山西黑玉米食品加工與產(chǎn)業(yè)科技支持

田志芳，梁 霞，孟婷婷，石 磊，周柏玲

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，山西太原 030031）

玉米與水稻、小麥并稱為世界三大農(nóng)作物。黑玉米是籽粒色澤為烏色、紫色、藍(lán)色、黑色玉米的總稱，屬于玉米栽培品種中的一個(gè)變種[1]。黑玉米色澤獨(dú)特、味香、適口性好,與傳統(tǒng)種植的黃玉米相比，蛋白質(zhì)含量高1.23倍，脂肪含量高1.3倍，“生命元素”硒含量高8.5倍，17種氨基酸的含量有13種較高，被營養(yǎng)學(xué)家稱為健康食品、功能食品、益壽食品[2]。隨著食物結(jié)構(gòu)的改變和生活水平的提高，黑玉米在滿足人們多元化消費(fèi)需求方面顯現(xiàn)出越來越重要的作用。

1 黑玉米生產(chǎn)與加工利用現(xiàn)狀

黑玉米按籽粒類型可分為硬粒、糯質(zhì)、甜質(zhì)和爆裂型黑玉米[3]。據(jù)張效梅等人[4]分析，不同類型黑玉米籽粒中的營養(yǎng)成分含量不同。其中黑甜玉米蛋白質(zhì)含量較高，銅、鋅等微量元素的含量略低于黑爆玉米、高于硬粒黑玉米；黑糯玉米與硬粒黑玉米的營養(yǎng)成分差異不大，其獨(dú)特之處在于籽粒淀粉主要由支鏈淀粉組成，消化率較高；黑爆玉米的胚乳幾乎由角質(zhì)淀粉組成，籽粒中的蛋白質(zhì)、脂肪，以及鐵、銅、鋅等微量元素的含量均高于黑甜玉米和硬粒黑玉米。

目前，黑玉米生產(chǎn)種植以糯質(zhì)型和甜質(zhì)型為主[5]。糯質(zhì)型黑玉米胚乳全部為支鏈淀粉，煮熟后籽粒柔黏細(xì)膩、氣味清香、皮薄無渣、口感純美，是采青栽培的最主要類型，占黑玉米的85%左右；甜質(zhì)型黑玉米籽粒含糖量高，因采后糖分降解快，鮮食保鮮難度較大，一般現(xiàn)采現(xiàn)吃或速凍冷藏，生產(chǎn)上占比約為15%。此外，甜糯型黑玉米因?yàn)樽蚜：橇窟m中，并具有糯玉米柔黏清香、富有嚼頭的口感優(yōu)勢(shì)，是最具發(fā)展前途的黑玉米類型。

現(xiàn)階段市場(chǎng)多見的黑玉米果穗加工產(chǎn)品主要包括鮮食青穗、簡(jiǎn)易保鮮加工果穗、速凍冷藏果穗、熟料加工冷藏果穗和整粒罐頭等。黑玉米成熟籽粒的加工產(chǎn)品包括黑色素和低聚糖等提取加工品、釀酒和飲料制品、黑玉米糊（粥）和壓縮制品，以及以黑玉米粉為原料的配方保健粉、面包、面條、粉條、粉皮、玉米片等[6]。

我國黑玉米資源主要分布在云南、廣西、貴州、四川、湖北、陜西、山西及東北等地[7]。山西黑玉米種植主要集中在中部、北部地區(qū)，目前已形成以忻州、朔州、晉中、長治、呂梁等地為主的種植產(chǎn)業(yè)帶和以忻州為主的加工產(chǎn)業(yè)帶，主產(chǎn)區(qū)一般鮮穗畝產(chǎn)量1 500～2 000 kg，干籽粒畝產(chǎn)量600～800 kg。區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有加工企業(yè)30余家，如忻州金穗穗食品有限公司、忻州市三晉莊園食品有限公司、忻州豐園食品有限公司、忻州維寶甜玉米開發(fā)有限公司、電商“兄弟玉米”等，主要開發(fā)鮮食、冷凍黑玉米、黑玉米糝、黑玉米面等產(chǎn)品，對(duì)行業(yè)發(fā)展具有一定的帶動(dòng)作用。

2 存在問題與發(fā)展趨勢(shì)

2.1 存在問題

從黑玉米生產(chǎn)消費(fèi)的時(shí)間看，目前主流產(chǎn)品仍然是果穗生產(chǎn)與鮮食加工，由于采收時(shí)間相對(duì)集中，初級(jí)加工企業(yè)數(shù)量增長較快，但加工產(chǎn)品技術(shù)含量低、市場(chǎng)定位趨同，難以滿足消費(fèi)周期對(duì)保鮮貯藏要求。果穗精加工所需生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備投資規(guī)模較大，對(duì)技術(shù)工藝要求較高，但只能季節(jié)性生產(chǎn)，導(dǎo)致開工率不足，企業(yè)效益難以保證。

現(xiàn)階段籽粒黑玉米深加工市場(chǎng)定位明確、市場(chǎng)細(xì)分明顯、產(chǎn)品開發(fā)多元化的龍頭企業(yè)較缺乏，同時(shí)黑玉米種植分散、集約化程度不高，難以滿足工業(yè)化加工對(duì)原料數(shù)量與品質(zhì)的要求，黑玉米生產(chǎn)和食品加工局限于傳統(tǒng)的消費(fèi)方式，技術(shù)成熟程度、原糧轉(zhuǎn)化量、規(guī)模與前景均不能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求。黑玉米加工科技支撐面臨的主要問題包括：一是缺乏專用品種鑒選技術(shù)，一種多用，無法滿足不同加工需求；二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、同質(zhì)化嚴(yán)重，企業(yè)規(guī)模普遍較小、綜合加工能力不強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益偏低；三是精深加工技術(shù)研發(fā)滯后，高附加值功能性產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度不高；四是種植加工副產(chǎn)物（莖稈、葉鞘、包葉等）綜合利用水平低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，特別是大眾化、主食化、特色化產(chǎn)品開發(fā)與綜合利用、貯藏保鮮等共性技術(shù)缺乏，是黑玉米全面進(jìn)入百姓餐桌等主流消費(fèi)的重要制約因素。

2.2 發(fā)展趨勢(shì)與潛力

玉米是主要的糧食作物之一，順應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)由數(shù)量型生產(chǎn)向質(zhì)量型生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，黑玉米的開發(fā)種植呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)。黑玉米種植方式與普通玉米基本相同，適宜在大部分玉米產(chǎn)區(qū)栽培，春、夏播均可且對(duì)生產(chǎn)條件的要求并不十分苛刻，種植效益與附加值遠(yuǎn)超普通玉米。隨著人們對(duì)“營養(yǎng)、保健、安全、方便”食品需求的與日俱增，通過提高黑玉米的綜合開發(fā)及深加工水平，培育構(gòu)建黑玉米產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)協(xié)調(diào)一致的全新格局，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

研究結(jié)果表明，作物的營養(yǎng)品質(zhì)與其種皮或果皮的顏色密切相關(guān)，一般來說，具有隨著顏色加深其營養(yǎng)價(jià)值提高的趨勢(shì)，而黑色食物則是深色食物的最典型的代表[1]。天然黑色食品在國際、國內(nèi)已成為流行的健康食品，黑玉米營養(yǎng)獨(dú)特且食用品質(zhì)較高，市場(chǎng)空間巨大，加工前景誘人。同時(shí)，黑玉米具有二次開發(fā)的潛在價(jià)值[8]，可從黑玉米籽粒、棒、稈中提取抗癌物質(zhì)和其他營養(yǎng)物質(zhì)，最后的剩余物則是優(yōu)質(zhì)的飼料原料。

目前，鮮食黑甜、黑糯玉米是第一主導(dǎo)產(chǎn)品，育種方向由鮮食品種向適宜多元化加工品種過渡，種植生產(chǎn)向趨于集約化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化和耕播收機(jī)械化。側(cè)重功能性的黑玉米深加工產(chǎn)品正逐步研發(fā)且發(fā)展勢(shì)頭良好，市場(chǎng)消費(fèi)正在由傳統(tǒng)的區(qū)域型鮮食化向更廣泛區(qū)域及人群的主食化、功能化、混配化轉(zhuǎn)變，逐步拓展到休閑產(chǎn)品、保健食品、醫(yī)藥中間體等諸多領(lǐng)域，是黑玉米多元化產(chǎn)品開發(fā)的重要機(jī)遇。

3 黑玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇與政策支持

3.1 借力國家與省級(jí)農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略實(shí)施，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效

習(xí)近平總書記2017年視察山西時(shí)指出，山西的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，要打好特色優(yōu)勢(shì)牌，要立足優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長避短，突出“特”字，發(fā)展現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)，有機(jī)旱作是山西農(nóng)業(yè)的一大傳統(tǒng)技術(shù)特色，要完善有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，使有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)成為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要品牌。2017年中央1號(hào)文件提出，要逐步調(diào)減非優(yōu)勢(shì)區(qū)籽粒玉米種植生產(chǎn)，山西省委省政府已將發(fā)展有機(jī)旱作和功能食品（農(nóng)業(yè)）列為省級(jí)戰(zhàn)略[9]。玉米是山西主要栽培作物，黑玉米適應(yīng)于多數(shù)產(chǎn)區(qū)調(diào)產(chǎn)種植與生產(chǎn)加工，充分發(fā)揮黑玉米生產(chǎn)潛力，進(jìn)一步借助鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略機(jī)遇，發(fā)展特色功能型黑玉米產(chǎn)業(yè)已具備最為有利的宏觀政策環(huán)境。

3.2 突出黑玉米功能特色，打造黑色品牌

我國素有“逢黑必補(bǔ)”的中醫(yī)養(yǎng)生理念。作為一種食藥同源的重要功能性食品資源，黑玉米種皮中水溶性黑色素含量比黑米、黑麥、黑芝麻高2.5倍左右[1]，主要成分為花青素，具備很強(qiáng)的清除自由基和抗氧化能力，具有防治心血管疾病、抗腫瘤、抗衰老、護(hù)膚養(yǎng)顏等功效，且以高效、低毒、高生物利用率而著稱。黑玉米富含人體必需氨基酸、維生素和多種微量元素，淀粉含量僅是普通玉米的70%，因而適合糖尿病患者食用，而且由于鉀含量較高，有助于心血管病患者的輔助食療。突出黑玉米功能特色，順應(yīng)傳統(tǒng)消費(fèi)理念打造黑色品牌，將進(jìn)一步滿足人民日益增長的多元化食物需求和美好生活需要，也是推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的探索與實(shí)踐。

3.3 優(yōu)化區(qū)域布局，大力發(fā)展產(chǎn)地初加工

國務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展的意見》提出，要加快農(nóng)產(chǎn)品初加工發(fā)展，引導(dǎo)城鄉(xiāng)居民擴(kuò)大玉米及其加工品食用消費(fèi)；積極發(fā)展適度規(guī)模經(jīng)營，大力培育新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體和服務(wù)主體。結(jié)合“一村一品”“一縣一業(yè)”戰(zhàn)略的實(shí)施，依據(jù)主產(chǎn)區(qū)資源稟賦，進(jìn)一步優(yōu)化黑玉米等特色農(nóng)業(yè)區(qū)域布局，培育黑玉米深加工龍頭企業(yè)與發(fā)展產(chǎn)地初加工并重，引領(lǐng)帶動(dòng)小微型加工企業(yè)、農(nóng)民專業(yè)合作社等經(jīng)營主體，逐步形成果穗與籽粒生產(chǎn)相結(jié)合、簡(jiǎn)單與精深加工均衡互補(bǔ)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展新局面。同時(shí)發(fā)揮黑玉米“通身是寶”的優(yōu)勢(shì)，稈、葉、根、須、芯綜合利用，提高綜合效益。

4 黑玉米加工科技創(chuàng)新的思路與對(duì)策

4.1 建立黑玉米加工特性與加工品質(zhì)評(píng)價(jià)體系

黑玉米消費(fèi)需求的多元化對(duì)生產(chǎn)加工提出了越來越多的科技需求，鮮食青穗及保鮮果穗優(yōu)先考慮適口性與營養(yǎng)品質(zhì)，籽粒加工則需要全面了解原料品質(zhì)與加工產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)系，通過不同產(chǎn)品的加工適用性研究，建立加工品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法體系，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈短板環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)黑玉米品種選育篩選、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)、健康營養(yǎng)食品開發(fā)與加工有機(jī)銜接。

4.2 研發(fā)黑玉米食用品質(zhì)改良技術(shù)

不同種類的黑玉米口感和加工品質(zhì)各不相同，需要通過基礎(chǔ)研究了解貢獻(xiàn)于不同種類的加工食品風(fēng)味與功能特性，以及風(fēng)味物質(zhì)和特色營養(yǎng)及其相互作用，進(jìn)一步對(duì)加工前后的感官品質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià),預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)技工處理對(duì)營養(yǎng)、感官與加工品質(zhì)的影響。深入研究并了解蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、脂肪等生物聚合物的流變學(xué)、相轉(zhuǎn)變行為與產(chǎn)品品質(zhì)、加工工藝和貯藏保鮮條件等因素之間的關(guān)系。

4.3 強(qiáng)化黑玉米功能營養(yǎng)挖掘與利用研究

針對(duì)黑玉米的傳統(tǒng)功效，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，研究其作用物質(zhì)和機(jī)理，并進(jìn)行功能成分分離、提純、檢測(cè)，以及療效及安全性試驗(yàn)，進(jìn)一步確定其生物效率、保健作用及減少慢性疾病危害的作用機(jī)理，可通過新工藝、新技術(shù)開發(fā)成為應(yīng)用于營養(yǎng)強(qiáng)化產(chǎn)品及主食化、特色化食品生產(chǎn)的新型配料，為高附加值加工利用提供支撐，較好地滿足市場(chǎng)需求。

4.4 提升黑玉米初級(jí)加工技術(shù)水平

根據(jù)不同品種的黑玉米特性，研究建立黑玉米果穗生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系。對(duì)傳統(tǒng)的制粉工藝和設(shè)備進(jìn)行必要的技術(shù)改造，提高出粉率、降低灰分、延長產(chǎn)品的保鮮期，并根據(jù)市場(chǎng)需求開發(fā)具有不同加工性能和營養(yǎng)成分的黑玉米芯粉、外層粉、精制面粉、全粉等細(xì)分產(chǎn)品。同時(shí)，應(yīng)通過研究確定不同類型黑玉米面制品適用的營養(yǎng)配伍與增筋劑復(fù)配方案，促進(jìn)傳統(tǒng)加工增值提效。

4.5 開發(fā)黑玉米特色功能新型食品

黑玉米果穗鮮食與保鮮加工是市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，籽粒加工的黑玉米糝、黑玉米酒和飲料等均已形成一定的市場(chǎng)規(guī)模，依靠農(nóng)產(chǎn)品加工裝備技術(shù)進(jìn)步，采用現(xiàn)代生物技術(shù)和食品加工技術(shù)，進(jìn)一步開發(fā)適合不同消費(fèi)群體的早餐黑玉米片、糊羹產(chǎn)品、方便粥等特色功能產(chǎn)品和休閑食品，通過產(chǎn)品形式創(chuàng)新改變傳統(tǒng)消費(fèi)方式。

4.6 集成主食化、大眾化黑玉米食品加工技術(shù)

目前，黑玉米在主食加工中一般只用作配料，通過研究解決加工過程中的營養(yǎng)保持問題，對(duì)淀粉與蛋白質(zhì)進(jìn)行改性修飾，可以大幅提高主食化面制品中的黑玉米使用量，通過技術(shù)嫁接實(shí)現(xiàn)黑玉米在傳統(tǒng)面食制品、鮮濕面、半干面、專用粉、米線、方便面、方便粥，以及糕點(diǎn)、面包等特色烘焙食品等大眾化加工中的全面應(yīng)用，有利于黑玉米消費(fèi)市場(chǎng)份額的提高，逐步形成加工轉(zhuǎn)化的主渠道。

科技進(jìn)步是黑玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)。在重視產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后技術(shù)研究和協(xié)作開發(fā)的基礎(chǔ)上，需要圍繞產(chǎn)業(yè)目標(biāo)實(shí)行多部門多學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新，統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)科技一體化支撐，為黑玉米食品加工技術(shù)升級(jí)和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供完善高效的保證。