高直链淀粉玉米的应用前景及展望
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【摘 要】高直链淀粉含有较高的直链淀粉比例，具有快速凝胶、高凝胶强度和硬度，以及高结构稳定性等特点。高直链玉米淀粉是制备抗性淀粉的最佳原料，并且具有特别优良的成膜特性。在我国，由于缺少高直链玉米品种，限制了对高直链玉米淀粉的研究。近年来，国内对高直链淀粉的育种工作取得了突破性进展，已选育出高直链玉米品种。抓住这个时机，开展对高直链淀粉的研究，具有十分深远的意义。
高直链淀粉玉米是指玉米淀粉中直链淀粉含量在50%以上的特用型玉米。直链淀粉是由葡萄糖通过a-1，4键连接在一起的聚合物，其它一些植物的直链淀粉通常都有很高的聚合物，而玉米的直链淀粉却不易凝结和形成结晶。它的悬浮液在加热时不产生糊精，而以胶体溶解，形成黏度较低的不稳定溶液，与碘有较高的亲和力。纯化的直链淀粉能被聚合成类似纤维素的纤维。
1.高直链淀粉玉米研究的兴起
世界上只有美国将含有ae基因的玉米杂交种商业化，含du，su2基因的杂交种也进入了示范阶段，目前已经培育出直链淀粉含量达100%的玉米。在我国，它的农业品种、工业加工利用都属空白。日前，我国所需的直链淀粉主要依赖进口，而且价格昂贵，是普通玉米的16倍，约2000-2500美元/t，每年花去大量外汇，因此非常有必要培育高直链淀粉玉米自交系和杂交种的工作。在分析鉴定了国家种质资源库长期保存的玉米种质资料材料后，发现我国的玉米种质材料中高淀粉资料非常稀少，特别是缺少高直链淀粉材料。但我国的一些育种单位已经引进了一些高直链淀粉玉米种质资源，并开展了前期的探索性研究，为我国高直链淀粉玉米育种及产业化开发奠定了一定基础。
普通玉米籽粒的淀粉一般含有27%左右的直链淀粉和73%的支链淀粉。高直链淀粉玉米是指籽粒直链淀粉含量在60%以上的玉米类型。自20世纪70年代以来，商业化的高直链淀粉玉米杂交种有两种类型，即直链淀粉含量在50%以上的V型和直链淀粉含量为70%-80%的VII型。
直链淀粉玉米受隐性ae基因（直链淀粉扩充者）的控制，可将籽粒中直链淀粉的含量提高到55%-60%。直链淀粉在轻工业（如薄膜、涂料、粘合剂等）、食品工业、制药业、工业上生产照相胶卷和电影胶片等方面起着重要作用。例如：直链淀粉具有近似纤维的性能，用直链淀粉制成的薄膜，具有良好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性，并且无毒、无污染，广泛应用于密封材料、包装材料和耐水耐压材料。此外，高直链淀粉还是生产光解地膜的重要原料。由于直链淀粉的特殊作用，高直接淀粉玉米在工业品市场上占有较稳定的地位。高直链淀粉玉米的研究和开发具有重要的意义。
目前，美国已经培育出并大面积种植高直链淀粉玉米，年种植面积在1.2万-1.6万公顷，大部分集中在伊利诺斯和印第安那州中部。高直链淀粉玉米育种遇到的主要问题是淀粉总含量减少、水分含量高和产量低。
高直链淀粉玉米杂交种的产量在不同地区的表现还不稳定，平均产量只相当于常规马齿型玉米的75%-80%，因此有待进一步改进。在美国生产上用的直链淀粉玉米籽粒为两种类型：一种是V级，直链淀粉含量为50%-60%；另一种是VII级，直链淀粉含量为70%-80%。1985年美国4个高直链淀粉玉米样品测试结果显示：直链淀粉占68.9%，蛋白质占9.5%，油占5.7%。虽然这种淀粉在纺织工业中被当做玻璃状定型胶料和制作波纹提花朵纹板的粘合剂，而且在石油钻井业中也有很大用途，但由于特定基因而导致的减产及种植者得不到适当的补贴。所以种植规模还很有限。我国目前尚无育成的高直链淀粉玉米品种在生产上推广，工业所需要的直接淀粉主要从美国进口，价格十分昂贵，每吨达2000-2500美元。因此我国急需开发出更高产的高直链淀粉玉米杂交种，从而促进高宜链淀粉玉米的进—步发展。
2.高直链淀粉玉米的发展前景
2.1食品包装材料
用直链淀粉可以制造一种半透明纸，不透氧气和氮气，透CO2和脂肪也很少，且这种纸可食用；自20世纪70年代以来，这种纸已用作面包酶的包装，预期在食品工业中的用途会日益广泛。
2.2休闲食品
以淀粉及淀粉衍生物为原料生产的休闲食品以膨化食品为主。直链淀粉较支链淀粉有更强的抗拉能力，能够增加产品的脆性和强力。直链淀粉含量高的面团成型性好，因而增强了面团的干燥及切割性能。
2.3医疗保健
高直链淀粉食品是糖尿病人的理想食品，被称为“功能性食品”。国外许多人类营养研究所做了许多实验，证实了直链淀粉的医疗保健价值。高直链淀粉还是胆结石及高血压病人的理想食品，具有防止胆结石形成及降低血液胆固醇的作用，直链淀粉与人体内其他营养元素的吸收业相互影响，尤其是一些重要微量元素。
目前，玉米淀粉的开发在诸如美国、日本等工业相对发达的国家正受到高度重视，有的即使已成功应用并创造出巨大社会和经济效益；我国玉米淀粉研究及加工两方面的工作与世界发达国家相比均有相当大的差距，应切实采取措施，加强这方面的工作。
2.4环境保护
这是最具吸引力的一个应用，即光降解膜。目前我国及至全球“白色污染”都是一个突出的社会问题。实验证明，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。 美国已选育出高直链淀粉玉米，主要供应本国和西欧生产“光解塑料膜”的原料。美国的特殊用途玉米属保密资源，不许传入国外，西欧制做光解塑料的玉米原料均以高价从美国进口，国际市场价格2000-2500美元/吨。我国与美国之间也曾发生过所谓玉米特用型遗传基因的知识产权纠纷。这些都深刻反映出国际社会是多么重视特用玉米的研究和开发。目前我国的特用玉米资源中，高油、高lys、高淀粉玉米（并非有高的直/支比）都已育成新品种并初步应用于生产和进行加工；只有高直链淀粉（高直/支比）玉米，目前尚无任何一份自交系，更不必说品种；而且，我国直链淀粉的研究与应用开发与国际上也有很大差距，该领域几乎是一个空白。
3.展望
高直链玉米淀粉相对于一般淀粉具有独特的应用价值，如，它较高的糊化温度能够增加意大利面的蒸煮时间；其较高的凝胶性能缩短糖果硬化，降低生产成本；而且高直链淀粉乳可形成坚固、脆的、易碎的膜、使其很理想的用于涂层破损产品，除了这些物理性质，高直链淀粉其优势的营养特性得到关注。
但在国内，其应用价值迄今为止，尚未得到研究者及开发者的重视，这主要是由于我国缺少高直链玉米品种，限制了对高直链淀粉的研究。我国所需的高直链淀粉主要依赖进口，而且价格昂贵，每年花去大量外汇。近年来，国内对高直链玉米的育种工作取得了突破性进展，抓住这个时机，开展对高直链玉米淀粉的研究，具有十分深远的意义。
【参考文献】
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