玉米深加工研究报告

1.2.1变性淀粉

变性淀粉是天然淀粉经物理、化学或酶法处理而变性淀粉是天然淀粉经物理、化学或酶法处理而具有新的性质的淀粉衍生物，也称改性淀粉。目前全世界研制和开发变性淀粉达二千余种，工业化生产有几十种，年产量500万吨左右。由于变性淀粉改变天然淀粉某些不良特性，具有较好使用性能，因而在食品、造纸、纺织、石油、化工、农林业、日用品等领域大量应用，其中在造纸工业用量最大。

我国上世纪80年代开始投入变性淀粉技术研究，目前虽已开发上百种变性淀粉产品，但系列化程度还远远跟不上发达国家水平。2004年全国变性淀粉产量已达53万吨，根据中国淀粉工业协会“十五”行业规划，至2010年为100万吨。

1) 麦芽糊精

麦芽糊精，也称水溶性糊精或酶法糊精。是以淀粉为原料，经酶法工艺低程度控制水解转化、提纯、干燥而成。1970年，Veberbacher对麦芽糊精作出如下定义：以淀粉为原料，经控制水解DE值在20%以下产品称为麦芽糊精，以区别淀粉经热解反应生成糊精产品。美国将玉米淀粉为原料水解转化后，经喷雾干燥而得碳水化合物产品取名为“麦特灵”(MALRIN)，其系列产品DE值从5%到20%，其商品规格简称为MD50、MD100、MD150、MD200等。

2) 多孔淀粉

多孔淀粉是将天然生淀粉在低于淀粉糊化温度下经水解处理后，在其颗粒表面形成小孔，并一直延伸到颗粒内部，是一种类似马蜂窝状中空颗粒，可填充各种物质于其中，具有良好吸附性。因此，多孔淀粉是一种高科技新型有机吸附剂和包埋材料，广泛应用于医药、农药、印刷、日用化工、化妆品、食品等行业。

3) 抗性淀粉

抗性淀粉也称为抗酶解淀粉，是指那些不被健康人体小肠消化吸收淀粉。抗性淀粉生理功能与膳食纤维相似，但其膨化性能、口感、色泽等加工性能优于膳食纤维。制备抗性淀粉采用的酶主要是α-淀粉酶和普鲁兰酶。

4) 直链淀粉

用异淀粉酶或普鲁兰酶处理淀粉乳能使支链淀粉支叉键水解掉，转变成直链淀粉，有利于制成淀粉膜及其它用途。直链淀粉具有凝结成块，易形成结构稳定凝胶特性，因此可作为食品强韧包装薄膜。这种薄膜对氧和油脂具有良好隔绝性，又因涂布开展性好，故适于作为食品保护层。

1.2.2玉米淀粉

玉米籽粒含淀粉75%，蛋白质10.6%，脂肪4.9%。玉米在淀粉生产中占有重要位置，世界上大部分淀粉是用玉米生产，美国等一些国家则完全以玉米为原料。近几年，我国淀粉市场发展迅速，2005年我国玉米淀粉产量为900万吨，居世界第二位，但人均消费淀粉只有7.2公斤，仅仅是美国人均消费淀粉8%，欧盟32%。估计2006年我国年产玉米淀粉量约1，050万吨，增幅16%以上。国内玉米淀粉业快速发展主要归功于淀粉应用多样性，利用淀粉可生产淀粉糖甜味剂、柠檬酸、味精、肌昔酸、葡萄糖、Vc、及药物青霉素和抗菌素等。

以淀粉为原料深加工产品按数量计，味精占首位其次是淀粉糖，主要是麦芽糖和葡萄糖，果葡糖较少；第三位是变性淀粉；第四位是其它发酵制品，包括低聚异麦芽糖、黄原胶、异维生素C钠、乳酸、氨基酸等。

玉米淀粉工业化生产的副产品包括玉米胚玉米蛋白水(麸质水)、玉米浆及玉米渣。这些产品若得到合理的利用，一般可收回玉米原料成的50%~70%，原料总利用率达99%，如果再这些副产品进一步深加工，经济价值将会更高。玉米胚芽是玉米淀粉工业生产中重要的副品，对它的利用最多的就是生产玉米油，国际上玉米油称为保健油。玉米胚芽油是一营养丰富的谷物油脂，组分中不饱和脂肪酸80%以上，易于人体吸收，有良好的煎炸性和抗化性；另外，胚芽中的油脂出后得到的胚芽饼，是营养价值较高的饲料，比米具有更好的适口性，蛋白质含量高10个百分左右，用其饲喂猪、鸡、牛等，具有良好的饲养果，胚芽饼还可以用来提取磷脂。

玉米蛋白水经离心分离、脱水干燥可得玉米蛋白粉，用它可生产醇溶蛋白、蛋白发泡粉、L-谷氨酸、玉米黄色素、食用玉米蛋白粉等食品配料。玉米蛋白粉粗蛋白含量20%~60%，还可用于猪、鸡等动物饲料，但其赖氨酸含量偏低，应与赖氨酸含量高的饲料原料如豆粕、鱼粉和预混料等搭配使用。

从玉米糠皮、玉米渣中可提取玉米膳食纤维，其纤维含量高，可清除体内肠道垃圾，一般用作食品增补剂，起到防止便秘，排毒等作用。玉米膳食纤维的开发可使其提高数倍经济价值，具有较高的利用价值。

1.2.3淀粉糖

淀粉糖是淀粉经酶转化而制成，与其它淀粉糖相比，玉米淀粉糖具有成本低、副产品多、效益高等优点。近几年，随着全球淀粉糖需求不断攀升，国内饮食习惯转变，我国淀粉糖消费也出现大幅增长，淀粉糖成为发展最快淀粉深加工产业，其中主要源于淀粉糖种类繁多，附加值较大。主要包括葡萄糖浆、葡麦糖浆、麦芽糖浆、果葡糖浆、低聚异麦芽糖、低聚龙胆糖等。

2005年我国淀粉糖有26大类产品，生产能力达600万吨，实际产量420万吨，同比增长21%，2006年淀粉糖产量预计达560万吨左右。虽我国淀粉糖发展较快，但与发达国家相比，还有差距。统计显示，美国淀粉糖产量占食糖总量50%以上，年人均消费淀粉糖达38kg，欧盟和日本淀粉糖消费量也占食糖总量40%以上，而我国不足10%，年人均消费淀粉糖仅0.5kg。

1.2.4糖醇类

糖醇是一种多元醇，因可用相应糖还原生成，所以称之糖醇。糖醇一般比蔗糖有较高吸热性，入口有清凉感，结构中无游离羰基，不会产生美拉德反应。多数糖醇在人体代谢第一步可不经胰岛素，不易被口腔链球菌所利用，具有良好口感与甜味，热值很低，所以可作为蔗糖替代品，以降低肥胖症、心血管病发生率以预防龋齿。醇类还有木糖醇、山梨醇、麦芽糖醇、甘露醇、赤藓糖醇、低聚异麦芽糖醇、氢化淀粉水解物等产品。

例如：木糖醇是利用玉米芯为原料，经水解加氢制取一种多元醇。它是一种易溶于水的白色粉晶状新糖料，其甜度与蔗糖相当，对于治疗糖尿病和肝炎等具有一定疗效，木糖醇还有抑制口腔细菌，防止牙齿酸蚀和龋齿等作用。因此，木糖醇在饮料、糖果、牙膏、医药等领域广泛应用。

目前，世界上只有俄罗斯、美国、日本、芬兰和意大利等少数工业发达国家生产木糖醇，年产量约为5万吨，其中俄罗斯产量2万多吨，约占40%。我国木糖醇年产量不足2000吨，远远不能满足我国日益增长市场需求，目前产不足需，市场缺口较大。随着木糖醇产品应用领域不断扩大，预计世界木糖醇市场年总需求量将达到10万吨。与我国工业化生产其它品种多元醇，如合成甘油、季戊四醇和山梨醇相比，木糖醇成本相对较低，市场竞争力强，极具开发价值。

1.2.5玉米酒精

玉米酒精是以玉米为原料制取酒精，酒精是食品工业饮料、酒类及化工产品基本原料。近年来，由于石油能源危机，美国、巴西及我国已着手进行用酒精替代部分汽油作燃料的研究和试验。研究表明，乙醇加入汽油后，不仅可起到节能效果，且还具有良好环保效应，因此，乙醇汽油有望成为新的替代能源，成为市场关注焦点。我国已将产业政策向酒精行业倾斜，大力支持和发展酒精产业，目前已形成年产120万吨玉米燃料酒精生产能力。

1.2.6玉米油

玉米油是由玉米胚芽加工制得植物油脂。玉米胚芽脂肪含量一般在17%～45%之间，约占玉米脂肪总含量80%以上，所以，玉米胚芽是一种很好的资源丰富制油原料。玉米油是一种高品质食用植物油，含有86%不饱和脂肪酸，其中56%是亚油酸，亚油酸是人体必需脂肪酸，是构成人体细胞组成部分，具有防治动脉粥样硬化等心血管疾病功效。玉米油含有丰富维生素E，对抗氧化、延缓衰老有一定作用。

玉米油在西方发达国家已成为家庭消费主流油种，但在我国还是一个年轻油种，目前全国玉米油年生产总量在45万吨左右。随着人们对玉米油优点认同，玉米油在2007年消费量将会提升到70万吨左右，玉米油将成为未来食用油市场不可替代一部分。

1.2.7氨基酸类

1) 柠檬酸

柠檬酸为无色、无臭、半透明结晶或白色粉末，带有水果酸气味。柠檬酸是食品加工业重要食品添加剂，也广泛应用于医药、染料及其它工业。以玉米为原料，用微生物发酵方法制取柠檬酸，是柠檬酸生产主要途径。我国是全球最大柠檬酸生产国和出口国，目前，国内柠檬酸产能约70万吨，柠檬酸产量80%用于出口，占全球柠檬酸贸易总量60%以上。

2) 氛基酸

氨基酸是构成蛋白质基本单位，除蛋氨酸和甘氨酸外，其它氨基酸基本上都可采用发酵技术生产。氨基酸主要用途作为调味品、食品添加剂、饲料添加剂，及应用于药用和保健品、化妆品中。谷氨酸和赖氨酸是产量最大两种氨基酸，目前全球谷氨酸年产量已超过200万吨，赖氨酸年产量超过80万吨。谷氨酸主要用作调味品，用以改善食品风味赖氨酸主要用作饲料添加剂，用以促进动物生长发育，降低饲养成本。

3) 聚乳酸

“玉米塑料”是生物降解塑料，其成分为聚乳酸(PLA)，由玉米淀粉发酵产生乳酸，再经化学合成方法而制得，其具有生物互容性、生物降解性，可广泛应用于医疗、药学、农业、包装、服装等领域，以替代传统材料。例如，在美国，聚乳酸已被用作外科手术缝合线。“玉米塑料”废弃后，可在堆肥条件下被微生物分解为二氧化碳和水，它既解决塑料带来白色污染问题，又节省不可再生石油资源，是世界公认环保、可持续发展材料。

1.3 玉米深加工技术

玉米深加工技术大致可分为两类：一是湿法加工，其主产品有淀粉、乙醇和高果糖浆，而副产品有玉米油、玉米蛋白饲料、谷朊粉和二氧化碳。二是干法加工，其主产品为乙醇(饮用乙醇、和燃料乙醇)，副产品为饲料DDGS和二氧化碳。

1.3.1湿法加工技术

湿法加工尽管有产品附加值较高、产品种类较多，因而能根据市场供求情况而及时调整生产计划等优点，但其流程相当复杂，建厂的投资费用颇高，玉米的浸渍时间很长，水的处理量大(通常以蒸发器浓缩)，因而是耗能的大用户。

湿法加工技术的新趋势主要涉及加酶湿法加工和膜分离技术的应用。玉米浸渍过程的耗资量(投资和能耗)高达湿法加工过程的1/5。其原因是：现有的浸渍时间长达30小时；浸渍时又需加入二氧化硫，这为后序工段带来麻烦。已对湿法加工方法提出多种改进方案，其中有前景者首推加酶湿法加工法。其具体过程如下：

1) 玉米粒用水进行短暂浸泡以使胚芽完全水合而变软，在紧接着的玉米粗磨阶段胚芽不会断裂。

2) 玉米粗浆加酶培养。以后的流程与传统方法相同。此法消除了酶渗透进入胚乳的扩散障碍，并与蛋白质发生反应，故浸渍时间仅为传统方法的30%或甚至更短。加酶湿法加工的优点为：浸渍时间短，故投资小，耗能低；用水量大大减少；酶可反复使用。

目前加酶湿法加工的主要问题是酶价太高。但随着生物技术的进展，酶价问题将在几年内解决，因而加酶湿法加工技术的工业化亦已不再是遥不可及的事情。

在传统湿法加工中，玉米浸渍水的分离和利用存在较大问题：浸渍水在蒸发器浓缩，浓缩物经干燥并入玉米蛋白饲料(一种价格低廉的副产品)；大量水蒸发的耗能极大；浸渍水所含的长链蛋白质和糖常常会污染蒸发器，故维修费用颇高。

膜分离技术的应用，为浸渍水的分离和利用打开了新的途径。浸渍水的膜分离一般遵循两种路线：

1) 用无机膜分离浸渍水。截留物包含长链蛋白质，干燥后并入谷朊粉(一种价格为玉米蛋白饲料四倍的副产品)。透过液在蒸发器浓缩，在此很少发生污染。透过液亦可经消毒而直接进入发酵工段。

2) 浸渍水在进入蒸发器前，先用反渗透膜除去57%的水，由此大大降低蒸发所需的能耗。蒸发浓缩物经干燥后并入玉米蛋白饲料。

在传统湿法加工中，谷蛋白的浓缩采用离心机，从而导致谷蛋白的大量流失。用膜分离取代离心机之后，能截留全部不溶性的谷蛋白和部分可溶性蛋白质，由此而使谷朊粉的产量大增，而透过液则可用来洗涤纤维和胚芽。

玉米淀粉水解液(玉米糖浆)传统的澄清方法采用真空回转过滤器，尽管此法的投资费用较低，但却涉及助滤剂的分离、填埋和其他处理问题，从而大大提高了操作成本。另外，由于玉米糖浆经膜分离，消除了蛋白质和其他非糖物质，因此还会降低后序单元活性炭的消耗量并延长离交树脂的使用寿命。

在改性淀粉的生产过程中，总涉及化学品的分离问题。传统的分离方法会损失5%～8%的淀粉，而膜分离法却无淀粉损失，同时还省却了清除工艺水中残存淀粉的费用。

1.3.2干法加工技术

1) 我国玉米干法加工概况

在20世纪90年代，我国通过技术引进，在玉米主产地辽宁、吉林等省兴建了一批代表当时世界先进水平的玉米干法加工厂，主要采用水汽调节的半湿法联产加工工艺，生产的产品种类多、质量优。这次引进使我国的玉米干法加工技术有了质的飞跃。随后我国自行开发出全干法生产玉米粉工艺和玉米提胚制粉工艺，但由于下游产品开发力度不够，需求量过小，导致供远大于求，这些厂先后因市场问题和经营不善停产，生产相关设备的粮食机械厂也随之转行。

目前国内玉米干法加工工艺大体分为两类，一类是提胚制粉工艺，主要用于生产食品级玉米粉，另一类是干法脱胚工艺，主要用于生产燃料酒精。现有的生产食品级玉米粉的玉米干法加工厂大多是私营企业，日处理量50t，少数达100t。采用的工艺是省略了着水调质的玉米提胚制粉工艺，流程1.3.1所示：