山西黑玉米食品加工與產業科技支持

田志芳，梁 霞，孟婷婷，石 磊，周柏玲

（山西省農業科學院農產品加工研究所，山西太原 030031）

玉米與水稻、小麥并稱為世界三大農作物。黑玉米是籽粒色澤為烏色、紫色、藍色、黑色玉米的總稱，屬于玉米栽培品種中的一個變種[1]。黑玉米色澤獨特、味香、適口性好,與傳統種植的黃玉米相比，蛋白質含量高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，被營養學家稱為健康食品、功能食品、益壽食品[2]。隨著食物結構的改變和生活水平的提高，黑玉米在滿足人們多元化消費需求方面顯現出越來越重要的作用。

1 黑玉米生產與加工利用現狀

黑玉米按籽粒類型可分為硬粒、糯質、甜質和爆裂型黑玉米[3]。據張效梅等人[4]分析，不同類型黑玉米籽粒中的營養成分含量不同。其中黑甜玉米蛋白質含量較高，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成分差異不大，其獨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淀粉組成，籽粒中的蛋白質、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，黑玉米生產種植以糯質型和甜質型為主[5]。糯質型黑玉米胚乳全部為支鏈淀粉，煮熟后籽粒柔黏細膩、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，一般現采現吃或速凍冷藏，生產上占比約為15%。此外，甜糯型黑玉米因為籽粒含糖量適中，并具有糯玉米柔黏清香、富有嚼頭的口感優勢，是最具發展前途的黑玉米類型。

現階段市場多見的黑玉米果穗加工產品主要包括鮮食青穗、簡易保鮮加工果穗、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，目前已形成以忻州、朔州、晉中、長治、呂梁等地為主的種植產業帶和以忻州為主的加工產業帶，主產區一般鮮穗畝產量1 500～2 000 kg，干籽粒畝產量600～800 kg。區域內現有加工企業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有限公司、電商“兄弟玉米”等，主要開發鮮食、冷凍黑玉米、黑玉米糝、黑玉米面等產品，對行業發展具有一定的帶動作用。

2 存在問題與發展趨勢

2.1 存在問題

從黑玉米生產消費的時間看，目前主流產品仍然是果穗生產與鮮食加工，由于采收時間相對集中，初級加工企業數量增長較快，但加工產品技術含量低、市場定位趨同，難以滿足消費周期對保鮮貯藏要求。果穗精加工所需生產設施設備投資規模較大，對技術工藝要求較高，但只能季節性生產，導致開工率不足，企業效益難以保證。

現階段籽粒黑玉米深加工市場定位明確、市場細分明顯、產品開發多元化的龍頭企業較缺乏，同時黑玉米種植分散、集約化程度不高，難以滿足工業化加工對原料數量與品質的要求，黑玉米生產和食品加工局限于傳統的消費方式，技術成熟程度、原糧轉化量、規模與前景均不能適應產業發展要求。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，一種多用，無法滿足不同加工需求；二是產品結構簡單、同質化嚴重，企業規模普遍較小、綜合加工能力不強、經濟效益偏低；三是精深加工技術研發滯后，高附加值功能性產品市場認可度不高；四是種植加工副產物（莖稈、葉鞘、包葉等）綜合利用水平低，資源浪費嚴重，特別是大眾化、主食化、特色化產品開發與綜合利用、貯藏保鮮等共性技術缺乏，是黑玉米全面進入百姓餐桌等主流消費的重要制約因素。

2.2 發展趨勢與潛力

玉米是主要的糧食作物之一，順應現代農業由數量型生產向質量型生產轉變的趨勢，黑玉米的開發種植呈現出勃勃生機。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區栽培，春、夏播均可且對生產條件的要求并不十分苛刻，種植效益與附加值遠超普通玉米。隨著人們對“營養、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及深加工水平，培育構建黑玉米產業與市場協調一致的全新格局，具有重要的現實意義。

研究結果表明，作物的營養品質與其種皮或果皮的顏色密切相關，一般來說，具有隨著顏色加深其營養價值提高的趨勢，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、國內已成為流行的健康食品，黑玉米營養獨特且食用品質較高，市場空間巨大，加工前景誘人。同時，黑玉米具有二次開發的潛在價值[8]，可從黑玉米籽粒、棒、稈中提取抗癌物質和其他營養物質，最后的剩余物則是優質的飼料原料。

目前，鮮食黑甜、黑糯玉米是第一主導產品，育種方向由鮮食品種向適宜多元化加工品種過渡，種植生產向趨于集約化、規模化、產業化和耕播收機械化。側重功能性的黑玉米深加工產品正逐步研發且發展勢頭良好，市場消費正在由傳統的區域型鮮食化向更廣泛區域及人群的主食化、功能化、混配化轉變，逐步拓展到休閑產品、保健食品、醫藥中間體等諸多領域，是黑玉米多元化產品開發的重要機遇。

3 黑玉米產業發展機遇與政策支持

3.1 借力國家與省級農業戰略實施，實現產業提質增效

習近平總書記2017年視察山西時指出，山西的現代農業發展，要打好特色優勢牌，要立足優勢，揚長避短，突出“特”字，發展現代特色農業，有機旱作是山西農業的一大傳統技術特色，要完善有機旱作農業技術體系，使有機旱作農業成為我國現代農業的重要品牌。2017年中央1號文件提出，要逐步調減非優勢區籽粒玉米種植生產，山西省委省政府已將發展有機旱作和功能食品（農業）列為省級戰略[9]。玉米是山西主要栽培作物，黑玉米適應于多數產區調產種植與生產加工，充分發揮黑玉米生產潛力，進一步借助鄉村振興戰略機遇，發展特色功能型黑玉米產業已具備最為有利的宏觀政策環境。

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”的中醫養生理念。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、護膚養顏等功效，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，順應傳統消費理念打造黑色品牌，將進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，也是推進農產品生產供給側結構性改革的探索與實踐。

3.3 優化區域布局，大力發展產地初加工

國務院《關于進一步促進農產品加工業發展的意見》提出，要加快農產品初加工發展，引導城鄉居民擴大玉米及其加工品食用消費；積極發展適度規模經營，大力培育新型農業經營主體和服務主體。結合“一村一品”“一縣一業”戰略的實施，依據主產區資源稟賦，進一步優化黑玉米等特色農業區域布局，培育黑玉米深加工龍頭企業與發展產地初加工并重，引領帶動小微型加工企業、農民專業合作社等經營主體，逐步形成果穗與籽粒生產相結合、簡單與精深加工均衡互補的產業發展新局面。同時發揮黑玉米“通身是寶”的優勢，稈、葉、根、須、芯綜合利用，提高綜合效益。

4 黑玉米加工科技創新的思路與對策

4.1 建立黑玉米加工特性與加工品質評價體系

黑玉米消費需求的多元化對生產加工提出了越來越多的科技需求，鮮食青穗及保鮮果穗優先考慮適口性與營養品質，籽粒加工則需要全面了解原料品質與加工產品品質的關系，通過不同產品的加工適用性研究，建立加工品質的評價指標和方法體系，補齊產業鏈與創新鏈短板環節，實現黑玉米品種選育篩選、優質生產、健康營養食品開發與加工有機銜接。

4.2 研發黑玉米食用品質改良技術

不同種類的黑玉米口感和加工品質各不相同，需要通過基礎研究了解貢獻于不同種類的加工食品風味與功能特性，以及風味物質和特色營養及其相互作用，進一步對加工前后的感官品質監測評價,預測與評價技工處理對營養、感官與加工品質的影響。深入研究并了解蛋白質、淀粉、纖維素、脂肪等生物聚合物的流變學、相轉變行為與產品品質、加工工藝和貯藏保鮮條件等因素之間的關系。

4.3 強化黑玉米功能營養挖掘與利用研究

針對黑玉米的傳統功效，結合現代科學技術，研究其作用物質和機理，并進行功能成分分離、提純、檢測，以及療效及安全性試驗，進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理，可通過新工藝、新技術開發成為應用于營養強化產品及主食化、特色化食品生產的新型配料，為高附加值加工利用提供支撐，較好地滿足市場需求。

4.4 提升黑玉米初級加工技術水平

根據不同品種的黑玉米特性，研究建立黑玉米果穗生產加工標準化技術體系。對傳統的制粉工藝和設備進行必要的技術改造，提高出粉率、降低灰分、延長產品的保鮮期，并根據市場需求開發具有不同加工性能和營養成分的黑玉米芯粉、外層粉、精制面粉、全粉等細分產品。同時，應通過研究確定不同類型黑玉米面制品適用的營養配伍與增筋劑復配方案，促進傳統加工增值提效。

4.5 開發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的主流產品，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規模，依靠農產品加工裝備技術進步，采用現代生物技術和食品加工技術，進一步開發適合不同消費群體的早餐黑玉米片、糊羹產品、方便粥等特色功能產品和休閑食品，通過產品形式創新改變傳統消費方式。

4.6 集成主食化、大眾化黑玉米食品加工技術

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保持問題，對淀粉與蛋白質進行改性修飾，可以大幅提高主食化面制品中的黑玉米使用量，通過技術嫁接實現黑玉米在傳統面食制品、鮮濕面、半干面、專用粉、米線、方便面、方便粥，以及糕點、面包等特色烘焙食品等大眾化加工中的全面應用，有利于黑玉米消費市場份額的提高，逐步形成加工轉化的主渠道。

科技進步是黑玉米產業發展的先導。在重視產前、產中和產后技術研究和協作開發的基礎上，需要圍繞產業目標實行多部門多學科協同創新，統籌產業開發和產業科技一體化支撐，為黑玉米食品加工技術升級和推動產業發展提供完善高效的保證。