尽管我们人类体内没有分解β链所需的酶,却有一种消化酶可以分解α链。α链多存在于贮存多糖、淀粉和糖原中。我们从日常饮食中摄入的葡萄糖,很大一部分就来自淀粉,许多植物的根部、块茎和种子中都含有淀粉。淀粉是由两种略微不同的多糖分子组成的,这两种分子都是α-葡萄糖单元的聚合物。20%至30%的淀粉是由直链淀粉构成的,直链淀粉由几千个葡萄糖单元相连而成(一个葡萄糖单元的4号碳原子与下一个的葡萄糖单元的1号碳原子连在一起),没有支链。直链淀粉和纤维素之间的唯一区别在于,直链淀粉是α-葡萄糖连在一起形成的,而纤维素则是β-葡萄糖连在一起形成的。然而,纤维素和直链淀粉这两种多糖的作用却大相径庭。
α-葡萄糖单元脱去H 2 O后形成的直链淀粉的一部分
另外,70%至80%的淀粉是由支链淀粉构成的。这种淀粉也是α-葡萄糖单元通过1号碳原子与4号碳原子相连形成的长链,但支链淀粉有分支,一个葡萄糖单元的1号碳原子会与另外一个葡萄糖单元的6号碳原子交叉相连,这种情形每隔20到25个葡萄糖单元就会出现。支链淀粉长链中往往含有多达100万个葡萄糖单元,因此成为我们在自然界中发现的最大分子之一。
支链淀粉结构的一部分。箭头标示的是1号碳原子与6号碳原子交叉相连
淀粉中的α链除了能够被人类消化外,还有其他一些重要特性。直链淀粉和支链淀粉的链形成螺旋状,而不是纤维素那种紧密排列的线性结构。当水分子有足够的能量时,就能够渗透到较开放的螺旋线圈中;因此淀粉可溶于水,而纤维素则不溶于水。所有厨师都知道,淀粉的水溶性与温度之间存在强相关关系。如果加热淀粉和水的悬浮液,淀粉颗粒吸收的水会越来越多,到了某一温度,淀粉分子就会打开,呈网格状分布在溶液中,这就是所谓的凝胶。浑浊的悬浮液随后变得澄清,混合物开始变稠。因此,厨师们使用淀粉源,如面粉、木薯和玉米淀粉,来让酱汁变得更浓稠。
动物的贮存多糖是糖原,主要在肝细胞和骨骼肌细胞中形成。糖原与支链淀粉非常相似,但支链淀粉每隔20或25个葡萄糖单元才有一个1号碳原子与6号碳原子交叉连接,而糖原每隔10个葡萄糖单元就会产生交叉连接。由此产生的分子是高度分支化的。对动物来说,这产生了一个非常重要的后果。一条没有分支的链只有两个端点,但在葡萄糖单元总数相同的情况下,一条高度分支化的链则有大量的端点。在动物急需能量时,许多葡萄糖单元可以同时从这些端点移除。与动物不同的是,植物不需要瞬间的能量爆发来逃避捕食者或追逐猎物,所以通过分支化程度较低的支链淀粉或是无分支的直链淀粉来储存能量就足以满足代谢需求了。植物和动物之间存在诸多基本差异,其中之一就源自这种化学方面细微的差异(只关乎交叉连接的数量,不关乎类型)。