一.定義與分類
玉米加工副產(chǎn)物是指在玉米原料經(jīng)過一系列加工處理(如,破碎、浸泡、分離、提純等)后,除得到的主要產(chǎn)品外,所剩余的各種具有不同性質(zhì)和用途的產(chǎn)品。這些副產(chǎn)物通常包括各種固體、液體和氣體形態(tài)的物質(zhì)。
1.固體副產(chǎn)物
·玉米餅/玉米渣:這些通常是由玉米顆粒在加工過程中破碎、篩分后得到的,可以用作飼料或生物質(zhì)能源原料;·玉米芯:玉米芯是玉米脫粒后剩下的芯部,可以作為生物質(zhì)能源原料,也可加工成其他產(chǎn)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產(chǎn)物,加工過程中除粗脂肪含量減少外,營養(yǎng)成分基本沒有損失,以蛋白質(zhì)和纖維為主。玉米胚芽粕中粗蛋白含量占整株玉米總蛋白的29%左右,所含蛋白主要為白蛋白和球蛋白,且符合FAO/WHO推薦人類蛋白標(biāo)準(zhǔn)值。玉米胚芽蛋白的功效比值約2.3,與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、賴氨酸、蘇氨酸等7種人體必需氨基酸;其賴氨酸和色氨酸含量較高,尤其是賴氨酸含量高達(dá)5.8%。玉米胚芽粕粗纖維含量是玉米中纖維含量的4倍,略高于豆粕;因此,玉米胚芽粕也是膳食纖維食品的重要原料來源,其富含的高分子多糖具有促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)、預(yù)防和治療心血管疾病的功效,可用作飼料或食品原料;·玉米蛋白粉:玉米蛋白粉是玉米經(jīng)去皮、胚芽分離、纖維洗滌等步驟后蛋白部分濃縮得到的副產(chǎn)品,含有蛋白質(zhì)、淀粉、 纖維素、α-胡蘿卜素、葉黃素等營養(yǎng)物質(zhì)。玉米蛋白粉中蛋白質(zhì)含量達(dá)60% 以上,主要由白蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白組成,富含谷氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸等8種氨基酸,但賴氨酸、組氨酸、色氨酸缺乏及蛋氨酸、谷氨酸含量高導(dǎo)致的氨基酸不平衡,限制了其營養(yǎng)價(jià)值,是一種優(yōu)質(zhì)植物蛋白源,可用于飼料、食品或醫(yī)藥等行業(yè);·玉米麩質(zhì):經(jīng)過脫水處理的玉米皮,含有較高的蛋白質(zhì)和纖維素,是反芻動(dòng)物常用的飼料原料。·玉米酒精糟及可溶物(DDGS):DDGS是以玉米為原料,經(jīng)淀粉糖化、發(fā)酵、蒸餾生產(chǎn)乙醇過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和有效磷等多種營養(yǎng)物質(zhì),其中,粗蛋白、粗脂肪、磷含量約是玉米的3 倍多。玉米發(fā)酵生產(chǎn)乙醇過程中,微生物對(duì)玉米中含有的植物蛋白進(jìn)行利用和轉(zhuǎn)化,使DDGS中蛋白含量高于玉米且氨基酸組成更合理。因此 DDGS可作為畜禽日糧中可消化能量、氨基酸及磷的良好來源。此外,DDGS中含有維生素E、類胡蘿卜素和阿魏酸等生物活性物質(zhì),其中阿魏酸主要以結(jié)合形式存在,游離阿魏酸和阿魏酸總含量均是玉米的3倍左右,因此,DDGS的抗氧化能力高于玉米。但DDGS中的粗纖維含量較高,因此在單胃動(dòng)物日糧中使用時(shí)應(yīng)控制用量。
2.液體副產(chǎn)物
·浸泡液:在玉米加工過程中,浸泡玉米得到的液體,含有多種營養(yǎng)成分,如糖分、氨基酸等,可用于飼料生產(chǎn)或發(fā)酵工業(yè)。·發(fā)酵液:在玉米發(fā)酵過程中產(chǎn)生的液體,含有乙醇、二氧化碳等成分,可用于生產(chǎn)酒精、飼料等。
3.氣體副產(chǎn)物
玉米加工過程中產(chǎn)生的氣體,如,二氧化碳等,可用于工業(yè)或環(huán)保領(lǐng)域。
二、玉米加工副產(chǎn)物飼用價(jià)值和應(yīng)用
玉米加工副產(chǎn)物具有豐富的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用前景,例如,玉米餅和玉米渣可以用作飼料,滿足畜牧業(yè)對(duì)飼料的需求;玉米胚芽粕和玉米蛋白粉則可以作為人類和動(dòng)物的食品原料或飼料原料,提供豐富的營養(yǎng);浸泡液和發(fā)酵液則可以用于飼料生產(chǎn)、發(fā)酵工業(yè)或環(huán)保領(lǐng)域。
1.作為飼料原料
·玉米蛋白粉:可替代豆餅、魚粉等蛋白飼料,提高動(dòng)物的產(chǎn)蛋率、飼料利用率和抗病力。在蛋雞飼料中添加玉米蛋白粉,可提高產(chǎn)蛋率約15%,并改善蛋黃和雞肉的著色度?!DGS:可以替代部分豆粕和玉米,用于蛋雞、肉雞、豬等動(dòng)物的飼料中。適量的DDGS添加可以提高動(dòng)物的產(chǎn)蛋率、飼料轉(zhuǎn)化率和生長性能。但需注意控制添加量,以避免粗纖維含量過高對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的不利影響。·玉米胚芽粕和玉米胚芽餅:含有較高的蛋白質(zhì)和氨基酸,且適口性好,可用于替代部分豆粕和玉米等飼料原料。在蛋雞飼料中添加適量的玉米胚芽粕或玉米胚芽餅,可以提高產(chǎn)蛋率和飼料利用率。
2.作為發(fā)酵飼料原料
通過微生物發(fā)酵的方法利用玉米加工副產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵飼料研究,不僅能提高副產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,還能防止環(huán)境污染,開發(fā)新的飼料資源。發(fā)酵后的玉米加工副產(chǎn)物含有更多的有機(jī)酸、可溶性多肽等小分子物質(zhì),這些物質(zhì)能提高動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收率、增強(qiáng)動(dòng)物的抗病能力,促進(jìn)動(dòng)物生長發(fā)育。
3.其他應(yīng)用
玉米淀粉渣、玉米皮等副產(chǎn)品也可以作為動(dòng)物飼料的添加劑或填充物,用于調(diào)節(jié)飼料的營養(yǎng)成分和物理性質(zhì)。
三、玉米加工副產(chǎn)物利用過程中存在的問題
玉米加工副產(chǎn)物存在的問題涉及多個(gè)方面,以下是對(duì)這些問題的詳細(xì)歸納:
1.質(zhì)量問題
(1)毒素問題
·玉米加工副產(chǎn)物中可能含有較高的毒素含量,如霉菌毒素等。這些毒素會(huì)對(duì)動(dòng)物健康造成嚴(yán)重影響,包括抑制免疫力、導(dǎo)致胚胎死亡、損傷肝臟功能等?!ざ舅貑栴}不僅影響副產(chǎn)物的直接使用價(jià)值,還可能對(duì)動(dòng)物健康和食品安全構(gòu)成潛在威脅。
(2)營養(yǎng)成分不均衡
·玉米加工副產(chǎn)物中的營養(yǎng)成分可能不均衡,例如蛋白質(zhì)氨基酸組成不平衡,缺少賴氨酸和色氨酸等必需氨基酸。·這種不均衡的營養(yǎng)成分可能影響動(dòng)物對(duì)副產(chǎn)物的消化吸收和利用效率。
2.利用問題
(1)利用率低
·玉米加工副產(chǎn)物中的某些成分,如醇溶蛋白等,由于其特殊的化學(xué)性質(zhì),可能導(dǎo)致消化吸收率低?!み@不僅降低了副產(chǎn)物的營養(yǎng)價(jià)值,還可能增加動(dòng)物的消化負(fù)擔(dān)。
(2)加工技術(shù)限制
·玉米深加工對(duì)應(yīng)生產(chǎn)的品種較少,深加工結(jié)構(gòu)不合理,這限制了副產(chǎn)物的多樣化和高值化利用。同時(shí),一些加工技術(shù)可能還無法充分提取和利用副產(chǎn)物中的有效成分,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。
3.市場問題
(1)市場需求不足
·由于對(duì)玉米加工副產(chǎn)物的認(rèn)識(shí)和了解不足,市場需求可能相對(duì)有限?!み@可能導(dǎo)致副產(chǎn)物積壓、銷售困難等問題,影響加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
(2)價(jià)格波動(dòng)大
·玉米加工副產(chǎn)物的市場價(jià)格可能受到多種因素的影響,如原料價(jià)格、加工成本、市場需求等?!r(jià)格波動(dòng)大可能導(dǎo)致加工企業(yè)面臨經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn),影響副產(chǎn)物的穩(wěn)定供應(yīng)和利用。
4.環(huán)保問題
(1)環(huán)境污染
·在玉米加工過程中,可能會(huì)產(chǎn)生廢水、廢氣等污染物,對(duì)環(huán)境造成不良影響。·如果處理不當(dāng),這些污染物還可能對(duì)土壤、水源等生態(tài)系統(tǒng)造成長期危害。
(2)資源消耗
·玉米加工副產(chǎn)物的產(chǎn)生和利用過程中,可能會(huì)消耗大量的能源和水資源?!み@不僅增加了加工企業(yè)的運(yùn)營成本,還可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成壓力。
四、玉米加工副產(chǎn)物提質(zhì)增效的加工方法
玉米副產(chǎn)物的預(yù)處理加工方式包括:物理、化學(xué)、生物方法。與物理和化學(xué)處理相比,生物處理作用效果更綠色、安全,可利用微生物的生長代謝產(chǎn)生增殖產(chǎn)物菌體蛋白,提升玉米副產(chǎn)物飼用價(jià)值,在飼料原料中應(yīng)用更廣泛。
1.物理加工
物理加工包括高壓、研磨、過濾、擠壓、膨化、爆破等方式,主要通過機(jī)械及活化效應(yīng)改變營養(yǎng)物質(zhì)的次級(jí)結(jié)構(gòu),在不同程度外力作用下玉米副產(chǎn)物中的蛋白、纖維分子結(jié)構(gòu)被打破,變得松散或發(fā)生重新排列,營養(yǎng)物質(zhì)的功能性質(zhì)隨之發(fā)生改變。
2.化學(xué)處理
化學(xué)方法是指使用酸、堿或有機(jī)試劑非特異性破壞 原料中纖維或蛋白的結(jié)構(gòu)。酸處理能夠破壞纖維結(jié)構(gòu)分子間的糖苷鍵,使原料中營養(yǎng)物質(zhì)成分及含量發(fā)生變化。
3.生物處理
生物方法是使用益生菌發(fā)酵、酶制劑降解、菌酶協(xié)同等技術(shù)手段處理玉米副產(chǎn)物;通過添加酶制劑直接作用于玉米副產(chǎn)物中纖維素或蛋白結(jié)構(gòu)或根據(jù)需求選用產(chǎn)特定酶系的發(fā)酵菌株降解玉米副產(chǎn)物中的大分子營養(yǎng)物質(zhì),降低抗?fàn)I養(yǎng)因子,提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率。生物處理也是提高原料飼用安全性的一種新型脫毒方式。添加非淀粉多糖酶制劑或利用益生菌代謝產(chǎn)生的纖維素、半纖維素酶,可改變玉米副產(chǎn)物中的纖維素組分及不同層次中纖維素的空間結(jié)構(gòu),水解玉米副產(chǎn)物中纖維物質(zhì)為低聚糖,降解抗?fàn)I養(yǎng)因子為功能性營養(yǎng)成分,從而提高玉米副產(chǎn)物在單胃動(dòng)物中的消化利用率。特定微生物具有可吸附毒素的特殊細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)或可分泌改變毒素分子結(jié)構(gòu)的酶,能夠在處理玉米副產(chǎn)物過程中減弱、去除殘留的毒性。此外,生物發(fā)酵過程中微生物能夠利用玉米副產(chǎn)物中的氮源、碳源和纖維降解產(chǎn)生的糖類合成營養(yǎng)豐富的微生物菌體蛋白,其蛋白質(zhì)含量高,氨基酸平衡,消化率可高達(dá)85%~90%。菌體蛋白能夠提高動(dòng)物生產(chǎn)性能,調(diào)節(jié)腸道菌群,改善消化道內(nèi)環(huán)境,提高免疫力。