製菓理論 第3章：でんぷん

はじめに

でんぷんは、植物が光合成によって作り出し、種実や根茎に蓄えるエネルギー貯蔵物質である。小麦粉の主成分（約70〜75%）であり、米粉やコーンスターチ、片栗粉など、製菓に用いられる多くの粉類の中核をなす。でんぷんの最大の特徴は、加熱と冷却によって物理的性質が大きく変化する点にある。これを「糊化（α化）」と「老化（β化）」と呼び、菓子の食感・品質・保存性を根本的に左右する。本章では、でんぷんの分子構造、種類ごとの特性、糊化と老化のメカニズム、および製菓における役割を体系的に解説する。

1. でんぷんの分子構造

1-1. でんぷんとは

でんぷんは、ブドウ糖（グルコース）が鎖状に多数結合した多糖類である。植物の種実（米、小麦、トウモロコシなど）や根茎（ジャガイモ、キャッサバなど）の中に「でんぷん粒」と呼ばれる微細な粒子の状態で蓄えられている。

でんぷんは、構造の異なる2種類の分子で構成されている。

1-2. アミロース

ブドウ糖が数十〜数千個、枝分かれせずに一本鎖（直鎖状）に結合した構造を持つ。分子全体がらせん状にねじれている。一般的なでんぷんではアミロース含量は20〜30%程度である。

アミロースの特性として、水に溶けやすく（相対的に）、老化しやすい傾向がある。ヨウ素液と反応すると青色（青紫色）を呈する（ヨウ素でんぷん反応）。

1-3. アミロペクチン

ブドウ糖が数千〜数十万個結合し、途中で何度も枝分かれした構造を持つ。樹木の枝のような複雑な分岐構造である。一般的なでんぷんではアミロペクチンが70〜80%程度を占める主要成分である。

アミロペクチンの特性として、粘性が非常に強い。アミロペクチンの割合が高いでんぷんほど、粘りが強くなる。ヨウ素液と反応すると赤紫色を呈する。

アミロースとアミロペクチンの比率と粘り：
もち米のでんぷんはアミロペクチンがほぼ100%（アミロースを含まない）であり、非常に強い粘りを持つ。うるち米のでんぷんはアミロース約20%＋アミロペクチン約80%であり、適度な粘りを持つ。このように、アミロペクチンの割合が高いほど粘りが強くなるという関係がある。

2. でんぷん粒の種類と特徴

でんぷん粒の形状、大きさ、アミロース含量、糊化温度、粘度特性は、原料となる植物の種類によって大きく異なる。以下に主なでんぷんの特性を示す。

小麦でんぷん（浮き粉・じん粉）

粒の形は凸レンズ形。粒径5〜40μm。アミロース約30%、アミロペクチン約70%。糊化温度87.3℃。最高粘度104BU（ブラベンダー単位）。穀物でんぷんの中では糊化温度がやや高い。小麦粉からグルテンを洗い流して取り出したもの。加熱すると透明感のある仕上がりになり、和菓子や広東料理の点心（蝦餃の皮）などに用いられる。

トウモロコシでんぷん（コーンスターチ）

粒の形は多面形。粒径6〜21μm。アミロース約25%、アミロペクチン約75%。糊化温度86.2℃。最高粘度260BU。製菓において最も汎用性の高いでんぷんの一つ。カスタードクリームのとろみづけ、ブランマンジェ、粉砂糖の固結防止剤（約3%混合）などに広く用いられる。冷めるとゲル状に固まる性質が強い。

タピオカでんぷん

粒の形は多面形・釣鐘型。粒径4〜35μm。アミロース約17%、アミロペクチン約83%。糊化温度69.6℃。最高粘度340BU。原料はキャッサバの根茎（イモ）であり、種子ではない。アミロペクチンの割合が高いため粘りが強く、もちもちとした食感を生み出す。タピオカパール、わらび餅風の菓子などに用いられる。

米でんぷん

粒の形は多面形。粒径2〜8μmと非常に小さい。アミロース約19%、アミロペクチン約81%。糊化温度63.6℃。最高粘度680BU。粒径が小さいため、なめらかな食感を生む。もち米のでんぷんはアミロペクチン100%であり、極めて強い粘性を示す。

ジャガイモでんぷん（馬鈴薯でんぷん・片栗粉）

粒の形は卵形。粒径5〜100μmと大きい。アミロース約25%、アミロペクチン約75%。糊化温度64.5℃。最高粘度1028BUで、主要なでんぷんの中で最も粘度が高い。糊化すると非常に強い粘りと透明感が出る。和菓子の片栗粉として、また水溶き片栗粉によるとろみづけに用いられる。ただし、冷めると粘度が急激に低下する（ブレークダウンが大きい）ため、冷製の菓子には向かない場合がある。

なお、現在市販されている「片栗粉」の多くは、カタクリの根茎ではなくジャガイモでんぷんが原料である。

3. でんぷんの糊化（α化）

3-1. 糊化のメカニズム

生のでんぷん（βでんぷん）は、でんぷん粒内部の分子が規則正しく配列した結晶構造（ミセル構造）を持っている。この状態では硬く、水に溶けにくく、消化酵素も作用しにくい。

このβでんぷんに十分な水を加えて加熱すると、以下の変化が起こる。

① でんぷん粒内部の結晶構造が熱エネルギーによって緩む
② 緩んだ構造の隙間に水分子が入り込む
③ でんぷん粒が大きく膨潤（膨らむ）する
④ 粒の内部から可溶性のでんぷん（主にアミロース）が溶け出す
⑤ 全体が粘性のある半透明のペースト状になる

この一連の変化を糊化（α化）と呼ぶ。糊化したでんぷん（αでんぷん）は軟らかく、消化酵素が作用しやすいため、消化吸収効率が大幅に向上する。ご飯を炊く、餅をつく、カスタードクリームを加熱してとろみをつける、といった調理操作はすべて糊化の応用である。

3-2. 糊化温度

糊化が始まる温度（糊化開始温度）は、でんぷんの種類によって異なる。一般に、根茎でんぷん（ジャガイモ、タピオカ等）は糊化温度が低く（60〜70℃程度）、穀物でんぷん（小麦、トウモロコシ等）は糊化温度が高い（80〜90℃程度）。

糊化には十分な水分が必要であり、水分が不足すると完全な糊化が起こらない。

4. でんぷんの老化（β化）

4-1. 老化のメカニズム

糊化したでんぷん（αでんぷん）を放冷すると、膨潤していたでんぷん分子（特にアミロペクチン）が徐々に水分を放出し、再び規則正しい配列に戻ろうとする。これにより、菓子や生地が硬くなり、食感が悪くなる。この現象を老化（β化）と呼ぶ。

老化が進むと、軟らかかった製品が硬くなり、パサついた食感になる。消化性も低下する。パンが翌日に硬くなる、餅が時間とともに硬くなる、といった現象は老化によるものである。

4-2. 老化が進みやすい条件

水分：水分30〜60%の範囲で老化が最も進みやすい。水分10%以下（乾燥した状態）ではほとんど老化しない。水分が非常に多い状態（粥状など）でも老化は進みにくい。

温度：0〜5℃（冷蔵庫の温度帯）で老化が最も進む。60℃以上ではほとんど老化しない。冷凍（−18℃以下）では老化の速度は極めて遅くなる。

つまり、「水分がある程度あり（30〜60%）、冷蔵庫の温度帯（0〜5℃）に置かれた状態」が老化にとって最悪の条件である。ご飯やパンを冷蔵庫に入れると急速に硬くなるのはこのためである。

4-3. 老化を防ぐ・遅らせる方法

砂糖の添加：砂糖はでんぷん分子の間に入り込んで水分を保持し、分子の再配列（老化）を抑制する。餅菓子に砂糖を多く配合すると硬くなりにくいのはこの原理による。

トレハロースの添加：トレハロースはでんぷんの老化防止に極めて優れた効果を発揮する。砂糖の一部をトレハロースに置き換えることで、製品の軟らかさを長期間維持できる。

急速乾燥：糊化したでんぷんを急速に乾燥させて水分を10%以下にすれば、老化を防止できる。α化米（炊飯後に急速乾燥させた保存食）はこの原理を利用している。ただし、ゆっくり乾燥させると乾燥の途中で老化が進んでしまうため、「急速に」行うことが重要である。

冷凍保存：−18℃以下の冷凍状態では老化速度が極めて遅くなるため、パンやケーキの長期保存に有効である。

油脂の添加：油脂はでんぷん分子と複合体を形成し、老化を遅らせる効果がある。

5. でんぷんの粘度変化（粘度曲線の4段階）

でんぷん懸濁液を加熱し、その後冷却した場合の粘度変化は、4つの段階で説明できる。この変化はアミログラフ（粘度測定装置）で測定され、でんぷんの品質を評価する重要な指標となる。

段階A：生の状態

でんぷん粒は硬い結晶構造を保っている。水を加えても粒は膨潤せず、底に沈殿する。粘度はほぼゼロ。

段階B：膨張（糊化）

加熱により糊化温度に達すると、でんぷん粒が急激に膨張する。粒が膨らんで互いにぶつかり合い、粘度が急上昇してとろみがつく。最高粘度に達する。

段階C：ブレークダウン（崩壊）

さらに加熱を続けると、膨潤しきったでんぷん粒の構造が崩壊する。粒が壊れて中身が流出し、粘度が急激に低下する。この粘度低下を「ブレークダウン」と呼ぶ。ジャガイモでんぷんはブレークダウンが特に大きい（最高粘度は高いが、崩壊後に粘度が大きく下がる）。

段階D：セットバック（ゲル化）

加熱を止めて冷却すると、崩壊したでんぷん分子（特にアミロース）が互いに引き合い、再び集合してゲル状の構造を形成する。粘度が再上昇し、全体が徐々に硬くなる。これを「セットバック」と呼ぶ。アミロース含量の多いでんぷんほどセットバックが大きく、冷めるとしっかり固まる傾向がある。

6. 製菓におけるでんぷんの役割

6-1. 生地の骨格形成

小麦粉生地では、グルテンの網目構造の中にでんぷん粒が埋め込まれている。加熱によりでんぷんが糊化して膨張・固化することで、菓子の骨格が形成される。スポンジケーキが焼成後に形を保てるのは、卵のタンパク質の凝固とでんぷんの糊化による。

6-2. とろみ・粘度の付与

カスタードクリーム、ブランマンジェ、プディングなど、とろみや固さが必要な製品では、でんぷん（コーンスターチ、薄力粉など）の糊化による粘度上昇を利用している。

6-3. 食感の決定

もちもち感（アミロペクチンが多いでんぷん → タピオカ、もち米）、なめらかさ（粒径の小さい米でんぷん）、サクサク感（コーンスターチを加えたクッキー → グルテン形成を抑制）など、でんぷんの種類と配合量によって食感が大きく変わる。

6-4. 透明感の調整

ジャガイモでんぷんやタピオカでんぷんは糊化後に高い透明感を持ち、和菓子のくずもちや水まんじゅうなどに用いられる。一方、コーンスターチは糊化後にやや白濁するため、不透明な仕上がりとなる。

6-5. 手粉・打ち粉としての使用

片栗粉（ジャガイモでんぷん）やコーンスターチは、生地が手や台にくっつくのを防ぐ手粉として使用される。グルテンを含まないため、生地表面にグルテンが追加形成される心配がない。

7. でんぷんの化学的変化

7-1. 糊精（デキストリン）

でんぷんを乾燥状態で加熱（焙焼）したり、酸で処理すると、でんぷん分子の鎖が部分的に切断されて低分子化する。これをデキストリンと呼ぶ。水に溶けやすく、粘度は元のでんぷんより低い。焼き味甚粉（和菓子の落雁などに使用）や、寒梅粉は、もち米を加熱（糊化）して乾燥・粉砕したもので、でんぷんの一部がデキストリン化している。

7-2. でんぷんの酵素分解

でんぷんはアミラーゼ（消化酵素）によって分解される。唾液中のα-アミラーゼはでんぷんを麦芽糖（マルトース）やデキストリンに分解する。サツマイモを加熱すると甘くなるのは、イモに含まれるβ-アミラーゼがでんぷんを麦芽糖に分解するためである。

試験対策：よくある間違いポイント

まとめ

でんぷんはブドウ糖が多数結合した多糖類であり、直鎖状のアミロースと分岐状のアミロペクチンから構成される。植物の種類によってでんぷん粒の形状・大きさ・糊化温度・粘度特性が異なり、これが製菓における使い分けの根拠となる。加熱による糊化（α化）で軟らかく消化されやすくなり、冷却放置による老化（β化）で硬く食感が悪化する。老化は水分30〜60%・温度0〜5℃で最も進みやすく、砂糖・トレハロースの添加、急速乾燥、冷凍保存により抑制できる。でんぷんの性質と挙動を正しく理解することは、菓子の食感、品質、保存性を制御するための基盤である。