玉米浸泡液的综合利用

张 云，楚 杰，何秋霞，郭敬兰，韩利文，刘可春

(山东省科学院生物研究所/山东省生物检测技术工程实验室/山东省生物传感器重点实验室/山东省科学院药物筛选技术重点实验室，济南 250014)

玉米浸泡液的综合利用

张 云，楚 杰，何秋霞，郭敬兰，韩利文*，刘可春*

(山东省科学院生物研究所/山东省生物检测技术工程实验室/山东省生物传感器重点实验室/山东省科学院药物筛选技术重点实验室，济南 250014)

概述了玉米浸泡液的开发现状，综述了玉米浸泡液的综合利用研究进展，为玉米浸泡液更深层次的高值化利用提供科学依据。

玉米浸泡液；营养成分；综合利用

我国是玉米加工产业大国，每年全国玉米淀粉产量达2 600万t，其加工过程每年产生高达2 080万t的玉米浸泡液[1]。玉米浸泡液是玉米淀粉加工的副产物，含有一定氮源、可发酵糖、生长素、核酸、无机盐等物质，能为微生物生长代谢提供营养[2]。但由于玉米淀粉生产工艺导致产生的玉米浸泡液含有过量的亚硫酸盐，不能直接饲喂动物，大多数工厂不能充分利用其中的组分，把其当成废水直接排放到环境中，而且玉米浸泡液是酸性高浓度有机废水，其处理难度大、成本高，这样当作废水排放不仅浪费了资源并且对环境造成很大的污染。如何对玉米浸泡液进行开发利用已成为现如今企业和社会面临的重大问题。近年来，人们在玉米浸泡液的综合利用方面做了大量的研究，本文对玉米浸泡液的综合利用情况进行综述。

1 玉米浸泡液的营养成分

玉米浸泡液是玉米在湿法生产淀粉时产生的副产物。玉米籽粒在制取淀粉前需经过浸泡处理，浸泡后得到的液体就是玉米浸泡液。通过浸泡可降低玉米籽粒的机械强度，减弱皮层、胚芽和胚乳之间、淀粉与蛋白质之间的联结，同时玉米籽粒吸水后膨胀，其更容易分离开来[3]。目前工业上的浸泡工艺一般采用含0.2%二氧化硫的水溶液作为浸泡剂，50℃浸泡玉米50 h左右[4]。

玉米浸泡液中含有丰富的营养物质，主要包括蛋白质、生长素和一些前体物质等，其化学耗氧量(COD)浓度高达10 000 mg/L、氨氮含量在1 900 mg/L左右，pH为3.5～4.5。蛋白质主要分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，其中谷蛋白在玉米蛋白中所占比例最高为40%，其次为醇溶蛋白占玉米蛋白的30%，而白蛋白和球蛋白生物活性最高，其含量分别为玉米蛋白的8%和9%[5]。

2 玉米浸泡液的利用现状

由于玉米浸泡液中含有大量的有机物，大多可以回收再利用。目前处理玉米浸泡液的方法主要有：①蒸发浓缩制玉米浆；②分离提取植酸钙(也称菲汀)；③将其作为原料发酵生产各种产物，如肌醇、乳酸、单细胞蛋白等[6-9]。但上述处理方法存在产品附加值较低、市场相对饱和等缺点，因此国内大多数工厂仍将其当成废水直接排放到环境中，造成严重的资源浪费和环境污染。玉米浸泡液的处理已成为制约玉米加工业持续发展的瓶颈[10]。

3 玉米浸泡液的综合利用途径

近年来，随着粮价的上涨及饲料业的发展，人们逐渐认识到提高农副产品的综合利用、低附加值产品向高附加值产品转变是提高生产经济效益的有效途径，对玉米浸泡液的综合利用的研究越来越受到科研工作者的重视。玉米浸泡液的综合利用途径主要有以下几方面：

3.1 玉米浸泡液在微生物发酵中的应用

微生物发酵需要氮源和碳源，而玉米浸泡液可为微生物发酵提供氮源、碳源和无机盐等营养物质[11]。从自然界经稀释涂布分离得到的菌种，由于生产能力较低，不能满足工业化的大规模生产。曲波等[12]利用玉米浸泡液进行产酸性蛋白酶菌株的诱变育种研究，以玉米浸泡液中筛选获得一株产蛋白酶的菌株Y-5.0为出发菌株，经过紫外-化学三轮交替诱变处理，筛选出一株高产蛋白酶的突变株N3-15，其大大高于原始菌株Y-5.0的酶活，而且该菌株N3-15传代5次产量稳定，为进一步提高蛋白酶的活力奠定良好基础。

玉米浆为玉米浸泡液的浓缩物，其营养成分结构很适合乳酸菌生长繁殖的需要[13]。朱克卫等[14]对以玉米浆为基础的发酵培养基和发酵条件进行优化研究，大幅度提高菌株的 L-乳酸产量。L-乳酸的聚合物——聚L-乳酸为无毒、可降解的、具有生物相容性的高分子材料，广泛应用于制造生物可降解塑料、绿色包装材料和药用修复材料。利用玉米浸泡液高效生产聚L-乳酸应用前景非常广阔。

3.2 玉米浸泡液在生产抗生素及抗生素替代品中的应用

用于医药领域的各种抗生素发酵均离不开玉米浸泡液[15]，但抗生素长期使用带来的副作用，严重威胁人类的健康。益生素作为新的抗生素替代品，引起世界各国的广泛重视和研究[16]。孙红梅等[17]选用布拉酵母菌、植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌为益生菌株，以玉米浸泡液为饲料益生菌的培养提供碳源、氮源和无机盐，成功制备了含活菌数较高的复合益生素。开发利用玉米浸泡液生产饲料益生素不仅给淀粉加工企业带来效益，使资源得到充分利用，减轻了环境负担，而且还大大降低了益生素的生产成本。

3.3 玉米浸泡液在饲料工业中的应用

徐凯等[18]利用玉米浸泡液做氮源发酵生产红酵母增色功能饲料。红酵母富含抗氧化剂类胡萝卜素，使传统的酵母类饲料在有高营养价值的同时，增加了抗氧化和消除自由基能力，可提高宿主的免疫功能。同时研究发现包含类胡萝卜素的红酵母用在饲料行业还具有能使鸡鸭蛋着色的功能。研究应用玉米浸泡液发酵生产含类胡萝卜素功能饲料有利于丰富市场上增色饲料添加剂的种类和提高禽蛋品质及风味，同时也为玉米浸泡液的利用找到新的突破口。

3.4 玉米浸泡液在制备调味品中的应用

玉米浸泡液可为谷氨酸发酵生产提供有机氮源促进菌体生长[19]。以玉米浸泡液为原料，利用谷氨酸生产菌生物合成谷氨酸，然后中和、提取即可制得味精。丛泽峰等[20]在玉米浸泡过程中添加一定量的嗜热乳酸菌后，明显缩短了玉米浸泡周期，提高了玉米浸泡液的质量。在以此玉米浆为原料发酵谷氨酸过程中，保证了稳定性高的谷氨酸发酵的产酸水平和转化率，为后续的味精生产提供保障。

刘井权等[21]以齐齐哈尔大学玉米研发中心QU3601-3和QU3.873成曲为发酵剂，对玉米浸泡液中的蛋白质进行水解，生产植物蛋白调味液。该工艺采用多菌种发酵，微生物酶系全，既提高了玉米浸泡液有效成分的充分利用，又杜绝了普通酸法生产容易产生氯丙醇等会引起癌变的不利因素，取得了客观的经济效益。

3.5 玉米浸泡液在发酵生产生物杀虫剂中的应用

卢娜等[22]以玉米淀粉生产过程中的浸泡液作为原料培养基，制备苏云金杆菌生物杀虫剂，为玉米浸泡液的资源化利用提供了新途径，同时降低了杀虫剂的生产成本。

3.6 玉米浸泡液在获得清洁能源中的应用

化石燃料消费的增加造成了严重的能源危机和环境问题，寻求替代能源非常必要。张婷等[23]将玉米浸泡液作为氮源发酵产氢，利用其实验室自主筛选的两株高效产氢菌Bacillus.sp和Brevumdimonas.sp通过混合培养发酵富含有机质的玉米浸泡液产氢，不仅降低了发酵底物成本，而且实现了处理废水和获得清洁能源的双重功效。卢娜等[24]以玉米浸泡液作为接种液和基质，研制了微生物燃料电池，成功地利用玉米浸泡液获得电能，对玉米浸泡液进行有效处理的同时，为其再利用提供了一条崭新的途径。

4 结论与展望

我国玉米淀粉产业处在飞速发展阶段，在玉米深加工生产过程产生的副产品玉米浸泡液的产品利用价值高，如果不能得到很好的处理，反而成为企业环保的压力与包袱。不断寻求玉米浸泡液的再利用途径，深度挖掘玉米浸泡液的利用价值，通过精深加工提高产品附加值，不仅可以提高生产效率、节约成本，还能降低能耗、减少污染，使企业朝着高效、节能、绿色的方向发展，为农业持续发展提供不竭动力。◇

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(责任编辑 李婷婷)

Comprehensive Utilization of Corn Soaking Water

ZHANG Yun，CHU Jie，HE Qiu-xia，GUO Jing-lan，HAN Li-wen，LIU Ke-chun

(Biology Institute of Shandong Academy of Sciences/Shandong Provincial Engineering Laboratory for Biological Testing Technology/Key Laboratory for Biosensor of Shandong Province/Key Laboratory for Drug Screening Technology of Shandong Academy of Sciences，Jinan 250014，China)

This paper summarized the present status of the use of corn soaking water，and reviewed the research progress of comprehensive utilization of corn soaking water to provide scientific basis for the high value utilization of corn soaking water.

corn soaking water；nutritional component；comprehensive utilization

国际合作项目(项目编号：2014DFR30840)。

张云(1982— )，女，博士，助理研究员，研究方向：药理学、生物技术。

*共同通信作者：刘可春(1964— )，男，博士，研究员，研究方向：药物活性筛选、生物技术；韩利文(1980— )，男，博士，副研究员，研究方向：药物活性筛选、生物技术。