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直鏈澱粉又稱糖澱粉,是一種由葡萄糖組成的線性聚合物,各葡萄糖單體主要以α(1→4)糖苷鍵連接,每個直鏈澱粉分子通常含有數千個葡萄糖單體。直鏈澱粉與支鏈澱粉(膠澱粉)組成生物中常見的澱粉

α(1→4)糖苷鍵導致直鏈澱粉應承螺旋狀結構,右圖為其分子結構式,其重複的葡萄糖單體數目通常為300個到3000個。

直鏈澱粉的水解消化作用比支鏈澱粉緩慢,但作為能量儲存物質,直鏈澱粉佔據較少空間,因而植物中有約20%的澱粉是直鏈澱粉。澱粉酶在直鏈澱粉分子的末端,通過水解作用把直鏈澱粉拆散為葡萄糖單體,因支鏈澱粉擁有更多的末端,所以相對水解速度較快。

能夠與澱粉糖螺旋結構內部結合,使吸收光線的波長改變,因此若使用少量的黃色碘溶液與澱粉混合,將會產生藍黑色。經由紅色濾鏡的彩色分析儀,可以由色彩計算出澱粉濃度。直鏈澱粉樹脂也可以用於麥芽糖結合蛋白的分離。

應用價值

高直鏈玉米澱粉相對於一般澱粉具有獨特的應用價值,但在國內,其應用價值迄今為止,尚未得到研究者及開發者的重視,高直鏈玉米澱粉主要在如下幾個領域取得較顯著的進展。

食品工業

不同直/支比澱粉做食品原料具有不同的加工性能。澱粉的顆粒大小、糊化特性對食品的口感、白度、體積等品質性狀和蒸煮品質有很大影響,這些因素又與澱粉的組成,即直/支比有關。孔令旗等研究 高梁籽粒澱粉表明:直/支比對啤酒的適口性,釀酒產量和品質有重要關係。

食品包裝材料

用直鏈澱粉可製造一種半透明紙,不透氧氣和氮氣,透二氧化碳脂肪也很少,且這種紙可食用;自七十年代以來,這種紙已用作麵包酶的包裝,預期在食品工業中的用途會日益廣泛。

高直鏈羥丙基澱粉能溶於水,形成透明並可食用的薄膜,氧氣不能滲入,在常溫和不同相對濕度時都是如此,適於做食品塗料和包裝用薄膜。

膨化食品

因粘滯力、膨脹度、水分等不同,直鏈澱粉和支鏈澱粉有顯著不同的膨化效果,直鏈澱粉有更強的抗拉伸力,成型性好,能夠增加產品的脆性和強力;支鏈澱粉在其中形成網狀結構,有助於增大膨化體積,增強食品的鬆脆性。要得到最大膨化體積,並非支鏈澱粉含量越 高越好,而是一個合適的直支比,兩種成分有相互制約作用,有一個最佳的配比,實際加工中常通過調節不同的直支比來得到不同的效果。

低脂食品

在保健食品方面,直鏈澱粉可作為低脂肪、低熱量食物添加物,其水解產物可替代食品中的脂肪。美國的快餐業很發達,但由於這類食品的高油、高脂性,許多人對此敬而遠之,以高直鏈澱粉作為油脂、奶油的代替物解決了這一問題,如在某些冰激凌中以直鏈澱粉代替大量奶油,在夾心餅乾中以直鏈澱粉代替油脂等,製成「低脂食品」。研究表明用高直鏈玉米澱粉作為脂肪代替物製成的低脂食品,具有很好的流變學特性及穩定性,與全脂奶油產品具有相同的口感,且生產過程只需原來的生產線,不需添加另外的設備。

食品添加劑

直鏈澱粉和支鏈澱粉(或不同直/支比的澱粉)作為食品添加劑的效果不同。適宜直/支比的澱粉作為罐頭、飲料、口服液等飲品的添加劑,溶液不分層,固液相均穩定、不沉降、口感好;作為香腸、冰淇淋等的凝固劑,口感滑嫩細膩;用於糕點、奶酪可使其鬆軟可口;用作飴糖、口香糖以及化妝品等的添加劑都較普通澱粉好。

玉米粉絲

制玉米粉絲必須選用直鏈澱粉含量高的玉米品種(如金皇后、馬牙齒),原因是直鏈澱粉在糊化冷卻後,它的分子會重新結晶,從而使粉絲具有一定的拉力,而支鏈澱粉含量相對高的品種,其澱粉湖化後,不會發生明顯的重結晶化,不能用來制粉絲。

環境保護

用直鏈澱粉取代聚苯乙烯生產可降解塑料,具有極好的透明度、柔韌性、抗張強度、水不溶性,對解決白色污染、保護環境具有深遠意義。美國已選育出高直鏈澱粉玉米,主要供應本國和西歐生產「光解塑料膜」的原料[1]。 直鏈玉米澱粉三醋酸酯薄膜的柔軟性,耐折性和伸長性好,有較好的抗脂肪酸性能和抗冷、熱水性能,無毒,可生物降解,對氧氣、空氣和油脂滲透抵抗性較高,是香精、食用油的包裝好材料,還能應用於人造纖維抽絲技術製成纖維。

醫療保健

國外許多人類營養研究所做了許多實驗,證實了直鏈澱粉的醫療保健價值。

高直鏈澱粉食品是糖尿病人的理想食品,試驗證明,用支鏈澱粉餵鼠,從12-16周開始產生不可逆的胰島素抗性,而直鏈澱粉則不產生胰島素抗性。

高直鏈澱粉還是 膽結石及 高血壓病人的理想食品,具有防止膽結石形成及降低血液膽固醇的作用。

直鏈澱粉與人體內其他營養元素的吸收也相互影響,尤其是一些重要微量元素,如Zn、Fe、Ca、P等。試驗表明,飼餵直鏈澱粉配方食譜和支鏈澱粉配方食譜的7~10天小豬的腸道內Fe、Ca吸收率均以前者高;Zn、P吸收率差異統計上不顯著。

作為保健食品尤其是低脂肪、低熱量食品,直鏈澱粉潛力很大。

輕工業

直鏈澱粉在輕工業(如薄膜、塗料、粘合劑等)上有重要作用,並且無毒、無污染,廣泛應用於密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料。直鏈澱粉在生產照相膠捲和 電影膠片等方面也起着重要作用。

製藥業

加拿大Labopharm公司研究的其核心技術是Contramid,為交鏈直鏈澱粉(cross-linkedamylose),作為製備片劑時的輔料,使活性物質控制釋放,其技術特點為藥物裝載量大,可用於藥物範圍廣泛,適用於溶解度小、生物利用度差、可溶性及pH敏感性藥物,製備成口服固體製劑,可減少給藥次數,改善藥物性能。Contramid技術為擇時釋藥技術,控制藥物釋放的時間,實現最大治療效果。如研究人員發現肺部及心臟疾病與生物周期節律(circadianrhythms)關係密切,心臟病常常於清晨易發作,藥物於危急時間擇時釋放,療效可達最佳化,安全性好。Labopharm公司於1994年從加拿大蒙特利爾大學和 魁北克大學收購了交鏈直鏈澱粉的所有權。Labopharma正在開發的Contramid製劑有:一日1次的曲馬多Contramid製劑,現處於III期臨床研究,預期於2003年第二季度向美國提交新藥申請(NDA);用於哮喘的一日1次的沙丁胺醇Contramid製劑,現處於II期臨床研究。(資料來自『醫藥數字圖書館』)

紡織工業

被當做玻璃狀定型膠料和製作波紋提花朵紋板的粘合劑[2]

視頻

直鏈澱粉 相關視頻

直鏈澱粉分析儀DPCZ-III

參考文獻

  1. 什麼是直鏈澱粉?, 食品加工在線,2019-04-24
  2. 直鏈澱粉用途, 佰佰安全網,2019-11-18