CN1927029A - 杂交白玉米的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了能够产生具有新型组成特性的玉米粒的杂交白玉米，所述组成特性诸如较高的胚乳蛋白浓度和低含量的类胡萝卜素。组成的变化有利于利用一种白玉米湿磨法的改进的方法以及改善由此得到的产品的特点和性能。一种高蛋白，几乎不含胡萝卜素的玉米谷蛋白粉和基本上纯的淀粉是从这种具有独特基因型、独特玉米粒表型的白玉米中提取出来的，而且公开了其在湿磨法中的优势。
Description
本申请是国际申请日为2002年3月27日，中国申请号为02807436.X，发明名称为“杂交白玉米的用途”的专利申请的分案申请。
本申请与2001年3月27日递交的序号为60/279,145的美国临时申请和2002年2月15日递交的序号为60/356,758的美国临时申请相关。
技术领域
本发明涉及遗传学、植物生理学、谷粒组成的一般领域，而且特别涉及杂交白玉米在湿磨加工中的新用途。本申请进一步涉及新型杂交白玉米，所述新型杂交白玉米的组成特性得到增强、对新型终产品有用的关键成分的产率得到提高以及具有在湿磨加工过程中减少对副产品废料进行处理的可能性。所述新型白玉米产品增强了饲料应用的特性，尤其是增强了水产养殖方面的特性。
背景技术
玉米(玉蜀黍)具有雌雄同株开花的习性。雄花和雌花虽然是分离的却在同一植物上进行发育。雄蕊(雄性)花长在雄花穗中，雌蕊花长在果穗上。玉米主要是异花授粉；任何雄花穗的花粉对相邻植物的穗丝或者甚至对自身的穗丝进行随机授粉。玉米雄花穗平均产生2500万个花粉粒，而果穗大多具有500-1200颗种粒。
20世纪初期对玉米品种的开发依赖于混合选择。该技术不涉及花粉的控制；每根穗通过来自田间邻近植物的随机花粉混合物进行授粉。因此，选择进展得很慢。然而，该技术对简单遗传特性，诸如果穗和植物高度、果穗的数目、适应性、成熟期以及种粒和果穗特性是有效的。由于随机授粉包括产率高和产率低的植物，所以通过混合选择来提高玉米粒的产率更加困难。而且，利用混合选择技术不能区分遗传型和环境的影响。
或者，玉米育种者利用人工授粉、人工选择和遗传学分析开发了众多的玉米品系或品种，这些玉米品系或品种显示出多种所需的性状。例如产率、成熟时间、抗病性、抗虫性、果穗尺寸、植物高度、耐旱性。建立的近交系被用作进一步杂交、选择和分析的起始材料从而开发出另外的品种。Carnegie研究所的G.H.Shull(1909)由于提议开发玉米中的纯近交系而得到赞誉。该开发近交系的方法包括开放传粉品种的自花受精(自交)和纯合纯系型的选择。近交系通常不健壮而且产率低。经过长期的努力，育种者通过再循环改进了早期的原种近交系。而且，由通过某种形式的轮回选择改进的合成体和种群培育出新品系。由这些资源得到的新品系更健壮、逆境耐性通过植物密度的增高而更强，以及产率更高。更具体地是，已进行了自花授粉并进行了多代选择的植物在所有的基因座几乎都是纯合的而且产生单一种群的近交纯育子代。两种不同的纯合近交系(单交杂种)间进行杂交能产生单一种群的杂交植物，该植物的多个基因座可能是杂合的。
杂交玉米种子典型地由雄性不育系统通过手工或机械摘除雄花穗来产生。将两种玉米近交系隔陇交替种植在田间，将产花粉的雄花穗与一种近交系(雌性)分开。假设能够与外源玉米花粉充分分离出来，被摘除了雄花穗的近交系的果穗只能由其它近交系(雄性)授精并由此得到的种子是杂种并能长成杂交植物。
通过利用胞质雄性不育(CMS)近交系可以避免艰辛的而且偶尔不可靠的摘除雄花穗的过程。由于胞质产生的因子与核、基因组相反，所以CMS近交系的植物是雄性不育的。因此，该特性仅仅是由玉米植物中的母本遗传的，这是因为只有雌性才能将胞质提供给受精种子。CMS植物由来自另一个非雄性不育的近交系的花粉授精。来自第二个近交系的花粉可以是也可以不是起作用的基因，该基因使得杂交植物雄性能育。可以将摘除了雄花穗的能育玉米的种子和CMS产生的相同杂交种子混合在一起从而确保在长出杂交植物时具有充足的用于受精的花粉量。
有几种赋予获得性遗传雄性不育性的方法，诸如美国专利US4,654,465和US4,727,219中公开的赋予雄性不育性的基因组中的分离位点上的多突变基因，以及美国专利US3,861,709和US3,710,511中记载的染色体易位，其公开内容被特意插入本文作参考。本技术领域中还有多种其它赋予遗传雄性不育的方法，每一种方法都具有各自的优缺点。这些方法利用多种方法如向植物中转入编码细胞毒素物质的基因，该基因与雄性组织特异性启动子或一个反义系统相连，该反义系统中决定能育的基因已被鉴定出来并且该基因的反义基因被插入到植物当中(EPO 89/3010153.8和WO 90/08828)。
另一种用于控制雄性不育的系统使用了杀配子剂。杀配子剂不是遗传系统，而是化学品的局部应用。这些化学品影响决定雄性能育性的细胞。这些化学品的应用只对生长季节的植物能育性产生影响，所述植物被施用了杀配子剂(参见授予Carlson的美国专利US4,936,904，其被特意插入本文作参考)。杀配子剂的应用、应用时间和基因型特性经常限制所述方法的用途。
利用雄性不育近交系仅仅是生产杂交玉米的一个因素。杂交玉米的发育一般需要纯合近交系的发育，这些近交系的杂交和对杂交的评估。谱系繁殖和轮回选择繁殖方法被用来从繁殖种群培育近交系。繁殖程序将两个或多个近交系或各种其它种质源的遗传背景组入繁殖体中，通过自交和所需基因型的选择由这些繁殖体培育出新的近交系。新的近交系与其它近交系杂交而且对通过这些杂交产生的杂种进行评估以便确定这些杂种中的哪些杂种具有商品化潜力。植物育种以及杂种的开发费用昂贵而且耗时。
谱系繁殖始于两种基因型的杂交，其中一种基因型可能具有一个或多个另一种基因型中不存在的所需特性或者其中一种基因性与另一种基因性互补。如果两个原始母本不能提供所有所需特性，育种群体中可以包含其它来源。在谱系法中，高等植物进行自交并且通过连续繁殖进行选择。在连续繁殖过程中，通过自花合授粉和选择，杂合状态转变成同源系。典型地，在谱系育种法中，进行了五代或更多代的自交和选择：F1至F2；F2至F3；F3至F4；F4至F5等。
尤其是，单交杂种通过两个近交系的杂交而产生，其中一个近交系具有与另一个近交系的基因型互补的基因型。第一代的杂交后代被称作F1并且与其近交母本具有杂交活力或杂种优势。杂交活力可以表现为多基因性状，诸如营养生长增强以及产率提高。商业开发过程中寻求的通常就是这些杂种。就是说，商业杂交玉米的开发目的在于制备出能够结合产生优良农学性能的新型近交系。
典型地，杂交玉米品种的开发包括三个步骤：1)从多种种质群中选择用于育种杂交的植物；2)通过育种杂交选择的植物进行若干代的自交从而产生一系列的近交系，尽管这些近交系彼此不同，但却是纯一传代而且高度均一；和3)将选出的近交系与非相关的近交系进行杂交从而产生杂交子代(F1)。一旦创建结束，就能利用近交母本源源不断地制备出杂交种子并且能由该杂交种子长出杂交玉米植物。
当两个近交系通过杂交产生F1子代后就产生了单交杂种。双杂交杂种是通过四个近交系成对杂交(AxB和CxD)然后两个F1杂种在进行杂交(AxB和CxD)而产生的。F1杂种表现出的杂交活力大多在下一代(F2)身上丢失，因此，通过杂交得到的种子通常不被用于种植原种。
杂交种子的生产需要去除或灭活由雌性母本产生的花粉。花粉的去除或灭活不彻底会产生自花授粉的可能性。这种非目的性自花授粉的种子可能会无意地收割起来并与杂交种子一起打包。一但种植了所述种子，可能需要鉴别并挑选出这些自花授粉的植物。这些自花授粉的植物通常与用于产生杂种的雌性近交系相当。典型地，这些自花授粉的植物由于其活力的降低而能够被鉴别和挑选出来。雌性自交植物通过其营养和/或繁殖特性不太旺盛的外观来鉴别，所述外观包括植株矮小、果穗尺寸小、果穗和玉米粒的形状、玉米穗轴的颜色或其它特性。
自花授粉系的鉴定还可以通过分子标记分析来完成。参见，“杂交玉米中的雌性自花授粉的鉴定：通过电泳和形态学进行比较”，Smith，J.S.C.和Wych，R.D.，Seed Science and Technology 14，1-8页(1995)，其公开内容被引入本文作为参考。通过这些技术，自花授粉系的纯合性可以通过分析基因组上的不同基因座上的等位基因组成来验证。本文公开了能够快速鉴定本发明的方法。还要参见“通过后控制和电泳鉴定杂交玉米种子中的非典型植物”Sarca，V.等，Probleme de GeneticaTeoritca si Aplicata卷号20(1)，29-42页。
玉米是一种重要的田间作物。因此，植物育种人员不断努力的方向是研制稳定高产杂交玉米，该杂种在农学上是健康的而且是建立在稳定的近交系上。上述努力方向的原因是明确的：利用所使用的原料使玉米粒的产量达到最高值而且使作物对环境紧张的敏感性降到最低程度。在美国以及国外。约80％的今日玉米作物被用于饲养牲畜，含玉米食物和非食物产品的数目高达3500种以上而且还在不断增加。玉米也是一种用于玉米淀粉干磨法和湿磨法制造工业的主要产品原料。干磨法的主要产品包括例如玉米碴、玉米粗粉和玉米面。湿磨法的主要产品包括例如玉米淀粉、纤维制品、玉米浆和葡萄糖。从玉米胚回收的玉米油是干磨法和湿磨法的副产品。玉米湿磨法产品在工业和食品业方面的应用基于玉米的常规功能性和固有特性，诸如粘度、成膜性、附着性、口味、蛋白含量和淀粉类型。
这些研磨产品当中的一种，淀粉是由两种聚合物(多糖)、直链淀粉和支链淀粉组成。尤其是，得自于臼齿形玉米和硬粒种玉米的淀粉是由约73％的支链淀粉和27％的直链淀粉组成，其中每种淀粉在自然界都不以游离的形式存在，但是以一种被称作淀粉粒的离散型、半结晶聚合物组分形式存在。直链淀粉是一种基本上由线性聚合物组成的几乎全部是由α-1，4键接的D-吡喃葡萄糖。尽管直链淀粉通常被表示为单一的直链结构，实际上它常常是螺旋状的。由于该螺旋结构的内部含有氢原子，因而是疏水性的，从而使直链淀粉形成一种含有游离脂肪、甘油酯的脂肪酸组分、某些醇和碘的包合复合物。支链淀粉，大多数淀粉中的主要分子，是一种比直链淀粉大得多的支链聚合物。支链淀粉是由α-1，4键接的葡萄糖链组成，这些葡萄糖链通过α-1，6键接的支端连结在一起。
含淀粉植物，例如玉米，产生不同百分含量的直链淀粉和支链淀粉、不同大小的淀粉粒和不同聚合物重量的直链淀粉和支链淀粉。一种给定类型淀粉中的直链淀粉与支链淀粉的比例是一个与淀粉在食品中的功能相关的重要考虑因素；比例的不同会导致淀粉的物理和功能特性决然不同。就是说，直链淀粉和支链淀粉的含量和结构影响淀粉粒的体系结构、胶凝作用和糊化过程以及外观和结构特性。迄今，淀粉通常被物理和/或化学处理成具有这些或其它特性。例如，出于多种工业目的，用化学制剂处理颗粒状淀粉部分从而使淀粉更白。
淀粉粒中还含有微量的蛋白、脂类、水分和灰分(矿物质和盐)。根据从玉米粒中提取的难易程度将淀粉粒蛋白被分为两种类型：表面型和整体型。表面型淀粉粒蛋白用盐溶液来提取，而整体型淀粉粒蛋白需要更苛刻的提取条件，例如需要用十二烷基硫酸钠(SDS)洗涤剂或碱性溶液来提取。整体型蛋白被包埋在并且可能被共价结合在玉米粒的直链淀粉-支链淀粉结构当中，而表面型蛋白与与玉米粒的表面比较松散地结合在一起。为了分离回收淀粉或蛋白成分中的一种或两种，必须破坏蛋白/淀粉基质。在从淀粉中分离蛋白的已知方法中，或者是浸渍法破坏了蛋白和淀粉的用途或者是蛋白的回收效率非常低。
典型地，用于工业或食品业目的的玉米既可以干法研磨也可以湿法研磨。历来，湿磨法被主要用于黄臼齿形玉米等的加工。通常，白玉米品种的湿磨法加工效率低或者不能进行湿磨法加工。因此，玉米加工工业依赖于干磨法技术来加工白玉米。
干磨法的目的是除去玉米粒中的麸皮和胚芽从而保持胚乳部分基本完整，这种加工过程通常不能由湿磨法来完成或者不能有效地由湿磨法来完成。这种分离方法得到的主要产品的淀粉含量高、含油量低，基本不含麸子和胚芽并且具有很长的保质期和很好的稳定性。干磨法由若干个加工步骤组成，主要地是，对得到的玉米颗粒进行清洁，然后进行湿润或者调和从而使麸皮变得松弛和坚硬而且对胚芽进行软化以便在去胚器中进行分离。开始用去胚器除部分离成各个组成部分，一个专用磨碎机包括一个平端圆锥体，该圆锥体表面带有多个珠光旋钮，这些旋钮在孔室内旋转。当经调和的玉米颗粒通过该装置时，通过研磨作用剥去麸皮并从胚乳上剥去胚芽。胚芽、壳和胚乳小块穿过室中的孔(在下文中被称作“直通料”)以及较大的胚乳块从去胚器的端部或者尾部流出(在下文中被称作“尾部料”)。其余的步骤包括吸入、研磨和过筛；并且进行干燥和冷却。最终得到的是一系列的包括薄片状粗粉、玉米粉、玉米麸、玉米油和去皮玉米粒饲料在内的去胚玉米产品。所述去胚产品被广泛应用于食品和饮料，其中一些食品和饮料包括早餐食品、麦芽饮料、快餐食品、精制混合物、面糊和面包混合物和低卡/高纤维食品。
湿磨法主要被用来从玉米种提取淀粉和谷蛋白。作为部分副产品的其它成分包括胚芽、纤维和浸渍水。一般来说，湿法研磨包括最初在控制条件下进行水浸泡以便使玉米粒软化。然后研磨玉米并通过筛选、离心和冲洗对其组分进行分离。实际操作过程中的第一个步骤被称作浸渍并且包括控制工艺条件如温度、时间和二氧化硫浓度。通过浸渍软化了玉米粒，从而有利于玉米组分的分离。将玉米粒放入浸渍槽中，该槽配有温度约为120-125的逆流水。所述浸渍水经处理使二氧化硫(SO2)的重量百分比浓度达到0.12-0.20％。二氧化硫提高了水向玉米粒中的扩散速率并且有助于裂解蛋白-淀粉基质从而获得高产率和高质量的淀粉。将玉米粒在浸渍槽中放置24-50小时。一般来说，每浦式耳的玉米需要8-9加仑的水，其中在浸渍过程中每浦式耳的玉米吸收了约3.5加仑的水从而使玉米的湿度从约16％增加到45％。剩余的水，每浦式耳约4.5-5.5加仑的水被从系统中除去而且必须以一种环保可接受的方式进行处理。然后对玉米粒进行脱水，并且利用几套磨碎机进行处理从而释放出胚芽。
将胚芽回收后，包括淀粉、壳、纤维和谷蛋白在内的其余玉米粒组分采用另一套磨碎机进行处理后通过一套洗筛将纤维组分与淀粉和谷蛋白分离。除去了纤维后再使淀粉和谷蛋白通过洗筛。通过离心或进行第三次研磨后离心使淀粉与谷蛋白分离。离心产生了含有淀粉粒的浆液，对该浆液进行脱水、用新鲜水冲洗并干燥成含水量约为12％。可提取的淀粉量湿法玉米淀粉制造厂主要关心指标之一。这取决于组分分离的难易程度、产品的均匀程度和胚乳的坚硬度。黄玉米通常具有较硬的胚乳，从而在浸渍过程中需要较高浓度的二氧化硫来进行组分的分离。较多的二氧化硫由于需要处理而产生更多的副产品废料。
传统地，干磨法和湿磨法制造业没有根据杂交玉米颗粒的特定组成性质对用于研磨的杂交玉米进行选择，所述性质例如胚乳的蛋白特性，氨基酸特性、β-胡萝卜素特性、叶黄素特性、淀粉特性及其组合特性。事实上，玉米淀粉制造业中的通常做法是在磨粉前将不同的玉米品种混合在一起从而获得更均一的终产品。
因此需要根据玉米粒的特定组成，例如胚乳的蛋白特性，氨基酸特性、β-胡萝卜素特性、叶黄素特性、淀粉特性及其组合特性来选择适于湿磨法的杂交白玉米。还需要选择适于湿磨法的特定杂交白玉米从而在湿磨过程中有可能降低浸渍水和二氧化硫的使用量。为了有效地加工杂交白玉米还进一步需要改进湿磨法的工艺。
环境和遗传对用于碱性蒸煮的玉米的性质都有影响。参见，Bedolla，S.1980，“基因型对用于生产玉米饼的玉米的制作和结构的影响，”M.S.thesis，Texas A&M University，College Station。同时参见，Goldstein，T.M.1983，“环境和遗传对玉米的硬度和碱性蒸煮特性的影响，”M.S.thesis，Texas A&M University，College Station。总之，玉米用于碱性蒸煮的所需特性是：大小均匀的高密度和高容重的玉米颗粒。高比例的坚硬或硬质胚乳、无裂缝或应力裂痕的完整的颗粒、冠部无明显顶陷的颗粒、容易去皮、纯黄色或纯白色以及白穗而不是红穗。
蒸煮的速度受玉米吸收水和碱的相对速率的影响。对玉米进行不适当的干燥和处理会引起裂缝和破裂，从而导致蒸煮过度。柔软的颗粒、破裂的颗粒或有裂缝的的颗粒对水和碱吸收得较快并且蒸煮时间短。因此，某些颗粒被蒸煮过度而且在处理过程中可能发生溶解从而增加了干质的损失，并且产生性能很差的粗玉米粉(masa)。
蒸煮适当的玉米颗粒由充分凝胶化的、吸水胀润的淀粉粒和水合蛋白基质组成从而当进行石磨时则形成面团。石磨使吸水胀润的淀粉粒和水合蛋白裂解以及引起面团的形成。直链淀粉、支链淀粉和蛋白形成连续系统，即使非凝胶化的淀粉和完整的胚乳细胞以黏合在一起的面团形式结合在一起的“胶”。蒸煮过度经常形成粘稠度很高的粗玉米粉，这是由于形成了过多的胶。还不了解直链淀粉、支链淀粉、蛋白质、未凝胶化的淀粉粒和胚乳颗粒之间的相互复杂作用。对这种复杂性的更多了解将产生多方面的实际应用。
发明内容
本文记载的发明涉及特别被选用于湿磨法的新型杂交白玉米，而且包括新型杂交白玉米，该新型杂交白玉米具有增强的组成特性以及制备终产品所需的关键成分的产率得到提高，而且还具有减少对湿磨过程中的副产品废料进行处理的潜力。
本发明包括具有新的湿磨法加工特性和新的饲料价值的白玉米的杂种。本文公开的杂种包括组成特性增强的白玉米的优选实施方案，例如1851W和E8272，而且所述杂种属于玉蜀黍(Zea mays L.)。对这些杂种进行选育从而得到改进的和/或含量提高的一种或多种玉米粒成分并且进行有效的湿法磨粉。可以将至少一种成分掺加到终产品中。
本发明进一步包括根据玉米粒的特定组成，例如胚乳的蛋白特性，氨基酸特性、β-胡萝卜素特性、叶黄素特性、淀粉特性及其组合特性来选择适于湿磨法的白玉米杂种。其中至少一种所需特性包括一种可溶蛋白成分、一种可溶淀粉成分、一种可溶蛋白成分和一种可溶淀粉成分，包括脯氨酸的含量增高、基本上不含叶黄素的谷蛋白、基本上不含β-胡萝卜素的谷蛋白、直链淀粉/支链淀粉的比例约为3.0至约6.8的淀粉。优选的是胚乳的蛋白特征。
本发明的杂交种子含有一种可溶蛋白成分、一种可溶淀粉成分、一种可溶蛋白成分和一种可溶淀粉成分。所述杂交种子成分包括含有至少70％蛋白的谷蛋白，杂交种子的蛋白内含物至少50％可溶，优选至少65％可溶。
本发明进一步包括一种改进的湿磨法，其中本发明的杂种易于利用经改进的湿磨法分离成各个组分，所述经改进的湿磨法有可能提高工厂在产品量相对操作时间方面的效率。
按照程序对本发明的杂种进一步进行培育从而高产一种或多种氨基酸，例如脯氨酸。
本发明还包括获得非常纯的、洁白的天然淀粉，该淀粉具有改进的功能特性从而不需要进行化学修饰就能达到这样的白度。本发明包括选择白玉米杂种，该品种通过湿磨法能够产生高蛋白、几乎不含胡萝卜素的谷蛋白粉。
本发明进一步包括改进的湿磨法以便提取和分离白玉米杂种的玉米粒组分。
本发明进一步包括对独特淀粉复合物的鉴定，该淀粉复合物对浸渍时间、蒸煮时间、蒸煮温度以及减少碱性蒸煮玉米饼过程中的浪费都有很大的影响。
本发明进一步包括玉米饼生产模式的开发，该模式可被用作植物育种家的筛选工具。
通过以下的详细描述，本发明的特点和优点将显而易见。
附图的简要说明
图1表示1851W淀粉的差示扫描量热法(DSC)曲线。
图2表示发现于1851W玉米粒尖部的小圆颗粒的电子显微照片。
图3是1851W玉米粒冠部的电子显微照片。
图4是1851W淀粉的直链淀粉和支链淀粉的色谱图。
定义
下列定义有助于理解说明书和权利要求。当这些术语被用于下列实施例以及整个本申请中时，应当牢记本文提供的定义。
优势是指杂一种交品种相对另一种杂种在产率(每英亩蒲式耳)、含水量、收入、种群、植物群丛、根和测试重量方面的优势。
糊粉颜色是指被划分为白色、粉红色、黄褐色、褐色、青铜色、红色、紫色、淡紫色、无色和杂色的糊粉的颜色。
支链淀粉是指平均含有约70-75％的得自黄玉米种子的总玉米淀粉并且该玉米淀粉是分支分子，该分支分子具有α-(1，6)键接的支化点和由α-(1，4)键接的葡萄糖单元组成的线性区域。
直连淀粉是指平均含有约25-30％的总玉米淀粉，并且该玉米淀粉基本上是由键接在一起的葡萄糖单元组成的线性分子。
每英亩蒲式耳(BU ACR)是指收获时含水量被调到15.5％的玉米粒的实际产率。ABS为绝对值；％MN是培育杂种实验平均值的百分比。
玉米穗轴颜色是指被划分为白色、粉红色、红色或褐色的玉米穗轴颜色。
常见锈菌(高粱柄锈菌)是指1至9级的目测等级，表示对常见锈菌的抗病能力。分数越高表示抗病能力越强。
玉米植物部分是指细胞、原生质体、可由其再生玉米植物的组织培养物、愈伤组织、植物块、胚芽、花粉、花、玉米粒、果穗、穗轴、叶、外壳、茎、根尖部、花药、穗丝和玉米植物的其它完整器官或组织。
冠等级：1-8级(8＝非常小的冠)。
顶陷等级：1-8级(8＝无顶陷)。
差示扫描量热法能够直接测量淀粉凝胶化所需的能量。
变干(D/D)是指与一种杂种与另一种杂种相比达到可接受的收获期含水量的相对速率，该速率分为1-9个等级。低等级表示干燥较快的杂种而高等级表示干燥较慢的杂种。
抗旱能力(D/T)指的是1-9个等级的抗旱能力并且以在应力条件下获得的数据为基础。低等级表示抗旱能力强而高等级表示抗旱能力差。
果穗高度(EAR HT)指的是从地面至顶部长出的果穗节附着体测量的果穗高度而且高度以英寸表示。
果穗高度等级(E/HT/R)是1-9个等级，其中1、5和9分别表示非常低、中等和非常高的果穗部位。
果穗伸缩性是指与植物种群对应的果穗尺寸。确定的果穗尺寸是指在宽种群范围内果穗长度相当恒定。伸缩的果穗随着植物种群的不同在长度和周长方面都将发生变化。
果穗类型是指果穗的伸缩力并且被分为固定型(确定的果穗尺寸)、伸缩型(不确定的果穗尺寸)或半伸缩型。
突出体是生长到第二有领圈的(collared)叶(V2)期的等级，1＝良好。
胚乳颜色是被分为白色、浅黄色或黄色的胚乳颜色。
胚乳类型是被定为正常、非正常的(way)或不透明的胚乳类型。
GDD是从种植时间起近交系或杂种生长到开花或花粉脱落所需的生长天数或热量单位。对于每一杂种来说，其吸收一定数目的GDD以便生长到不同的植物发育期。GDD是测定植物成熟度的一种方式。
GDU＝生长度单位。
达到生理成熟期的GDU是指从种植时间起近交系或杂交系具有约50％的植物处于生理成熟期所需的生长度单位数。
至传授花粉的GDU是指从种植时间起近交系或杂交系具有约50％的花粉脱落所需的生长度单位数。
至长出穗丝的GDU是指从种植时间起近交系或杂交系具有约50％的植物长出穗丝时所需的生长度单位数。
颗粒包括由商业栽培者生产的成熟玉米粒，生产的目的不是栽培或繁殖其它品种。
颗粒的颜色是被分为白色、黄色、桔黄色、红色、紫色或褐色的颗粒颜色。颜色的差别可能是由于在子实体包被、糊粉、胚芽和胚乳方面存在着遗传差别。
灰叶斑(Cercospora zeae)病的等级靠目测被分为1-9个等级，其中9级表示具有最高的抗病能力。
坚硬的/HORNEOUS胚乳(％)：按照Quaker Oats制定的准则进行目测评估。
淀粉的高效大小排阻层析(HPSEC)能够测定在淀粉和淀粉基成分或食品的加工过程中的解聚(由于剪切力、酶或其它原因)程度。
杂种是指两个母本之间进行杂交受精得到的子代，所述两个母本属于不同的基因型，或者是指两个纯合个体之间进行杂交得到的第一代子代，所述两个纯合个体的一个或多个基因有差别。
玉米粒是含有成熟胚芽和胚乳的玉米颖果，所述胚芽和胚乳是双受精的产物。
玉米粒密度是通过对100个颗粒进行预称重，然后放置在微粒学氦气比重瓶中来测定以立方厘米计的体积。玉米粒密度被计算为100颗玉米粒的质量除以它们的体积所得到的值。
玉米粒行数是果穗上的玉米粒平均总行数。如果行数不确定，那么该值是位于长度中点位置上的果穗圆周一圈上的玉米粒的平均数。
晚季完整性：保持植物在收获前的整体性或完整性的能力，1＝良好。
粗玉米粉是一种用于生产玉米片和玉米基的玉米饼和玉米饼片的玉米基的面团。
至长出穗丝的成熟期是从种植时间起到50％的植物长出穗丝时的成熟时间并且以天数和热量单位测量。
至传授花粉的成熟期是从种植时间起到50％的植物传授花粉时的成熟时间并且以天数和热量单位测量。
NIXTAMALIZATION是取干玉米和石灰并在锅中将它们与水混合后加热到接近沸腾温度的过程。
Northern叶枯萎病(Exserohilum turcicum)等级通过目测分为1至9个等级，其中9级表示最强的抗病性。
果穗数是每棵植物上的果穗平均数目。
油(％)是指形成油的玉米粒的量，被表示为干重计的百分比。
果皮的颜色是被分为无色、桔黄色、樱桃色、红色、紫红色、紫色或褐色的皮颜色。
植物颜色是植物的颜色，其被分为非常浅的绿色、中等绿色和非常暗的绿色。
植物高度是从地面至雄花穗的顶端进行测量的，被以英寸进行测量。
蛋白质(％)是指形成粗蛋白的玉米粒的量，被表示为干重计的百分比。
快速粘度分析仪(RVA)是当温度升至95℃时在低剪切速率下测定淀粉粘度变化的装置。
相对成熟度是基于回归分析的成熟等级。通过利用对照杂种及其预先建立的相对实际收获湿度的天数等级来进行回归分析。测定待研究的杂种的收获湿度并将该湿度值带入回归方程式从而得到相对成熟度。
对低密度的反应：杂种对25,000株植物/英亩以下的植物群的反应能力，1＝极好。
对高密度的反应：杂种对范围从25,000至30,000株植物/英亩的植物群的反应能力，1＝极好。
根强度是指植物抗倒伏或倾斜45度以上的能力，该能力被分为1-9个测量等级，其中1、5和9分别表示优、良好和差。
种子是指用于繁殖植物品种目的而生产的成熟玉米粒。
幼苗的生长：从V2-V5期的生长等级，1-良好。
秆长是指果穗秆长度的测量等级，通常被分为短、中长或长。
Southern叶枯萎(Bipolar maydis)病等级被目测分为1-9个等级，其中9级表示最强的抗病性。
茎强度是指植物抗节点以下部位发生折断的能力，该能力被分为1-9个测量等级，所述节点以下部位长着果穗。，其中1、5和9级分别表示优、良好和差。
淀粉(％)是指形成淀粉的玉米粒的量，被表示为干重计的百分比。
淀粉渗出(％)：沿着胚芽四周具有淀粉渗出的玉米粒的百分率。
STAYGREEN是植物保持干枯的叶子和茎进行光合作用的能力，1＝良好。
斯氏枯萎(swilt；Erwinia stewartii)病等级通过目测被分为1-9个等级，其中9级表示最强的抗病性。
细度(％)：通过20/64”圆孔筛的玉米粒的百分比。
100颗玉米粒的重量是指对随机选出的100颗玉米粒进行的重量测量，由其平均值可以估测出玉米粒的相对大小。
除非另有定义，本文使用的所有科技术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员所通常理解的同样含义。尽管可以使用与本文记载的方法和材料相似或相当的方法和材料来实施本发明，但是下文记载了合适的方法和材料。本文提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献均被全文引入本文作为参考。如果发生矛盾，以本申请的说明书，包括定义在内为准。另外，材料、方法和实施例只是说明性质的，并不是为了限制的目的。
优选实施方案的详细描述
应当理解上述的一般描述以及下文的详细描述只是举例和说明性质的并不是象权利要求一样对本发明进行限制。
传统上对少量白玉米进行的湿法研磨很难生产出纯白色的精制食品。为了在经济上可行，所产生的精制淀粉的价格还必须抵的上生产付出的时间和费用，这是由于已知白玉米不能有效地进行湿法研磨。与所期望的相反，本发明的白玉米杂种可以有效地进行湿法研磨，并且事实上，采用标准湿磨法技术在操作上优于顶陷黄玉米。也就是说，白玉米杂种的组分采用标准湿磨法技术能容易地进行分离，并且采用改进的湿磨法技术还能进行更有效的加工。
本发明的具有代表性的实施方案包括Wilson Genetics白玉米杂种1851W和E8272，这两个杂种具有易于进行湿法研磨的稳定颗粒特性和颗粒组分收率。这些优选的杂种还具有优质的组分，尤其能很好地适用于新的湿磨法。
Wilson Genetics杂种1851W和E8272是单交杂种，这两个杂种由共同的雌性母本相关联。两个杂种都具有一个得自热带种质的雄性母本。其性状的比较概括如下：
表1 杂种1851W和E8272的实例性杂交描述信息
| 性状 | 1851W | E8272 |
| 雌性母本 | WEBF428C | WEBF428C |
| 雄性母本 | WICY226C | WICY418C |
| 相对成熟度(天) | 116-118 | 115-117 |
| 长出穗丝的GDU | 1499-1538 | 1499-1538 |
| 传授花粉的GDU | 1499-1538 | 1499-1538 |
| 生理学上成熟的GDU | 3175-3198 | 3150-3198 |
| 植物特征：植物高度(英寸)果穗高度(英寸)秆长玉米粒行数植物颜色玉米粒颜色 | 100-10450-56中等16暗绿白色 | 98-10250-56中等14-16暗绿白色 |
| 穗轴颜色果穗类型果穗弯曲果穗/茎的数目萌发幼苗生长晚季完整性Staygreen干枯茎强度根强度抗旱性对低种群的反应对高种群的反应 | 白色长，环绕四周的极好的(2.0)1非常好(3.0)非常好(4.0)极好(2.0)良好(2.0)良好(5.0)极好(2.0)良好(5.0)极好(2.0)极好(2.0)非常好(3.0) | 白色长，稀少的极好(2.0)1非常好(3.0)非常好(3.0)良好(5.0)非常好(4.0)非常好(4.0)非常好(4.0)良好(5.0)极好(2.0)极好(2.0)非常好(4.0) |
| 玉米粒特性皮的颜色糊粉颜色胚乳颜色胚乳类型 | 白色白色白色坚硬 | 白色白色白色坚硬 |
| Horneous胚乳100颗玉米粒的重量(克)-未筛分的蛋白质(％)-干重计油(％)-干重计玉米粒密度(g/cc)细度(通过20/64”筛％)冠等级顶陷等级 | 85-9038.3-41.09.0-11.04.2-4.91.31-1.345.0-10.06.57.0 | 85-9034.0-38.09.0-10.03.8-4491.30-1.3110.0-15.06.06.5 |
| 抗病性Northern叶枯萎病Southern玉米叶枯萎病灰叶斑病普通锈病斯氏细菌枯萎病 | 极好(1.0)极好(2.0)极好(1.0)中等(6.0)良好(2.0) | 极好(1.0)极好(2.0)极好(1.0)非常好(3.0)中等(6.0) |
本发明涉及包括1851W和E8272的种子在内的杂交白玉米种子、由所述杂交玉米种子生产的杂交玉米植物和1851W和/或E8272得变异体、突变体和修饰以及类似分类和定性的杂种。本发明还涉及这种杂种在生产其它杂种中的用途，例如三交或双交杂种。术语变异体、常规修饰和突变体是指能长成植物的杂交种子，该杂交种子与例如1851W和E8272杂种品种的表型类似。本文所使用的术语“植物”包括植物细胞、植物原生质、能由其再生出玉米植物的植物细胞或组织培养物、植物愈伤组织、在植物或部分植物体如花、玉米粒、果穗、穗轴、叶子、外壳、茎等内完整无缺的植物块和植物细胞。
范例性的杂种1851W的近交母本包括热带的，以及优选地，雄性母本WICY226C，和驯化的，以及优选地，雌性母本WEBF428C。范例性的杂种E8272的近交母本包括热带的，以及优选地，雄性母本WICY418C，和驯化的，以及优选地，雌性母本WEBF428C。热带的近交母本根据玉米粒的特性如硬度、抗病性和多样性来选择，但是当与U.S.产生的硬秆杂交时具有很高的产率。本文使用的术语“热带的”是指最初从美国以外的地区采集的种质。通过在一种或多种玉米粒特性，例如颜色(纯白色)、产率、玉米粒硬度、根冠的光滑度、玉米粒的大小和形状的均匀性、胚乳的蛋白特性、淀粉的特性，这些特性的组合等的基础上进行各种近交杂交来选择杂种。
本文公开的近交母本以及由其产生的具有代表性的F1杂种已于2001年1月22日按照MPEP§608.01(p)和37C.F.R.§§1.801-1.809被保藏在美国典型培养物保藏中心，10801 University Blvd.，Manassass，VA，20110-2209，给予的ATCC登记号：WICY226C的ATCC登记号为PTA-2921；WEBF428C的ATCC登记号为PTA-2924；1851W的ATCC登记号为PTA-2923；WICY418C的ATCC登记号为PTA2925；和E8272的ATCC登记号为PTA-2922。
与预期的相反，白玉米在湿法研磨应用中的性能很差，而本发明的杂种在采用标准湿磨法加工中表现出良好的性能，并且在采用本文公开的新工艺进行加工的过程中也可能具有良好的性能。更具体地是，本发明的杂种的颗粒组分(淀粉、纤维、蛋白和胚芽)相对其它白玉米以及多个品种的顶陷黄玉米来说分离得更彻底而且更容易分离，从而得到更纯的提取产物并且达到更高的研磨处理量。
本发明提供了新型的玉米谷蛋白粉、利用所述玉米谷蛋白粉的新型饲料成分、新型淀粉和白玉米有效用于湿磨法加工的用途，这在以前是未知的。从玉米植物提取玉米谷蛋白粉和淀粉是熟知的并且典型地包括湿磨法加工。根据本发明，湿磨法加工被用来从玉米粒中有效地提取玉米淀粉和蛋白。被提取的玉米淀粉按照下述方法来加工；提取的蛋白质以本级领域中熟知的那些方式来进行加工。传统的湿磨法有以下步骤组成：浸渍、研磨玉米粒和分离玉米粒的各组分。浸渍前，对玉米粒进行清理以便去除可能含有的碎屑。该清理过程通常在湿法淀粉制造厂进行。然后玉米粒被浸渍在浸渍罐中并在其中与约120的高温逆流水接触，该水含有重量百分浓度约为0.2％的二氧化硫。玉米粒在浸渍罐中保留约24-48小时。然后对所述玉米粒进行脱水并送进多套的磨碎机中进行加工。
在湿磨法加工中，第一套磨碎机通常研磨和粉碎玉米粒，从而由玉米粒释放出胚芽。适于湿磨法的商用磨碎机以Bauer的商标名进行销售(Andritz Incorporated，Muncy，Pennsylvania)。离心分离从其余玉米粒种释放出来的胚芽。一种典型的商用离心分离机是Merco离心分离机(Alpha Laval Separations，Inc.，Warminisder，PA)。在研磨的整个过程中，，玉米粒和玉米粒组分被维持在一种约40％固体重量计的浆液。
接着，对包括淀粉、壳、纤维和谷蛋白在内的其余玉米粒组分送进另一套研磨机中以便进一步研磨所述组分以及将壳和纤维与淀粉和谷蛋白分离开来，然后通过一套洗筛将纤维组分与淀粉和谷蛋白分离开来。所述淀粉和谷蛋白通过所述筛子。而纤维组分不能通过筛子。通过离心或者接着进行第三次研磨，从而将淀粉与蛋白分离。离心产生了含有浆液的淀粉粒，然后进行脱水、用新水冲洗并干燥成约12％的含水量。以上述方式从白玉米粒中提取出本发明的基本纯的淀粉。
通过本文公开的加工顶陷黄玉米粒的方法通常得到的淀粉和谷蛋白的产率范围分别为65-67％d.b.的淀粉和4.6-5％d.b.的谷蛋白。通过研磨本发明的杂交玉米的加工方法获得的产量分别约为70％d.b..和6-7％d.b.，表明对本发明的杂交玉米进行湿法研磨获得了更高产率的淀粉和谷蛋白。通过本发明的湿磨法回收到的谷蛋白所含有的蛋白量(77-82％)明显高于从顶陷黄玉米回收到的谷蛋白所含有的蛋白量(60-66％)。而且，对湿磨法回收的谷蛋白成分的分析结果表明得自顶陷黄玉米的谷蛋白含有22-23％的淀粉，而本发明得到的谷蛋白含有低于9％的淀粉，这清楚地表明在本发明的蛋白、淀粉分离方面发生了明显的改善；所述淀粉中直链淀粉和支链淀粉的百分含量范围分别为11-17％和80-86％。而且，与顶陷黄玉米相比，在本发明杂交品的加工过程中，总淹没效率得到提高，所述总淹没效率基于蛋白和淀粉的分离速率增加、淀粉和谷蛋白产率的提高和尽可能少地利用化学品。
优选地，为了保留得自本发明的终产品的所需特性，在保留的相同性基础上对本发明选择的杂种实施湿法研磨。本文使用的“保留的相同性基础”是指在研磨操作过程中至少约70％，优选地至少90％，以及更有选地99％的被研磨白玉米得自本发明的单杂种。也就是说，新型加工方法保留了在研磨过程中没有玉米粒混合的基础上保留了特定的性质。因此，所述杂种保持了在从种植至收获、储存和运到加工厂所需时间方面的一致性。优选地，所使用的最低纯度标准是98％。迄今，玉米粒的混合是工业上采用的一种主要的研磨方法，其有效地“中和”了多种玉米品种的优缺点。
本发明的杂交白玉米可被选用于基于一种或多种选择条件的湿磨法，通过所述选择条件这些杂交玉米可被识别并用来提供本文所述的优点。特别是，这些选择条件可包括：谷蛋白和淀粉的产率；胚乳蛋白的质量和/或含量；蛋白可溶性；叶黄素的含量(优选地是基本上不含)；β-胡萝卜素的含量(优选地是基本上不含)；蛋白的可消化性；和氨基酸特性(例如，脯氨酸的含量高)。通过进一步的实施例的方式，杂交玉米的附加选择标准可包括其淀粉组成的独特特性，诸如粘度、退化以及热峰。
1851W杂种是与这些选择条件有关的实例。1851W杂种的某些特定优点包括，例如谷蛋白中的淀粉含量低、氨基酸含量高、得自硬胚乳的蛋白产率高、色素成分含量低和稳定性高。玉米谷蛋白成分通常由20-23％的淀粉组成，而这些杂种的谷蛋白中的淀粉含量低于9％。约80％的蛋白中发现具有较高含量的所需选择的氨基酸。例如，除了可检测到1851W中的脯氨酸含量较高，叶黄素和；β-胡萝卜素的含量极低。蛋白在水中的溶解度增加了6倍；纤维和蛋白溶解性的提高(72％相对30-35％)增强了可消化性。可消化性的增强是由于蛋白含量的提高、而不是细胞壁的不溶性复合成分(同型纤维素)。1851W杂种的淀粉也抗凝胶化作用。本文公开的改进的淀粉是天然的但是具有下文讨论的改性淀粉的特性。1851W淀粉的独特特性包括其保持粘度和抗凝胶作用的时间比其它玉米品种长。这对食品工业是有利的。
在湿磨法产品和副产品的选择条件方面，E8272杂种与1851W相类似。E8272杂种的某些特定优势包括，例如纯白色玉米粒和胚乳的颜色，均匀的玉米粒尺寸、超过平均水平的蛋白和油含量、低灰质含量、优良的密度和低含量的叶黄素和β-胡萝卜素。
由本发明的杂种中获得的淀粉通常也比由典型的顶陷黄玉米获得的淀粉具有优势。通常，通过湿磨法获得的黄玉米淀粉需要进行八个常规处理中的一种或多种处理以便适于最终的多种用途。这些处理包括，例如漂白、轻沸、酸处理、酶处理、糊精化或干烤、醚化、酯化和交联作用。经这些处理中的一种或多种处理过的淀粉通常被称作化学改性淀粉。漂白(或氧化)使淀粉粒的颜色变浅并且通常是使玉米淀粉适于用作洗衣淀粉、纸张涂层、织物浆料和食品成分所必需的，但却易于降低由此生产的淀粉糊的粘度。
相反，本发明的纯白淀粉不需要漂白因而节省了湿磨机，漂白的代价通常需要改性过程。而且，粘度的保留增加了本发明淀粉的持水容量，因而为生产抗酸和抗剪切力的、适用作粘合剂和涂层的稳定淀粉提供了交联位点，并且还对食品和药品中的蛋白相互作用有利，所述的粘度通常在漂白过程中丧失。这种独特的淀粉，由于其交联作用增强而有利于在其电解质结合力增加的基础上进行废水处理和金属回收。而且，这种淀粉增强了提供用于连结其它聚合物的位点的能力，因此，省略了生产两性淀粉中的一个步骤。本发明具有用于食品配料业的明显优势。这种淀粉天然存在于这种品种中，不需要进行化学改性以及简化了FDA规定的批准程序。
淀粉通常是通过工业中已知的众多技术来进行改性从而改变淀粉的性能特性，然而仍然保留了天然淀粉或未改性淀粉的热值。改性中的一种类型是交联。当对水分散的天然淀粉进行加热时，淀粉粒开始膨胀，并且分散形成了短的膏状结构，该结构在赋予可口性和使食品体系增稠方面是必需的。然而，在天然淀粉的蒸煮过程中，该结构状态很快变成具有弹性的胶状，这时膨胀的颗粒破裂。蒸煮时间、温度和浓度以及剪切力和pH的微小变化就会显著地影响这种转化。交联改性作用通过增加负责保持颗粒完整性的氢键来增强颗粒的强度并且这些被用于克服膨胀淀粉粒对处理和加工条件的极度敏感性。
水分散的交联淀粉经常在涉及于较低温度和/或暴光量下延长贮存期的条件下使用，有时被用于重复冻融的循环中。在涉及暴露给低温的这种情况下，食品中的淀粉的水合力产生了明显的损失，因而导致凝缩、液体渗出、同时产品的结构、颜色和透明度出现明显的退化。克服这些困难的尝试包括通过多种化学衍生反应将取代支链引到淀粉分子上，例如通过淀粉与单官能试剂发生反应来引进取代基如羟丙基、磷酸、醋酸或琥珀酸基团。这些取代基通过阻碍分子之间或同一分子上的不同部分之间的结合来稳定淀粉，因而降低了被取代的淀粉在贮存过程中，特别是在低温下，丧失其水合力和透明度的趋势。这些衍生化反应可以单独进行，但是经常与交联作用同时采用。
碱性蒸煮要素
粗玉米粉是玉米基的粗玉米粉，其能形成玉米片、玉米基的玉米饼和玉米饼片。在被称作“nixtamalization”的过程中，碱性处理器在有石灰(氧化钙)存在的条件下通过蒸煮玉米制备出粗玉米粉。
nixtamalization始于将干玉米和石灰混合在水锅中并通入蒸汽来蒸煮所述物质直到接近沸腾。根据要制备的产品来改变蒸煮的时间。玉米饼片需要进行5至10分钟的蒸煮，而玉米片需要20至30分钟的时间。玉米饼需要更长的蒸煮时间。
某些处理器通过用冷水使玉米骤冷来终止蒸煮过程。其它处理器简单地将玉米排放出来。任何一种方式，接下来都必须将玉米在罐中浸渍8至12小时。由于蒸煮步骤通常只能将玉米粒部分进行蒸煮，所以必须进行浸渍来使水分和石灰分布均匀。
浸渍后，将玉米磨成粗玉米粉。粗玉米粉形成后再被煎制成玉米片；形成玉米片后焙烤制成玉米饼；或者形成玉米片后焙烤、切割和煎成玉米饼片。
若干变量影响nixtamalization的结果，这些变量包括玉米的硬度、石灰浓度、蒸煮时间和温度、浸渍时间和温度、蒸煮的程度和最终的含水量。尽管nixtamalization具有很长的历史，但是要改造成工业规模的加工方法还面临着一些挑战。
首先，用于蒸煮加热盛有水和玉米的巨大罐体需要大量的能量。浸渍时间也是非常关键的。如果浸渍时间太短，玉米粒中的坚硬区域难以进行研磨。所得到的粗玉米粉也可能趋向于干脆。浸渍时间太长会产生不易于切成薄片的粘度粗玉米粉从而很难进行下一步的加工。
另一个挑战是制备基于粗玉米粉的产品的蒸煮-浸渍步骤是分批进行的，而其余步骤是连续进行的。如果蒸煮或浸渍工序出了错，流程中的其余工序将经历很长的停工期。如果加工过程中的连续工序发生机械故障，当问题得到解决时对时间敏感的蒸煮和浸渍工序可能会造成浪费。
从蒸煮到形成并精细加工玉米基产品，干物质损失(DML)是一个不断前进中的挑战。事实上，某些生产商遭受干物质的损失高达8％至17％。由于玉米本身就可能是一个诱因，因此即使是最勤勉的公司也可能遭受降低产率的DML。
实施例1
该实施例阐明了从白玉米杂交系1851W提取本发明的基本上是纯的淀粉并且通过分析每个组分来确定各种特性。本发明(1851W)的淀粉、谷蛋白和纤维组分的提取和分析被概括在表2中。表2中还包括对本发明(1851W)的玉米粒与顶陷黄玉米的玉米粒进行比较的结果。本发明改进的玉米品种，F1杂种产生蛋白含量较高和类胡萝卜素含量极低的玉米粒。还可以明显地注意到1851W的谷蛋白和纤维组分的蛋白含量大大高于黄玉米的蛋白含量。另外，1851W的纤维成分的蛋白溶解值大大高于黄玉米的蛋白溶解值。提取过程被概括在图1中的流程图中。表2中的各组分的分析按照密苏里州，哥伦比亚市的密苏里-哥伦比亚大学的化学实验室试验站使用的标准方法并按照AOAC标准完成的。
表2 1851W与标准杂交黄玉米的湿磨法比较
| 性状 | 1851W谷蛋白 | 黄玉米谷蛋白 | 1851W纤维 | 黄玉玉米纤维 | 1851W淀粉 | 黄玉米淀粉 | 1851W玉米粒 | 1664玉米粒 |
| 粗蛋白(％)* | 77.46 | 71.90 | 19.3 | 10.40 | 0.31 | 0.26 | 9.86 | 8.81 |
| 粗脂肪(％)* | 1.04 | 1.38 | 1.91 | 47.12 | 0.00 | 0.08 | 4.49 | 4.21 |
| 粗纤维(％)* | 0.68 | 0.85 | 7.62 | 6.04 | 0.07 | 0.27 | 2.34 | 2.05 |
| 灰分(％)* | 2.22 | 3.35 | 5.40 | 0.87 | 0.09 | 0.21 | 1.26 | 1.45 |
| ADF(％)* | 2.30 | 0.96 | 10.01 | 22.43 | 0.06 | 0.02 | 3.64 | 2.90 |
| NDF(％)* | 2.82 | 1.65 | 44.94 | 39.39 | 0.43 | 0.31 | 13.24 | 11.35 |
| 纤维素(％)* | 2.15 | 1.93 | 9.45 | 17.47 | 0.03 | 0.06 | 2.73 | 2.65 |
| 磷(％)* | 0.58 | 0.91 | 0.99 | 0.24 | ＜0.06 | ＜0.05 | 0.26 | 0.31 |
| 淀粉(％)* | 9.93 | 10.53 | 28.93 | 10.41 | 96.28 | 98.25 | 64.67 | 71.73 |
| 蛋白可溶性(％)* | 9.25 | 8.22 | 6.84 | 1.22 | ＜0.40 | ＜0.4 | 0.95 | ＜0.40 |
| β-胡萝卜素(μg/100g) | 104.00 | 345.0 | 202.00 | 91.0 | ＜0.05 | ＜0.05 | ＜0.05 | 107.5 |
| 叶黄素(μg/100g) | 50.20 | 1804.0 | 89.70 | 0.22 | ＜0.08 | ＜0.08 | ＜0.08 | 4.08 |
| 脂肪酸(总脂肪％)： | ||||||||
| 肉豆蔻酸(14:0) | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.03 | 0.00 | 0.00 | 0.03 | 0.00 |
| 肉豆蔻脑酸(14:1) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 棕榈酸(16:1) | 11.98 | 14.17 | 13.66 | 10.14 | 27.87 | 27.39 | 11.68 | 13.14 |
| 棕榈烯酸(16:1) | 0.27 | 0.18 | 0.00 | 0.09 | 0.00 | 0.00 | 0.13 | 0.12 |
| (17:0) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 硬脂酸(18.0) | 2.16 | 1.86 | 2.35 | 1.91 | 2.63 | 2.36 | 1.93 | 1.94 |
| 油酸(18:1) | 21.29 | 21.81 | 22.51 | 26.71 | 10.84 | 12.06 | 22.43 | 23.77 |
| 亚油酸(18:2) | 57.80 | 55.02 | 57.45 | 58.04 | 44.81 | 42.41 | 59.42 | 56.42 |
| 亚麻酸(18:3) | 2.44 | 2.60 | 2.99 | 0.89 | 2.11 | 2.86 | 1.06 | 1.80 |
| (w18:4) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 花生酸(20:0) | 0.35 | 0.35 | 0.37 | 0.55 | 0.00 | 0.00 | 0.46 | 0.45 |
| 花生四烯酸(20:4) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| (w20:5) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 榆树酸(22:0) | 0.35 | 0.25 | 0.26 | 0.29 | 0.00 | 0.00 | 0.27 | 0.27 |
| 芥酸(22:1) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| (w22:6) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 木蜡酸(24:0) | 0.25 | 0.23 | 0.14 | 0.21 | 0.00 | 0.00 | 0.20 | 0.19 |
| (w24:1) | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
数值以0％的含水量为基础。
在下面的表3中对所述杂种与顶陷黄玉米的产率进行了总结和比较，具有说明性质的产率比被值以玉米粒组分的潜在增加值表示。
表3 潜在增加值产率的比较
| 品种 | 组分 | 产率(制粉) | $/# | $/蒲式耳 | 增加值($/蒲式耳) |
| 顶陷黄玉米 | 淀粉 | 67％ | 0.08 | 2.58 | -- |
| 谷蛋白 | 2.2#/BU | 0.12 | -- | ||
| 纤维 | 9#/BU | * | * | -- | |
| 胚芽 | 5.3#/BU | 0.20 | 0.49 | -- | |
| 浸渍水 | 0.20 | -- | |||
| 氨基酸(脯氨酸) | -- | 40.00/oz. | -- | -- | |
| 1851W | 淀粉 | 70.2％ | 0.11 | 3.71 | +1.13 |
| 谷蛋白 | 3#/BU | +0.73 | |||
| 纤维 | 8#/BU | * | * | +0.32 | |
| 胚芽 | 5.3#/BU | 0.20 | 0.54 | +0.05 | |
| 浸渍水 | 0.20 | +0.40 | |||
| 氨基酸(脯氨酸) | 3.2oz./BU | 40.00/oz. | -- | +127.00 |
如上所示，1851W玉米粒(Colorado Sweet Gold品种)具有70.2％的淀粉制粉率，即在含水量为15％的条件下每56磅蒲式尔得到33.7磅，而顶陷黄玉米产生67％的淀粉(～32.2磅/蒲式耳)。作为实例，食品级的淀粉在这种应用中每磅值$0.08。用于某些用途的1851W淀粉不需要漂白并且售价为每磅$0.11(对于所述杂种，33.7#x$0.11＝$3.71/蒲式耳)。顶陷黄玉米的售价为$0.08/每磅x32.2磅＝$2.58/蒲式耳。所得到的杂种的增加值为$1.13/蒲式耳。另外，杂种具有本文记载的多种独特特性。期中不需要对淀粉进行化学修饰的加工应用产生较高的增加值。例如，$0.16/磅节省33.7磅/蒲式耳导致$5.39/蒲式耳的增加值。
杂种产生的谷蛋白是3磅/蒲式耳，蛋白含量为80％(干质基)，而顶陷黄玉米产生的谷蛋白是2.2磅/蒲式耳，蛋白含量为60％。杂交谷蛋白基本上100％的可被消化，而顶陷黄玉米只有48％的可消化性。因此3磅/蒲式耳@80％＝2.4磅x100％可消化性＝2.4磅可利用蛋白/蒲式耳的杂交玉米，而顶陷黄玉米为0.64磅(2.2磅/蒲式耳@60％＝1.32磅/蒲式耳x48％可消化性＝0.64磅可利用蛋白/蒲式耳)。如果，例如得自顶陷黄玉米的谷蛋白每磅值$0.12，而0.64磅的可利用蛋白/蒲式耳每磅值$0.4125。在1851W的实例中含有附加的1.76磅的可利用蛋白，结果每蒲式耳的增加值为$0.73。
顶陷黄玉米产生9磅/蒲式耳的由23％淀粉和10％蛋白组成的纤维，而且38％是可溶的。表3中公开的杂种的实例产生8磅的纤维/蒲式耳。然而，该纤维的组成是8％的淀粉和20％的蛋白，而且纤维组分的72％是可溶的。较低淀粉值和较高蛋白含量以及可溶值被认为是阳性结果。纤维的当前值是未知的。然而，有理由假设向纤维增加10％(蛋白质)的浸渍水就能制备30％谷蛋白的饲料产品，该产品与标准的20％的市场产品具有竞争力。举例说，干产品类似于干酒糟(“DDG”)的值。估计每吨值约$120.00相对于20％谷蛋白饲料产品每吨(50％的含水量)值$40.00的增加值是$0.32/蒲式耳。
如果玉米粒的胚芽部分通常以每吨$180.00的价格卖给榨油商，而顶陷黄玉米产生5.3磅/蒲式耳的46.5％的油，那么，每磅$0.20的2.46磅值$0.49/蒲式耳。1851W杂种产生5.3磅/蒲式耳的51.2％的油。结果是2.71磅，值$0.54/蒲式耳，或$0.05增加值/蒲式耳。而且，如果油是现场提取的，然后卖给炼油商，那么油提取产品可能会升值到$0.49/磅。该提取技术具有90-95％的效率。因此，杂种与顶陷黄玉米(2.46磅x90％x$0.49/磅)相比开发了$1.19的价值(2.71磅x90％x$0.49/磅)，结果产生$0.11/蒲式耳的增加值。剩余物是2.8磅的粗粉，该粗粉可被制成发酵饲料或以每磅$0.12的价格作为常规谷蛋白进行销售，结果产生$0.34/蒲式耳的增加值。
另一方面，如果浸渍水的价格被预估为$0.20/磅可溶性蛋白(条件是浸渍过程中用的SO2可被中和)，而每蒲式耳产生2磅的可溶性蛋白，那么增加值是$0.40/蒲式耳。
无论是食品业还是医药业中使用的各种氨基酸都可以从玉米中来分离，条件是存在的量是重足的。通过实例来说，如果脯氨酸的价值被预估为约$40.00/盎司，而本发明的杂种含有约3.2盎司/蒲式耳的脯氨酸，则产生$127.00/蒲式耳的增加值。
如表4所示，在湿磨法过程中不需要额外的和/或重复的浸渍和循环，回收到的本发明的谷蛋白粉含有可消化性增强的明显增多的蛋白、较少的磷、较少的灰质和显著降低的β-胡萝卜素浓度。这些特性的综合形成了一种具有较高价值的饲料成分。在目前的市场中，估计这种类型的产品的增值范围是$80.00-$150.00/吨。利用这类产品的关键市场部分包括的饲料加工，在该加工过程中类胡萝卜素色素的不存在增强了肉(鲑鱼)或脂肪(猪、牛)的颜色，增加的可消化蛋白降低了加工的输入成本，该加工正在寻求另外的非动物来源的蛋白资源。
表4 谷蛋白粉的比较
| 性状 | 黄玉米谷蛋白 | 1851W谷蛋白 |
| 蛋白质(％db) | 68.55-73.57 | 73.31-77.46 |
| 粗脂肪(％db) | 0.87-3.06 | 0.69-1.47 |
| 灰分(％) | 2.93-4.45 | 1.67-2.90 |
| 磷(％) | 0.67-0.98 | 0.36-0.58 |
| β-胡萝卜素(μg/100g) | 80.0-104.0 | 300.0-345.0 |
| 叶黄素(mg/lb) | 5.0-25.0 | 130.0-170.0 |
实施例2
该实施例比较了杂种E8272与本文已经描述的有关杂种1852W的基本相似的特性。下面概括了提取技术和对照分析。
在衣阿华州大学的农作物利用研究所的中心实验室(Ames，Iowa)对1.159kg的E8272样品和1.158kg的1851W样品进行湿磨从而得到高质量的玉米淀粉、谷蛋白粉、纤维和胚芽。在50℃下将所述样品在2.5升的含有0.5％乳酸和0.2％SO2的溶液中浸渍40小时。排除被浸渍的玉米并测量浸渍水的体积和pH。然后分析溶解在浸渍水中的固体。
将浸渍玉米分成若干份，一份200克。在1升华林氏配有钝叶片的搅拌器中用200ml水将每份浸渍玉米以50％的速度碾磨4分钟。将粗磨浆液装进4升的桶中。将1升水加到所述浆液中。用刮刀混合所述浆液并静置30秒钟，使胚芽浮到液面。胚芽用7目的手持撇沫筛(2.8mm孔径)撇离液面并被装入一个2升的烧杯中。将该过程重复7次直到所有游离的胚芽基本上被除去。将所述胚芽与另一升水混合并用16目筛过滤。然后在一个大容量的通气烘箱中于50℃下将冲洗过的胚芽在筛上干燥24小时。从16目筛底下流出的液体(冲洗水)与去胚芽的浆液进行混合。
在4升华林氏商用大容量搅拌器中对所述去胚浆液进行2分钟的细磨，该搅拌器配有尖叶片并被设置成90％的速度。然后通过7目筛(孔径2.8mm)过滤所述的细磨浆液，该7目筛被放置在4升桶的顶上。用刮刀刮去晒上粗纤维部分，将粗纤维部分于1升的水混合，再次用7目筛过滤。然后粗纤维部分与另1升水混合并通过7目筛再过滤一次。将粗纤维部分装入一个大不锈钢盘中。然后通过置于另一个4升桶顶上的50目筛(孔径0.3mm)过滤剩余的浆液。纤维用刮刀刮下来后与1升水混合，再通过50目筛进行过滤。然后将纤维部分与另1升水混合并通过50目筛再过滤一次。将该纤维部分与前面收集的粗纤维部分混合并在一个大容量的通气烘箱中于50℃下干燥24小时。
底下流出的液体(含有细纤维和细磨淀粉)通过一个放置在4升桶顶上的200目筛(0.075mm的孔径)进行过滤从而将含有细纤维和细磨淀粉分离。细纤维用刮刀刮下来，与倾析水混合，并通过200目筛再次进行过滤。然后将细纤维与另一升水混合并通过200目筛再过滤一次。将细纤维装入一个玻璃烤盘中(与粗纤维分开)并在一个大容量的通气烘箱中于50℃下干燥24小时。
将剩余的浆液(细磨淀粉)冷冻在4℃下并沉降过夜约16个小时。沉降后，从细磨淀粉浆液中倾析掉约4升的水。剩余的浆液被混合到10升的玻璃桶中并被调到1.04的比重。被调浆液然后以300ml/分钟的速率泵到以0.6坡度放置的淀粉流槽(20’Lx4”W)上。谷蛋白被收集到放置在淀粉流槽远侧端的20升桶中，而较重的淀粉沉降到流槽上。细磨淀粉被抽尽后，立刻将倾析水以300ml/分钟的速率泵到流槽上以便冲洗淀粉部分。将淀粉沉降10分钟并将另外3升水以300ml/分钟的速率泵到流槽上以便最后一次冲洗淀粉。同时，另外500毫升水被装入水洗挤瓶中并被用来将表面残留的所有蛋白沿着流槽冲洗下来。马上将淀粉从桌子上刮下来，并在贮存前在一个大容量的通气烘箱中于50℃下干燥24小时。
将谷蛋白浆液以6000rpm离心20分钟。从谷蛋白浆液得到的倾析水(冲洗水)被用来检测可溶性固体。谷蛋白固体被放置在一个玻璃烘盘上并在一个大容量的通气烘箱中于50℃下干燥24小时。
固体成分的含水量以一式三份进行测定，测定是按照AOAC标准方法将2克的固体成分放在130℃的对流箱中干燥3小时。
被溶解在浸渍水中的固体是通过在一个大容量的通气烘箱中将全部固体成分于50℃下干燥24小时，接着按照AOAC标准方法在130℃的对流箱中干燥3小时来进行测定的。被溶解在冲洗水中的固体是通过在一个大容量的通气烘箱中将50克样品(一式三份)于50℃下干燥24小时，接着按照AOAC标准方法在130℃的对流箱中干燥3小时来进行测定的。
E8272杂种与1851W杂种和标准顶陷黄玉米的分析比较见表5。与1851W相似，E8272的蛋白含量比顶陷黄玉米的高而类胡萝卜素含量比顶陷黄玉米的低。
表5 E8272与1851W和标准顶陷黄玉米的玉米粒比较
| 性状 | E8272 | 1851W | 标准黄玉米 |
| 粗蛋白(％)* | 11.33 | 9.86 | 8.81 |
| 粗脂肪(％)* | 5.01 | 4.49 | 4.21 |
| 粗纤维(％) | 2.11 | 2.34 | 2.05 |
| 灰分(％)* | 1.24 | 1.26 | 1.45 |
| ADF(％)* | 3.69 | 3.64 | 2.90 |
| NDF(％)* | 13.92 | 13.24 | 11.35 |
| 纤维素(％)* | 3.44 | 2.73 | 2.65 |
| 磷(％)* | 0.28 | 0.26 | 0.31 |
| 淀粉(％)* | 64.76 | 64.67 | 71.73 |
| β-胡萝卜素(μg/100g) | 18.2 | ＜0.05 | 107.5 |
| 叶黄素(μg/100g) | ＜1.0 | ＜0.08 | 4.08 |
| 脂肪酸(％的总脂肪) | |||
| 豆蔻酸(14:0) | 0.12 | 0.03 | 0.00 |
| 肉豆蔻脑酸(14:1) | 0.08 | 0.00 | 0.00 |
| 棕榈酸(16:1) | 12.75 | 11.68 | 13.14 |
| 棕榈烯酸(16:1) | 0.23 | 0.13 | 0.12 |
| 硬脂酸(18:0) | 2.83 | 1.93 | 1.94 |
| 油酸(18:1) | 25.53 | 22.43 | 23.77 |
| 亚油酸(18:2) | 51.7 | 59.42 | 56.42 |
| 亚麻酸(18:3) | 1.29 | 1.06 | 1.80 |
| 花生酸(20:0) | 0.15 | 0.46 | 0.45 |
| 榆树酸(22:0) | 0.28 | 0.27 | 0.27 |
| 木蜡酸(24:0) | 0.00 | 0.20 | 0.19 |
*基于0％含水量的值
所有组分的总物料衡算以干基测定。
湿磨前，对玉米粒进行NIR分析，其结果见表6。与1851W杂种相比，E8272杂种具有较高的蛋白和淀粉含量以及较低的油含量。
表6 E8272与1851W的玉米粒特性
| 特性 | E8272 | 1851W |
| NIR蛋白含量(％，db) | 10.1 | 9.6 |
| NIR淀粉含量(％，db) | 71.1 | 67.0 |
| NIR油含量(％，db) | 3.85 | 4.25 |
| 绝对密度(g/cc) | 1.302 | 1.285 |
E8272杂种与其它商用杂种相比具有高于平均水平的湿磨特性。以干基计算的物料衡算表明对于淀粉组分获得了65.6％的产率，该产率落在通常利用该实验室方法测定的其它顶陷杂交白玉米的产率值范围的上限(64％+/-2％)。E8272样品产生的淀粉通常也比其它杂交白玉米产生的淀粉纯。淀粉的蛋白含量是0.35％，干基，比通常测得的其它杂交白玉米的蛋白含量(0.6％+/-0.2％)低得多。此前已经在商业的基础上证明了1851W的淀粉与蛋白能够很好地进行分离。根据这一资料，E8272湿磨性能遵循着与1851W相似的模式，具有产生甚至更高水平的淀粉纯度的潜力。
从1851W实验室样品获得的谷蛋白粉的蛋白含量(53.0％，干基)比采用该实验室方法测得的其它顶陷白玉米品种的蛋白含量(45+/-5％)高，见表7和表8。这些方法可鉴别使本发明的杂种具有独特性的增强的特性。
表7 E8272与1851W的实验室湿磨物料平衡
| 成分 | E8272产率(％，db) | 1851W产率(％，db) |
| 淀粉 | 65.6 | 65.2 |
| 谷蛋白粉 | 9.3 | 8.8 |
| 胚芽 | 8.1 | 9.7 |
| 粗纤维 | 7.9 | 7.9 |
| 细纤维 | 3.7 | 3.0 |
| 浸渍水可溶性物质 | 4.3 | 3.8 |
| 冲洗水可溶性物质 | 1.0 | 1.2 |
| 总固体成分 | 99.9 | 99.6 |
表8 固体组分的产品质量
| 组分 | E8272蛋白(％，db) | 1851W蛋白(％，db) | E8272油(％，db) | 1851W油(％，db) |
| 淀粉 | 0.35 | 0.42 | 0.059 | 0.046 |
| 谷蛋白粉 | 45.6 | 53.0 | 2.42 | 1.74 |
| 胚芽 | 13.3 | 14.2 | 39.4 | 40.7 |
实施例3
该实施例阐述了1851W的颗粒状淀粉的独特性和在玉米粒中的位置。Susan Duvick，USDA-ARS质量特性分析研究室的主管观察了得自1851W杂种的淀粉的结构和功能，该1851W杂种已经在衣阿华州大学的农作物利用研究中心进行了碾磨。该淀粉被凝胶化并贮存了一个星期，然后利用差示扫描量热法(DSC)进行分析以便确定需要多少能量来融化淀粉结晶。一种典型的玉米淀粉在进行的同样分析中产生单一的、非常均匀的峰。1851W淀粉的DSC曲线表明所述淀粉按照图1中所示的两个阶段进行凝胶化。
为了解释两个吸热过程，利用电子显微照相对淀粉状颗粒进行研究。1851W的玉米粒被冷冻破碎并对着玉米粒的尖端和冠进行观察。发现了两种不同类型的颗粒并且这两种颗粒的位置离得很远。在尖端区域，小的、圆的颗粒如图2所示。对着冠进行观察，发现了如图3所示的大的、角形颗粒。尽管典型的玉米淀粉具有许多种颗粒形状和尺寸，但不具有明显的双峰型。另一方面，小麦淀粉却有这类双峰淀粉颗粒组成，这种组成具有大A和小B-型颗粒。在小麦淀粉中，两种类型的淀粉颗粒在物理和化学性能方面都有区别。在尖端沿着不同的沟槽小、圆颗粒的存在是对加工过程中快速吸收水分的一种解释。
在USDA-ARS质量特性分析研究室进行分析，通过玉米粒淀粉的单步提取、实验室湿磨分离和电子显微观测冷冻破碎的玉米粒来检测E8272的淀粉。
实验室台上玉米粒单步加工方法包括将玉米粒浸渍到玉米粒软化，手工去皮和去胚，研磨玉米粒并使浆液流过尼龙筛以便滤掉纤维和胚乳的大凝聚颗粒，然后将淀粉和水收集到烧杯中。使淀粉沉降并冲洗几次从而去除残留的蛋白和纤维。通过测定吸光度相对时间的变化来确定淀粉的沉降速率。观察到1851W的淀粉比大多数其它杂种的淀粉沉降得快，通过电子显微照相确认表明淀粉粒大而致密。如表9所示，当E8272淀粉与1851W进行比较时，其甚至比1851W沉降得还快。
表9 通过吸光度测定的淀粉的沉降
| 时间(分钟) | 1851W | E8272 |
| 1.0 | 1.590 | 1.528 |
| 2.0 | 1.581 | 1.528 |
| 4.0 | 1.555 | 1.427 |
| 6.0 | 1.386 | 1.126 |
| 8.0 | 1.141 | 0.847 |
| 10.0 | 0.931 | 0.650 |
| 12.0 | 0.773 | 0.506 |
出乎预料地是，在电子显微镜下观察E8272的淀粉粒发现E8272得沉降速度快不是由于密度而是由于淀粉粒上的孔，这些孔是由固有的酶活性导致的。具有这种结构的淀粉粒在任何其它杂种中不明显并且在任何传统的玉米杂种中不曾观察过。这种淀粉结构可能会成为在碱性蒸煮或任何其它湿磨法加工过程中显著减少浸渍时间的下一个步骤。
为了与用于制备玉米饼的1851W模型进行比较，在实验室对E8272的谷物进行分析。采用下列处理方式：
90℃的蒸煮温度，25分钟的蒸煮时间，7小时的浸渍时间
90℃的蒸煮温度，25分钟的蒸煮时间，5小时的浸渍时间
90℃的蒸煮温度，25分钟的蒸煮时间，4小时的浸渍时间
85℃的蒸煮温度，25分钟的蒸煮时间，4小时的浸渍时间
在处理方式1中，产生的粗玉米粉非常湿因而不能用于制备玉米饼。这表明所述淀粉就象在淀粉沉降实验中一样进行反应，其中吸收水的速度比1851W快。在处理方式2和3中，浸渍时间减少了，然而粗玉米粉仍然太软太粘稠了不能制成薄片。在处理方式4中，通过将温度降到85℃，可以制备出高质量的玉米饼。
碱性蒸煮模式表明E8272可以在比正常温度(85℃与95℃)低得多的温度下进行蒸煮，蒸煮时间较短(25分钟与35分钟)，以及浸渍时间显著减少(4小时与12小时)。
实施例4
该实施例阐述了1851W淀粉的独特性和蛋白质复合物对碱性蒸煮，尤其是对玉米饼的生产所产生的影响。内布拉斯加州-林肯大学的食品加工中心的David Jackson博士开发了一种试验规模的标准化nixtamalization和玉米饼生产方法，在该方法中，可以进行定量的输入和输出。
在经过初步蒸煮试验确定了加工条件中的极限值后，Jackson博士研究出一种中心合成反应表面设计来确定能够用于研究的加工组合。在组合式的加工过程中，诸如玉米饼蒸煮和加工、反应表面实验设计能够通过较少的试验就能掌握宽范围的加工条件。一旦完成，所述模式就能作为确定最佳结果的图形参考。可以显示，例如蒸煮和浸渍的过程，从而使干物质的损失最低以及产生高质量得玉米饼和玉米片。另外，可以作为种植者不需要以商业用量进行生产就能评估和筛选新产品的有价值的工具。
按照确定的设计，Jackson小组对玉米进行蒸煮，其间收集了宽范围加工参数的数据，这些数据包括玉米固体成分的损失和在蒸煮、浸渍和冲洗水中的分布；中间产物和最终玉米饼的产率；和加工灵活性和玉米质量的主观观察。
当在低于93℃下温度下蒸煮，蒸煮时间与常规食品级杂种的蒸煮时间类似，但浸渍时间较短(即，10.5小时浸渍时间与常规食品级玉米的12.0小时浸渍时间相比)反映蒸煮和玉米饼制作特性的反应表面模型表明粗玉米粉的成片性对于1851W来说较高。还发现1851W的产品具有较高含量的干基(玉米饼产率)并且通过短至6小时的浸渍时间就能获得。总之，与常规的杂种相比，白杂交玉米对浸渍时间较不敏感。
缩短的浸渍时间为粗玉米粉-基的产品提供了几个优势。首先，由于nixtamalization是分批式加工，所以可能会成为生产的瓶颈。随着浸渍时间的缩短，在任何给定时间需要的罐数较少，从而提高了效率。在某些操作过程中，形成下流物流、焙烤和煎炸设备可以不进行全负荷的操作。在这些条件下，浸渍时间的减少可能会为提高生产能力提供潜力。
当设备出现故障时，浸渍容量还能在减少浪费方面提供另一个明显优势。另外，如果浸渍范围宽，加工者就能够通过减少蒸煮时间和延长浸渍时间来增强加工处理的能力。
内布拉斯加州的David Jackson博士对1851W淀粉进行了直链淀粉和支链淀粉的色谱分离，结果如图4所示。出来的第一个峰是支链淀粉，接着是直链淀粉。这是一条不寻常的分离过程，其中通常大多数的玉米淀粉通过该技术被轻易地得分离开来。对于1851W来说，似乎能够得到一系列全部落入直链淀粉和支链淀粉的光谱内的淀粉聚合物，甚至可以分离成有时被称作中间物质的物质。
David Jackson博士完成了对1851W淀粉中的直链淀粉和支链淀粉含量的计算评估。那时确定的值是50.2％的直链淀粉和49.8％的支链淀粉。然而，碱性蒸煮1851W需要较少的浸渍时间，较少的蒸煮时间和较低的温度，预计可能具有较高含量的支链淀粉。可以推理出1851W中的支链淀粉的支链长度可能增长了，因此可能会给出直链淀粉的假读数。
最近，衣阿华州大学的Jay-Lin Jane博士利用凝胶渗透层析和碘电位滴定来评估直链淀粉和支链淀粉得含量。这些结果如下所示：
杂种 直链淀粉％ 支链淀粉％
标准顶陷黄玉米 35.1 64.9
1851W 31.9 68.1
E8272 30.0 70.0
通过比较针对总碳水化合物含量的碘试验的蓝值，还评估出1851W淀粉得支链淀粉链的长度比普通的长。
在比粘度分析中(RVA)中，所述淀粉的初峰粘度比商用玉米淀粉的粘度高22％。接下来，保持在一定的温度下，同时搅拌一段时间，来进行测定粘度的试验。当与由商用淀粉得到的结果进行比较时，保持期后的所述淀粉的粘度高出31％。由于具有较高的初始粘度和交好的粘度滞留期，不需要改性，所述杂种的淀粉就可以提供出改性淀粉的某些特特性。
在伊利诺州大学，Steve Echkoff和Yolanda Lopes创建了一种小规模的实验室方法来快速评价用于粗玉米粉和玉米饼的玉米样品。利用该方法评价9个样品。这些研究人员在将100克的玉米样品在锥形烧瓶中蒸煮不同的时间。蒸煮后，将玉米浸渍在室温下的烧瓶中保持18小时。浸渍后，研究人员研磨粗玉米粉，使其成为球形，并用手工玉米饼压力机将其弄平。将得到的玉米饼焙烤并冷却。粗玉米粉和最终得到的玉米饼都进行附加试验，这些试验包括组织剖面分析(TPA)。TPA测定诸如硬度、粘合性、粘结性、咀嚼性、胶粘度和弹性这样的品质，从而被用来评估玉米制作的潜力。
对于粗玉米粉本身来说，1851W处于少数样品之间，这些样品在最短的蒸煮时间30分钟时吸收接近51％的最小目标含水量。另外，该杂种与其它样品相比，对蒸煮时间的变化反应较平缓。
测定粘合性作为整项工作需要从组织分析探针释放圆柱形粗玉米粉。表10表明杂交黄玉米的粗玉米粉粘合性随着蒸煮时间的延长而增强，而1851W的粗玉米粉在从30分钟的蒸煮时间到90分钟的蒸煮时间内降低了几乎50％。另一种Wilson Genetics白杂种，1780W也随着蒸煮时间而降低但是降低的程度较小。粘结性的实际意义在于太高的粘度导致粗玉米粉固着在设备上从而引发碾压和切割操作方面的问题。粘度太小导致玉米饼易碎。
表10 蒸煮时间对两种杂交黄玉米和
两种杂交白玉米的粗玉米粉粘合性的影响粗玉米粉粘合性(g)
| 蒸煮时间(分钟) | 1851W | 1780W | 标准软黄玉米 | 硬胚乳黄玉米 |
| 30 | 110 | 72 | 44 | 8 |
| 60 | 82 | 50 | 58 | 21 |
| 90 | 62 | 60 | 78 | 45 |
| 120 | 70 | 38 | 90 | 63 |
接下来，采用组织分析仪测定刺穿玉米饼所需要的力和距离-柔软度指标。针对经30分钟蒸煮的不同样品所需的所述力有很大的不同，而1851W所需的刺穿力最小。总之，所有测试杂种随着蒸煮时间的延长所需刺穿力减小。然而，大多数的杂种需要90至120分钟蒸煮时间才能达到1851W只需30分钟蒸煮时间就能达到的柔软度。
粘结度是粗玉米粉面团强度的测定指标。强度的测定是为了确定粗玉米粉样品抗相对第一次压缩的第二次压缩(变形)的能力。低粘结性是指当组织分析仪压缩面团一下，受力点则发生内部结构的断裂以致不再吸收压缩面团的力。所述粘结性被认为与粗玉米粉面团的成片特性有关并且与玉米饼的最终厚度有关。表11表明1851W杂种与其它杂种有着显著差异。对于1851W来杂种说，粘结性随着蒸煮时间的延长显著降低，而标准的软黄玉米的粘结性则随着蒸煮时间的延长增大。基本上，所述结果证实了在试验规模研究过程中发现的趋势，该趋势是1851W的反应与常规的杂种不同而且1851W的蒸煮时间、浸渍时间和蒸煮温度可被降低。
表11 蒸煮时间对两种杂交黄玉米和
两种杂交白玉米的粗玉米粉粘结性的影响粗玉米粉粘结性比
| 蒸煮时间(分钟) | 1851W | 1780W | 标准软黄玉米 | 硬胚乳黄玉米 |
| 30 | 0.178 | 0.153 | 0.143 | 0.148 |
| 60 | 0.162 | 0.151 | 0.153 | 0.144 |
| 90 | 0.153 | 0.155 | 0.163 | 0.147 |
| 120 | 0.154 | 0.160 | 0.177 | 0.154 |
尽管本发明的用途已经被初步公开与食品和饲料添加剂有关，但这不能被认为是对本发明的限定。本发明可被用于其它工业领域，例如涂料、塑料、纸、墙板。本发明具体体现在组成特性增强的杂交玉米和改进的衍生产物。不考虑本发明的具体应用，工艺参数是按照本技术领域中已知的程序以及本文中公开的程序计算的。而且所述必需计算结果的提纯通常由本技术领域中的技术人员来进行并且也在这些技术人员日常进行的工作职责的范围内，而不需要进行额外的实验。
当上述描述包括很多特征时，这些特征不应被理解为对本发明的限制，而是对本发明的优选实施方案的举例说明。也就是说，本发明的上述描述是为了说明和解释而举的例子。为了适用于各种用途和条件，本技术领域的技术人员对本发明可能做出的各种改变和改进都不会偏离本发明的实质和范围。因此，这些改变和改进是适当的、公正的并且旨在落入后面所附的权利要求的全部范围内。因此，本发明的范围应当由所附的权利要求及其法律等同意义的内容来确定，而不是由本文提供的实施例来确定。
由白玉米的粗玉米粉制备的玉米饼、玉米饼片和玉米片使消费者产生一个更深的印象。过去，由于白玉米的产率较低而使其价格居高不下，所以产生这种印象是理所应然的。如今，种子公司已经解决了白玉米的产率问题并且注重增加食品制造商的价值。例如，得自WilsonGenetics，L.L.C.，Harlan，IA的Zimmerman 1851W白玉米杂种实际上可以帮助玉米糊基产品的生产商降低成本、提高生产效率和增强生产的灵活性。
保藏信息
上文公开的并在所附权利要求中记述的Wilson Genetics，LLC的玉米近交系WEBF428C和WICY418C已经被保藏在美国典型培养物保藏中心(ATCC)，10801 University Boulervard，Manassas，Virginia20110。保藏日期是2001年1月22日。自从该申请的申请日之前，从由Wilson Genetics，LLC保藏的同一保藏物取出过2500颗种子。所有对保藏的限制都已取消了，并且所述保藏旨在满足37C.F.R.′1.801-1.809的所有要求。ATCC登记号分别是PTA-2924和PTA-2925。保藏物在保藏机构的保藏期将为30年，或者在最后一次请求后5年，或者为该专利的有效期限，以较长的期限计算，并且在保藏期间将根据需要进行替换。
Claims (45)
1.一种湿磨白玉米从而回收一种或多种成分的方法，所述成分包括一种或多种蛋白、淀粉、纤维和谷蛋白，包括步骤：
a)基于所需信息选择一种白玉米，所述信息包括一种或多种选自胚乳的蛋白特性、氨基酸特性、β-胡萝卜素特性、叶黄素特性、淀粉特性及其组合的信息；和
b)湿磨玉米。
2.权利要求1所述的方法，所述信息包括胚乳的蛋白含量。
3.权利要求1所述的方法，所述信息包括氨基酸的含量。
4.权利要求1所述的方法，所述信息包括β-胡萝卜素的含量。
5.权利要求1所述的方法，所述信息包括叶黄素的含量。
6.权利要求1所述的方法，所述信息包括淀粉的可溶性。
7.权利要求1所述的方法，其中在保持一致性的基础上进行湿磨。
8.权利要求7所述的方法，其中至少70％的湿磨白玉米得自具有一种或多种所需特性的白玉米。
9.权利要求7所述的方法，其中至少90％的湿磨白玉米得自具有一种或多种所需特性的白玉米。
10.权利要求7所述的方法，其中至少98％的湿磨白玉米得自具有一种或多种所需特性的白玉米。
11.权利要求1所述的方法，其中所述谷蛋白基本上不含β-胡萝卜素。
12.权利要求1所述的方法，其中所述谷蛋白基本不含叶黄素。
13.权利要求1所述的方法，其中所述淀粉基本上是纯淀粉。
14.一种选择适于湿磨法的白玉米的方法，包括：
a)生产F1白玉米杂交种子；
b)在保持一致性的基础上对F1白玉米杂交种子进行湿磨从而回收所述杂交种子的一种或多种成分；和
c)确定一种或多种湿磨杂交种子是否具有适于湿磨法的所需特性。
15.权利要求14所述的方法，其中F1白玉米杂交种子包括一种得自WEBF428C与白玉米近交系杂交的杂交种子，所述WEBF428C的ATCC登记号是PTA-2924。
16.权利要求15所述的方法，其中所述白玉米近交系包括WICY418C。
17.一种白玉米食物，其获自包括至少一种湿磨回收的白玉米种子成分的组分，所述白玉米种子得自WEBF428C与白玉米近交系的杂交，所述WEBF428C的ATCC登记号是PTA-2924，所述至少一种成分通过包括湿磨法的方法获得。
18.权利要求17所述的食物，其中所述成分包括选自湿磨效率、胚乳的蛋白特性、氨基酸特性、淀粉特性、谷蛋白特性及其组合的所需特性。
19.权利要求18所述的食物，其中所述氨基酸特性是脯氨酸含量的指标。
20.一种生产白玉米终产品的方法，包括步骤：
a)提供一种具有基本上不含β-胡萝卜素的玉米粒成分的白玉米种子；
b)湿磨白玉米种子；和
c)回收所述成分并将该成分掺入食物中。
21.权利要求20所述的方法，其中回收的成分是谷蛋白。
22.一种生产白玉米终产品的方法，包括步骤：
a)选择一种用于湿磨法的白玉米种子，基于所述种子胚乳的蛋白特性；和
b)对种子进行湿磨。
23.一种获得氨基酸的方法，包括步骤：
(a)确定白玉米品种的玉米粒具有所需的氨基酸特性；
(b)提供多个所述玉米粒；
(c)从所述玉米粒中回收一定量的基本上纯的氨基酸。
24.一种通过WEBF428C与WICY418杂交生产杂交白玉米的方法，所述WEBF428C的ATCC登记号是PTA-2924，所述WICY418的ATCC登记号是PTA-2925。
25.一种由WEBF428C与WICY418杂交产生的杂交玉米种子，所述WEBF428C的ATCC登记号是PTA-2924，所述WICY418的ATCC登记号是PTA-2925。
26.一种由权利要求25的种子产生的玉米植物或其部分。
27.权利要求26所述植物的花粉。
28.权利要求26所述植物的胚珠。
29.一种具有权利要求26所述植物的生理学和形态学特性的玉米植物。
30.权利要求28所述植物的可再生细胞的组织培养物，其中所述组织再生出能够表达由WEBF428C与WICY418杂交产生的杂种的全部形态学和生理学特性的植物，所述WEBF428C的ATCC登记号是PTA-2924，所述WICY418的ATCC登记号是PTA-2925。
31.一种由权利要求30的组织培养物再生的并且能够表达由WEBF428C与WICY418杂交产生的杂种的全部形态学和生理学特性的玉米植物或其部分，所述WEBF428C的ATCC登记号是PTA-2924，所述WICY418的ATCC登记号是PTA-2925。
32.一种用于生产玉米种子的方法，包括步骤：使两个玉米品种进行有性杂交，其中两个品种中的至少一个得自ATCC登记号为PTA-2924的WEBF428C与ATCC登记号为PTA-2925的WICY418之间的杂交并且收获通过杂交步骤产生的种子。
33.通过权利要求26的植物与一种玉米植物杂交产生的杂交种子，所述杂交种子的基因组的50％是由权利要求26的植物贡献的。
34.一种利用白玉米的方法，包括在保持一致性的基础上对白玉米种子进行湿磨，所述白玉米种子具有包括ATCC登记号为PTA-2924的WEBF428C的谱系。
35.权利要求34所述的方法，其中所述白玉米包括杂种。
36.权利要求35所述的方法，其中所述白玉米杂交种子的谱系进一步包括ATCC登记号为PTA-2925的WICY418C。
37.一种生产玉米粗玉米粉的方法，包括：
a)将玉米粒与水和石灰混合以制备一种混合物；
b)在低于93℃的温度下加热所述混合物；
c)将所述混合物浸渍不到7个小时；和
d)排放出所述混合物中的所述水从而生产玉米粗玉米粉。
38.权利要求37所述的方法，其中所述加热的温度在约80℃至约93℃之间。
39.权利要求37所述的方法，其中所述浸渍进行约4至约7小时。
40.权利要求37所述的方法，其中所述玉米粒是白玉米。
41.通过湿磨白玉米产生的谷蛋白，其含有低于0.6％所述谷蛋白的三价磷。
42.权利要求37所述的方法，其中所述玉米粗玉米粉在蒸煮30分钟时的粘结性值大于0.16。
43.权利要求37所述的方法，其中所述玉米粗玉米粉在蒸煮30分钟时的粘合性值大于90。
44.一种白玉米玉米粒，在25％以上的玉米粒中含有淀粉粒，而在25％以下的玉米粒中有50％以上的所述淀粉粒的直径小于2微米。
45.一种白玉米玉米粒，在25％以上的玉米粒中含有淀粉粒，而在25％以下的玉米粒中有50％以上的所述淀粉粒的直径大于6微米。
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