穀物專欄─玉米加工業

        美國飼料穀物協會於今年七月一日在台北市福華大飯店舉辦酒會慶祝台灣辦事處成立二十週年時,順便展示出由玉米、高粱和大麥製作的產品。與會者看到展示桌上面琳瑯滿目的穀物產品時,無不感到意外與驚奇。茲將由玉米衍生出來的產品做一介紹,也許業界人士有意多角化經營,做一些投資,則不妨參考參考。

        玉米能做什麼用途?業界人士最熟悉的是用來製做飼料,一般的消費者會想到食品上的用途,例如煮玉米、烤玉米、玉米濃湯、或是玉米筍,小孩子則會想到爆玉米花。除了上述用途之外呢?

一、玉米的組成及營養成份

        在一顆玉米中,依其部位可區分成胚乳、胚芽、皮部和基部。胚乳含有澱粉和麩粉。玉米穀粒各部位的百分比和其組成份如表1所示。

表1. 玉米穀粒的組成(乾基,%)

組成份 重量 脂肪 蛋白質 澱粉 灰分
整顆玉米粒 100.0 4.8 9.2 72.0 1.4
胚乳 82.0 0.9 9.0 86.0 0.8
皮部 5.0 1.0 3.5 7.5 0.5
胚芽 12.0 34.5 18.0 9.0 10.0
基部 1.0 3.8 9.3 5.3 1.5

        由表1可看出在一顆玉米穀粒中,胚乳佔了最大的部份,其次是胚芽。兩者合計已達94%(以乾基計算)。

        胚乳中所含有的成份以澱粉為最多,其次為蛋白質。故以澱粉所衍生產製出來的產品都可以以玉米為原料來製造。

        玉米堪稱為營養豐富,其營養成份如表2。

表2. 玉米之營養成份(乾基,%)

營養成份 平均值
澱粉 71.50
蛋白質 9.91
脂肪 4.78
纖維素 2.66
2.58
灰份 1.42
類胡蘿蔔素(mg/kg) 30.00

        為便於瞭解玉米組成份之特色,特將不同種類的玉米及其他穀類的組成份列於表3,以供比較。

表3. 不同穀物營養成份的比較(%)

穀物種類 水份 澱粉 蛋白質 脂肪 纖維素 灰份
馬齒種玉米 12-15 60-72 9-10 3-5 2 1
糯質玉米 20 57 11 5 2
高直鏈澱粉玉米 (乾基) 60 12 7
高粱 14 74 11 3.5 2.5 1
白米 12 80.4 6.7 0.4 0.3 0.5
麵粉 12-14 70 8-13 1 0.2 0.5

        表3中之馬齒種玉米(Dent Corn)即是一般業者所使用的自美國進口的玉米。糯質玉米(Waxy Corn)是富含枝鏈澱粉(Amylopectin)的玉米,高直鏈澱粉玉米(High Amylose Corn)即指富含直鏈澱粉(Amy lose)的玉米。

二、玉米的加工及其產品

        茲以濕製法(Wet Milling)說明玉米加工的過程及其產品。其流程如圖2。

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        玉米在加工處理之前應先經品管人員檢驗核可,然後予以篩選清理,以去除玉米稿桿、苞葉、及玉米軸的碎片等夾雜物及碎粒、粉塵。然後才放入浸漬桶中。

        浸漬桶以不鏽鋼製成,每桶可浸泡約3,000英斗(約76公噸)的玉米。桶中添加有0.1%的二氧化硫,pH約3~4,水溫50℃左右。添加亞硫酸的目的在於洗滌、使玉米軟化、並防止細菌的滋長。

        浸泡的時間依原料而異,通常約為30小時至48小時。此時玉米的含水量增加至45%,顆粒大小約增加一倍。玉米膨潤軟化即可。

        此時可將浸漬料與浸漬液分開。浸漬料經粗碎後可分離出胚芽,以供提煉玉米油。去除胚芽後之碎粒可先篩出玉米的皮部,然後以離心機分離出較輕的蛋白質(即玉米麩粉)和較重的玉米澱粉。

        浸漬液經蒸發濃縮後可得玉米浸漬液。

        以此法可製得純度99.5%的澱粉及其他各項相關產品,茲分別介紹如下:

        1. 澱粉

        澱粉是玉米穀粒的主要成份,其顆粒的直徑約為5~15μ,在顯微鏡下可看出它呈不規則的形態。由於用途廣泛,故澱粉的需求量日益增高。

        在美國,用於生產玉米澱粉的玉米用量逐年遞增,自1977年的124百萬英斗(約3.1百萬公噸)增加至1992年的240百萬英斗(約6.1百萬公噸)。如圖3。

圖3. 美國生產玉米澱粉的玉米用量

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        澱粉本身即是用途廣泛的原料,例如製做食品或漿糊,是大家耳熟能詳的。茲將澱粉所衍生出的主要產品分別敘述如下:

        (1)食品:米粉本是以米製成,但因澱粉比米還便宜,故市面上販賣的米粉即添加有澱粉。又因澱粉與水混合後再加溫即會糊化,變得比較粘稠,因此在食品的調理上可用來當做增粘劑或增厚劑。因此被廣泛地使用在嬰兒食品、烘焙食品、甜點、肉製品、沙拉醬、湯、及罐頭食品等等。

        (2)甜味料:澱粉藉由酵素的作用之後,可以轉化成甜味料,例如麥芽糖、葡萄糖、寡醣類及高果糖糖漿。

        高果糖糖漿(High Fructose Syrup, 簡稱為HFS)係以澱粉經過酵素液化、糖化及異構化並經過濾、脫色和濃縮等步驟而成。

        第一代果糖含42%的果糖及50%的葡萄糖,其甜度約達蔗糖的90%。第二代果糖含果糖90%及葡萄糖6%,其甜度可達蔗糖的160%,亦即比蔗糖甜得多。

        果糖的好處在於它在人體內的代謝過程中不會產生乳酸、不必經由肝臟轉化、可直接由腸壁吸收、及不易形成齒垢而引成蛀牙。

        目前以澱粉製成的高果糖糖漿已被廣泛地應用在可樂、汽水、果汁、罐頭及奶品等等。在歐、美等先進國家亦已廣被消費者所接受。以1992年為例,美國每人每年消費66磅的蔗糖及75磅的高果糖玉米糖漿(High Fructose Corn Syrup, 簡稱為HFCS)。

        在過去的十餘年間,美國用於生產玉米甜味料的玉米呈大幅度的增加。在1977年約只250百萬英斗(6.35百萬公噸),到了1992年已高達620百萬英斗(約15.7百萬公噸)。請參閱圖4。

圖4. 美國生產玉米甜味料的玉米用量

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        (3)改質澱粉:以物理或化學的處理方式改變澱粉的流變性,即成為改質澱粉(Modified Starch),又稱為化工澱粉,例如醚化澱粉、酯化澱粉、氧化澱粉、預糊化澱粉等等。經由此等改質的過程可以改善原有的流變性,或增加新的流變性。在紡織、造紙及製藥上應用很廣。

        (4)酒精:澱粉經由微生物的醱酵,可以產生酒精。添加於汽油中可使辛烷的燃燒更完全而減少一氧化碳的排放,對於都市地區車輛廢氣的淨化有很大的功能。

        每一英斗的玉米約為25公斤重,此25公斤重的玉米可以製造出約2.5加侖的燃料用酒精。

        美國於1990年通過清淨空氣法案(Clean Air Act)以促進穀物酒精的使用。最近報紙上還提到洛杉磯地區的空氣已大為改觀,欣賞市區內的摩天大樓不會再有「霧裡看花」的感覺。可見穀物酒精不是「蓋」的。以玉米製造酒精汽油時,如果玉米的價格為每英斗2.50美元,則酒精汽油的製造成本約為一加侖1.30美元。今後如果石油的價格再往上提昇,則酒精汽油必將更具競爭性。

        在汽油中添加玉米酒精的用量見仁見智,十分之一也可。根據美國環保署的資料,此一酒精汽油可以減少25%至30%的一氧化碳的排放。

        為了推動酒精汽油的使用,美國前總統布希亦曾於民國78年6月13日在內布拉斯加州首府林肯市試開使用酒精汽油的汽車,以資宣傳。

        由於酒精汽油的功效顯著,在美國用於生產燃料酒精的玉米越來越多,自1977年的30百萬英斗(約76萬公噸)增至1992年的405百萬英斗(約10.3百萬公噸),如圖5。

圖5. 美國用於生產燃料酒精的玉米用量

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        (5)、可分解塑膠

        可分解的塑膠製品是以澱粉添加在塑膠原料中,可製成光分解塑膠和生物可分解塑膠,前者遇到光線後會逐漸分解,後者遇到水或埋於水中後,可由細菌逐漸加以分解。近年來綠色環保人士或環保署的官員一直為遍佈各地的不易分解的塑膠袋而頭痛,想不到玉米就可以解決他們的問題。

        近年來紙尿布用得很多,在美國已有用可分解塑膠製成的尿布在市面上銷售。其他諸如速食店的餐盒、超級市場的購物袋、保護易碎物品的裝填墊料、高爾夫球座、原子筆筆桿、垃圾袋、農業用膠布等,都可以用分解塑膠材料以解決環境污染的問題。

        據稱,通常以聚乙烯製成的塑膠袋需時300年至500年才得以分解掉,而添加玉米澱粉之可分解塑膠袋則只要三至五年,亦即只需百分之一的時間。

        (6)、高分子共聚物

        澱粉經由石化單體之接枝聚合反應,可以製成高分子共聚物,而具有其特殊的功能。例如澱粉及聚丙烯m之共聚物,經水解後即可變成吸水性極強之產物,可用來提昇水壤的保水性。其他例子不勝枚舉。

        2. 玉米油

        胚芽中所含有的成份以脂肪和蛋白質為多,故業者以胚芽抽製玉米油。

        玉米油不但具有獨特之香味,而且油炸之特性極佳,不易產生油煙,富含多不飽和脂酸,在降低血中膽固醇含量上有其獨特的功能。在美國的市場上,玉米油以烹調和配製沙拉油為主,約佔百分之五十。另有約百分之二十五的玉米油則做為瑪加琳奶油。

        由於飽和脂肪酸會提昇血清膽固醇的含量並進而導致高脂血症及心臟病,特別是心肌梗塞及狹心症,故動物油脂的消費量逐漸減少而植物性食用油脂的需求日漸增多。玉米油因其所含有的飽和脂肪酸極少,故日益受到消費者的重視。請參閱表4。

表4. 食用油脂的脂肪酸組成(%)

油脂種類 飽和脂肪酸 不飽和脂肪酸
單元 多元
玉米油 13.3 34.7 52.0
紅花籽油 9.9 13.4 76.6
葵花籽油 10.4 19.0 70.6
橄欖油 13.1 75.7 11.2
大豆油 14.8 24.5 60.7
胡麻油 15.1 39.4 45.4
花生油 22.3 42.6 35.1
棕櫚油 50.4 39.7 9.9
椰子油 91.0 7.0 2.0
魚油 39.7 26.9 33.4
豬油 41.4 47.8 10.8
牛油 47.8 48.6 3.6

        3. 玉米麩粉和玉米麩料

        由圖2可以看出玉米麩粉(Corn Gluten Meal, 或稱為玉米筋粉)是玉米穀粒去掉胚芽、皮部(包括基部)及玉米澱粉的產物,因此富含蛋白質、熱能和維他命A,是養雞及養魚飼料的極佳原料。

        通常玉米麩粉所含有的蛋白質有60%和41%兩種,我國飼料業者大都購用60%者。玉米麩粉富含葉黃素,對於蛋黃及膚色的著色效果成效很好。根據海關的資料,我國每年進口四、五萬餘公噸。

        玉米麩料(Corn Gluten Feed, 簡稱為CGF)則是玉米穀粒在濕製法的過程中去掉胚芽、玉米麩粉和玉米澱粉之後,再加上玉米浸漬液的產物,因此包括玉米的皮部、基部及溶於玉米浸漬液內的可溶性營養份。皮部與玉米浸漬液的混合比例是二比一。通常56磅(一英斗)的玉米經濕製法後可得到大約12~13磅的乾的玉米麩料。

        玉米麩料含粗蛋白質約21%。在國外亦廣泛地應用在豬、雞、乳牛及肉牛飼料上。它的熱能值約為玉米的75至80%,在肉豬飼料中可以取代30%的玉米。在懷孕母豬料中則可取代約40~50%的玉米。蛋雞飼料也可少量添加。

        玉米麩粉、麩料、玉米胚芽粕、皮部及基部除了用來當做禽畜飼料的原料外,當然也可利用生物科技抽取有用的成份以應用在製藥及食品上。例如今年9月6日出版的FEEDSTUFFS即提及玉米皮部的纖維可用於抽取木糖(Xylose)並醱酵成木糖醇(Xylitol),是一種不會造成蛀牙的甜味劑,適宜於添加在口香糖內。

        上面所提及之各項產品都是由玉米加工而得,茲為便於比較玉米各部位之原料及其製成品實際應用之關係,特逐項列於圖7,以供對照。

圖7. 玉米各部位及其產品之應用

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        圖7中最上面一項「食品」指以玉米澱粉製作之食品,至於最下面一項「食品」則係指以玉米製作之食品,包括時下最熱門之早餐穀類食品及休閒食品。在我國製造之早餐穀類食品有福壽之「喜瑞爾」及統一之「麥典」。休閒食品則有高統之「唐三鼠」,福壽之「帥呆了」,華元之「玉黍叔」,裕榮之「燒番麥」,掬水軒之「金喇叭」,喜年來之「金牛角」,……等等,不勝枚舉。(上述產品係作者信筆寫出,尚未涵蓋全部廠商、產品、也沒接任何順序排名,特此聲明)。

        玉米有其極為廣泛的用途,而且色、香、味俱全,更誘人的是其價格低廉,每公斤才新台幣三塊多,業界人士不妨動動腦筋加入玉米加工的行列,也算是企業的多角化經營的開發。

飼料營養雜誌(p.41∼50)─邦輝.九三年第十一期