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玉米产量如此巨大,可以从中提取蛋白来替代豆粕吗?
发布时间:2018-10-24 09:51来源: 中信期货研究部

 中国大豆、豆粕对外依存度高,中美贸易战持续半年多,至今仍在延续,可能影响国内豆粕供应。国内积极找寻豆粕的替代品。玉米产量巨大,能否从中提取蛋白来部分替代豆粕?

  本文分析了玉米蛋白粉产量、销量历史数据,玉米蛋白粉价格走势,单位蛋白价格,玉米蛋白粉的生产工艺,国内产能。试图为这一问题找寻答案。

  一、简介

  玉米蛋白粉,又称为“玉米麸质粉”,是玉米籽粒经食品工业生产淀粉或酿酒工业提纯后的副产品,其蛋白质营养成分丰富,并具有特殊的味道和色泽,可用作饲料使用,与饲料工业常用的鱼粉、豆饼比较,资源优势明显,饲用价值高,不含有毒有害物质,不需进行再处理,可直接用作蛋白原料。由于作为饲料出售价格低廉,近些年,部分企业以玉米蛋白粉为原料,从中提取玉米黄素和玉米朊,开发成功能性食品,附加值大大提高。玉米蛋白粉的主要特点:

  (1)营养价值高:不同用途、不同生产工艺生产的玉米蛋白粉营养成分不同。医药工业生产的玉米蛋白粉含蛋白质高达60%以上,分别比豆饼和鱼粉高21%和3.7%,是具有高蛋白质的饲料原料,同时其脂肪含量较高,有利于减少氨基酸氧化而生成较多的体蛋白,还能抑制葡萄糖和其他前体物质转化为脂肪。在高温条件下,有利于能量摄入,降低畜禽的体热消耗,减缓热应激。提醇玉米蛋白粉是酿酒工业的副产品,其蛋白含量较低,粗纤维含量高,营养价值不如医用玉米蛋白粉高,但因含有未知生长因子,添加到粮食后可显著提高动物的生产性能。

  (2)应用广泛:玉米蛋白经超临界萃取油脂和色素后,去掉异味,将蛋白质精制,可作为食品的一种配料可应用到食品中,例如:在蛋糕中加入玉米蛋白粉可以改善面包的起泡性、柔软性。玉米肽能促进微生物生长和代谢,因此,玉米肽可用于生产酸奶、干酪、醋、酱油和发酵火腿等发酵食品。

  玉米蛋白粉蛋白含量高,含氨基酸丰富,在豆饼、鱼粉短缺的饲料市场中可用来替代豆饼、鱼粉等蛋白饲料。玉米蛋白粉蛋白质营养成分丰富,不含有毒有害物质,不需进行再处理,可直接用作蛋白原料,是饲用价值较高的饲料原料,可以用作牛饲料、猪饲料、鸡饲料等。

  二、产业链情况

  (一)上游

  玉米蛋白粉的上游产业是玉米种植业,玉米是重要的粮食作物和饲料作物,在人们生活发挥重要的作用,主要产区是东北、华北和西南山区。自2007年到2017年,玉米种植面积和产量呈现缓慢上升趋势,在2015年达到最高点,分别为38119.31千公顷和22463.16万吨,2016年和2017年稍有下降。目前,玉米的种植和产量在我国农产品中居于首位。数据显示,在2008年到2012年,玉米蛋白粉的销量远远低于玉米淀粉销量。用玉米生产玉米淀粉,淀粉的产出率为大约70%,玉米蛋白粉的产出率大约为20%~25%,大概4~5吨玉米可以生产1吨玉米蛋白粉。

  

 

  (二)下游

  玉米蛋白粉的下游产业主要是加工企业。我国现阶段对玉米加工主要是生产玉米淀粉,一般采用湿法生产玉米淀粉技术,随着玉米加工业的发展,副产物玉米蛋白粉的综合利用研究受到重视。

  玉米蛋白粉的制作工艺主要分为几大程序:玉米称重;玉米清杂;玉米清洗;浸泡工艺,注意浸泡温度(49-53℃),亚硫酸水的浓度(0.16%-0.18%),浸泡最佳时间为42-48小时,浸泡时采用逆流扩散法;玉米破碎;胚芽分离;胚芽洗涤;浆料的针磨;板框压滤;玉米蛋白粉的干燥。具体来说,玉米在湿法生产玉米淀粉时,玉米浸泡后得到粗淀粉乳,之后进一步分离得到蛋白质水,最后经浓缩、脱水分离、干燥即得到玉米蛋白粉,生产工艺流程为:玉米→浸渍→破碎→筛分(分离玉米胚芽和外皮)→离心分离 (分离出玉米淀粉)→蛋白质水→离心沉淀→压滤→干燥→成品(玉米蛋白粉)。玉米蛋白粉除了60%以上的蛋白质外,还含有无机盐、玉米黄素等。

  玉米蛋白粉主要包括医用玉米蛋白粉与提醇玉米蛋白粉。医用玉米蛋白粉是医用工业玉米加工中的主要副产物,大约含蛋白质60%以上,此外还含有较多的类胡萝卜素,主要包括玉米黄质、β-胡萝卜素、叶黄素等。提醇玉米蛋白粉是酿酒工业的副产品,其蛋白含量较低,粗纤维含量高,营养价值不及医用玉米蛋白粉。二者以及豆饼、鱼粉的化学组成如下所示:

  玉米蛋白粉应用:

  (1)制备氨基酸

  玉米蛋白粉中含有较多谷氨酸和亮氨酸,谷氨酸在氮代谢中,可以与酮酸发生氨基转移作用,生成其他氨基酸。此外,谷氨酸对神经衰弱、疲劳、记忆力衰退、肝昏迷有一定功效。亮氨酸是必须氨基酸,在医药和临床方面有很重要用途。

  L-谷氨酸制备工艺:玉米蛋白粉→水解→脱色→[H+]型离子交换柱层析→[OH-]离子交换柱层析→浓缩→粗结晶→重结晶→精制→成品。

  L-亮氨酸制备工艺:玉米蛋白粉→加入0.7%HA→浓缩→水解→脱色→滤液→加入CaCO3进行中和→滤液→浓缩→粗结晶→重结晶→烘干→成品。

  (2)制备玉米醇溶蛋白

  玉米醇溶蛋白是玉米中主要的储藏蛋白,约占玉米总蛋白含量的40%,具有独特的溶解特性、耐热性、成膜性和抗氧化性,可用于防潮、隔氧、抗紫外线、保鲜、防静电等,还有一定的抑菌作用。将药物添加到玉米醇溶蛋白内容易压制成片剂,可制成在胃中缓慢释放药物的片剂或肠溶性制剂;另外,醇溶蛋白经酶法制得生物活性多肽也可制成药物。

  醇溶蛋白制备工艺(以超声波法为例):玉米蛋白粉→80目过筛→用乙醚脱脂→离心分离→滤饼用乙醇溶液浸泡超声萃取→离心分离→提取液→调等电点→离心分离→湿产品→水洗→干燥→粉碎→成品。

  (3)制备玉米黄色素

  玉米黄色素在人体内可以转化成维生素A,具有保护视力、促进人体生产、骨骼发育和提高机体免疫力的作用,玉米黄色素可用于人造黄油、冰淇淋和糕点等食品,可取代合成色素。

  玉米黄色素制备工艺(选取两种方法):玉米蛋白粉→有机溶剂浸提→提取液→离心→除杂→调pH值6.0~6.5→冷冻(-15℃)→过滤→提取液→浓缩→干燥→成品。或者:玉米蛋白湿粉→水解→离心→干燥→萃取→离心→纯化→蒸发浓缩→干燥→成品。

  (4)制备玉米蛋白活性肽

  玉米蛋白活性肽是一类具有特殊生理功能的小肽,它是玉米蛋白粉通过精制后的水解产物,与蛋白质、氨基酸相比,更易消化吸收。利用玉米蛋白活性肽可配制各种饮料、浓缩液或添加于食品及医药产品中,制成功能性食品或肽类药品。

  玉米蛋白肽制备工艺:玉米蛋白粉→粉碎→过筛→NaSO3预处理→酶水解→灭酶→分离→脱盐→脱苦、脱色→杀菌→浓缩→干燥→成品。

  (5)生产发泡粉

  采用玉米蛋白粉生产发泡粉,可以充分利用蛋白质资源,将廉价的副产品转化成高附加值的食品添加剂,显著地提高其经济价值。

  三、其他

  (一)饲料用玉米蛋白粉标准NY/T 685-2003

  该标准规定了饲料用玉米蛋白粉的有关定义、要求、抽样、试验方法、检验规则、标签、包装、运输和贮存。自2013年10月1日期实施,目前还没有废止。

  摘取部分规定:

  玉米蛋白粉感官性状:(1)性状:本品呈粉状或颗粒状、无发霉、结块、虫蛀。(2)气味:本品具有本制品固有气味、无腐败变质气味。(3)色泽:本品呈淡黄色至黄褐色、色泽均匀。(4)夹杂物:本品不含砂石等杂质;不得掺人非蛋白氮等物质,若加人抗氧化剂、防霉剂等添加剂时,应在饲料标签上做相应说明。(5)理化指标,质量指标及分级见表:

  

 

  (二)国家标准计划《玉米蛋白粉》

 

  国家标准计划《玉米蛋白粉》由TC270(全国粮油标准化技术委员会)归口上报及执行,主管部门为国家粮食局。主要起草单位:无锡中粮工程科技有限公司、诸城兴贸玉米开发有限公司、玉米深加工国家工程研究中心。主要起草人:佟毅、朱小兵、王聚泉、王四维、杨世臣、唐玮娜、蒋蕴珍、李义、王洁琦、华娣 ,目前还没有发布。


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