淀粉凝胶化
什么是淀粉糊化?
淀粉糊化是淀粉颗粒分子秩序(结晶度)的不可逆损失。它被认为是从有序的初始状态到无序的最终状态的玻璃化转变，通常类似于需要水和热的“熔化”过程。1、2
在烹饪或烘焙过程中，它是淀粉颗粒膨胀和吸收水的阶段，成为功能性。
它是如何工作的?
原淀粉是部分结晶和高度组织性的，直链淀粉和支链淀粉之间相互作用的结果，这也降低了它的水溶性。在室温下，当淀粉颗粒分散在过量的水中时，其含水量仅占干重的30-40%左右，导致其轻微膨胀并沉降到底部。然而，这个过程是可以逆转的。
热水淀粉
在加热和存在过量水的情况下，淀粉颗粒最初会吸收(结合)水，使其逐渐膨胀并形成粘性浆体。随着加热和温度的升高，颗粒开始失去结晶度变成无定形，光学显微镜观察到的Maltese cross(双折射)的消失证明了这一点。3.
随后的加热导致颗粒尺寸增大，直到它们不能再吸收更多的水而破裂。流变学上，这伴随着最大粘度的积累，然后下降到平台。当组成颗粒的分子开始从膨胀的颗粒中渗出，并在水介质中分散/溶解时，产生一种凝胶或糊状物，其性质取决于浆液中淀粉的浓度和类型。1、2
直链淀粉和支链淀粉分别在158°F(70°C)和194°F(90°C)开始溶解。这些组分变得松散，最终变得更有反应性，更容易受到酶的攻击(特别是淀粉酶)。1、2以下示意图显示了淀粉颗粒的模式如何膨胀和失去双折射。
应用程序
在烘烤过程中，糊化的淀粉会吸收生面团中的游离水。当面团中的气泡膨胀并最终爆裂形成连续空气或多孔结构时。气泡周围的淀粉凝胶/凝固蛋白基质增加粘度形成一个坚实的结构，必不可少的设置面包结构和面包屑的质地。
淀粉凝胶化程度随：
- 温度
- 加热速率和加热范围
- 可用的水(w)
- pH值
- 淀粉种类(来源)
水活度对胶化的影响
溶解的固体和低分子量化合物如盐、糖、氨基酸和醇(如多元醇和甘油)的存在降低了游离水或非结合水的数量，因此需要较高的温度使淀粉糊化。这就是为什么高糖、高脂肪、低水分的烘焙配方，比如派皮和饼干，永远不会完全糊化淀粉的原因。
这种配方可以延缓面团和面糊在烘烤过程中的粘粒(紧实)。因此，为了达到最佳的膨胀体积，面团/面糊需要保持一定的弹性或粘性，以便发酵气体膨胀。
选定植物淀粉的糊化温度
下表总结了各种淀粉源的糊化温度:4、5
| 来源 | 凝胶化温度 |
| 小麦 | 124 - 140°F(51-60°C) |
| 大麦 | 124 - 140°F(51-60°C) |
| 玉米 | 144 - 162°F(62 - 72°C) |
| 黑小麦 | 131 - 144°F(55 - 62°C) |
| 大米 | 154 - 172°F(68 - 78°C) |
| 黑麦 | 124 - 140°F(51-60°C) |
| 高粱 | 154 - 172°F(68 - 78°C) |
| 土豆 | 140-149°F（60-65°C） |
| 木薯 | 153-158°F（67-70°C） |
用于研究淀粉凝胶化的方法
这一现象可以通过以下技术进行研究:4
- 光学显微镜
- Amylography
- 快速visco-analysis (RVA)
- 差示扫描量热法
- 时间分辨X射线衍射分析
参考
- 淀粉:分子和颗粒的结构和性质。碳水化合物化学为食品科学家，第三版，AACCI和Elsevier Inc.， 2019, pp. 159-182。
- “理解淀粉的结构和功能”。淀粉在食品中的结构、功能和应用，第二版，Elsevier Inc.， 2018, pp. 151-169。
- 芬尼，S.和阿特威尔，W.A.，《商品面粉的组成》。小麦面粉手册，第二版，谷物与谷物协会，AACC国际公司，2016年，第35-41页。
- 德尔库尔，j。a。霍斯尼，r。c。"淀粉"《谷物科学与技术原理》，第3版，国际谷物协会，2010,pp. 33-45。
- 木薯/木薯淀粉:生产和使用>。淀粉:化学与技术，第3版，爱思唯尔学术出版社，2009年，第550页。
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