아밀로펙틴

Amylopectin
아밀로펙틴
Amylopektin Sessel.svg
식별자
켐스파이더
  • 없음.
ECHA 정보 카드 100.029.907 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 232-911-6
케그
유니
특성.
[C6H10O5]n
몰 질량 변수
외모 화이트 파우더
불용해
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

아밀로펙틴 /μmmloˈpɛktnn/은 식물에서 발견되는 물에 녹지[1][2] 않는 다당류 및 고분지 고분지 폴리머이다.그것은 녹말의 두 가지 성분 중 하나이고, 다른 하나는 아밀로스입니다.

아밀로펙틴과 전분 과립과의 관계

식물은 아밀로플라스라고 불리는 특수한 세포소기관 내에 전분을 저장한다.에너지를 생성하기 위해 식물은 녹말을 가수분해하여 포도당 서브유닛을 방출합니다.식물성 식품을 먹는 인간과 다른 동물들도 녹말의 [3]가수분해를 시작하기 위해 아밀로펙틴 분해에 도움을 주는 효소인 아밀라아제를 사용한다.

녹말은 공급원에 따라 다르지만 무게 기준 약 70~80%의 아밀로펙틴으로 구성되어 있다.예를 들어, 장곡미, 아밀로마이즈, 러셋 감자의 낮은 함량에서 찹쌀, 밀감자 전분, 밀옥수수 100%까지 다양하다.아밀로펙틴은 2,000~200,000개의 포도당 단위로 형성되는 고도로 분기되어 있다.그것의 내부 사슬은 20-24개의 포도당 소단위들로 구성되어 있다.

아밀로펙틴 분자 구조

용해된 아밀로펙틴 전분은 저장 및 냉각 중에 역화(조리 후 부분 재결정, 즉 밀봉 과정의 일부) 경향이 낮다.이 때문에 왁스 녹말은 주로 증점제 또는 안정제로 다른 용도로 사용된다.

구조.

아밀로펙틴은 최종 질량의 70-80%[7]를 차지하는 전분의 최종 구성 [4][5][6]결정화에 있어 핵심 성분이다.α-글루코스로 구성되며, 이 구조적 지표와 함께 에너지 저장의 주요 측정값으로 식물에서 형성된다.

아밀로펙틴은 더 분기될 수 있는 다수의 측쇄와 함께 직선/선형 사슬을 가진다.포도당 단위는 α(1→4) 글리코시드 결합과 선형으로 연결되어 있다.분기는 보통 25개의 잔류물 간격으로 발생합니다.측쇄의 원점에서 일어나는 분기는 α(1→6) 글리코시드 결합을 가지며, 효소가 부착할 수 있는 끝점이 많기 때문에 빠르게 분해될 수 있는 가용성 분자를 생성한다.울포름과 톰슨(1963)도 아밀로펙틴의 경우 α(1→3) 결합을 보고했다.아밀로펙틴은 200~1000개의 α-글루코스 단위를 포함하는 아밀로스보다 더 많은 포도당 단위(2000~200,000개)를 함유하고 있다.반면, 아밀로스는 매우 적은 α(1→6) 결합을 포함하거나 전혀 포함하지 않는다.이것은 아밀로스를 더 느리게 가수분해시키지만, 더 높은 밀도와 불용성 [8]또한 만든다.

아밀로펙틴은 α-글루코스의 A와 B 헬리컬 체인으로 나뉜다.사슬은 다른 사슬을 가지지 않는 사슬이고, B 사슬은 다른 사슬을 가지고 있는 사슬이며, 아밀로펙틴 중합체를 영속시킨다.이들 사이의 비율은 보통 0.8에서 1.4 [9][10]사이입니다.

아밀로펙틴 클러스터 모델

사슬 구조의 형성은 고분자 전체의 전체적인 강도에 직접적인 영향을 미친다; 사슬이 길수록, 아밀로펙틴은 전분의 형태학에 더 많은 영향을 미칠 것이다.체인의 패킹(inter block chain length, IB-CL)은 또한 녹말 과립의 젤라틴화 온도에 직접적인 긍정적인 영향을 미치는 것으로 상관되어 왔다.이와 함께 IB-CL은 B 체인의 길이가 증가함에 따라 증가합니다.즉, 개별 B 체인의 길이가 증가함에 따라 다른 체인과의 접속 사이의 블록도 증가합니다.마지막으로 일반적으로 아밀로펙틴의 분자가 조밀하게 채워질수록 전체 단위에서 [11]녹말 겔의 강도가 높아진다.

녹말은 아밀로펙틴의 밀도-강도 상관관계를 이용하여 최종 녹말 구성의 기초로서 밀도가 높고 강한 벽돌을 형성한다.전분 중 아밀로펙틴을 나선형으로 형성하여 육각형 구조를 구성하고, 이후 A(세리얼)와 B(고아밀로스; 관상)형 전분으로 분화한다.구조적으로 A는 더 콤팩트한 반면 B는 더 느슨하기 때문에 아밀로스의 [12]농도가 높다.

역사

Anton van Leeuenhoek
안톤 판 리우벤훅

아밀로펙틴의 분류는 1716년 Leeuwenhoek에 의해 녹말의 첫 번째 관찰에서 시작되었고, 그는 그곳에서 녹말을 두 개의 기본적인 구조적 [13][14]구성요소로 구별했습니다.

아밀로스와 아밀로펙틴이라는 용어는 1906년까지 만들어지지 않았던 것으로, 프랑스 연구자 마퀴니와 루가 녹말을 조사하는 과정에서 이러한 관련 물질의 혼합과 맥아 [15][14]추출물에 의한 가변 당화에 따라 녹말이 녹을 경우 성질의 변화를 설명했습니다.그때부터 1940년대까지, 연구는 마찰 침전이나 [14][16]엔지매틱스와 같은 다양한 분리 방법에 초점을 맞췄다.이로 인해 아밀로스에 대한 마이어의 정의와 "아밀로펙틴이라는 이름을 분지 분자인 탄수화물로 억제하고, b-아밀라아제에 의해 잔류 덱스트린의 단계로만 분해된다."[14][17]마이어는 또한 아밀로펙틴의 [16]나무와 같은 구조 모델을 제안했다.

현재 승인된 구조 모델은 이중 나선 [16]구조의 클러스터 구성을 기반으로 1972년에 제안되었다.Bertoft BB 모델, 또는 2012년 빌딩 블록 및 백본 모델과 같은 다른 모델들이 그 이후로 제안되었습니다.이 모델은 짧은 체인이 구조적인 구성 요소이고 긴 체인이 구성 요소를 운반하기 위해 백본이며, 다양한 길이의 체인이 그들의 위치와 신장[16][18] 방향에 의해 분리된다고 주장합니다.

대사

아밀로펙틴의 형성과 분해는 모두 유기체의 대사 과정에 중요하다.아밀로펙틴은 전분의 두 가지 주요 성분 중 하나이고, 전분은 에너지를 성공적으로 저장하는 분자입니다.이 때문에 대부분의 식물과 시아노박테리아에서 합성되고 분해된다.사실, 아밀로펙틴은 더 많은 포도당 단위를 저장할 수 있고 따라서 더 많은 [19][20]에너지를 저장할 수 있기 때문에 동물의 에너지 저장 분자인 글리코겐에 필적하는 것으로 보입니다.

아밀로펙틴의 합성은 네 가지 효소의 조합된 노력에 달려있다.이 네 가지 효소는 다음과 같습니다.[16][19][21]

  1. ADP글루코오스피로포스포릴라아제(AGPase)
  2. 가용성전분합성효소(SS)
  3. 전분분기효소(BE)
  4. 전분데브란칭효소(DBE)

아밀로펙틴은 α(1→4) 글리코시드 결합의 결합에 의해 합성된다.아밀로펙틴(α(1→6) 글리코시드 결합)의 광범위한 분기는 BE에 의해 시작되며, 이것이 아밀로스와 아밀로펙틴을 구별하는 것이다.DBE는 이러한 [19][22]분기의 분포를 조절하기 위해 이 합성 프로세스에서도 필요합니다.

아밀로펙틴의 분해는 동물과 인간의 녹말 분해와 관련하여 연구되어 왔다.녹말은 대부분 아밀로펙틴과 아밀로스로 구성되어 있지만, 아밀로펙틴은 더 쉽게 분해되는 것으로 나타났다.그 이유는 아마 아밀로펙틴이 고도로 분기되어 있고 이러한 가지들은 소화 효소에 더 많이 이용가능하기 때문일 것이다.반면 아밀로스는 나선을 형성하고 수소 [23]결합을 포함하는 경향이 있다.

녹말의 분해는 [16][19][21]세 가지 효소에 따라 달라집니다.

  1. 알파, 베타아밀라아제
  2. 인산화효소
  3. 전분데브란칭효소(DBE)

단백질 및 다른 효소들과 다른 관계를 보이는 등형질을 가진 아밀로펙틴의 합성과 분해에 관여하는 효소들이 있다.예를 들어 SS에는 많은 버전이 있습니다.세 번째 isoform(SS-II)에도 두 가지 버전이 있습니다.SS-I와 SS-II는 둘 다 아밀로펙틴 [21]가지의 사슬을 연장시키는 역할을 하는 것으로 여겨진다.SS-IV는 또한 녹말 과립 클러스터의 [24]잎 모양 구조에 책임이 있는 것으로 생각된다.

적용들

음식.

아밀로펙틴은 인간의 식단에서 가장 흔한 탄수화물이고 많은 주식들에 포함되어 있습니다.전분 섭취의 아밀로펙틴의 주요 공급원은 쌀, 밀, 옥수수와 같은 곡물과 뿌리 채소 감자와 [25]카사바입니다.조리 후, 녹말의 아밀로펙틴은 매우 다른 영양 및 기능적 [26]특성을 가진 쉽게 접근할 수 있는 포도당 체인으로 변환됩니다.높은 열로 요리하는 동안, 아밀로펙틴에서 방출되는 당은 마이야르 반응을 통해 아미노산과 반응하여 고급 당화 최종 생성물(AGE)을 형성하여 음식에 [27]향기, 맛 및 식감을 기여합니다.

아밀로스/아밀로펙틴 비율, 분자량 및 분자 미세 구조는 다양한 유형의 [28]녹말의 물리 화학적 특성과 에너지 방출에 영향을 미치며, 이는 사람들이 음식에서 섭취하는 칼로리 수에 영향을 미친다.아밀로펙틴은 또한 이러한 열량 밀도와 근육 단백질[29][30] 합성과의 상관관계 때문에 운동 보충제로도 사용된다.

산업적으로 아밀로펙틴은 옥수수 녹말과 같은 안정제 및 증점제로 사용된다.또한 아밀로펙틴은 풍부함, 비용 효율, 뛰어난 성막 능력으로 인해 식용 코팅막의 개발에 널리 사용되어 왔다.아밀로펙틴계 필름은 광학, 유기물, 가스 장벽 성질은 좋지만 기계적 성질은 떨어진다.필름의 기계적 특성 및 인장 특성을 개선하기 위해 공동 생체 고분자 또는 기타 2차 첨가제를 추가하는 등 이러한 한계를 극복하기 위한 많은 시도가 이루어졌습니다.아밀로펙틴계 필름의 특성은 전분의 종류, 성막 중의 온도 및 시간, 가소제, 공동 생체고분자 및 저장조건 [31]등 많은 요인에 의해 영향을 받을 수 있다.

직물

역사적으로, 직물 사이징에 전분을 사용하는 것은 오랫동안 확립되어 왔습니다.전분의 성분으로서 아밀로펙틴은 전분의 역분해 또는 결정의 재정렬을 담당하여 강성을 [32]더한다.

이 강화 효과는 시간이 지남에 따라 직물의 형태를 유지하기 위해 인쇄 및 프레스 등의 여러 섬유 산업 공정에서 사용됩니다.또한 아밀로펙틴은 직조 [33]시 섬유를 보강하고 파손으로부터 보호하기 위해 실의 사이징제로도 사용된다.

공학 기술

녹말과 아밀로펙틴은 접착제 [34]조제식에 자주 사용되며, 건설 시[35] 추가 사용을 위해 점점 더 많이 검사되고 있습니다.

임상 응용 프로그램

아밀로펙틴은 생리적 요인, 가용성 및 저렴한 비용으로 인해 생물의학 분야에서 사용이 증가하고 있습니다.특히, 아밀로펙틴은 천연 다당류로서 널리 퍼지기 때문에 매우 유리한 생화학적 특성을 가지고 있다.이것은 몸 안의 세포와 분자에 대한 높은 생체적합감을 일으킨다.또한 아밀로펙틴은 1,6개의 글리코시드 결합과 가교감이 높아 생분해성이 높다.이러한 결합은 신체에 의해 쉽게 분해되어 분자량을 줄이고, 특정 부위를 노출시키며, 특정 결합과 임상적 요소를 상호 작용시킬 수 있다.아밀로펙틴에 대한 다양한 물리적, 화학적 및 효소적 수식 방법도 연구되어 왔다.일반적으로 이러한 특성은 수행된 연구 분야에 대해 선택될 수 있는 향상된 제어 가능한 특성을 허용합니다.임상적으로 아밀로펙틴의 주요 역할은 녹말과의 통합 안에 있습니다.아밀로펙틴의 기능과 구조는 아밀로스 및 다른 결합 분자와의 통합에 기초한다.이러한 분자와 분리된 아밀로펙틴을 분리하는 것은 연구자들에게 [36]매우 어렵다.

약물 배달

약물 전달은 약물의 방출과 흡수를 위해 신체의 미리 정해진 부위에 약물을 제시하는 데 사용되는 기술을 말한다.이 분야에서는 투여 경로, 대사, 특정 표적 부위 및 독성과 관련된 원칙이 가장 중요합니다.(입을 통해) 경구 투여되는 약물은 면역 및 생물학적 반응으로부터 약물을 보호하기 위해 보통 어떤 구조로 캡슐화된다.이러한 구조는 작용 부위까지 약물을 그대로 유지하고 특정 마커에 노출되었을 때 정확한 용량으로 약물을 방출하는 것을 목표로 한다.옥수수와 감자 전분은 60-80%의 아밀로펙틴을 함유하고 있기 때문에 종종 이것을 위해 사용된다.그것들은 대부분 고체 조제에 사용된다: 가루, 과립, 캡슐, 그리고 정제.천연 다당류로서 해부학적 구조나 분자와 양립할 수 있는 성질을 가지고 있다.이것은 약물 [37]전달에서 매우 논란이 많은 주제인 어떤 종류의 부정적인 면역 반응도 예방합니다.녹말의 생분해성은 작용 부위에 도달할 때까지 약물을 그대로 유지할 수 있게 해준다.이것은 약물이 소화기 [38]계통과 같은 낮은 pH 상황을 피할 수 있게 해준다.토종 전분은 또한 기계적 또는 생화학적 특성을 개선하기 위해 물리적, 화학적, 그리고 효소적 방법으로 수정될 수 있다.약물 전달 시 물리적 변경에는 기계적 힘, 열 또는 압력에 의한 치료가 포함됩니다.화학적 변형은 결합의 파괴나 추가를 포함할 수 있는 분자 구조를 바꾸려고 시도합니다.전분을 효소로 처리하는 것은 수용성을 높일 수 있다.

조직 공학

조직 공학은 손상되거나 감염된 조직이나 전체 장기를 대체하거나 개선할 수 있는 기능 구조를 생성하는 것을 목표로 합니다.이 구조들 중 많은 것들이 임플란트 부위 주변의 감염된 조직으로 이어진다.이러한 물질을 아밀로펙틴으로 코팅하면 이러한 감염 반응을 줄일 수 있습니다.아밀로펙틴은 면역반응을 방지하기 위해 이들 구성물에 코팅제로 주로 사용되기 때문이다.아밀로펙틴은 천연 다당류에서 직접 추출되기 때문에 조직 및 세포와 잘 통합됩니다.그러나 아밀로펙틴의 기계적 특성은 가교 수준이 높기 때문에 최적이 아니다.이는 아밀로펙틴 섬유를 형성하거나 보다 견고한 다른 폴리머와 나노 복합체를 형성함으로써 피할 수 있습니다.

섬유

아밀로펙틴 기반 섬유는 주로 고유 또는 변형된 전분질을 폴리머, 가소제, 가교제 또는 기타 첨가물과 혼합하여 제조되었습니다.대부분의 아밀로펙틴계 섬유는 전기방적법으로 제조되지만, 아밀로펙틴 함유량이 65% 미만인 전분에 적합하며 전분의 아밀로펙틴 함유량에 민감하다는 것이 증명되었다.일렉트로스핀은 아밀로펙틴이 응고되어 필라멘트를 형성하도록 한다.섬유질 녹말은 더 [39]밀도가 높은 물질을 유도하여 녹말의 기계적 특성을 최적화할 수 있습니다.생체 재료의 섬유는 뼈 조직 복구 및 재생에 적합한 환경으로서 뼈 조직 엔지니어링에 사용될 수 있습니다.천연골은 살아있는 세포와 생체활성분자를 포함한 광물질화된 섬유로 이루어진 세포외 매트릭스로 이루어진 복합재료이다.따라서 생체재료 기반의 발판에 섬유를 사용함으로써 [40]뼈의 기능적 성능을 복제할 수 있는 다양한 기회를 얻을 수 있다.지난 10년 동안, 직조, 뜨개질, 땋기, 전기 방적, 직접 쓰기 등과 같은 섬유 기반 기술은 3D 조직 [41]구조를 만드는 유망한 플랫폼으로 부상했습니다.

바이오나노콤포지트

나노과학 및 나노기술은 생물의학 응용을 위한 다양한 하이브리드 및 복합재료 개발의 기술로 부상하고 있다.나노물질이 생물학에서 복합물질의 개발에 사용될 때, 그것들은 바이오나노콤포지트라고 불린다.생체 공학은 세포, 장기 또는 인간 실체의 일부를 대체, 지지 또는 재생하여 정상으로 기능하도록 조직 공학에서 사용되어 왔다.

아밀로펙틴 기반의 바이오나노콤포지트는 열가소성 [42]전분보다 높은 기계적 특성, 광학적인 투명성, 열 안정성 및 장벽 특성을 가진 생분해성 바이오나노 재료의 또 다른 중요한 종류이다.셀룰로오스 나노크리스탈, 나노ZnO, 나노클레이, 생분해성 합성 폴리머와 같은 다른 나노물질과 함께, 녹말은 제어된 약물 방출, 조직 엔지니어링을 위한 발판, 그리고 뼈 [43]재생을 위한 시멘트 같은 다양한 생물의학적 응용을 위한 바이오나노콤포지트의 준비에 가장 인기 있는 재료 중 하나이다.아밀로펙틴은 보통 탄성률 및 항복 강도가 높은 합성 폴리머와 결합된다.이것은 녹말이 뼈, 심장,[44] 그리고 내피 조직에 널리 퍼진 높은 유체 흐름과 기계적 힘을 견딜 수 있게 해줍니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 글리코겐증 IV형
  • 아밀로펙틴(아밀로스 함량이 낮음)이 높고 혈당지수가 높은 유전자 조작 감자 암플로라
  • 왁시 옥수수, 거의 모든 아밀로펙틴과 미량의 아밀로스를 함유한 중국산 옥수수, 배추가 25%의 아밀로스를 함유하는 일반 옥수수와는 다르다.

레퍼런스

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