本發(fā)明涉及玉米淀粉提取技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種乳酸與過氧化氫協(xié)同浸泡提取玉米淀粉的方法。

背景技術(shù)：

我國是世界淀粉生產(chǎn)大國，淀粉產(chǎn)量僅次于美國，居世界第二位，其中玉米淀粉占整個淀粉生產(chǎn)的80%以上。玉米淀粉的用途十分廣泛，除供食用與加工食品外，更廣泛的應(yīng)用于紡織、造紙、醫(yī)藥、石油、發(fā)酵及化工等行業(yè)。

目前，國內(nèi)多采用濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉。玉米浸泡工序是淀粉加工過程中最重要的一道工序，浸泡效果的好壞、時間的長短能夠直接影響玉米淀粉成品以及其他副產(chǎn)品的質(zhì)量、收率和成本。傳統(tǒng)玉米浸泡工藝采用亞硫酸溶液進(jìn)行浸泡，非常耗時，需要48—60小時不等，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低，能源消耗大，廢水排放量大。同時較高濃度的亞硫酸溶液會帶來一系列負(fù)面影響，如設(shè)備腐蝕、地下水污染、產(chǎn)品中亞硫酸殘留等。鑒于上述諸多缺點(diǎn)，急需對浸泡工藝技術(shù)進(jìn)行革新。

目前，國際上多采用濕磨工藝生產(chǎn)玉米淀粉，在加工過程中所涉及的第一道工序是玉米浸泡工序，浸泡效果的好壞、浸泡時間的長短直接影響淀粉成品和其他副產(chǎn)品的收率、質(zhì)量和生產(chǎn)成本，所以玉米浸泡工序被稱為最重要的一道工序。玉米胚乳中的淀粉與蛋白結(jié)合牢固，蛋白質(zhì)基質(zhì)在外部將淀粉顆粒包裹，為使淀粉顆粒能夠更好的釋放出來，所以需要破壞或者削弱蛋白質(zhì)與淀粉顆粒之間的結(jié)合力，使淀粉游離出來。傳統(tǒng)的玉米浸泡普遍采用亞硫酸溶液進(jìn)行浸泡，亞硫酸雖然具有打破蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、鈍化胚芽、防腐以及有助于乳酸形成等作用，但較高濃度的亞硫酸溶液會在一定程度上造成設(shè)備腐蝕、地下水污染、產(chǎn)品中亞硫酸殘留等問題。

乳酸菌是玉米浸泡液中的主要菌種，它在玉米浸泡過程中發(fā)揮著重要作用。乳酸菌能夠產(chǎn)生乳酸，研究表明，乳酸能夠促進(jìn)玉米蛋白質(zhì)軟化和膨脹，保持溶液中的鎂離子和鈣離子，有利于減少不溶性物質(zhì)的沉積。乳酸菌與亞硫酸聯(lián)合作用，可增強(qiáng)對玉米的浸泡效果，加速水分進(jìn)入玉米籽粒，縮短浸泡時間，促進(jìn)玉米中淀粉和蛋白質(zhì)的分離，從而減少亞硫酸帶來的不良影響，提高玉米淀粉的產(chǎn)率和質(zhì)量。

CN 105801712 A公開了一種糯玉米淀粉生產(chǎn)中的玉米浸泡方法，包括如下步驟：1）一次浸泡：以糯玉米為原料，加入水、乳酸和復(fù)合酶，浸泡；2）糯玉米脫胚：對浸泡后的糯玉米進(jìn)行破碎脫胚；3）二次浸泡：向破碎脫胚后的糯玉米中加入水、復(fù)合蛋白酶，靜置浸泡，浸泡結(jié)束后進(jìn)入淀粉生產(chǎn)工序。可有效提高糯玉米浸泡效率，縮短浸泡時間，采用安全浸泡劑，浸泡過程中不添加亞硫酸，無SO₂污染，同時提高了糯玉米淀粉的得率。

CN 104558213 A公開了一種制備玉米淀粉的浸泡工藝，包括以下步驟 ：（1）一次浸泡；（2）接種乳酸菌得到發(fā)酵液；（3）粗破碎；（4）二次浸泡：向所述步驟（2）制得的發(fā)酵液中加入玉米總量 0.1～0.3% 的纖維素酶0.2-0.5% 的酸性蛋白酶，在48～52℃下保持 4～6 小時，進(jìn)入淀粉的生產(chǎn)工序。在玉米浸泡過程中，不但能夠縮短玉米浸泡時間，而且能夠提高玉米淀粉收率，玉米淀粉收率由原來的68%左右提高到69.5%左右，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

上述乳酸與酶協(xié)同浸泡的思路是近期應(yīng)用較廣的方法，但因?yàn)槊傅募尤?，成本增加。因此，尋求一種更加節(jié)能、低成本的浸泡方法，是研究的一個方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)中乳酸與酶協(xié)同浸泡提取玉米淀粉的方法中存在的工藝要求高、成本高的問題，本申請公開了一種成本低、提取率高的乳酸與過氧化氫協(xié)同浸泡提取玉米淀粉的方法。

本發(fā)明是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的：

一種乳酸與過氧化氫協(xié)同浸泡提取玉米淀粉的方法，包括以下步驟：

（1）將玉米粒打入浸泡罐，然后向浸泡罐中添加乳酸浸泡；

（2）將浸泡過的玉米粗破碎，使玉米顆粒破碎成6-8瓣，然后加入過氧化氫溶液浸泡，然后經(jīng)過胚分離、細(xì)磨、分漿、離心分離和干燥得到淀粉。

所述的方法，優(yōu)選玉米粒與乳酸的質(zhì)量比為1:0.003-0.02。

所述的方法，優(yōu)選玉米粒與過氧化氫的質(zhì)量比為1:0.0075-0.06。

所述的方法，優(yōu)選乳酸配制成溶液后加入，溶液濃度為0.2-1%，玉米粒與溶液質(zhì)量比為1:1.5-2。

所述的方法，優(yōu)選過氧化氫配制成溶液后加入，溶液濃度為0.5-3%，玉米粒與溶液質(zhì)量比為1:1.5-2。

所述的方法，優(yōu)選玉米粒與乳酸的質(zhì)量比為1:0.006-0.009。

所述的方法，優(yōu)選玉米粒與過氧化氫的質(zhì)量比為1:0.0075-0.06。

所述的方法，優(yōu)選步驟（1）中乳酸浸泡溫度為50～52℃，浸泡12-16小時。

所述的方法，優(yōu)選步驟（2）中過氧化氫浸泡溫度50±2℃，時間20h。

所述的方法，優(yōu)選步驟（1）中玉米粒與乳酸的質(zhì)量比為1: 0.009，乳酸浸泡溫度為50～52℃，浸泡16小時；步驟（2）中玉米粒與過氧化氫的質(zhì)量比為1: 0.03，過氧化氫浸泡溫度50±2℃，時間20h。

本發(fā)明的有益效果：

（1）乳酸不但能促進(jìn)玉米蛋白質(zhì)軟化和膨脹，縮短浸泡時間，還可保持溶液中的鎂離子和鈣離子，從而有利于減少蒸發(fā)設(shè)備不溶性物質(zhì)的沉積，本發(fā)明在浸泡初始階段向浸泡液中添加乳酸溶液，迅速提高浸泡液的乳酸濃度，使玉米籽粒細(xì)胞壁的破壁速率加快，從而提高浸泡效率；

（2）本發(fā)明在一次浸泡后向浸泡罐中加入過氧化氫溶液，取締了亞硫酸的使用，減少了環(huán)境污染，同時降低了對設(shè)備的腐蝕性，為擴(kuò)大生產(chǎn)減少了玉米浸泡罐的投資，又極大的改善了車間的生產(chǎn)環(huán)境；

（3）本發(fā)明方法先粗破碎再進(jìn)行二次浸泡，縮短了浸泡時間，浸泡時間由過去的48-60小時以上縮短到36小時以內(nèi)；

（4）本發(fā)明在玉米浸泡過程中，不但能夠縮短玉米浸泡時間，而且能夠提高玉米淀粉收率，玉米淀粉收率由單純使用亞硫酸浸泡的56%左右提高到67%左右，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1 淀粉得率隨加過氧化氫量變化曲線，

圖2 淀粉得率隨加過氧化氫量變化曲線，

圖3 淀粉得率隨加過氧化氫量變化曲線，

圖4 淀粉得率隨過氧化氫量變化曲線，

圖5淀粉得率隨過氧化氫浸泡時間變化曲線，

圖6淀粉得率隨初始乳酸濃度變化曲線，

圖7淀粉得率隨乳酸浸泡時間變化曲線。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米：含水量12.6%，由菱花集團(tuán)有限公司（濟(jì)寧，山東）玉米淀粉生產(chǎn)車間提供；過氧化氫；其他試劑為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

YP201N電子天平（上海菁海儀器有限公司），303A2電熱恒溫培養(yǎng)箱（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），DHG系列電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司），西廚多功能粉碎機(jī)（鉑歐五金廠），HHS恒溫水浴鍋（江蘇國勝實(shí)驗(yàn)儀器廠），LXJ64-01離心機(jī)（河北省吳橋電機(jī)廠）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1乳酸與過氧化氫協(xié)同浸泡工藝

乳酸與過氧化氫協(xié)同浸泡提取玉米淀粉工藝經(jīng)過兩次浸泡：第1步：將玉米粒打入浸泡罐，然后向浸泡罐中添加乳酸溶液，浸泡，使玉米胚吸水，以便在后續(xù)的粗磨工序中不易破碎；第2步，將玉米粗破碎，使玉米顆粒破碎成6-8瓣，然后加入過氧化氫溶液，破壞蛋白質(zhì)網(wǎng)使淀粉析出。經(jīng)過胚分離、細(xì)磨、分漿、離心分離和干燥得到淀粉。

1.3.2淀粉得率

把浸泡后的玉米連同浸泡液一起倒入粉碎機(jī)中細(xì)粉碎，所得混合液過先過50目篩，再過250目篩，濾液4℃靜置過夜。然后3000r/min離心分離淀粉后，烘干、稱重，計(jì)算淀粉得率。

Y=（W₂/W₁）×100%

式中，Y為淀粉得率；W₂為淀粉質(zhì)量；W₁為玉米干重。

實(shí)施例2：

①準(zhǔn)確稱取40g玉米，在初始乳酸濃度0.6%、乳酸浸泡16h、過氧化氫作用時間20h、常溫條件下，調(diào)pH=8后浸泡，分別按0.5%、1%、1.5%、2%、3%的過氧化氫量往浸泡液中添加過氧化氫。加過氧化氫量對玉米淀粉得率的影響如圖1所示，可以看出，淀粉得率隨著過氧化氫量的增加而不斷提高，當(dāng)加過氧化氫量增加至2%之后，玉米淀粉得率有所下降。

②準(zhǔn)確稱取40g玉米，在初始乳酸濃度0.6%、乳酸浸泡16h、過氧化氫作用時間20h、常溫條件下浸泡，分別按0.5%、1%、1.5%、2%、3%的過氧化氫量往浸泡液中添加過氧化氫。加過氧化氫量對玉米淀粉得率的影響如圖2所示，可以看出，淀粉得率隨著過氧化氫量的增加而不斷提高，當(dāng)過氧化氫量增加至2%之后，玉米淀粉得率有所下降。

③準(zhǔn)確稱取40g玉米，在初始乳酸濃度0.6%、乳酸浸泡16h、過氧化氫作用時間20h、在50±2℃條件下，調(diào)pH=8后浸泡，分別按0.5%、1%、1.5%、2%、3%的過氧化氫量往浸泡液中添加過氧化氫。加過氧化氫量對玉米淀粉得率的影響如圖3所示，可以看出，淀粉得率隨著過氧化氫量的增加而不斷提高，當(dāng)過氧化氫量加量增加至2%之后，玉米淀粉得率趨于穩(wěn)定。

④準(zhǔn)確稱取40g玉米，在初始乳酸濃度0.6%、乳酸浸泡16h、過氧化氫作用時間20h、在50±2℃下浸泡，分別按0.5%、1%、1.5%、2%、3%的過氧化氫量往浸泡液中添加過氧化氫。加過氧化氫量對玉米淀粉得率的影響如圖4所示，可以看出，淀粉得率隨著過氧化氫量的增加而不斷提高，當(dāng)加過氧化氫量增加至2%之后，玉米淀粉得率趨于穩(wěn)定。在50±2℃下，淀粉得率高，且過氧化氫作用明顯，減少了調(diào)節(jié)pH帶來的繁瑣操作步驟。

⑤準(zhǔn)確稱取40g玉米，在初始乳酸濃度0.6%、乳酸浸泡16h、過氧化氫濃度2%，在50±2℃下浸泡，分別按過氧化氫作用時間10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、26h、28h、30h浸泡玉米。加過氧化氫作用時間對玉米淀粉得率的影響如圖5所示，可以看出，淀粉得率隨著過氧化氫作用時間的延長而不斷提高，當(dāng)加過氧化氫作用時間延長至20h之后，玉米淀粉得率趨于平衡。

上述玉米與乳酸溶液質(zhì)量比為1:1.5，與過氧化氫溶液質(zhì)量比為1:1.5。

實(shí)施例3：

（1）初始乳酸濃度對淀粉得率的影響

準(zhǔn)確稱取40g玉米，乳酸浸泡16h、浸泡溫度50±2℃條件下，分別按0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%的初始乳酸濃度往浸泡液中添加乳酸，過氧化氫濃度2%，浸泡條件同實(shí)施例2中操作④，玉米與乳酸溶液、過氧化氫的重量比分別為1:1.5。初始乳酸濃度對玉米淀粉得率的影響如圖6所示，隨著初始乳酸濃度的增加，淀粉得率不斷提高，當(dāng)初始乳酸濃度增加至0.6%以后，玉米淀粉得率反而開始下降。這是因?yàn)槿樗崮軌虼龠M(jìn)玉米蛋白質(zhì)軟化和膨脹，保持溶液中的鎂離子和鈣離子，加速水分進(jìn)入玉米籽粒，促進(jìn)玉米中淀粉和蛋白質(zhì)的分離，因此在適當(dāng)濃度范圍內(nèi) 淀粉得率隨著初始乳酸濃度的增加而不斷提高。但是乳酸過量在提高蛋白質(zhì)溶解度的同時會促進(jìn)蛋白質(zhì)變性，使得淀粉和蛋白質(zhì)的分離更加困難，所以當(dāng)乳酸濃度升至0.6%以后，玉米淀粉的得率反而開始下降。

（2）乳酸浸泡時間對淀粉得率的影響

準(zhǔn)確稱取40g玉米，在初始乳酸濃度0.6%、浸泡溫度50±2℃條件下，分別按乳酸浸泡時間6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h浸泡玉米，過氧化氫濃度2%，浸泡條件同實(shí)施例2中操作④，玉米與乳酸溶液、過氧化氫的重量比分別為1:1.5。乳酸浸泡時間對玉米淀粉得率的影響如圖7所示，開始階段，隨著乳酸浸泡時間的延長，淀粉得率不斷提高，16h后趨于穩(wěn)定，但是當(dāng)乳酸浸泡時間延長至18h以后，玉米淀粉的得率反而開始下降，這可能是因?yàn)槿樗嶙饔脮r間過長會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使得淀粉和蛋白質(zhì)的分離更加困難，因而淀粉得率降低。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受實(shí)施例的限制，其它任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、組合、替代、簡化均應(yīng)為等效替換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。