玉米不同儲存期淀粉含量和結構特性的變化

梁停停，任鳳蕓，劉則學

[1.中糧家佳康（河南）有限公司，河南 永城 476600；2.中糧家佳康（赤峰）有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；3.武漢中糧肉食品有限公司，湖北 武漢 430200]

2019年我國工業(yè)飼料總產(chǎn)量約2.3億噸，其中，配合飼料2.1億噸。玉米是動物生產(chǎn)中的常規(guī)飼料原料，被稱為“飼料之王”。一般在畜禽飼料中添加50%以上[1]。淀粉以顆粒狀的形式存在玉米籽粒中，是玉米豆粕型飼糧的主要能量來源[2]。淀粉的功能特性受直鏈淀粉、支鏈淀粉的支鏈長度分布[3]和晶體結構等的影響[4]。儲存干燥農(nóng)作物是飼料行業(yè)的一種常見做法。作物儲存后，其化學結構和功能性質(zhì)的變化影響加工特性和最終產(chǎn)品質(zhì)量[5]。比如，谷物儲存期間會導致脂肪氧化和游離脂肪酸含量增加[6]，游離脂肪酸與直鏈淀粉或支鏈淀粉的長支鏈形成螺旋狀復合物，改變谷物的物理和營養(yǎng)特性[7]。儲存也會改變谷物中的淀粉酶和蛋白酶等內(nèi)源酶的活性[8]。本文對儲存時間如何影響玉米營養(yǎng)價值，特別是關于淀粉的含量和結構、糊化特性等的影響進行綜述，以期為儲存玉米在顆粒飼料加工工藝和在畜禽飼糧中的使用提供參考。

1 玉米儲存期淀粉含量的變化

玉米在儲存過程中，會引起籽粒碳水化合物含量的變化。曬干的玉米在儲存過程中會引起淀粉的水解，含有的內(nèi)源性淀粉酶和污染微生物的淀粉酶水解淀粉產(chǎn)生可溶性糖[9]。何學超等（2004）研究發(fā)現(xiàn)，隨著儲存時間的增加（0～250天），粗淀粉含量逐漸降低，由71.4%降低為68.2%。粗淀粉含量與儲存時間呈負相關，但是相關性較差（-0.727 1）[10]。Stephen等（2010）研究報道，曬干的玉米在儲存6個月后，可溶性糖含量從2.5%增至4.4%，淀粉減少，且淀粉的水解率有下降的趨勢。在儲存過程中，淀粉分子的酶解作用降低了玉米淀粉顆粒的完整性，受損的淀粉顆粒數(shù)和有針孔的淀粉數(shù)量增加，淀粉分子量減少[5]，與Zia等（2002）報道一致[11]。對于未成熟的玉米，在儲存期間，淀粉含量受淀粉合成酶活性的影響[12]。Maryke等（2014）研究報道，未成熟的蠟質(zhì)玉米在儲存期，仍有淀粉積累，室溫下儲存0～6天，淀粉含量普遍增加，如KKU-UB品種的玉米，在儲存6天后，淀粉含量從77.8%增至94.7%。儲存過程中，淀粉生物合成酶活性快速提高，淀粉粒繼續(xù)發(fā)育和合成，不同基因型的玉米淀粉含量變化差異很大[13]。因此，未成熟的鮮糯玉米可適當進行短時間的儲存，增加其營養(yǎng)物質(zhì)含量。

除了時間，玉米中淀粉含量還與儲存時的空氣溫度和相對濕度等條件相關[14]。不利的儲存條件會加速玉米中淀粉含量的下降。與相對濕度50%相比，儲存在相對濕度80%條件下的膨化玉米中的可消化淀粉含量顯著下降[15]。較低溫度的儲存，可以降低玉米的呼吸強度，利于玉米淀粉含量的穩(wěn)定性。隨著儲存溫度的升高，淀粉含量降低的程度增加[13]。殷潔鑫等（2016）報道，將玉米儲存在10 ℃和-20 ℃，1個月后玉米的淀粉含量無顯著變化。在30 ℃條件下，儲存12個月，淀粉含量下降8.2%。當儲存在3.6 ℃條件下時，淀粉含量無顯著變化，且與儲存時間無關。并且，儲存時的濕度很高（相對濕度為76.5%），但對淀粉含量沒有負面影響[16]。低溫狀態(tài)似乎足以保持谷物的狀態(tài)。如果條件允許，玉米應保存在4 ℃左右，或至少19 ℃以下，以減少淀粉含量的損失[13]。

2 玉米儲存期直鏈淀粉和支鏈淀粉含量和結構的變化

直鏈淀粉和支鏈淀粉是淀粉的兩種多糖成分。淀粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉的分布影響淀粉顆粒的物理性質(zhì)[17]。

直鏈淀粉主要存在于淀粉顆粒的無定型區(qū)域，或呈延伸狀，或呈左旋單螺旋狀，或呈平行左旋雙螺旋狀。而平行左旋雙螺旋狀的直鏈淀粉可能與支鏈淀粉相互纏繞。直鏈淀粉的含量取決于收獲后谷物的品質(zhì)、儲存時間等因素。佀靜雪（2000）研究報道，玉米在儲存6個月后，直鏈淀粉含量升高，增加17%[18]，與Stephen等（2010）[5]和徐瑞等（2019）[19]報道一致。Maryke等（2014）的研究結果相反，其報道稱，與淀粉含量相比，直鏈淀粉含量對儲存條件的敏感性更高。室溫和30 ℃的儲存都會導致直鏈淀粉含量的顯著下降，隨儲存溫度和時間增加，其降低的程度增加。但是，只有在30 ℃儲存時，淀粉含量才會出現(xiàn)顯著降低[13]。造成這種差異的原因可能是被淀粉酶降解，或者其從延伸狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p螺旋結構。也可能與分析技術有關[20]，碘顯色法中，碘與單螺旋結合產(chǎn)生藍色，直鏈淀粉延長或形成雙螺旋結構會導致顏色強度變低，導致檢測到的直鏈淀粉含量降低，盡管直鏈淀粉含量未必減少。

支鏈淀粉的平均鏈長分布隨儲存時間的延長而增加，支鏈淀粉發(fā)生降解，短支鏈增加，支鏈淀粉的鏈長分布向較短的支鏈轉(zhuǎn)移，支直比呈下降趨勢[19]。Stephen等（2010）報道，曬干玉米在儲存6個月后，支鏈淀粉長支鏈的百分比由12.1%下降至8.8%，中支鏈百分比由9.8%增加至11.9%，支鏈淀粉水解。這些發(fā)現(xiàn)與那些認為隨著儲存時間的增加，谷物中支鏈淀粉中的長支鏈淀粉減少的報道是一致的[21-23]，原因可能與淀粉水解酶有關。在玉米儲存期間，淀粉降解酶仍保持活性，活性會隨著時間的推移而下降[8]。α-淀粉酶攻擊支鏈淀粉的無定型區(qū)域（由長支鏈組成），將長支鏈水解為中等長度的鏈，降低支鏈淀粉的分子量。

3 玉米儲存期淀粉糊化特性的變化

淀粉的糊化過程影響淀粉的利用率[24]、顆粒飼料的耐久性指數(shù)和含粉率[2]。谷物的儲存時間會影響淀粉的糊化和熱特性[25]。

糊化特性是谷物儲存期間物理化學性質(zhì)變化過程中最敏感的指標之一[26]。淀粉糊化過程中的峰值黏度是區(qū)分淀粉變化的一種重要特征[27]。大米在中短期儲存后峰值黏度顯著增加，但隨著儲存時間（年）的延長而減少[28]。玉米在儲存后的峰值黏度也呈現(xiàn)相似的變化趨勢。儲存2個月后，從曬干玉米中分離出的淀粉的峰值黏度略微上升（由158.2增加至160.9 RVU），峰值黏度最初的上升可能歸因于α-淀粉酶活性逐漸下降[29]。儲存3～6個月后，峰值黏度則顯著下降[5]。說明玉米儲存后的淀粉顆粒比新鮮玉米的淀粉顆粒具有更強的抗膨脹能力。谷物中的非淀粉成分，比如與淀粉結合的脂類中的游離脂肪酸，蛋白質(zhì)形成的二硫鍵，以及儲存過程中淀粉顆粒受損，都有助于降低玉米儲存后的峰值黏度[5]。另一個原因可能是玉米儲存后淀粉分子量降低，導致黏度降低，直鏈淀粉、脂肪含量和支鏈淀粉支鏈長度的分布對淀粉的糊化特性有一定的影響[30]。

玉米中淀粉的糊化特性受儲存天數(shù)影響較大，淀粉的分解黏度和回生值隨著儲存時間的延長而增加[23]。分解黏度的增加可能是支鏈淀粉的短支鏈數(shù)量增加所致。短鏈比例（DP<12）與分解黏度、回生值呈正相關，支鏈淀粉的長鏈與分解黏度呈負相關[31]。回生值增加會降低谷物的黏性[26]。玉米在短期儲存后（6天），糊化溫度變化無規(guī)律[23]。儲存6個月后，糊化溫度由72.5 ℃升至75.6 ℃，糊化焓變化值降低[5]。使用儲存時間長的玉米加工顆粒飼料時，需合理提高調(diào)質(zhì)溫度。

最終黏度隨玉米基因型的不同呈現(xiàn)不同的變化趨勢，如紫白色基因型的蠟質(zhì)玉米在儲存6天后，淀粉的最終黏度增加；KKU-N7和KKU-UB基因型玉米淀粉的最終黏度降低[23]，表明遺傳因素對玉米的糊化特性也有相當大的影響。

4 玉米儲存期對動物生產(chǎn)性能的影響

在很多國家，玉米作為食品和飼料原料之前，通常儲存2年或更長時間?？赡苡绊懹衩椎臓I養(yǎng)價值。Dafei等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，肉雞對室溫下儲存2、3、4或5年的黃玉米的淀粉消化率無顯著差異[32]。但與新玉米相比，陳舊玉米會降低肉仔雞總能、干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和有機物質(zhì)含量，以及氨基酸的真實代謝率[33]；降低番鴨的存活率、日采食量、日增重和料重比[1]。部分原因是與新玉米相比，陳舊玉米的硬度和粉碎后的顆粒直徑降低，粒度減小。而玉米粉碎粒度降低可能造成家禽生產(chǎn)性能和飼料品質(zhì)下降[34]。以上試驗表明，使用長時間儲存的玉米配制禽類飼料時，可能會影響生長性能。對豬來講，降低粉碎粒度，可能增加營養(yǎng)物質(zhì)的消化率[35]。但是由于儲存不當，可能導致玉米霉變，產(chǎn)生霉菌毒素，影響豬只生產(chǎn)性能[36]。

5 展望

在糧食安全方面存在一個問題，即如何在不改變營養(yǎng)價值的情況下長期更好地儲存玉米？了解儲存期間玉米品質(zhì)的變化，提供適當?shù)膬Υ鏃l件和管理，以達到生產(chǎn)所需的令人滿意的水平。同時，需要在更多不同地點和季節(jié)進行重復試驗，以證實研究結果。