עמילן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
עמילן תירס (קורנפלור)
סליל עמילן

עֲמִילָן הוא פולימר, רב-סוכר המורכב מיחידות חוזרות של גלוקוז. עמילן הוא צורת אגירת סוכר זמין בצמח לצורך הפקת אנרגיה כימית. בני אדם מסוגלים לעכל עמילן והוא משמש כמקור אנרגיה עיקרי למרבית אוכלוסיית העולם. העמילן שאוכלים בני האדם נמצא בעיקר בדגנים ובשורשים אכילים.

מלבד היותו מקור אנרגיה, עמילן, ובמיוחד עמילן תירס, משמשים בבישול להעלאת סמיכות רטבים. בתעשייה עמילן משמש, בין השאר, לייצור דבקים, נייר וטקסטיל. העמילן הוא גם חומר תשמורת.

גלוקוז היא מולקולה הידרופילית מסיסה בקלות במים, אך עמילן, אף שהוא בנוי מיחידות גלוקוז, איננו מתמוסס בקלות במים כמו הגלוקוז.

פרהיסטוריה והיסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בני אדם, בדומה ליונקים רבים אחרים, מעכלים עמילן על ידי פירוקו לחד-סוכרים באמצעות אנזים העמילאז, הנמצא ברוק ובלבלב. בכך ניתן להווכח על ידי לעיסה ממושכת של לחם, כאשר לאחר מספר דקות מורגש טעמו המתוק של הגלוקוז. בני אדם קדומים, קרוב לוודאי בדומה לאבותיהם ההומינינים, אכלו מזונות מן הצומח המכילים עמילן. לדוגמה, שרידים מיקרוסקופיים של עמילן נמצאו בשיני ניאנדרטלים ובאבנים עליהן נכתש מזון‏[1].

עם זאת, צריכת העמילן של בני-אדם גברה כתוצאה מן המהפכה החקלאית לפני מספר אלפי שנים, וישנן ראיות שהיא אף הוליכה לברירה טבעית ואבולוציה לעיכול יעיל יותר של עמילן. בגנום של בני-אדם בני-ימינו המשתייכים לחברות הצורכות עמילן רב במזונן נמצאה נטייה למספר גדול יותר של עותקים לגן AMY1, המקודד לאנזים העמילאז, וכתוצאה מכך לריכוז גבוה יותר של האנזים ברוק‏[2]. ברירה מלאכותית דומה נמצאה גם בתהליך הביות של כלבי בית, והגדילה אצלם את מספר העותקים של הגן AMY2 (המקודד לעמילאז המופרש בלבלב אך לא ברוק), בהשוואה למספר העותקים בגנום של אבותיהם הזאבים, מה שאיפשר להם עיכול יעיל יותר של מזונות צמחיים עשירים בעמילן ממטבחו של האדם‏[3].

שימוש תעשייתי בעמילן התחיל במצרים העתיקה באלף הרביעי לפני הספירה כשהמצרים השתמשו בצמח גומא פפירוס לייצור פפירוסים לכתיבה. לאחר מכן, במאה ה-2 לספירה התחילו הסינים לייצר נייר, שיש בו רכיבי עמילן רבים.

התיאור הראשון להכנת עמילן נכתב על ידי המדינאי הרומאי קאטו הזקן בספרו "על החקלאות" (המאה ה-2 לפנה"ס). בעת החדשה נעשה שימוש נרחב בעמילן ובתוצריו בעיקר בתעשיית הקוסמטיקה וענפים אחרים. בתקופה זו עיקר העמילן הגיע מתפוחי אדמה, אך החל מסוף המאה ה-19 התירס הוא המקור העיקרי לעמילן תעשייתי.

מבנה כימי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מולקולה של מלטוז המראה קצה מחזר (הקצה המופיע בצורת אלדהיד פתוח בצד ימין הנמצא בשיווי משקל עם הצורה הסגורה וקשר מסוג אלפא, כשהחמצן פונה כלפי מטה.
המבנה הכימי של עמילוז

העמילן הוא תערובות של שתי פחמימות פולימריות רב-סוכריות, הנקראות עמילוז ועמילופקטין אשר בתורם בנויים מגלוקוז. במרבית הצמחים כ-75 עד 85% מהעמילן מופיע בצורת עמילופקטין, אך יש גם יוצאי דופן דוגמת אפונה שבה תכולת העמילוז היא כ-50% עד 75% מהעמילן הכולל[4] גלוקוז הוא סוכר הבנוי מ-6 פחמנים. כשהגלוקוז מופיע בצורה טבעתית, הוא מסוגל ליצור קשרים כימיים עם יחידות גלוקוז נוספות. קשר זה נקרא קשר גליקוזידי. קשר זה נוצר דרך הקצה המחזר של הגלוקוז. הקצה המחזר נמצא תמיד בפחמן מספר 1. קשר זה נקרא 1-4 כי הפחמן מספר 1 של הגלוקוז הראשון נקשר לפחמן מספר 4 של הגלוקוז השני. כך, מסוגל הגלוקוז ליצור שרשרת ישרה דרך קשר בין הפחמן המחזר לפחמן מספר 4 בטבעת גלוקוז שכנה. אפשרות נוספת היא יצירת הסתעפות לשרשרת העיקרית כשהגלוקוז נקשר דרך הפחמן המחזר לפחמן מספר 6, הבולט החוצה מהשרשת הכללית. זהו קשר 1-6. בעמילן, קיימים קשרים 1-4 ו1-6 מסוג אלפא בלבד (החמצן בקשר הגליקוזידי פונה למטה (ראו איור).

עמילוז מורכב משרשרת ישרה עם קשרים מסוג 1-4 אלפא ומעט מאוד הסתעפויות בקשר 1-6 אלפא. עמילופקטין זהה לעמילוז במבנה הכימי וגם הוא יוצר שרשרת, אך יש לו הרבה יותר הסתעפויות בקשר 1-6 אלפא. ריכוז ההסתעפויות וגם היחס בין עמילוז לעמילופקטין משתנה בהתאם למינים הצמח שמייצר את העמילופקטין. בגלל ההסתעפויות המעטות העמילוז יוצר שרשרות דחוסות יחסית ואילו עמילופקטין הוא הרבה פחות דחוס ממנו. יתרה מכך, בעיכול המזון הרבה יותר קל לעכל עמילופקטין כי יש לו הסתעפויות רבות וכך לאנזימים יש מרחב פעולה גדול יותר המאפשר להם לפרק את המולקולות במהירות רבה יותר.

הבדלים אחדים בין עמילוז לעמילופקטין
תכונה עמילוז עמילופקטין
מבנה כללי כמעט ללא הסתעפויות בעל הסתעפויות רבות
אורך שרשרת ממוצע
(כמות יחידות גלוקוז בשרשרת עד הסתעפות)
100 - 1,000 20 - 30
דרגת פולימריזציה
(כמות יחידות גלוקוז במולקולה)
100 - 1,000 10,000 - 100,000
צביעה עם יוד כחול עמוק חום-סגול

סינתזה של עמילן[עריכת קוד מקור | עריכה]

העמילן נוצר בכלורופלסטידות המצויים בעלים ובגבעולים ירוקים. בצמחים מסוימים מיוצר בעמילופלסטידות (ברקמות שאינן ירוקות).

עמילן בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

גרנולות עמילן חיטה צבועות ביוד (כחול)

כל הזרעים מכילים עמילן המספק אנרגיה לזרע כאשר הוא באדמה ואינו מבצע פוטוסינתזה. ריכוז העמילן בזרעים הוא כ-60% עד 75%. עמילן מצוי גם בעלים, גבעולים פקעות ושורשים. עמילן מספק 70-80% מהקלוריות הנצרכות על ידי האדם בעולם והוא נצרך במזון טבעי וכתוסף מזון - נותן סמיכות וקשיחות למזונות מסוימים והשפעתו גדולה על המרקם.

מקור העמילן שנאכל על ידי האדם הוא בעיקר מחיטה, אורז, תירס, תפוח אדמה וקסאווה.

שימוש תעשייתי בעמילן[עריכת קוד מקור | עריכה]

דבק עמילן

עימלון בגדים[עריכת קוד מקור | עריכה]

פרסומת לעמילן כביסה מ-1880

כאשר עמילן מהצומח מעורבב עם מים ומורתח ניתן להשתמש בו לעימלון בגדים. במאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20 היה אופנתי לחזק צווארונים ושרוולים של חולצות גברים ובתחתוניות של נשים. האפקט מתקבל לאחר הוספת עמילן לבד וגיהוץ. מעבר לאפקט האסתטי, תוספת העמילן לבד גורמת לכך שבוץ וזיעה לא נספגים בבד, אלא דבקים בעמילן דווקא, וכך גם נשטפים בקלות יחד איתן. לאחר הכביסה, ניתן כמובן לעמלן את הבגדים שוב.

כיום אין צורך לכבס את הבגד במים עם עמילן כי יש תרסיסי עמילן העונים על הצורך הזה.

סינתיזה של ציקלודקסטרין[עריכת קוד מקור | עריכה]

ניתן להפיק מן העמילן באמצעות ראקציות אנזימטיות, סוגים שונים של ציקלודקסטרינים. הציקלודקסטרינים משמשים רבות בתעשיית המזון וכחומרי ספיחה לריחות רעים.

בדיקות לגילוי עמילן[עריכת קוד מקור | עריכה]

כאשר מוסיפים תמיסה המכילה יוד לדגימה המכילה עמילן (במיוחד עמילוז) הופכת צבעה לכחול כהה. אם הדגימה נטולת עמילן, צבע התמיסה נשאר צהוב-כתום. הסיבה לשינוי הצבע הינה יצירת תרכובת קומפלקסית (complex) - היוד נכנס בתוך מולקולות העמילן.

כאשר מוסיפים תמיסת בנדיקט לעמילן והיוד, הצבע הכחול נמוג ונשאר רק הגוון של הבנדיקט.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • Roy L. whistler, Eugene F. paschall (editors), Starch Chemistry and Technology, Academic press Ney York and London, 1965
  • J.A. Radley, Starch and its derivatives, Chapman and Hall, 1968

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Henry, A. G., Brooks, A. S., & Piperno, D. R. (2011). Microfossils in calculus demonstrate consumption of plants and cooked foods in Neanderthal diets (Shanidar III, Iraq; Spy I and II, Belgium). Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(2), 486-491.
  2. ^ Perry, G. H. et al (2007). Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation. Nature genetics, 39, 1256 - 1260.
  3. ^ Axelsson, E. et al (2013). The genomic signature of dog domestication reveals adaptation to a starch-rich diet. Nature, 495(7441), 360–364.
  4. ^ J.A. Radley, Starch and its derivatives, Chapman and Hall, 1968 p 66