玉米皮制备功能糖浆预处理工艺的研究

玉米皮制备功能糖浆预处理工艺的研究赵

明1，张梅娟2，梁

健1，司美琦1，崔尧鹤1，*钱朋智1

（1.齐齐哈尔大学食品科学与工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006；

2.齐齐哈尔大学生命科学与农林学院，抗性基因工程与寒地生物多样性保护黑龙江省重点实验室，黑龙江齐齐哈尔161006）

摘要：对玉米皮热水预处理条件进行优化，以降低还原糖损失率和提高杂质去除率为目的，探讨热水预处理时料液

比、温度、时间对还原糖损失率的影响。通过单因素多水平试验方法得到最优预处理条件，料液比为1∶5，温度为113℃，时间为1h。在此最优条件下，预处理后的玉米皮还原糖损失率为0.35%，杂质去除率为8.90%。关键词：玉米皮；高温蒸煮；还原糖；杂质中图分类号：TS210.9文献标志码：Adoi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2020.02.043

（1.CollegeofFoodandBioengineering，QiqiharUniversity，Qiqihar，Heilongjiang161006，China；

2.CollegeofLifeScienceandAgricultureandForestry，HeilongjiangProvincialKeyLaboratoryofResistanceGeneEngineeringandProtectionofBiodiversityinColdAreas，QiqiharUniversity，Qiqihar，Heilongjiang161006，China）

Cornhuskpretreatmentinhightemperaturecookingconditionswereoptimizedtoreducethelossrateoftotalreduc-ingsugarandimproveimpurityremovalrate.Theeffectofsolid-liquidratio，temperature，timetothesugarlossrateandim-purityremovalratewereinvestigated.Bymultileve1ofsingle-factortestmethod，theresultedthattheoptimalpretreatmentconditionswereasfollows：thesolid-liquidratioof1∶5，thetemperature113℃，time1h.Undertheoptimalconditions，otalreducingsugarlossrate0.35%，andtheashremovalrate8.90%.

cornhusk；hightemperaturepretreatment；reducingsugar；ash

目前，玉米皮预处理的方法主要有机械粉碎[1]、挤压膨化[2-5]、蒸汽爆破、碱法预处理、浸泡洗涤法、酶法预处理等，均存在一定的缺点。例如，机械粉碎耗能多；挤压膨化和蒸汽爆破存在破坏部分木聚糖，对木质素的分离不彻底，形成的降解产物，增加后续水解工序的负担；碱法中的碱液会使一部分半纤维素降解损失。因此，单一的碱处理法也往往达不到理想的预处理效果。

预处理是制约玉米皮木质纤维素功能糖浆工业化的障碍之一，因此开发一种低能耗、低成本、高效率的预处理方法是研究热点。以淀粉加工副产物玉米皮为原料，利用高温蒸煮法，考查不同的条件对预处理效果的影响，并优化其最佳预处理条件，为玉米皮半纤维素水解制备功能糖浆提供一定的理论基础。

1材料与方法

1.1.1试验原料

玉米皮，由齐齐哈尔龙江阜丰生物科技有限公司提供，经粉碎，过40目筛，备用。1.1.2主要试剂

去离子水、斐林试剂、葡萄糖。1.1.3仪器

立式压力蒸汽灭菌器，上海申安医疗器械有限公司产品；布氏漏斗装置，蜀牛玻璃仪器有限公司产品；手持折光计，成都泰华光学有限公司产品。1.2.1单因素多水平优化蒸煮时间

选定蒸煮温度为118℃，按料液比为1∶8添加

收稿日期：2019-10-28

基金项目：齐齐哈尔大学2019年大学生创新创业训练计划项目（201910232103）；黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目

“植物性食品加工专项项目”（YSTSXK201834）；黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目（135309459）；黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科研项目（135209262）；齐齐哈尔市科学技术计划项目（NYCG-201912）。

作者简介：赵明（1997—），男，本科，研究方向为生物工程。*

通讯作者：钱朋智（1982—），男，硕士，实验师，研究方向为农林废弃物功能食品研发。

2020年第2期赵明，等：玉米皮制备功能糖浆预处理工艺的研究窑37窑

去离子水，分别设定蒸煮时间为15，30，60，90，120min进行试验。每个处理称取50g玉米皮（干基）。预处理完毕，对料液混合物进行抽滤，使渣液分离，分别测定相关指标。从玉米皮还原糖损失率、杂质去除率综合考虑，确定最佳的蒸煮时间。

1.2.2单因素多水平优化蒸煮温度

选定优化的最佳蒸煮时间，按料液比为1∶8添

加去离子水，设定蒸煮温度108，113，118，123，

128℃进行试验。每个处理称取50g玉米皮（干

基）。预处理完毕，对料液混合物进行抽滤，使渣液

分离，分别测定相关指标。从玉米皮还原糖损失率、杂质去除率综合考虑，确定最佳的蒸煮温度。

1.2.3单因素多水平优化料液比

选定优化的最佳蒸煮时间、蒸煮温度，按料液

比1∶5，1∶8，1∶10，1∶15，1∶20加入去离子

水，放入高压灭菌锅中以最佳温度、最佳时间进行预处理。预处理完毕，对料液混合物进行抽滤，使

渣液分离，分别测定相关指标。从玉米皮还原糖损

失率、杂质去除率综合考虑，确定最佳料液比。1.2.4分析方法玉米秸秆中水分含量采用烘干法测定；预处理液中还原糖含量采用斐林试剂法测定；玉米皮还原糖损失率（%）=预处理液中的还原糖含量（g/mL）×

预处理液体积（mL）/玉米皮绝干质量（g）×100%；

玉米皮杂质去除率（%）=（预处理前玉米皮的干基

质量-预处理后玉米皮还原糖的干基损失量-预处

理后玉米皮的干基质量）/预处理前玉米皮的质

量×100%；预处理后玉米皮的干基质量=预处理后

玉米皮的湿基质量×（1-预处理后玉米皮的湿基含

水量）。

2结果与分析

测得其水分为8.52%，半纤维素含量为45.2%

干基）。

2.2.1不同蒸煮时间的蒸煮结果选定蒸煮温度为118℃，按料液比为1∶8添加去离子水，分别设定蒸煮时间为15，30，60，90，120min进行试验。每个处理称取50g玉米皮（干

基），每个处理重复3次。从玉米皮还原糖损失率、

杂质去除率综合考虑，对比后确定最佳蒸煮时间。

不同蒸煮时间的蒸煮结果见表1。

研究发现，随着预处理时间的延长，玉米皮还

原糖损失率和玉米皮杂质去除率会逐渐升高。在蒸

煮料液比和蒸煮温度不变的情况下，随着蒸煮时间

的延长，玉米皮中的杂质去除的越多，但玉米皮中

溶出的还原糖也越多。

表1不同蒸煮时间的蒸煮结果蒸煮时间t/min还原糖损失率/%杂质去除率/%150.326.92300.4910.63

600.6411.24902.5314.951202.6217.13

预期通过热水预处理后，尽量较多地除去玉米皮内部杂质，同时尽量减少糖类还原物的损失。从玉米皮还原糖损失率和杂质去除率综合考虑，单因素法优化的最佳蒸煮时间为60min。

2.2.2不同蒸煮温度的蒸煮结果选定蒸煮时间为60min，按料液比为1∶8添加去离子水，分别设定蒸煮温度为108，113，118，123，128℃进行试验。每个处理称取50g玉米皮干基），每个处理3次重复。从玉米皮总还原糖损失率、杂质去除率综合考虑，确定最佳的蒸煮温度。不同蒸煮温度的蒸煮结果见表2。表2不同蒸煮温度的蒸煮结果蒸煮温度兹/℃还原糖损失率/%杂质去除率/%

1080.394.67110.5010.05

1180.6411.24122.0916.131282.7324.89

结果表明，玉米皮还原糖损失率随着预处理温度的升高而增大；玉米皮杂质去除率随着预处理温度的升高而增大。从玉米皮还原糖损失率和杂质去除率考虑，单因素法优化的最佳蒸煮温度为113℃。2.2.3不同料液比的蒸煮结果按料液比1∶5，1∶8，1∶10，1∶15，1∶20

进行调制后，选定蒸煮温度为113℃，蒸煮时间为60min来进行试验，每个处理称取50g玉米皮（干基），每个处理重复3次。从玉米皮总还原糖损失率、杂质去除率综合考虑，确定最佳料液比。不同料液比的蒸煮结果见表3。

表3不同料液比的蒸煮结果

料液比/g∶mL还原糖损失率/%杂质去除率/%1∶50.358.90

1∶80.8610.081∶104.5615.34

1∶151.8515.88

1∶201.3215.12

结果表明，玉米皮还原糖损失率和杂质去除率随料液比的增加均呈现先升高后降低的趋势。从玉米皮还原糖损失率和杂质去除率综合考虑，单因素法料液比为1∶5是优化后的最佳配比。（下转第40页）（

（窑40窑

表3辐照处理对4℃恒温下米糕霉菌的影响

贮藏期/个月

0123456

辐照剂量/kGy

0<103.0×1023.8×104变质未计数变质未计数变质未计数变质未计数

4<10<10<10<10<10<10<10

8<10<10<10<10<10<10<10

农产品加工/CFU·g-1

2020年第2期

3结论

米糕制品由于适合大多数微生物生长，极易腐

败变质。加速器辐照不同剂量处理米糕制品在4℃恒温贮藏过程中，对照组米糕初始菌落总数为7.0×10CFU/g，大肠菌群、霉菌均未检测出；在贮藏1个月后，对照组米糕感官品质虽然还基本可以接受，菌落总数为5.4×103CFU/g、大肠菌群数为3.0×10CFU/g、霉菌为3.0×102CFU/g，霉菌超出食品安全国家标准《糕点、面包》中要求，霉菌≤1.5×102限量，在贮藏2个月后，已变质、胀袋；4，8kGy辐照组，在0~6个月内，感官品质均正常可以接受，除4kGy辐照组在贮藏6个月时，菌落总数为3.4×10CFU/g，其他检测菌落总数、大肠菌群、霉菌均未检测出。试验工艺及操作要点下生产并辐照4kGy米糕制品，可在日常家用冰箱保鲜存放6个月以上。影响米糕制品货架期的关键因素除微生物腐败变质，还有淀粉的回生，相关工作有待进一步研究。参考文献：

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辐照处理4℃恒温下米糕感官评分见表4。

表4辐照处理4℃恒温下米糕感官评分

感官品质

贮藏期

/个月01234560123456

辐照剂量/kGy096311119521111

499999989999998

899999999999999/分

色泽、状态

滋味、气味

从表4中可以看出，米糕在4±0.5℃条件下贮藏过程中，米糕初始对照组、辐照组的感官品质均为9分，在贮藏1个月后，对照组色泽、状态为6分，滋味、气味为5分，为基本可以接受范围，而在贮藏2个月后，对照组色泽、状态为3分，滋味、气味为2分，为不可接受范围；而辐照组各处理在1~5个月内，色泽、状态与滋味、气味均为表示很好，在贮藏6个月后，8kGy辐照组色泽、状态与滋味、气味仍为表示很好，4kGy辐照组色泽、状态为8分，滋味、气味为8分，仍为正常可以接受范围。（上接第37页）3结论

试验利用高温蒸煮方式对玉米皮制备功能糖浆原料进行预处理的研究，通过单因素试验得出，玉米皮制备功能糖浆最优预处理工艺为蒸煮时间60min，蒸煮温度113℃，料液比1∶5，预处理后玉米皮的还原糖损失率为0.35%，杂质去除率为8.90%。试验研究方法具有操作简单、能耗和成本低、玉米皮还原糖损失率较低等优点。参考文献：

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魏媛，蔡国林，李晓敏，等.机械预处理对玉米皮性质

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