山西黑玉米食品加工与产业科技支持

田志芳，梁 霞，孟婷婷，石 磊，周柏玲

（山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原 030031）

玉米与水稻、小麦并称为世界三大农作物。黑玉米是籽粒色泽为乌色、紫色、蓝色、黑色玉米的总称，属于玉米栽培品种中的一个变种[1]。黑玉米色泽独特、味香、适口性好,与传统种植的黄玉米相比，蛋白质含量高1.23倍，脂肪含量高1.3倍，“生命元素”硒含量高8.5倍，17种氨基酸的含量有13种较高，被营养学家称为健康食品、功能食品、益寿食品[2]。随着食物结构的改变和生活水平的提高，黑玉米在满足人们多元化消费需求方面显现出越来越重要的作用。

1 黑玉米生产与加工利用现状

黑玉米按籽粒类型可分为硬粒、糯质、甜质和爆裂型黑玉米[3]。据张效梅等人[4]分析，不同类型黑玉米籽粒中的营养成分含量不同。其中黑甜玉米蛋白质含量较高，铜、锌等微量元素的含量略低于黑爆玉米、高于硬粒黑玉米；黑糯玉米与硬粒黑玉米的营养成分差异不大，其独特之处在于籽粒淀粉主要由支链淀粉组成，消化率较高；黑爆玉米的胚乳几乎由角质淀粉组成，籽粒中的蛋白质、脂肪，以及铁、铜、锌等微量元素的含量均高于黑甜玉米和硬粒黑玉米。

目前，黑玉米生产种植以糯质型和甜质型为主[5]。糯质型黑玉米胚乳全部为支链淀粉，煮熟后籽粒柔黏细腻、气味清香、皮薄无渣、口感纯美，是采青栽培的最主要类型，占黑玉米的85%左右；甜质型黑玉米籽粒含糖量高，因采后糖分降解快，鲜食保鲜难度较大，一般现采现吃或速冻冷藏，生产上占比约为15%。此外，甜糯型黑玉米因为籽粒含糖量适中，并具有糯玉米柔黏清香、富有嚼头的口感优势，是最具发展前途的黑玉米类型。

现阶段市场多见的黑玉米果穗加工产品主要包括鲜食青穗、简易保鲜加工果穗、速冻冷藏果穗、熟料加工冷藏果穗和整粒罐头等。黑玉米成熟籽粒的加工产品包括黑色素和低聚糖等提取加工品、酿酒和饮料制品、黑玉米糊（粥）和压缩制品，以及以黑玉米粉为原料的配方保健粉、面包、面条、粉条、粉皮、玉米片等[6]。

我国黑玉米资源主要分布在云南、广西、贵州、四川、湖北、陕西、山西及东北等地[7]。山西黑玉米种植主要集中在中部、北部地区，目前已形成以忻州、朔州、晋中、长治、吕梁等地为主的种植产业带和以忻州为主的加工产业带，主产区一般鲜穗亩产量1 500～2 000 kg，干籽粒亩产量600～800 kg。区域内现有加工企业30余家，如忻州金穗穗食品有限公司、忻州市三晋庄园食品有限公司、忻州丰园食品有限公司、忻州维宝甜玉米开发有限公司、电商“兄弟玉米”等，主要开发鲜食、冷冻黑玉米、黑玉米糁、黑玉米面等产品，对行业发展具有一定的带动作用。

2 存在问题与发展趋势

2.1 存在问题

从黑玉米生产消费的时间看，目前主流产品仍然是果穗生产与鲜食加工，由于采收时间相对集中，初级加工企业数量增长较快，但加工产品技术含量低、市场定位趋同，难以满足消费周期对保鲜贮藏要求。果穗精加工所需生产设施设备投资规模较大，对技术工艺要求较高，但只能季节性生产，导致开工率不足，企业效益难以保证。

现阶段籽粒黑玉米深加工市场定位明确、市场细分明显、产品开发多元化的龙头企业较缺乏，同时黑玉米种植分散、集约化程度不高，难以满足工业化加工对原料数量与品质的要求，黑玉米生产和食品加工局限于传统的消费方式，技术成熟程度、原粮转化量、规模与前景均不能适应产业发展要求。黑玉米加工科技支撑面临的主要问题包括：一是缺乏专用品种鉴选技术，一种多用，无法满足不同加工需求；二是产品结构简单、同质化严重，企业规模普遍较小、综合加工能力不强、经济效益偏低；三是精深加工技术研发滞后，高附加值功能性产品市场认可度不高；四是种植加工副产物（茎秆、叶鞘、包叶等）综合利用水平低，资源浪费严重，特别是大众化、主食化、特色化产品开发与综合利用、贮藏保鲜等共性技术缺乏，是黑玉米全面进入百姓餐桌等主流消费的重要制约因素。

2.2 发展趋势与潜力

玉米是主要的粮食作物之一，顺应现代农业由数量型生产向质量型生产转变的趋势，黑玉米的开发种植呈现出勃勃生机。黑玉米种植方式与普通玉米基本相同，适宜在大部分玉米产区栽培，春、夏播均可且对生产条件的要求并不十分苛刻，种植效益与附加值远超普通玉米。随着人们对“营养、保健、安全、方便”食品需求的与日俱增，通过提高黑玉米的综合开发及深加工水平，培育构建黑玉米产业与市场协调一致的全新格局，具有重要的现实意义。

研究结果表明，作物的营养品质与其种皮或果皮的颜色密切相关，一般来说，具有随着颜色加深其营养价值提高的趋势，而黑色食物则是深色食物的最典型的代表[1]。天然黑色食品在国际、国内已成为流行的健康食品，黑玉米营养独特且食用品质较高，市场空间巨大，加工前景诱人。同时，黑玉米具有二次开发的潜在价值[8]，可从黑玉米籽粒、棒、秆中提取抗癌物质和其他营养物质，最后的剩余物则是优质的饲料原料。

目前，鲜食黑甜、黑糯玉米是第一主导产品，育种方向由鲜食品种向适宜多元化加工品种过渡，种植生产向趋于集约化、规模化、产业化和耕播收机械化。侧重功能性的黑玉米深加工产品正逐步研发且发展势头良好，市场消费正在由传统的区域型鲜食化向更广泛区域及人群的主食化、功能化、混配化转变，逐步拓展到休闲产品、保健食品、医药中间体等诸多领域，是黑玉米多元化产品开发的重要机遇。

3 黑玉米产业发展机遇与政策支持

3.1 借力国家与省级农业战略实施，实现产业提质增效

习近平总书记2017年视察山西时指出，山西的现代农业发展，要打好特色优势牌，要立足优势，扬长避短，突出“特”字，发展现代特色农业，有机旱作是山西农业的一大传统技术特色，要完善有机旱作农业技术体系，使有机旱作农业成为我国现代农业的重要品牌。2017年中央1号文件提出，要逐步调减非优势区籽粒玉米种植生产，山西省委省政府已将发展有机旱作和功能食品（农业）列为省级战略[9]。玉米是山西主要栽培作物，黑玉米适应于多数产区调产种植与生产加工，充分发挥黑玉米生产潜力，进一步借助乡村振兴战略机遇，发展特色功能型黑玉米产业已具备最为有利的宏观政策环境。

3.2 突出黑玉米功能特色，打造黑色品牌

我国素有“逢黑必补”的中医养生理念。作为一种食药同源的重要功能性食品资源，黑玉米种皮中水溶性黑色素含量比黑米、黑麦、黑芝麻高2.5倍左右[1]，主要成分为花青素，具备很强的清除自由基和抗氧化能力，具有防治心血管疾病、抗肿瘤、抗衰老、护肤养颜等功效，且以高效、低毒、高生物利用率而著称。黑玉米富含人体必需氨基酸、维生素和多种微量元素，淀粉含量仅是普通玉米的70%，因而适合糖尿病患者食用，而且由于钾含量较高，有助于心血管病患者的辅助食疗。突出黑玉米功能特色，顺应传统消费理念打造黑色品牌，将进一步满足人民日益增长的多元化食物需求和美好生活需要，也是推进农产品生产供给侧结构性改革的探索与实践。

3.3 优化区域布局，大力发展产地初加工

国务院《关于进一步促进农产品加工业发展的意见》提出，要加快农产品初加工发展，引导城乡居民扩大玉米及其加工品食用消费；积极发展适度规模经营，大力培育新型农业经营主体和服务主体。结合“一村一品”“一县一业”战略的实施，依据主产区资源禀赋，进一步优化黑玉米等特色农业区域布局，培育黑玉米深加工龙头企业与发展产地初加工并重，引领带动小微型加工企业、农民专业合作社等经营主体，逐步形成果穗与籽粒生产相结合、简单与精深加工均衡互补的产业发展新局面。同时发挥黑玉米“通身是宝”的优势，秆、叶、根、须、芯综合利用，提高综合效益。

4 黑玉米加工科技创新的思路与对策

4.1 建立黑玉米加工特性与加工品质评价体系

黑玉米消费需求的多元化对生产加工提出了越来越多的科技需求，鲜食青穗及保鲜果穗优先考虑适口性与营养品质，籽粒加工则需要全面了解原料品质与加工产品品质的关系，通过不同产品的加工适用性研究，建立加工品质的评价指标和方法体系，补齐产业链与创新链短板环节，实现黑玉米品种选育筛选、优质生产、健康营养食品开发与加工有机衔接。

4.2 研发黑玉米食用品质改良技术

不同种类的黑玉米口感和加工品质各不相同，需要通过基础研究了解贡献于不同种类的加工食品风味与功能特性，以及风味物质和特色营养及其相互作用，进一步对加工前后的感官品质监测评价,预测与评价技工处理对营养、感官与加工品质的影响。深入研究并了解蛋白质、淀粉、纤维素、脂肪等生物聚合物的流变学、相转变行为与产品品质、加工工艺和贮藏保鲜条件等因素之间的关系。

4.3 强化黑玉米功能营养挖掘与利用研究

针对黑玉米的传统功效，结合现代科学技术，研究其作用物质和机理，并进行功能成分分离、提纯、检测，以及疗效及安全性试验，进一步确定其生物效率、保健作用及减少慢性疾病危害的作用机理，可通过新工艺、新技术开发成为应用于营养强化产品及主食化、特色化食品生产的新型配料，为高附加值加工利用提供支撑，较好地满足市场需求。

4.4 提升黑玉米初级加工技术水平

根据不同品种的黑玉米特性，研究建立黑玉米果穗生产加工标准化技术体系。对传统的制粉工艺和设备进行必要的技术改造，提高出粉率、降低灰分、延长产品的保鲜期，并根据市场需求开发具有不同加工性能和营养成分的黑玉米芯粉、外层粉、精制面粉、全粉等细分产品。同时，应通过研究确定不同类型黑玉米面制品适用的营养配伍与增筋剂复配方案，促进传统加工增值提效。

4.5 开发黑玉米特色功能新型食品

黑玉米果穗鲜食与保鲜加工是市场的主流产品，籽粒加工的黑玉米糁、黑玉米酒和饮料等均已形成一定的市场规模，依靠农产品加工装备技术进步，采用现代生物技术和食品加工技术，进一步开发适合不同消费群体的早餐黑玉米片、糊羹产品、方便粥等特色功能产品和休闲食品，通过产品形式创新改变传统消费方式。

4.6 集成主食化、大众化黑玉米食品加工技术

目前，黑玉米在主食加工中一般只用作配料，通过研究解决加工过程中的营养保持问题，对淀粉与蛋白质进行改性修饰，可以大幅提高主食化面制品中的黑玉米使用量，通过技术嫁接实现黑玉米在传统面食制品、鲜湿面、半干面、专用粉、米线、方便面、方便粥，以及糕点、面包等特色烘焙食品等大众化加工中的全面应用，有利于黑玉米消费市场份额的提高，逐步形成加工转化的主渠道。

科技进步是黑玉米产业发展的先导。在重视产前、产中和产后技术研究和协作开发的基础上，需要围绕产业目标实行多部门多学科协同创新，统筹产业开发和产业科技一体化支撑，为黑玉米食品加工技术升级和推动产业发展提供完善高效的保证。