CN104855799B

CN104855799B - 一种玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物及方法

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Publication number: CN104855799B
Application number: CN201510286179.6A
Authority: CN
Inventors: 王大为; 刘婷婷; 张艳荣; 张雁南
Original assignee: Jilin Agricultural University
Current assignee: Jilin Agricultural University
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2017-10-17
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: CN104855799A

Abstract

本发明涉及一种玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物及方法，属于粮食加工技术。将成熟黄色玉米籽粒筛选除去杂质后，流化浸润、深度冷冻、脱皮提胚、冷冻脆化粉碎、高温高压深度降解、分离、浓缩等处理得到玉米淀粉纤维深度降解产物。可用于玉米淀粉糖、化工醇的生产原料，优点是完全摈弃玉米亚硫酸浸泡生产玉米淀粉进而制备玉米淀粉糖、化工醇的落后工艺。本方法生产过程节水、无污染，无废渣、废汽及有害物质产生。

Description

一种玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物及方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域。

背景技术

玉米亦称苞米，禾本科，一年生草本植物，是世界上分布最广泛的粮食作物之一，种植面积仅次于小麦和水稻而居第三位。种植范围从北纬58°(加拿大和俄罗斯)至南纬40°(南美)。我国是玉米黄金带，玉米是我国主要农作物之一，产量居世界第二位，是我国重要的粮食、饲料与化工原料。按其淀粉组成及口感特征有普通粮食及工业用玉米、黏糯玉米、甜玉米等。中国传统医学研究表明：玉米味甘性平，具有调中开胃，益肺宁心，清湿热，利肝胆等功能。每100克玉米含热量106千卡、蛋白质4.0克、脂肪1.2克、碳水化合物22.8克及丰富维生素、膳食纤维、矿物质等。玉米的淀粉含量约70%左右，还有约20%左右的非淀粉组分主要是蛋白质、油脂、维生素、膳食纤维、矿物质等，这些非淀粉组分具有较高的生物活性，对人体健康具有重要作用。现代医学及营养学研究结果表明，玉米中丰富的亚油酸和维生素E，具有降低胆固醇水平、减少动脉硬化发生等作用；玉米含有的谷胱甘肽，具有预防人体罹患癌症的功能；玉米含有的微量元素硒能加速人体内氧化物分解，抑制恶性肿瘤；玉米含有丰富的膳食纤维，比精米、精面高4-10倍，能促进肠蠕动，加速有有毒有害物质的排除，可减少结肠癌的发生；玉米含有丰富的胡萝卜素及玉米黄素，不但可以延缓眼睛老化，还具有防癌作用。我国人口众多、人均耕地面积少，属于粮食进口大国。因此玉米籽粒全利用技术的开发是玉米资源健康可持续发展利用的必由之路。

当前我国玉米主要用于饲料和化工产品生产原料，用于口粮及食品工业的玉米大约占玉米总产量的5%左右，仅为250万吨左右。淀粉重要的食品及化工原料，如淀粉糖及化工醇等产品，淀粉糖是化工醇等产品的原料。而淀粉的主要来源是玉米。目前玉米淀粉的生产都是将玉米用0.3%亚硫酸浸渍后，通过破碎、过筛、沉淀、干燥、磨细等工序而制成。然后以玉米淀粉为原料生产淀粉糖及其下游产品。目前的亚硫酸浸泡法生产淀粉，用水量大，污染严重，并且具有极高营养价值的玉米的非淀粉组分被严重破坏，再利用价值极低，导致造成玉米淀粉及其相关产品的成本升高，玉米附加值低，严重影响玉米经济的健康发展。

发明内容

本发明提供一种玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物及方法，以解决玉米亚硫酸浸泡生产玉米淀粉进而制备玉米淀粉糖、化工醇时存在的用水量大，污染严重，并且具有极高营养价值的玉米的非淀粉组分被严重破坏，再利用价值极低的问题。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

将成熟玉米籽粒经过风选、磁选处理除去皮壳、杂草、砂石及金属杂质，为了有利于破碎及成分浸提，将玉米籽粒悬浮于圆周循环运动的流动水中，水流速率5～10m/s，温度28～40℃，处理时间50～120min，进行流化浸润处理，使玉米籽粒在流水中湍动过程的同时发生碰撞，使玉米籽粒软化，取出，沥净水分，备用；

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

软化的玉米籽粒置于-40～-60℃条件下冻结，冻结时间1～3d，当玉米籽粒中心温度达到-40～-60℃时取出，常温下缓化至-22～-30℃进行保温冷冻破碎脱皮提胚，将脱皮提胚后的玉米糁进一步辊压研磨，得到粒度为80～120目的玉米粉，备用；

（三）高温高压深度降解、分离

将步骤（二）得到的玉米粉采用微波能解冻升温至25～30℃，加水调整玉米粉粉乳质量浓度为25%～60%，然后于温度190～220℃高温高压剪切降解处理，使玉米粉中含有的淀粉及纤维多糖类物质发生崩解而深度降解，将降解产物与水按质量比1︰（8～12）加入洁净水调成粉乳，通过100目～120目孔径筛过滤分离，得到的过滤液即为玉米深度降解产物。

本发明还包括步骤（四），之后于60℃条件下浓缩得到质量浓度30%～85%的产品。

本发明所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

本发明得到的玉米深度降解产物，其主要成分为麦芽糖、葡萄糖、低聚糖、糊精，且经检测此产品中不含淀粉、纤维。

本发明得到的玉米深度降解产物可作为生产玉米淀粉糖、化工醇的原料。

本发明改变了目前玉米亚硫酸浸泡生产玉米淀粉进而制备玉米淀粉糖、化工醇的落后工艺，在获得玉米淀粉降解产物的同时，最大限度保留玉米非淀粉营养组分的营养价值及生物活性，实现玉米全籽粒高效利用，拓宽玉米的应用领域，提高玉米的经济效益与社会效益。

本发明优点是采用流化浸润、深度冷冻、冷冻脆化粉碎、高温高压深度降解等技术，使其玉米中的主要成分玉米淀粉及纤维发生深度降解，生成的降解产物中不含淀粉、纤维，主要成分为麦芽糖、葡萄糖、低聚糖、糊精。本发明简化了玉米淀粉、淀粉糖及其下游产品的生产工艺，摒弃传统玉米淀粉及其下游产品生产中玉米籽粒必需经亚硫酸浸泡的落后工艺，产品生产中无化学污染、无废弃物产生、操作方便。

附图说明

图1是混合标准葡萄糖和麦芽低聚糖色谱图；

图2是本发明玉米深度降解产物的低聚糖组成分析色谱图。

具体实施方式

实施例1

包括下列步骤：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

将成熟玉米籽粒经过风选、磁选处理除去皮壳、杂草、砂石及金属杂质，为了有利于破碎及成分浸提，将玉米籽粒悬浮于圆周循环运动的流动水中，水流速率5m/s，温度28℃，处理时间120min，进行流化浸润处理，使玉米籽粒在流水中湍动过程的同时发生碰撞，使玉米籽粒软化，取出，沥净水分，备用；

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

软化的玉米籽粒置于-40℃条件下冻结，冻结时间3d，当玉米籽粒中心温度达到-40℃时取出，常温下缓化至-22℃进行保温冷冻破碎脱皮提胚，将脱皮提胚后的玉米糁进一步辊压研磨，得到粒度为80目的玉米粉，备用；

（三）高温高压深度降解、分离

将步骤（二）得到的玉米粉采用微波能解冻升温至25℃，加水调整玉米粉粉乳质量浓度为25%，然后于温度190℃高温高压剪切降解处理，使玉米粉中含有的淀粉及纤维多糖类物质发生崩解而深度降解，将降解产物与水按质量比1︰8加入洁净水调成粉乳，通过100目孔径筛过滤分离，得到的过滤液即为玉米深度降解产物；

本发明还包括步骤（四），之后于60℃条件下浓缩得到质量浓度30%的产品。

本发明所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

实施例2

包括下列步骤：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

将成熟玉米籽粒经过风选、磁选处理除去皮壳、杂草、砂石及金属杂质，为了有利于破碎及成分浸提，将玉米籽粒悬浮于圆周循环运动的流动水中，水流速率10m/s，温度40℃，处理时间50min，进行流化浸润处理，使玉米籽粒在流水中湍动过程的同时发生碰撞，使玉米籽粒软化，取出，沥净水分，备用；

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

软化的玉米籽粒置于-60℃条件下冻结，冻结时间1d，当玉米籽粒中心温度达到-60℃时取出，常温下缓化至-30℃进行保温冷冻破碎脱皮提胚，将脱皮提胚后的玉米糁进一步辊压研磨，得到粒度为120目的玉米粉，备用；

（三）高温高压深度降解、分离

将步骤（二）得到的玉米粉采用微波能解冻升温至30℃，加水调整玉米粉粉乳质量浓度为60%，然后于温度220℃高温高压剪切降解处理，使玉米粉中含有的淀粉及纤维多糖类物质发生崩解而深度降解，将降解产物与水按质量比1︰12加入洁净水调成粉乳，通过120目孔径筛过滤分离，得到的过滤液即为玉米深度降解产物；

本发明还包括步骤（四），之后于60℃条件下浓缩得到质量浓度85%的产品。

本发明所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

实施例3

包括下列步骤：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

将成熟玉米籽粒经过风选、磁选处理除去皮壳、杂草、砂石及金属杂质，为了有利于破碎及成分浸提，将玉米籽粒悬浮于圆周循环运动的流动水中，水流速率7.5m/s，温度34℃，处理时间85min，进行流化浸润处理，使玉米籽粒在流水中湍动过程的同时发生碰撞，使玉米籽粒软化，取出，沥净水分，备用；

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

软化的玉米籽粒置于-50℃条件下冻结，冻结时间2d，当玉米籽粒中心温度达到-50℃时取出，常温下缓化至-26℃进行保温冷冻破碎脱皮提胚，将脱皮提胚后的玉米糁进一步辊压研磨，得到粒度为100目的玉米粉，备用；

（三）高温高压深度降解、分离

将步骤（二）得到的玉米粉采用微波能解冻升温至27.5℃，加水调整玉米粉粉乳质量浓度为42.5%，然后于温度205℃高温高压剪切降解处理，使玉米粉中含有的淀粉及纤维多糖类物质发生崩解而深度降解，将降解产物与水按质量比1︰10加入洁净水调成粉乳，通过100目孔径筛过滤分离，得到的过滤液即为玉米深度降解产物;

本发明还包括步骤（四），之后于60℃条件下浓缩得到质量浓度58%的产品。

本发明所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

实施例4

包括下列步骤：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

将成熟玉米籽粒经过风选、磁选处理除去皮壳、杂草、砂石及金属杂质，为了有利于破碎及成分浸提，将玉米籽粒悬浮于圆周循环运动的流动水中，水流速率5m/s，温度40℃，处理时间50min，进行流化浸润处理，使玉米籽粒在流水中湍动过程的同时发生碰撞，使玉米籽粒软化，取出，沥净水分，备用；

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

软化的玉米籽粒置于-40℃条件下冻结，冻结时间3d，当玉米籽粒中心温度达到-60℃时取出，常温下缓化至-22℃进行保温冷冻破碎脱皮提胚，将脱皮提胚后的玉米糁进一步辊压研磨，得到粒度为80目的玉米粉，备用；

（三）高温高压深度降解、分离

将步骤（二）得到的玉米粉采用微波能解冻升温至30℃，加水调整玉米粉粉乳质量浓度为25%，然后于温度220℃高温高压剪切降解处理，使玉米粉中含有的淀粉及纤维多糖类物质发生崩解而深度降解，将降解产物与水按质量比1︰8加入洁净水调成粉乳，通过120目孔径筛过滤分离，得到的过滤液即为玉米深度降解产物；

本发明所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

经本发明方法得到的玉米深度降解产物的糖分组成检测结果如图2所示。

根据标准品线性方程及样品色谱图峰面积，可得出深度降解物低聚糖组成为葡萄糖5%、麦芽糖17.3%、麦芽三糖38%、麦芽四糖30.5%、麦芽五糖9.2%。

在未经深度降解的玉米中未检测到葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖、麦芽五糖，其主要成分为淀粉75.7%、蛋白质6.8%、脂肪2.8%、水分14.0%、灰分0.7%。淀粉具有结晶结构，采用X射线衍射仪分析深度降解前后结晶度变化，结果表明深度降解后产物不存结晶物质，证明深度降解产物中不含淀粉。

表1标准品的线性回归方程、相关系数和线性范围

Claims

1.一种玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物，其特征在于它是由下列步骤得到的：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

（三）高温高压深度降解、分离

2.根据权利要求1所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物，其特征在于还包括步骤（四），之后于60℃条件下浓缩得到质量浓度30%～85%的产品。

3.根据权利要求1所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物，其特征在于：所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

4.根据权利要求1或2所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物，其特征在于：所得玉米深度降解产物，其主要成分为麦芽糖、葡萄糖、低聚糖、糊精，且经检测此产品中不含淀粉、纤维。

5.如权利要求1所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解方法，其特征在于，由下列步骤得到的：

（一）玉米籽粒筛选除杂、流化浸润

（二）深度冷冻、脱皮提胚及冷冻脆化破碎

（三）高温高压深度降解、分离

6.根据权利要求5所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解方法，其特征在于还包括步骤（四），之后于60℃条件下浓缩得到质量浓度30%～85%的产品。

7.根据权利要求5述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解方法，其特征在于：所述玉米原料为普通粮食及工业用玉米的成熟籽粒。

8.根据权利要求5或6所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解方法，其特征在于：所得玉米深度降解产物，其主要成分为麦芽糖、葡萄糖、低聚糖、糊精，且经检测此产品中不含淀粉、纤维。

9.如权利要求1或2所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物在作为玉米淀粉糖生产原料中的应用。

10.如权利要求1或2所述的玉米中淀粉纤维干法绿色深度降解产物在作为化工醇生产原料中的应用。