淀粉的發現為釀造烘焙和制粉行業帶來好處
研究澄清了小麥、大麥和黑麥等小麥、大麥和黑麥種子中淀粉顆粒如何形成這一長期存在的問題,為眾多行業和人類健康帶來了多種潛在益處。
小麥、玉米、大米和土豆中的淀粉是我們飲食中重要的能量供給部分,也是從釀造和烘焙到紙張、膠水、紡織品和建筑材料生產等許多工業應用的關鍵成分。
不同作物的淀粉顆粒大小和形狀差異很大。小麥淀粉(以及其他小麥科的淀粉)獨特地具有兩種不同類型的顆粒:大的 A 型顆粒和較小的 B 型顆粒。
A 型和 B 型顆粒的比例會影響面包和面食等小麥食品的質量。這兩種類型的顆粒也給淀粉制造工業帶來了問題,因為許多較小的 B 型顆粒在研磨過程中丟失并因此被浪費。此外,大麥中過多的 B 型淀粉顆粒會導致啤酒出現渾濁或混濁的外觀,因為它們在釀造過程中不會被消化和過濾掉。
約翰·英尼斯中心 David Seung 博士團隊在《植物細胞》雜志上發表的新研究在解決這一問題上取得了突破。
該團隊使用基因組和實驗技術證明 A 型和 B 型顆粒是通過兩種不同的機制形成的。
通過鑒定一種參與 B 型顆粒起始的酶,然后使用傳統的植物育種技術去除這種蛋白質,他們能夠生產出低 B 型顆粒或不含 B 型顆粒的小麥 - 不會對植物發育造成影響,也不會降低總淀粉含量內容。
該研究小組之前的研究揭示了 A 型顆粒的形狀和形成,這一發現具有重大意義,該研究的第一作者 Nitin Uttam Kamble 博士說:
“我們發現普遍存在的酶 (PHS1) 對于小麥 B 型顆粒的形成至關重要。這是一項科學突破,因為幾十年來對該酶的研究未能找到 PHS1 在植物中的明確作用,并且它表明小麥的 A 型和 B 型顆粒是通過不同的生化機制形成的。我們現在可以利用這些知識為不同的食品和工業應用創造不同的淀粉 。”
約翰·英尼斯中心 (John Innes Center) 的團隊負責人 David Seung 博士補充道:“行業通常不喜歡異質性;它想要一些好的東西,甚至能夠順利地加工,而在小麥中含有這些不同類型的淀粉顆粒一直是一個挑戰。
“因此,對于我們來說,發現負責制造較小顆粒群的酶,并能夠利用我們的育種平臺來減少 B 型顆粒的數量,有望引起許多行業用戶的極大興趣。
“結合我們之前的工作,我們現在擁有一組不同的新型小麥淀粉,它們的顆粒形態各不相同,并且具有不同的物理和化學特性。我們現在邀請企業與我們合作,研究這些淀粉的潛在好處,例如在制粉、面食和面包制作方面的潛在好處。”
淀粉是全球食品中的主要膳食碳水化合物,由簡單糖鏈形成的微小半結晶顆粒組成。在谷物中,淀粉顆粒形成于種子的胚乳部分。
作為原材料,淀粉用于壁紙、紡織品、建筑材料、藥品、膠水和增稠劑。
小麥及其近親貢獻了歐洲工業用途淀粉的三分之一以上。馬鈴薯和玉米淀粉具有與小麥科植物不同的組成和顆粒形態。
多年來,工業界一直致力于采用回收方法來解決大 A 型顆粒和小 B 型顆粒的混合物問題,包括使用多次過濾來捕獲加工過程中損失的顆粒。取消對這些處理步驟的要求將降低成本并提高產品性能。
未來的研究方向將是顆粒大小如何影響淀粉消化率、烹飪質量、營養價值以及膳食淀粉對人類健康的影響。
工業中使用的淀粉通常使用物理和化學方法進行改性,以達到每種最終用途所需的特定性能。找到對植物中的淀粉進行改性的方法可以避免這些昂貴且通常對環境不友好的改性過程。
除了工業效益之外,淀粉顆粒如何差異引發的清晰性為更好地了解淀粉在人類飲食和健康中的作用打開了大門。