玉米不同储存期淀粉含量和结构特性的变化

梁停停，任凤芸，刘则学

[1.中粮家佳康（河南）有限公司，河南 永城 476600；2.中粮家佳康（赤峰）有限公司，内蒙古 赤峰 024000；3.武汉中粮肉食品有限公司，湖北 武汉 430200]

2019年我国工业饲料总产量约2.3亿吨，其中，配合饲料2.1亿吨。玉米是动物生产中的常规饲料原料，被称为“饲料之王”。一般在畜禽饲料中添加50%以上[1]。淀粉以颗粒状的形式存在玉米籽粒中，是玉米豆粕型饲粮的主要能量来源[2]。淀粉的功能特性受直链淀粉、支链淀粉的支链长度分布[3]和晶体结构等的影响[4]。储存干燥农作物是饲料行业的一种常见做法。作物储存后，其化学结构和功能性质的变化影响加工特性和最终产品质量[5]。比如，谷物储存期间会导致脂肪氧化和游离脂肪酸含量增加[6]，游离脂肪酸与直链淀粉或支链淀粉的长支链形成螺旋状复合物，改变谷物的物理和营养特性[7]。储存也会改变谷物中的淀粉酶和蛋白酶等内源酶的活性[8]。本文对储存时间如何影响玉米营养价值，特别是关于淀粉的含量和结构、糊化特性等的影响进行综述，以期为储存玉米在颗粒饲料加工工艺和在畜禽饲粮中的使用提供参考。

1 玉米储存期淀粉含量的变化

玉米在储存过程中，会引起籽粒碳水化合物含量的变化。晒干的玉米在储存过程中会引起淀粉的水解，含有的内源性淀粉酶和污染微生物的淀粉酶水解淀粉产生可溶性糖[9]。何学超等（2004）研究发现，随着储存时间的增加（0～250天），粗淀粉含量逐渐降低，由71.4%降低为68.2%。粗淀粉含量与储存时间呈负相关，但是相关性较差（-0.727 1）[10]。Stephen等（2010）研究报道，晒干的玉米在储存6个月后，可溶性糖含量从2.5%增至4.4%，淀粉减少，且淀粉的水解率有下降的趋势。在储存过程中，淀粉分子的酶解作用降低了玉米淀粉颗粒的完整性，受损的淀粉颗粒数和有针孔的淀粉数量增加，淀粉分子量减少[5]，与Zia等（2002）报道一致[11]。对于未成熟的玉米，在储存期间，淀粉含量受淀粉合成酶活性的影响[12]。Maryke等（2014）研究报道，未成熟的蜡质玉米在储存期，仍有淀粉积累，室温下储存0～6天，淀粉含量普遍增加，如KKU-UB品种的玉米，在储存6天后，淀粉含量从77.8%增至94.7%。储存过程中，淀粉生物合成酶活性快速提高，淀粉粒继续发育和合成，不同基因型的玉米淀粉含量变化差异很大[13]。因此，未成熟的鲜糯玉米可适当进行短时间的储存，增加其营养物质含量。

除了时间，玉米中淀粉含量还与储存时的空气温度和相对湿度等条件相关[14]。不利的储存条件会加速玉米中淀粉含量的下降。与相对湿度50%相比，储存在相对湿度80%条件下的膨化玉米中的可消化淀粉含量显著下降[15]。较低温度的储存，可以降低玉米的呼吸强度，利于玉米淀粉含量的稳定性。随着储存温度的升高，淀粉含量降低的程度增加[13]。殷洁鑫等（2016）报道，将玉米储存在10 ℃和-20 ℃，1个月后玉米的淀粉含量无显著变化。在30 ℃条件下，储存12个月，淀粉含量下降8.2%。当储存在3.6 ℃条件下时，淀粉含量无显著变化，且与储存时间无关。并且，储存时的湿度很高（相对湿度为76.5%），但对淀粉含量没有负面影响[16]。低温状态似乎足以保持谷物的状态。如果条件允许，玉米应保存在4 ℃左右，或至少19 ℃以下，以减少淀粉含量的损失[13]。

2 玉米储存期直链淀粉和支链淀粉含量和结构的变化

直链淀粉和支链淀粉是淀粉的两种多糖成分。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的分布影响淀粉颗粒的物理性质[17]。

直链淀粉主要存在于淀粉颗粒的无定型区域，或呈延伸状，或呈左旋单螺旋状，或呈平行左旋双螺旋状。而平行左旋双螺旋状的直链淀粉可能与支链淀粉相互缠绕。直链淀粉的含量取决于收获后谷物的品质、储存时间等因素。佀静雪（2000）研究报道，玉米在储存6个月后，直链淀粉含量升高，增加17%[18]，与Stephen等（2010）[5]和徐瑞等（2019）[19]报道一致。Maryke等（2014）的研究结果相反，其报道称，与淀粉含量相比，直链淀粉含量对储存条件的敏感性更高。室温和30 ℃的储存都会导致直链淀粉含量的显著下降，随储存温度和时间增加，其降低的程度增加。但是，只有在30 ℃储存时，淀粉含量才会出现显著降低[13]。造成这种差异的原因可能是被淀粉酶降解，或者其从延伸状态转变为双螺旋结构。也可能与分析技术有关[20]，碘显色法中，碘与单螺旋结合产生蓝色，直链淀粉延长或形成双螺旋结构会导致颜色强度变低，导致检测到的直链淀粉含量降低，尽管直链淀粉含量未必减少。

支链淀粉的平均链长分布随储存时间的延长而增加，支链淀粉发生降解，短支链增加，支链淀粉的链长分布向较短的支链转移，支直比呈下降趋势[19]。Stephen等（2010）报道，晒干玉米在储存6个月后，支链淀粉长支链的百分比由12.1%下降至8.8%，中支链百分比由9.8%增加至11.9%，支链淀粉水解。这些发现与那些认为随着储存时间的增加，谷物中支链淀粉中的长支链淀粉减少的报道是一致的[21-23]，原因可能与淀粉水解酶有关。在玉米储存期间，淀粉降解酶仍保持活性，活性会随着时间的推移而下降[8]。α-淀粉酶攻击支链淀粉的无定型区域（由长支链组成），将长支链水解为中等长度的链，降低支链淀粉的分子量。

3 玉米储存期淀粉糊化特性的变化

淀粉的糊化过程影响淀粉的利用率[24]、颗粒饲料的耐久性指数和含粉率[2]。谷物的储存时间会影响淀粉的糊化和热特性[25]。

糊化特性是谷物储存期间物理化学性质变化过程中最敏感的指标之一[26]。淀粉糊化过程中的峰值黏度是区分淀粉变化的一种重要特征[27]。大米在中短期储存后峰值黏度显著增加，但随着储存时间（年）的延长而减少[28]。玉米在储存后的峰值黏度也呈现相似的变化趋势。储存2个月后，从晒干玉米中分离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归因于α-淀粉酶活性逐渐下降[29]。储存3～6个月后，峰值黏度则显著下降[5]。说明玉米储存后的淀粉颗粒比新鲜玉米的淀粉颗粒具有更强的抗膨胀能力。谷物中的非淀粉成分，比如与淀粉结合的脂类中的游离脂肪酸，蛋白质形成的二硫键，以及储存过程中淀粉颗粒受损，都有助于降低玉米储存后的峰值黏度[5]。另一个原因可能是玉米储存后淀粉分子量降低，导致黏度降低，直链淀粉、脂肪含量和支链淀粉支链长度的分布对淀粉的糊化特性有一定的影响[30]。

玉米中淀粉的糊化特性受储存天数影响较大，淀粉的分解黏度和回生值随着储存时间的延长而增加[23]。分解黏度的增加可能是支链淀粉的短支链数量增加所致。短链比例（DP<12）与分解黏度、回生值呈正相关，支链淀粉的长链与分解黏度呈负相关[31]。回生值增加会降低谷物的黏性[26]。玉米在短期储存后（6天），糊化温度变化无规律[23]。储存6个月后，糊化温度由72.5 ℃升至75.6 ℃，糊化焓变化值降低[5]。使用储存时间长的玉米加工颗粒饲料时，需合理提高调质温度。

最终黏度随玉米基因型的不同呈现不同的变化趋势，如紫白色基因型的蜡质玉米在储存6天后，淀粉的最终黏度增加；KKU-N7和KKU-UB基因型玉米淀粉的最终黏度降低[23]，表明遗传因素对玉米的糊化特性也有相当大的影响。

4 玉米储存期对动物生产性能的影响

在很多国家，玉米作为食品和饲料原料之前，通常储存2年或更长时间。可能影响玉米的营养价值。Dafei等（2017）研究发现，肉鸡对室温下储存2、3、4或5年的黄玉米的淀粉消化率无显著差异[32]。但与新玉米相比，陈旧玉米会降低肉仔鸡总能、干物质、粗蛋白质和有机物质含量，以及氨基酸的真实代谢率[33]；降低番鸭的存活率、日采食量、日增重和料重比[1]。部分原因是与新玉米相比，陈旧玉米的硬度和粉碎后的颗粒直径降低，粒度减小。而玉米粉碎粒度降低可能造成家禽生产性能和饲料品质下降[34]。以上试验表明，使用长时间储存的玉米配制禽类饲料时，可能会影响生长性能。对猪来讲，降低粉碎粒度，可能增加营养物质的消化率[35]。但是由于储存不当，可能导致玉米霉变，产生霉菌毒素，影响猪只生产性能[36]。

5 展望

在粮食安全方面存在一个问题，即如何在不改变营养价值的情况下长期更好地储存玉米？了解储存期间玉米品质的变化，提供适当的储存条件和管理，以达到生产所需的令人满意的水平。同时，需要在更多不同地点和季节进行重复试验，以证实研究结果。