でんぷんの化学構造と性質に関する事典

でんぷん（澱粉、英: starch）あるいはスターチとは、多数のα-グルコース分子がグリコシド結合によって重合してできた高分子化合物の総称であり、主に「アミロース」と「アミロペクチンの2つの成分から構成されている。

陸上植物は光合成を通じてデンプンを生成し、種子や球根、根などの組織にエネルギー源として多量に貯蔵している。トウモロコシを原料とするコーンスターチや、ジャガイモなどを原料とする各種のでん粉製品が広く流通している。

分子構造と成分

でんぷんはその構造的な特徴からアミロースとアミロペクチンに大別される。アミロースは比較的分子量が小さく、主にグルコースがα-1,4結合で直鎖状に連なった構造をもつ。一方、アミロペクチンは分子量が大きく、直鎖の途中からα-1,6結合による枝分かれ構造を頻繁にもつ巨大な分子である。動物における貯蔵多糖であるグリコーゲンも分岐構造を持つが、でんぷんのアミロペクチンとは分岐の頻度や構造の細部が異なる。

また、天然のデンプン顆粒内では、グルコース残基が水素結合を介して螺旋（らせん）構造を形成し、さらにそれらが規則正しく並んで結晶構造をとっている。

物理的性質

デンプンは白色の粉末状物質であり、本来は無味無臭である。結晶状態にある天然のデンプンは水に不溶であるが、加熱や化学的処理によってその物理的状態が大きく変化する。

糊化（α化）

デンプンを水に懸濁した状態で加熱すると、デンプン粒が水分子を取り込んで膨張する。加熱を続けると結晶構造が緩み、最終的にデンプン粒が崩壊して粘性のあるゲル状に変化する。この現象は糊化と呼ばれ、デンプン糊液は白濁状態から透明感を増して粘度が急激に上昇する。

老化

一度糊化したデンプンの溶液やゲルを冷却・放置すると、分散していたデンプン分子が再び水素結合を形成して結晶化し、水分を遊離して白濁・硬化する現象が起こる。これが老化であり、デンプンを含む食品（パンや米飯など）が時間が経つにつれて硬くなる主要な原因となる。

化学的性質と反応

デンプンは特有の化学的特性を示すことで知られている。

• ヨウ素デンプン反応：デンプン水溶液にヨウ素溶液を加えると、らせん構造の内部に三ヨウ化物イオンが入り込むことで、青色から赤色を呈する鋭敏な反応を示す。加熱によって一時的に呈色が消失するのが特徴である。
• 加水分解：酸や酵素の作用により、デンプンはデキストリンやマルトースを経て最終的に単糖であるグルコースまで分解される。

消化と吸収

ヒトが摂取したデンプンは、口腔内の唾液に含まれるアミラーゼによって部分的に分解され、さらに膵液中のアミラーゼや小腸上皮に存在する消化酵素の働きを経て最終的にグルコースへと変換される。小腸で遊離したグルコースは、共輸送体タンパク質を介して効率的に体内に吸収される。なお、消化酵素による分解を受けにくいデンプン画分はレジスタントスターチ（難消化性デンプン）と呼ばれ、健康や栄養学の分野で注目されている。