玉米胚芽的綜合利用研究

玉米胚芽的綜合利用研究

我國(guó)是玉米主要的生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，年產(chǎn)量22458萬(wàn)噸，約占世界總產(chǎn)量的1/5。玉米胚芽是玉米生長(zhǎng)和發(fā)育的起點(diǎn)，雖然質(zhì)量?jī)H占玉米籽粒的11%-14%，但其脂質(zhì)占玉米籽?？傊|(zhì)的84%、蛋白質(zhì)占22%、礦物質(zhì)占83%。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力于玉米胚芽的研究與應(yīng)用。目前，玉米胚芽已被廣泛運(yùn)用于食品工業(yè)、農(nóng)林業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等。

玉米胚芽的營(yíng)養(yǎng)組成

玉米胚芽是優(yōu)質(zhì)的食用油資源，其脂肪含量在46%以上，不飽和脂肪酸含量占脂肪總含量的85.5%，且油酸、亞油酸和α-亞麻酸的含量都很豐富。研究表明，玉米胚芽油有降低血清膽固醇、抗氧化、提高免疫的作用，經(jīng)常食用對(duì)肥胖癥、高血壓、高血脂、糖尿病和冠心病患者都有一定的保健功效。玉米胚芽也是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源，含量一般為23%～25%，且其氨基酸種類齊全、含量相對(duì)平衡，與FAO/WHO推薦的人類蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)具有較好的一致性。并且，玉米胚芽中還含有功能性因子γ-氨基丁酸和谷胱甘肽。γ-氨基丁酸被證實(shí)在降血壓、改善脂質(zhì)代謝、減緩動(dòng)脈硬化等方面效果顯著。谷胱甘肽在臨床醫(yī)藥領(lǐng)域上用于保護(hù)肝臟、治療腫瘤、酒精性肝病等。此外，由于玉米胚芽蛋白具有較好的吸油、持水、乳化、延展、凝膠等特性，還可用于肉制品、焙烤、方便面等食品工業(yè)。膳食纖維在玉米胚芽中占9%，具有多種保健功能，包括降低血糖、緩解便秘、降低血脂等。除了以上營(yíng)養(yǎng)素，玉米胚芽還含有植物甾醇、維生素E等成分。

玉米胚芽的應(yīng)用

富含玉米胚芽油、蛋白質(zhì)和膳食纖維的玉米胚芽是玉米加工工業(yè)的副產(chǎn)物，是一種值得大力開發(fā)的資源。近年來(lái)，諸多學(xué)者對(duì)其綜合利用展開了大量研究。

玉米胚芽油是一種提取于玉米胚芽的植物油，其飽和脂肪酸含量高達(dá)86%，其中亞油酸占55%，油酸占30%，還含VE、VA、植物甾醇、卵磷脂、輔酶、β-胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)成分，擁有“長(zhǎng)壽油”“放心油”美稱。目前，我國(guó)玉米胚芽油所占市場(chǎng)份額逐年增加，已成為第五大食用植物油品種,并已廣泛應(yīng)用于食品、藥品、日用品等行業(yè)。提取玉米胚芽油的方法主要有壓榨法、浸出法、水酶法、超聲波提取法、超臨界CO2提取。壓榨法的油品質(zhì)較好，但油餅殘油率較高。浸出法提取率較高，但存在時(shí)間長(zhǎng)、溫度高、有效成分受熱過(guò)程長(zhǎng)、雜質(zhì)浸出多、能源消耗大、原料利用率低、安全生產(chǎn)及有機(jī)溶劑殘留等問題。水酶法是先濕熱處理玉米胚芽，再用酶破壞細(xì)胞及油脂復(fù)合物，使油脂從細(xì)胞中釋放出來(lái)。該法提油率與酶的種類有關(guān)。MirjanaBocevska等利用果膠酶PectinexUltraSP-L在37℃、pH5.2條件下作用6h提取玉米胚芽油脂，所得油脂色澤淺，游離脂肪酸含量1.5%，過(guò)氧化值8.1，磷脂含量0.022%，VE含量1350mg/kg，氧化穩(wěn)定值為14.6h。段作營(yíng)等采用纖維素酶和中溫-淀粉酶（5:3）復(fù)合作用、應(yīng)用1:5的料液比、蒸汽處理時(shí)間20min、加酶量0.8%、反應(yīng)時(shí)間6h條件下，提取率可達(dá)89.75%。RobertA. Moreau等證實(shí)，直接使用酸性纖維素酶無(wú)法提出油脂，對(duì)干磨玉米胚芽進(jìn)行沸水熱處理或微波處理后，采用酸性纖維素酶提取油脂，提取率分別為43%和57%。不經(jīng)過(guò)熱處理，采用酸性纖維素酶和堿性蛋白酶處理，干磨玉米胚芽出油率50%～65%，E-胚芽出油率80%～90%。水酶法提油率較高，油脂品質(zhì)好，但酶制劑用量大、成本高，工業(yè)應(yīng)用受到限制。反膠束法是一種新型的油脂提取方法，工藝過(guò)程分為前萃取和后萃取，提取油脂同時(shí)可獲得蛋白。反膠束指分散于連續(xù)有機(jī)溶劑介質(zhì)中包含有水分子內(nèi)核的表面活性劑的聚集體，大小一般都在納米尺寸。將表面活性劑溶于非極性有機(jī)溶劑中，當(dāng)濃度超過(guò)臨界膠束時(shí)，在有機(jī)溶劑中形成反膠束。該法提取的玉米胚芽油肪酸組成與其他方法制取基本一致，油脂酸價(jià)略高于浸出法取油而明顯低于水酶法。超聲波強(qiáng)化萃取能夠避免熱敏性有效成分如蛋白質(zhì)、酶和色素等的變化。但超聲波強(qiáng)化萃取依然使用有機(jī)溶劑，無(wú)法有效解決溶劑殘留問題。作為一種綠色的萃取技術(shù)，超臨界CO2萃取具有諸多優(yōu)勢(shì)。超臨界CO2萃取是利用CO2在超臨界狀態(tài)下具有較大溶解性和較好的傳遞特性，通過(guò)改變操作壓力、溫度、時(shí)間及流量等手段來(lái)完成對(duì)提取成分的選擇性萃取。在不同的操作條件下，萃取效率不同。在操作壓力34.5MPa～55.2MPa、溫度50℃時(shí)，所得油脂與普通方法提取的油脂相比，游離脂肪酸含量、精煉損失較低，色澤更淺。超臨界CO2萃取整體工藝簡(jiǎn)單，所得油脂品質(zhì)好。

玉米胚芽蛋白因其特殊營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在食品行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。玉米胚芽經(jīng)進(jìn)一步加工可獲得玉米胚芽蛋白粉。玉米胚芽蛋白粉因其特殊氨基酸組成，具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可用于糕點(diǎn)、面包、奶茶等的輔助添加，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，改善產(chǎn)品性能，也可以生產(chǎn)植物蛋白飲料，目前已上市的典型產(chǎn)品有露露集團(tuán)的“黃金E王”玉米胚芽植物蛋白飲料，安廣杰等研制了一款脫脂玉米胚芽飲料。除了蛋白粉，有學(xué)者致力于酶解玉米胚芽蛋白，從而獲得生物活性肽。張鳴鏑等發(fā)現(xiàn)玉米胚芽蛋白酶解物能顯著提高正常小鼠的免疫臟器指數(shù)、腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬百分率等，表明能提高機(jī)體免疫功能，是一種很好的非特異性免疫激活劑。李軍采用蛋白酶酶解玉米胚芽蛋白，獲得玉米胚芽肽，并對(duì)肽進(jìn)行分離純化，研究其性質(zhì)。通過(guò)氨基酸組成分析、抗氧化性、溶解性、表觀粘度的研究，表明獲得的是一種良好的生物活性肽。任健等研究了2709堿性蛋白酶水解脫脂玉米胚芽粕的最佳工藝，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，確定了最佳水解工藝條件：底物濃度5%(占水的質(zhì)量)，加酶量5%(占底物的質(zhì)量)，水解溫度45℃，水解pH10.0，水解時(shí)間180min。在此條件下，脫脂玉米胚芽粕的水解度為22.46%。

γ-氨基丁酸(GABA)也是玉米胚芽中重要的營(yíng)養(yǎng)成分。李楠等采用超聲波法對(duì)玉米胚芽中GABA進(jìn)行了提取，并利用玉米胚芽進(jìn)行面包制作試驗(yàn)。結(jié)果表明最佳提取工藝為溫度50℃，時(shí)間2h，料液比1:6，平均提取量為163.5mg/100g,約占玉米胚芽GABA總含量(271.1mg/100g)的60.3%。經(jīng)富集處理的玉米胚芽適于制作面包、蛋糕等焙烤制品，其中所含的GABA對(duì)熱加工較為穩(wěn)定。

膳食纖維是由以單糖為基本單位聚合而組成的有機(jī)化合物及其衍生物，是聚合物較高的多糖。膳食纖維的制備方法主要有粗分離法、化學(xué)分離法、膜分離法、酶試劑法、化學(xué)試劑、酶結(jié)合法和發(fā)酵法。酶法能溫和地去除淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，可以有效保護(hù)可溶性纖維素和半纖維素，產(chǎn)品得率高，持水力和膨脹力高，且無(wú)污染，應(yīng)用前景廣闊。玉米胚芽粕中膳食纖維含量豐富，對(duì)其進(jìn)行利用可以大大提高玉米胚芽粕的附加值。楊銘鐸等對(duì)玉米胚芽粕中提取膳食纖維的工藝進(jìn)行了研究，試驗(yàn)采用單因素和響應(yīng)面分析法，確定了最佳提取工藝參數(shù)。結(jié)果表明纖維素酶量13Iu/g、液料比13：1、時(shí)間3h條件下，水溶性膳食纖維的提取率最高，為6.65%，占總膳食纖維的49.01%。

隨著人們對(duì)玉米胚芽營(yíng)養(yǎng)組成及保健功能的認(rèn)知程度不斷提高，玉米胚芽食品的開發(fā)潛力巨大。除卻玉米胚芽油已商品化、品牌化，玉米胚芽食品的研究與開發(fā)尚處于起步或空白階段，大量的研究工作有待完成。首先，玉米胚芽中植物甾醇、維生素E、生物活性肽、γ-氨基丁酸的工業(yè)化分離提取技術(shù)以及對(duì)人體生理機(jī)能的調(diào)節(jié)機(jī)制、量效關(guān)系等需要深入研究，以為相關(guān)保健產(chǎn)品或醫(yī)藥應(yīng)用提供基礎(chǔ)。其次，更多的玉米胚芽食品有待開發(fā)，以做到資源綜合利用。重點(diǎn)研究玉米胚芽的脫硫、脫酸及保鮮技術(shù)，提高其感官指標(biāo)和安全水平。

□徐鎖玉 揚(yáng)州中瑞酒店職業(yè)學(xué)院