2 不同玉米胚的综合品质比较

2.2.1 不同玉米胚的主要组分含量

对7个玉米胚样品进行主要组分含量的检测分析，结果如表3所示。

表3 不同玉米胚的主要组分含量/%

从表3可见，半干法提取玉米胚的含水量明显高于湿法提取的玉米胚。这是因为在湿法提胚工艺中，采用亚硫酸溶液浸泡提取出的玉米胚含有42%～45%的水分，后续有专门的干燥工序对玉米胚进行高温干燥处理，因此含水量通常会降至5%左右[9]。而半干法提胚工艺中，将原料玉米加水调质至18%～20%后，再采用碾磨和筛选方法使玉米胚和胚乳及其他组分分离，玉米胚干燥至含水量10%～11%[9]。

半干法玉米胚的粗脂肪含量明显低于湿法玉米胚。这与Johnston等[17]报道的半干法玉米胚中油脂含量约为湿法玉米胚中油脂含量60%的结果基本一致，其原因可能是半干法玉米胚的胚上黏附有胚乳成分，致使粗脂肪含量降低，或因半干法提胚工艺的物理碾磨过程使玉米胚中部分油脂向油脂含量低的玉米皮、胚乳、根帽中转移，致使玉米胚中油脂损失。沈军等[18]对比了半干法玉米胚加工过程各组分的脂肪含量变化，发现磨粉机碾压后玉米胚中脂肪含量减少3.70%、皮中增加4.19%、根帽中增加3.51%、胚乳中增加0.78%。

表3还显示，半干法玉米胚的粗蛋白含量高于湿法玉米胚，这与冯文红等[19]的研究结果一致。Johnston等[17]研究发现，湿法提胚的浸泡过程会使玉米胚中水溶性蛋白和盐溶性蛋白大量损失，导致湿法所提玉米胚的蛋白含量降低。

2.2.2 不同方法提取玉米胚的氨基酸组成

对实验室采用2种方法提取玉米胚中氨基酸组成进行检测分析，结果如表4所示。

表4 不同方法提取玉米胚的氨基酸组成及质量分数%

从表4可知，半干法Lab中的氨基酸总量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量均高于湿法Lab样品。在检测出的17种氨基酸中，两种方法提取玉米胚中含量最高的均是谷氨酸，其次是亮氨酸、精氨酸、脯氨酸和丙氨酸。尚会建等[20]研究发现湿法浸泡工艺中的SO2可还原半胱氨酸分子间的二硫键，破坏半胱氨酸分子结构。Parris等[21]研究报道，与新鲜的玉米胚相比，湿法提取玉米胚过程中蛋白质发生了明显的水解或聚集，其中氨基酸总量降低，且氨基酸成分发生了改变。

2.2.3 不同玉米胚的色泽比较

对玉米粗胚分离提纯后所得纯玉米胚进行色差测定，结果如表5所示。

从表5可知，半干法玉米胚的亮度L值和a值较湿法玉米胚高，b值略低，实际观察也可见，半干法玉米胚颜色更浅且有光泽，而湿法玉米胚颜色偏黄、色泽较暗淡。

表5 不同玉米胚的色值测定结果

2.3 不同玉米胚毛油的品质比较

2.3.1 不同玉米胚毛油的质量指标

玉米胚中所含油脂的品质对玉米胚品质有直接影响，如油脂酸价、过氧化值等不仅反映了玉米胚的新鲜程度，也直接影响玉米胚的感官风味，而甾醇和维生素E含量对玉米胚营养价值产生影响。对7个玉米胚样品所提取毛油的酸价、过氧化值、甾醇含量、维生素E含量进行检测，结果如表6所示。

表6 不同玉米胚所提取毛油的品质

从表6可知，半干法玉米胚的酸价(2.05～8.39 mg/g)明显高于湿法玉米胚(1.52～2.41 mg/g)，这可能与半干法玉米胚水分含量更高有关。因为玉米胚中的解脂酶活性随其水分含量的增加而增强，而脂肪酶能促使脂肪氧化和水解生成氢过氧化物和游离脂肪酸，致酸价升高。王勇等[22]发现玉米胚水分在8%～25%时，随着水分含量上升，其毛油酸价、过氧化值、色泽显著升高，维生素E含量显著下降。

从工厂采集的5个玉米胚样品的过氧化值差异较大，半干法玉米胚过氧化值为1.17～4.56 mmol/kg，湿法玉米胚样品为1.47～11.64 mmol/kg，两种玉米胚中均有过氧化值较低的样品，因此过氧化值除受提胚方法影响之外，还可能与玉米原料品质及储存时间有关。实验室提取的两个玉米胚样品排除了玉米原料品质差异造成的影响，半干法玉米胚过氧化值1.59 mmol/kg，远低于湿法玉米胚的9.79 mmol/kg，原因可能与湿法提胚过程中对玉米籽粒的长时间浸泡有关。

7个玉米胚毛油样品中甾醇含量为623.36～896.54 mg/100 g，排除玉米原料品质差异的影响，实验室提取2个玉米胚毛油中甾醇含量无明显区别，提示甾醇含量受提胚方法的影响不大。7个玉米胚毛油中维生素E含量为1 001.45～2 298.92 mg/kg，实验室提取2个玉米胚样品中，半干法Lab玉米胚毛油中维生素E含量(1 301.25 mg/kg)明显高于湿法Lab玉米胚毛油(1 001.45 mg/kg)，显示湿法提胚过程可能会造成玉米胚中部分维生素E的损失。

2.3.2 不同玉米胚毛油的脂肪酸组成

对实验室提取2个玉米胚毛油的脂肪酸组成进行检测，并与GB/T 19111—2017《玉米油》中脂肪酸组成进行比较，结果如表7所示。

表7 不同玉米胚油脂的脂肪酸组成/%

从表7可见，2个玉米胚毛油的脂肪酸组成无明显差异，也均在GB/T 19111—2017的脂肪酸组成范围内，可知提胚方法对玉米胚毛油的脂肪酸组成影响不大。

2.4 不同玉米胚中挥发性风味成分的比较

玉米胚的感官风味在一定程度上反映了其品质的优劣，尤其是食用玉米胚更要具有良好的风味，嗅闻7个玉米胚样品的风味存在差异，湿法玉米胚呈现类似哈喇味和酸性的刺激性风味，半干法玉米胚呈现青草味和甜香味。为了更为准确的评价不同玉米胚的风味差别，对7个玉米胚样品进行挥发性风味成分的检测，结果显示有160种挥发性风味成分，将这些成分进行归类列表，如表8所示。

从表8可见，玉米胚中检测出的挥发性风味成分有呋喃类、醛类、酮类、酯类、醇类、烯烃类、芳烃类、烷烃类等8类。半干法玉米胚中挥发性风味成分有38～46种，湿法玉米胚中有11～36种，显示半干法玉米胚具有更丰富的挥发性风味物质。湿法玉米胚中醛类物质的质量分数远高于半干法玉米胚，并且苯甲醛、苯乙醛、正己醛、壬醛、3-甲硫基丙醛质量分数较高。3-甲硫基丙醛可能为湿法提胚过程中所用亚硫酸与玉米中某些成分反应所生成，这种成分在低浓度时有马铃薯特征香味，高浓度时则呈令人厌恶的刺激性气味，这可能是湿法玉米胚具有刺激性风味的来源[21]。苯甲醛、壬醛是已知的油脂氧化产物，可能与玉米胚较长时间的浸泡导致油脂氧化有关[22]。3个半干法玉米胚样品中含有较高的正己醇和极少的正己醛，而4个湿法玉米胚样品中含有较低的正己醇和较高的正己醛。较高的正己醇含量可能提供玉米胚的青草味。

表8 7个玉米胚样品中挥发性风味成分的种类及质量分数

排除玉米原料不同对玉米胚中挥发性风味成分的影响因素，仅对比分析采用相同玉米原料提取的2个玉米胚样品，发现：半干法Lab玉米胚样品中有42种挥发性风味物质，包括13种醇类(占比46.38%)、8种酯类(15.68%)、7种烷烃类(12.31%)，其中相对含量较高的是正己醇(13.46%)、己酸乙酯(10.09%)、2-正戊基呋喃(7.43%)、异戊醇(7.13%)。而湿法Lab玉米胚样品中仅含有11种挥发性风味物质，包括3种醛类(占比38.00%)、1种呋喃类(占比16.69%)、1种烯类(占比15.37%)、2种烷烃类(占比15.15%)，其中相对含量较大的为正己醛(28.02%)、2-正戊基呋喃(16.69%)、d-柠檬烯(15.37%)、丙酮(9.30%)、壬醛(7.53%)。

2.5 不同玉米胚中真菌毒素含量的比较

真菌毒素污染是影响玉米胚及其制品安全性的重要因素，对7个玉米胚样品中 AFB1、ZEN和DON含量进行测定，结果如表9所示。

表9 不同玉米胚中真菌毒素含量

从工厂采集的5个玉米胚样品中，AFB1含量为1.20～12.45 μg/kg，ZEN含量为43.99～318.39 μg/kg，DON含量为183.18～591.45 μg/kg，其中DON在半干法玉米胚样品中含量高于湿法玉米胚样品。排除玉米原料品质差异的影响，对比实验室提取2个玉米胚样品中真菌毒素含量，湿法玉米胚中仅检测出了较低含量的ZEN，而半干法玉米胚中检测出了ZEN和DON，且ZEN含量明显高于湿法玉米胚。提示湿法提胚工艺有利于降低玉米胚中真菌毒素含量。

3 结论

对玉米深加工企业采集的玉米胚进行风选和筛选，可以将玉米胚的纯胚率提高至84.11%～97.85%；半干法玉米胚的粗脂肪含量明显低于湿法玉米胚，粗蛋白含量高于湿法玉米胚，总氨基酸含量和必须氨基酸含量均高于湿法玉米胚。排除玉米原料品质对玉米胚品质的影响，半干法玉米胚的毛油酸价高于湿法玉米胚，过氧化值低于湿法玉米胚，提胚工艺对毛油的脂肪酸组成和甾醇含量影响不大，但干法玉米胚毛油中维生素E含量高于湿法玉米胚。半干法玉米胚挥发性风味成分(38～46种)明显多于湿法玉米胚(11～36种)，风味成分更丰富且呈青草味和甜香味，而湿法玉米胚呈哈喇味和刺激味；半干法玉米胚颜色浅、色泽亮，而湿法玉米胚色泽偏黄且较为深暗。湿法提胚有利于降低产品的真菌毒素风险。因此，选用优质的玉米原料，采用半干法提取玉米胚，再经风选和筛选对玉米胚进行提纯，可以得到具有良好风味及优良综合品质的玉米胚产品，用于食用玉米胚的产品开发。