最近的研究揭示了一個長期存在的問題：包括小麥、大麥和黑麥在內的三尖杉科作物種子中的澱粉粒是如何發育的。這項發現有望使眾多行業和人類健康受益匪淺。小麥、玉米、米和馬鈴薯中的澱粉是我們飲食中重要的能量來源，也是許多工業應用（從釀造和烘焙到生產紙張、膠水、紡織品和建築材料）的關鍵成分。

掃描電子顯微鏡下觀察到的小麥澱粉顆粒。可見大的A 型顆粒和小的B 型顆粒。圖片來源：Brendan Fahy/Nitin Uttam Kamble

不同作物的澱粉顆粒在大小和形狀上差異很大。小麥澱粉（以及其他三尖杉科植物的澱粉）有兩種獨特的顆粒：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麵包和義大利麵等小麥食品的品質。這兩種顆粒也為澱粉製造業帶來了問題，因為在碾磨過程中，許多較小的B 型顆粒會流失，造成浪費。此外，大麥中過多的B 型澱粉顆粒會導致啤酒外觀渾濁，因為它們在釀造過程中沒有被消化和過濾掉。

約翰-英納斯中心的David Seung 博士小組在《植物細胞》（The Plant Cell）雜誌上發表的最新研究成果在解決這一問題方面取得了突破性進展。

研究團隊利用基因組和實驗技術證明，A 型和B 型顆粒是透過兩種不同的機制形成的。

透過鑑定一種參與B 型顆粒形成的酶，然後利用傳統的植物育種技術去除這種蛋白質，他們就能培育出低B 型顆粒或無B 型顆粒的小麥，而且不會影響植物生長，也不會降低整體澱粉含量。

該研究的第一作者Nitin Uttam Kamble 博士說，該研究小組先前的研究揭示了A 型顆粒的形狀和形成，這一發現具有重大意義：”我們發現，無處不在的酶（PHS1）對小麥中B 型顆粒的形成至關重要。這是一項科學突破，因為幾十年來對這種酶的研究都未能發現PHS1 在植物中的明確作用，這表明小麥的A 型和B 型顆粒是透過不同的生化機制形成的。我們現在可以利用這些知識創造出不同的澱粉，用於不同的食品和工業應用”。

約翰-英納斯中心的小組負責人David Seung 博士補充說：「工業界通常不喜歡異質性，他們希望加工出來的東西既漂亮又均勻，而且加工過程順利，而小麥中存在這些不同類型的澱粉顆粒一直是個挑戰。因此，我們發現了負責製造較小顆粒群體的酶，並能夠利用我們的育種平台來減少B 型顆粒的數量，這將有望引起許多行業用戶的極大興趣。結合我們之前的工作，我們現在有了一個多樣化的新型小麥澱粉小組，這些澱粉的顆粒形態各異，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，共同研究這些澱粉的潛在優勢，例如在製粉、麵食和麵包製作方面的優勢。”

澱粉是全球食物中主要的膳食碳水化合物，由單醣鏈形成的微小半晶體顆粒組成。在穀物中，澱粉顆粒形成於種子的胚乳部分。

作為一種原料，澱粉可用於製造壁紙、紡織品、建築材料、藥品、膠水和增稠劑。

歐洲工業用澱粉的三分之一以上來自小麥及其近緣種。馬鈴薯和玉米澱粉的成分和顆粒形態與三尖杉科的澱粉不同。

多年來，為了解決A 型大顆粒和B 型小顆粒混雜在一起的問題，工業界不惜花費巨資採用挽救方法，包括使用多次過濾來捕捉加工過程中損失的顆粒。取消這些加工步驟將降低成本，並提高產品性能。

未來的研究方向將是顆粒大小如何影響澱粉消化率、烹飪品質、營養價值以及膳食澱粉對人體健康的影響。

工業中使用的澱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。有了在植物中改性澱粉的方法，就可以避免這些成本高且往往不環保的改質過程。

除了工業上的益處之外，弄清楚澱粉顆粒是如何被不同程度地引發的，也能讓人們更深入地了解澱粉在人類飲食和健康中的作用。