สมบัติความหนืดของแป้ง

           ความหนืด เกิดจากนำแป้งได้รับความร้อน จนถึงอุณหภูมิที่เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าความหนืด (pasting temperature) เม็ดแป้งจึงเริ่มเกิดความหนืด ต่อจากนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเม็ดแป้งจะดูดซึมน้ำและพองตัวได้ดี ปริมาณน้ำรอบเม็ดแป้งลดน้อยลงทำให้เม็ดแป้งเคลื่อนไหวได้ยากส่งผลให้ความหนืดเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่มีความหนืดสูงที่สุด(peak viscosity)คือ จุดที่เม็ดแป้งพองตัวเต็มที่ ขณะที่อุณหภูมิและเวลาเพิ่มขึ้นอีก โดยมีแรงกวนอย่างสม่ำเสมอ ทำให้อะไมโลสและ
อะไมโลเพกทินภายในเม็ดแป้งแตกออกจนมีความหนืดลดลง ต่อมาเมื่ออุณหภูมิลดลงจึงเกิดการจัดเรียงโครงสร้างใหม่
ของโมเลกุลอะไมโลสที่หลุดออกมาจากเม็ดแป้ง ทำให้ความหนืดเพิ่มขึนอีกครั้ง เรียกกระบวนการนี ว่า
การเกิดรีโทรเกรเดชัน (กล้าณรงค์และเกื อกูล, 2550) ลักษณะการเปลี่ยนแปลงความหนืดของแป้ง ดังภาพ

ภาพ การเปลี่ยนแปลงความหนืดของแป้งระหว่างการต้มสุก
ที่มา พิมพ์เพ็ญและนิธิยา, 2553

          เมื่อน้ำแป้งได้รับความร้อนพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลของสตาร์ชในเม็ดแป้งจะถูกทำลายสายพอลิเมอร์ของ
อะไมโลสและอะไมโลเพกทินที่อยู่ในเม็ดแป้งจะคลายตัวและรวมกับน้ำที่ล้อมรอบ ทำให้เม็ดแป้งพองตัวและมีความหนืด
เพิ่มสูงขึ้นจนถึงความหนืดสูงสุด (peak viscosity) เนื่องจากเม็ดแป้งมีการพองตัวมากที่สุด ความหนืด (Viscosity)
ความหนืดเป็นคุณสมบัติเฉพาะตัว

         และแตกต่างกันไปตามชนิดและสายพันธุ์ของแป้งเมื่อเม็ดแป้งซึ่งแขวนลอยในน้ำได้รับความร้อนจนถึงระดับหนึ่ง
จะพองตัวได้อย่างรวดเร็วทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้นเร็วมาก อุณหภูมิที่ความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วนี้เรียกว่า 
pasting temperature ความหนืดจะเพิ่มขึ้นจนถึงความหนืดสูงสุด (peak  viscosity)จากนั้นอาจลดลงหรือคงที่ขึ้นกับ
ชนิดของแป้ง การที่แป้งมีความหนืดสูงสุดเนื่องจากเมื่อเม็ดแป้งมี การพองตัวมากขึ้นและมีชิ้นส่วนของเม็ดแป้งและ
หรือโมเลกุลของอะไมโลส และ อะไมโลเพคตินบางส่วนที่แตกสลายออกมาอยู่ในสารละลายเมื่อส่วนที่แตกสลายและ
ละลายออกมามีมากกว่าการพองตัวที่เพิ่มขึ้นความหนืดจะเริ่มลดลงซึ่งจะเห็นได้ชัดเมื่ออยู่ในช่วงการหุงต้มที่  
95 องศาเป็นเวลา 1  ชั่วโมง ดังนั้นค่าความหนืดของน้ำแป้งสุกจะเป็นผลมาจากการพองตัวของเม็ดแป้งและการ
แตกหักของเม็ดแป้งร่วมกับการละลายออกมาของโมเลกุลแป้ง

          เมื่อลดอุณหภูมิลง โมเลกุลอิสระที่กระจัดกระจายออกมา (โดยเฉพาะส่วนของอะไมโลส) ถ้ามีขนาดโมเลกุล
ที่เหมาะสมคือไม่สั้นและยาวเกินไปก็จะสามารถเคลื่อนที่เข้ามาจับกันและกักน้ำไว้ได้ ทำให้ความหนืดสูงขึ้น
อีกความหนืดที่กลับสูงขึ้นมาอีกนี้เรียกว่า setback และปรากฎการณ์นี้ก็คือการคืนตัวของแป้ง (retrogradation) 
ปัจจัยที่มีผลต่อความหนืดได้แก่ ชนิดของแป้ง ขนาดอนุภาค สัดส่วนของอะไมโลสต่ออะไมโลเพคติน อุณหภูมิ 
shear rate ฯลฯ  แต่ที่มีผลมากที่สุดได้แก่ชนิดของแป้ง

         การติดตามความหนืดของน้ำแป้งสุก (paste) มีหลายวิธีการเลือกเครื่องมือใดนั้นขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของ
การวิเคราะห์  ที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดคือ เครื่อง Brabender amylograph  ซึ่งติดตามพฤติกรรมความหนืดของแป้ง
ตลอดช่วงการให้ความร้อนและการทำให้เย็นลงโดยแสดงผลในรูปของความหนืดที่เปลี่ยนไปกับเวลา ขั้นตอนของ
การวิเคราะห์คือเตรียมน้ำแป้งในถ้วยทรงกระบอกที่มีการหมุนด้วยความเร็วคงที่และในขณะเดียวกันก็ให้ความร้อน
แก่น้ำแป้งในอัตราคงที่จนถึงอุณหภูมิ 95 องศาจากนั้นควบคุมให้อุณหภูมิคงที่ประมาณ 10-15 นาที โดยให้มีการหมุน
ตลอดเวลาแล้วลดอุณหภูมิลงในอัตราเท่ากันจนถึง 50 องศา รักษาระดับอุณหภูมิไว้นานประมาณครึ่งชั่วโมงในสภาวะ
ดังกล่าวเม็ดแป้งเมื่อได้รับความร้อนมีการพองตัวเกิดขึ้น ทำให้เกิดความหนืดและแรงต้านบน  metal pin ที่จุ่มอยู่ แรงนี้จะถูกทำให้สมดุลด้วยสปริงในส่วนของ cartridge ซึ่งต่อเชื่อมกันโดยแกนในตัวเครื่องและมีเข็มบันทึกค่าความหนืด
ที่เปลี่ยนแปลงไปตลอดการวัด หน่วยความหนืดที่ได้จากการวัดด้วยเครื่อง BrabenderAmylographคือ BrabenderUnit(B.U.)
 สามารถเปลี่ยนหน่วยไปเป็น centripoise ได้โดยความหนืดของสารละลายแป้งสุก 5 เปอร์เซนต์  500 B.U. 
เทียบเท่ากับ 2700 centipoise

         น้ำแป้งก่อนได้รับความร้อนมีลักษณะขุ่นแต่เมื่อได้รับความร้อนแล้วจะมีลักษณะใสขึ้นและหนืดจนเกาะติดแท่งแก้วได้
แต่จะมีลักษณะแตกต่างกันในแป้งแต่ละชนิดเช่นแป้งข้าวเหนียวแป้งมันสำปะหลัง และแป้งเท้ายายม่อมมีความหนืดมาก
แต่เฉพาะแป้งมันสำปะหลังที่มีลักษณะใสขึ้น แป้งข้าวเจ้าและแป้งสาลี มีความหนืดน้อย

         โดยทั่วไปแป้งที่มีอะไมโลสปริมาณสูงจะดูดน้ำช้าและมีการพองตัวช้าด้วยเช่นกันจึงต้องใช้อุณหภูมิสูงกว่าเพื่อ
ให้เกิดการพองตัวอย่างสมบูรณ์ โครงสร้างและสัดส่วนของอะไมโลสและอะไมโลเพกตินในแป้งจึงมีอิทธิพลต่อสมบัติของแป้ง
ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้ลักษณะของขนมแตกต่างกัน

รวบรวมเรื่องโดย
ครูนันทนา สำเภา
Webmaster NaNa-Bio.com
26 ธันวาคม 2563