Il processo di formazione di un gel (gelatinizzazione e non gelificazione) a partire dai granuli d'amido (struttura di deposito energetico nei semi di cereali e altri vegetali, nella farina da essi derivati e nei prodotti di formulazione) consiste nel rigonfiamento per idratazione della parte amorfa dei granuli, con destabilizzazione delle regioni cristalline in essa disperse, le quali fondono. In parole povere, si passa da una struttura ordinata e in parte cristallina a una struttura disordinata, con le caratteristiche di un gel.
Le regioni amorfe dei granuli di amido sono prevalentemente costituite da amilosio (polimero lineare del glucosio) e da parte delle catene di amilopectina (polimero ramificato del glucosio), mentre le regioni cristalline sono costituite dalle catene laterali dell'amilopectina, ordinate in direzione centro-periferia. La struttura complessiva del granulo vede una successione alternata di regioni amorfe e regioni cristalline concentriche.

Il fenomeno della gelatinizzazione consiste nella disorganizzazione dei granuli d'amido in ambiente acquoso, a un'idonea temperatura, tra 50 e 70°C a seconda dell'origine vegetale dell'amido. Non si tratta, quindi, di una reazione chimica, ma di un processo fisico.

Affinchè questo processo abbia luogo è necessario che la concentrazione dell'acqua all'interfaccia raggiunga un valore soglia (circa 30-35% di acqua) e si è evidenziato come la gelatinizzazione proceda tanto più completamente quanta più acqua è disponibile.

Il fenomeno avviene rapidamente durante la cottura in acqua di farine e semole (ad esempio nella preparazione di semolini e polenta) o durante la cottura in forno di impasti a base di farina ad alto contenuto d'umidità, come quelli utilizzati nella panificazione tradizionale. La gelatinizzazione caratterizza ovviamente anche la cottura di pasta e riso (entrambi prodotti amilacei) in eccesso di acqua: l'acqua diffonde all'interno della struttura porosa e la gelatinizzazione dell'amido procede a partire da una zona periferica di prodotto che si rigonfia (zona gelificata) verso l'interno del prodotto, non ancora interessato alla diffusione e alla gelatinizzazione. In questo caso la posizione del fronte di avanzamento della zona gelificata cambia nel tempo e la velocità di avanzamento, che corrisponde alla velocità di cottura, dipende dall'interazione fra amido e acqua che avviene all'interfaccia di separazione fra le due zone: avremo cosí pasta o riso più o meno al dente.
Nella cottura di prodotti meno umidi, come i biscotti, è possibile riscontrare nel prodotto finito una parziale conservazione dei granuli d'amido allo stato nativo. In questo caso la maggior parte dell'amido non gelatinizza a causa del basso contenuto d'acqua del sistema: si forma una struttura rigida e friabile, sostenuta da un film proteico sviluppato solo parzialmente e legato a granuli disidratati, zuccheri e lipidi (grassi).

Dunque, la gelatinizzazione dell'amido può aver luogo solo al di sopra di una soglia di temperatura, abitualmente denominata temperatura di transizione vetrosa (Tg), in presenza di una adeguata quantità di acqua, ed è, a livello chimico-fisico, scomponibile in una serie di eventi che si susseguono nell'intervallo di temperatura 50 ñ 85° C: transizione vetrosa, fusione della frazione di amilopectina cristallina, cristallizzazione di amilosio amorfo.

La successiva figura evidenzia il fenomeno, cosí come viene interpretato e misurato da una tecnica calorimetrica: si osservi come, riscaldando una sospensione di amido in acqua, sia assorbita energia nel sistema perché avvenga prima la transizione vetrosa e poi la fusione dei cristalli di amilopectina, mentre successivamente il sistema cede energia nel momento in cui l'amilosio amorfo cristallizza.

La nuova struttura che si forma ha consistenza caratteristica: pasta o riso cotti sono morbidi, semolino o polenta sono gelatinosi e ben coerenti, nel pane cotto la struttura gelatinizzata umida si disidrata e si forma (anche per co-strutturazione con le componenti proteiche) una fase leggera e porosa inglobante le bolle di anidride carbonica e aria prodotte durante la lievitazione: è la mollica!

Infine, la gelatinizzazione dell'amido, processo che contraddistingue la cottura di tutti i prodotti derivati dai cereali, favorisce l'assimilazione e l'utilizzazione metabolica del glucosio, quindi garantisce all'organismo energia di pronta utilizzazione. Nella storia, il ricorso a prodotti come il pane, le focacce e le puls (polentine di sfarinati di cereali) o le minestre di cereali cotti ha costituito un elemento fondamentale per la sopravvivenza dell'uomo e il radicamento della civiltà!

Per la chimica dell'amido, si veda:
http://www.opta-food.com/access/starch2.html