为了做出更好吃的藕粉，他们用上了流体力学和弹性力学
发布于：2020-10-10 被浏览：3908次
当秋风吹来时，北京的气温开始像悬崖一样下降。冷风吹来，编辑收紧了他的小衣服，才发现头顶上有一点凉意。为了保住自己的几根头发，编辑决定听妈妈的话，给自己做一碗藕粉。撕开包装袋，将莲藕淀粉倒入碗中，加入热水，一边搅拌一边想象十个月后头顶的葱郁……但是！等等！这些小颗粒是怎么回事！为什么大家都溶在水里，你却变成了小面团！饺子，你有毛病！
也许这叫做命运自有安排。几个月后，编辑面对失败的莲藕淀粉时，他会想起自己面对同样失败的馒头、冷皮、芋头的那个下午。人生又一次遭遇了滑铁卢编辑n1求助于万能的杜娘。杜娘给的建议是：“先用冷水稀释莲藕粉，然后一次性冲入90度左右的开水，不要直接用热水。”编辑，得到答案的他，终于做出了完美的藕粉，但同时也深深沉浸在沉思中：为什么直接用开水冲藕粉会结块？莲藕淀粉是怎么从不溶状态变成一碗胶体的？
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莲藕淀粉的糊化过程
莫名其妙的编辑又在网上搜了一下，发现莲藕淀粉的主要成分是淀粉，莲藕淀粉变成果冻的过程叫做“淀粉糊化”。淀粉糊化是淀粉在一定的含水量和温度下被加热的现象。因为淀粉不溶于冷水，在冷水中搅拌会形成乳白色的悬浮液，也叫淀粉乳；在这些条件下，淀粉受热时，会发生不可逆的无序变化[1]。淀粉糊化过程中的一个重要概念是“糊化温度”，是指淀粉糊化的温度，淀粉糊化温度的范围通常用糊化开始和结束的温度来表示[2]。
天然淀粉主要含有直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉就像木荷的根茎，不会蔓延，而支链淀粉就像一棵大树，树干上有许多分叉的树枝。支链淀粉在悬浮液中的比例决定其粘度，支链淀粉含量越多，粘度越高。但是，只有当温度高于糊化温度时，直链淀粉才会有一定的溶解。
从上到下是直链淀粉和支链淀粉
莲藕淀粉的糊化温度为65.8-73.8，相对稳定，糊化时间长。只有当加热温度高于最终糊化温度，并用水溶胀至少两分钟时，水才能渗透到藕粉颗粒中，晶体结构开始崩解。随着淀粉颗粒含水量的增加，颗粒结构慢慢疏松，水分进入淀粉分子间隙。依靠氢键，淀粉分子中的连接部分断裂，逐渐膨胀甚至分裂。在浓度差和热能的作用下，直链淀粉分子逐渐从粒子中分离出来，在水中形成直链淀粉溶液的连续相。支链淀粉仍以颗粒或团块的形式存在于水中，成为淀粉糊的分散相，直链淀粉扩散形成的基质包裹着支链淀粉颗粒或团块，形成果冻状。[3-5]直链淀粉包衣支链淀粉
如果直接用热水冲泡莲藕淀粉，部分莲藕淀粉会在没有充分浸润的情况下开始糊化，糊化过程是不可逆的，容易导致结块和共生现象。
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影响淀粉糊化的因素
淀粉的糊化过程受多种因素的影响，这些因素不仅决定了糊化过程的速度，还决定了糊化后的粘度和弹性，这是流行术语中的最终味道。一般来说，小颗粒淀粉分子间缔合程度大，结构致密，糊化温度高，意味着需要较高的水温才能变成胶体；直链淀粉具有很强的分子间结合力，因此直链淀粉含量高的淀粉内部结构更紧密，比直链，淀粉含量低的淀粉更难糊化，直链含量低的淀粉粘度更高，糊化温度最低[6]。
但是这些变量对于编辑来说太难控制了：毕竟蹲在超市研究藕粉配方的时间成本太高，购买各种藕粉的金钱成本太高。所以综合考虑，只能从人为可控因素入手：莲藕淀粉浓度和添加剂(糖)。
实验研究表明，莲子淀粉糊是典型的非牛顿假塑性流体。非牛顿fluids的概念是《牛顿棺材板压不住时，请祭出此物防身！》之前引入的，它们的粘度不是一个固定值。能敲开椰子的玉米淀粉糊和口香糖是典型的非牛顿流体，具有“剪切增稠”的特性。他们强大了，就强大了。当它们被用力抓住和摩擦时，一旦放松，它们就会在我们的印象中变成无定形的液体。
但是莲子淀粉糊没有玉米淀粉糊那么结实。相反是剪切变稀非牛顿流体，其粘度会随着压力或剪切的增加而降低。比如搅拌后变稀的酸奶，挤压后呈现液流的牙膏，挤压越快越省力；都是典型的剪切变稀非牛顿流体。当莲子淀粉糊浓度增加时，粘度值显著增加，这是因为随着莲子淀粉糊浓度的增加，体系的含水量相对降低，淀粉分子之间的相互作用增加，形成网络结构牢固的凝胶，所以粘度迅速增加，弹性更强；同时，淀粉糊形成的三维网络凝胶结构越硬，越难将凝胶结构恢复到剪切前的状态，剪切稀化程度越明显。
作为一个重度甜品爱好者，编辑藕粉可以没有藕和粉，但不能没有糖(雾)。那么问题来了，加糖会如何影响藕粉的糊化？实验表明[6]，随着糖浓度的增加，莲子淀粉糊的粘度曲线上移。随着糖浓度的增加，粘度开始上升时温度变化不大，但表现出协同增粘效应。原因是加糖后，糖分子取代水分子，通过氢键与淀粉分子相连，使淀粉分子颗粒增大，粘度增大。03
其他种类的淀粉
烹饪不同的菜肴时，我们经常使用不同种类的淀粉：玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉等。由于聚合物的结构、链长和杂质组成不同，不同的淀粉具有不同的性质。比如木薯淀粉，因为木薯生淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例高达4: 1，所以粘度大，吸水性强。糊化后呈透明的Q型弹性块，常用于制作甜品布丁和水晶饺子皮。编辑的屡败芋头的原料之一是木薯粉；玉米淀粉的直链淀粉聚合度较高，支链淀粉的外链较长，所以玉米淀粉容易老化，老化是糊化的逆过程，即温度降低时，淀粉分子本身和相互之间会部分重排，变回致密状态，所以玉米淀粉多用于制药或制作糊精和葡萄糖，而不用于制作粉丝和粉条。