快樂小藥師 Im pharmacist nichts glücklich

澱粉，大家都應該看過他，不過我們今天要從比較結構的角度來介紹：

澱粉是一種多醣。製造澱粉是植物貯存能量的一種方式。分子式(C₆H₁₀O₅)_n。

澱粉可分為直鏈澱粉（糖澱粉）和支鏈澱粉（膠澱粉）。前者為無分支的螺旋結構；後者以24~30個葡萄糖殘基以α-1,4-糖苷鍵首尾相連而成，在支鏈處為α-1,6-糖苷鍵。

接著我們要來看一下直鏈澱粉：

直鏈澱粉又稱糖澱粉，是一種由葡萄糖組成的線性聚合物，各葡萄糖單體主要以α(1→4)糖苷鍵連接，每個直鏈澱粉分子通常含有數千個葡萄糖單體。直鏈澱粉與支鏈澱粉（膠澱粉）組成生物中常見的澱粉。

其重複的葡萄糖單體數目通常為300個到3000個。

直鏈澱粉的水解消化作用比支鏈澱粉緩慢，但作為能量儲存物質，直鏈澱粉佔據較少空間，因而植物中有約20%的澱粉是直鏈澱粉。澱粉酶在直鏈澱粉分子的末端，通過水解作用把直鏈澱粉拆散為葡萄糖單體，因支鏈澱粉擁有更多的末端，所以相對水解速度較快。

支鏈澱粉（Amylopectin）又稱膠澱粉、澱粉精，是天然澱粉的兩種主要高分子化合物之一，另一種為直鏈澱粉。普通澱粉顆粒內，支鏈澱粉約佔80％，直鏈澱粉約佔20％。

從結構上來講，支鏈澱粉是一個具有樹枝形分支結構的多糖。相對分子質量較大，一般由1000－300,000個左右葡萄糖單位組成，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-苷鍵連接成一直鏈，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。

支鏈澱粉不溶於水，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。

動物體內貯存的糖原相當於植物體內的澱粉，因此也稱為動物澱粉。糖原的結構與支鏈澱粉較為相似，但樹枝形的分支更多。

碘能夠與澱粉糖螺旋結構內部結合，使吸收光線的波長改變，因此若使用少量的黃色碘溶液與澱粉混合，將會產生藍黑色，不過支鏈澱粉與碘作用產生紅紫色。

醣原（glycogen）又稱作肝醣，是一類多醣，由葡萄糖失水縮合作用而成。結構與支鏈澱粉相似，由α-1,4-糖苷鍵和支鏈連接處的α-1,6-糖苷鍵連接而成。與支鏈澱粉在結構上的主要區別在於，糖原的支鏈多大約8～12個葡萄糖就有一個分支（支鏈澱粉一般是每隔24～30個葡萄糖才有一個分支）且分支有12～18個葡萄糖分子。醣原遇碘液呈紅棕色。主要生物學功能是作為動物和細菌的能量儲存物質。人體主要儲存在肝臟和肌肉中。

在電子顯微鏡下可觀察到糖原分子呈球形，其直徑約21nm，分子量是10 000 000Da。 糖原分子由多糖鏈組成，每條糖鏈約含13個葡萄糖基。糖鏈呈分支或非分支狀；並圍繞一個同心排列成12層。在內層存在分支連，每條鏈又有2個分支；在外層可存在非分支鏈。

另外還有一個東西，跟澱粉很像，但是不存在人類身上，叫做纖維素：

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多醣。無論一年生或多年生植物，尤其是各種木材都含布大量的纖維素。自然界中，植物體內約有50％的碳存在於纖維素的形式。棉花、亞麻、芋麻和黃麻部含有大量優質的纖維素。棉花中的纖維素含量最高，達90%以上。木材中的纖維素則常與半纖維素和木質素共同存在。
纖維素是一種複雜的多醣，有8000至10000個葡萄糖殘基通過β-1,4-糖苷鍵連接而成。天然纖維素為無臭、無味的白色絲狀物。纖維素在水中有高度的不溶性，同時也不溶於稀酸、稀鹼和有機溶劑，主要的生物學功能是構成植物的支持組織。

纖維素是D-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵組成的大分子多醣，分子量約50000～2500000，相當於300～15000個葡萄糖基。分子式可寫作（C6H10O5）n。是維管束植物、地植物以及一部分藻類細胞壁的主要成分。醋酸菌的莢膜，以及尾索類動物的被囊中也發現有纖維素的存在，棉的種子毛是高純度（98%）的纖維素。

所謂α-纖維素這一名稱系指從原來細胞壁的完全纖維素標準樣品用17.5%氫氧化鈉（NaOH）不能提取的部分。β-纖維素、γ-纖維素是相應於半纖維素的纖維素。雖然，α-纖維素通常大部分是結晶性纖維素，β-纖維素，γ-纖維素在化學上除含有纖維素以外，還含有各種多醣類。細胞壁的纖維素形成微纖維。寬度為10－30毫微米，長度有的達數微米。應用X線繞射和負染色法，根據電子顯微鏡觀察，鏈狀分子平行排列的結晶性部分組成寬為3－4毫微米的基本微纖維。

推測這些基本微纖維集合起來就構成了微纖維。纖維素能溶於Schwitzer試劑或濃硫酸。雖然不易用酸水解，但是稀酸或纖維素酶可使纖維素生成D-葡萄糖、纖維二糖和寡糖。在醋酸菌中有從UDP葡萄糖引子轉移糖苷合成纖維素的酶（纖維素合酶 (UDP forming)，EC2.4.1.12）。在高等植物中已得到具有同樣活性的顆粒性酶的標準樣品。此酶通常是利用GDP葡萄糖（GDP forming，EC2.4.1.29），在由UDP葡萄糖轉移的情況下，發生β-1,3-鍵的混合。微纖維的形成場所和控制纖維素排列的機制還不太明了。另一方面就纖維素的分解而言，估計在初生細胞壁伸展生長時，微纖維的一部分由於纖維素酶的作用而被分解，成為可溶性。

各種食物的纖維素含量

纖維素雖然不能被人體吸收，但具有良好的清理腸道的作用，因此成為營養學家推薦的六大營養素之一，是適合IBS患者食用的健康食品。
無論穀類、薯類還是豆類，一般來說，加工得越精細，纖維素含量越少。常見食品的纖維素含量如下：
麥麩：31%　
穀物：4-10%，從多到少排列為小麥粒、大麥、玉米、蕎麥麵、薏米面、高粱米、黑米。
麥片：8-9%
燕麥片：5-6%
馬鈴薯、白薯等薯類的纖維素含量大約為3%。
豆類：6-15%從多到少排列為黃豆、青豆、蠶豆、芸豆、豌豆、黑豆、紅小豆、綠豆。
蔬菜類：筍類的含量最高，筍乾的纖維素含量達到30-40%，辣椒超過40%。其餘含纖維素較多的有：蕨菜、菜花、菠菜、南瓜、白菜、油菜。
菌類（干）：纖維素含量最高，其中松蘑的纖維素含量接近50%，30%以上的按照從多到少的排列為：髮菜、香菇、銀耳、木耳。此外，紫菜的纖維素含量也較高，達到20%。
堅果：3-14%。10%以上的有：黑芝麻、松子、杏仁；10%以下的有白芝麻、核桃、榛子、胡桃、葵瓜子、西瓜子、花生仁
水果：含量最多的是紅果乾，纖維素含量接近50%，其次有桑椹干、櫻桃、酸棗、黑棗、大棗、小棗、石榴、蘋果、鴨梨。
各種肉類、蛋類、奶製品、各種油、海鮮、酒精飲料、軟飲料都不含纖維素；各種嬰幼兒食品的纖維素含量都極低。

最後，跟大家提一下，目前市面上很多α-amylase inhibitor類的產品，其中最有名的大概就是白腎豆吧。

白腎豆主要成份為他的Phaselarmin，為植物性的α-amylase inhibitor，所以可以抑制由α連結結合的澱粉分解，部分廠商也有從小麥中取得此一類似物。

白腎豆的圖片：

不過由於未經烹煮的白腎豆具有毒性，毒性的主要來源為Lectin，一般來說，只要吃5顆生豆子就會中毒，症狀會在三小時內發生，伴隨著噁心接著會嘔吐，而這嘔吐可能會很嚴重而且持續很久，最後還會腹瀉。
日本就曾發生數十位民眾食用未經適當處理的白腎豆，導致腹瀉及嘔吐的意外.而煮熟的白腎豆，其中的澱粉酵素抑制劑也會被破壞掉，所以要將具有澱粉酵素抑制效果的成分由白腎豆中萃取出來，又能夠把生的白腎豆中的有毒成分去除，就需要有相當的技術了。

凝集素（Lectins）

是一種對醣蛋白上的醣類具有高度特異性的接合蛋白。在實驗室中，經常被用來分離、純化醣蛋白。

Lectin的名字的由來是來自於拉丁文中的legere，代表選擇的意思。雖然它們最初是在一百多年前於植物中發現。如今認為它們在自然中遍佈。一般普遍認為最早關於血球凝集素的敘述來自於1888年時的University of Dorpat由Peter Hermann Stillmark在他的博士論文發表，(專制時期的俄國最老的大學之一)。血球凝集素，也具有高度毒性，由Stillmark自蓖麻的種子純化出來(Ricinus communis)而命名為蓖麻毒素(Ricin)。然而大部分的lectin基本上在作用時不具有酵素活性以及不造成免疫反應。Lectin在自然中到處存在。它們可以結合游離溶液中的醣類或是在蛋白質結構/特定蛋白質的一部分上。它們凝集細胞且/或參與糖接合(glycoconjugate)作用。

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