CN103750139B - 一种脱除湿磨玉米纤维中淀粉的简单方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脱除湿磨玉米纤维中淀粉的简单方法，属于农产品深加工技术领域。以湿磨玉米纤维粗产物为原料，利用玉米湿磨加工残留在原料中的亚硫酸酸性，通过调节以干重计的原料和水的重量份数比为1：12.5–1：25，在90℃–130℃条件下，经过0.5小时–2.5小时作用，达到脱除原料中淀粉的目的。本发明具有试剂简单，操作方便，专一性强，脱除率高，产品后续应用广等特点，应用前景非常广泛。

Description

一种脱除湿磨玉米纤维中淀粉的简单方法

技术领域

本发明属于农产品深加工技术领域，其体涉及脱除湿磨玉米纤维中淀粉的一种方法。

背景技术

玉米是我国重要的粮食作物，以玉米籽粒为原料的工业（如淀粉工业）要对玉米籽粒进行预处理，把胚乳和胚芽、外皮等分开。目前玉米籽粒的预处理方法有干磨法和湿磨法两种。与干磨法相比，湿磨法具有能有效地分离籽粒各部分，生产高纯度淀粉及多种副产品并可延长产业链加工出多种高附加值下游产品的优点，上述优点使玉米籽粒的湿磨法加工迅速发展。玉米籽粒的湿磨法加工过程大致分为“泡，磨，分”三个基本过程。将玉米籽粒原料去除杂质后用亚硫酸水充分浸泡，利用机械作用将其磨碎成含有玉米各种组分的混合悬浮液，最后将混合悬浮液中玉米的各种组分分开，得到玉米湿磨加工的各种粗产品—玉米胚芽、玉米蛋白、玉米淀粉乳和玉米纤维（主要成分为玉米皮）。如说明书附图1.（玉米籽粒湿磨法加工流程框架图）中双方框步骤所示，经纤维脱水获得的玉米纤维粗产物即为本专利所述的湿磨玉米纤维原料。由于玉米品种、玉米产地、生长条件、收获季节的不同以及湿磨法加工分离工艺的差异使得该原料的成分存在不同，其特征在于淀粉含量为4.8%–9.5%，蛋白质含量为2.5%–6.5%，脂肪含量为0.4%–1.5%，半纤维素含量为10.4%–18.5%，纤维素含量为3.4%–6.9%，亚硫酸含量为0.015‰–0.1‰，含水量为57.0%–72.0%。

湿磨加工产生的玉米纤维主要成分是玉米籽粒的表皮部分（即玉米皮），还含有少量玉米胚芽残渣，因此人们往往将湿磨加工产生的玉米纤维叫做玉米皮。目前，玉米纤维多以玉米麸质饲料的产品形式销售，没有附加值，市场价格很低。玉米纤维中的半纤维素含有木聚糖、阿拉伯糖成分可以用来生产木糖、低聚木糖和L-阿拉伯糖，玉米纤维中的纤维素成分可以用来生产水溶性和不溶性的膳食纤维。但是玉米纤维中淀粉含量较高（常占干重的17.0%–22.0%），若不除去会严重影响下游产品的提纯效果，进而影响产品的价值。

中国发明专利CN1319980C公开了玉米皮水解制备结晶木糖的方法，中国发明专利CN101597628A公开了玉米皮酶法水解制备低聚木糖的方法，两个发明专利通过加入淀粉酶脱除玉米皮中所含淀粉进行预处理，其不足之处在于加入的酶类制剂增加了生产成本。中国发明专利CN101156691A公开了一种提高玉米皮中淀粉利用率的方法，经过超声波处理后的玉米皮浆液需要调节pH值再加入中温淀粉酶以达到脱除玉米皮中所含淀粉的目的，其不足之处在于：超声波处理会大量放热使反应条件不易控制而影响最终脱除效率，超声波处理产生的噪音会影响生产工人的健康，调节pH值增加了操作工序，加入酶类制剂增加了生产成本。中国发明专利CN101100685B公开了一种制备L-阿拉伯糖的方法，中国发明专利CN101156691A公开了一种高活性玉米膳食纤维的制备方法及其产品，中国发明专利CN101411501A公开了一种利用酸化玉米皮生产高活性膳食纤维的制备工艺，三个发明专利均采用干燥的玉米皮为原料，将原料粉碎后用淀粉酶脱除玉米皮中所含淀粉，其不足之处在于对玉米皮原料的干燥、粉碎和加入酶类制剂均增加生产成本。中国发明专利CN101948889A公开了一种制取含阿魏酸的低聚木糖的方法，采用常压沸水煮的预处理手段脱除玉米皮中所含淀粉，其不足之处在于预处理过程仅简单描述为“常压加水煮沸100℃保温0.9～1.2小时”，没有表明固液比和反应pH等影响脱淀粉效率的重要参数。分析上述专利所公开的技术方法可知，其共同的不足之处在于：①未指明玉米皮原料是由干磨法获得的还是由湿磨法获得，由于干磨法和湿磨法的工艺差异会导致玉米皮中淀粉与纤维的结合程度不同（例如玉米皮吸水膨胀程度会影响结合程度），因此采用相同的处理方法会导致脱除效果的显著不同；②未指明玉米皮经脱淀粉处理后淀粉的残留量，虽然超声波、淀粉酶和沸水煮等处理手段能达到脱除玉米皮中所含淀粉的目的，但是淀粉残留量较高时，会随后续加工而混杂到下游产品中，增加下游产品的纯化难度，使纯化过程更繁琐。文献《玉米皮膳食纤维提取工艺研究》报道利用一定温度蒸煮法脱除干磨玉米纤维中所含淀粉，其不足之处在于调节pH值增加了操作工序，在较优试验条件下的淀粉脱除率仅为56.8%。

综上所述，现有脱除玉米皮中所含淀粉的方法都存在一定的问题，限制了玉米加工产业下游高附加值产品的生产。

发明内容

本发明提供一种脱除湿磨玉米纤维中淀粉的简单方法，以适应大规模工业化生产的需要。

本发明采取的技术方案是，包括以下步骤：

（1）以湿磨法进行玉米加工产生的玉米纤维粗产物为原料，调节原料的含水量，具体是向原料中加入一定量的水得到原料液，使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：（12.5～25），pH值为3.4–4.2；

（2）原料液的脱淀粉处理与收集，将步骤（1）所得原料液置于90℃–130℃条件下，经过0.5小时–2.5小时得到处理液；对该处理液进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维；

（3）处理纤维的洗涤与收集；为了用水将处理纤维表面的非结合淀粉洗下，洗涤纤维用水洗1–5次，使洗涤液中以干重计的原料和洗涤用水的重量份数比为1:（1～5），洗涤用水温度为80℃–100℃，收集合并冲洗液得到洗涤淀粉液，剩下则为洗涤纤维。

本发明一种实施方式是，步骤（1）所述原料成分是，淀粉含量为4.8%–9.5%，蛋白质含量为2.5%–6.5%，脂肪含量为0.4%–1.5%，半纤维素含量为10.4%–18.5%，纤维素含量为3.4%–6.9%，亚硫酸含量为0.015‰–0.1‰，含水量为57.0%–72.0%。

本发明以湿磨玉米纤维为原料，利用玉米湿磨加工残留在原料中的亚硫酸酸性，通过改变料液比、脱除时间、脱除温度等因素，筛选出脱除淀粉的最优条件，达到高效脱除原料中淀粉的目的。本发明还可以将洗涤纤维干燥得到脱淀粉纤维，以方便进行淀粉含量测定。本发明具有工艺简单，脱除率高，专一性强，产品后续应用广等优点，具体体现在：

1、工艺简单，原料直接取自生产线，利用水调节原料中残留的酸性来脱除淀粉，不需外加酸碱调节pH，也不需要加入其他试剂（如酶类）；

2、脱除率高，最高可脱除90%的淀粉；

3、专一性强，只脱除原料中残留的淀粉，不影响其他主要成分含量；

4、产品后续应用广，脱淀粉纤维可作为玉米深加工的生产原料，所获得的淀粉可应用于变性淀粉、制糖、生物发酵等生产领域。

附图说明

图1是目前玉米籽粒湿磨法加工流程框图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，列举以下实施例。其作用被理解为是对本发明的阐释而非对本发明的任何形式的限制。实施例中相关成分测定方法：淀粉含量测定依据“饲料中淀粉含量的测定旋光法，GB/T20194–2006/ISO6493：2000”；蛋白含量测定依据“食品中蛋白质的测定，GB5009.5–2010”；脂肪含量测定依据“粮油检测粮食中粗脂肪含量测定，GB/T5512–2008”；纤维素含量测定依据“粮油检测粮食中粗纤维素含量测定介质过滤法，GB/T5515–2008”；半纤维素含量测定依据“造纸原料多戊糖含量的测定GB/T2677.9–1994”。

原料和脱淀粉纤维中包含淀粉，蛋白质，脂肪，半纤维素，纤维素等成分，各成分占原料（湿重）比例为m（%），各成分在原料中的重量为n（kg），各成分在脱淀粉纤维中的重量为N（kg）。

实施例所用原料成分在如下含量范围内均能满足要求，淀粉含量为4.8%–9.5%，蛋白质含量为2.5%–6.5%，脂肪含量为0.4%–1.5%，半纤维素含量为10.4%–18.5%，纤维素含量为3.4%–6.9%，亚硫酸含量为0.015‰–0.1‰，含水量为57.0%–72.0%。

下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例1–6用于说明本发明利用玉米湿磨加工残留在原料中的亚硫酸酸性，改变料液比、脱除时间、脱除温度等因素能够高效脱除原料中的淀粉。

实施例1

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为72.0%），向原料中加入一定量的水使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：12.5，测得此原料液的pH值为3.4；将原料液置于90℃条件下，保温0.5小时，采用压力曲筛进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维，用28kg的80℃水冲洗处理纤维1次，测得淀粉脱除率为75.5%，可见本处理方法淀粉脱除率较高，达到有效脱除淀粉的目的，并且采用本方法处理前后其他成分重量没有变化。

实施例2

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为57.0%），向原料中加入一定量的水使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：25，测得此原料液的pH值为4.2；将原料液置于130℃条件下，保温2.5小时，采用离心机进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维。每次用215kg的100℃水冲洗处理纤维，冲洗2次，测得淀粉脱除率为81.3%，可见本处理方法淀粉脱除率较高，达到有效脱除淀粉的目的，并且采用本方法处理前后其他成分重量没有变化。

实施例3

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为64.5%），向原料中加入一定量的水使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：18.5，测得此原料液的pH值为3.8；将原料液置于110℃条件下，保温1.5小时，采用旋流器进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维，每次用106.5kg的90℃水冲洗处理纤维，冲洗3次，测得淀粉脱除率为84.6%，可见本处理方法淀粉脱除率较高，达到有效脱除淀粉的目的，并且采用本方法处理前后其他成分重量没有变化

实施例4

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为70.0%），向原料中加入一定量的水使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：20，测得此原料液的pH值为4.0；将原料液置于125℃条件下，保温2小时，采用压滤法进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维。每次用30.0kg的100℃水冲洗处理纤维，冲洗4次，测得淀粉脱除率为87.5%，可见本处理方法淀粉脱除率较高，达到有效脱除淀粉的目的，并且采用本方法处理前后其他成分重量没有变化

实施例5

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为57.0%），向原料中加入一定量的水使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：15，测得此原料液的pH值为3.7。将原料液置于120℃条件下，保温1小时，采用离心机进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维。每次用43.0kg的95℃水冲洗处理纤维，冲洗5次，测得淀粉脱除率为88.8%，可见本处理方法淀粉脱除率较高，达到有效脱除淀粉的目的，并且采用本方法处理前后其他成分重量没有变化。

实施例6

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为63.5%），向原料中加入一定量的水使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：17，测得此原料液的pH值为3.8。将原料液置于120℃条件下，保温1.5小时，采用压滤法进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维。每次用36.5kg的95℃水冲洗处理纤维，冲洗3次，测得淀粉脱除率为90.1%，可见本处理方法淀粉脱除率较高，达到有效脱除淀粉的目的，并且采用本方法处理前后其他成分重量没有变化。

下边通过对比实验例1–5用于说明仅用不同温度水冲洗原料，只能洗掉原料表面附着的少量非结合淀粉，而不能有效的脱除淀粉。

对比实验例1

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为57.0%），用43kg的80℃水冲洗原料1次，测得淀粉脱除率为2.3%，可见单纯冲洗淀粉脱除率很低，并未达到有效脱除淀粉的目的，冲洗前后其他成分重量没有变化。

对比实验例2

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为59.0%），每次用41kg的85℃水冲洗原料，冲洗2次，测得淀粉脱除率为2.8%，可见单纯冲洗淀粉脱除率很低，并未达到有效脱除淀粉的目的，冲洗前后其他成分重量没有变化。

对比实验例3

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为65.4%），每次用34.6kg的95℃水冲洗原料，冲洗3次，测得淀粉脱除率为4.7%，可见单纯冲洗淀粉脱除率很低，并未达到有效脱除淀粉的目的，冲洗前后其他成分重量没有变化。

对比实验例4

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为72.0%），每次用28kg的90℃水冲洗原料，冲洗4次，测得淀粉脱除率为3.4%，可见单纯冲洗淀粉脱除率很低，并未达到有效脱除淀粉的目的，冲洗前后其他成分重量没有变化。

对比实验例5

称取湿磨玉米纤维原料100kg（其含水为66.2%），每次用33.8kg的100℃水冲洗原料，冲洗5次，测得淀粉脱除率为4.3%，可见单纯冲洗淀粉脱除率很低，并未达到有效脱除淀粉的目的，冲洗前后其他成分重量没有变化。

Claims (1)

1.一种脱除湿磨玉米纤维中淀粉的简单方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)以湿磨法进行玉米加工产生的玉米纤维粗产物为原料，所述原料的成分是，淀粉含量为4.8％–9.5％，蛋白质含量为2.5％–6.5％，脂肪含量为0.4％–1.5％，半纤维素含量为10.4％–18.5％，纤维素含量为3.4％–6.9％，亚硫酸含量为0.015‰–0.1‰，含水量为57.0％–72.0％，调节原料的含水量，具体是向原料中加入一定量的水得到原料液，使原料液中以干重计的原料和水的重量份数比为1：(12.5～25)，pH值为3.4–4.2；

(2)原料液的脱淀粉处理与收集，将步骤(1)所得原料液置于90℃–130℃条件下，经过0.5小时–2.5小时得到处理液；对该处理液进行固液分离，得到液相为淀粉液，固相为处理纤维；

(3)处理纤维的洗涤与收集；为了用水将处理纤维表面的非结合淀粉洗下，洗涤纤维用水洗1–5次，使洗涤液中以干重计的原料和洗涤用水的重量份数比为1:(1～5)，洗涤用水温度为80℃–100℃，收集合并冲洗液得到洗涤淀粉液，剩下则为洗涤纤维。