老葉的植物王國

  二稜與六稜大麥。圖片來源：維基百科 身為最古老的穀物作物之一，現在大麥（ Hordeum vulgare L.）主要用於飼料、釀酒，會直接食用的人已經很少了（2%）。但是，大麥能夠在比較高緯度的地區生長，對土壤的肥份也比較不挑，在目前的世界，大麥的重要性只能說有增無減。 大麥的主要成分是澱粉，約占60-70%，其中約25%是直鏈澱粉（Amylose）、75%是支鏈澱粉（Amylopectin）。支鏈澱粉於直鏈澱粉的比例，會影響穀物煮熟後的黏性。而黏不黏則會影響這種品系的穀物的應用價值。例如比較黏的稻米（蓬萊米[稉米]、糯米）可以用來做點心、做飯，比較不黏的稻米（在來米[秈米]）則適合作米粉、河粉、米苔目等。 大麥也可依照直鏈澱粉的佔比分為糯性（waxy）大麥、一般大麥與高直鏈澱粉大麥。其中糯性大麥所含的直鏈澱粉小於10%，為這三類中最低者。糯性大麥因為支鏈澱粉含量較高，具有高糊化黏度，對於製作需要黏稠質感的食品（如醬料和湯品）非常有利。另外，糯性大麥的冷凍解凍穩定性很高，這對於食品加工來說也是很重要的特性。另外，糯性大麥的澱粉開始糊化所需的溫度較低，且糊化後冷卻過程中黏度增加較少，這有助於節省能源並改善加工效率。 另外，糯性大麥中的β-葡聚糖（β-glucan）含量更高。β-葡聚糖是一種可溶性膳食纖維，被認為可以降低血液中的膽固醇、減少血糖反應、調節腸道菌群、並有助於維持體重，對健康有多方面的好處。所以，糯性大麥被當作一種健康食品。 既然低直鏈澱粉的糯性大麥有這麼多好處，如果能把它的直鏈澱粉進一步降低到零呢？中國的研究團隊，利用基因編輯技術，讓負責製作直鏈澱粉的基因「 waxy 」失去功能，果然製造出了不含直鏈澱粉的大麥。 研究團隊分析了不含直鏈澱粉的大麥後發現，雖然它完全不含直鏈澱粉，但是它的支鏈澱粉佔比也比它的野生種少了快兩成（本來佔39%，後來佔31.73%）。變多的是可溶的糖（從野生種的10%變成37.3%）以及β-葡聚糖。 少了Waxy這個酵素，會不會對大麥本身的生長發育造成影響呢？根據研究團隊的觀察，穗數、每穗粒數和其他一些農業性狀（如植株高度和分蘗數）在突變株中並未顯著改變。不過，穀物每千粒重下降了10.42%，這表示還是有出現一些影響的。 所以，這種新種的大麥，糊化的溫度低得多（從 84.50 °C降到 69.38 °C...

  圖片來源：維基百科 發源於安地斯山的馬鈴薯（ Solanum tuberosum L.）是重要的主食，全世界的產量，若扣掉給動物吃的部分，馬鈴薯的產量居第三。不管是烤馬鈴薯、馬鈴薯沙拉、薯餅、薯條，或甚至太白粉都少不了馬鈴薯，真的是非常重要的作物。 馬鈴薯含有豐富的澱粉。澱粉是alpha-D-葡萄糖（alpha-D-glucose）的1,4聚合物，依其構造可以簡單分為直鏈澱粉（amylose）與支鏈澱粉（amylopectin）兩種。支鏈澱粉故名思義就是有支鏈，支鏈處的葡萄糖與主鏈以1,6糖苷鍵相連結。支鏈使得個別澱粉顆粒含水量增加，讓澱粉變得比較容易溶於水。 個別品系的馬鈴薯也因為含有的直鏈澱粉與支鏈澱粉的比例不同而有不同應用。一般來說，含較多直鏈澱粉的馬鈴薯，很適合用來給人食用：因為澱粉分解得慢，所以生醣指數（GI，glycemic index）也低，較適合糖尿病人食用。相對的，含支鏈澱粉比例較高的馬鈴薯，很適合用來製造太白粉、黏膠以及加到冷凍食品中（因為高支鏈澱粉會使得馬鈴薯比較耐凍）。 雖然以傳統育種配合分子育種技術也可以加快培育新品系的速度，但馬鈴薯是多倍體，要培育新品系還是相當曠日廢時（約十到十五年）。最近德州農工大學的研究團隊開發了新技術，以基因編輯的方式來剔除負責產生直鏈澱粉的關鍵酵素（Granule-Bound Starch Synthase），如此一來就可以有高支鏈澱粉的馬鈴薯了。 研究團隊除了利用基因編輯技術，他們也使用農桿菌（ Agrobacterium tumefaciens ）將負責編輯基因的成員們送入馬鈴薯細胞中，如此一來就可以降低實驗成本。 研究團隊利用這個方法培育出了含有大量支鏈澱粉的馬鈴薯品系。這個品系的澱粉很適合製作黏膠，放在冷凍食品裡口感絕佳，在市場上應該可以受到廣泛的應用。 參考文獻： Stephany Toinga-Villafuerte, Maria Isabel Vales, Joseph M. Awika, Keerti S. Rathore. CRISPR/Cas9-Mediated Mutagenesis of the Granule-Bound Starch Synthase Gene in the Potato Variety Yukon Gold to Obtain Amylose-Free ...