支链淀粉
结构
相对分子质量较大,一般由1000-300,000个葡萄糖单位组成,分子量约为100万,有些可达600万。D-吡喃葡萄糖单位通过α-1,4-苷键连线成一直链,此直链上又可通过α-1,6-苷键形成侧链,在侧链上又会出现另一个分支侧链。
主链中每隔6-9个葡萄糖残基就有一个分支,每一个支链平均含有约15-18个葡萄糖残基,平均每24-30个葡萄糖残基中就有一个非还原尾基。因此支链淀粉的结构为高支化聚合物,十分复杂。[2]
支链淀粉难溶于水,形成稳定的胶体,静置时溶液不会沉淀,与碘作用产生红紫色。支链淀粉加热糊化后,分子中的链较为松散,因此具有较高的粘度。当淀粉糊冷却时,支链淀粉分子中的分支结构又减弱了分子链重新结合的紧密程度,表现出较好的抗老化能力。但支链淀粉耐剪下的稳定性较差,在剪下力作用下淀粉链被破坏,表现为粘度下降,保水力减弱。
支链淀粉在甲基化、水解后,端基的葡萄糖变为2,3,4,6-四-O-甲基-D-葡萄糖,链中非分支点的葡萄糖残基变为2,3,6-三-O-甲基-D-葡萄糖,而链分支点的葡萄糖残基则变为2,3-二-O-甲基-D-葡萄糖。[3]
解析
支链淀粉是植物主要储存能量的方式,植物中的淀粉中约有4/5的比例为支链淀粉。支链淀粉是一种呈现树枝形状结构的多糖,因为分支多会增加与消化酵素的接触面积,更容易被人体所消化分解,容易造成体内血糖快速升高,因此有血糖问题的人不宜吃富含支链淀粉的食物。
支链淀粉的结构会因为加热而破坏,所以有高温烹煮后会增加黏度的特性,例如糯米中的支链淀粉比例几乎达100%,所以糯米食品咬起来相当黏口,两种不同型态淀粉的比例会大幅影响食物的质地和口感。
直链淀粉与支链淀粉应用
高直链玉米淀粉相对于一般淀粉具有独特的应用价值,但在国内,其应用价值迄今为止,尚未得到研究者及开发者的重视,高直链玉米淀粉主要在如下几个领域取得较显著的进展。
食品工业 不同直链支链比淀粉做食品原料具有不同的加工性能。淀粉的颗粒大小、糊化特性对食品的口感、白度、体积等品质性状和蒸煮品质有很大影响,这些因素又与淀粉的组成,即直/支比有关。孔令旗等研究 高梁籽粒淀粉表明:直/支比对啤酒的适口性,酿酒产量和品质有重要关系。
食品包装材料 用直链淀粉可制造一种半透明纸,不透氧气和氮气,透二氧化碳和脂肪也很少,且这种纸可食用;自七十年代以来,这种纸已用作面包酶的包装,预期在食品工业中的用途会日益广泛。
高直链羟丙基淀粉能溶于水,形成透明并可食用的薄膜,氧气不能渗入,在常温和不同相对湿度时都是如此,适于做食品涂料和包装用薄膜。
膨化食品 因粘滞力、膨胀度、水分等不同,直链淀粉和支链淀粉有显著不同的膨化效果,直链淀粉有更强的抗拉伸力,成型性好,能够增加产品的脆性和强力;支链淀粉在其中形成网状结构,有助于增大膨化体积,增强食品的松脆性。要得到最大膨化体积,并非支链淀粉含量越 高越好,而是一个合适的直支比,两种成分有相互制约作用,有一个最佳的配比,实际加工中常通过调节不同的直支比来得到不同的效果。
低脂食品 在保健食品方面,直链淀粉可作为低脂肪、低热量食物添加物,其水解产物可替代食品中的脂肪。美国的快餐业很发达,但由于这类食品的高油、高脂性,许多人对此敬而远之,以高直链淀粉作为油脂、奶油的代替物解决了这一问题,如在某些冰激凌中以直链淀粉代替大量奶油,在夹心饼干中以直链淀粉代替油脂等,制成“低脂食品”。研究表明用高直链玉米淀粉作为脂肪代替物制成的低脂食品,具有很好的流变学特性及稳定性,与全脂奶油产品具有相同的口感,且生产过程只需原来的生产线,不需添加另外的设备。
食品添加剂 直链淀粉和支链淀粉(或不同直/支比的淀粉)作为食品添加剂的效果不同。适宜直/支比的淀粉作为罐头、饮料、口服液等饮品的添加剂,溶液不分层,固液相均稳定、不沉降、口感好;作为香肠、冰淇淋等的凝固剂,口感滑嫩细腻;用于糕点、奶酪可使其松软可口;用作饴糖、口香糖以及化妆品等的添加剂都较普通淀粉好。
玉米粉丝 制玉米粉丝必须选用直链淀粉含量高的玉米品种(如金皇后、马牙齿),原因是直链淀粉在糊化冷却后,它的分子会重新结晶,从而使粉丝具有一定的拉力,而支链淀粉含量相对高的品种,其淀粉湖化后,不会发生明显的重结晶化,不能用来制粉丝。
对人体作用
支链淀粉是淀粉的一种,淀粉是糖类(碳水化合物)的主要来源之一,在人体的生理功能主要是,热量来源与维持中枢神经的正常机能。
- 热量来源:糖类最主要功能就是提供热量,所以糖尿病患者需要控制支链淀粉的摄取。充足的糖类可避免身体耗费蛋白质去产生能量,让蛋白质用在身生发育、修补组织之用。同时支链淀粉分解产生的大量葡萄糖,会促进胰岛素的分泌,促使葡萄糖转为肝糖储存,同时也会降低酮体(生酮饮食法中作为人体热量来源的一种分子)产生,避免提体内累计过多的酮体而产生酮酸中毒等问题。[4]
- 维持中枢神经的正常机能:身体如果长期低血糖,容易导致中枢神经系统过劳,长时间则可能会造成意识模糊或神智混乱,严重会引起脑部受损。