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%。澱粉由直鏈澱粉和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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