煮飯的學問遠超過你想像—澱粉的糊化與老化到底是什麼 ?

對於現代人來說,煮飯變得很容易,基本上你只要有個好的電鍋,就能煮出好吃的白米飯對吧?

但是,你真的懂煮飯嗎?

先別誤會了!今天可不是要來教你怎麼煮出一鍋好飯,畢竟小編只是個鮮食研發人員,可不是阿G師阿!雖然不能告訴你如何煮出最好吃的白米飯,但我能告訴你醞藏在其中的科學!

白米煮飯

在煮成熟飯前,先來關心一下還沒熟的米!


一般的生米結構堅硬,屬於 β-澱粉 (β-starch)

在開始煮飯之前,我們一定會打開米袋,用米杯裝起一粒粒的米對吧?

這些看起來細細硬硬的白米,就是所謂的生米。

在了解何謂糊化之前,我們必須先來關心一下,還沒煮熟的米飯,它含有哪些重要的成分。

我們都知道白米的主要成分是「澱粉」,但澱粉其實還可以再往下細分,而依照結構不同的狀態,我們甚至還可以細分成「α澱粉」與「β-澱粉」兩種。

β-澱粉 的結構相對堅硬,澱粉粒內部由強大的氫鍵穩固而成。但 α澱粉 就不一樣了,相較之下 α澱粉 的內部的氫鍵大多被破壞掉了,也因此結構較為鬆散、軟爛。

一般的生米,硬梆梆的、你不會拿來吃的那種,就是屬於 β-澱粉

p.s. 氫鍵是分子間作用力的一種,為食品中維持結構的主要作用力之一。

看到這裡或許你已經猜到了,沒錯,我們煮出來的熟米飯就是 α澱粉

然而這時你也會想,既然我們煮出來的米飯是 α澱粉,那它裡面的氫鍵是什麼時候被破壞掉的呢 ?

答案就是煮飯的「」!也就是指「加熱」這個動作。

生米煮成熟飯—澱粉的糊化


煮飯

想要好好解釋澱粉糊化,最好的例子就是生米煮成熟飯的過程。

因此,我們只要知道生米怎麼變成熟飯的,就能了解何謂澱粉的糊化。

首先我們簡單思考一下,煮飯你需要哪三樣東西?

  1. 生米
  2. 可以正常使用的電鍋(欸這也很重要)

煮飯的流程也是非常簡單明瞭:放生米 → 加水 → 電鍋加熱 → 熟飯

而這就是「糊化」的過程。(欸應該沒有人不會煮白米飯吧!?)

總之,經過一個非常基本的流程想像,現在我可以告訴你糊化的定義了。

糊化 Gelatinization

糊化(Gelatinization):是指澱粉粒在加熱的過程中,因為吸水而使組織膨潤的現象。

前面有說到 β-澱粉 內部有許多氫的鍵幫忙穩固結構,生米的組織相對來說堅硬許多。

但「氫鍵可是非常怕熱的」,當電鍋的溫度慢慢上升,不斷將熱能傳導到米飯中時,氫鍵逐漸被熱破壞而斷開,水分也才因此能夠跑進米飯顆粒中。

此時澱粉顆粒因為沒有氫鍵而逐漸變得鬆軟,也大量且快速地吸收水分而膨脹。糊化後的澱粉除了組織與質地改變之外,也大大增加了適口性(畢竟大家還是吃軟不吃硬的,對吧?)

這時候澱粉就不再是 β-澱粉 了,而是糊化後的 α澱粉 ,所以也有人把糊化稱作 α-化喔!

煮熟的白米飯因為糊化完成,結構較鬆軟、易入口

但澱粉可不是這麼單純的角色呢!

每個人經歷過人生的重要改變之後,往往會懷念當初美好的過去(是在說什麼)

咳,我的意思是,糊化後的澱粉也是會想盡辦法回到還沒糊化的狀態的!

澱粉也會返老還童?—老化與回凝 Retrogradation


糊化完畢的澱粉,在冷卻一段時間後,會先經歷「凝膠(gelation)」的階段。

溫度降低後,氫鍵就能夠重新鍵結,但因為把水分包在裡頭的關係,形成了半透明的凝膠結構。

小補充:凝膠的透明程度其實也會根據直鏈澱粉與支鏈澱粉的比例不同而有所差異。

直鏈澱粉較容易形成不透明且堅硬的凝膠結構,而支鏈澱粉則較容易形成半透明的糊狀物質,比起直鏈澱粉的凝膠更具有流動性一些。

接著,只要凝膠一形成,澱粉就會進入「回凝(Retrogradation)」的階段(或稱為老化 aging)。

在老化的過程中,直鏈澱粉與支鏈澱粉之間的氫鍵比例不斷增加,導致結構呈現一個越來越堅硬的狀態。

這就是為什麼當你今天晚餐買了一個便當沒吃完,或是買了一個御飯糰想當明天的早餐,把它們丟到冰箱後,經過了一個晚上的時間,米飯總是變得又硬又難啃!

珍珠奶茶
晚上冰在冰箱的珍珠奶茶,隔天變得又硬又不Q,就是老化的緣故唷!

最後就來總結一下吧!

或許你有發現,控制澱粉糊化或是老化的關鍵角色就是「氫鍵」。

當溫度上升時,氫鍵被破壞,使得水分得以進入澱粉顆粒中使其吸水膨潤。

當溫度降低時,澱粉組織間重新形成氫鍵,使結構重新回到堅硬的狀態。

雖然老化後的澱粉又硬又難啃,但其實還是有不少好處的喔!

延伸貼文 #說點食話002 冷飯很硬?先別拿來炒,你或許該拿來吃!?

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參考資料:

CANNING | Quality Changes During Canning

食品化學(新文京)