一.定义与分类
玉米加工副产物是指在玉米原料经过一系列加工处理(如,破碎、浸泡、分离、提纯等)后,除得到的主要产品外,所剩余的各种具有不同性质和用途的产品。这些副产物通常包括各种固体、液体和气体形态的物质。
1.固体副产物
·玉米饼/玉米渣:这些通常是由玉米颗粒在加工过程中破碎、筛分后得到的,可以用作饲料或生物质能源原料;·玉米芯:玉米芯是玉米脱粒后剩下的芯部,可以作为生物质能源原料,也可加工成其他产品如木糖醇等;·玉米胚芽粕:玉米胚芽粕是玉米胚芽提取油脂后的副产物,加工过程中除粗脂肪含量减少外,营养成分基本没有损失,以蛋白质和纤维为主。玉米胚芽粕中粗蛋白含量占整株玉米总蛋白的29%左右,所含蛋白主要为白蛋白和球蛋白,且符合FAO/WHO推荐人类蛋白标准值。玉米胚芽蛋白的功效比值约2.3,与大豆蛋白和酪蛋白相差不到0.5。玉米胚芽蛋白中含有蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸等7种人体必需氨基酸;其赖氨酸和色氨酸含量较高,尤其是赖氨酸含量高达5.8%。玉米胚芽粕粗纤维含量是玉米中纤维含量的4倍,略高于豆粕;因此,玉米胚芽粕也是膳食纤维食品的重要原料来源,其富含的高分子多糖具有促进肠胃蠕动、预防和治疗心血管疾病的功效,可用作饲料或食品原料;·玉米蛋白粉:玉米蛋白粉是玉米经去皮、胚芽分离、纤维洗涤等步骤后蛋白部分浓缩得到的副产品,含有蛋白质、淀粉、 纤维素、α-胡萝卜素、叶黄素等营养物质。玉米蛋白粉中蛋白质含量达60% 以上,主要由白蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白组成,富含谷氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸等8种氨基酸,但赖氨酸、组氨酸、色氨酸缺乏及蛋氨酸、谷氨酸含量高导致的氨基酸不平衡,限制了其营养价值,是一种优质植物蛋白源,可用于饲料、食品或医药等行业;·玉米麸质:经过脱水处理的玉米皮,含有较高的蛋白质和纤维素,是反刍动物常用的饲料原料。·玉米酒精糟及可溶物(DDGS):DDGS是以玉米为原料,经淀粉糖化、发酵、蒸馏生产乙醇过程中产生的副产物,富含蛋白质、脂肪、维生素和有效磷等多种营养物质,其中,粗蛋白、粗脂肪、磷含量约是玉米的3 倍多。玉米发酵生产乙醇过程中,微生物对玉米中含有的植物蛋白进行利用和转化,使DDGS中蛋白含量高于玉米且氨基酸组成更合理。因此 DDGS可作为畜禽日粮中可消化能量、氨基酸及磷的良好来源。此外,DDGS中含有维生素E、类胡萝卜素和阿魏酸等生物活性物质,其中阿魏酸主要以结合形式存在,游离阿魏酸和阿魏酸总含量均是玉米的3倍左右,因此,DDGS的抗氧化能力高于玉米。但DDGS中的粗纤维含量较高,因此在单胃动物日粮中使用时应控制用量。
2.液体副产物
·浸泡液:在玉米加工过程中,浸泡玉米得到的液体,含有多种营养成分,如糖分、氨基酸等,可用于饲料生产或发酵工业。·发酵液:在玉米发酵过程中产生的液体,含有乙醇、二氧化碳等成分,可用于生产酒精、饲料等。
3.气体副产物
玉米加工过程中产生的气体,如,二氧化碳等,可用于工业或环保领域。
二、玉米加工副产物饲用价值和应用
玉米加工副产物具有丰富的经济价值和应用前景,例如,玉米饼和玉米渣可以用作饲料,满足畜牧业对饲料的需求;玉米胚芽粕和玉米蛋白粉则可以作为人类和动物的食品原料或饲料原料,提供丰富的营养;浸泡液和发酵液则可以用于饲料生产、发酵工业或环保领域。
1.作为饲料原料
·玉米蛋白粉:可替代豆饼、鱼粉等蛋白饲料,提高动物的产蛋率、饲料利用率和抗病力。在蛋鸡饲料中添加玉米蛋白粉,可提高产蛋率约15%,并改善蛋黄和鸡肉的着色度。·DDGS:可以替代部分豆粕和玉米,用于蛋鸡、肉鸡、猪等动物的饲料中。适量的DDGS添加可以提高动物的产蛋率、饲料转化率和生长性能。但需注意控制添加量,以避免粗纤维含量过高对动物生产性能的不利影响。·玉米胚芽粕和玉米胚芽饼:含有较高的蛋白质和氨基酸,且适口性好,可用于替代部分豆粕和玉米等饲料原料。在蛋鸡饲料中添加适量的玉米胚芽粕或玉米胚芽饼,可以提高产蛋率和饲料利用率。
2.作为发酵饲料原料
通过微生物发酵的方法利用玉米加工副产物进行发酵饲料研究,不仅能提高副产物的经济价值,还能防止环境污染,开发新的饲料资源。发酵后的玉米加工副产物含有更多的有机酸、可溶性多肽等小分子物质,这些物质能提高动物对饲料的消化吸收率、增强动物的抗病能力,促进动物生长发育。
3.其他应用
玉米淀粉渣、玉米皮等副产品也可以作为动物饲料的添加剂或填充物,用于调节饲料的营养成分和物理性质。
三、玉米加工副产物利用过程中存在的问题
玉米加工副产物存在的问题涉及多个方面,以下是对这些问题的详细归纳:
1.质量问题
(1)毒素问题
·玉米加工副产物中可能含有较高的毒素含量,如霉菌毒素等。这些毒素会对动物健康造成严重影响,包括抑制免疫力、导致胚胎死亡、损伤肝脏功能等。·毒素问题不仅影响副产物的直接使用价值,还可能对动物健康和食品安全构成潜在威胁。
(2)营养成分不均衡
·玉米加工副产物中的营养成分可能不均衡,例如蛋白质氨基酸组成不平衡,缺少赖氨酸和色氨酸等必需氨基酸。·这种不均衡的营养成分可能影响动物对副产物的消化吸收和利用效率。
2.利用问题
(1)利用率低
·玉米加工副产物中的某些成分,如醇溶蛋白等,由于其特殊的化学性质,可能导致消化吸收率低。·这不仅降低了副产物的营养价值,还可能增加动物的消化负担。
(2)加工技术限制
·玉米深加工对应生产的品种较少,深加工结构不合理,这限制了副产物的多样化和高值化利用。同时,一些加工技术可能还无法充分提取和利用副产物中的有效成分,导致资源浪费。
3.市场问题
(1)市场需求不足
·由于对玉米加工副产物的认识和了解不足,市场需求可能相对有限。·这可能导致副产物积压、销售困难等问题,影响加工企业的经济效益。
(2)价格波动大
·玉米加工副产物的市场价格可能受到多种因素的影响,如原料价格、加工成本、市场需求等。·价格波动大可能导致加工企业面临经营风险,影响副产物的稳定供应和利用。
4.环保问题
(1)环境污染
·在玉米加工过程中,可能会产生废水、废气等污染物,对环境造成不良影响。·如果处理不当,这些污染物还可能对土壤、水源等生态系统造成长期危害。
(2)资源消耗
·玉米加工副产物的产生和利用过程中,可能会消耗大量的能源和水资源。·这不仅增加了加工企业的运营成本,还可能对生态环境造成压力。
四、玉米加工副产物提质增效的加工方法
玉米副产物的预处理加工方式包括:物理、化学、生物方法。与物理和化学处理相比,生物处理作用效果更绿色、安全,可利用微生物的生长代谢产生增殖产物菌体蛋白,提升玉米副产物饲用价值,在饲料原料中应用更广泛。
1.物理加工
物理加工包括高压、研磨、过滤、挤压、膨化、爆破等方式,主要通过机械及活化效应改变营养物质的次级结构,在不同程度外力作用下玉米副产物中的蛋白、纤维分子结构被打破,变得松散或发生重新排列,营养物质的功能性质随之发生改变。
2.化学处理
化学方法是指使用酸、碱或有机试剂非特异性破坏 原料中纤维或蛋白的结构。酸处理能够破坏纤维结构分子间的糖苷键,使原料中营养物质成分及含量发生变化。
3.生物处理
生物方法是使用益生菌发酵、酶制剂降解、菌酶协同等技术手段处理玉米副产物;通过添加酶制剂直接作用于玉米副产物中纤维素或蛋白结构或根据需求选用产特定酶系的发酵菌株降解玉米副产物中的大分子营养物质,降低抗营养因子,提高营养物质利用率。生物处理也是提高原料饲用安全性的一种新型脱毒方式。添加非淀粉多糖酶制剂或利用益生菌代谢产生的纤维素、半纤维素酶,可改变玉米副产物中的纤维素组分及不同层次中纤维素的空间结构,水解玉米副产物中纤维物质为低聚糖,降解抗营养因子为功能性营养成分,从而提高玉米副产物在单胃动物中的消化利用率。特定微生物具有可吸附毒素的特殊细胞壁结构或可分泌改变毒素分子结构的酶,能够在处理玉米副产物过程中减弱、去除残留的毒性。此外,生物发酵过程中微生物能够利用玉米副产物中的氮源、碳源和纤维降解产生的糖类合成营养丰富的微生物菌体蛋白,其蛋白质含量高,氨基酸平衡,消化率可高达85%~90%。菌体蛋白能够提高动物生产性能,调节肠道菌群,改善消化道内环境,提高免疫力。
来源:华信共享智库