עמילן מאוכסן בצמח במבנים בשם גרנולות – צברים של עמילן. קיימת שונות בגודל הגרנולות באותו מקור מזון וגרנולות של מקורות מזון שונים שונות במבניהן. בדגנים שונים כגון חיטה ושעורה קיימות גרנולות עמילן בגדלים שונים כאשר קוטר הגרנולות הגדולות מסוג A עשוי להגיע לבין 15 – ל 19 μm ואילו קוטר הגרנולות הקטנות מסוג B עשיו להגיע לבין 3.1 – ל 3.7 μm.
עמילוז ועמילופקטין
השם עמילן הינו למעשה שם כללי מאחר ובמזונות אשר מכילים עמילן קיימים שני סוגים עיקריים: עמילוז ועמילופקטין.
עמילוז Amylose הינו בעל מבנה ליניארי אשר קיימות בו מספר מועט של הסתעפויות. עמילופקטין Amylopectin הינו בעל מבנה מסועף.
גם בעמילוז ובעמילופקטין מולקולות הגלוקוז קשורות אחת לשניה בקשרים גליקוזידיים מסוג ( α ( 1-4 ו - ( α ( 1-6.
קשרים גליקוזידיים מסוג ( α ( 1-4 נמצאים בחלקים ללא הסתעפויות ואילו בכל הסתעפות נמצאים קשרים מסוג ( α ( 1-6.
עמילופקטין קיים במזונות בכמות גדולה יותר מאשר העמילוז. רוב המזונות מכילי העמילן עשויים להכיל כ – 75% – 85% עמילופקטין וכ – 15% – 25% עמילוז.
מזון
עמילוז
גר' / 100 גר' עמילן
עמילופקטין
גר' / 100 גר' עמילן
תפו"א
23
77
חיטה
20
80
תירס
25
75
אורז
23
77
בטטה
20
80
שיבולת שועל
24
76
שעורה
25
75
שיפון
28
72
דורה
25
75
כמות ממוצעת של עמילוז ועמילופקטין במזונות שונים
למרות השונות בצורתן החיצונית ובגודלן של גרנולות העמילן בדגנים ובצמחים שונים, קיימת אחידות לגבי צורת הארגון והמבנה הפנימי. כאשר מביטים בגרנולות דרך מיקרוסקופ באור מקוטב, נראות גרנולות העמילן כאשר מופיע עליהן סימן בצורת צלב - “Maltese cross”.
העמילופקטין נמצא בחלקה החיצוני יותר של גרנולת העמילן ומאורגן במבנה של סליל כפול בעל שתי צורות עיקריות לסידור העמילופקטין - A ו – B. העמילוז נמצא בחלקה הפנימי יותר של גרנולת העמילן ובעל מבנה סליל בודד.
עמילן - Starch הינו רב סוכר אשר בנוי מיחידות של גלוקוז אשר קשורות אחת לשניה בקשרים גליקוזידיים מסוג ( α ( 1-4 ו - ( α ( 1-6 . עמילן הינו אחד ממקורות האנרגיה העיקריים בתזונת האדם ומופק בעיקר מדגנים כגון: חיטה, שעורה, אורז, ותירס, משורשים כגון: תפוחי אדמה , בטטה ומקטניות. בדגנים העמילן נמצא בעיקר בגרגרי הדגן באנדוספרם – Endosperm.
גרנולות העמילן הינן בעלות מבנה חצי גבישי, אשר נובע מסידור צברים של עמילופקטין. מבנה זה, מקנה לגרנולה את התכונה הגבישית. בין צברי העמילופקטין קיימות מולקולות עמילוז.
בתחילת התהליך נוצרות שתי מולקולות של טריוזות - סוכרים בעלי 3 פחמנים, על ידי מעגל קלווין - Calvin cycle. שתי המולקולות הינן - גליצראלדהיד - 3 – פוספט - Glyceraldehyde-3-phosphate ודהידרוקסי אצטון -3 – פוספט - Dihydroxyacetone-3-phosphate.
גליצראלדהיד - 3 – פוספט ודהידרוקסי אצטון -3 – פוספט נדחסות על ידי האנזים פרוקטוז 1,6 – ביספוספט אלדולאז - Fructose-1,6,bisphosphate aldolase ליצירת פרוקטוז 1,6 – ביספוספט - Fructose-1,6-bisphosphate.
האנזים פרוקטוז 1,6 ביספוספטאז גורם להסרת קבוצת פוספט וליצירת פרוקטוז 6 פוספט - Fructose-6-phosphate.
האנזים פוספוגלוקומוטאז – Phosphoglucomutase גורם לשינוי עמדת קבוצת הפוספט, מהפחמן השישי, לפחמן מס – 1 וליצירת מולקולת גלוקוז – 1 – פוספט - Glucose-1-phosphate.
מולקולת גלוקוז -1 – פוספט נדחסת עם מולקולת ATP על ידי האנזים ADP גלוקוז פוספורילאז - ADP-glucose pyrophosphorylase ליצירת מולקולת ADP-glucose.
סינתזת עמילן
סינתזת עמילן מתרחשת בכלורופלסט – Chloroplast. הכלורופלסט הינו האברון התאי בו מתרחש תהליך הטמעת אנרגיית האור – פוטוסינתזה.
האנזים עמילן סינתאז - Starch synthase גורם לחיבור מולקולת ADP-glucose עם שרשרת יחידות גלוקוז קיימת להארכת השרשרת וליצירת רב סוכר – עמילן.
לאחר יצירת שרשרת העמילן ההתחלתית, מטופל העמילן עלי ידי סדרה של אנזימים ליצירת המבנה הייחודי של העמילופקטין והעמילוז. אנזימים אשר שותפים בתהליכים אלו הינם:
Starch branching enzymes – משפחת אנזימים זו יוצרת הסתעפויות בשרשרת העמילן על ידי יצירת קשרי ( α ( 1-6 בין מולקולות הגלוקוז.
Soluble starch synthase – משפחת אנזימים זו אחראית על הארכת ההסתעפויות של העמילופקטין על ידי חיבור מולקולות ADP-glucose לקצה הלא מחזור של שרשרת העמילן.
Debranching enzyme – משפחת אנזימים זו גורמת לניתוק קשרי ( α ( 1-6 וביטול נקודות ההסתעפות בעמילן.
עמילן עמיד - Resistant Starches
עמילן עמיד מוגדר כעמילן שאינו מתפרק על ידי עמילז במעי הדק. עמילן עמיד עובר למעי הגס ומתפרק עי ידי חיידקי המעי הגס. למעשה ניתן להשוות את תכונותיו של העמילן העמיד לתכונותיהם של סיבים תזונתיים. צריכת מזונות בעלי עמילן עמיד קשורה להפחתת הסיכון לעליה בתחלואה כגון: סוכרת, השמנה, בעיות לב וכלי דם וסרטן המעי הגס. ניתן לסווג את העמילן העמיד לתת קבוצות.
העמילן העמיד נמצא במגוון מזונות, כגון: דגנים מלאים - חיטה, שעורה ואורז, פסטה עמילן תירס, עמילן מהונדס גנטית, אפונה, שעועית, גרגירי חומוס, בננות ירוקות.
עמילן מעובד – Modified starch
ניתן לעבד עמילן באמצעות תהליכים כימיים, פיזיקליים ואנזימתיים על מנת ליצור עמילנים מעובדים.
סוג העיבוד קובע את תכונות העמילן ואת סוג השימוש בו כגון: שימוש בתעשיית התרופות, ייצור נייר, ייצור מזון האכלה לחיות – דגים, חיות בית ובקר, ייצור ממתקים, חומר מתחלב ועוד.
שימושים בעמילן מעובד בתעשיית המזון: תחליף לשומן - החלפת שומן בעמילן מעובד תורמת לשיפור השפעתו הבריאותית של המזון ועשויה להוות אמצעי להפחתת הסיכון להשמנה, סוכרת ומחלות לב וכלי דם. מזונות מופחתי השומן אשר פותחו בתוספת עמילן עמיד כוללים: מיונז, יוגורט, גבינות, מרגרינה וגלידות.
שיפור מרקם - בעמילנים מעובדים נעשה שימוש לשיפור המרקם הפריך בקרקרים וביסקוויטים, שיפור עמידות המרקם הצמיג של מוצרים משומרים, שיפור מרקמם של מזונות שעברו תהליך אקסטרוזיה -שיחול, שיפור עמידות מרק לחמים.
