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5分で分かる「デンプンの老化」ご飯やパンが固くなるのはなぜ?現役大学院生が解説!

よぉ、桜木建二だ。今回のテーマは「デンプンの老化」だ。「デンプン」は米や小麦などの炭水化物に多く含まれているので馴染みが深いと思う。炊いたご飯やパンを放置していると、冷めて固く、舌触りがわるくなっておいしさが損なわれる。これは「でんぷんの老化」という現象のために起こるんだ。食品加工の現場では、この「でんぷんの老化」を防ぐための工夫や「でんぷんの老化」を応用した食品の開発がされている。
実はとても身近な現象である「でんぷんの老化」について管理栄養士の免許も持つ、生物に詳しい現役大学院生ライター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

デンプンとは

image by Study-Z編集部

デンプン(でん粉)とは、緑色植物が太陽エネルギー、水、二酸化炭素から光合成によって作り出す炭水化物(多糖)です。デンプンは光合成により葉(葉緑体)で作られ、根や茎、種子や果実などに移動して貯蔵されています。デンプンは植物にとってのグルコース貯蔵形態の一つなのです。米やとうもろこしなどの穀類は種子に、ジャガイモなどのイモ類は根茎に多く蓄積されています。私たちが日々主食としてごはん(米飯)やパンを食べるように、動物にとっては炭素源として重要です。

デンプンはグルコースがα-1,4結合した直鎖状のアミロースと所々にα-1,6結合の枝分れをもつアミロペクチンという2種類の高分子から構成されています。デンプンはアミロースとアミロペクチンの混合物です。植物によってアミロースとアミロペクチンの構成比は異なるため、植物の種類によってデンプンの形状や性質が異なります。

デンプンの糊化

image by iStockphoto

生のデンプン(ベータ(β)デンプン)はアミロースとアミロペクチン鎖が水素結合により規則的に集合したミセル構造(結晶構造)をしています。そのままでは固く、消化酵素の作用を受けにくく、味もよくないため食べものとしては適しません。そこで、デンプンを水と一緒に加熱すると、水素結合が切れてミセル構造が壊れ水分子が入り込み、でんぷんの保水性が上がり、ねばりが出てやわらかくなります。この状態をでんぷんの「糊化(こか)」。または「アルファ(α)化」といいます。生米を炊いてご飯にしたり、小麦粉からできたパンを焼いたり、パスタを茹でるのもデンプンを糊化させて、柔らかく食感や消化を良くし、おいしくするためです。

糊状になる温度や糊の状態などは、植物の種類によって大きく異なります。その特徴を生かしながら、工業用途から食品まで幅広く利用しているのです。

デンプンの老化

デンプンの老化

image by Study-Z編集部

パンやごはんは冷めると段々とかたくなり、パサパサしておいしくなくなっていきますよね。これは糊化したデンプンを放置すると、温度が下がるにつれて、入り込んでいた水分子が抜け出てしまい、デンプン粒が集合して水素結合により再びミセル構造が形成され生デンプンに近い構造に戻るためです。これの現象を「でんぷんの老化(β化)」といいます。ただし、ごはんを放置しても生米には戻らないように、完全にもと生デンプンの状態に戻るわけではありません。また、加水・加熱により再び糊化させることも可能です。

通常、アミロペクチン含量の多いデンプン粒は老化しにくい性質があるとされています。これは直鎖状のアミロースよりも、分岐の多いアミロペクチンの方が、デンプン分子間で水素結合が起こりにくいため、糊化温度が低く、粘度(膨潤度)、保水力が高いためです。また、植物によってアミロースとアミロペクチンの組成が異なるため、デンプンの元になった植物により、それぞれ老化の起こりやすさが違います。

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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。デンプンが老化すると、パサパサと食感が悪くなり、おいしさが失われていく。これは食品産業では大きな問題だ。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。代表的なものを紹介するぞ。

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