408 Fig. 1 異なる澱粉種のゲル (30% w/w) を使用する 一方, 水分含量がもっと少ない系では, 加熱した際に, 澱粉同士が周りの水を奪い合い, 膨潤するが, 澱粉粒が崩壊するほど糊化が進まない状態で加熱が終了する このようなとき澱粉はゲルを形成する このゲルのテクスチャーで代表的な

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1 総 説 407 Copyright C2015 by Japan Oil Chemists Society 食品のテクスチャー改良を目的とした加工澱粉の使い方 How to Select the Correct Modified Starch to Improve the Food Texture 小林功 株式会社 J- オイルミルズ商品開発研究所 神奈川県横浜市戸塚区影取町 11 番地 Isao KOBAYASHI J-Oil Mills, INC. Product Development Laboratory Kagetori-cho 11, Totsuka, Yokohama, , Japan 論文要旨 : 様々な加工食品の食感を形成, 維持するために加工澱粉が用いられている 食品用の加工澱粉は大きく分けると, 澱粉の老化を抑制する耐老化性澱粉, 澱粉の粘度を安定化させる架橋澱粉が使われている 食感をモチモチさせるためには, アミロース含量の低い澱粉やタピオカ澱粉が主に使われる 一方, フライ食品などの衣をサクサクさせるためには低分子化した澱粉が用いられる 水練製品など弾力性を向上したい場合は, 油脂加工澱粉が用いられる パンやケーキなどふんわりとした食感を維持したい場合は, 予め糊化させておいた油脂アルファ化澱粉が有効である 特徴のある食感を有する加工食品を作るには適した澱粉種と加工を選択することが重要である Abstract: Modified starches play an important role in producing the texture of processed foods. Main modified starches for food are divided in starch to prevent retrogradation and crosslinking starch to improve stability of viscosity. To add mochimochi (glutinous, sticky) texture to food, low-amylose starch or tapioca starch are main choices. Furthermore, to add sakusaku (crisp) texture to food, degradable starch is effective. To make fish products more puripuri (gelatinous, springiness), oil coated starch can be selected. To keep funwari (Soft) texture in bread or cake, pregelatinized starch which contains vegetable oil is preferable. Selecting proper kinds of basic starches or modified starches is important to make the special texture of processed foods. Key words: modified starch, food application, texture, oil coated starch, degradable starch 1 澱粉とテクスチャー 澱粉は, ヒトの摂取する主要な炭水化物源として最も重要な素材であり, 主要なカロリー源としての役割が大きいが, 一方で, 食品中でさまざまな物性変化を起こすため, 食品の美味しさを司る食感を形成する役割を見逃すわけにはいかない もちもちとした大福もち, サクサクした天ぷらの衣, ふんわりとしたパン, これらはいずれも食品に含まれる澱粉の持つ特性が大きく影響している 澱粉は, 水分が多い状況下で加熱すると, 周りの水分を吸収, 膨潤し, やがて澱粉粒の崩壊が生じて, 粘度 連絡者 : 小林功 isao.kobayashi@j-oil.com が発生する この時, 澱粉糊は透明感がでてきて, いわゆる糊と呼ばれる状態になる 糊の物性は, 澱粉種により異なり, 一般にアミロペクチンを多く含む馬鈴薯澱粉やタピオカ澱粉などは, 透明感が高く, 付着性の強いぼってりとしたテクスチャーを示す一方, アミロースの含有量が多い小麦やトウモロコシなど穀物系の澱粉は粘度が低く, 付着性の低いさっくりとしたテクスチャーを示す したがって中華料理のとろみ餡やみたらし団子のたれなど, 対象物にしっかりと付着して落ちないような物性を必要とする場合は, 馬鈴薯澱粉やタピオカ澱粉が用いられ, カスタードクリームやホワイトソースなど粘性は必要であるが付着性は抑えて口どけのよい物性を必要とする場合は, 小麦やコーンスターチを原料とした澱粉 9

2 408 Fig. 1 異なる澱粉種のゲル (30% w/w) を使用する 一方, 水分含量がもっと少ない系では, 加熱した際に, 澱粉同士が周りの水を奪い合い, 膨潤するが, 澱粉粒が崩壊するほど糊化が進まない状態で加熱が終了する このようなとき澱粉はゲルを形成する このゲルのテクスチャーで代表的なのは, 葛粉で作られる日本古来の菓子である葛餅や, とうもろこしでん粉と卵白を混ぜて作られるブラマンジェ, うどんやそばなどの麺類をイメージしていただけるとわかりやすいかと思う この澱粉ゲルも澱粉の種類によって物性が大きく異なる (Fig. 1) アミロペクチン 100% のワキシーコーンスターチやタピオカスターチは, 非常に柔らかく付着性が高いゲルを作る 食感を表す表現によると, もちもち, ソフトといった表現がぴったりである 一方, 馬鈴薯や小麦, コーンスターチはしっかりとした脆いゲルを作る このようなゲル特性の違いは, 使われる食品に役立っており, 例えば, 小麦澱粉や馬鈴薯澱粉は古くより蒲鉾など水練製品の弾力性 ( あし ) の増強に使用されている 1) 一方, 日本人はもちもちとした食感を好むので, うどんをはじ め, パンや菓子などでもちもち感を強調したい場合は, タピオカ澱粉を多く配合する ブラジル生まれのポンデケージョと呼ばれるパンは, 小麦粉の代わりにタピオカ澱粉を使用することにより, 特徴的なもちもち感が生まれる 更に水分が少ない状態で澱粉が加熱されると, 糊化と乾燥が同時に起こる膨化と呼ばれる現象がみられる クッキーやパンなども一種の小麦粉中の澱粉の膨化現象であるし, 日本人になじみの深いあられやおかきはお米の澱粉の膨化現象である アミロペクチンを多く含む澱粉は高い膨化特性を有しており, 特にアミロペクチン含有量が 100% のワキシーコーンスターチは, その高い膨化特性によって米菓をはじめとする菓子類に多く利用されている また, 馬鈴薯澱粉も膨化特性が高く, 愛知県の伝統的なお菓子であるえびせんべいなどは馬鈴薯澱粉の膨化特性を生かした食品である 2) このように, 食感に特徴を持った食品は, 澱粉の糊化, ゲル化, 膨化といった様々な特性をうまく生かして特徴的な食感を形成している 2 加工澱粉とは? 調理してすぐ喫食する, または家庭の小さな鍋で調理するだけであれば上記の植物より精製されただけの未加工の澱粉で用を足すが, 加工食品へ利用しようとする場合, 通常の澱粉には大きく分けると 2 つの問題がある 1. 耐老化性 : 加工食品は, 衛生上の観点より 0~ 10 の低温で流通, 保存する場合が多い 糊化した澱粉は低温で放置すると, 澱粉の老化が起こる 澱粉が老化した食品は, 食感がぼそぼそと硬くなったり, 白濁したり, ひどい場合には離水が起きる 澱粉の老化は, 低温保存により澱粉を構成するアミロース, アミロペクチン分子が再びお互いに水素結合を形成し, 再結晶化することによ Fig. 2 澱粉の糊化と老化 10

3 409 Fig. 3 日本で新たに添加物指定された加工澱粉 り生じる現象といわれている 3) (Fig. 2) 炊き立 てのご飯は粘りが強く美味しいが, 冷めてくると粘りが失われ, 食感が硬くなるのは普段の生活の中でよく見られる現象である 2. 粘度安定性 : 加工食品は, 大量調理のために高い熱量と撹拌力を有したミキサー等で調理を行うことが多く, また衛生上の問題からできる限り ph は低く, 加熱温度は高く加工する 商品によっては, レトルト加工のような過酷な調理条件下においても安定した粘性を維持することが求められる 未加工の澱粉ではこのような条件では粘度を維持することができない したがって架橋澱粉と呼ばれる粘度安定性を高めた加工澱粉が一般的に使用される 我が国において, 従来加工澱粉は一部を除き, 食品の取り扱いであったが,2008 年に新たに 11 種類の加工澱粉が, 食品添加物に指定された (Fig. 3) 食品以外の製紙用などで様々な加工澱粉が報告されている それぞれの概要については, 総説 4,5) を参考にしていただきたい 3 主な加工澱粉の特徴, 用途 3 1 耐老化性を有する澱粉加工食品の開発者にとっては澱粉の老化は常に付きまとう厄介な問題である 澱粉を含む食品の食感が保存により劣化する原因の大半はこの澱粉の老化が関与しているといってよい 澱粉の老化を防ぐには, 澱粉の低温下における再結晶化を防ぐのが効果的であり, そのために澱粉の水酸基にアセチル基やヒドロキシプロピル基を化学的に付与することにより老化を防ぐのが酢酸デンプンやヒドロキシプロピル化デンプンに代表される耐老化性 を有する澱粉である 澱粉を構成するグルコースには 3 つのフリーの水酸基があるが, その 100 個の水酸基のうちの 2~7 個がこれら官能基で置換されただけで, 澱粉の糊化開始温度が早くなり, 透明性に優れ, 耐老化性の改善に多大な効果がある 耐老化性澱粉の中でも, 酢酸デンプンは, 反応が迅速で進むため, 安価に製造が可能で, リン酸架橋などと組み合わせることにより, たれ, ソース, チルド食品, 冷凍食品など冷蔵, 冷凍保存が必要な食品に幅広く利用されている ただ, 後に述べるヒドロキシプロピル化デンプンに比べると, 結合がやや不安定であり, 経時的にアセチル基の脱離が生じる そのため, 置換度の高い酢酸デンプンは, 若干の酢酸臭がする 二次加熱により, 酢酸臭はほとんど気にならなくなるが, 風味に重きを置く食品や, アセチル基が脱離しやすい弱アルカリ性の食品などには不向きである 一方, ヒドロキシプロピル化デンプンは, 澱粉の水酸基にプロピレンオキサイドを反応させ, ヒドロキシプロピル基を付与させた澱粉で, その結合様式から一般にエーテル澱粉と呼ばれる 6) 酢酸デンプンに比べると比較的高い ph で反応させるため, 反応時の澱粉の膨潤を抑える塩類の添加量も多く, 反応時間もかかるため, コストは高くなる しかし, 酢酸デンプンに比べ,pH などにも安定であり, 幅広い食品に用いることができる 食品への用途は幅広く, また, コーンスターチ, タピオカ, ワキシー, 馬鈴薯, 小麦など様々な澱粉種をベースにしたものが販売されている 3 2 粘度安定化を目的としたデンプン~リン酸架橋デンプン~ リン酸架橋デンプンは, 澱粉中の 2 分子のグルコース水酸基にリン酸がエステル結合することにより澱粉の分 11

4 410 子鎖が架橋されたものである 7) 反応にはオキシ塩化リ ンやトリメタリン酸ナトリウムなどが用いられる 架橋が強くなるにつれて, 澱粉の糊化温度が上昇し, 膨潤が抑制される 未加工澱粉は水の存在下で撹拌しながら, 加熱すると, 糊化膨潤し, 粘度があがる しかし, 加熱し続けると, 膨潤した澱粉粒が崩壊し, 粘度が落ちる現象がみられる これをブレイクダウンと呼ぶが, リン酸架橋デンプンは, 澱粉の膨潤を抑えるため, ブレイクダウンが消失し, 加熱し続けても安定な粘度を維持することができる 熱に対する安定性に加え,pH や強い撹拌に対する安定性も付与できるため, 工場で大量に製造されるタレやソースには必須な加工となる また, このようなたれ, ソースは, 耐老化性も必要になるため, 通常, 架橋と耐老化加工を合わせて行うことが一般的である 4 さまざまな食感を演出する澱粉たち 4 1 もちもち感を演出する澱粉たち~ 耐老化性澱粉 ~ もちもちとした食感は, 文字通り, つきたてのお餅のような弾力性と付着性を有する食感で, 日本人に高い嗜好性を有する食感である 近年は餅ばかりではなく, ご飯やパン, 麺などデンプンを主原料とした食品はもちろん, 豆腐やプリンなど澱粉を主原料としない食品にももちもち食感の製品がでてきており, このもちもち食感は総じて好意的に受け入れられる もちもち食感を出すためにはアミロース含量の低い澱粉や弾力性に富んだタピオカ澱粉が効果的であることが, うどん 8), ご飯 9) などの研究により明らかになっている また加工食品においては, 澱粉が老化するともちもち食感は失われるので, 老化を防ぐために耐老化性澱粉や糖質含量を多くすることにより老化を防ぎ, もちもち食感を長期間維持する工夫がされている Fig. 4 は耐老化性澱粉であるアセチルタピオカ澱粉を配合した団子の保存期間による硬さを比 較したものである アセチルタピオカ澱粉を配合することにより, 澱粉の老化が未然に抑えられ, 団子のもちもち食感を一定期間保つことができる また, パンに耐老化性澱粉を小麦粉に対して 10~30% 置換することにより, 比容積が向上し, 製パン後の食感劣化を抑制された報告もある 10,11) 4 2 サクサク感を演出する澱粉たち~ 低分子澱粉 ~ サクサクとした食感からイメージされる食品というと, 天ぷらやフライ食品など油で調理した食品や, スナックやお煎餅など高温で澱粉を膨化させた食品である 一般に澱粉中に含まれる水分が瞬時に高温で水蒸気となって食品から奪われ, その結果, 食品の表面に多孔質な状態を作り出すことにより特徴的なサクサク感が現れる Fig. 5 は澱粉種におけるフライ食品の食感に与えるイメージを図示したもので, サクサクとした食感はモチモチ食感とは対照的にアミロースの多い, 穀物系の澱粉に適性があることが多い Matsunaga らは, アミロース含量が天ぷらのサクサク感に大きな影響を与えていることを報告 12) しており, また,Han らはハイアミロースコーンスターチが衣のクリスピー感を高めると報告している 13) 天ぷら粉に少量の米粉やコーンスターチを配合するとよりサクサク感が増すのも, 穀物系の澱粉がサクサク感を演出するのに適していることを利用している 一方, 澱粉の加工によってサクサク感を強めることも可能である リン酸架橋デンプンが衣のクリスピー感を増加させること 14) や, 酸化デンプン 13) や酸処理デンプンなど次亜塩素酸や無機酸により澱粉鎖が一部分解を受けて低分子化している澱粉が, 膨化特性を向上させ, サクミを向上させることが知られている Fig. 6 は, アミロース含量が高いハイアミロースコーンスターチをさらに低分子 Fig. 4 アセチルタピオカ澱粉による団子の硬さ抑制効果 Fig. 5 フライ製品の衣の食感に与える澱粉種の影響 12

5 411 Fig. 6 フライ製品の衣の食感に与える加工澱粉の影響 化した加工澱粉を揚げ玉に配合し, その食感に与える影響をテクスチャーアナライザーで評価した結果である テクスチャーアナライザーによって揚げ玉を押しつぶすと, サクサク感の強い揚げ玉は, 崩壊時に多くのピークを示すのに対し, 高湿度下で 2 日間放置することによりサクサク感が失われた揚げ玉は, ほとんどピークがみられない このように, 加工澱粉を用いることにより, サクサク感を長期間維持することが可能となる 4 3 ぷりぷり感を演出する澱粉 ~ 油脂加工澱粉 ~ 油脂加工澱粉は, 微量の油脂や ph 調整剤, タンパク質と澱粉を混合し, 加熱することで, 澱粉の特性を変えた澱粉で, 化学的な反応で澱粉の物性を変える加工澱粉とは異なり, 加熱という物理的加工で澱粉の物性を変える非常にユニークな我が国独特の澱粉である 古くは, 60 年代後半より, 水練製品の弾力性向上を目的として開発されてきた 15) 具体的には, スラリー状の澱粉または乾燥した澱粉に 0.1~1% 程度のサフラワーやエゴマなどの食用油脂,0.1~5% 程度の大豆粉などのタンパク質,pH を安定させるために,1~5% 程度の ph 調整剤水溶液を順次添加し, よく混合した後,50 ~150 の温度で加熱させ, 油脂を酸化させることによって作られる 澱粉の表面に酸化させた油脂を付着させることにより, 澱粉の水濡れ性が弱くなり, 親油性が強くなる 油脂加工澱粉に水を加え, 撹拌すると, 通常の澱粉と異なり, クリーム状の物性となる (Fig. 7) これは, 澱粉表 Fig. 7 油脂加工澱粉のスラリー性状 ( 左 ; 油脂加工澱粉, 右 ; 通常の澱粉にそれぞれ,3 倍量の水を加えたもの ) 面が疎水的になっていることにより, 澱粉の水濡れ性が弱くなった結果, 澱粉と水の間に空気を抱き込むような性質を示すことによるものと考える このような物性のスラリーは, 種物の表面を薄く均一にコーティングすることが可能で, 更に加熱時に糊化することにより, 種物と衣を接着する効果が得られる 特に, 豚カツ, カキフライやエビフライなどのフライ製品を製造する際に衣と種物を付着させるバッター液として欠かせない素材である 架橋程度が強いリン酸架橋澱粉に高い結着効果がみられる 7) 一方, 最近水練製品や畜肉加工製品の保水剤および弾力付与の目的で添加されてきたタンパク質 ( 卵 13

6 412 Fig. 8 油脂加工澱粉を配合した蒲鉾の弾力性向上効果 ( 澱粉添加量 10%) 白, 大豆たん白 ) が高騰している背景より, 従来の油脂加工澱粉の特徴であるぷりぷりとした弾力性付与, 保水性向上能力に注目が集まっている 水産練り製品は, ぷりぷりとした弾力のある歯ごたえが好まれており, シログチやスケソウの魚肉を塩と共に丹念に練って塩溶タンパク質を溶出させた後, すわりという工程で寝かせることにより特徴的な弾力感をだす 従来より, 保水性と弾力感を補助する目的で澱粉も利用されており, 小麦や馬鈴薯澱粉などが利用されてきた しかし, 近年は良好なすり身が高騰しており, 澱粉にもよりすり身の弾力性を 補完する役割が求められている Fig. 8 は通常の澱粉と油脂加工澱粉を配合した蒲鉾の弾力性の違いをテクスチャーアナライザーで分析したものである 通常の澱粉に比べ, 油脂加工することにより, 蒲鉾の弾力性が向上している 一方,Fig. 9 は, 油脂加工澱粉と通常の澱粉を配合した蒲鉾の切片の顕微鏡写真を比較したものである 濃く ( 実際は紫色に ) 染色されているのが澱粉粒子であるが, 油脂加工澱粉は, 蒲鉾の中に均一に分散しており, 肉の繊維に一様に付着している様子が観察されるのに対して, 通常の澱粉は肉の繊維と分離し, 不均一に存在している様子がうかがえる これは油脂加工澱粉の表面に存在する油脂が変性したタンパク質との相和性が強くなり, より均一に分散できることを示している 4 4 ふっくら感を演出する澱粉 ~アルファ化澱粉 ~ ふっくら, ふんわり, ソフトという食感は良好な柔らかさを表現する食感用語であり, イメージとしては, 焼きたてのパンやケーキを想起させる パンやケーキは, 焼成前の生地に含まれている気泡が焼成により膨張することによりできた多孔質構造がしっかり固定化されている構造をしており, その多孔質が柔らかく, しかし崩れない硬さを有することが必要である このふっくら感の向上, 維持にも澱粉は大きく寄与している パンやケーキなど, 小麦粉の含量が多く, かつ水分がある一定濃度に制限されている場合, 未糊化澱粉を配合するよりは既に糊化しているアルファ化澱粉を配合するほうがより少 Fig. 9 すり身切片の顕微鏡写真 (A; 油脂加工澱粉 A1; 100,A2; 200,A3; 400,B; 馬鈴薯澱粉,B1; 100,B2; 200,B3; 400) 14

7 413 量で澱粉の機能を発揮できる これは, 未糊化澱粉を生地に配合すると, 焼成時にアルファ化する際に生地中の水を小麦粉と取り合うため, どうしても澱粉の糊化度が上がらず, 澱粉本来の機能を発揮できないためである 一方, アルファ化澱粉を生地に配合すると, 生地がべたつき, 作業性を損ねることがある そこで, アルファ化澱粉の配合時に油脂を添加することにより, そのべたつきを抑えることができる この油脂アルファ化澱粉は, 澱粉中に油脂が均一に分散しており, 生地に澱粉を添加した際にその油脂が溶出し, 生地の付着を抑える効果がある 16) Fig. 10 は通常のアルファ化澱粉と油脂アルファ化澱粉を加えたパン生地をミキシングした際のミキサーの様子である 油脂アルファ化澱粉を添加した生地が通常のアルファ化澱粉を添加した生地に比べ, 付着性が顕著に低いことがお分かりになるであろう 付着性の高い生地は, ミキシングの際にグルテンネットワークに過度に負荷がかかるため, グルテン膜を損傷してしまう Fig. 11 はこの油脂アルファ化澱粉を配合したテーブルロールのクラムの硬さを経時的に測定したデータである 小麦粉に対して 3% の配合で, 小麦粉のみのパンに比べ, 有意に硬化抑制作用が確認され, ふっくら感を長期間維持できることが分かる これは, アルファ化澱粉の添加により生地への加水が増えたことによるパン全体の糊化度が上がったことと, 油脂アルファ化澱粉の原材料である加工澱粉の老化抑制効果が作用しているものと思われる ワキシーコーンスターチを原料とした油脂ア Fig. 11 油脂アルファ化澱粉のパン老化防止効果 パンクラムの硬さをテクスチャーアナライザーで測定 Fig. 12 油脂アルファ化澱粉のデニッシュへの応用 ( 対粉 6% 添加 ) ルファ化澱粉は, ワキシーコーンスターチの高い膨化力を生かし, デニッシュやクロワッサンなど層状構造を有した食品のボリュームを向上する効果が確認されている (Fig. 12) 5 最後に Fig. 10 油脂アルファ化澱粉の付着性 (10% パン生地添加 ) 筆者は澱粉の研究に 20 年ほど携わってきた 気が付くと, ほぼ人生の半分を澱粉に費やしてきたことになる それだけに澱粉への愛情は深い 近年, 低糖質ダイエットが盛んになり, 澱粉を取らない食生活がもてはやされることが多く, 澱粉愛好者としては悲しい限りである 日本人は古来より餅や納豆などもちもち, ねばねばなど食感に特徴のある様々な食品を楽しんできた 早川らの調査によると, 日本人のテクスチャー用語は他の言語に比べて多彩であるという 17) 何事もとりすぎはいけないと思う ただ, さまざまな食感を支える澱粉を日々の食生活から外してしまうのは, 食感を楽しむ風流を兼ね備えた日本人としてなんとも味気ない感じがする 食べ物を食べる楽しさ, 多彩な食感を味わう楽しさを消費者にもっと味わってもらうために新しい食感を創り出す澱粉, 作り立ての美味しさを維持できる澱粉の開発に取り組んでいきたい 15

8 414 文献 1) 山澤正勝, 日本水産学会誌 57(5), (1991). 2) 杉本勝之, 高木正敏, 後藤富士雄, 澱粉科学 26(4), (1979). 3) 三好恵真子, 粂野恵子, 大久保昌子, 高橋雅江, 中浜信子, 澱粉科学 39(4), (1992). 4) 法月郁朗, 澱粉科学 27(4), (1980). 5) 島下昌夫, 澱粉科学 38(1),55-63(1991). 6) 砂田美和, 月刊フードケミカル 26(2),29-32(2010). 7) 小林功, 月刊フードケミカル 26(2),33-36(2010). 8) 江口智美, 吉村美紀, 神山かおる, 日本食品化学工学会誌 59(6), (2012). 9) 海老原昌絵, 内藤文子, 貝沼圭二, 高橋節子, 日本家政学会誌 49(6), (1998). 10)Miyazaki, M., Maeda, R., Morita, N. J. Apply. Glycosci., 52, (2005). 11) 高崎禎子, 峯木真知子, 日本調理科学会誌 34(1), 53-61(2001). 12)Matsunaga, K., Kawasaki S., Takeda Y., Cereal Chem., 80(3), (2003). 13)J-A Han, M-J Lee, S-T Lim. Cereal Chem., 84(6), (2007). 14)C. Primo-martin, Food Hydrocolloids, 28(1), (2012). 15) 日本国特許公告昭 ) 平岡香織, 後藤勝, 月刊フードケミカル 17(10), 30-34(2001). 17) 早川文代, 井奥加奈, 阿久澤さゆり, 齋藤昌義, 西成勝好, 山野善正, 神山かおる, 日本食品科学工学会誌 52(8), (2005). 16

Tate & Lyle Tate & Lyle 非加熱の生でん粉は食品に用いられるとき 充填剤や増量剤として使用されます それらは加熱されると 消費者向け調理食品に適した増粘剤や食感改良剤になります しかしながら 保存安定性を必要とする 商業的に熱加工された食品用途においては 生でん粉は劣化し品質が低下することが問題になります 様々な化学的加工処理を施すことによって澱粉の粒子を変えることができ 機能的特性を与えることができます

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