Kukurydza to jeden z najszerzej przetwarzanych surowców roślinnych na świecie – z jednej rośliny powstają setki produktów, od płatków śniadaniowych po biodegradowalne implanty medyczne. Skala jej przetwarzania jest tak duża, że światowa produkcja w sezonie 2021/22 przekroczyła 1 225 mln ton, a sama Polska zwiększyła zbiory z 9,23 do 40,4 mln ton między rokiem 2000 a 2013. Ten artykuł pokazuje, co konkretnie produkuje się z kukurydzy – w rozbiciu na żywność, pasze, przemysł chemiczny, biopaliwa i materiały.

Najważniejsze informacje z tego artykułu:

• Z kukurydzy wytwarza się szeroką gamę produktów spożywczych, paszowych i przemysłowych, w tym mąkę, kaszę, olej, skrobię, syropy glukozowe i bioetanol.
• Skrobia kukurydziana odpowiada za ponad 85% globalnej produkcji skrobi i trafia zarówno do żywności, jak i do przemysłu papierniczego, budowlanego i tekstylnego.
• Kukurydza jest głównym surowcem do produkcji bioetanolu – z 1 tony ziarna można uzyskać od 340 do 410 litrów etanolu.
• Z cukrów kukurydzianych powstają bioplastiki, kwas mlekowy, PLA, kwas cytrynowy i ksantan stosowany jako zagęstnik w żywności i kosmetykach.
• Produkty uboczne przetwórstwa kukurydzy, takie jak DDGS i olej kukurydziany, mają samodzielne zastosowania paszowe i przemysłowe.

Co produkuje się z kukurydzy – przegląd produktów i zastosowań

Kukurydza to roślina platformowa – oznacza to, że z jednego surowca można uzyskać wiele strumieni produktów o zupełnie różnych właściwościach i zastosowaniach. Ziarno dzieli się na frakcje podczas przemiału mokrego lub suchego, a każda z nich trafia gdzie indziej.

Główne frakcje przetwórcze ziarna kukurydzy:

• Skrobia – największa frakcja, surowiec dla przemysłu spożywczego, chemicznego i materiałowego.
• Cukry ze skrobi – glukoza, dekstroza, syropy glukozowo-fruktozowe (HFCS), maltodekstryny.
• Białko – frakcje gluten meal i gluten feed, a także zeina używana do produkcji powłok i folii jadalnych.
• Olej – pozyskiwany z frakcji zarodkowej, stosowany w żywności i oleochemii.
• Włókno – frakcje błonnikowe i resztki roślinne przetwarzane na sorbenty, pasze i substraty energetyczne.

Poniżej omawiam każdy z tych kierunków szczegółowo – razem z tym, co z nich faktycznie powstaje.

Jakie produkty spożywcze powstają z kukurydzy?

Lista przetworów spożywczych z kukurydzy jest długa. Samo ziarno różni się składem w zależności od odmiany – i to właśnie odmiana determinuje, do czego trafi.

Produkty spożywcze z kukurydzy:

• Mąka kukurydziana – mielona z całego ziarna lub samobielma, bezglutenowa, stosowana do wypieku chleba, tortilli i ciast.
• Kasza kukurydziana (grys) – gruboziarnisty produkt przemiału, baza dla polenty, mamałygi i kasz błyskawicznych.
• Płatki kukurydziane – produkowane przez ekstruzję lub walcowanie prażonego grysu, jeden z popularniejszych produktów śniadaniowych.
• Popcorn – wytwarzany z odmian kukurydzy o twardym bielmie, które pod wpływem temperatury gwałtownie zwiększają objętość.
• Kukurydza konserwowa – ziarna kukurydzy cukrowej blanszowane i sterylizowane w roztworze cukru i soli; typowy produkt puszkowany dostępny w handlu detalicznym.
• Skrobia kukurydziana (Maizena) – zagęstnik do zup, sosów i deserów.
• Olej kukurydziany – rafinowany, używany do smażenia i jako dodatek do sałatek.
• Syrop kukurydziany i HFCS – słodziki stosowane w napojach, wyrobach cukierniczych i przetworzonej żywności.
• Maltodekstryna – składnik przypraw instant, odżywek sportowych i sosów w proszku, choć rzadko kojarzy się z kukurydzą.

Warto pamiętać, że nie każda odmiana kukurydzy nadaje się do każdego zastosowania. Odmiany wysokoskrobiowe trafiają do przemysłu skrobiowego i gorzelni, kukurydza cukrowa – do przetworów konserwowych, a odmiany o twardym bielmie – do produkcji popcornu. Kukurydza przemysłowa nie jest jednym jednorodnym surowcem.

Wskazówka: Jeśli interesujesz się tym, jak rośnie kukurydza i które fazy wzrostu są decydujące dla jakości ziarna przeznaczonego do przetwórstwa, warto zapoznać się z tym zagadnieniem przed podjęciem decyzji o wyborze odmiany.

Czy z kukurydzy wytwarza się pasze dla zwierząt?

Tak – i to jest jeden z dominujących kierunków jej wykorzystania. W Polsce w 2018 roku zbiory kukurydzy na zielonkę przekroczyły 25,6 mln ton, podczas gdy zbiory na ziarno wyniosły 3,8 mln ton. Większość masy kukurydzy trafia do żywienia zwierząt, nie na stoły.

Paszowe zastosowania kukurydzy:

• Ziarno kukurydzy – wysokoenergetyczny składnik mieszanek paszowych dla bydła, trzody chlewnej i drobiu; nakłady energetyczne na produkcję 1 tony ziarna wynoszą 3,4 GJ.
• Kiszonka z kukurydzy – zakiszana cała roślina z kolbą, podstawowa pasza objętościowa dla krów mlecznych; jednostkowe nakłady energetyczne na 1 tonę kiszonki wynoszą jedynie 0,45 GJ, co czyni ją ekonomicznie atrakcyjną paszą.
• DDGS (distillers dried grains with solubles) – suszony wywar gorzelniany powstający jako produkt uboczny produkcji bioetanolu; bogaty w białko i energię, stosowany w żywieniu bydła, trzody i drobiu.
• Gluten feed i gluten meal – frakcje białkowo-błonnikowe z przemiału mokrego kukurydzy, używane jako komponenty mieszanek paszowych.

Kiszonka z kukurydzy jest szczególnie ceniona w żywieniu krów mlecznych – prawidłowo zakiszana cała roślina dostarcza wysoką koncentrację energii, co odzwierciedla się bezpośrednio w wydajności mlecznej. To jeden z powodów, dla których kukurydza kiszonkowa dominuje powierzchniowo nad kukurydzą ziarnową w polskim rolnictwie. Więcej na temat podstaw biologicznych tej rośliny znajdziesz w artykule o tym, co to jest kukurydza.

Jaką rolę odgrywa skrobia kukurydziana w przemyśle?

Skrobia kukurydziana odpowiada za ponad 85% globalnej produkcji skrobi. Globalna produkcja skrobi przekracza 50 mln ton rocznie, a sama skrobia kukurydziana trafia nie tylko do żywności – około 40% jej produkcji kierowane jest do zastosowań niespożywczych.

Przemysłowe zastosowania skrobi kukurydzianej według branży:

Skrobia kukurydziana bywa też modyfikowana fizycznie, enzymatycznie lub chemicznie, by uzyskać konkretne właściwości funkcjonalne. Skrobia modyfikowana zachowuje stabilność tam, gdzie natywna skrobia traci swoją strukturę – pod wpływem mrożenia, kwaśnego środowiska lub wysokiej temperatury. Dlatego trafia do sosów mroźniczych, koncentratów spożywczych, produktów beztłuszczowych i żywności specjalistycznej jako zamiennik tłuszczu lub materiał kapsułkujący aromaty i probiotyki.

Jak kukurydza jest wykorzystywana do produkcji bioetanolu?

Kukurydza to główny surowiec skrobiowy do produkcji bioetanolu na świecie. W Stanach Zjednoczonych około 39% zbiorów kukurydzy trafia do biorafinerii etanolowych. Proces polega na enzymatycznej hydrolizie skrobi do glukozy, a następnie fermentacji przez drożdże Saccharomyces cerevisiae.

Z 1 tony ziarna kukurydzy można uzyskać od 340 do 410 litrów etanolu – taki przedział podają badania Kaszkowiak (2013) i Michalskiego (2007), przeprowadzone m.in. na glebach lekkich w warunkach polskich. Wydajność zależy od zawartości skrobi w ziarnie, wilgotności i parametrów procesu fermentacji.

Bioetanol z kukurydzy ma dwa główne zastosowania:

• Paliwo transportowe – stosowany samodzielnie lub jako komponent mieszanki z benzyną.
• Surowiec chemiczny – po odwodnieniu do etylenu staje się bazą dla polietylenu i innych polimerów bio-opartych, zastępując ropę naftową jako punkt wyjścia dla chemii organicznej.

Bilans środowiskowy bioetanolu kukurydzianego zależy w dużej mierze od tego, co dzieje się z produktami ubocznymi. Zakłady, które przetwarzają DDGS na paszę i odzyskują olej zarodkowy, osiągają znacznie lepszy wynik emisyjny niż te, które utylizują pozostałości. To jeden z powodów, dla których nowoczesne biorafinerie kukurydziane integrują produkcję etanolu ze skrobią, HFCS, olejem i frakcjami białkowymi w jednym zakładzie – tzw. wet-mill.

Wskazówka: Przy wyborze odmiany kukurydzy do produkcji bioetanolu zwróć uwagę na zawartość skrobi w ziarnie, a nie wyłącznie na plon ogólny – odmiany wysokoskrobiowe dają wyraźnie lepszy uzysk etanolu z hektara niż odmiany o porównywalnym plonie, lecz wyższej zawartości białka.

Jakie biochemikalia i cukry pozyskuje się ze skrobi kukurydzianej?

Hydroliza skrobi kukurydzianej to brama do całego katalogu substancji chemicznych. Skrobia rozkładana enzymatycznie lub kwasowo daje glukozę, z której przemysł wytwarza dziesiątki produktów.

Główne produkty z hydrolizy skrobi kukurydzianej:

• Dekstroza – czysta glukoza krystaliczna, stosowana w farmacji, żywności i fermentacji przemysłowej.
• Syropy glukozowe – różnią się stopniem scukrzenia, co wpływa na słodycz, lepkość i trwałość gotowych wyrobów.
• HFCS (syrop glukozowo-fruktozowy) – powstaje przez izomeryzację glukozy przy użyciu glukozo-izomerazy; szeroko stosowany jako słodzik w napojach i przetworzonej żywności.
• Kwas cytrynowy – większość światowej produkcji tego kwasu pochodzi z fermentacji cukrów kukurydzianych; używany w napojach, detergentach i kosmetykach do regulacji pH.
• Kwas mlekowy – fermentacyjny produkt cukrów kukurydzianych, surowiec do produkcji bioplastiku PLA.
• Ksantan (guma ksantanowa) – polisacharyd uzyskiwany przez bakteryjną fermentację cukrów kukurydzianych; zagęstnik w żywności bezglutenowej, sosach i kosmetykach.
• Maltodekstryna – produkt częściowej hydrolizy skrobi; nośnik aromatów, substancji bioaktywnych i łatwo przyswajalny węglowodan w produktach dla sportowców.
• Barwniki karmelowe – produkowane z syropów glukozowych, stosowane w napojach, sosach i wyrobach cukierniczych.

Co ciekawe, z hemiceluloz zawartych w łodygach i kolbach kukurydzy można hydrolizować ksylozę i dalej przetwarzać ją na ksylitol oraz inne poliole – choć ta ścieżka jest mniej powszechna i wymaga dodatkowej obróbki biomasy resztkowej.

Jakie bioplastiki i materiały wytwarza się z kukurydzy?

Kukurydza jest głównym źródłem surowca dla rynku tworzyw biodegradowalnych. PLA (polilaktyd) odpowiada za około 47% rynku bioplastików, a polimery skrobiowe – za kolejne 41%. Oba te materiały bazują przede wszystkim na cukrach i skrobi kukurydzianej.

Ścieżka produkcji PLA wygląda następująco:

1. Hydroliza skrobi kukurydzianej do glukozy.
2. Fermentacja glukozy do kwasu mlekowego.
3. Polimeryzacja kwasu mlekowego do polilaktydu (PLA).

PLA stosuje się w opakowaniach jednorazowych, kubkach, włóknach tekstylnych, filamentach do druku 3D i implantach medycznych (bioresorbowalnych). Polimery skrobiowe trafiają głównie do opakowań biodegradowalnych i wypełniaczy ochronnych do paczek, zastępując styropian.

Oprócz PLA i polimerów skrobiowych, z kukurydzy produkuje się etylen bio-oparty – przez odwodnienie bioetanolu. Etylen jest następnie polimeryzowany do polietylenu. Białko kukurydziane zeina tworzy natomiast hydrofobowe warstwy błonotwórcze, które wykorzystuje się do produkcji biodegradowalnych powłok, folii jadalnych i kapsułek.

Wskazówka: Rdzenie kolb kukurydzy, czyli osadki po oddzieleniu ziarna, warto traktować jako osobną frakcję surowcową. Rozdrobniony rdzeń kolby jest lekki, chłonny i ma kontrolowaną twardość – dlatego stosuje się go jako ścierniwo, sorbent przemysłowy i podłoże dla zwierząt laboratoryjnych.

Jak kukurydza trafia do przemysłu farmaceutycznego i kosmetycznego?

W farmacji skrobia kukurydziana pełni funkcję substancji pomocniczej – w stężeniu 5–20% działa jako spoiwo i środek spęczniający w tabletkach, a w niższych stężeniach przyspiesza ich rozpad po podaniu. Dekstroza z kukurydzy służy jako nośnik substancji czynnych, maltodekstryna wchodzi w skład syropów i preparatów doustnych. PLA i skrobia modyfikowana są z kolei materiałem do implantów bioresorbowalnych i systemów kontrolowanego uwalniania leków.

W kosmetyce kukurydza pojawia się w kilku postaciach:

• Skrobia kukurydziana – składnik suchych szamponów, pudrów do ciała i past do zębów; pochłania wilgoć i działa jako łagodny środek ścierny.
• Kwas cytrynowy – regulator pH i chelator jonów metali w szamponach, odżywkach i kremach.
• Ksantan – zagęstnik i stabilizator emulsji w kosmetykach i produktach higieny osobistej.

Czy z kukurydzy wytwarza się olej?

Tak. Olej kukurydziany pochodzi z frakcji zarodkowej ziarna – zarodek stanowi zaledwie kilka procent masy ziarna, ale zawiera zdecydowaną większość lipidów. Większość oleju odzyskuje się nie z całego ziarna, lecz z frakcji zarodkowej oddzielonej podczas przemiału mokrego lub suchego.

Po rafinacji olej kukurydziany trafia do sprzedaży detalicznej jako olej jadalny. Nierafinowane frakcje olejowe z procesów mokrego mielenia mogą być dalej przetwarzane na biopaliwa lub oleochemikalia – np. plastyfikatory do tworzyw sztucznych. Warto też zaznaczyć, że powiązanie między liczbą ziaren na kolbie a zawartością tłuszczu w ziarnie jest bezpośrednim czynnikiem technologicznym – im lepsza kondycja rośliny i pełniejsze wykształcenie ziarna, tym wyższy uzysk oleju. Warto wiedzieć, ile ziaren ma kolba kukurydzy, by lepiej ocenić potencjał plonowania konkretnej odmiany.

W jakich branżach kukurydza jest surowcem przemysłowym?

Skala przetwórcza kukurydzy obejmuje branże, które na pierwszy rzut oka nie kojarzą się z rośliną uprawną.

Branże wykorzystujące kukurydzę jako surowiec:

• Spożywcza – mąka, kasza, płatki, skrobia, syropy, olej, kukurydza konserwowa.
• Paszowa – ziarno, kiszonka, DDGS, gluten feed.
• Energetyczna i chemiczna – bioetanol, biogaz, etylen bio-oparty.
• Materiałowa i tworzywowa – PLA, polimery skrobiowe, powłoki z zeiny, folie jadalne.
• Papiernicza – klejenie powierzchni papieru i powlekanie mas papierniczych.
• Budowlana – płyty gipsowo-kartonowe, kleje do tektury falistej i drewna.
• Tekstylna – apretur i usztywnianie przędzy.
• Farmaceutyczna – substancje pomocnicze w tabletkach, implanty bioresorbowalne.
• Kosmetyczna – suche szampony, pudry, zagęstniki emulsji.

Rynek biochemikaliów bio-opartych – w dużej mierze oparty na kukurydzy – jest wyceniany na ponad 70 mld USD, a prognozy wzrostu wskazują na osiągnięcie około 158 mld USD. Nie jest to rynek niszowy. Kukurydza przesuwa się z roli rośliny paszowej w kierunku rośliny platformowej dla całej biogospodarki.

Warto w tym kontekście śledzić też kierunek, w którym zmierza hodowla odmian – skrót FAO w uprawie kukurydzy określa wczesność odmiany, co bezpośrednio wpływa na to, do jakiego kierunku przetwórstwa dana odmiana się nadaje. Z kolei zagadnienie CCM z kukurydzy dotyczy specyficznego kierunku paszowego, w którym ziarno jest kiszone razem z okrywą nasienną – to rozwiązanie dla gospodarstw z bydłem.

Podsumowanie

Kukurydza to jeden z wszechstronniejszych surowców roślinnych – z jednej rośliny produkuje się żywność, pasze, biopaliwa, bioplastiki, chemikalia przemysłowe i składniki farmaceutyczne. Co produkuje się z kukurydzy, zależy od odmiany, frakcji ziarna i procesu przetwórczego: skrobia trafia do przemysłu papierniczego i chemicznego, cukry – do gorzelni i biorafinerii, zarodek – do tłoczni oleju, a cała roślina – do kiszonkarni. Skala tej wszechstronności sprawia, że kukurydza jest dziś czymś więcej niż rośliną paszową – staje się fundamentem biogospodarki.

FAQ

Czy kukurydza jest zbożem czy warzywem?

Q: Czy kukurydza jest zbożem czy warzywem?
A: Kukurydza to roślina zbożowa z botanicznego punktu widzenia. Odmiana cukrowa jest traktowana jak warzywo ze względu na sposób spożycia – zbierana niedojrzała, zawiera dużo cukrów prostych zamiast skrobi.

Czy z kukurydzy można produkować papier?

Q: Czy z kukurydzy można produkować papier?
A: Z kukurydzy produkuje się skrobię stosowaną w przemyśle papierniczym do klejenia i powlekania powierzchni papieru. Skrobia kukurydziana poprawia wytrzymałość i drukowalność, ale sam papier wytwarza się z celulozy drzewnej.

Czym różni się kukurydza cukrowa od skrobiowej?

Q: Czym różni się kukurydza cukrowa od skrobiowej?
A: Kukurydza cukrowa zawiera wysoką zawartość cukrów prostych w niedojrzałym ziarnie – nadaje się do spożycia bezpośredniego i konserwowania. Odmiany skrobiowe mają wysoką zawartość skrobi i trafiają do przetwórstwa przemysłowego.

Czy kiszonka z kukurydzy to jedyna forma paszowa tej rośliny?

Q: Czy kiszonka z kukurydzy to jedyna forma paszowa tej rośliny?
A: Kukurydza w żywieniu zwierząt występuje jako kiszonka, suszone ziarno, CCM (ziarno kiszone z okrywą) i DDGS – suszony wywar gorzelniany będący produktem ubocznym produkcji bioetanolu.

Czy z łodyg i liści kukurydzy produkuje się coś użytecznego?

Q: Czy z łodyg i liści kukurydzy produkuje się coś użytecznego?
A: Łodygi i liście kukurydzy mogą być substratem do produkcji biogazu lub peletu opałowego. Z resztek lignocelulozowych pozyskuje się też materiały techniczne, jednak opłacalność ogranicza wilgotność biomasy i koszty transportu.

Weryfikacja i redakcja

Za weryfikację i redakcję artykułu odpowiadają:

Michał Nowicki

Specjalista do spraw uprawy roślin. Absolwent kierunku Rolnictwo na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu.

Anna Wójcik

Specjalistka do spraw szkoleń rolniczych. Absolwentka kierunku Rolnictwo na Uniwersytecie Przyrodniczym w Lublinie.