Comportement du grain d'amidon en milieu aqueux
L'amidon sec renferme une teneur en eau qui varie de 12 à 20% selon l'origine botanique. Cette teneur en eau dépend évidemment de l'HRE du milieu (pour une aw = 1, l'amidon peut fixer jusqu'à 0,5g d'eau par gramme d'amidon). Les quantités d'eau absorbées sont de l'ordre de 40 à 50% avec un gonflement radial du grain. Un maïs cireux voit une augmentation du diamètre des grains de l'ordre de 80% et son volume multiplié par 6. L'eau serait principalement associée aux parties amorphes.
Le chauffage, en excès d'eau, d'une suspension d'amidon à des températures supérieures à 50°C entraîne un gonflement irréversible des grains et conduit à leur solubilisation. Pour une plage de température donnée appelée : plage de gélatinisation, le grain d'amidon va gonfler très rapidement et perdre sa structure semi-cristalline (perte de la biréfringence). Tous les grains seront gonflés au maximum sur un intervalle de temps de l'ordre de 5 à 10°C. On obtient un empois qui est constitué par des grains gonflés qui constituent la phase dispersée et de molécules dispersées (amylose principalement) qui épaississent la phase continue aqueuse
Les propriétés rhéologiques de l'empois dépendent de la proportion relative de ces deux phases et du volume de gonflement des grains. La plage de gélatinisation est variable selon l'origine botanique de l'amidon.
Voir tableau :
Plage de gélatinisation de l'amidon en fonction de son origine
La viscosité maximale est obtenue quand l'empois d'amidon renferme un grand nombre de grains très gonflés. Quand on continue de chauffer, les grains vont éclater et le matériel va se disperser dans le milieu cependant la solubilisation n'interviendra que pour des températures supérieures à 100°C. Les complexes amylose-lipide présentent des retards au gonflement car l'association empêche l'interaction de l'amylose avec les molécules d'eau et il faut des températures supérieures à 90°C pour obtenir le gonflement total des grains (cas de l'amylomaïs complexé aux lipides). La disparition des grains et la solubilisation des macromolécules entraînent une diminution de la viscosité.
L'abaissement de température (par refroidissement) de l'empois d'amidon provoque une insolubilisation des macromolécules et une séparation des phases due à l'incompatibilité entre amylose et amylopectine puis on assiste à une cristallisation de ces macromolécules. Ce phénomène est connu sous l'appellation de rétrogradation. Quand un empois renferme de l'amylose, c'est cette première molécule qui subira la rétrogradation. Elle consistera tout simplement à la formation de double hélice et à l'association de ces dernières pour former des « cristaux » (type B) qui donneront par l'intermédiaire de zone de jonction un réseau tridimensionnel. Ce réseau est formé très rapidement, en quelques heures. Au cours de l'élaboration de ce réseau, l'association des doubles hélices entre-elles par l'intermédiaire de liaison pont hydrogène déplace les molécules d'eau associées aux hélices et provoque une synérèse importante.
Remarque :
La cristallisation de l'amylopectine est responsable des propriétés organoleptiques du pain frais
L'amylopectine avec la présence des points de branchement s'oppose à la formation de zones de jonction étendues. Les chaînes les plus externes vont pouvoir recristalliser (type B) cette restructuration va mettre un temps beaucoup plus long pour s'établir (plusieurs jours) avec la mise en place d'une synérèse (c'est la caractéristique du pain rassis). L'abaissement rapide de température accélère le phénomène.
