支鏈澱粉
結構
相對分子質量較大,一般由1000-300,000個葡萄糖單位組成,分子量約為100萬,有些可達600萬。D-吡喃葡萄糖單位通過α-1,4-苷鍵連線成一直鏈,此直鏈上又可通過α-1,6-苷鍵形成側鏈,在側鏈上又會出現另一個分支側鏈。
主鏈中每隔6-9個葡萄糖殘基就有一個分支,每一個支鏈平均含有約15-18個葡萄糖殘基,平均每24-30個葡萄糖殘基中就有一個非還原尾基。因此支鏈澱粉的結構為高支化聚合物,十分複雜。[2]
支鏈澱粉難溶於水,形成穩定的膠體,靜置時溶液不會沉澱,與碘作用產生紅紫色。支鏈澱粉加熱糊化後,分子中的鏈較為鬆散,因此具有較高的粘度。當澱粉糊冷卻時,支鏈澱粉分子中的分支結構又減弱了分子鏈重新結合的緊密程度,表現出較好的抗老化能力。但支鏈澱粉耐剪下的穩定性較差,在剪下力作用下澱粉鏈被破壞,表現為粘度下降,保水力減弱。
支鏈澱粉在甲基化、水解後,端基的葡萄糖變為2,3,4,6-四-O-甲基-D-葡萄糖,鏈中非分支點的葡萄糖殘基變為2,3,6-三-O-甲基-D-葡萄糖,而鏈分支點的葡萄糖殘基則變為2,3-二-O-甲基-D-葡萄糖。[3]
解析
支鏈澱粉是植物主要儲存能量的方式,植物中的澱粉中約有4/5的比例為支鏈澱粉。支鏈澱粉是一種呈現樹枝形狀結構的多醣,因為分支多會增加與消化酵素的接觸面積,更容易被人體所消化分解,容易造成體內血糖快速升高,因此有血糖問題的人不宜吃富含支鏈澱粉的食物。
支鏈澱粉的結構會因為加熱而破壞,所以有高溫烹煮後會增加黏度的特性,例如糯米中的支鏈澱粉比例幾乎達100%,所以糯米食品咬起來相當黏口,兩種不同型態澱粉的比例會大幅影響食物的質地和口感。
直鏈澱粉與支鏈澱粉應用
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 不同直鏈支鏈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,透二氧化碳和脂肪也很少,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。
對人體作用
支鏈澱粉是澱粉的一種,澱粉是醣類(碳水化合物)的主要來源之一,在人體的生理功能主要是,熱量來源與維持中樞神經的正常機能。
- 熱量來源:醣類最主要功能就是提供熱量,所以糖尿病患者需要控制支鏈澱粉的攝取。充足的醣類可避免身體耗費蛋白質去產生能量,讓蛋白質用在身生發育、修補組織之用。同時支鏈澱粉分解產生的大量葡萄糖,會促進胰島素的分泌,促使葡萄糖轉為肝醣儲存,同時也會降低酮體(生酮飲食法中作為人體熱量來源的一種分子)產生,避免提體內累計過多的酮體而產生酮酸中毒等問題。[4]
- 維持中樞神經的正常機能:身體如果長期低血糖,容易導致中樞神經系統過勞,長時間則可能會造成意識模糊或神智混亂,嚴重會引起腦部受損。