烘焙的科學(二)澱粉糊化

生活科學趣談

做泡芙得先燙熟麵粉,這個步驟就如同中式麵食的燙麵 – 適合拿來製作延展性極佳的薄 蒸餃 皮。燙麵之所以延展性比冷水麵好,涉及到兩個因素,一是麵粉中的蛋白質因高溫而變性,麵團會失去筋度,比較不會收縮,因此延展性佳;另一個因素則是今天所要探討的主題「澱粉糊化」,這種過程能增加麵團的吸水性,約能提高至冷水麵所含水量的1.5倍而仍然是外形完整的麵團,但若以這種水量來做冷水麵,就會變成麵糊。

為何燙麵能增加吸水性呢?以直鏈澱粉而言,糖基與糖基之間的氧苷鍵能將兩個單醣單元連接在一起,其重複的葡萄糖單體數目通常為300個以上

麵粉當中的澱粉分子藉由分子間氫鍵而結合形成緊密束狀的膠束,分子之間的間隙很小,水分子很難滲透進去,因此麵粉顆粒在水中是屬於懸浮而不是溶解狀態。但是藉由加熱,會促成部分的膠束分離而形成空隙,於是水分子得以進入內部與澱粉分子以氫鍵進行結合,澱粉粒因而吸水造成體積膨脹,這種因為吸收溶劑所造成體積膨脹稱為膨潤現象,屬於凝膠狀態中的一種型式(溶脹劑是水的凝膠)。若繼續加熱,膠束則能全部分離形成澱粉單一分子,並為水包圍而成為半透明的膠態溶液,達到這種狀態時就稱為糊化(Starch gelatinization),處於這種狀態的澱粉則稱為 α-澱粉,屬於可溶性澱粉。由於這種經過燙熟後的麵粉顆粒與水接觸的總表面積增大,因此藉由氫鍵所能吸附的水分子就比生麵粉來得多了。

接著來聊聊糊精(Dextrins),這是澱粉的不完全水解產物,藉由催化劑(ex.酸或酵素)將澱粉的氧苷鍵切斷,並分別接上氫離子與氫氧根離子所形成之澱粉降解產物,屬於不同碳鏈長度的多醣類混合物。若繼續水解,則能生成麥芽糖或葡萄糖。

回來看製作泡芙的烘烤過程,在中文維基”泡芙“中提及「這個麵包裡含的在烤的過程中形成一個空洞…」,做過泡芙的朋友們看到這句話可能會跟我一樣發出會心一笑,並且在心裡OS:「這個條目的編輯應該沒做過泡芙」^^,因為烘培所產生的澎發並非一定得由「蛋白打發」或是「酵母發酵」才能形成麵團的空洞。在這個例子中,它是由所造成,這也是為何做泡芙得先燙熟麵粉的原因。因為麵團若能吸收較多的水分時,就能在後續的烘烤中,藉由水轉變成水蒸氣能造成體積膨脹將近1700倍的特性來增加麵團澎大的效果。以1莫耳水18g為例,在室溫下的體積是18毫升,完全汽化後在100℃(373K)的水蒸氣體積可依理想氣體狀態方程式 PV=nRT 來求得,帶入P= 1 atm, n= 1 mol, R= 0.082…, T=373K,得出V=30.586公升 = 30586毫升,體積膨脹為原先的 30586/18 = 1699倍。所以含有越多的水,泡芙就能撐的越大,加上外層先烤脆之後,有效限制了水蒸氣的逸散,讓後續產生的水蒸氣得以持續聚集在麵團中央而形成一個大空洞,於是就能在中央空洞內填入香草卡士達醬

順便來聊聊麥芽糖,大賣場販售的麥芽糖有透明與棕色兩種,純的麥芽糖其實是類似葡萄糖的”白色針狀結晶”,透明的膏狀物則是麥芽糖與糊精組成的混合物,也就是烘焙時所使用的「水飴」;古早味那種帶著焦糖香的棕色麥芽糖,則是採用糯米經小麥芽中的澱粉酶分解後熬煮而成,這也是一種混合物,包括麥芽糖、葡萄糖、糊精和焦糖(Caramel)。

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發酵的科學(五)麥芽糖