玉米浆的特性及其在发酵工业中的应用

01

玉米浆的营养成分

玉米浆主要包含多种关键成分，如粗蛋白、氨基酸、矿物质、维生素、还原糖、有机酸、酶等。这些成分的具体含量会因玉米的品种、产地以及季节等因素而有所差异。例如，研究发现不同厂家生产的玉米浆，其游离氨基酸的种类和含量就有很大不同，其中异亮氨酸（Ile）、天冬酰胺（Asn）、蛋氨酸（Met）等成分在不同来源的玉米浆中差异显著。同时，玉米浆中还含有一定量的亚硫酸盐，这是在玉米湿磨过程中使用二氧化硫浸泡玉米所导致的残留 。在分析玉米浆成分时，采用了多种先进技术。像质谱法可用于测定玉米浸渍液中的碳水化合物、乙醇酸、乳酸和脂肪酸；电感耦合等离子体原子发射光谱法和原子吸收光谱法能够检测金属元素；近红外光谱技术则能测量玉米浆的干物质、总酸度、总脂肪酸、总氮等指标。这些方法为深入了解玉米浆的成分提供了有力支持。由于玉米来源的不同，加工工艺的差异，导致了玉米浆的营养成分并不稳定。这也是玉米浆在用于发酵原料是，最被诟病的一个原因。以下把一些相对较为权威来源的数据列出，供大家参考：

玉米淀粉加工工艺

1. 维生素B2（核黄素）：5 μg/mL
2. 尼克酰胺（维生素B3）：89 μg/mL
3. 泛酸（维生素B5）：22.5 μg/mL
4. 生物素（维生素B7）：0.125 μg/mL
5. 胆碱：0.2%（质量分数），含量 6.99×10³ IU/kg
6. 肌醇：0.35%（质量分数），含量 1.20×10³ IU/kg
7. 维生素B12与叶酸：含量相对较少（具体数值未提供）
8. 氨基酸：含组成蛋白质的 20种氨基酸
9. 乳酸：9%-12%（质量分数）
10. 还原糖：＞5.5%（质量分数）

1. 无机物总量：＞10%（质量分数）

1. 
   波美度：约20°Bé′
2. 质量浓度：1.08-1.15 kg/L
3. 水分含量：46%-50%（质量分数）
4. 氮相关指标：

• 氨含量：＞3.6%（质量分数）
• 氨氮含量：＞0.9%（质量分数）

1. [1]王婷,张德志,蔡柠匀,陈宁,徐庆阳.玉米浆在发酵工业中的应用及研究进展[J].发酵科技通讯,2018,47(4):245-248
2. 
   

玉米浆干粉

玉米浆液体

1. 除氨基酸，糖，无机盐外，玉米浆还含有较低含量的脂肪。
2. [1]林巍,李丽,景艳,等.玉米浆成分分析及其抗氧化活性研究[J].食品工业, 2018(10):4.DOI:CNKI:SUN:SPGY.0.2018-10-045.

02

▶细菌纤维素生产

 CSL 可有效替代传统氮源，如酵母提取物和蛋白胨，还能作为廉价碳源支持细菌大量生产纤维素，有助于开发经济有效的细菌纤维素发酵方法，且能减少工业废料对环境的破坏以及因使用植物纤维素而造成的森林砍伐。

▶酶生产

蛋白酶 ：巴西 cerrado 土壤中分离的嗜热链霉菌 AMT-3 能利用 CSL 生长并产生蛋白酶；向培养基中添加 CSL 可使枯草芽孢杆菌 SMIA-2 产生蛋白酶和 α- 淀粉酶，且活性水平与单独产生的两种酶相当，降低了酶生产成本。

纤维蛋白溶解酶 ：用 CSL 优化枯草芽孢杆菌 WR350 生产纤维蛋白溶解酶的培养基，可大幅降低成本，证实 CSL 可替代葡萄糖和大豆蛋白胨生产纤维蛋白溶解酶；在 0.2% CSL 混合营养培养基中，未经硝酸钠添加的螺旋藻细胞培养物具有最高的浓度和细胞生产力，其匀浆的生物质提取物显示出较高的纤维蛋白溶解活性。

其他酶 ：CSL 作为氮源，可使嗜热放线菌 PESB-25 利用其和蔗渣作为主要碳源生产纤维素酶；香草酸和阿魏酸是 CSL 中最有效的漆酶诱导剂，CSL 作为营养物质能使 Trametes versicolor 的漆酶产量增加一倍以上；以 CSL 为氮源，可 feasibly 生产 Geotrichum candidum 的脂ase，且澄清结果可减少酶纯化步骤，降低整体成本；以 CSL 为氮源，利用菊苣粉为碳源，可研究 Kluyveromyces marxianus NRRL Y-7571 生产的菊糖酶和生物质；还可通过使用 CSL 这种廉价的生物工业副产品代替昂贵的标准营养培养基，生产 Sporosarcina pasteurii 的脲酶。

▶有机酸生产：

琥珀酸 ：用 CSL 替代商业氮源YE并添加血红素，可使琥珀酸杆菌生产琥珀酸，产量达 81.5%，表明超临界氮源可用于从可再生资源中经济生产琥珀酸；在消除桃培养基中添加 CSL 可大大增加大肠杆菌生产琥珀酸的产量，CSL 作为氮源可显著降低生物琥珀酸生产的成本，提高商业生物琥珀酸的竞争力。

苹果酸 ： Aureobasidium sp. 发酵生产聚苹果酸的研究表明，添加 CSL 可促进与三羧酸循环相关的代谢物转化，为工业生产提供具有经济竞争力的工艺。

乳酸 ：乳酸菌被认为是一种对营养有严格要求的菌株，CSL 可作为发酵生产高纯度乳酸的一种有前途的经济替代工艺，在工业规模上具有可行性；还可作为替代昂贵酵母提取物的有机氮和维生素来源，刺激柠檬酸生产的基质摄取速率和柠檬酸合成速率。

▶酒精生产：

生物乙醇 ：在乳清乳清粉溶液中使用酿酒酵母生产生物乙醇时，添加 CSL 可显著提高发酵水平；使用玉米浆代替酵母提取物作为原料，通过 Clostridium 菌株 P11 的气态发酵生产乙醇，CSL 培养基中细胞密度高且稳定期延长，可显著增加 C. 菌株 P11 的乙醇产量；在 S. type 1 菌株的葡萄糖发酵中，CSL 可用于营养增强的乙醇生产，与酵母提取物相比，发酵时间间隔更短。

丁醇 ：在通过微生物发酵从可再生资源生产丁醇方面，由于化石油消耗和气候变化，人们对生产汽油混合、分配和加油的优越燃料丁醇的兴趣日益增加。CSL 用于替代 C. acetobutylicum 生产 ABE 的 YE 和天冬酰胺，与 Clostridial 生长培养基相比，含有 CSL 的培养基显著提高了 ABE 的产量和产率，对工业发酵生产 ABE 具有指导意义。

2,3- 丁二醇 ：CSL 的初始浓度显著影响枯草芽孢杆菌生产 2,3- 丁二醇和乙偶姻。当添加高浓度的 CSL 时，可促进细胞生长并刺激乙偶姻还原酶。

03

CSL 是动物饲料的优质营养来源，富含粗蛋白、维生素、氨基酸、还原糖、酶、有机酸（主要是乳酸）和矿物质，且不含脂肪或纤维。可作为氮源提高稻草质量，改善新鲜稻草青贮的发酵质量和营养成分，以获得高蛋白含量的青贮饲料；在反刍动物饮食中补充 CSL 可增加断奶羔羊的生长和体重增加，提高肉牛的体重和体况。此外，CSL 还可用于水牛、肉牛等动物饲料中，在一定程度上替代精饲料，提高动物的营养消化率和生产性能等，但需注意 CSL 中残留的亚硫酸盐可能对动物健康产生的潜在影响。

尽管玉米浆在发酵工业中应用广泛，但也面临一些问题。一方面，玉米浆成分复杂且不稳定，不同来源的玉米浆在成分上存在差异，这会影响发酵过程的稳定性和产品质量。另一方面，玉米浆中含有亚硫酸盐，若长期用于喂养牲畜，会导致亚硫酸盐在体内积累，引发慢性中毒。