200px|dereita|miniatura|Gránulos de amidón a 800 aumentos vistos con luz polarizada. O amidón é un polisacárido formado por unidades de glicosa coa fórmula xeral (C6 H10 O5)n producido por todas as plantas e polas algas. Consta de dous polímeros chamados amilosa e amilopectina, cuxa proporción nos gránulos de amidón varía coa especie, pero xeralmente predomina a amilopectina (75-80%). Os animais non producen amidón, pero si glicóxeno, que é parecido á amilopectina. O amidón é o carbohidrato máis abundante na dieta humana, xa que forma parte de cereais, tubérculos, fariñas etc. É un alimento de alto valor nutritivo e unha das principais fontes de enerxía. Convértese en azucres polo proceso dixestivo (rotura da cadea por hidrólise).
O amidón comercial obtense dos cereais (trigo, arroz, millo) e dos tubérculos (pataca, mandioca). O amidón utilízase na industria alimentaria e noutras industrias, especialmente na industria do papel.
O amidón puro é branco, non ten sabor nin olor, e non se disolve en auga fría, pero tratado con auga quente a máis de 70 °C os seus gránulos desintégranse, formando unha solución mesta, homoxénea e pegañenta chamada engrudo.
miniatura|dereita|270px|Estrutura da amilosa, un dos polímeros que compoñen o amidón, que non ten ramificacións. miniatura|dereita|Gránulos de amidón de trigo, tinguidos con iodo, vistos con microscopio óptico.
A palabra deriva do latín "amilum" (amidón), e esta do grego αμυλον, "amylon", que significa "non moído nun muíño". A raíz amil úsase en bioquímica aplicada a diversos compostos relacionados co amidón.
Biosíntese e almacenamento do amidón Na fotosíntese as plantas utilizan a enerxía da luz para producir glicosa utilizando o dióxido de carbono como fonte de carbono. A glicosa almacénase principalmente en forma de gránulos de amidón, nos plastos das células, como os cloroplastos fotosintéticos e, máis especialmente, nos amiloplastos. Cara ao final da estación de crecemento, o amidón acumúlase nas poliñas das árbores preto dos gromos. Os froitos, sementes, rizomas, e tubérculos almacenan amidón para prepararse para a seguinte estación de crecemento.
O uso de amidón como almacén de glicosa ten varias vantaxes. A glicosa é hidrosoluble, hidrofílica, únese a unha gran cantidade de auga e ocupa moito volume; pero a glicosa almacenada como amidón non é soluble e pode almacenarse dun xeito moito máis compacto. As moléculas de glicosa están unidas entre si no amidón por enlaces O-glicosídicos alfa doadamente hidrolizables, polo que esas reservas almacenadas de glicosa poden poñerse a disposición da planta facilmente.
As plantas comezan a biosíntese do amidón unindo a glicosa-1-fosfato ao ADP, formando ADP-glicosa nunha reacción catalizada polo encima glicosa-1-fosfato adenililtransferase. Esta reacción require enerxía en forma de ATP. O encima amidón sintase engade despois a glicosa do ADP-glicosa a unha cadea en crecemento de residuos de glicosa (amilosa en formación) establecendo un enlace glicosídico alfa 1,4, e liberando o ADP. O encima ramificador do amidón crea os enlaces glicosídicos alfa 1,6 na cadea, formando ramificacións e orixinando a amilopectina. O encima desramificador isoamilase elimina algunhas das cadeas. Existen varias isoformas destes encimas.
A amilopectina é similar ao glicóxeno dos animais, pero ten menos ramificacións e máis longas (unha por cada 30 enlaces glicosídicos) mentres que o glicóxeno ten máis (unha cada 10 enlaces glicosídicos). Ademais, o glicóxeno sintetízase utilizando UDP-glicosa en vez de ADP-glicosa.
Propiedades Estrutura miniatura|200px|Gránulos de amidón en células de pataca vistos con microscopio electrónico de varrido. miniatura|dereita|200 px|Gránulos de amidón de pataca. As moléculas de amidón atópanse na planta formando gránulos semicristalinos. Cada especie de planta ten unha morfoloxía característica dos seus gránulos de amidón en tamaño, forma e patrón de cristalización. Vistos ao microscopio, os gránulos de amidón tinguidos con solución de iodo e iluminados por detrás con luz polarizada mostran unha característica figura en cruz de Malta debida ao fenómeno da birrefrinxencia. O centro da cruz corresponde co hilum ou centro de crecemento do gránulo. As moléculas de amidón sitúanse no gránulo de forma radial e ordenada. Os gránulos conteñen rexións cristalinas e non cristalinas en capas alternadas concéntricas. A forma do gránulo pode ser esférica, lenticular ou ovoide, segundo a especie. Algunhas especies, como o trigo, centeo e cebada poden ter gránulos de dous tipos: lenticulares e pequenos esféricos. O tamaño do gránulo é variable segundo a especie: o gránulo de amidón do arroz é relativamente pequeno (uns 2 μm de diámetro) mais o de pataca é meirande (ata 100μm). No trigo os gránulos do endospermo prismático e central son maioritariamente grandes, de 30-40 μm, pero tamén os hai pequenos, de 1-5 μm, e os das células do endospermo subaleurona son intermedios, de 6-15 μm.
Aínda que en masa absoluta só unha cuarta parte dos gránulos de amidón son de amilosa, hai unhas 150 veces máis moléculas de amilosa que de amilopectina, xa que a amilosa é unha molécula moito menor que a amilopectina.
Algunhas variedades de plantas cultivadas teñen un amidón formado por amilopectina pura (sen amilosa), coñecido como amidón céreo. A máis utilizada é o millo céreo, e outros son o arroz glutinoso e o amidón céreo de pataca. Os amidóns céreos teñen menos retrogradación, e orixinan unha pasta máis estable. Tamén hai amidón rico en amilosa, como o amilomillo, que se cultiva pola forza que ten o seu xel.
Os gránulos de amidón son bastante densos, e en auga fría son insolubles e hidrátanse moi mal. Poden ser dispersados en auga e dan lugar a dispersións de baixa viscosidade en auga fría, que poden ser facilmente mesturadas e bombeadas mesmo a concentracións relativamente altas (35%).
Xelatinización Os gránulos de amidón son insolubles en auga fría, pero poden conter auga ao aumentar a temperatura, é dicir os gránulos de amidón sofren o proceso denominado xelatinización ou xelificación. Durante a xelatinización prodúcese a lixiviación da amilosa (parte das moléculas saen do gránulo); a xelatinización total prodúcese normalmente dentro dun intervalo máis ou menos amplo de temperatura, e son os gránulos máis grandes os que primeiro xelatinizan. As moléculas que escapan do gránulo, forman unha rede que retén auga e incrementa a viscosidade da mestura.
Poden determinarse os diversos estados de xelatinización. Estes estados son: a temperatura de iniciación (primeira observación da perda de birrefrinxencia), a temperatura media, a temperatura final da perda de birrefrinxencia (TFPB, é a temperatura á cal o último gránulo no campo de observación perde a súa birrefrinxencia), e o intervalo de temperatura de xelatinización.
Ao final deste fenómeno xérase unha pasta na que existen cadeas de amilosa de baixo peso molecular altamente hidratadas que rodean os agregados, tamén hidratados, dos restos dos gránulos.
Retrogradación Defínese como a insolubilización e a precipitación espontánea, principalmente das moléculas de amilosa, debido a que as súas cadeas lineais se orientan paralelamente e reaccionan entre si establecendo pontes de hidróxeno entre os seus múltiples grupos hidroxilo; pódese realizar por diversas vías que dependen da concentración e da temperatura do sistema. Se se quenta unha solución concentrada de amilosa e arrefría rapidamente ata atinxir a temperatura ambiente fórmase un xel ríxido e reversible, pero se as solucións son diluídas, tórnanse opacas e precipitan cando se deixan repousar e arrefriar devagar.
A retrogradación está directamente relacionada co resesamento do pan, as fraccións de amilosa ou as seccións lineais de amilopectina que retrogradan, forman zonas cunha organización cristalina moi ríxida, que require dunha alta enerxía para que rompan e o amidón xelatinice.
Unha explicación máis detallada do proceso é a seguinte: As moléculas de amilosa e amilopectina están espalladas na solución acuosa (xelatinizada) de amidón. Despois de arrefriar, as porcións lineais de varias moléculas colócanse paralelamente debido á formación de pontes de hidróxeno. Isto obriga ás moléculas de auga a afastarse e deixar que as moléculas cristalicen xuntas.
Cando se disolve o amidón en auga, a estrutura cristalina das moléculas de amilosa e amilopectina pérdese e estas hidrátanse, formando un xel, é dicir, o amidón xelatinízase. Se arrefriamos este xel, e mesmo se o deixamos a temperatura ambiente tempo dabondo, as moléculas reordénanse, colocándose as cadeas lineais de forma paralela e formando pontes de hidróxeno. Cando ocorre este reordenamento, a auga retida é expulsada fóra da rede (proceso coñecido como sinérese), é dicir, sepáranse a fase sólida (cristais de amilosa e de amilopectina) e a fase acuosa (auga líquida).
O fenómeno da sinérese pode observarse na vida cotiá nas cremas de pastelaría, iogures, prebes e purés. Pode verse unha imaxe aquí: imaxe.
Hidrólise Os encimas que degradan por hidrólise o amidón nos azucres que o constitúen denomínanse amilases.
As alfa-amilases encóntranse en plantas e animais. A saliva humana é rica en amilase, e o páncreas tamén segrega o encima. Individuos de poboacións con dietas ricas en amidón tenden a ter máis xenes de amilase cás que consomen dietas baixas en amidón; os chimpancés teñen moi poucos xenes de amilases. É posible que o paso a unha dieta rica en amidón fose un feito importante na evolución humana.. As alfa-amilases cortan os enlaces glicosídicos alfa 1,4 do amidón xerando glicosa principalmente, e dextrina límite. A dextrina límite é o núcleo que queda ao chegar aos puntos de ramificación da amilopectina, que non poden ser atacados polas alfa-amilases. O encima desramificador alfa 1,6 glicosidase rompe os puntos de ramificación para que as alfa-amilases poidan degradar tamén as dextrinas límite .
Outras amilases son as beta-amilases, que cortan os enlaces alfa do amidón de dous en dous xerando maltosa. Este proceso é importante na dixestión do amidón e utilízase na elaboración de cervexa, na cal as amilases da pel das sementes converten o amidón en maltosa (malteado, maceración). Debe terse en conta que a denominación "beta-amilase" non indica que hidrolice enlaces glicosídicos beta (ataca só aos alfa), senón que é unha denominación que se lle foi dando ás distintas amilases que se foron descubrindo Lehninger A. principios de Bioquímica. Omega. Páxina 288-289. ISBN 84-282-0738-0.
Dextrinización Se o amidón se somete a condicións de calor seca, degrádase orixinando dextrinas, tamén chamadas "pirodextrinas" neste contexto. Este proceso de degradación chámase dextrinización. As (piro)dextrinas son de cor predominantemente amarela castaña, e a dextrinización é parcialmente responsable da cor parda do pan torrado.
Probas químicas miniatura|esquerda|Semente que contén amidón tinguida con solución de iodo. As solucións de iodo (lugol) utilízanse como test para a detección do amidón; unha cor azul escura neste test indica a presenza de amidón. Os detalles desta reacción non se comprenden totalmente, pero pensase que o iodo (os ións I3− e I5−) se introduce entre as espiras da amilosa, a carga transfírese entre os ións iodo e o amidón, e o espectro de absorción do complexo resultante corresponde á luz visible. A intensidade da cor azul orixinada depende da cantidade de amilosa presente. Os amidóns céreos con pouca ou ningunha amilosa coloréanse de vermello.
A solución indicadora de amidón consta de auga, amidón e iodo úsase a miúdo en titracións redox: en presenza dun axente oxidante a solución ponse azul, en presenza dun axente redutor a cor azul desaparece porque os ións triioduro (I3−) orixinan ións ioduro, desensamblando o complexo amidón-iodo.