最近的研究揭示了一个长期存在的问题：包括小麦、大麦和黑麦在内的三尖杉科作物种子中的淀粉粒是如何发育的。这一发现有望使众多行业和人类健康受益匪浅。小麦、玉米、大米和马铃薯中的淀粉是我们饮食中重要的能量来源，也是许多工业应用（从酿造和烘焙到生产纸张、胶水、纺织品和建筑材料）的关键成分。

扫描电子显微镜下观察到的小麦淀粉颗粒。可见大的 A 型颗粒和小的 B 型颗粒。图片来源：Brendan Fahy/Nitin Uttam Kamble

不同作物的淀粉颗粒在大小和形状上差别很大。小麦淀粉（以及其他三尖杉科植物的淀粉）有两种独特的颗粒：大的 A 型颗粒和较小的 B 型颗粒。

A 型和 B 型颗粒的比例会影响面包和意大利面等小麦食品的质量。这两种颗粒也给淀粉制造业带来了问题，因为在碾磨过程中，许多较小的 B 型颗粒会流失，从而造成浪费。此外，大麦中过多的 B 型淀粉颗粒会导致啤酒外观浑浊，因为它们在酿造过程中没有被消化和过滤掉。

约翰-英纳斯中心的 David Seung 博士小组在《植物细胞》（The Plant Cell）杂志上发表的最新研究成果在解决这一问题方面取得了突破性进展。

研究小组利用基因组和实验技术证明，A 型和 B 型颗粒是通过两种不同的机制形成的。

通过鉴定一种参与 B 型颗粒形成的酶，然后利用传统的植物育种技术去除这种蛋白质，他们就能培育出低 B 型颗粒或无 B 型颗粒的小麦，而且不会影响植物生长，也不会降低整体淀粉含量。

该研究的第一作者 Nitin Uttam Kamble 博士说，该研究小组之前的研究揭示了 A 型颗粒的形状和形成，这一发现具有重大意义："我们发现，无处不在的酶（PHS1）对小麦中 B 型颗粒的形成至关重要。这是一项科学突破，因为几十年来对这种酶的研究都未能发现 PHS1 在植物中的明确作用，这表明小麦的 A 型和 B 型颗粒是通过不同的生化机制形成的。我们现在可以利用这些知识创造出不同的淀粉，用于不同的食品和工业应用"。

约翰-英纳斯中心的小组负责人 David Seung 博士补充说："工业界通常不喜欢异质性，他们希望加工出来的东西既漂亮又均匀，而且加工过程顺利，而小麦中存在这些不同类型的淀粉颗粒一直是个挑战。因此，我们发现了负责制造较小颗粒群体的酶，并能够利用我们的育种平台来减少 B 型颗粒的数量，这将有望引起许多行业用户的极大兴趣。结合我们之前的工作，我们现在有了一个多样化的新型小麦淀粉小组，这些淀粉的颗粒形态各异，具有不同的物理和化学特性。我们现在邀请企业与我们合作，共同研究这些淀粉的潜在优势，例如在制粉、面食和面包制作方面的优势。"

淀粉是全球食物中的主要膳食碳水化合物，由单糖链形成的微小半晶体颗粒组成。在谷物中，淀粉颗粒形成于种子的胚乳部分。

作为一种原材料，淀粉可用于制造壁纸、纺织品、建筑材料、药品、胶水和增稠剂。

欧洲工业用淀粉的三分之一以上来自小麦及其近缘种。马铃薯和玉米淀粉的成分和颗粒形态与三尖杉科的淀粉不同。

多年来，为了解决 A 型大颗粒和 B 型小颗粒混杂在一起的问题，工业界不惜花费巨资采用挽救方法，包括使用多次过滤来捕捉加工过程中损失的颗粒。取消这些加工步骤将降低成本，提高产品性能。

未来的研究方向将是颗粒大小如何影响淀粉消化率、烹饪质量、营养价值以及膳食淀粉对人体健康的影响。

工业中使用的淀粉通常使用物理和化学方法进行改性，以达到每种最终用途所需的特定性能。有了在植物中改性淀粉的方法，就可以避免这些成本高昂且往往不环保的改性过程。

除了工业上的益处之外，弄清淀粉颗粒是如何被不同程度地引发的，还能让人们更深入地了解淀粉在人类饮食和健康中的作用。