專利名稱:來自高油玉米的含玉米油和玉米粉的產品的制作方法
這一部分繼續的申請要求提交于1999年2月11日的還未授權的美國專利申請序列號第09/249,280號的優先權,在此將其全文并入以供參考。
本發明涉及衍生自由榨過油的高油玉米所得的油及粉產品。
玉米,Zea Mays L.,由于許多原因而被種植,這包括它在食品和工業中的應用。玉米油和玉米粉是衍生自玉米的有用產品中的兩種。
用常規方法從常規玉米中提取玉米油的商業煉油廠將玉米種子分成它的組成部分,如,內胚乳、胚芽、頂芽(tipcap)和表皮,然后從玉米胚芽部分提取玉米油。用濕磨法或干磨法制造的玉米胚芽要么是擠壓胚芽以除去油要么是將胚芽壓成片狀并用溶劑提取油而制造的。這兩種方法中,由于胚芽分離自玉米粒的剩余部分,內胚乳部分的大部分或全部有價值的成分都不含在油中。
被稱為玉米飼料的玉米基飼料口糧是用干磨法獲得的,它是玉米糠、玉米胚芽和內胚乳的混合物,最少含有4%的油。制造玉米飼料需要包括破碎、研磨、過篩和混合在內的一些步驟,所得玉米飼料的粒徑小于用這里所述的提取法制得的產品的粒徑。
由于用常規玉米制造的產品缺乏某些必需的營養成分,工業和健康倡導者一直在尋找更加有營養的來自玉米的產品。因此,人們需要改進的來自玉米油和玉米粉的產品。
發明概要來自常規玉米的含有玉米油和/或玉米粉的最終產品包括,例如,烹飪油、動物飼料、紙和紙產品、各種食品如色拉調料、壓制和/或膨化的點心、含有玉米糖漿的產品、谷物、薄片、布丁、糖果和面包。
本發明的一個方面提供了一種有營養的動物飼料,它含有從高油玉米中提取油后剩下的玉米粉。這種動物飼料還可以含有其它的營養成分,如維生素、礦物質、高油種子衍生的粉、肉粉和骨粉、鹽、氨基酸、羽毛粉和許多其它用在飼料補充物領域的物質。動物飼料組合物可被用于特殊的用途,如家禽飼料、豬飼料、牛飼料、馬飼料、水產養殖飼料、寵物食品,并可被用于動物生長階段。動物飼料的特殊的實施方案包括生長過程中的仔雞飼料、豬的肥育飼料和家禽產蛋的肥育飼料。可以用榨過油的玉米粉來制造飼料口糧,與用常規玉米制得的類似產品相比,它含有相對較高比例的蛋白質和相對較低比例的油。
本發明的一些實施方案包括1)玉米粉的纖維含量約為3%、淀粉含量約為65%、蛋白質含量約為12%、水分含量約為10%;2)高油玉米粒的總油含量至少約為8%wt.;至少約為14%wt.;至少約為12%wt.;至少約為10%wt.;或從約8%至約30%wt.;3)被壓成片狀的玉米粒是完整的玉米粒或破碎的玉米粒;4)玉米粒被用于溶劑萃取、水壓或螺旋式壓榨、水溶液和酶萃取等榨油過程的;5)高油玉米粒的總蛋白質含量至少約為7%wt.,至少約為9%wt.,至少約為11%wt.,或從約7%-約20%wt.;6)高油玉米粒中總賴氨酸含量至少約為0.15%wt.,至少約為0.5%wt.,或從約0.25%-約2.0%wt.;以及/或7)高油玉米粒的總色氨酸含量至少約為0.03%wt.,至少約為0.20%wt.,或從約0.03%-約2.0%wt.。
本發明的另一方面提供了一種含有至少從高油玉米的內胚乳和胚芽提取所得的玉米油的玉米油基產品。這種玉米油基產品可以含有其它的成分,如醋、香料、維生素、鹽、用以形成氫化產品的氫,以及水。與用常規方法從常規玉米中提取的玉米油制得的產品相比,用在本發明的產品中的玉米油通常含有高比例的β-胡蘿卜素、葉黃素或生育三烯酚。用在本發明的產品中的玉米油通常是將完整的玉米粒、破碎的玉米粒或壓成片狀的玉米粒提取而制得的,而不用將胚芽從內胚乳中分離出來。因此,內胚乳中溶劑可以提取的營養被提取到提取自胚芽和內胚乳的玉米油中。可以用這里描述的方法制得的油制造的產品包括(但不限于)色拉調料、烹飪油、人造黃油、噴涂食品或飼料、面包、薄餅、點心、潤滑劑和燃料。
本發明的其它實施方案包括1)高油玉米粒被破碎、潤濕、壓成片狀并用溶劑提取;2)高油玉米粒的總油含量至少約為8%wt.;至少約為14%wt.;至少約為12%wt.;至少約為10%wt.;或從約8%至約30%wt.;3)玉米油是通過擠壓破碎的玉米而提取的;4)玉米油是將片狀的玉米粒用于溶劑基提取過程而提取的;5)用來從壓成片狀的顆粒中提取可混溶或可溶解物質的溶劑包括任何形式的商業上可獲得的己烷、異丙醇、乙醇、超臨界二氧化碳或它們的混合物;6)提取的油以油與溶劑混合物的形式給出;7)通過其它的方法精制玉米油;以及8)玉米油是通過將壓成片狀的玉米粒用于水壓和/或螺旋式壓榨、水溶液和/或酶提取法而提取的。
本發明的第三方面提供了一種在動物飼料食品中使用榨過油的玉米粉的方法,包括1)至少將高油玉米壓成片狀以制成片狀的玉米并萃取片狀玉米以除去其中一部分玉米油,從而提供榨過油的玉米粉;以及2)將榨過油的玉米粉用在動物飼料食品中。
本發明的第四方面提供了在食品中使用提取的玉米油的方法,包括1)至少將高油玉米壓成片狀以制成片狀的玉米,萃取片狀玉米以除去其中一部分玉米油并形成提取的玉米油,從而提供提取的玉米油;以及2)將提取的玉米油用在食品中。
本發明的第五方面提供了使用在精制油過程中作為原料的提取的玉米油的方法。這一方法包括以下步驟1)至少將高油玉米壓成片狀以制成片狀的玉米,萃取片狀玉米以除去其中一部分玉米油并形成提取的粗制玉米油,從而提供提取的粗制玉米油;以及2)將提取的粗制玉米油用于精制油過程的原料流。
本發明的第六方面提供了各種制造榨過油的混合粉的方法。這一方面的第一個實施方案提供了制造榨過油的混合粉的方法,包括得自高油玉米和一種或多種含油種子的粉的榨過油的粉。這一方法包括以下步驟1)將高油玉米粒和一種或多種其它含油種子顆粒合并形成顆粒混合物;以及2)將顆粒混合物壓成片狀并用提取工藝以除去其中的油并形成榨過油的混合粉。第二個實施方案提供了一種含有以下步驟的方法1)將破碎并潤濕的高油玉米和破碎并潤濕的其它含油種子合并以形成潤濕的混合物;2)將潤濕的混合物壓成片狀以形成片狀混合物;以及3)將片狀混合物用提取工藝以除去其中的油并形成榨過油的混合粉。第三個實施方案提供了一種包括以下步驟的方法1)將破碎、潤濕并壓成片狀的高油玉米和破碎、潤濕并壓成片狀的其它含油種子合并以形成片狀混合物;以及2)將片狀混合物用提取工藝以除去其中的油并形成榨過油的混合粉。第四個實施方案提供了包括這一步驟的方法將榨過油的玉米粉和一種或多種榨過油的其它含油種子粉合并以形成混合粉,其中榨過油的玉米粉是通過至少將高油玉米壓成片狀并提取以形成榨過油的玉米粉而獲得的。第五個實施方案提供了用上述任何一種方法制得的混合的榨過油的粉產品。
本發明的第七個方法提供了將提取的玉米油用作化妝品應用的成分的方法。這一方法包括以下步驟1)至少將高油玉米壓成片狀以制成片狀的玉米,萃取片狀玉米以除去其中一部分玉米油并形成提取的粗制玉米油,從而提供提取的粗制玉米油;以及2)將提取的粗制玉米油用于化妝品。這些化妝品包括但不限于唇膏和眼線筆。
本發明的另一方面提供了玉米粉在動物飼料或人類食品中的應用,其中的玉米粉是在從高油玉米的完整顆粒中提取玉米油后獲得的。
本發明的再一個方面提供了玉米油在動物飼料或人類食品中的應用,其中的玉米油是通過提取高油玉米的完整顆粒而獲得的。
本發明的另一方面提供了用這里描述的方法制造的含有玉米油和/或含有玉米粉的產品。
除非另有說明,這里使用的所有的技術和科學術語和縮寫與本發明所屬領域的一般技術人員的理解有著相同的意思。盡管在本發明的實踐中可以使用與這里描述的方法和材料類似或等同的方法和材料,下述合適的方法和材料并不意味著此類方法和材料限制了這里所描述的發明。在此全文并入這里提到的所有的專利申請和法定的分析方法,以供參考。通過以下對列舉的本發明的實施方案和權利要求的描述,可以顯見本發明其它的特點和優點。
發明詳述已知在工業規模上,通過任選地將玉米粒破碎再潤濕和壓成片狀,并提取玉米油可以迅速有效的從含油較多的玉米粒中榨取玉米油。對新的壓片榨油處理法有效的玉米粒的總油含量大于約8%。玉米粒含油量的提高可以增加處理過程中壓片的效率。合適的壓片裝置和方法包括常規的用來將大豆和其它類似的含油種子類壓片的壓片裝置和方法。合適的提取裝置和方法包括常規的用來從大豆薄片和其它類似的含油種子類中榨油的提取裝置和方法。
從任何一定數量不同類型的玉米植株中獲得的高油玉米種子或“顆粒”在本發明中是有用的。此類玉米植物可以是雜交、自交、轉基因植株,遺傳修飾植株或特定種群的植株。將改進的高油玉米用在這里描述的榨油方法中可以制得改進的榨過油的粉。有用的玉米粒類型包括,例如,硬玉米、爆玉米花、粉玉米、臼齒形玉米、白玉米和甜玉米。高油玉米粒可以是任何形式,包括完整的玉米、破碎的玉米、或其它經過加工的玉米或是它的一部分,它們能夠被壓成片狀但不同于在干磨和濕磨法中使用的標準胚芽分離方法,以便隨后從胚芽中回收油。
這里所用的術語“整個籽粒”或“整個玉米”是指沒有被分成各個組成部分(如外殼、內胚乳、頂芽、果皮和胚芽)的籽粒,且顆粒沒有被有目的的相互分開。整個玉米可以被或不被磨碎、壓碎、破碎、壓成片狀或研磨。將一種玉米成分有目的的從其它成分分開不包括可能在儲存、操作、運輸、壓碎、壓成片狀、破碎、磨碎或研磨中發生的隨機分離。對成分部分有目的的分離是指至少將50%的一種成分(如胚芽)從其它成分中分開。
這里使用是術語“高油玉米”是指含有至少約8%wt.油的玉米粒。與常規的含油量約為3%-5%wt的黃色形臼齒形玉米相比,高油玉米有提高的油含量。此外,適合本發明的玉米粒的總油含量可以是,例如,油含量至少約為9%、至少約為11%、至少約為12%、至少約為15%、至少約為18%、至少約為20%、從約8%-約20%油、從約10%-約30%油、或從約14%-約30%油以及這些范圍之內的顆粒。盡管在任何水分含量下都可以確定油含量,但應將油含量歸一化到水分含量約為15.5%時的油含量。
這里描述的對制造油和粉有用的高油玉米可從Cargill股份有限公司(明尼阿波利斯,明尼蘇達州)或Pfister Hybrid corn公司(埃爾帕索城,得克薩斯州)獲得。其它合適的高油玉米包括被稱為伊利諾斯高油玉米(IHO)和亞歷山大高油玉米(Alexo)玉米品種,可從伊利諾斯大學的玉米合作采購中心(Unirersity of IllinoisMaize Cooperative Stock Center)(Champaigne-Urbana,IL)獲得它們的樣品。
用此領域的一般技術人員已知的許多方法中的任何一種都可以鑒定有提高的總油含量的玉米粒。可以用American Oil and Chemical Society Official Method,第五版,1998年3月,(“AOCS法”)Ba 3-38來鑒定玉米粒的油含量,包括從玉米粒中提取的玉米粉的脂肪含量。AOCS法BA3-38對在試驗條件下用石油醚提取的物質進行了定量。油含量或油濃度是油和種子樣品總重量的重量百分比。油含量可被歸一化并在任何所需的水分條件下記錄。
這里描述了其它用來鑒定高油玉米粒的合適方法。根據其中一種方法,用近紅外(NIR)油監測器挑選玉米穗以選出含有提高的油含量的玉米籽粒的玉米穗。同樣,NIR監測器也可用來挑選各個有提高的玉米油水平的籽粒。然而,用這里描述的方法,選出的有提高的油含量的玉米穗和/或籽粒不能有效鑒別適合加工的高油籽粒。通常,能長出可產生有提高的總油含量的玉米粒的玉米植株的玉米種子用已知的耕種方法種植和收獲。發展玉米自交、雜交、轉基因品種和種群(它們產生了能制造有提高的油含量的玉米粒的玉米植株)的方法是已知的,并被描述在(Lambert,1994.在Specialty Corns中.A.R.Hallauer編,High Oil Corn Hybrids,第123-145頁,CRC出版社,伯克萊屯,佛羅里達州,美國)。
一種在本發明中被用作原料以制備玉米油和玉米粉的合適的高油玉米有如表1顯示的營養特性。其中的數值是以“原狀”或“喂時狀態”的水分水平表示的。蛋白質、油和淀粉水平在用在本發明中作為粉和油原料使用的許多可能的高油玉米組合中是變化的。表1列出了可以接受的水分、油、蛋白質、淀粉、賴氨酸和色氨酸的量。然而,在表中沒有作為指出量顯示的其它的組合物,比如12%的蛋白質和12%的油,也在可被用來制造用在本發明中的油和粉的玉米粒的范圍內。
表1.用來制造用在本發明中的玉米油和玉米粉的高油玉米的示范性的量和常規的特征
其它合適的用作原料以制造用于本發明的玉米油和玉米粉的高油玉米粒有如表2所示的營養特征。其中的數值是以“原狀”或“喂時狀態”的水分水平表示的。表2中顯示的數值是以含有12%的油和9%的蛋白質的玉米粒作為范例的。
表2.
表3顯示了兩種高油玉米粒樣品和普通黃色玉米粒的氨基酸水平。高油玉米樣品1(HOC 1)的油和蛋白質水平分別是13.3%和10.7%,它是以干物質為基礎表示的。高油玉米樣品2(HOC 2)的油和蛋白質水平分別是13.0%和11.2%,它是以干物質為基礎表示的。為了比較,以干物質為基礎,普通黃色玉米粒含有約4.2%的油和約9.2%的蛋白質。
表3.兩種高油玉米粒樣品,HOC 1和HOC 2以及普通黃色玉米粒的氨基酸特征,其水平是以水分含量約為10%的玉米粒為基礎表示的。
高油玉米通常被用于這里描述的榨油過程以提供含在本發明的最終產品中的提高的玉米油和玉米粉。這里使用的“最終產品”或“產品”術語是指將本發明的玉米油和/或玉米粉與其它成分混合的產品。產品中所含的特殊成分將由產品的最終用途確定。示范性的產品包括動物飼料、化學修飾原料、生物可降解塑料、混合的食物產品、食用油、烹調油、潤滑劑、生物柴油、點心、化妝品和發酵過程的原材料。產品包括這里描述的食品,還包括長成和部分長成的豬、家禽和牛飼料、寵物食品以及人的食品,如壓出的點心、面包以及作為食品粘合劑、水產養殖飼料、可發酵混合物、食品添加劑、運動飲料、營養食品棒、復合維生素補充劑、食品飲料和谷物食品。
例如,從一種玉米類型(含有12%的油和9%的蛋白質)開始可以制得可滿足某些營養需求的各種類型的食物。這種適應性的重要性在于飼料口糧中的營養密度和動物的膳食需要。使用這種類型的高油玉米和榨油方法的一個優點在于,根據油提取的程度,榨過油的玉米粉可被制成有特定的油含量。一旦從薄片中除去油,剩下的粉所含的蛋白質、氨基酸和其它未通過加工除去的其它營養的養分濃度大于或不同于普通的玉米粒,且大于起始的玉米,例如,有12%的油和9%的蛋白質。
根據這里描述的在制造玉米油和玉米粉中使用的一種榨油方法,完整的高油玉米通常被破碎然后再潤濕并壓成片狀。壓成片狀后,如這里的描述將片狀的玉米榨油。
讓完整的玉米粒通過兩個有波狀齒向相反方向旋轉并留有一定孔隙的滾輪,并/或通過研磨機(其中有一個旋轉的齒盤在距固定盤以一個可調節距離的地方旋轉),并/或使用錘磨機(其中兩個旋轉的金屬“錘”樣裝置一個接一個的旋轉,這樣可以將高油玉米破碎。破碎玉米或高油玉米籽粒的方法描述在(Watson,S.A.&P.E.Ramstad編,1987,在CornChemistry and Technology,第11章中,AmericanAssociation of Cereal Chemist公司,圣保羅,明尼蘇達州,美國),在此將其并入以供參考。破碎的玉米是經過了上述破碎加工的玉米。
無論玉米是否破碎,都可以用此領域的一般技術人員已知的方法或這里描述的方法將其潤濕。這里使用的術語“潤濕”是指一種加工過程,通過這一過程可以使玉米籽粒軟化或增塑以使其更加容易被切片和榨油。潤濕可以包括加入蒸汽(飽和和/或不飽和的蒸汽)和/或水以破碎高油玉米。這是通過使用旋轉調節器完成的。將溫度和水分水平提高。溫度的范圍約在140°F-210°F,水分增加約1%或約15%。
然后將高油玉米粒壓成各種有用的尺寸。這里使用的術語“壓成片狀”是指一種加工過程,它讓玉米粒一次或多次通過壓片滾軋機以制出薄片。被壓成片狀的玉米的最終厚度約為5/1000-50/1000英寸或約0.12mm-1.0mm或約0.01英寸(0.25mm),盡管其它的厚度也可以使用。有用的薄片厚度可以取決于外部的限制性參數,如玉米的油含量、水分含量、玉米種類(如,臼齒形玉米或硬玉米)以及榨油機的類型。這里和D.R.Erickson,Practical Handbook of Soybean ProcessingUtilization(1995,AOCS出版社)中詳述了合適的將高油玉米壓成片狀的方法,在此將其并入以供參考。合適的壓成片狀的方法還包括含油種子加工領域的一般技術人員已知的方法。
在玉米被破碎和/或潤濕并壓成片狀后,壓過片的玉米被用于榨油工藝以便榨出油從而形成榨過油的玉米粉(ECM)。用任何榨油方法,通過一步或多步榨油步驟從壓過片的顆粒中榨出玉米油。通常,用一種榨油工藝中就可以提取出所有或幾乎所有的油。有用的榨油法包括溶劑提取、水壓法、螺旋式壓榨、水溶液和/或酶提取等。用于溶劑提取的有用的溶劑包括,例如,所有形式的商業上可獲得的己烷、異丙醇、乙醇、超臨界二氧化碳、它們的組合或其它類似的溶劑。例如,可以用基于己烷的溶劑提取器從片狀的顆粒中提取玉米油。溶劑提取器包括滲漉和浸漬類型的提取器。
從基于溶劑的提取器中移出的物質包括濕的薄片和雜油液。雜油液是提出的油和溶劑的混合物。濕的薄片是將溶于溶劑的物質部分或全部提取出來以后剩下的物質。濕片中還含有一定量的溶劑。用諸如薄膜蒸發或干燥,并用閃蒸罐和/或去溶劑器/烤箱等設備提高溫度之類的方法從雜油液和濕的薄片中回收溶劑。例如,在大氣壓、高壓或真空下對濕的薄片或雜油液加熱以使溶劑蒸發。然后在分離的回收系統中冷凝蒸發出來的溶劑。
除去溶劑的雜油液是指粗制油,它可以被儲存和/或繼續加工。粗制油可以被精制成最終的油產品。精制粗制油以得到成品油的方法是此領域的一般技術人員已知的。Hui(1996)提供了有關油和含油種子的詳細綜述(Hui,Y.H.編,1996,在Bailey’s Industrial Oil and Fat Products,第五版,第二卷中Edible Oil andFat ProductsOils and Oilseeds.John Wiley and Sons公司,紐約)。Hui一書的第三章(1996,第125-158頁;在此將其并入以供參考)特別敘述了玉米油的組合物和加工方法。這里描述的用壓片法分離的粗制油是高質量的,但如果需要的話可以用常規的油精制法繼續純化。
玉米內胚乳包括一些有價值的成分,比如類胡蘿卜素、葉黃素、玉米黃質。顆粒中的類胡蘿卜素被分成兩組,胡蘿卜素和胡蘿卜醇。胡蘿卜素是重要的,因為它們是維生素A的前體。Blessin等,1963(Cereal Chem.1963.40582-586)發現,90%以上的類胡蘿卜素,其中主要是β-胡蘿卜素,存在于黃色臼齒形玉米的內胚乳中,而少于5%存在于胚芽。維生素A主要由β-胡蘿卜素衍生出來。
內胚乳中另一種有價值的成分包括生育三烯酚。Grams等,1970,發現,在玉米中,生育三烯酚只在內胚乳中被發現,而胚芽中含有大部分的生育酚。可以用各種溶劑從植物原料中提取生育三烯酚。Lane等在美國專利5,908,940中描述了從植物原料中回收生育三烯酚的方法,在此將其全文并入以供參考。
本發明的一個實施方案提供了一種提取的玉米油,其葉黃素、玉米黃質和β-胡蘿卜素的含量高于由常規的黃色#2臼齒形玉米得到的商業上可獲得的粗制油。可以從Cargill公司(明尼阿波利斯,明尼蘇達州)等供應商獲得常規的粗制油。例如,根據實施例1制造的玉米油含有以下成分,將其含量與商業上可獲得的粗制油進行了比較。
因此,這里描述的方法提供了一種富含葉黃素、玉米黃質和/或β-胡蘿卜素的和任選的一種或多種其它營養成分的營養提高的玉米油。
用通過這里描述的提取法獲得的玉米油制造的油基產品所含重要營養成分的量高于用以常規方法制得的玉米油制造的類似的產品。用這里描述的提取法獲得的玉米油包括從胚芽和內胚乳中得到的玉米油和一種或多種從籽粒的其余部分提取的其它成分。這里的一種或多種其它成分可以是來自內胚乳的油、生育三烯酚、生育酚、類胡蘿卜素、胡蘿卜素、胡蘿卜醇和甾醇。
生育酚(維生素E)和維生素A是抗氧化劑并且是脂溶性的維生素。當含在飲食中時,它們都是對健康有益的。將本發明的油和其它的油或物質混合以得到合適水平的β-胡蘿卜素、維生素E和生育三烯酚被認為在本發明的范圍之內。一些實施方案中,按這里的描述制造的提取的玉米油含有約0.1%wt-約0.5%wt的生育酚。
描述了生育三烯酚含量超過用常規方法制造的粗制玉米油約200%-300%的油。用破碎和/或潤濕和/或壓成片狀并提取高油玉米的方法提取出來玉米油,然后分析它生育三烯酚的含量。生育三烯酚含量的實際最大值和最小值將依賴于所用特定的高油玉米。
以小時為單位測得的氧化穩定性指數(OSI)是對油的氧化作用的相對穩定性的度量。通常,OSI越大則油越不容易被氧化且在試驗或使用條件下使油氧化的時間就越長。此外,油中不飽和脂肪酸的含量越高,OSI就越低。用這里描述的提取法制造的作為范例的油通常的OSI值約在10-22小時之間。
Blessin(Cereal Chem.1962.39236-242;全文并入以供參考)詳細描述了提取胡蘿卜素和玉米黃質以及其它色素的方法。可以用溶劑(主要是乙醇和己烷)的結合物從玉米中提取胡蘿卜素和玉米黃質。可以用乙醇、己烷、其它溶劑的結合物以及它們按一定比例制成的溶劑在工業規模內制造本發明的油。
用這里描述的提取法獲得的粗制油的示范性的實施方案通常擁有以下的部分組成特性。
一般在玉米油中發現的脂肪酸通常包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸。
用這里描述的方法制造的粗制油可以被部分或完全氫化。合適的將油部分或完全氫化的方法描述在D.R.Erickson,Practicle Handbood of SoybeanProcessing utilization(1995,AOCS出版社),在此將其全文并入以供參考。
當根據本發明制造油基產品時,那些產品可以含有常規的玉米油、豆油、canola油、橄欖油、棕櫚油、葵花子油、紅花油、抗氧化劑、調味劑、氫化油、部分氫化油和/或動物脂肪。將這里的玉米油和一種或多種其它的油混合就可以制得混合的油產品。玉米油基的產品也可以含有諸如食品添加劑、鹽、脂肪、食用色素、β-胡蘿卜素、胭脂紅提取物、姜黃素或tumeric、β-脫輔基-6’-胡蘿卜素和它的甲基和乙基酯、天然或合成的調味劑、抗氧化劑、丙基沒食子酸、丁基化的羥基甲苯、丁基化的羥基苯甲醚、天然或合成的生育酚、抗壞血酸棕櫚酸酯、抗壞血酸硬脂酸酯、硫代二丙酸二月桂酯、抗氧化劑增效劑、檸檬酸、檸檬酸鈉、異丙基檸檬酸酯、磷酸、甘油一檸檬酸酯、抗起泡劑、二甲基聚硅氧烷、結晶抑制劑、氧化硬酯精、氨基酸、維生素、礦物質、碳水化合物、糖類、草藥、香料、酸度調節劑、固化劑、酶制劑、面粉處理劑、粘度控制劑、酶、脂類和/或植物或動物蛋白。此外,可以用含有可利用蛋白質的蛋白質補充劑強化或富化這些可以食用的產品。如早餐谷類之類的示范性的食物產品可以含有像本發明的粉末、小麥和燕麥粉、糖、鹽、玉米糖漿、玉米粉、濃縮果汁、維生素C、B族維生素、葉酸、小蘇打和調味劑之類的組分。
其它示范性的油基產品可以含有這里制備的油,包括食物油、烹飪油、食用油和混合油。
從含油種子(如大豆和canola)中提取油的設備可以用來制造這里描述的玉米油和榨過油的玉米粉。有效的用于工業規模的含油種子的壓片機可以從French Oi1Mill Machinery公司,平克,美國俄亥俄州45456-0920;Roskamp Champion,沃特盧,衣阿華州;Buhler,總部設在瑞士,在美國明尼蘇達州普利茅斯有辦事處;Bauermeister公司,德國;和Consolidated Process Machinery Roskamp公司,萬維網網址為http//www.cpmroskamp.com以及Crown Iron Works,明尼阿波利斯,明尼蘇達州獲得。
工業規模的方法和設備足以每天至少可從約1噸玉米中提取玉米油。一些實施方案中,工業規模操作的能力每天約為100噸玉米至約3000噸玉米,或是每天約700-1700噸玉米。工業規模的操作每天處理約3000噸以上的玉米也是足夠的。
通過評價一個或多個質量參數,如油產量、磷含量、游離脂肪酸百分比、中性淀粉百分比、蛋白質含量和水分含量,可以測定玉米油或玉米粉的質量。任何方法都可以用來計算一個或多個質量參數以評價油或粉的質量。
可以用AOCS法Ca 12-55鑒定粗制油的磷含量。AOCS法Ca 12-55鑒定磷或等當量的磷鋅氧化物,然后用分光光度法測量形成藍色磷鉬酸復合物的磷。AOCS法Ca12-55對粗制、脫膠和精制的植物油是適用的。將磷含量乘以30使其換算成磷脂含量,即膠含量。一些實施方案中,按本發明制造的玉米油含有約100-400ppm的磷。
可以用AOCS法Ca 5a-40鑒定油中游離脂肪酸的百分比。AOCS法Ca 5a-40鑒定存在于油樣品中的游離脂肪酸。AOCS法Ca 5a-40對所有的粗制和精制的植物油、礦物油和動物脂肪都是適用的。將膠的百分比和游離脂肪酸的百分比加在一起就可以得到加工過程中損失的中性油。提取的玉米油中游離脂肪酸的量取決于在用來榨油的高油玉米中存在的脂肪酸的量。一些實施方案中,提取的油中游離脂肪酸的含量約在0.70%-3.00%wt之間。
用AOCS法Cc 13b-45可以確定油的顏色。AOCS法Cc 13b-45通過將油樣品和已知的顏色特征進行比較可以確定油樣品的顏色。只要樣品不混濁,AOCS法Cc13b-45對脂肪和油都是適用的。通過目視檢查油可以定性評價色值。通常,目視檢查的結果是,于已知的油顏色相比將油分成淺色和深色油料。通過用AOCS法Cc13b-45測定紅色值或黃色值可以將色值定量。典型地,用常規的干磨法分離的粗制玉米油的紅色值約為7-10,黃色值約為60-70。用這里描述的壓片法分離的玉米油的色澤質量較淺,且通常淺于用濕磨技術和干磨技術制得的粗制玉米油。如用美國油料和化學學會(American Oil and Chemical Society)的方法Cc 13b-93所確定的,黃色值約在60-70之間,紅色值約在7-10之間。
提取的玉米油可被用作化學修飾的原料、生物可降解塑料的成分、混合的食物產品的成分、食用油或烹飪油的成分、潤滑劑或其成分、生物柴油或其成分、點心的成分、發酵過程的原料以及化妝品的成分。既然用這里的提取法得到的油含有一種或多種從玉米籽粒的非胚乳部分得到的成分,這種油就被強化了。一些實施方案中,這種油中含有約20%-80%,或25%-50%的油酸,而常規的玉米在油中只含有25%-40%的油酸。當用提取的油制造混合油時,可以在提取過程前、當中或以后進行混合。
用這里描述的切片和榨油法制得的粉被用來生成獨特的飼料產品。這里使用的玉米粉是從完整的高油玉米籽粒中在榨油后獲得的,其中的籽粒沒有被分成它的組成部分,盡管籽粒可以被磨碎、壓成片狀、破碎、切片或研磨或不被這樣處理。通過提取從玉米中除去油的過程是用來將剩下的營養物質(如蛋白質和必需的氨基酸)濃縮的。與主要含有普通玉米粒的飼料口糧相比,用提取法制得的主要含有玉米粉的飼料口糧需要添加較少的其它來源(如大豆)的蛋白質。由于經過加工成分增加了,這種粉末使得飼料生產商比較靈活地生產飼料,而用其它方法則無法做到的。將本發明榨過油的玉米粉作為有所述比例的成分可以制得有特殊物理特性(如容積密度、結構、成粒性和水分儀保留能力)和/或特殊的營養性質的動物飼料口糧。用這里描述的壓片和提取法分離的榨過油的玉米粉可以是它本身,即,作為低脂的玉米粉。或者,可以將其與其它的粉末或營養成分結合使用以制造飼料口糧和食品。榨過油的玉米粉也可以和用大豆、canola、向日葵、油菜籽、棉花和其它作物等作物制得的粉結合使用。也可以用遺傳修飾的玉米制造榨過油的玉米粉并/或與用轉基因的含油種子顆粒制得的粉結合以形成強化的粉或強化的產品。
榨過油的玉米粉可以松散的產品或顆粒產品的形式提供,它可任選的與其它成分結合。例如,顆粒產品可以包括被顆粒化且隨后被玉米蛋白包衣的榨過油的玉米粉(它本身或于其它成分結合)。玉米粉可以含在以松散或顆粒形式提供的混合的粉末產品中。
用榨過油的玉米粉制造的飼料口糧一般要滿足CODEX ALIMENTARIUS或國家研究委員會制訂的膳食和質量標準。這種粉通常以下表列出含有以下成分的大致量。
上述粉可進一步含有不定量的成分,沒有指出這些成分的量。
當和常規玉米制得的粉比較時,這里描述的榨過油的玉米粉提供了較高量的某些關鍵的營養成分(營養素),比如維生素、葉酸、泛酸、賴氨酸、色氨酸和/或煙酸。例如,按實施例1制造的榨過的玉米粉樣品1和2含有已指明的量的以下營養成分。將同一成分的量與它們在這里所描述的未加工的黃色玉米中的含量進行了比較。
有利地是,如這里描述制造的榨過油的玉米粉可含有特定水平的油和,特別地,特定的油與蛋白質、油與碳水化合物或油與蛋白質與碳水化合物的比例。例如,普通玉米含有8%的蛋白質和4%的油,其蛋白質油比例為2.0,而高油玉米含有9%的蛋白質和12%的油,蛋白質油比例為0.75。通過提取制得的粉含有10.5%的蛋白質和1.5%的油,蛋白質油比例為7.0。這一高比例使得這種粉類型以及用它制得的產品是某些應用所需的,一個例子就是作為豬的肥育飼料。
根據種類、年齡和飼養方法,不同的動物需要不同水平的營養素。將高油玉米進行不同程度的提取,即,高油玉米的提取程度越高則從玉米中除去的油就越多,由此可制得含有不同營養素水平的飼料口糧。因此,通過控制高油玉米的提取程度,可以將含有本發明榨過油的玉米粉的飼料口糧制成含有不同量的脂肪、蛋白質和碳水化合物。下表詳細描述了含量,指定的成分以這一量存在于含有榨過油的玉米粉的動物飼料口糧中,指出了以榨過油的玉米粉為主要成分的示范性口糧的特定含量范圍,并指出了可以含有一種或多種其它成分(如,以碳水化合物為基礎的能源,如高粱、小麥和/或其它谷物或它們的副產品,或其它非谷物類的成分)的口糧的一般含量范圍。配料一般的含量范圍示范性的含量范圍這里描述的玉米粉 2-95% 50-90%含油種子粉13-35% 10-30%肉和骨粉 0-12% 0-7%羽毛粉0-6%0-4%脂肪 0-10% 1-6%鹽0.1-0.5%0.1-0.5%賴氨酸0-0.4% 0-0.4%甲硫氨酸 0-0.3% 0-0.3%營養素預混合料0.01-1.0% 0.01-1.0%1含油種子粉包括(但不限于)大豆、向日葵、canola、棉籽和其它植物基的粉末,它們可以或可不用油提取工藝。
肉和骨粉來自供應商,如Darling International公司(歐文,得克薩斯州)。含油種子粉來自供應商,如Cargill Oilseeds(塞達拉皮茲,衣阿華州)。羽毛粉來自供應商,如Agri Trading公司,(Hetchinson,明尼蘇達州)。氨基酸來自供應商,如DuCoa(海蘭,伊利諾斯州)。
飼料口糧是通過將各種物質,如谷物、種子粉、維生素和/或純化的氨基酸,混合在一起以形成一種可滿足蛋白質、能量、脂肪、維生素、礦物質和其它營養素日需求量的復合物質而制成的。混合的過程包括將成分磨碎并混合以制成相對均勻的營養素的混合物。飼料原料和混合飼料的物理性質會影響營養的質量、耐貯性以及產品的綜合值。合適的制造飼料口糧的方法揭示在Feed ManufacturingTechnology IV,1994中,它是由美國飼料工業協會(American Feed IndustryAssociation)公布的。
榨過油的玉米粉與蒸汽切片(steam-flaked)的玉米就淀粉結構的消化性而言是比較類似的,但由于加工條件,在反芻動物中它有較好的消化性。如這里討論的,通過改變加工條件可以在榨過油的粉中得到特定的油水平。在蒸汽切片的常規玉米中不能達到這種榨過油的粉的蛋白質、氨基酸和油水平,而蒸汽切片的高油玉米含有較多的油,這對反芻動物的健康是不利的。
許多類型的動物飼料口糧都可以用這一類型榨過油的玉米粉開發,為了闡明的目的,這里將描述以下飲食類型1.在肉豬肥育飲食中使用的從玉米粒制得的粉,其中所述玉米粒的油含量為12%,蛋白質含量為9%,從這種玉米得到的粉的油含量為1.5%。
2.在家禽仔雞飲食中使用的從玉米粒制得的粉,其中所述玉米粒的油含量為12%,蛋白質含量為9%,從這種玉米得到的粉的油含量為4.0%。
含有榨過油的玉米粉和一種或多種其它含油種子粉的混合產品是通過一種或多種以下方法制造的1)將高油玉米和其它含油種子混合,然后破碎和/或壓成片狀,將所有的種子混合物用這里所述的工藝壓片和提取以形成混合的粉;2)在將高油玉米和其它含油種子混合前將其破碎并潤濕,然后壓成片狀并將所有的種子混合物用于這里所述的提取過程以形成混合的粉;3)在將高油玉米和其它含油種子混合前將其壓成片狀,并將所有的種子混合物用于這里所述的提取過程以形成混合的粉;4)將榨過油的玉米粉和榨過油或未榨過油的其它含油種子粉混合以形成混合的粉;或者5)將其合并形成混合的粉。在上述加工的任何時候,在混合的粉中都可以加入添加成分以制成混合的產品。
榨過油的玉米粉也可用于像點心、混合的食品、面包、發酵原料、早餐谷物、濃縮食品(如罐裝果汁)、膨化或擠出食品和粥等食品中。
當用于人類或動物可食用的產品時,榨過油的玉米粉可和諸如其它的粉、其它含油種子粉、谷物、其它的玉米、高粱、小麥、小麥磨碎的副產品、大麥、木薯、玉米麩皮粉、玉米麩皮飼料、大麥副產品、全脂米糠和稻殼這類的成分混合。
榨過油的玉米粉也可用作生產玉米蛋白質分離物、發酵、進一步化學加工的原料,此外,還可以在粉中加入淀粉酶和蛋白酶之類的酶以助于破壞淀粉和蛋白質。
榨過油的玉米粉可任選的用于常規的分離淀粉和蛋白質成分的方法。這些方法包括,例如,干磨法、濕磨法、高壓高壓泵法或低溫加工。這些方法和其它合適的方法描述在Watson,S.A.和P.E.Ramstad編(1987)的CornChemistry andTechnology一書的第11章和12章(American Association of Cereal Chemist公司,圣保羅,明尼蘇達州,美國),在此將其并入以供參考。由于已經除去了玉米粉中的油,與未提取玉米油的粉相比,榨過油的玉米粉中淀粉和蛋白質成分更容易于其它成分分開。
榨過油的粉的幾個重要的質量參數包括脂肪、淀粉、蛋白質和水分含量。評價含油種子粉質量參數的方法描述在AOCS法中,在此將相關的方法并入以供參考。這些方法也可用于用這里描述的方法制備的榨過油的玉米粉顆粒的水分含量會影響壓片加工。在將種子壓成片狀之前將玉米粒的水分含量提高到約1%-15%是有必要的。使顆粒的水分含量最優有利于充分處理,這一點是此領域的一般技術人員已知的。
使玉米粉歸一化至常規的水分含量,將用不同方法分離或在不同時間分離的玉米粉進行比較。含油種子蛋白質濃縮物(如玉米粉或完整的玉米)的水分含量是用AOCS法Ba 2b-82確定的。玉米粉的粗纖維含量是用AOCS法Ba 6-84確定的。AOCS法Ba 6-84可用于顆粒、粉、面粉、飼料和所有可從中提出脂肪留下可加工殘余物的含有纖維的物質。玉米粉的粗蛋白含量是用AOCS法Ba 4e-93確定的。玉米粉的淀粉含量是用AOCS法Ba 4e-93確定的。玉米粉的淀粉含量是用StandardAnalytical Methods of the Member Companies of the Corn Refiners AssociationIncorporated(第二版,1986年4月15日)一書中的A-20法(“Corn Refiner’smethod A-20”)確定的。
應該理解,這里提供的分析法是供計算這里描述的油和粉各種質量參數的有效方法的例子。其它合適的方法是已知的,它們也可用來計算這里描述并要求權利的質量參數。
以下實施例是用來證實本發明的特殊實施方案的。精通此領域的技術人員應該理解,實施例中提到的依據發明者發現的代表性技術的技術在本發明的實踐中起到了很好的作用,故而被認為是實踐的示范性模式。然而,考慮到這里的公開,精通此領域的技術人員應該理解,在不背離本發明精神和范圍的情況下,可以對這里公開的特殊實施方案進行許多修改,這樣仍可得到一樣或類似的結果。
實施例1詳細描述了以溶劑提取為基礎,從高油玉米中提取油以制造榨過油的玉米粉的方法。表2提供了兩種榨過油的玉米粉的詳細成分特征。與油含量較高的玉米粉相比,油含量較低的玉米粉經過了較大程度的提取。
實施例2提供了用如實施例1制備的榨過油的玉米粉制造的肉豬肥育飼料的詳細成分和營養特征。表3比較了用榨過油的玉米粉制造的飼料口糧和用常規玉米制造的飼料口糧。由于榨過油的玉米粉的特定的營養特征,用它制造的肥育飼料口糧不用添加常規玉米且需要較少的豆粉以及不同量的其它成分,以便提供合適的飼料口糧。
實施例3提供了用如實施例1制備的榨過油的玉米粉制造的家禽肥育飼料的詳細成分和營養特征。表4比較了用榨過油的玉米粉制造的飼料口糧和用常規玉米制造的飼料口糧。由于榨過油的玉米粉的特定的營養特征,用它制造的肥育飼料口糧不用添加常規玉米且需要較少的豆粉,以便提供合適的飼料口糧。
實施例4描述了獲得生育三烯酚含量提高的玉米油的方法。玉米油是根據實施例1制造的。將來自高油玉米的油和用常規方法從常規玉米中得到的商業上可獲得的粗制油進行比較。提取的油含有提高水平的生育三烯酚,尤其是α-和γ-生育三烯酚。
實施例5提供了可滿足國家研究委員會(National Research Council)(NRC)的指南所列出的家禽和豬飲食營養素需求的用豆粉和榨過油的玉米粉制成的混合飼料口糧的詳細成分和營養特征。與玉米粒不同,當和豆粉混合時,這里制備的榨過油的玉米粉可提供較高的蛋白質和氨基酸水平以及成分靈活性的油水平,以滿足NRC制訂的營養水平。
實施例1用破碎、潤濕和壓片法處理高油玉米用滾筒距離為0.27英寸的Roskamp 6.5系列(9”兩臺)將45磅高油玉米壓碎。將一份樣品用于分析,其余的樣品再分成4份副樣品。在不同的溫度下(120F,150F,180F,200F)將每份副樣品分別潤濕。在Crown 18英寸去溶劑器/烤箱中加熱樣品。當各個樣品達到其潤濕溫度時,使樣品通過壓片滾筒。所用的壓片滾筒是Ross 10英寸,縫隙設為0.007英寸。取出一份薄片樣品,并提取約500g樣品。每次用1200ml己烷洗滌片狀樣品20分鐘,洗滌4次,在120分鐘內一共用去4800ml溶劑。溶劑溫度約為120F。收集雜油液并通過直徑185mm的#4定性圓盤過濾。在室溫下將殘渣干燥。然后將濾得的雜油液旋轉蒸發以評價油回收百分比。取出油和粉的樣品并分析它們的脂肪酸特性、淀粉、蛋白質和纖維。在提取過程中進行了篩析并測量了薄片的厚度。
用來分析的其它設備包括Mettler Toledo HR73鹵素水分分析器、OhausExplore scale、Büchi R-114 Roto-Vap、Crown提取器篩(0.032篩)和easy-loadmaster Flex17529-30型泵。
目測粗制油的顏色,與用常規濕磨法分離的粗制油(深棕色)比較確定其為淡黃色。
用AOCS法Ba 3-38、Ba 2b-82、Ba 6-84和Ba 4e-93以及Corn Refiner’s methodA-20將去溶劑的玉米粉定性。當歸一化至水分含量為10%時,玉米粉含有約3.2%的纖維、約65%的淀粉和約14%的蛋白質。用AOCS法3-38確定粉的脂肪含量約為1.07%。為了比較,用常規濕磨法制得并將水分含量歸一化至10%的玉米麩皮飼料的油含量約為4%、蛋白質含量約為20%、纖維和其它碳水化合物含量約為60%。同樣為了比較,用常規濕磨法并將水分含量歸一化至10%而產生的玉米麩皮飼料可以含有約3%的油含量、約60%的蛋白質和約22%的纖維和其它碳水化合物含量。
表2顯示了用這一方法制得的兩種粉(含1.5%油和4.0%油)的營養特征。
表2.通過從含有12%油和9%蛋白質的高油玉米提取出油而制成的兩種類型的粉(含1.5%油和4.0%油)的營養素含量。含量是基于“原狀”或“喂時狀態”的水分水平表示的。成分含量(%)含量(%)水分 12 12油1.5 4蛋白質10.510.2淀粉 58.056.3中性去污劑纖維11.311酸性去污劑纖維2.8 2.8灰分 1.4 1.3賴氨酸0.390.37色氨酸0.105 0.102甲硫氨酸 0.290.28半胱氨酸 0.250.24總的含硫氨基酸0.540.52纈氨酸0.530.51異亮氨酸 0.400.39精氨酸0.530.51蘇氨酸0.400.39亮氨酸1.201.17組氨酸0.320.31苯丙氨酸 0.510.5丙氨酸0.820.79絲氨酸0.540.52實際代謝能(TMEn;kcal/kg) 30233133豬代謝能(ME;kcal/kg) 31913301實施例2
將來自經過壓片和提取加工的玉米的粉用作肉豬肥育飼料口糧的成分這一實施例詳細描述了兩種不同飼料第一種含有常規玉米未經溶劑提取的飼料口糧和第二種含有榨過油的玉米粉的飼料口糧間的比較。當瘦豬肉是所需終產品時使用含有榨過油的玉米粉飼料口糧。按表3列出的含量用以下成分制得了含有油含量小于或約為1.5%的榨過油的玉米粉的肉豬肥育飼料口糧。這種飼料口糧通常是通過將成分調和、混合和顆粒化制得的;然而,在制造飼料口糧時可以省略一個或多個這些步驟。
表3.用普通玉米(非高油玉米)和由含有12%油、9%蛋白質的高油玉米得到的榨過油的玉米粉制得的豬飼料口糧的比較,其中,榨過油的玉米粉含有約1.5%或更少的油(脂肪)。顯示了營養素含量。含量是基于“原狀”或“喂時狀態”的水分水平表示的。
豬肥育飼料成分 正常玉米(%)榨過油的玉米粉(%)玉米79.98 -榨過油的玉米粉(約含1.5%油) - 83.55豆粉12.45 6.60肉和骨粉6.597.22羽毛粉 - -脂肪0.101.50鹽 0.400.70賴氨酸 0.080.15甲硫氨酸- -預混合料0.150.15營養成分粗蛋白質,%15.44 15.78ME,kcal/kg 32003200粗纖維,% 1.962.12鈣,% 0.850.85磷,% 0.580.58氨基酸,%精氨酸 0.960.93半胱氨酸0.280.29組氨酸 0.400.42異亮氨酸0.570.58亮氨酸 1.391.49賴氨酸 0.810.81甲硫氨酸0.26 0.34苯丙氨酸0.70 0.72蘇氨酸 0.56 0.58色氨酸 0.14 0.14酪氨酸 0.47 0.48纈氨酸 0.72 0.75在表3中,給出了成分百分含量的絕對值,然而,實際上,使用文中其它表格所列內含物比例的成分也可包括在內。
這種新的飼料口糧的一些優點是,粉的使用者不需要將玉米磨碎,因此可以節省能源密集型步驟,為滿足所需的蛋白質水平只需要較少的大豆或其它含油種子粉,并且這種粉有好于玉米粒的消化性。
實施例3將來自經過壓片和提取加工的玉米的粉用作家禽肥育飼料口糧的成分這種飼料口糧被用來滿足生長中的鳥類(如仔雞)的高能量需求。按表4列出的含量用以下成分制得了含有油(脂肪)含量小于或約為4%的榨過油的玉米粉的家禽的仔雞肥育飼料口糧。這種飼料口糧通常是通過將成分調和、混合和顆粒化制得的;然而,在制造飼料口糧時可以省略一個或多個這些步驟。
表4.用普通玉米(非高油玉米)和由含有12%油、9%蛋白質的高油玉米得到的榨過油的玉米粉制得的家禽飼料口糧的比較,其中,榨過油的玉米粉含有約4%或更少的油(脂肪)。顯示了營養素含量。含量是基于“原狀”或“喂時狀態”的水分水平表示的。
生長中的仔雞成分 正常玉米(%)榨過油的玉米粉(%)正常的玉米 66.85 -榨過油的玉米粉(約含4%油) - 70.86豆粉20.96 16.42肉和骨粉5.005.00羽毛粉 2.002.00脂肪3.293.76鹽 0.370.37加入的賴氨酸0.130.19加入的甲硫氨酸 0.150.09預混合料0.100.10營養成分粗蛋白質,% 19.4819.52ME,kcal/kg 3100 3100粗纖維,%1.97 2.12鈣,%0.94 0.94磷,%0.63 0.62氨基酸,%精氨酸1.27 1.23半胱氨酸 0.38 0.39組氨酸0.47 0.48異亮氨酸 0.78 0.79亮氨酸1.68 1.74賴氨酸1.06 1.06甲硫氨酸 0.44 0.44苯丙氨酸 0.92 0.92蘇氨酸0.74 0.75色氨酸0.19 0.20酪氨酸0.61 0.62纈氨酸0.95 0.96在表4中,給出了成分百分含量的絕對值,然而,實際上,使用文中其它表格所列內含物比例的成分也可包括在內。
實施例4將來自經過壓片和提取加工的玉米的油用作食品成分,或作為籽粒成分純化的原料這個實施例中,描述了生育三烯酚含量超過用常規方法制造的粗制玉米油約200%-300%的油。用實施例1的壓片和提取方法,從油含量約為12%的高油玉米中提取玉米油。然后分析玉米油的生育三烯酚含量。下表包括與用常規方法由常規玉米制得的常規玉米油和按照實施例1的方法制得的提取玉米油的α-和γ-生育三烯酚含量有關的數據。常規的粗制油是指未精制的玉米油樣品。這種樣品代表了大多數目前制造的普通產品。如下所述,據發現,在120-200°F下用溶劑從兩種不同的高油玉米樣品中提取出的提取自完整籽粒的油(EWKO)樣品的生育三烯酚含量大約是常規的粗制油樣品的2-3倍。EWKO樣品的生育三烯酚含量約在26ppm-33ppm的α-生育三烯酚和約48ppm-84ppm的γ-生育三烯酚之間。通常,提高提取溫度將提高提取的玉米油中生育三烯酚的含量。實際的生育三烯酚含量的最小值和最大值取決于所用的特定的高油玉米。
因此,實施例l的方法被用來制造含有提高的生育三烯酚水平的提取的玉米油。
實施例5將來自經過壓片和提取加工的玉米的粉用作含有玉米粉和含油種子粉的混合的動物飼料口糧這個實施例講述了一種新的含有用壓片法和油提取法制得的玉米粉和另一種源自植物的粉(如含油種子粉)的混合物的飼料配方。這種混合的物質可以是簡單的這兩種粉末的松散聚集的混合物或是顆粒化的產品。由于制造玉米和含油種子粉的方法是類似的,即,破碎、潤濕、壓成片狀和溶劑提取,故而可以一起生產這兩種粉并在賣給消費者之前將它們混合。該方法在優點為在一種粉中可制成多種不同的蛋白質和能量水平,在粉末混合階段或在以后階段可以任選的加入添加成分。例如,飼料制造中的能量密集型步驟包括在飼料粉碎機中磨碎玉米粒并在將它與其它成分混合。與常規的混合粉相比,本發明的混合粉通常需要較少的能量以制造最終的飼料口糧。
表5顯示了豆粉(SBM)、榨過油的玉米粉(ECM)、20%SBM和80%ECM的混合物(S20-C80)、10%SBM和90%ECM的混合物(S10-C90)以及家禽和豬飲食的營養素需求的營養素特征。家禽和豬的營養素需求是根據國家研究委員會(NRC)的指南列出的。ECM是根據實施例l制造的。
S20-C80 家禽需S10-C90 豬需求量參數 求量 NRCNRC對肥育豬SBM ECM 含量 含量 含量 含量粗蛋白質(CP) 47.5 10.217.661813.9313.2豬ME,kcal/kg 3380 33013316.8 3308.90 3265家禽ME,kcal/kg2440 31332994.4 3200 3063.70粗脂肪,% 3 4 3.83.90中性去污劑纖維,% 8.9 11.310.82 11.06酸性去污劑纖維,% 5.4 2.8 3.32 3.06精氨酸 3.48 0.451.06 1.00 0.75 0.19組氨酸 1.28 0.270.47 0.27 0.37 0.19異亮氨酸 2.16 0.34 0.70 0.62 0.52 0.33亮氨酸 3.66 1.03 1.56 0.93 1.29 0.54賴氨酸 3.02 0.33 0.87 0.85 0.60 0.60甲硫氨酸 0.67 0.25 0.33 0.32 0.29 0.16半胱氨酸 0.74 0.21 0.32 0.28 0.26 0.35苯丙氨酸 2.39 0.44 0.83 0.56 0.64 0.34酪氨酸 1.82 0.29 0.60 0.48 0.44 0.55蘇氨酸 1.85 0.34 0.64 0.68 0.49 0.41色氨酸 0.65 0.09 0.20 0.16 0.15 0.11纈氨酸 2.27 0.45 0.81 0.70 0.63 0.40總的必需氨基酸(EAA) 23.99 4.49 8.39 6.85 6.44 4.17EZZ/CP 0.505 0.440 0.45 0.381 0.45 0.316實施例6用壓片法加工高油玉米用Perten散料近紅外(NIR)種子試驗機(TM)(型號9100-H.F)(PertenInstruments,郵政信箱7398號,里諾,內華達州89510)篩選出總油含量大于約7%的黃色臼齒形玉米各個穗和帶殼籽粒。在Brimrose seedmeister(TM)單籽粒NIR試驗機(Brimrose公司,巴爾的摩,馬里蘭州)中進一步對油含量至少為7%的穗的籽粒篩選出油含量至少為13%的個別籽粒。將籽粒保存在水分含量約為13.5%的條件下。當加工時,種子的水分含量約為10%。
用包括一個兩英寸的不銹鋼棒和平板的臺式壓片裝置將完整的玉米粒壓成片狀。讓完整的玉米粒壓片通過滾筒四次以使最終的薄片厚度約為0.01英寸。用熱的(60-65EC)的n-己烷和Kimble(TM)585050型索氏抽提器從壓成片狀的玉米粒中提取雜油液。將所得雜油液和玉米粉去溶劑。在25英寸水銀的真空下加熱雜油液至70EC以除去溶劑。按照AOCS法Ba 2a-38將玉米粉去溶劑。
所有回收的油占所有玉米粒樣品14.74%。用AOCS法Ca 12-55測定的去溶劑的粗制油的磷含量為百萬分之(ppm)365。磷脂含量確定為1.095%(0.0365%*30)。用AOCS法Ca 5a-40測定的游離脂肪酸含量為0.2%。在加工過程中損失的中性油為1.3%(1.095%+0.2%)。用同樣的方法,用常規的濕磨法提取自常規(即總油含量為3-4%)玉米粒的粗制油的磷含量約為600ppm-800ppm,游離脂肪酸含量約為0.5%-1.0%,加工過程中損失的中性油約為3%-4%。
目測粗制油的顏色,與用常規濕磨法分離的粗制油(深棕色)比較,確定其為淡黃色。
用AOCS法Ba 3-38、Ba 2b-82、Ba 6-84和Ba 4e-93以及Corn Refiner’s methodA-20將去溶劑的玉米粉定性。當歸一化至水分含量為10%時,玉米粉含有約3.2%的纖維、約65%的淀粉和約14%的蛋白質。用AOCS法3-38確定粉的脂肪含量約為1.07%。為了比較,用常規濕磨法制得并將水分含量歸一化至10%的玉米麩皮飼料的油含量約為4%、蛋白質含量約為20%、纖維和其它碳水化合物含量約為60%。同樣為了比較,用常規濕磨法并將水分含量歸一化至10%而產生的玉米麩皮飼料可以含有約3%的油含量、約60%的蛋白質和約22%的纖維和其它碳水化合物含量。
至于未列出的范圍,那些精通此領域的技術人員應理解,這里描述并闡述的特殊實施方案中的任何一個都可進一步改進以包括列在其它實施方案中的特征。
除非另有說明,這里指出的重量和百分比是基于干重的。這里使用的百分比是以w/w表示的。此領域的一般技術人員應知道,當成分的量以它們在組合物中的范圍表示時,這些成分通常是存在的,但不是所有的成分都必需以它們各自的最大含量存在。而且,任何一個或多個成分都可以它們各自的最大量存在,而其它成分的量將有所調整以使所有成分的總和不會超過100%wt。
已經提供了以上詳細的描述,但這僅僅是為了更好的理解本發明而不能理解為是對它的限制,精通此領域的技術人員應認識到,在不背離附屬權利要求的精神和范圍時可以對本發明進行一些修飾。因此,其它的方面、優點和修飾是在以下權利要求的范圍之內的。
權利要求
1.一種飼料口糧,它含有從完整的高油玉米中提取油后獲得的玉米粉;以及至少一種其他的營養素。
2.如權利要求1所述的飼料口糧,其特征在于,玉米粉是在溶劑提取后獲得的。
3.如權利要求2所述的飼料口糧,其特征在于,玉米粉在提取后被去溶劑。
4.如權利要求2所述的飼料口糧,其特征在于,在提取之前,完整的高油玉米被壓成片狀以形成壓成薄片的玉米。
5.如權利要求4所述的飼料口糧,其特征在于,壓片之前壓成薄片的玉米被潤濕。
6.如權利要求1所述的飼料口糧,其特征在于,至少一種其它的營養素選自肉和骨粉、羽毛粉、維生素、礦物質、脂肪、鹽、含油種子粉、氨基酸、含油種子粉、玉米、高粱、小麥副產品、小麥磨碎的副產品、大麥、木薯、玉米麩皮粉、玉米麩皮飼料、大麥副產品、全脂米糠和稻殼。
7.如權利要求6所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧進一步含有至少兩種以下列量存在的其它的營養素配料含量范圍榨過油的玉米粉2-95%含油種子粉13-35%肉和骨粉 0-12%羽毛粉0-6%脂肪 0-10%鹽0.1-0.5%賴氨酸0-0.4%甲硫氨酸 0-0.3%營養素預混合料0.01-1.0%
8.如權利要求1所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧是豬飼料。
9.如權利要求8所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧含有榨過油的玉米粉;和一種或多種選自肉和骨粉、羽毛粉、維生素、礦物質、脂肪、鹽、含油種子粉、氨基酸、含油種子粉、玉米、高粱、小麥副產品、小麥磨碎的副產品、大麥、木薯、玉米麩皮粉、玉米麩皮飼料、大麥副產品、全脂米糠和稻殼的成分。
10.如權利要求1所述的飼料口糧,其特征在于,飼料是家禽飼料。
11.如權利要求10所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧含有榨過油的玉米粉;和一種或多種選自肉和骨粉、羽毛粉、維生素、礦物質、脂肪、鹽、含油種子粉、氨基酸、含油種子粉、玉米、高粱、小麥副產品、小麥磨碎的副產品、大麥、木薯、玉米麩皮粉、玉米麩皮飼料、大麥副產品、全脂米糠和稻殼的成分。
12.如權利要求1所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧是家禽產蛋飼料。
13.如權利要求12所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧含有榨過油的玉米粉;和一種或多種選自肉和骨粉、羽毛粉、維生素、礦物質、脂肪、鹽、含油種子粉、氨基酸、含油種子粉、玉米、高粱、小麥副產品、小麥磨碎的副產品、大麥、木薯、玉米麩皮粉、玉米麩皮飼料、大麥副產品、全脂米糠和稻殼的成分。
14.如權利要求1所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧是牛飼料、馬飼料、水產飼料或寵物食品。
15.如權利要求14所述的飼料口糧,其特征在于,飼料口糧含有榨過油的玉米粉;和一種或多種選自肉和骨粉、羽毛粉、維生素、礦物質、脂肪、鹽、含油種子粉、氨基酸、含油種子粉、玉米、高粱、小麥副產品、小麥磨碎的副產品、大麥、木薯、玉米麩皮粉、玉米麩皮飼料、大麥副產品、全脂米糠和稻殼的成分。
16.一種含有從完整的高油玉米籽粒中提取油后獲得的玉米粉的飼料口糧,其特征在于,這種玉米粉至少含有以指出的量存在的以下成分成分含量(%)水分 5-25油 0.75-6蛋白質 7-20淀粉 40-80纖維 2-4灰分 0.5-2.0
17.一種含有從完整的高油玉米籽粒中提取油后獲得的玉米粉的飼料口糧,其特征在于,這種玉米粉至少含有以指出的量存在的以下成分成分含量(%)水分 5-45油0.75-12蛋白質8-20淀粉 40-70賴氨酸0.2-2.0色氨酸0.03-2.0
18.如權利要求1、8、10、12、14、16或17任一項所述的飼料口糧,其特征在于,這種飼料口糧被顆粒化。
19.一種含有從高油玉米的完整籽粒中提取油后獲得的榨過油的玉米粉的人類食品。
20.如權利要求19所述的人類食品,其特征在于,這種玉米粉是在溶劑提取后獲得的。
21.如權利要求20所述的人類食品,其特征在于,玉米粉在提取后被去溶劑。
22.權利要求21所述的人類食品,其特征在于,在提取之前,完整的籽粒被壓成片狀以形成壓成薄片的玉米。
23.如權利要求22所述的人類食品,其特征在于,壓片之前壓成薄片的玉米被潤濕。
24.如權利要求22所述的人類食品,其特征在于,這種玉米粉至少含有以指出的量存在的以下成分成分含量(%)水分 5-25油 0.75-6蛋白質 7-20淀粉 40-80纖維 2-4灰分 0.5-2.0
25.如權利要求23所述的人類食品,其特征在于,這種人類產品選自膨化的點心食品、谷物、薄片、面包、混合食品、擠壓的點心食品、食品黏合劑、食品增補劑、營養食品棒、復合維生素增補劑和粥。
26.一種含有玉米油的產品,它包括通過提取高油玉米的完整籽粒由高油玉米獲得的玉米油。
27.如權利要求26所述的含有玉米油的產品,其特征在于,這種玉米油含有至少從高油玉米的胚芽和內胚乳提取的油;以及至少一種提取自高油玉米的內胚乳、頂芽或果皮中的一種或多種的其它成分。
28.如權利要求26所述的含有玉米油的產品,其特征在于,這種玉米油含有從高油玉米的胚芽和內胚乳提取的油;以及至少一種提取自高油玉米的內胚乳、頂芽或果皮中的一種或多種的其它成分,其中的成分選自胡蘿卜素、胡蘿卜醇、葉黃素、色素、生育三烯酚、生育酚、抗氧化劑、脂溶性維生素、甾醇和玉米黃質。
29.如權利要求26所述的含有玉米油的產品,它進一步含有一種或多種選自常規的玉米油、豆油、canola油、橄欖油、棕櫚油、葵花子油、紅花油、抗氧化劑、調味劑、氫化油、部分氫化油和/或動物脂肪的物質。
30.如權利要求29所述的含有玉米油的產品,其特征在于,這種產品選自食品油、烹飪油、食用油和混合油。
31.如權利要求30所述的含有玉米油的產品,其特征在于,這種產品是烹飪油。
32.如權利要求26所述的含有玉米油的產品,其特征在于,在提取之前,高油玉米含有至少約占玉米籽粒總量8.0%的油。
33.如權利要求26所述的含有玉米油的產品,其特征在于,提取選自以基于溶劑的提取、水壓、螺旋式壓榨、水溶液和酶提取。
34.如權利要求26-33任—所述的含有玉米油的產品,其特征在于,以油為基礎的產品選自食品增補劑、運動飲料、谷物、復合維生素增補劑、營養食品棒和食物飲料。
35.如權利要求26所述的含有玉米油的產品,它進一步含有一種或多種選自食品添加劑、鹽、脂肪、食用色素、β-胡蘿卜素、胭脂紅提取物、姜黃素或tumeric、β-脫輔基-δ’-胡蘿卜素、β-脫輔基-δ’-胡蘿卜素的甲基酯、β-脫輔基-δ’-胡蘿卜素的乙基酯、天然調味劑、合成調味劑、抗氧化劑、丙基沒食子酸、丁基化的羥基甲苯、丁基化的羥基苯甲醚、天然或合成的生育酚、抗壞血酸棕櫚酸酯、抗壞血酸硬脂酸酯、硫代二丙酸二月桂酯、抗氧化劑增效劑、檸檬酸、檸檬酸鈉、異丙基檸檬酸酯、磷酸、甘油一檸檬酸酯、抗起泡劑、二甲基聚硅氧烷、結晶抑制劑、氧化硬酯精、氨基酸、維生素、礦物質、碳水化合物、糖類、草藥、香料、酸度調節劑、固化劑、酶制劑、面粉處理劑、粘度控制劑、酶、脂、植物蛋白和動物蛋白。
36.一種在動物飼料口糧中使用榨過油的玉米粉的方法,這種方法包括提供通過至少將高油玉米壓成片狀以形成壓成薄片的玉米并提取壓成薄片的玉米以除去其中一部分玉米油而制成的榨過油的玉米粉;以及將榨過油的玉米粉制在動物飼料口糧中。
37.如權利要求36所述的方法,其特征在于,在壓片之前高油玉米被潤濕以形成潤濕的高油玉米。
38.如權利要求37所述的方法,其特征在于,在潤濕之前潤濕的高油玉米被破碎。
39.如權利要求36所述的方法,其特征在于,高油玉米中最初存在的油大部分被提取除去。
40.如權利要求36所述的方法,其特征在于,至少占高油玉米中最初存在的油10%重量的油被提取除去。
41.如權利要求36所述的方法,其特征在于,榨過油的玉米粉包括約占0.75-12.0%wt.的脂肪;約占5-45%wt.的水分;約占7-20%wt.的蛋白質;約占2-4%wt.的粗纖維;以及;約占40-80%wt.的碳水化合物。
42.如權利要求41所述的方法,其特征在于,動物飼料口糧的大部分是榨過油的玉米粉。
43.如權利要求41所述的方法,它進一步包括以下步驟在榨過油的玉米粉中加入至少一種選自谷物、食用香料、防腐劑、油、含油種子粉、肉和骨粉、蛋白質、纖維、羽毛粉、脂肪、鹽、氨基酸、維生素和礦物質的其它成分以形成動物飼料口糧。
44.如權利要求43所述的方法,它進一步包括以下步驟提供動物飼料口糧作為豬、產蛋家禽和肉禽中至少一種的肥育飼料口糧。
45.一種在食品中使用提取的玉米油的方法,它包括以下步驟提供通過至少將高油玉米壓成片狀以形成壓成薄片的玉米并提取壓成薄片的玉米以除去其中一部分玉米油而制成的提取的玉米油;以及將提取的玉米油用在食品中。
46.如權利要求45所述的方法,其特征在于,在壓片之前高油玉米被潤濕以形成潤濕的高油玉米。
47.如權利要求46所述的方法,其特征在于,在潤濕之前高油玉米被破碎。
48.如權利要求45所述的方法,其特征在于,高油玉米中最初存在的油大部分被提取除去。
49.如權利要求45所述的方法,其特征在于,至少占高油玉米中最初存在的油10%重量的油被提取除去。
50.如權利要求46所述的方法,其特征在于,提取的玉米油含有至少約兩倍量的存在于用常規的干磨法或濕磨法由常規玉米獲得的常規玉米油中的生育三烯酚。
51.如權利要求46所述的方法,其特征在于,提取的玉米油含有至少約兩倍量的存在于用常規的干磨法或濕磨法由常規玉米獲得的常規玉米油中的β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米黃素或其它色素。
52.如權利要求50或51所述的方法,它進一步包括以下步驟在提取的玉米油中至少加入一種選自普通玉米油、豆油、canola油、橄欖油、棕櫚油、葵花子油、紅花油、抗氧化劑、調味劑、氫化油、部分氫化油、動物脂肪、醋、鹽、水、面粉、香料、土豆和糖的其它成分。
53.如權利要求52所述的方法,它進一步包括以下步驟以適合人或動物消費的形式提供這種食品。
54.一種將提取的玉米油用作油精制過程中的原料的方法,它包括以下步驟提供通過至少將高油玉米壓成片狀以形成壓成薄片的玉米并提取壓成薄片的玉米以除去其中一部分玉米油而制成的提取的粗制玉米油;以及將提取的粗制玉米油用在油精制過程的原料流中。
55.如權利要求54所述的方法,它進一步包括以下步驟精制提取的粗制玉米油以形成純化的玉米油。
56.如權利要求55所述的方法,其特征在于,已經通過溶劑提取從壓成薄片的玉米中除去玉米油。
57.如權利要求56所述的方法,其特征在于,精制過程包括以下步驟將玉米油漂白或脫臭以制成純化的玉米油。
58.如權利要求56所述的方法,其特征在于,精制過程包括以下步驟將粗制油和苛性堿溶液混合充分的時間以形成混合物;并將混合物離心以將精制油和游離脂肪酸分離。
59.一種制造含有由高油玉米獲得的榨過油的玉米粉和一種或多種其它含油種子粉的榨過油的混合粉末的方法,它包括以下步驟將高油玉米和一種或多種其它的含油種子顆粒混合以形成顆粒混合物;并將顆粒混合物壓成片狀并提取以從其中除去油從而形成榨過油的混合粉末。
60.一種制造含有由高油玉米獲得的榨過油的玉米粉和一種或多種其它含油種子粉的榨過油的混合粉末的方法,它包括以下步驟將破碎并潤濕的高油玉米和破碎并潤濕的其它含油種子混合以形成潤濕的混合物;將潤濕的混合物壓成片狀以形成壓成薄片的混合物;并將壓成薄片的混合物用于提取過程以從其中除去油從而形成榨過油的混合粉末。
61.一種制造含有由高油玉米獲得的榨過油的玉米粉和一種或多種其它含油種子粉的榨過油的混合粉末的方法,它包括以下步驟將破碎、潤濕并壓成片狀的高油玉米和破碎、潤濕并壓成片狀的其它含油種子混合以形成壓成薄片的混合物;并將壓成薄片的混合物用于提取過程以從其中除去油從而形成榨過油的混合粉末。
62.一種制造含有由高油玉米獲得的榨過油的玉米粉和一種或多種榨過油的其它含油種子粉的榨過油的混合粉末的方法,它包括以下步驟將榨過油的玉米粉和一種或多種榨過油的其它含油種子粉混合以形成混合粉末,其中榨過油的玉米粉至少是通過將高油玉米壓成片狀并提取以形成榨過油的玉米粉而獲得的。
63.一種如權利要求59、60、61或62中任一所述的方法,它進一步包括以下步驟在榨過油的混合粉末中加入添加組分以形成榨過油的混合粉末產品。
64.一種按權利要求63所述方法制造的榨過油的混合粉末產品。
65.一種如權利要求59、60、61或62中任一所述的方法,其特征在于,榨過油的玉米粉含有約占0.75-12.0%wt.的脂肪;約占5-45%wt.的水分;約占7-20%wt.的蛋白質;約占2-4%wt.的粗纖維;以及;約占40-80%wt.的碳水化合物。
66.一種按權利要求65所述方法制造的榨過油的混合粉末。
67.一種如權利要求59、60、61或62中任一所述的方法,其特征在于,一種或多種其它的含油種子選自大豆、canola籽、葵花籽、油菜籽和棉籽。
68.一種按權利要求59、60、61或62中任一所述方法制造的榨過油的混合粉末產品,其特征在于,混合粉末產品中含有約占0.75-12.0%wt.的脂肪;約占5-45%wt.的水分;約占5-60%wt.的蛋白質;約占2-4%wt.的粗纖維;以及;約占40-80%wt.的碳水化合物。
69.一種形成榨過油的混合粉末的方法,它包括以下步驟形成含有玉米胚芽和完整高油玉米的混合物;并提取混合物以形成榨過油的混合粉末。
70.一種按權利要求69所述方法制造的榨過油的混合粉末。
71.一種按權利要求59、60、61、62或70所述方法制造的榨過油的混合粉末,其特征在于,榨過油的混合粉末被顆粒化。
72.如權利要求71所述的的榨過油的混合粉末,其特征在于,該顆粒化的粉是用玉米朊蛋白包衣的。
73.其中如權利要求18所述的飼料口糧,其特征在于,顆粒化的飼料口糧涂有玉米蛋白。
74.玉米粉在動物飼料或人類食品中的應用,其特征在于,玉米粉是在從高油玉米的完整籽粒中提取玉米油后獲得的。
75.玉米油在動物飼料或人類食品中的應用,其特征在于,玉米油是從高油玉米的完整籽粒中提取的。
全文摘要
有用的產品中含有來自高油玉米的玉米油和玉米粉。玉米油提取自高油玉米以制成玉米粉。由于玉米粒的大部分或全部,而不僅僅是胚芽,都被用于提取工藝,這種玉米油通常含有商業上已有的玉米油所沒有的營養素水平。這種玉米粒通常包括將總油含量至少約為8%的玉米粒壓成片狀并從壓成片狀的玉米粒中提取玉米油的步驟。這種玉米油具有制造營養強化的食用油或烹飪油、潤滑劑、生物柴油、燃料、化妝品和油基或含有油的化學產品的用途。這種提取的玉米粉具有制造改進的動物飼料食物、點心、混合食物產品、化妝品和發酵肉湯添加劑的用途。
文檔編號C11B1/02GK1454056SQ00819936
公開日2003年11月5日 申請日期2000年8月11日 優先權日2000年8月10日
發明者J·F·烏爾里希, N·T·杰克爾, D·J·戴爾, T·T·洛曼 申請人:雷內遜有限公司