一种微波辅助复合酶解联产玉米纤维油、酶解营养粉和膳食纤维的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农产品副产物深加工技术领域，具体涉及一种微波辅助复合酶解联产 玉米纤维油、酶解营养粉和膳食纤维的方法。
【背景技术】
[0002] 玉米是我国重要的粮食作物，以玉米籽粒为原料的工业(如玉米淀粉工业)要先对 玉米籽粒进行预处理，把胚芽、胚乳和外皮等分开。湿磨法进行玉米淀粉生产是一种常见加 工方法，但在该方法的加工过程中会产生大量廉价副产品一玉米纤维(主要成分是玉米籽 粒的外皮和少量玉米胚芽残渣，有人也称之为玉米皮），其干重可占玉米的10-20 %。与其他 谷物种皮相比，玉米纤维含有更加丰富的半纤维素(可占玉米纤维干重的30-40%)和纤维 素(可占玉米纤维干重的10-20%)，同时影响矿物质代谢的植酸含量更低，具有开发成膳食 纤维等产品的潜力。玉米纤维还含有约15-22%淀粉、约10%的蛋白质和约3-5%的脂类。
[0003] 提取玉米纤维中的脂类可以获得具有重要保健价值的玉米纤维油，玉米纤维油在 降低血浆和肝脏的胆固醇浓度、增加粪便胆固醇的排出等方面发挥比玉米胚芽油更为显著 的作用，还可提高免疫力并预防结肠癌和前列腺疾病等。玉米纤维油发挥该功能的主要原 因是因为玉米纤维油中含有较高的植物留醇，玉米纤维油中植物留醇含量（一般为2%_ 8 % )通常可达玉米胚芽油中植物留醇含量(一般为0.7 %-1 % )的3-8倍。此外，玉米纤维油 中富含油酸和亚油酸，总不饱和脂肪酸含量可达85%左右，因此对人体健康具有重要保健 价值。目前可查阅文献报道的玉米纤维油制备方法，都是借鉴制备玉米胚芽油的机械压榨 法、有机溶剂浸出法或者二者相结合的方法。富含纤维的玉米纤维是制备膳食纤维的优秀 原料，以玉米纤维为原料制备不溶性膳食纤维的常见的制备过程是:先将经过干磨法或湿 磨法处理过的玉米纤维进行干燥、粉碎、过筛获得玉米纤维粉，再通过调节料液比、pH值、复 合酶(淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶或葡萄糖苷酶等)进行酶解(参见国家标准GB/T5009.88-2008)去除蛋白质和淀粉，酶解后直接过滤，残渣用热水洗涤，经干燥后称重即为不溶性膳 食纤维。
[0004] 水酶法是近年兴起的一种新型油脂提取技术，该技术是在提取油脂的过程中添加 酶制剂，通过酶解作用将纤维组织中的油脂释放出来，之后利用比重的差异将油和非油成 分分离，从而达到收集油脂的目的。水酶法具有反应条件温和、操作简单、污染较低等优点， 产生的副产物可进一步进行加工，因此水酶法得到越来越多的重视。常规水酶法提取油脂 的常见制备过程是:首先将原料干燥，再利用机械将原料粉碎，之后调节料液比、pH值、酶的 添加量，通过酶解作用使原料中的油脂得以释放。
[0005] 在工业中，凡涉及以有机溶剂浸出法（一般采用正己烷为溶剂）为制备油脂方法 的，对车间的防静电要求均较高，操作不慎产生的静电会导致车间内有机溶剂蒸汽的爆炸。 目前以玉米纤维为原料采用水酶法制备玉米纤维油或膳食纤维的常见制备过程中均涉及 干燥和粉碎工艺，而干燥过程耗费大量的能源增加了生产成本，粉碎和过筛的过程不仅增 加了处理工序，同时产生了大量粉尘，故粉碎和过筛过程对厂房除尘、防爆、通风的要求较 高。虽然我国玉米纤维产量很大，但目前我国玉米纤维一般被制成喷浆玉米纤维麸质饲料， 没有附加值，市场价格很低(一般低于1000元/吨），急待一种能够有效拉伸玉米加工产业链 增强我国玉米深加工领域核心竞争力的工艺方法。
[0006] 脱淀粉玉米纤维制玉米纤维油、寡糖和膳食纤维的工艺研究（董森，硕士论文，吉 林大学，2015)(文献1)描述了应用水酶法制备玉米纤维油和膳食纤维的方法，主要是采用 水酶法可提取洗涤纤维玉米纤维油，其最优提取条件是在50°C下，pH 4.8-5.0的缓冲环境 中，纤维素酶添加量4 %、木聚糖酶添加量5.33 %、料液比1:12 (g/mL)、提取为时间24h的条 件下提取率为75.05%。之后对所得的酶解纤维残渣进行蛋白酶处理，蛋白酶添加量3%、 PH7.5、温度45 °C、料液比1:15 (g/mL)，经分离干燥可得到不溶性膳食纤维，最高收率为 38 · 94g/100g干玉米纤维原料。
[0007] 在文献1中描述了应用水酶法制备玉米纤维油和膳食纤维的方法，采取的是分步 制备法，即先制备玉米纤维油再制备膳食纤维的方法。在该方法中存在的技术缺点如下： (1)纤维素酶、木聚糖酶和蛋白酶的添加量较高U 3%)，增加了原料投入成本；（2)制备玉 米纤维油的酶解时间较长(酶解时间约为24h)，在酶解同时还需保温，能源消耗大；（3)在分 步制备法中，经纤维素酶、木聚糖酶酶解(pH 4.8-5.0)制备玉米纤维油后经过滤后才能以 蛋白酶酶解(PH7.5)制备膳食纤维，过滤和pH值的调节与控制使得工艺步骤很繁琐。
[0008] 专利一种脱除湿磨玉米纤维中淀粉的简单方法(专利【申请号】201310753424.0，申 请日：2013年12月31日，申请人:吉林中粮生化有限公司）（文献2)也对脱除湿磨玉米纤维中 残留淀粉进行了描述，主要内容是向湿磨法加工所得原料中加水调节其含水量获得原料 浆，将原料浆置于较高温度下(90°C-13(TC)保温一定时间，利用原料中所含有的少量亚硫 酸的酸性脱除玉米纤维中的残留淀粉从而获得得处理液，处理液经过固液分离获得淀粉浆 和处理纤维，处理纤维经过洗涤(条件是:洗涤次数1-5次，料液比1:1-1:5,洗涤用水温度80 °C-100°C)、干燥获得脱淀粉纤维。
[0009] 虽然上述两篇文献均描述了脱除湿磨玉米纤维中残留淀粉的技术，但是以上述技 术所获得的冲洗纤维和脱淀粉纤维为原料分别采用水酶法和溶剂浸提法获得的玉米纤维 油品质较差。从文献1的中可以看出玉米纤维油的过氧化值能够达到15.83mmo Ι/kg;这个重 要指标明显偏高(613 19111-2003表1玉米原油质量指标中规定该指标应<7.51]11]1〇1/1^)。过 氧化值可以衡量油脂酸败程度，通过检测过氧化值可以判断油脂和脂肪等的质量和变质程 度，一般来说过氧化值越高其酸败就越厉害，而油脂氧化酸败产生的一些小分子物质(如自 由基)会在体内对人体产生不良的影响(例如导致腹泄）。
[0010]而且文献1和文献2中所描述的将原料浆置于较高温度下（90°C-130°C)保温一定 时间，利用原料中所含有的少量亚硫酸的酸性脱除玉米纤维中的残留淀粉的技术，正是由 于原料中所含油脂在较高温度下发生酸败反应导致过氧化值较高，因此该方法不适用于后 续的玉米纤维油提取。同时该方法需要在90°C-13(TC的较高温度下保持较长时间，能源消 耗大生产成本高。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种微波辅助复合酶解联产玉米纤维油、酶解营养粉和膳食 纤维的方法，该方法提取时间短、提取率更高的优点，能够获得指标优良的玉米纤维油、酶 解营养粉和膳食纤维。
[0012] 本发明所采用的技术方案是，一种微波辅助复合酶解联产玉米纤维油、酶解营养 粉和膳食纤维的方法，包括以下步骤：
[0013] 1)以湿磨法玉米加工产生的玉米纤维粗产物为原料，调节原料含水量和pH值，制 备得到原料浆；
[0014] 2)对原料浆进行微波辅助复合酶解处理制备得到酶解浆；
[0015] 3)对酶解浆进行油水分离和固液分离制备得到玉米纤维油、酶解营养粉和膳食纤 维。
[0016]进一步地，步骤1)中的原料衆的制备具体为：以湿磨法玉米加工产生的玉米纤维 粗产物为原料，向原料中加入水使原料浆中原料干重与水的重量份数比为1: 5-1:11，再将 其pH调节至4.8-6.0，并将温度调节至10°C-60°C，即制备得到原料浆。
[0017] 进一步地，步骤2)中对原料浆进行微波辅助复合酶解处理制备得到酶解浆具体 为：
[0018] 1)以一定量的水溶解或稀释酸性淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶获得三种酶的复合 酶液，使复合酶液与原料干重的重量份数比为〇. 5:1-0.75:1;
[0019] 2)向原料浆中加入含酸性淀粉酶、纤维素酶和木聚糖酶的复合酶液并预酶解1-60min，获得预酶解浆I;
[0020] 3)以一定量的水溶解或稀释酸性蛋白酶获得蛋白酶液，使蛋白酶液与原料干重的 重量份数比为〇. 25:1-0.5:1，将蛋白酶液加入到预酶解浆I中，获得预酶解浆Π ;
[0021] 4)微波辅助复合酶解：将预酶解浆Π 置于功率为400W-40kW的微波中辐射5s-30min后，间隔5s-10min后进行下一次微波辐射处理，微波辅助复合酶解过程可进行1-5次， 制备得到酶解浆。
[0022] 进一步地，步骤2)中复合酶液中的酸性淀粉酶与原料干重的重量份数比为0.001: 1-0.03:1;纤维素酶与原料干重的重量份数比为0.001:1-0.03:1;木聚糖酶与原料干重的 重量份数比为〇 · 002:1-0 · 03:1。
[0023]进一步地，步骤2)中的酸性蛋白酶与原料干重的重量份数比为0.002:1-0.03:1。
[0024] 进一步地，步骤3)中的对酶解浆进行油水分离和固液分离获得玉米纤维油、酶解 营养粉和膳食纤维具体为：1)油水分离:将酶解浆经过离心分离、或经过自动油水分离器进 行油水分离获得玉米纤维油和脱油酶解浆；
[0025] 2)固液分离:脱油酶解浆经过压力曲筛、或经过旋流器进行固液分离，获得