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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が分解され、水素結合部位（水酸基の水素と酸素）がより多くの水と結合できるようになる過程です。これにより、デンプン粒は不可逆的に水に溶解します。水は可塑剤として作用します。
デンプン粒には主に3つのプロセスが起こります。それは、粒の膨潤、結晶子と二重らせんの融解、そしてアミロースの溶出です。
デンプンの糊化温度は、植物の種類と存在する水の量、pH、レシピ中の塩、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。未修飾の天然デンプンの中には、 55 °C (131 °F)で膨潤し始めるものもあれば、 85 °C (185 °F)で膨潤し始めるものもあります。[ 3 ]修飾デンプン の糊化温度は、例えば、架橋度、酸処理、またはアセチル化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化させることができる。[ 4 ]糊化温度は、損傷したデンプン顆粒の量にも依存し、損傷したデンプン顆粒はより速く膨潤する。損傷したデンプンは、例えば、小麦の製粉工程中、またはデンプン工場でデンプンケーキを乾燥させる際に生成される。[ 5 ]糊化温度とグリセミック指数には逆相関がある。[ 4 ]アミロース含有量の多いデンプンは、デンプン分子に糊化するために結合を切断するのに、より多くのエネルギーを必要とする。
糊化によってデンプンのアミラーゼ加水分解が促進されます。そのため、デンプンの糊化は、デンプンの消化性を高めたり、ルー、ソース、スープなどのとろみ付けや水分保持のために、料理によく用いられます。
糊化したデンプンは、十分に長い時間（数時間または数日）冷却されると、粘度が増し（ゲル化し）、再び結晶構造に再配列します。この過程はレトログラデーションと呼ばれます。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。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-アミロペクチンといった分子結合が起こり得ます。分子ネットワーク内に水が埋め込まれた状態で、鎖間の弱い結合が起こります。
水素結合の強い結びつきにより、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 ] 分岐構造がより長く、アミロースに似ているアミロペクチン分子は、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。
老化はアミラーゼによる加水分解が起こる機会を制限し、その結果、デンプンの消化率が低下する。
予備糊化デンプン（デキストリン）とは、デンプンを加熱調理した後、ドラム式乾燥機または押出機で乾燥させ、冷水に溶けるようにしたものです。スプレードライヤーは、乾燥したデンプン糖や低粘度の予備糊化デンプン粉末を得るために使用されます。
デンプンのゲル化を研究する簡単な方法は、ブラベンダー粘度計を使用することです。これは、食品業界で糊化温度、膨潤容量、せん断/熱安定性、および老化の程度を決定するために一般的に使用されている手法です。制御された条件下で、デンプンと蒸留水は回転ボウル内で一定の加熱速度で加熱され、その後冷却されます。混合物の粘度によって、ボウル内の測定センサーがたわみます。このたわみは、時間対温度に対する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。粘度計を使用すると、ゲル化の開始、ゲル化の最大値、ゲル化温度、保持中の粘度、および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、業界で糊化デンプンの特性を調べるために用いられるもう一つの方法です。デンプン顆粒を水に溶かして加熱すると、吸熱反応を伴う糊化が起こります。[ 8 ]
糊化の開始点をT-onset、吸熱反応が最大となる点をT-peak、すべてのデンプン顆粒が完全に糊化し曲線が安定した点をT-conclusionと呼びます。