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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，直鏈淀粉為藍色，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，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、品種、生長時期的不同而異。
基本信息
| 中文名 | 直鏈淀粉 |
| 類型 | 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），書寫結(jié)構(gòu)時通常1′端放在右面，4′端在左面。直鏈淀粉的二級結(jié)構(gòu)（指多糖鏈的折疊方式）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
玉米
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標準：一級為玉米籽粒中粗淀粉含量為75%以上，二級為72%以上，三級為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（直鏈淀粉擴充者）的控制，可將籽粒中直鏈淀粉的含量提高到55%～60%。
應用價值
高直鏈玉米淀粉相對于一般淀粉具有獨特的應用價值，但在國內(nèi)，其應用價值迄今為止，尚未得到研究者及開發(fā)者的重視，高直鏈玉米淀粉主要在如下幾個領域取得較顯著的進展。
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
美國曾申請了直鏈淀粉生產(chǎn)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(chǎn)品又可包裝速凍食品。美國玉米公司在內(nèi)布拉斯加建立了大型的直鏈淀粉膜的實驗工廠。皮奧里亞實驗室用羥丙基的直鏈淀粉（71%）制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，直鏈淀粉有更強的抗拉伸力，成型性好，能夠增加產(chǎn)品的脆性和強力；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(diào)節(jié)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。美國的快餐業(yè)很發(fā)達，但由于這類食品的高油、高脂性，許多人對此敬而遠之，以高直鏈淀粉作為油脂、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)過程只需原來的生產(chǎn)線，不需添加另外的設備。
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，口感滑嫩細膩；用于糕點、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高的品種，其淀粉湖化后，不會發(fā)生明顯的重結(jié)晶化，不能用來制粉絲。
環(huán)境保護
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、抗張強度、水不溶性，對解決白色污染、保護環(huán)境具有深遠意義。美國已選育出高直鏈淀粉玉米，主要供應本國和西歐生產(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，還能應用于人造纖維抽絲技術(shù)制成纖維。
醫(yī)療保健
國外許多人類營養(yǎng)研究所做了許多實驗，證實了直鏈淀粉的醫(yī)療保健價值。
高直鏈淀粉食品是糖尿病人的理想食品，試驗證明，用支鏈淀粉喂鼠，從12-16周開始產(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，并且無毒、無污染，廣泛應用于密封材料、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)，作為制備片劑時的輔料，使活性物質(zhì)控制釋放，其技術(shù)特點為藥物裝載量大，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)為擇時釋藥技術(shù)，控制藥物釋放的時間，實現(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，藥物于危急時間擇時釋放，療效可達最佳化，安全性好。Labopharm公司于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淀粉的所有權(quán)。Labopharma正在開發(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，預期于2003年第二季度向美國提交新藥申請（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。（資料來自‘醫(yī)藥數(shù)字圖書館’）
紡織工業(yè)
被當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)品市場上占有較穩(wěn)定的地位。高直鏈淀粉玉米的研究和開發(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%。
美國自1970年開始研究高直鏈淀粉的玉米的實用種植與加工，用于商品生產(chǎn)的高直鏈淀粉玉米只有兩個類型，一種是5級，直鏈淀粉含量為50%～60%；另一種是7級，直鏈淀粉含量為70%～80%。1995年美國4個高直鏈淀粉玉米樣品測試結(jié)果顯示：直鏈淀粉占68.9%，蛋白質(zhì)占9.5%，油占5.7%。
美國高直鏈淀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)缺陷導致減產(chǎn)，種植者得不到適當?shù)难a貼，故播種面積還很有限。
美國的特殊用途玉米屬保密資源，不許傳入國外，西歐的玉米原料均以高價從美國進口，國際市場價格2000-2500美元/噸。我國與美國之間也曾發(fā)生過所謂玉米特用型遺傳基因的知識產(chǎn)權(quán)糾紛。
目前我國的特用玉米資源中，高油、高lys、高淀粉玉米都已育成新品種并初步應用于種植與生產(chǎn)加工，只有高直鏈淀粉玉米，尚無育成的高直鏈淀粉玉米品種在生產(chǎn)上推廣，國內(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進口，價格為普通淀粉的10倍，少部分由普通玉米淀粉加工提取而成。
我國直鏈淀粉的應用開發(fā)與國際上也有很大差距，該領域幾乎是一個空白。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、副研究員李進兩位同志赴美國、墨西哥考察，引進高直鏈淀粉玉米種質(zhì)資源200份。
B．甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學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題是淀粉總含量減少、水分含量高和產(chǎn)量低。我國極需開發(fā)出高直鏈淀粉玉米雜交種，從而促進高直鏈淀粉玉米的發(fā)展。
參考資料
[1]
王鏡巖、朱勝庚、徐長法 . 生物化學 : 高等教育出版社 ，2008-01
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