デンプンの糊化

デンプンの糊化は、水と熱の存在下でデンプン分子の分子間結合を分解し、水素結合部位（ヒドロキシル水素と酸素）がより多くの水と結合できるようにするプロセスです。これにより、デンプン粒子が水中に不可逆的に溶解します。水は可塑剤として機能します。

デンプン粒には、粒の膨張、結晶と二重らせんの融解、アミロースの 浸出という3 つの主なプロセスが起こります。

• 顆粒の膨潤：加熱すると、まずデンプンの非晶質空間に水が吸収され、膨潤現象が発生します。^[1]
• 二重らせん構造の融解：その後、水は非晶質領域を介してアミロペクチンの二重らせん構造の密結合領域に入ります。常温では、これらの結晶領域は水の浸入を許可しません。熱により、このような領域は拡散し、アミロース鎖が溶解し始め、非晶質形態に分離し、結晶領域の数とサイズが減少します。偏光顕微鏡下でデンプンは複屈折を失い、消光交差します。^[2]

• アミロースの浸出:水の浸透によりデンプン粒構造のランダム性が増し、膨張を引き起こします。最終的にアミロース分子が周囲の水に浸出し、粒構造が崩壊します。

デンプンの糊化温度は、植物の種類、存在する水分量、pH、レシピ内の塩、砂糖、脂肪、タンパク質の種類と濃度、および使用されるデンプン誘導体化技術によって異なります。一部の種類の未変性デンプンは55℃で膨張し始め、他の種類は85℃で膨張します。^[3]変性デンプン の糊化温度は、例えば、架橋、酸処理、またはアセチル化の程度によって異なります。

ゲル化温度は、デンプン合成酵素遺伝子の遺伝子操作によっても変えることができます。^[4]ゲル化温度は、損傷したデンプン粒の量にも左右されます。損傷したデンプン粒はより速く膨張します。損傷したデンプンは、例えば、小麦の製粉工程や、デンプン工場でデンプンケーキを乾燥させるときに生成されます。^{[5]ゲル化温度と}グリセミック指数には逆相関があります。^[4]高アミロースデンプンは、結合を分解してデンプン分子にゲル化するためにより多くのエネルギーを必要とします。

糊化により、アミラーゼによるデンプンの 加水分解の利用性が向上します。そのため、デンプンの糊化は、デンプンを消化しやすくするため、またはルー、ソース、スープなどの水分を固めたり結合したりするために、料理で頻繁に利用されています。

糊化したデンプンは、十分長い期間（数時間または数日間）冷却すると、濃くなり（ゲル化し）、より結晶性の高い構造に再配置されます。このプロセスは老化と呼ばれます。冷却中、デンプン分子は徐々に凝集してゲルを形成します。次のような分子会合が起こります：アミロース-アミロース、アミロース-アミロペクチン、アミロペクチン-アミロペクチン。分子ネットワークにまだ水が埋め込まれた状態で、鎖間の緩やかな会合が起こります。

水素結合の強い関係により、長いアミロース分子（およびアミロース含有量の高いデンプン）は硬いゲルを形成します。 ^[6] 分岐構造が長いアミロペクチン分子（アミロースに類似する）は、強いゲルを形成する傾向が高まります。アミロペクチン含有量の高いデンプンは安定したゲルを形成しますが、アミロース含有量の高いゲルよりも柔らかくなります。

老化によりアミラーゼ加水分解が起こりにくくなり、デンプンの消化率が低下します。

アルファ化デンプン（デキストリン）は、デンプン工場でドラム乾燥機または押出機で加熱乾燥され、冷水に溶けるデンプンです。スプレー乾燥機は、乾燥デンプン糖と低粘性のアルファ化デンプン粉末を得るのに使用されます。^[要出典]

デンプンのゲル化を調べる簡単な方法は、ブラベンダー ビスコアミログラフを使用することです。^[要出典]これは、食品業界では、糊化温度、膨潤容量、せん断/熱安定性、老化の程度を測定するためによく使用される手法です。制御された条件下で、デンプンと蒸留水を回転ボウルで一定の加熱速度で加熱し、その後冷却します。混合物の粘度により、ボウル内の測定センサーがたわみます。このたわみは、時間対温度のトルク粘度として測定され、コンピューターに記録されます。ビスコアミログラフを使用すると、ゲル化の開始、ゲル化の最大値、ゲル化温度、保持中の粘度、冷却終了時の粘度を観察できます。^[7]

示差走査熱量測定法（DSC）は、業界で糊化したデンプンの特性を調べるために使用されているもう1つの方法です。水がデンプン粒子とともに加熱されると、吸熱反応を伴う糊化が起こります。^[8]

糊化の開始は T 開始と呼ばれます。T ピークは、吸熱反応が最大限に発生する位置です。T 終了は、すべてのデンプン粒子が完全に糊化され、曲線が安定したときです。

• デキストリン

• 食品資源、デンプン、オレゴン州立大学
• コーンスターチの糊化、顕微鏡で撮影、Youtube