Amylose ist die lineare Komponente der Stärke, eines pflanzlichen Polysaccharids, das aus α-D-Glucose-Einheiten besteht und etwa 20–30 % der meisten Stärken ausmacht, neben der verzweigten Amylopektin-Fraktion.
Molekulare Struktur
Amylose besteht aus langen, im Wesentlichen linearen oder leicht verzweigten Ketten von D-Glucose-Monomeren, die durch α-(1→4)-glycosidische Bindungen verknüpft sind. Der Polymerisationsgrad liegt typischerweise zwischen 300 und 3000, was Molekulargewichten von etwa 105–106 Da entspricht. In Lösung nimmt Amylose eine linksgewundene Einzelhelix-Konformation mit sechs Glucose-Resten pro Windung an und bildet einen hydrophoben Kern, der Iod-Moleküle oder Lipid-Liganden aufnehmen kann. Unterschiedliche polymorphe Formen umfassen A-Typ (häufig in Getreidestärken), B-Typ (vorherrschend in Knollenstärken und hoch hydratisierten Systemen) und V-Typ-Strukturen, die durch Komplexbildung entstehen, wie Röntgenbeugungsanalysen zeigen.
Biosynthese und physikochemische Eigenschaften
Amylose wird in pflanzlichen Amyloplasten durch granulgebundene Stärkesynthase (GBSS) synthetisiert, die α-(1→4)-verknüpfte Glucan-Ketten unter Verwendung von ADP-Glucose als aktiviertem Substrat verlängert. Ihr relativer Anteil wird genetisch reguliert, wobei hoch-Amylose-Sorten (z. B. hoch-Amylose-Mais) mehr als 70 % Amylose enthalten. Physikochemisch zeigt Amylose eine begrenzte Wasserlöslichkeit, bildet jedoch beim Erhitzen viskose, pseudoplastische Lösungen. Sie unterliegt einer schnellen Retrogradation zu kristallinen B-Typ-Strukturen, was zu fester Gelbildung führt, und weist eine reduzierte enzymatische Verdaulichkeit aufgrund eng gepackter helicaler Anordnungen auf. Eine charakteristische tiefblaue Färbung bei Iod-Bindung spiegelt die Bildung eines Charge-Transfer-Komplexes wider, während das thermische Verhalten durch Gelatinierungsbeginntemperaturen typischerweise zwischen 60 und 70 °C gekennzeichnet ist.
Biomedizinische und ernährungsphysiologische Anwendungen
Hoch-Amylose-Stärken sind in Ernährung und Biomedizin von großem Interesse aufgrund ihrer langsamen Verdaulichkeit und der Fähigkeit, resistente Stärke (RSII) zu bilden, was zu einem reduzierten glykämischen Index beiträgt und die Darmgesundheit durch präbiotische Effekte unterstützt. Darüber hinaus ermöglicht die helikale Struktur der Amylose die Verkapselung bioaktiver Verbindungen für kontrollierte Freisetzungsanwendungen. Amylose-basierte Filme und chemisch modifizierte Derivate werden auch in biomedizinischen Materialien eingesetzt, einschließlich Wundverbänden, bei denen ihre filmbildenden und biologisch abbaubaren Eigenschaften von Vorteil sind.