高直鏈淀粉玉米的應(yīng)用前景及展望

王振斌

【摘 要】高直鏈淀粉含有較高的直鏈淀粉比例，具有快速凝膠、高凝膠強(qiáng)度和硬度，以及高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。高直鏈玉米淀粉是制備抗性淀粉的最佳原料，并且具有特別優(yōu)良的成膜特性。在我國，由于缺少高直鏈玉米品種，限制了對高直鏈玉米淀粉的研究。近年來，國內(nèi)對高直鏈淀粉的育種工作取得了突破性進(jìn)展，已選育出高直鏈玉米品種。抓住這個時機(jī)，開展對高直鏈淀粉的研究，具有十分深遠(yuǎn)的意義。

【關(guān)鍵詞】高直鏈淀粉玉米；應(yīng)用前景；展望

高直鏈淀粉玉米是指玉米淀粉中直鏈淀粉含量在50%以上的特用型玉米。直鏈淀粉是由葡萄糖通過a-1，4鍵連接在一起的聚合物，其它一些植物的直鏈淀粉通常都有很高的聚合物，而玉米的直鏈淀粉卻不易凝結(jié)和形成結(jié)晶。它的懸浮液在加熱時不產(chǎn)生糊精，而以膠體溶解，形成黏度較低的不穩(wěn)定溶液，與碘有較高的親和力。純化的直鏈淀粉能被聚合成類似纖維素的纖維。

1.高直鏈淀粉玉米研究的興起

世界上只有美國將含有ae基因的玉米雜交種商業(yè)化，含du，su2基因的雜交種也進(jìn)入了示范階段，目前已經(jīng)培育出直鏈淀粉含量達(dá)100%的玉米。在我國，它的農(nóng)業(yè)品種、工業(yè)加工利用都屬空白。日前，我國所需的直鏈淀粉主要依賴進(jìn)口，而且價格昂貴，是普通玉米的16倍，約2000-2500美元/t，每年花去大量外匯，因此非常有必要培育高直鏈淀粉玉米自交系和雜交種的工作。在分析鑒定了國家種質(zhì)資源庫長期保存的玉米種質(zhì)資料材料后，發(fā)現(xiàn)我國的玉米種質(zhì)材料中高淀粉資料非常稀少，特別是缺少高直鏈淀粉材料。但我國的一些育種單位已經(jīng)引進(jìn)了一些高直鏈淀粉玉米種質(zhì)資源，并開展了前期的探索性研究，為我國高直鏈淀粉玉米育種及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)奠定了一定基礎(chǔ)。

普通玉米籽粒的淀粉一般含有27%左右的直鏈淀粉和73%的支鏈淀粉。高直鏈淀粉玉米是指籽粒直鏈淀粉含量在60%以上的玉米類型。自20世紀(jì)70年代以來，商業(yè)化的高直鏈淀粉玉米雜交種有兩種類型，即直鏈淀粉含量在50%以上的V型和直鏈淀粉含量為70%-80%的VII型。

直鏈淀粉玉米受隱性ae基因（直鏈淀粉擴(kuò)充者）的控制，可將籽粒中直鏈淀粉的含量提高到55%-60%。直鏈淀粉在輕工業(yè)（如薄膜、涂料、粘合劑等）、食品工業(yè)、制藥業(yè)、工業(yè)上生產(chǎn)照相膠卷和電影膠片等方面起著重要作用。例如：直鏈淀粉具有近似纖維的性能，用直鏈淀粉制成的薄膜，具有良好的透明度、柔韌性、抗張強(qiáng)度和水不溶性，并且無毒、無污染，廣泛應(yīng)用于密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料。此外，高直鏈淀粉還是生產(chǎn)光解地膜的重要原料。由于直鏈淀粉的特殊作用，高直接淀粉玉米在工業(yè)品市場上占有較穩(wěn)定的地位。高直鏈淀粉玉米的研究和開發(fā)具有重要的意義。

目前，美國已經(jīng)培育出并大面積種植高直鏈淀粉玉米，年種植面積在1.2萬-1.6萬公頃，大部分集中在伊利諾斯和印第安那州中部。高直鏈淀粉玉米育種遇到的主要問題是淀粉總含量減少、水分含量高和產(chǎn)量低。

高直鏈淀粉玉米雜交種的產(chǎn)量在不同地區(qū)的表現(xiàn)還不穩(wěn)定，平均產(chǎn)量只相當(dāng)于常規(guī)馬齒型玉米的75%-80%，因此有待進(jìn)一步改進(jìn)。在美國生產(chǎn)上用的直鏈淀粉玉米籽粒為兩種類型：一種是V級，直鏈淀粉含量為50%-60%；另一種是VII級，直鏈淀粉含量為70%-80%。1985年美國4個高直鏈淀粉玉米樣品測試結(jié)果顯示：直鏈淀粉占68.9%，蛋白質(zhì)占9.5%，油占5.7%。雖然這種淀粉在紡織工業(yè)中被當(dāng)做玻璃狀定型膠料和制作波紋提花朵紋板的粘合劑，而且在石油鉆井業(yè)中也有很大用途，但由于特定基因而導(dǎo)致的減產(chǎn)及種植者得不到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼。所以種植規(guī)模還很有限。我國目前尚無育成的高直鏈淀粉玉米品種在生產(chǎn)上推廣，工業(yè)所需要的直接淀粉主要從美國進(jìn)口，價格十分昂貴，每噸達(dá)2000-2500美元。因此我國急需開發(fā)出更高產(chǎn)的高直鏈淀粉玉米雜交種，從而促進(jìn)高宜鏈淀粉玉米的進(jìn)—步發(fā)展。

2.高直鏈淀粉玉米的發(fā)展前景

2.1食品包裝材料

用直鏈淀粉可以制造一種半透明紙，不透氧氣和氮?dú)?，透CO2和脂肪也很少，且這種紙可食用；自20世紀(jì)70年代以來，這種紙已用作面包酶的包裝，預(yù)期在食品工業(yè)中的用途會日益廣泛。

2.2休閑食品

以淀粉及淀粉衍生物為原料生產(chǎn)的休閑食品以膨化食品為主。直鏈淀粉較支鏈淀粉有更強(qiáng)的抗拉能力，能夠增加產(chǎn)品的脆性和強(qiáng)力。直鏈淀粉含量高的面團(tuán)成型性好，因而增強(qiáng)了面團(tuán)的干燥及切割性能。

2.3醫(yī)療保健

高直鏈淀粉食品是糖尿病人的理想食品，被稱為“功能性食品”。國外許多人類營養(yǎng)研究所做了許多實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了直鏈淀粉的醫(yī)療保健價值。高直鏈淀粉還是膽結(jié)石及高血壓病人的理想食品，具有防止膽結(jié)石形成及降低血液膽固醇的作用，直鏈淀粉與人體內(nèi)其他營養(yǎng)元素的吸收業(yè)相互影響，尤其是一些重要微量元素。

目前，玉米淀粉的開發(fā)在諸如美國、日本等工業(yè)相對發(fā)達(dá)的國家正受到高度重視，有的即使已成功應(yīng)用并創(chuàng)造出巨大社會和經(jīng)濟(jì)效益；我國玉米淀粉研究及加工兩方面的工作與世界發(fā)達(dá)國家相比均有相當(dāng)大的差距，應(yīng)切實(shí)采取措施，加強(qiáng)這方面的工作。

2.4環(huán)境保護(hù)

這是最具吸引力的一個應(yīng)用，即光降解膜。目前我國及至全球“白色污染”都是一個突出的社會問題。實(shí)驗(yàn)證明，目前日常大量使用的塑料袋、快餐盒等塑料制品至少需100年才能被土壤中微生物降解掉。 美國已選育出高直鏈淀粉玉米，主要供應(yīng)本國和西歐生產(chǎn)“光解塑料膜”的原料。美國的特殊用途玉米屬保密資源，不許傳入國外，西歐制做光解塑料的玉米原料均以高價從美國進(jìn)口，國際市場價格2000-2500美元/噸。我國與美國之間也曾發(fā)生過所謂玉米特用型遺傳基因的知識產(chǎn)權(quán)糾紛。這些都深刻反映出國際社會是多么重視特用玉米的研究和開發(fā)。目前我國的特用玉米資源中，高油、高lys、高淀粉玉米（并非有高的直/支比）都已育成新品種并初步應(yīng)用于生產(chǎn)和進(jìn)行加工；只有高直鏈淀粉（高直/支比）玉米，目前尚無任何一份自交系，更不必說品種；而且，我國直鏈淀粉的研究與應(yīng)用開發(fā)與國際上也有很大差距，該領(lǐng)域幾乎是一個空白。

3.展望

高直鏈玉米淀粉相對于一般淀粉具有獨(dú)特的應(yīng)用價值，如，它較高的糊化溫度能夠增加意大利面的蒸煮時間；其較高的凝膠性能縮短糖果硬化，降低生產(chǎn)成本；而且高直鏈淀粉乳可形成堅固、脆的、易碎的膜、使其很理想的用于涂層破損產(chǎn)品，除了這些物理性質(zhì)，高直鏈淀粉其優(yōu)勢的營養(yǎng)特性得到關(guān)注。

但在國內(nèi)，其應(yīng)用價值迄今為止，尚未得到研究者及開發(fā)者的重視，這主要是由于我國缺少高直鏈玉米品種，限制了對高直鏈淀粉的研究。我國所需的高直鏈淀粉主要依賴進(jìn)口，而且價格昂貴，每年花去大量外匯。近年來，國內(nèi)對高直鏈玉米的育種工作取得了突破性進(jìn)展，抓住這個時機(jī)，開展對高直鏈玉米淀粉的研究，具有十分深遠(yuǎn)的意義。

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