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直鏈淀粉
存在于植物根等部位的化合物
直鏈淀粉是D-葡萄糖基以a-(1,4)糖苷鍵連接的多糖鏈，分子中有200個(gè)左右葡萄糖基，分子量1～2×105，聚合度990，空間構(gòu)象卷曲成螺旋形，每一回轉(zhuǎn)為6個(gè)葡萄糖基。支鏈淀粉分子中除有a-（1，4）糖苷鍵的糖鏈外，還有a-（1，6）糖苷鍵連接的分支，分子中含300～400個(gè)葡萄糖基，分子量>2×107，聚合度7200，各分支也都是卷曲成螺旋形。淀粉與碘呈顏色反應(yīng)，直鏈淀粉為藍(lán)色，支鏈淀粉為紅褐色。
淀粉是一種天然高分子化合物，存在于植物的根、莖或種子中，淀粉組成可以分為兩類(lèi)，直鏈淀粉與支鏈淀粉。自然淀粉中直鏈，支鏈淀粉之比一般約為15-28%比72-85%，視植物種類(lèi)、品種、生長(zhǎng)時(shí)期的不同而異。
基本信息
| 中文名 | 直鏈淀粉 |
| 類(lèi)型 | 天然高分子化合物 |
| 聚合度 | 990 |
| 存在位置 | 植物的根、莖或種子 |
簡(jiǎn)介
淀粉構(gòu)成
直鏈淀粉有極性即方向性，一端是1′端（還原端），另一端是4′端（非還原端），書(shū)寫(xiě)結(jié)構(gòu)時(shí)通常1′端放在右面，4′端在左面。直鏈淀粉的二級(jí)結(jié)構(gòu)（指多糖鏈的折疊方式）是一個(gè)左手螺旋，每圈螺旋含6個(gè)殘基，螺距0.8nm，直徑1.4nm。
特性
玉米
特用玉米是指普通玉米以外的各種玉米籽粒類(lèi)型，種類(lèi)很多，其中包括：甜玉米、糯玉米、爆裂玉米、高油玉米、優(yōu)質(zhì)蛋白玉米（高賴(lài)氨酸玉米）、高淀粉玉米、高直玉米等。
玉米是淀粉的主要產(chǎn)出物，不同玉米的品種其淀粉含量不同。根據(jù)輕工部頒布的淀粉玉米分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：一級(jí)為玉米籽粒中粗淀粉含量為75%以上，二級(jí)為72%以上，三級(jí)為69%以上。普通玉米淀粉是直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合體，兩者所占的比重分別大約為28%和72%。
直鏈淀粉
高淀粉玉米根據(jù)其籽粒中所含淀粉的比例和結(jié)構(gòu)分為：
a混合高淀粉玉米指玉米籽粒中粗淀粉含量在75%以上的玉米；
c高直鏈淀粉玉米（HighAmyloseCorn）玉米籽粒中直鏈淀粉含量在50%以上的玉米類(lèi)型叫高直鏈淀粉玉米。直鏈淀粉玉米受隱性ae基因（直鏈淀粉擴(kuò)充者）的控制，可將籽粒中直鏈淀粉的含量提高到55%～60%。
應(yīng)用價(jià)值
高直鏈玉米淀粉相對(duì)于一般淀粉具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，但在國(guó)內(nèi)，其應(yīng)用價(jià)值迄今為止，尚未得到研究者及開(kāi)發(fā)者的重視，高直鏈玉米淀粉主要在如下幾個(gè)領(lǐng)域取得較顯著的進(jìn)展。
食品工業(yè)
不同直/支比淀粉做食品原料具有不同的加工性能。淀粉的顆粒大小、糊化特性對(duì)食品的口感、白度、體積等品質(zhì)性狀和蒸煮品質(zhì)有很大影響，這些因素又與淀粉的組成，即直/支比有關(guān)。孔令旗等研究高梁籽粒淀粉表明：直/支比對(duì)啤酒的適口性，釀酒產(chǎn)量和品質(zhì)有重要關(guān)系。
A食品包裝材料
用直鏈淀粉可制造一種半透明紙，不透氧氣和氮?dú)?/a>，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(lái)，這種紙已用作面包酶的包裝，預(yù)期在食品工業(yè)中的用途會(huì)日益廣泛。
美國(guó)曾申請(qǐng)了直鏈淀粉生產(chǎn)一種薄膜的專(zhuān)利，這種膜不管是冷或熱的情況下都不溶化，它既可包裝粉狀產(chǎn)品又可包裝速凍食品。美國(guó)玉米公司在內(nèi)布拉斯加建立了大型的直鏈淀粉膜的實(shí)驗(yàn)工廠。皮奧里亞實(shí)驗(yàn)室用羥丙基的直鏈淀粉（71%）制作的薄膜做了一些實(shí)驗(yàn)，表明羥丙基化增強(qiáng)了抗破裂的能力，這種型號(hào)的薄膜適用于包裝干產(chǎn)品。
B 膨化食品
因粘滯力、膨脹度、水分等不同，直鏈淀粉和支鏈淀粉有顯著不同的膨化效果，直鏈淀粉有更強(qiáng)的抗拉伸力，成型性好，能夠增加產(chǎn)品的脆性和強(qiáng)力；支鏈淀粉在其中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于增大膨化體積，增強(qiáng)食品的松脆性。要得到最大膨化體積，并非支鏈淀粉含量越高越好，而是一個(gè)合適的直支比，兩種成分有相互制約作用，有一個(gè)最佳的配比，實(shí)際加工中常通過(guò)調(diào)節(jié)不同的直支比來(lái)得到不同的效果。
C 低脂食品
在保健食品方面，直鏈淀粉可作為低脂肪、低熱量食物添加物，其水解產(chǎn)物可替代食品中的脂肪。美國(guó)的快餐業(yè)很發(fā)達(dá)，但由于這類(lèi)食品的高油、高脂性，許多人對(duì)此敬而遠(yuǎn)之，以高直鏈淀粉作為油脂、奶油的代替物解決了這一問(wèn)題，如在某些冰激凌中以直鏈淀粉代替大量奶油，在夾心餅干中以直鏈淀粉代替油脂等，制成“低脂食品”。研究表明用高直鏈玉米淀粉作為脂肪代替物制成的低脂食品，具有很好的流變學(xué)特性及穩(wěn)定性，與全脂奶油產(chǎn)品具有相同的口感，且生產(chǎn)過(guò)程只需原來(lái)的生產(chǎn)線，不需添加另外的設(shè)備。
D 食品添加劑
直鏈淀粉和支鏈淀粉（或不同直/支比的淀粉）作為食品添加劑的效果不同。適宜直/支比的淀粉作為罐頭、飲料、口服液等飲品的添加劑，溶液不分層，固液相均穩(wěn)定、不沉降、口感好；作為香腸、冰淇淋等的凝固劑，口感滑嫩細(xì)膩；用于糕點(diǎn)、奶酪可使其松軟可口；用作飴糖、口香糖以及化妝品等的添加劑都較普通淀粉好。
E 玉米粉絲
制玉米粉絲必須選用直鏈淀粉含量高的玉米品種（如金皇后、馬牙齒），原因是直鏈淀粉在糊化冷卻后，它的分子會(huì)重新結(jié)晶，從而使粉絲具有一定的拉力，而支鏈淀粉含量相對(duì)高的品種，其淀粉湖化后，不會(huì)發(fā)生明顯的重結(jié)晶化，不能用來(lái)制粉絲。
環(huán)境保護(hù)
用直鏈淀粉取代聚苯乙烯生產(chǎn)可降解塑料，具有極好的透明度、柔韌性、抗張強(qiáng)度、水不溶性，對(duì)解決白色污染、保護(hù)環(huán)境具有深遠(yuǎn)意義。美國(guó)已選育出高直鏈淀粉玉米，主要供應(yīng)本國(guó)和西歐生產(chǎn)“光解塑料膜”的原料。
直鏈玉米淀粉三醋酸酯薄膜的柔軟性，耐折性和伸長(zhǎng)性好，有較好的抗脂肪酸性能和抗冷、熱水性能，無(wú)毒，可生物降解，對(duì)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(yīng)用于人造纖維抽絲技術(shù)制成纖維。
醫(yī)療保健
國(guó)外許多人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)研究所做了許多實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了直鏈淀粉的醫(yī)療保健價(jià)值。
高直鏈淀粉食品是糖尿病人的理想食品，試驗(yàn)證明，用支鏈淀粉喂鼠，從12-16周開(kāi)始產(chǎn)生不可逆的胰島素抗性，而直鏈淀粉則不產(chǎn)生胰島素抗性。
直鏈淀粉與人體內(nèi)其他營(yíng)養(yǎng)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(yàn)表明，飼喂直鏈淀粉配方食譜和支鏈淀粉配方食譜的7～10天小豬的腸道內(nèi)Fe、Ca吸收率均以前者高；Zn、P吸收率差異統(tǒng)計(jì)上不顯著。
作為保健食品尤其是低脂肪、低熱量食品，直鏈淀粉潛力很大。
輕工業(yè)
直鏈淀粉在輕工業(yè)（如薄膜、涂料、粘合劑等）上有重要作用，并且無(wú)毒、無(wú)污染，廣泛應(yīng)用于密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料。直鏈淀粉在生產(chǎn)照相膠卷和電影膠片等方面也起著重要作用。
制藥業(yè)
加拿大Labopharm公司研究的其核心技術(shù)是Contramid，為交鏈直鏈淀粉(cross-linkedamylose)，作為制備片劑時(shí)的輔料，使活性物質(zhì)控制釋放，其技術(shù)特點(diǎn)為藥物裝載量大，可用于藥物范圍廣泛，適用于溶解度小、生物利用度差、可溶性及pH敏感性藥物，制備成口服固體制劑，可減少給藥次數(shù)，改善藥物性能。Contramid技術(shù)為擇時(shí)釋藥技術(shù)，控制藥物釋放的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)最大治療效果。如研究人員發(fā)現(xiàn)肺部及心臟疾病與生物周期節(jié)律(circadianrhythms)關(guān)系密切，心臟病常常于清晨易發(fā)作，藥物于危急時(shí)間擇時(shí)釋放，療效可達(dá)最佳化，安全性好。Labopharm公司于1994年從加拿大蒙特利爾大學(xué)和魁北克大學(xué)收購(gòu)了交鏈直鏈淀粉的所有權(quán)。Labopharma正在開(kāi)發(fā)的Contramid制劑有：一日1次的曲馬多Contramid制劑，現(xiàn)處于III期臨床研究，預(yù)期于2003年第二季度向美國(guó)提交新藥申請(qǐng)（NDA）；用于哮喘的一日1次的沙丁胺醇Contramid制劑，現(xiàn)處于II期臨床研究。（資料來(lái)自‘醫(yī)藥數(shù)字圖書(shū)館’）
紡織工業(yè)
被當(dāng)做玻璃狀定型膠料和制作波紋提花朵紋板的粘合劑，
石油鉆井
由于直鏈淀粉的特殊作用，高直鏈淀粉玉米在工業(yè)品市場(chǎng)上占有較穩(wěn)定的地位。高直鏈淀粉玉米的研究和開(kāi)發(fā)具有重要的意義。
研究現(xiàn)狀
1946年，R.L.惠斯特勒和一位遺傳學(xué)家H.H.克萊默（Kramer）著手給玉米改性，成功地把直鏈淀粉的含量提高到65%。
美國(guó)自1970年開(kāi)始研究高直鏈淀粉的玉米的實(shí)用種植與加工，用于商品生產(chǎn)的高直鏈淀粉玉米只有兩個(gè)類(lèi)型，一種是5級(jí)，直鏈淀粉含量為50%～60%；另一種是7級(jí)，直鏈淀粉含量為70%～80%。1995年美國(guó)4個(gè)高直鏈淀粉玉米樣品測(cè)試結(jié)果顯示：直鏈淀粉占68.9%，蛋白質(zhì)占9.5%，油占5.7%。
美國(guó)高直鏈淀粉玉米的種植面積在1.2萬(wàn)～1.6萬(wàn)公頃左右，大部分集中在伊利諾斯和印第安那州中部。高直鏈淀粉玉米雜交種的產(chǎn)量在不同地區(qū)的表現(xiàn)還不穩(wěn)定，平均產(chǎn)量只相當(dāng)于常規(guī)馬齒型玉米的75%～80%。至今，雖已有40年的研究歷史，但由于與al基因聯(lián)系的某些農(nóng)藝性狀使加工方面出現(xiàn)缺陷導(dǎo)致減產(chǎn)，種植者得不到適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，故播種面積還很有限。
美國(guó)的特殊用途玉米屬保密資源，不許傳入國(guó)外，西歐的玉米原料均以高價(jià)從美國(guó)進(jìn)口，國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格2000-2500美元/噸。我國(guó)與美國(guó)之間也曾發(fā)生過(guò)所謂玉米特用型遺傳基因的知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛。
目前我國(guó)的特用玉米資源中，高油、高lys、高淀粉玉米都已育成新品種并初步應(yīng)用于種植與生產(chǎn)加工，只有高直鏈淀粉玉米，尚無(wú)育成的高直鏈淀粉玉米品種在生產(chǎn)上推廣，國(guó)內(nèi)只有極少數(shù)人從事高直鏈淀粉玉米育種，工業(yè)上需要的直鏈淀粉大部分從美國(guó)進(jìn)口，價(jià)格為普通淀粉的10倍，少部分由普通玉米淀粉加工提取而成。
我國(guó)直鏈淀粉的應(yīng)用開(kāi)發(fā)與國(guó)際上也有很大差距，該領(lǐng)域幾乎是一個(gè)空白。據(jù)了解：
A．2000年3月24日新疆農(nóng)科院糧作所研究員李維鼎、副研究員李進(jìn)兩位同志赴美國(guó)、墨西哥考察，引進(jìn)高直鏈淀粉玉米種質(zhì)資源200份。
B．甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物育種研究所成立于1992年，現(xiàn)有人員14人，其中教授、研究員3人，副教授、高級(jí)農(nóng)藝師4人，講師、農(nóng)藝師4人，助教1人，工人2人，目前正在研究直鏈淀粉玉米的選育技術(shù)。
C．貴州大學(xué)生化中試基地由何兆范主持，研究出直鏈、支鏈淀粉純品生產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)過(guò)中試，現(xiàn)正尋求技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
高直鏈淀粉玉米育種遇到的主要問(wèn)題是淀粉總含量減少、水分含量高和產(chǎn)量低。我國(guó)極需開(kāi)發(fā)出高直鏈淀粉玉米雜交種，從而促進(jìn)高直鏈淀粉玉米的發(fā)展。
參考資料
[1]
王鏡巖、朱勝庚、徐長(zhǎng)法 . 生物化學(xué) : 高等教育出版社 ，2008-01
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