玉米淀粉是人類主要的淀粉來源之一，也是工業(yè)淀粉和以淀粉作為原料的深加工產業(yè)的主要原料。
美國淀粉加工業(yè)95%的淀粉都是玉米淀粉，我國淀粉的主要生產原料也是玉米。
通常所說的玉米淀粉是直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合物，高直鏈玉米淀粉是指玉米淀粉之中直鏈淀粉含量高達55%～85%，而普通玉米籽粒之中直鏈淀粉的含量只有22%～27%。
直鏈淀粉是由葡萄糖通過α-1，4鍵連接在一起的聚合物，聚合度為100個～6000個葡萄糖單位，呈鏈狀結構。它的水懸浮液在加熱時不產生糊精，而以膠體溶解，形成黏度較低的不穩(wěn)定溶液，在50℃～60℃下靜置較長時間后，會析出晶狀沉淀，反應是可逆的，遇碘反應呈藍色。
1.直鏈淀粉在生物降解塑料中的應用
直鏈淀粉具有近似纖維的性能，相對于一般淀粉具有獨特的應用價值，尤其是經(jīng)過理化修飾后的直鏈淀粉功能進一步加強，為開拓淀粉在工業(yè)生產中的應用提供了新原料。
用直鏈淀粉制成的薄膜，具有較好的透明度、柔韌性、抗張強度和水不溶性，并且無毒、無污染，廣泛應用于密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料。
德國BATTELLE研究所已經(jīng)成功改良了青豌豆品種，研制出直鏈含量很高的淀粉，可以直接用通常的方法成形，得到的膜透明柔軟，性能與PVC類似，在水中或潮濕土壤中可完全降解。美國曾申請過生產直鏈淀粉薄膜的專利，它既可包裝粉狀產品，又可包裝速凍食品。
由于直鏈淀粉較高的抗切力和強度，以及良好的抗水性能，還被用于起皺和膠粘劑工業(yè)。直鏈淀粉可用于多種膠片和各種膠條的制造。用直鏈淀粉制造的膠片具有突出的透明度、彈性、抗拉強度和抗水性。
目前，全世界都在呼吁治理白色污染，即農用地膜、生活垃圾中的塑料污染已經(jīng)成為世界一大公害，特別在我國尤為突出；而以直鏈淀粉為原料制成的光解膜已成為在塑料工業(yè)中應用的最新科技成果，這也是高直鏈淀粉玉米最具吸引力的地方。利用高直鏈淀粉取代聚苯乙烯生產光降解塑料，這種塑料有可能應用于包裝工業(yè)和農用薄膜加工業(yè)，是解決目前日益嚴重的白色污染的有效途徑，它的利用將為世界環(huán)保事業(yè)帶來一次重大革命。美國已選育出高直鏈淀粉玉米，主要供應美國和西歐生產光解塑料膜的原料。
據(jù)報道，利用含有不同直鏈的4種干燥玉米淀粉在185℃與PLA進行共混，共混物拉伸強度和斷裂伸長率隨淀粉含量的增加而降低，但是在與PLA同比率共混時，4種淀粉的共混物沒有明顯的不同。淀粉中PLA吸水率的速度和程度隨淀粉含量的增加而增加。高含量直鏈淀粉的共混物要比普通的和蠟質玉米淀粉的共混物的吸水率低。
Kim等人制備了PLLA玉米淀粉和PLLA/高直鏈玉米淀粉（≤40%）共混物，研究發(fā)現(xiàn)，共混物斷裂時的拉伸強度和伸長率隨淀粉含量的增加而降低。在相同淀粉含量下，含高直鏈淀粉共混物的拉伸強度比天然玉米淀粉的拉伸強度大。
為了進一步改善直鏈淀粉的加工性能，邱禮平等人對高直鏈交聯(lián)變性淀粉結構及糊化性質進行了研究。研究表明，直鏈淀粉含量越高，分子間易結合，易發(fā)生凝沉，糊化越難；但其剪切力強，成膜性能好。淀粉經(jīng)過變性后其性質也會改變，高直鏈淀粉經(jīng)交聯(lián)形成的交聯(lián)變性淀粉的分子量比高直鏈淀粉大，剪切力強，更易凝沉，不易膨脹，難糊化，但成膜性能好；而且70%高直鏈淀粉交聯(lián)效果比50%高直鏈淀粉好；直鏈淀粉含量越高的淀粉越難溶于水。由于直鏈淀粉以上特性，在工業(yè)上，高直鏈交聯(lián)淀粉對進一步改善降解材料的耐水性有著廣闊的應用前景。
2.高直鏈淀粉玉米的研究與應用的局限性
直鏈淀粉的合成受復雜的基因環(huán)境相互作用的影響，增加直鏈淀粉含量，就可能降低產量和其他農藝性狀。在高直鏈淀粉玉米育種中遇到的問題主要有：
① 淀粉總含量的下降；② 水分含量的增加；③ 產量的下降。
目前，高直鏈淀粉玉米雜交種的產量僅為普通玉米的65%～75%。既基因雖然可以顯著提高直鏈淀粉的含量，但是也會引起其他農藝性狀的不良表現(xiàn)。2001年，滕文濤等人研究發(fā)現(xiàn)，在自交系轉育成具有ae基因高直鏈淀粉玉米過程中，籽粒的光澤度和飽滿度均發(fā)生變化。籽粒飽滿度下降必然引起千粒質量降低，這可能就是造成產量下降的主要原因。正是因為存在著與基因相聯(lián)系的某些農藝性狀和加工方面的缺陷，雖然美國對高直鏈淀粉玉米的研究已有40年的歷史，但目前只有卡斯湯姆農場種子公司生產這種玉米，只有兩家大型玉米濕磨廠生產玉米直鏈淀粉。因此，選育高直鏈淀粉玉米時，既要保證ae基因高效表達，又要注意千粒質量的選擇。
3.高直鏈淀粉玉米的發(fā)展前景
白色污染給人類生存環(huán)境帶來難以估量的損失，這已引起全社會乃至全人類對環(huán)境保護的高度重視。面對日益枯竭的石油資源，符合潮流的生物降解材料作為高科技環(huán)保產品正成為一個研發(fā)熱點。降解塑料要進入市場必須達到以下要求：
① 實用性，具有與同類普通塑料近似的應用性能；
② 降解性，在完成使用功能后能在自然環(huán)境中較快地降解，成為易被環(huán)境消納的碎片，最終回歸自然；
③ 安全性，降解過程中和降解后的殘留物對自然環(huán)境無害或無潛在危害；
④ 經(jīng)濟性，價格與同類普通塑料接近或持平。
然而生物降解塑料的價格過高，降解塑料比同類現(xiàn)行塑料產品的價格高50%以上，其中能完全降解的高出4倍～8倍，成為其推廣應用的最大障礙。為了降低成本，保證產品的降解性能，淀粉可生物降解塑料成為全國都在關注的熱點產品。
淀粉是目前使用最廣泛的一類可完全生物降解的多糖類天然高分子，具有原料來源廣泛、價格低廉和易生物降解等優(yōu)點，在生物降解材料領域占有重要的地位。國內外公布的各種牌號淀粉塑料的力學性能一般可以與同類應用的傳統(tǒng)塑料相比，但其使用性能往往不盡如人意，其主要缺點之一是含淀粉的降解塑料耐水性都不好，濕強度差，一遇水其力學性能則嚴重降低，而耐水性恰恰是傳統(tǒng)塑料在使用過程中的優(yōu)點。高直鏈淀粉相對于普通淀粉有較好的抗水性、耐剪切性和成膜性，因此在塑料工業(yè)中的發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
從混合淀粉中分離直鏈淀粉的成本是很高的，如果只靠進口，價格十分昂貴的，一般為2000美元/t～2500美元/t。到現(xiàn)在為止，我國對高直鏈淀粉玉米還沒有進行完整系統(tǒng)的研究，尚無雜交種育成。我國直鏈淀粉仍然主要依靠進口，每年需要花去大量外匯，這就要求我們加強對高直鏈淀粉玉米品種的培育，選育出優(yōu)質、高產、多抗性的高直鏈淀粉玉米品種投入生產，使得玉米從單純的糧食作物、飼料作物逐步向經(jīng)濟作物和工業(yè)原料過渡，由單純產量型向品質型和專用型轉變。
法國農業(yè)工業(yè)研究和開發(fā)中心的尼古拉?博吉翁認為，可生物降解塑料的制造將成為世界各國生產谷物的一個重要出路。隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，為了適應新需求，高直鏈淀粉玉米商業(yè)生產利用，將對改善農村產業(yè)結構及國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
產品優(yōu)勢：
產品通過ISO14855堆肥檢測，獲得了CNAL國際機構認證；FDA認證；SGS認證，BRC認證，ISO9001國際質量管理體系認證；ISO14001國際環(huán)境管理體系認證；QS食品質量安全認證。
玉米淀粉基生物可降解異性餐具，全降解包裝袋是人類生存環(huán)保的無公害綠色產品，國際上倡導，國內政策大力支持。
一次性可降解餐具，一次性降解袋的優(yōu)點：
對人體無公害 由于它是玉米淀粉和其他環(huán)保材料精制而成，不含人體有害物質，可放心長期使用。
零污染 產品埋入泥土中，在適宜的溫度下，180天后可降解形成二氧化碳和水，對土壤和空氣不造成污染。
節(jié)約資源 玉米淀粉是可再生資源，取之不盡，用之不竭，而紙質餐具和塑料餐具需大量的木材和石油化工產品。以玉米淀粉為原料可節(jié)省大量的石油和森林資源。
品質高 產品密織性好，耐水、耐油、防滲透，同時具有良好的耐高溫和耐低溫性，適合冰箱冷凍、冷藏、保鮮食品，微波爐加熱等。
產品前景：
一次性餐具自1984年在我國首次使用以來，以聚苯乙烯（eps)為主要原料的發(fā)泡塑料餐具迅速遍布我國的每個角落，進入人的日常生活，形成巨大的消費市場。據(jù)統(tǒng)計，目前我國每年消費快餐用具約100億只，其中大部分是一次性發(fā)泡塑料餐具，并且每年以25%的速度增長。
由于聚苯乙烯的不可降解，難以回收等缺點，給處理工作帶來了很大的不便。目前在我國個城市的大街小巷，旅游景點、鐵路沿線及江河湖泊。這種被廢棄的一次性餐具隨處可見，可謂觸目驚心，給環(huán)境造成了嚴重的污染。這種“白色污染”不僅增加了環(huán)衛(wèi)工人的勞動強度，給人們帶來視覺上的污染，而且正日益嚴重的污染著我們賴以生存的土地資源和水資源，同樣給人們帶來了諸多的不便和危害。
令人欣慰的是我國在這方面的研究已經(jīng)做了大量的工作，并且取得了很大的成績，加上在政府的科學指導和強有力的支持下，各種環(huán)境餐具便應運而生，收到良好的社會效應。
美國淀粉加工業(yè)95%的淀粉都是玉米淀粉，我國淀粉的主要生產原料也是玉米。
通常所說的玉米淀粉是直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合物，高直鏈玉米淀粉是指玉米淀粉之中直鏈淀粉含量高達55%～85%，而普通玉米籽粒之中直鏈淀粉的含量只有22%～27%。
直鏈淀粉是由葡萄糖通過α-1，4鍵連接在一起的聚合物，聚合度為100個～6000個葡萄糖單位，呈鏈狀結構。它的水懸浮液在加熱時不產生糊精，而以膠體溶解，形成黏度較低的不穩(wěn)定溶液，在50℃～60℃下靜置較長時間后，會析出晶狀沉淀，反應是可逆的，遇碘反應呈藍色。
1.直鏈淀粉在生物降解塑料中的應用
直鏈淀粉具有近似纖維的性能，相對于一般淀粉具有獨特的應用價值，尤其是經(jīng)過理化修飾后的直鏈淀粉功能進一步加強，為開拓淀粉在工業(yè)生產中的應用提供了新原料。
用直鏈淀粉制成的薄膜，具有較好的透明度、柔韌性、抗張強度和水不溶性，并且無毒、無污染，廣泛應用于密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料。
德國BATTELLE研究所已經(jīng)成功改良了青豌豆品種，研制出直鏈含量很高的淀粉，可以直接用通常的方法成形，得到的膜透明柔軟，性能與PVC類似，在水中或潮濕土壤中可完全降解。美國曾申請過生產直鏈淀粉薄膜的專利，它既可包裝粉狀產品，又可包裝速凍食品。
由于直鏈淀粉較高的抗切力和強度，以及良好的抗水性能，還被用于起皺和膠粘劑工業(yè)。直鏈淀粉可用于多種膠片和各種膠條的制造。用直鏈淀粉制造的膠片具有突出的透明度、彈性、抗拉強度和抗水性。
目前，全世界都在呼吁治理白色污染，即農用地膜、生活垃圾中的塑料污染已經(jīng)成為世界一大公害，特別在我國尤為突出；而以直鏈淀粉為原料制成的光解膜已成為在塑料工業(yè)中應用的最新科技成果，這也是高直鏈淀粉玉米最具吸引力的地方。利用高直鏈淀粉取代聚苯乙烯生產光降解塑料，這種塑料有可能應用于包裝工業(yè)和農用薄膜加工業(yè)，是解決目前日益嚴重的白色污染的有效途徑，它的利用將為世界環(huán)保事業(yè)帶來一次重大革命。美國已選育出高直鏈淀粉玉米，主要供應美國和西歐生產光解塑料膜的原料。
據(jù)報道，利用含有不同直鏈的4種干燥玉米淀粉在185℃與PLA進行共混，共混物拉伸強度和斷裂伸長率隨淀粉含量的增加而降低，但是在與PLA同比率共混時，4種淀粉的共混物沒有明顯的不同。淀粉中PLA吸水率的速度和程度隨淀粉含量的增加而增加。高含量直鏈淀粉的共混物要比普通的和蠟質玉米淀粉的共混物的吸水率低。
Kim等人制備了PLLA玉米淀粉和PLLA/高直鏈玉米淀粉（≤40%）共混物，研究發(fā)現(xiàn)，共混物斷裂時的拉伸強度和伸長率隨淀粉含量的增加而降低。在相同淀粉含量下，含高直鏈淀粉共混物的拉伸強度比天然玉米淀粉的拉伸強度大。
為了進一步改善直鏈淀粉的加工性能，邱禮平等人對高直鏈交聯(lián)變性淀粉結構及糊化性質進行了研究。研究表明，直鏈淀粉含量越高，分子間易結合，易發(fā)生凝沉，糊化越難；但其剪切力強，成膜性能好。淀粉經(jīng)過變性后其性質也會改變，高直鏈淀粉經(jīng)交聯(lián)形成的交聯(lián)變性淀粉的分子量比高直鏈淀粉大，剪切力強，更易凝沉，不易膨脹，難糊化，但成膜性能好；而且70%高直鏈淀粉交聯(lián)效果比50%高直鏈淀粉好；直鏈淀粉含量越高的淀粉越難溶于水。由于直鏈淀粉以上特性，在工業(yè)上，高直鏈交聯(lián)淀粉對進一步改善降解材料的耐水性有著廣闊的應用前景。
2.高直鏈淀粉玉米的研究與應用的局限性
直鏈淀粉的合成受復雜的基因環(huán)境相互作用的影響，增加直鏈淀粉含量，就可能降低產量和其他農藝性狀。在高直鏈淀粉玉米育種中遇到的問題主要有：
① 淀粉總含量的下降；② 水分含量的增加；③ 產量的下降。
目前，高直鏈淀粉玉米雜交種的產量僅為普通玉米的65%～75%。既基因雖然可以顯著提高直鏈淀粉的含量，但是也會引起其他農藝性狀的不良表現(xiàn)。2001年，滕文濤等人研究發(fā)現(xiàn)，在自交系轉育成具有ae基因高直鏈淀粉玉米過程中，籽粒的光澤度和飽滿度均發(fā)生變化。籽粒飽滿度下降必然引起千粒質量降低，這可能就是造成產量下降的主要原因。正是因為存在著與基因相聯(lián)系的某些農藝性狀和加工方面的缺陷，雖然美國對高直鏈淀粉玉米的研究已有40年的歷史，但目前只有卡斯湯姆農場種子公司生產這種玉米，只有兩家大型玉米濕磨廠生產玉米直鏈淀粉。因此，選育高直鏈淀粉玉米時，既要保證ae基因高效表達，又要注意千粒質量的選擇。
3.高直鏈淀粉玉米的發(fā)展前景
白色污染給人類生存環(huán)境帶來難以估量的損失，這已引起全社會乃至全人類對環(huán)境保護的高度重視。面對日益枯竭的石油資源，符合潮流的生物降解材料作為高科技環(huán)保產品正成為一個研發(fā)熱點。降解塑料要進入市場必須達到以下要求：
① 實用性，具有與同類普通塑料近似的應用性能；
② 降解性，在完成使用功能后能在自然環(huán)境中較快地降解，成為易被環(huán)境消納的碎片，最終回歸自然；
③ 安全性，降解過程中和降解后的殘留物對自然環(huán)境無害或無潛在危害；
④ 經(jīng)濟性，價格與同類普通塑料接近或持平。
然而生物降解塑料的價格過高，降解塑料比同類現(xiàn)行塑料產品的價格高50%以上，其中能完全降解的高出4倍～8倍，成為其推廣應用的最大障礙。為了降低成本，保證產品的降解性能，淀粉可生物降解塑料成為全國都在關注的熱點產品。
淀粉是目前使用最廣泛的一類可完全生物降解的多糖類天然高分子，具有原料來源廣泛、價格低廉和易生物降解等優(yōu)點，在生物降解材料領域占有重要的地位。國內外公布的各種牌號淀粉塑料的力學性能一般可以與同類應用的傳統(tǒng)塑料相比，但其使用性能往往不盡如人意，其主要缺點之一是含淀粉的降解塑料耐水性都不好，濕強度差，一遇水其力學性能則嚴重降低，而耐水性恰恰是傳統(tǒng)塑料在使用過程中的優(yōu)點。高直鏈淀粉相對于普通淀粉有較好的抗水性、耐剪切性和成膜性，因此在塑料工業(yè)中的發(fā)展?jié)摿薮蟆?br />
從混合淀粉中分離直鏈淀粉的成本是很高的，如果只靠進口，價格十分昂貴的，一般為2000美元/t～2500美元/t。到現(xiàn)在為止，我國對高直鏈淀粉玉米還沒有進行完整系統(tǒng)的研究，尚無雜交種育成。我國直鏈淀粉仍然主要依靠進口，每年需要花去大量外匯，這就要求我們加強對高直鏈淀粉玉米品種的培育，選育出優(yōu)質、高產、多抗性的高直鏈淀粉玉米品種投入生產，使得玉米從單純的糧食作物、飼料作物逐步向經(jīng)濟作物和工業(yè)原料過渡，由單純產量型向品質型和專用型轉變。
法國農業(yè)工業(yè)研究和開發(fā)中心的尼古拉?博吉翁認為，可生物降解塑料的制造將成為世界各國生產谷物的一個重要出路。隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，為了適應新需求，高直鏈淀粉玉米商業(yè)生產利用，將對改善農村產業(yè)結構及國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
產品優(yōu)勢：
產品通過ISO14855堆肥檢測，獲得了CNAL國際機構認證；FDA認證；SGS認證，BRC認證，ISO9001國際質量管理體系認證；ISO14001國際環(huán)境管理體系認證；QS食品質量安全認證。
玉米淀粉基生物可降解異性餐具，全降解包裝袋是人類生存環(huán)保的無公害綠色產品，國際上倡導，國內政策大力支持。
一次性可降解餐具，一次性降解袋的優(yōu)點：
對人體無公害 由于它是玉米淀粉和其他環(huán)保材料精制而成，不含人體有害物質，可放心長期使用。
零污染 產品埋入泥土中，在適宜的溫度下，180天后可降解形成二氧化碳和水，對土壤和空氣不造成污染。
節(jié)約資源 玉米淀粉是可再生資源，取之不盡，用之不竭，而紙質餐具和塑料餐具需大量的木材和石油化工產品。以玉米淀粉為原料可節(jié)省大量的石油和森林資源。
品質高 產品密織性好，耐水、耐油、防滲透，同時具有良好的耐高溫和耐低溫性，適合冰箱冷凍、冷藏、保鮮食品，微波爐加熱等。
產品前景：
一次性餐具自1984年在我國首次使用以來，以聚苯乙烯（eps)為主要原料的發(fā)泡塑料餐具迅速遍布我國的每個角落，進入人的日常生活，形成巨大的消費市場。據(jù)統(tǒng)計，目前我國每年消費快餐用具約100億只，其中大部分是一次性發(fā)泡塑料餐具，并且每年以25%的速度增長。
由于聚苯乙烯的不可降解，難以回收等缺點，給處理工作帶來了很大的不便。目前在我國個城市的大街小巷，旅游景點、鐵路沿線及江河湖泊。這種被廢棄的一次性餐具隨處可見，可謂觸目驚心，給環(huán)境造成了嚴重的污染。這種“白色污染”不僅增加了環(huán)衛(wèi)工人的勞動強度，給人們帶來視覺上的污染，而且正日益嚴重的污染著我們賴以生存的土地資源和水資源，同樣給人們帶來了諸多的不便和危害。
令人欣慰的是我國在這方面的研究已經(jīng)做了大量的工作，并且取得了很大的成績，加上在政府的科學指導和強有力的支持下，各種環(huán)境餐具便應運而生，收到良好的社會效應。