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米粥麻糬麵包洋芋片,從黏膩到酥脆,澱粉風貌百變的秘密是什麼?──《口感科學》

來自植物的兩種澱粉

澱粉是廚房裡的經典材料,最常用的增稠劑之一。在植物體內,澱粉以碳水化合物的形式儲存能量,主要集中在種子和可食根部,例如稻米、小麥、玉米和馬鈴薯。在全人類攝入的總熱量中,澱粉佔了約 50%。澱粉由直鏈澱粉支鏈澱粉這兩種多醣類構成,兩者整齊緊密地聚結在一起,在植物組織裡形成小的澱粉粒。不同種類植物裡的澱粉粒大小和形狀各異,稻米裡的通常很小(直徑約 5 微米);而小麥裡的大些(20 微米);馬鈴薯的澱粉粒則更大(30∼50 微米)。

構成澱粉的兩種多醣:直鏈澱粉(左)和支鏈澱粉(右)。圖/出版社提供

澱粉粒外圍包覆著多種蛋白質,這些蛋白質可以和水結合,而它們的性質決定了澱粉的吸水力和抵抗酵素作用的能力。低溫環境中,蛋白質含量高的澱粉比含量較低的容易吸水。蛋白質與水結合之後,澱粉粒之間會相互黏結,澱粉就沒辦法再吸收更多水,這也就是為什麼蛋白質含量高的澱粉特別容易結塊。

電子顯微鏡下生馬鈴薯的澱粉(左)和煮熟馬鈴薯的澱粉(右)。生馬鈴薯裡的澱粉粒直徑通常介於 30~50 微米, 煮熟後會因吸水而崩解,形成澱粉膠。圖/出版社提供

直鏈支鏈兩樣情

直鏈澱粉和支鏈澱粉之間的關係,在不同的植物中會有些許不同。直鏈澱粉通常佔澱粉成分的 20∼25%,但也有可能高達 85%。例如豌豆澱粉就有約 60% 是直鏈澱粉。但也有些澱粉幾乎完全由支鏈澱粉構成,這類澱粉稱為糯性澱粉(waxy starch),可見於糯米、玉米、大麥和綠豆等作物。

就澱粉做為增稠劑的功能而言,這兩種多醣扮演很不同的角色。兩種多醣都是由聚結在一起的大量葡萄糖構成,直鏈澱粉裡的葡萄糖形成長鏈,而支鏈澱粉裡的葡萄糖則形成大型的枝狀網絡,單個支鏈澱粉分子可能包含多達一百萬個葡萄糖。澱粉糊化的時候,直鏈澱粉分子會和水結合,並形成交纏的結構,而結構很大的支鏈澱粉分子不會互相交纏,並會形成比較密實的結構。例如取自木薯根(cassava root)的木薯澱粉(tapioca)裡有 83% 是支鏈澱粉,就可以形成非常厚重黏稠的凝膠。

澱粉深藏不露的強大吸水力

整顆的澱粉粒不溶於冷水但能吸水,最多可以增加 30% 的水分含量。但只要溫度升高,澱粉的吸水力就會明顯改變。這就是為什麼將馬鈴薯煮熟後可以搗成泥,而穀物可以煮成稀粥。溫度在 55∼70℃(131∼158℉)時,澱粉粒會開始融化並大量吸水,要加熱到 100℃(212℉)才能完全破壞澱粉粒整齊有序的結構。

澱粉粒經加熱時,吸收水分形成凝膠的示意圖。圖/出版社提供

直鏈澱粉含量高的澱粉吸水能力較佳。例如富含直鏈澱粉的馬鈴薯澱粉與水結合的能力就十分驚人,所以增稠效果勝過支鏈澱粉比例較高的玉米澱粉。澱粉粒吸水以後,可以膨脹成原本在生馬鈴薯裡體積的一百倍大。馬鈴薯磨成泥之後,可以輕鬆吸收原本馬鈴薯三倍重的水,卻還能保持原本的形狀。

澱粉粒吸水的同時,一些直鏈澱粉分子會開始向外滲入液體,讓溶液變得更硬。這些長鏈分子會逐漸交纏在一起,並且半困住澱粉粒,讓它們變得比較難移動。上述兩種效應都會讓澱粉溶液變得更濃稠。

馬鈴薯磨成泥之後,可以輕鬆吸收原本馬鈴薯三倍重的水。圖/pixabay

糊化增稠,澱粉吸收水的效果

如果直鏈澱粉分子的濃度夠高,在溫度夠低時,直鏈澱粉分子形成的網絡就會變硬,且形成類似固體的凝膠,而澱粉粒溶化和吸收水的過程就稱為糊化。如果去攪拌凝膠,直鏈澱粉分子形成的網絡會破碎成片,澱粉粒也會開始碎裂,凝膠的黏稠度就會降低。冷卻之後的凝膠只會有部分重組,因為直鏈澱粉分子會再次形成網絡,但澱粉粒本身還是碎裂的。想想看在肉汁醬裡加澱粉讓它更濃稠,還有煮粥時攪拌再放涼的情況,就會發現這些效應其實再常見不過。

除了溫度和水分含量,澱粉的糊化也會受其他因素影響。如先前所述,澱粉粒維持聚結成團的能力高低,取決於包覆其外的蛋白質,而脂肪在糊化控制上也扮演一角。這對於製作油炒麵粉糊(roux)就很重要,因為等比例的麵粉和奶油會限制澱粉粒吸水的能力。

放置過久水分滲出,直鏈澱粉的回凝離水現象

澱粉形成的凝膠靜置冷卻一段時間之後,凝膠會變硬且具彈性,開始有水滲出。其中不溶於冷水的直鏈澱粉分子,就會開始重新組成類似晶體的結構,但本質上和原本澱粉粒的緊密結構是不同的,這個過程稱為回凝(retrogradation)。這也就是為什麼不應該將麵包放在冰箱冷藏的原因了。雖然大家常說這樣可以防止麵包變得乾而無味,但其實沒弄清楚問題癥結。麵包放久會變得索然無味,不是因為流失水分,而是因為澱粉回凝。直鏈澱粉分子結晶化的時候會排出水分,就可能造成水分滲出,在此情況下稱為離水現象。用澱粉增稠的肉汁醬也可能發生同樣的狀況:肉汁醬靜置放涼一段時間之後會變硬,裡頭的水分可能滲出並累積於肉汁醬表面。

麵包放久會變得索然無味,不是因為流失水分,而是因為澱粉回凝。圖/pxhere

含有澱粉的冷凍食品也可能發生回凝。結果就是將食品解凍之後,裡頭的汁液會滲出,例如造成派餡滲漏。如果採用支鏈澱粉含量高的澱粉,某種程度上是有可能預防回凝。即使支鏈澱粉回凝,也可以藉由加熱來回復,但直鏈澱粉回凝就是不可逆的。另外,含有一定量的脂肪或乳化劑的麵包糕點,可能也不會產生回凝,因為脂肪分子能防止澱粉結晶。

將充滿澱粉的凝膠體如麵團加以烘烤乾燥,可能會讓澱粉形成玻璃態,這也是為什麼新鮮現烤的麵包脆皮、餅乾和洋芋片會具有特殊的酥脆質地。

 

 

 

本文摘自《口感科學: 由食物質地解讀大腦到舌尖的風味之源》,2018 年 11 月,大寫出版。


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