直鏈澱粉是D-葡萄糖基以a-(1,4)糖苷鍵連線的多糖鏈，分子中有200個左右葡萄糖基，分子量1～2×105，聚合度990，空間構象捲曲成螺旋形，每一迴轉為6個葡萄糖基。支鏈澱粉分子中除有a-（1，4）糖苷鍵的糖鏈外，還有a-（1，6）糖苷鍵連線的分支，分子中含300～400個葡萄糖基，分子量>2×107，聚合度7200，各分支也都是捲曲成螺旋形。澱粉與碘呈顏色反應，直鏈澱粉為藍色，支鏈澱粉為紅褐色。
基本介紹
- 中文學名：直鏈澱粉
- 聚合度：990
- 類型：天然高分子化合物
- 存在位置：植物的根、莖或種子
澱粉構成,特性,玉米,套用價值,食品工業,環境保護,醫療保健,輕工業,製藥業,紡織工業,石油鑽井,研究現狀,
澱粉構成
澱粉是一種天然高分子化合物，存在於植物的根、莖或種子中，澱粉組成可以分為兩類，直鏈澱粉與支鏈澱粉。自然澱粉中直鏈，支鏈澱粉之比一般約為15-28%比72-85%，視植物種類、品種、生長時期的不同而異。直鏈澱粉有極性即方向性，一端是1′端（還原端），另一端是4′端（非還原端），書寫結構時通常1′端放在右面，4′端在左面。直鏈澱粉的二級結構（指多糖鏈的摺疊方式）是一個左手螺旋，每圈螺旋含6個殘基，螺距0.8nm，直徑1.4nm。
特性
直鏈澱粉具有抗潤脹性，水溶性較差，不溶於脂肪；
直鏈澱粉不產生胰島素抗性；
直鏈澱粉糊化溫度較高，糯澱粉為73℃，而直鏈澱粉為81.35℃；
直鏈澱粉的成膜性和強度很好，粘附性和穩定性較支鏈澱粉差；
直鏈澱粉具有近似纖維的性能，用直鏈澱粉製成的薄膜，具有好的透明度、柔韌性、抗張強度和水不溶性，可套用於密封材料、包裝材料和耐水耐壓材料的生產。
玉米
玉米按用途分為飼料用玉米、澱粉發酵工業用玉米、口糧玉米、鮮食玉米、青貯玉米、爆粒玉米及其它類型?。
玉米
玉米特用玉米是指普通玉米以外的各種玉米籽粒類型，種類很多，其中包括：甜玉米、糯玉米、爆裂玉米、高油玉米、優質蛋白玉米（高賴氨酸玉米）、高澱粉玉米、高直玉米等。
玉米是澱粉的主要產出物，不同玉米的品種其澱粉含量不同。根據輕工部頒布的澱粉玉米分級標準:一級為玉米籽粒中粗澱粉含量為75%以上,二級為72%以上,三級為69%以上。普通玉米澱粉是直鏈澱粉和支鏈澱粉的混合體,兩者所占的比重分別大約為28%和72%。
高澱粉玉米根據其籽粒中所含澱粉的比例和結構分為：
a混合高澱粉玉米指玉米籽粒中粗澱粉含量在75%以上的玉米；
b高支鏈澱粉玉米玉米籽粒中幾乎含有100%的支鏈澱粉的類型叫高支鏈澱粉玉米(糯玉米或蠟質玉米)；
c高直鏈澱粉玉米（HighAmyloseCorn）玉米籽粒中直鏈澱粉含量在50%以上的玉米類型叫高直鏈澱粉玉米。直鏈澱粉玉米受隱性ae基因（直鏈澱粉擴充者）的控制，可將籽粒中直鏈澱粉的含量提高到55%～60%。
套用價值
高直鏈玉米澱粉相對於一般澱粉具有獨特的套用價值，但在國內，其套用價值迄今為止，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。
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。
美國曾申請了直鏈澱粉生產一種薄膜的專利，這種膜不管是冷或熱的情況下都不溶化，它既可包裝粉狀產品又可包裝速凍食品。美國玉米公司在內布拉斯加建立了大型的直鏈澱粉膜的實驗工廠。皮奧里亞實驗室用羥丙基的直鏈澱粉（71%）製作的薄膜做了一些實驗，表明羥丙基化增強了抗破裂的能力，這種型號的薄膜適用於包裝乾產品。
B 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。
C 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。
D 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、乳酪可使其鬆軟可口；用作飴糖、口香糖以及化妝品等的添加劑都較普通澱粉好。
E 玉米冬粉
制玉米冬粉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，從而使冬粉具有一定的拉力，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，不能用來制冬粉。
環境保護
用直鏈澱粉取代聚苯乙烯生產可降解塑膠，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“光解塑膠膜”的原料。
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，還能套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。
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，廣泛套用於密封材料、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著重要作用。
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年從加拿大蒙特婁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，
石油鑽井
由於直鏈澱粉的特殊作用，高直鏈澱粉玉米在工業品市場上占有較穩定的地位。高直鏈澱粉玉米的研究和開發具有重要的意義。
研究現狀
1946年，R.L.惠斯特勒和一位遺傳學家H.H.克萊默（Kramer）著手給玉米改性，成功地把直鏈澱粉的含量提高到65%。
直鏈玉米澱粉
直鏈玉米澱粉美國自1970年開始研究高直鏈澱粉的玉米的實用種植與加工，用於商品生產的高直鏈澱粉玉米只有兩個類型，一種是5級，直鏈澱粉含量為50%～60%；另一種是7級，直鏈澱粉含量為70%～80%。1995年美國4個高直鏈澱粉玉米樣品測試結果顯示：直鏈澱粉占68.9%，蛋白質占9.5%，油占5.7%。
美國高直鏈澱粉玉米的種植面積在1.2萬～1.6萬公頃左右，大部分集中在伊利諾斯和印第安那州中部。高直鏈澱粉玉米雜交種的產量在不同地區的表現還不穩定，平均產量只相當於常規馬齒型玉米的75%～80%。至今，雖已有40年的研究歷史，但由於與al基因聯繫的某些農藝性狀使加工方面出現缺陷導致減產，種植者得不到適當的補貼，故播種面積還很有限。
目前我國的特用玉米資源中，高油、高lys、高澱粉玉米都已育成新品種並初步套用於種植與生產加工，只有高直鏈澱粉玉米，尚無育成的高直鏈澱粉玉米品種在生產上推廣，國內只有極少數人從事高直鏈澱粉玉米育種，工業上需要的直鏈澱粉大部分從美國進口，價格為普通澱粉的10倍，少部分由普通玉米澱粉加工提取而成。
我國直鏈澱粉的套用開發與國際上也有很大差距，該領域幾乎是一個空白。據了解：
高直鏈澱粉玉米育種遇到的主要問題是澱粉總含量減少、水分含量高和產量低。我國極需開發出高直鏈澱粉玉米雜交種，從而促進高直鏈澱粉玉米的發展。
