玉米深加工途径主要包括生产淀粉、燃料乙醇、味精、赖氨酸、柠檬酸五大类产品[1-2]。加工玉米过程中可产生玉米浆、胚芽粕、玉米蛋白粉、玉米麸皮饲料等副产物，这些副产物具有价格低廉、营养丰富等特点，具有较大的利用潜力。本文从玉米副产物的营养特性、提质增效技术及应用效果等方面进行综述，为玉米副产物的高值化开发利用提供参考。1玉米精深加工途径及副产物的营养特性1.1淀粉加工副产物玉米湿法加工生产的淀粉品质更高，副产物更易被回收利用，因此多选用湿法加工工艺生产玉米淀粉，此过程中产生的加工副产物主要有玉米皮、玉米浆、玉米胚芽粕和玉米蛋白粉。受玉米淀粉加工工艺的影响，分离利用过程中玉米籽粒营养组分被重新分配，玉米淀粉湿法加工副产物营养成分见表1[3-5]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.21.033.T001表1玉米淀粉湿法加工副产物营养成分（干物质基础）项目玉米皮喷浆玉米皮玉米蛋白粉玉米胚芽粕干物质/%80.90~92.2988.00~95.8985.30~94.5089.03~93.14总能/(MJ/kg)19.04~20.3516.48~20.8515.95~23.6017.80~20.36粗蛋白质/%4.00~12.3413.64~25.1053.20~61.6018.00~20.80粗脂肪/%—1.20~9.681.40~2.602.00~7.33粗纤维/%15.30~16.864.80~14.611.00~1.607.66~16.20粗灰分/%—1.65~8.521.11~5.821.41~7.18无氮浸出物/%——24.70~33.40—注：“—”表示文献未提及。1.1.1玉米皮玉米皮是生产淀粉过程中玉米碾磨后产生的以玉米表皮为主的低价值副产品，主要由纤维素（38.2%）、半纤维素（44.5%）、木质素（6.6%）、蛋白质（1.9%）和灰分（2.8%）组成，占玉米总纤维含量的10%~14%[6]。玉米皮中多数的营养物质均来自细胞壁，其细胞壁的主要成分是非淀粉多糖。非淀粉多糖以阿拉伯糖和木糖等戊多糖的形式连接构成，即阿拉伯木聚糖，含量高达70%[7]。此外，玉米皮中还含有植物甾醇酯、酚类等抗氧化成分，酚类化合物中90%为阿魏酸，占玉米细胞壁的4%左右[8-9]。玉米皮中阿魏酸主要以游离态和结合态形式存在，含量分别为5.8、87.8 mg/g[10]。阿魏酸是植物细胞壁中普遍存在的一种具有较强抗菌、抗氧化性的酚酸类化合物。多糖是玉米皮中重要的功能性物质，可促进淋巴细胞增殖，影响巨噬细胞形态及作用，在脂质过氧化链式反应中可以清除活性氧，具有免疫调节、抗氧化等生物学功能。1.1.2玉米浆玉米浆是生产玉米淀粉过程中的玉米浸泡水浓缩物。玉米浸泡处理时，籽粒含有的营养物质释放到亚硫酸浸泡液中，使其富含可溶性营养物质，包括蛋白质、多肽、氨基酸、还原糖、有机酸、矿物质和微量元素等，干物质含量40%左右[11-12]。在实际生产中，玉米浆多以喷浆的方式覆于玉米皮表面制成喷浆玉米皮，或与玉米皮、玉米胚芽粕混合作为玉米蛋白饲料。玉米皮喷浆后粗蛋白含量可由10.24%提高至17.41%，粗蛋白表观代谢率也高于玉米皮[13]。此外，玉米浆是重要的有机氮源，可作为微生物生长的有机氮、碳源制备发酵饲料、抗生素、谷氨酸和甘氨酸等产品。1.1.3玉米蛋白粉玉米蛋白粉是玉米经去皮、胚芽分离、纤维洗涤等步骤后蛋白部分浓缩得到的副产品，含有蛋白质、淀粉、纤维素、α-胡萝卜素、叶黄素等营养物质。玉米蛋白粉中蛋白质含量达60%以上，主要由白蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白组成，富含谷氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸等8种氨基酸，但赖氨酸、组氨酸、色氨酸缺乏及蛋氨酸、谷氨酸含量高导致的氨基酸不平衡，限制了其营养价值[8,14]。1.1.4玉米胚芽粕玉米胚芽粕是玉米胚芽提取油脂后的副产物，加工过程中除粗脂肪含量减少外，营养成分基本没有损失，以蛋白质和纤维为主。玉米胚芽粕中粗蛋白含量占整株玉米总蛋白的29%左右，所含蛋白主要为白蛋白和球蛋白，且符合FAO/WHO推荐人类蛋白标准值[15]。玉米胚芽蛋白的功效比值约2.3，与大豆蛋白和酪蛋白相差不到0.5[16]。玉米胚芽蛋白中含有蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸等7种人体必需氨基酸；其赖氨酸和色氨酸含量较高，尤其是赖氨酸含量高达5.8%[16-17]。玉米胚芽粕粗纤维含量是玉米中纤维含量的4倍，略高于豆粕，因此玉米胚芽粕也是膳食纤维食品的重要原料来源，其富含的高分子多糖具有促进肠胃蠕动、预防和治疗心血管疾病的功效。1.2乙醇加工副产物玉米酒糟（DDGS）DDGS是以玉米为原料，经淀粉糖化、发酵、蒸馏生产乙醇过程中产生的副产物，富含蛋白质、脂肪、维生素和有效磷等多种营养物质，其中粗蛋白、粗脂肪、磷含量约是玉米的3倍多[18]。玉米发酵生产乙醇过程中，微生物对玉米中含有的植物蛋白进行利用和转化，使DDGS中蛋白含量高于玉米且氨基酸组成更合理。因此DDGS可作为畜禽日粮中可消化能量、氨基酸及磷的良好来源。此外，DDGS中含有维生素E、类胡萝卜素和阿魏酸等生物活性物质，其中阿魏酸主要以结合形式存在，游离阿魏酸和阿魏酸总含量均是玉米的3倍左右，因此DDGS的抗氧化能力高于玉米[19]。2玉米加工副产物利用的限制因素2.1粗纤维含量高，可利用能值低粗纤维含量是玉米副产物高值利用的限制因素之一。玉米胚芽粕、DDGS在猪和鸡上的有效能值分别为13.72、14.35和8.66、9.20 MJ/kg，均低于玉米（14.43、13.60 MJ/kg）[4]。单胃动物对饲料中的纤维类物质消化主要依靠盲肠和结肠中的微生物区系，对粗纤维的消化利用能力较低。日粮中纤维含量过高会缩短营养物质在消化道的停留时间，降低日粮的有效能值[20]。周贤文等[21]研究表明，在日粮中添加10%的玉米胚芽粕能够改善生长育肥猪生长性能、血清生化指标及营养物质表观消化率，但添加量增加至15%时会降低粗蛋白质和粗纤维的表观消化率，并对料重比和日增重产生不利影响。2.2霉菌毒素残留，存在饲用安全风险饲料原料中的霉菌毒素残留会严重危害动物的生长性能及免疫能力[22]。玉米谷粒在生长、收获、储藏环节会受到不同程度的霉菌毒素污染，加工过程中霉菌毒素会分散至各类副产物。2021年玉米副产物中黄曲霉毒素B1（AFB1）和玉米赤霉烯酮毒素（ZEN）检出率均为95%，DON检出率98.64%，其中ZEN超标率最高，达到了17.27%[22]。玉米副产物中的ZEN残留量由高到低为蛋白浸泡水纤维[23]。3玉米加工副产物提质增效的加工方法玉米副产物的预处理加工方式包括物理、化学、生物方法。与物理和化学处理相比，生物处理作用效果更绿色、安全，可利用微生物的生长代谢产生增殖产物菌体蛋白，提升玉米副产物饲用价值，在饲料原料中应用更广泛。3.1物理加工物理加工包括高压、研磨、过滤、挤压、膨化、爆破等方式，主要是通过机械及活化效应改变营养物质的次级结构，在不同程度外力作用下玉米副产物中的蛋白、纤维分子结构被打破，变得松散或发生重新排列，营养物质的功能性质随之发生改变。李昊阳[24]对玉米皮进行挤压膨化预处理后，通过电镜扫描发现玉米皮原本紧密连接的表面组织出现大量孔径，结构明显被破坏，表面积随之增大，内部联结键断开，营养物质被释放。Xiao等[25]研究表明，玉米胚芽粕经挤压处理后，蛋白质分子间二硫键和氢键结构被破坏，蛋白裂解后产生肽和氨基酸；纤维间的部分化学键发生断裂，约50%的不溶性膳食纤维可转化为可溶性膳食纤维，同时纤维降解使总氨基酸含量增加0.77%。纤维结构改变促进了玉米副产物中不溶性、可溶性纤维成分的重新分布，提高了畜禽采食的纤维消化率。Zhang等[26]以挤压处理后的DDGS和FFRB饲喂生长猪，消化能从13.84 MJ/kg增至15.86 MJ/kg，代谢能从13.36 MJ/kg增至15.24 MJ/kg。郑海燕[27]研究表明，AFB1在甲醇溶液体系中热降解后，产物中毒性结构的呋喃环双键发生加成，毒性降低；AFB1污染的玉米挤压膨化后，AFB1降解率达到39.6%。物理方法操作简单，但作用效果有限，多与化学、生物方法联合使用，提高化学溶剂、微生物等对营养大分子的改性效率。3.2化学处理化学方法是指使用酸、碱或有机试剂非特异性破坏原料中纤维或蛋白的结构。酸处理能够破坏纤维结构分子间的糖苷键，使原料中营养物质成分及含量发生变化。刘传富等[28]研究显示，与未挤压膨化的处理相比，加酸挤压处理玉米粉后粗纤维含量下降88.12%，同时还原糖含量提高51.40%。周瑾琨等[29]和徐忠等[30]分别使用酸、碱溶液处理玉米皮后，玉米皮中可提取的纤维素含量达80.26%和83.34%；提取的纤维素晶型和结构均未被破坏，玉米皮中含有的半纤维素和纤维素物质也被有效去除。化学试剂作用于玉米副产物中蛋白质是通过改变分子键结构、静电荷、疏水基团实现改性，但高碱性环境易产生蛋白质变性，从而破坏氨基酸结构，降低蛋白质营养价值，甚至产生有毒物质。化学处理添加的有机试剂可破坏或通过官能团反应改变玉米副产物中霉菌毒素的毒性结构，达到降解毒素的目的[31]。化学处理相比物理方法作用效果更直接，但在玉米副产物中添加酸、碱试剂会造成化学物质残留，降低原料的饲用安全性。3.3生物处理生物方法是使用益生菌发酵、酶制剂降解、菌酶协同等技术手段处理玉米副产物；通过添加酶制剂直接作用于玉米副产物中纤维素或蛋白结构；或根据需求选用产特定酶系的发酵菌株降解玉米副产物中的大分子营养物质，降低抗营养因子，提高营养物质利用率。生物处理也是提高原料饲用安全性的一种新型脱毒方式。添加非淀粉多糖酶制剂或利用益生菌代谢产生的纤维素、半纤维素酶，可改变玉米副产物中的纤维素组分及不同层次中纤维素的空间结构，水解玉米副产物中纤维物质为低聚糖，降解抗营养因子为功能性营养成分，从而提高玉米副产物在单胃动物中的消化利用率。Chen等[32]从家禽盲肠中分离出一株木质纤维素降解菌发酵玉米胚芽粕后，发现玉米胚芽粕粗纤维、半纤维素和纤维素含量显著降低，最佳发酵时间内，半纤维素浓度下降71.35%。任中帅等[33]采用黑曲霉发酵降解玉米皮中的纤维素类物质，发酵72 h后喷浆玉米皮中纤维素含量由15.75%降至10.81%，半纤维素含量由42.89%降到26.05%。利用蛋白酶或微生物代谢降解玉米副产物中的大分子蛋白，能够水解产生易被机体吸收的氨基酸和生物活性肽，提高蛋白利用率（见表2）。此外，特定微生物具有可吸附毒素的特殊细胞壁结构或可分泌改变毒素分子结构的酶，能够在处理玉米副产物过程中减弱、去除残留的毒性[34]。陈雅湘[35]研究发现，以酿酒酵母、地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌发酵玉米皮后，其ZEN、DON、FB、AFB1含量均有不同程度的降低，其中AFB1和FB分别降低了65.18%和37.70%。生物处理更加安全、高效，已在饲料原料预处理中得到较多应用。此外，生物发酵过程中微生物能够利用玉米副产物中的氮源、碳源和纤维降解产生的糖类合成营养丰富的微生物菌体蛋白（见表2），其蛋白质含量高，氨基酸平衡，消化率可高达85%~90%[36]。菌体蛋白能够提高动物生产性能，调节肠道菌群，改善消化道内环境，提高免疫力。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.21.033.T002表2生物处理对玉米副产物营养特性的影响处理方法营养特性文献来源酶解（Alcalase 2.4 L和Protex 7 L）玉米蛋白粉酶解后玉米肽酸溶蛋白占总蛋白含量的98.39%，分子量1 000 Da的玉米肽组成为93.05%Liu等[37]米曲霉发酵（30 ℃、95 h）玉米胚芽粕发酵后肽转化率达37%，玉米肽相对分子量集中在5 128、1 626 Da两个区段，亮氨酸、丙氨酸及缬氨酸含量较高，为1.61%、2.12%和1.80%李军军[38]混菌发酵（枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、产朊假丝酵母）玉米皮经混菌发酵后，粗蛋白、真蛋白含量分别增至21.38%和10.77%，提升率分别为32.47%和50.42%高俊杰等[39]菌酶协同（乳酸菌和酸性蛋白酶（36 ℃、120 h）发酵后玉米蛋白粉（CGM）中分子量分布在10~55 kDa之间的大分子蛋白被水解为蛋白分子量分布在15 kDa以下的小分子蛋白，玉米肽的产量在36.92%左右姜鑫[40]4玉米加工副产物在动物生产中的应用4.1玉米加工副产物在猪生产中的应用玉米胚芽粕具有蛋白质含量高、氨基酸相对丰富的特点，在猪生产中的应用研究相对较多。Zhang等[41]以不同比例玉米胚芽粕（CGM）替代玉米、豆粕（SBM）饲喂生长猪，随着CGM添加量增加，日粮中DM、OM、消化能（DE）和代谢能（ME）的表观全消化道消化率（ATTD）呈线性下降；10个不同产地的CGM添加量均为40%的情况下，猪的粗蛋白表观回肠消化率（AID）、标准回肠消化率（SID）分别为40.47%和64.75%，Lys、Met、Thr、Trp的平均SID分别为65.61%、76.15%、65.29%、60.17%，Pro的平均SID达到了101.76%。微生物发酵是降低原料中粗纤维含量的有效途径，可提高CGM利用。He等[42]分别以62%发酵玉米胚芽粕（FCGM）和27.5%的SBM作为唯一氨基酸来源测定生长猪的消化率，结果表明，FCGM中除Arg、Pro、Trp外，大部分氨基酸的SID值与SBM相比差异均不显著，且与豆粕相比，FCGM中不含有抗原蛋白；研究同时指出，FCGM替代SBM比例在11.80%时对生长猪的平均日增重效果最佳。4.2玉米加工副产物在家禽生产中的应用玉米副产物中玉米蛋白粉和DDGS常作为蛋白饲料原料应用于家禽生产中。徐莹[43]研究表明，玉米蛋白粉在肉鸡上的代谢能值为17.61~19.27 MJ/kg DM，净能值为9.43~13.92 MJ/kg DM；DDGS在肉鸡上的代谢能值为16.05~18.73 MJ/kg DM，净能值为12.52~14.74 MJ/kg DM。戚营营[44]研究表明，综合肉鸭生产性能、血清生化指标及饲粮养分消化率等指标，在玉米-杂粮型日粮中，玉米胚芽粕的用量不宜超过9%，DDGS的适宜用量为5%~10%。易春霞等[45]以10%的发酵玉米胚芽粕和玉米黄粉替代基础日粮饲喂大午金凤蛋鸡，发现蛋鸡血清CAT、SOD和GSH-Px活性显著增加，肝脏T-AOC和SOD、GSH-Px的活性也呈升高趋势。4.3玉米加工副产物在反刍动物生产中的应用反刍动物的复胃结构与单胃动物不同，更能够适应及利用玉米加工副产物等高纤维原料。Francis等[46]在肥育牛日粮中添加20.37%玉米皮和DDGS（CBCDS）替代日粮玉米，发现CBCDS的维持净能和增重净能分别为8.96、5.94 MJ/kg，对肥育牛的生长性能、胴体特征无负面影响。李永霞[47]在藏羔羊精料中添加12%的玉米胚芽粕显著提高了羔羊的平均日增重，瘤胃代谢碳水化合物的菌群数量也显著增加，促进了瘤胃对纤维物质的消化利用。姜鑫[40]研究发现，基础日粮中添加5%的以乳酸菌和酸性蛋白酶协同发酵制备的玉米蛋白粉饲喂犊牛，分别以50%、100%的FCGM替代豆粕饲喂泌乳牛，犊牛和泌乳牛的生产性能均有显著提高，瘤胃发酵模式和菌落组成结构均有显著改善。4.4玉米加工副产物在水产及其他动物生产中的应用目前玉米副产物在水产动物生产中的应用相对较少。Diógenes等[48]分别使用15%、35%的DDGS替代基础日粮中37.5%和100.00%的豆粕饲喂金头鲷幼鱼，采食量不受DDGS的影响，且幼鱼的平均体重增加了5倍多；DDGS中的非淀粉多糖（NSP）含量较高，利用生物酶解工艺可提高NSP的消化率，上述研究中添加0.1%非淀粉酶复合物组的采食量低于基础日粮组，但营养物质的能量保留高于DDGS添加组。Novriadi等[49]研究表明，玉米DDGS替代15%的SBM饲喂太平洋白腿虾，对虾的生长、饲料转化率、养分利用效率和全身成分无不利影响。5展望我国玉米加工产业副产物资源丰富，受纤维素、霉菌毒素、能量等因素影响，玉米副产物仍未得到高效开发利用。未来，可根据不同玉米副产物的原料特性对其进行加工处理，消除玉米副产物利用的限制因素，如通过制备发酵饲料、生物脱毒、物理吸附脱毒等方式，实现玉米副产物的高效利用。