化学理科生物

5分でわかる「デンプンの糊化と老化」を現役理系大学院生が解説!

よぉ、桜木建二だ。今回のテーマは「デンプンの糊化と老化」だ。

「デンプン」は米や芋などの炭水化物に多く含まれており、理科の授業でも登場するので馴染みが深いともう。だが、「デンプン」の「糊化」と「老化」という言葉を聞いたことがある人は少ないんじゃないか?米は炊くし、パスタは茹でてだべるだろう?これは米やパスタに含まれるデンプンを「糊化」させるためだ。

実はとても身近な現象である「デンプンの糊化と老化」について管理栄養士の免許も持つ、生物に詳しいライターcaoriと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Caori

国立大学院の博士課程に在籍している現役の理系大学院生。とっても身近な現象である生命現象をわかりやすく解説する「楽しくわかりやすい生物の授業」が目標。

デンプンとは

image by iStockphoto

お米やパスタ、小麦粉に豊富に含まれる「デンプン(澱粉)(でん粉)」は炭水化物の代表格。主食として毎日のように食べているのではないでしょうか?他にも、芋やとうもろこし等から精製した「デンプン」は「片栗粉」や「コーンスターチ」として幅広く利用されています。

「デンプン」は植物が作る「グルコース」が沢山結合してできた多糖類です。グルコースの結合の仕方で2種類に分けられ、1つめは「アミロース」、2つめは「アミロペクチン」と呼ばれます。それぞれの構造は、「アミロース」はグルコースがα-1・4結合で結合した直鎖状「アミロペクチン」は「アミロース」の直鎖に、さらにα-1・6結合でグルコースが結合し分岐した構造です。この「アミロース」と「アミロペクチン」は、水素結合により隙間なく規則正しくならんだ「ミセル」と呼ばれる構造をとっています。

デンプンの糊化

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皆さん、白米を食べるときには、「お米」を水と一緒に炊いて「ご飯」状にしてから食べますよね。このお米に含まれる「デンプン」が水を吸収して、軟らかく消化の良い状態になることを、デンプンの糊化またはα(アルファ)化と呼びます。

糊化を化学的に見ていきましょう。前述したように、「デンプン」は「アミロース」と「アミロペクチン」が隙間なく規則正しく並んだ「ミセル構造」をしています。この状態では硬く、水分子が入りこむ隙間がなく、消化酵素が作用しにくい状態です。ご飯(白米)で例えると、まだ炊飯していない米の状態。この状態に加水・加熱すると、水素結合が切れてミセル構造が壊れ、構造のなかに水分子が入り込み、さらに加熱を続けると最終的にはデンプン粒が崩壊し、ゲル状に変化します。ふっくらと柔らかく、消化酵素が働きやすい状態。つまり消化吸収されやすい状態になります。お米を炊く、パスタを茹でて食べるのはこのためです。

糊化を始める温度はデンプンの種類によって異なりますが、一般的に60℃前後から始まると言われています。

デンプンの老化

デンプンの老化

image by Study-Z編集部

炊きたてのご飯は柔らかく、ふっくらとしていますが、そのまま置いておくと徐々に水分が失われ、硬くぱさぱさした食感になり、おいしさも消化性も低下した状態になりますよね。この現象をデンプンの老化またはβ(ベータ)化と呼びます。

この老化現象は糊化(α化)したデンプンが、よりエネルギー的に安定な状態に戻るためにお互い水素結合を作り再びミセル構造を形成するためです。一般に水分量が30~60%、温度が2~10℃以下で最も老化速度が速くなると言わています。

アミロースはアミロペクチンと比べ粘性や保水性が低いため、アミロースの方が老化が進みやすく、アミロペクチンの老化は比較的遅いです。ただし、老化が進んでも完全にもとの状態に戻るわけでありません。さらに加水・再加熱でもとの糊化状態に戻るものが多いです。

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デンプンの糊化・老化はとても身近な現象だったと思う。食品化学や加工の分野ではこのデンプンの糊化と老化が幅広く利用されている。詳しく見ていこう。

老化を防ぐ方法と食品加工

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糊化したデンプンはそのまま置いておくと、やがて老化し、パサパサと食感が悪くなり、おいしさが失われていきます。これは食品産業では大きな問題です。そのため、食品加工の分野では様々なデンプンの老化を抑制・防止する対策が取られているので、代表的な方法をいくつか紹介します。

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