淀粉凝胶化是烹饪或烘焙过程中的阶段，其中淀粉颗粒膨胀并吸收水并变得功能性。

淀粉凝胶化

什么是淀粉凝胶化？

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？

原淀粉部分结晶和高度组织，导致直链淀粉和支链淀粉蛋白级分的相互作用，这也降低了水溶性。当在室温下分散在过量的水中时，淀粉颗粒仅占据其干重的约30-40％作为水分，导致它们略微膨胀并沉淀到底部。但是，这个过程可以逆转。

热水淀粉

在加热期间和在过量的水中，淀粉颗粒最初是可溶性（粘合）的水，导致它们逐渐溶胀并形成粘性浆料。随着加热继续和温度升高，颗粒开始失去它们的结晶度成为无定形的，如通过光学显微镜观察到的马耳他交叉（双折射）的消失。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

直链淀粉和淀粉蛋白馏分分别开始在158°F（70℃）和194°F（90℃）下溶解。这些馏分变松，最终变得更加活跃，易于酶发作（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。

淀粉颗粒肿胀和双折射的丧失。

应用

在烘焙过程中，凝胶化淀粉在面团中吸收自由水。由于面团中的气泡膨胀并最终突发以形成空气连续或多孔结构。围绕这些气泡的淀粉凝胶/凝固蛋白质基质增加粘度形成坚实的结构，对于设置面包结构和面包屑是必不可少的。

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
  • 淀粉类型（来源）

水活动对凝胶化的影响

溶解的固体和低分子量化合物如盐，糖，氨基酸和醇（例如多元醇和甘油）的存在降低了自由或未绑定的水量，因此需要淀粉的较高温度凝胶化。这就是为什么烘焙公式富含糖和脂肪和低水量的原因，例如饼壳和饼干，永不达到完全淀粉凝胶化。

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凝胶化温度：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

这种现象可以使用以下技术进行研究：4

  • 光学显微镜
  • 淀粉料
  • 快速粘合分析（RVA）
  • 差分扫描量热法
  • 时间分辨X射线衍射分析

参考

  1. 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。
  2. 永丰，A.和Jay-Lin，J。“了解淀粉结构和功能。”淀粉在食品结构，功能和应用，第二版，木头出版，elsevier Inc.，2018，PP。151-169。
  3. 芬尼，S.和Atwell，W.a.“商业面粉的组成。”小麦粉手册，第2版，谷物＆谷物协会，AACC国际，Inc。，2016，PP。35-41。
  4. Delcour，J.A.，Hoseney，R.C.“淀粉。”谷物科学技术原理，第3版，谷物＆谷物协会，AACC国际，Inc。，2010，PP。33-45。
  5. Bemiller，J.和Whistler，R。“Tapioca / Cassava淀粉：生产和使用。”淀粉：化学与技术，第3版，学术出版社，elsevier Inc.，2009，p。550。