TIỂU LUẬN môn hóa học THỰC PHẨM đề tài TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG của TINH bột NHÓM NGŨ cốc

Một số ứng dụng tinh bột của các hạt ngũ cốc trong đời sống PHẦN 1: Khái quát về tinh bột... Cấu tạo của amylopectin- Amylose có cấu tạo mạch nhánh ngắn nên lực tương tác giữa các phân ❖

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM

Đề Tài: TÍNH CHẤT & CHỨC NĂNG CỦA TINH BỘT NHÓM

NGŨ CỐC

GVHD: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 11

INDUSTRIAL UNIVERSITY 0F HOCHIMINH CITY

MỤC LỤC

Phần 1: Khái quát về tinh bột

1.1 Quá trình hình thành của tinh bột từ thực vật 4

1.2 Khái niệm tinh bột 4

1.3 Cấu tạo của tinh bột 6

1.4 T ính chất cơ bản của tinh bột 9

1.4.1 Khả năng hấp thụ nước và sự hồ hóa của tinh bột 9

1.4.2 Phản ứng với I ốt 9

1.4.3 Khả năng tạo phức 10

1.4.4 Khả năng tạo gel và thoái hóa tinh bột 10

1.4.5 Khả năng tạo sợi của tinh bột 11

1.4.6 Sự thủy phân của tinh bột 11

Phần 2: Hệ thống tinh bột của các hạt ngũ cốc 2.2 Tinh bột trong các hạt ngũ cốc thông dụng 12

2.2.2 Lúa mì 12

2.2.3 Ngô 13

2.3 Phương pháp tách tinh bột từ ngũ cốc 14

2.3.2 Tách tinh bột từ lúa 14

2.3.3 Tách tinh bột từ ngô 15

2.4 Tinh bột bị biến tính 15

Phần 3 Một số ứng dụng tinh bột của các hạt ngũ cốc trong đời sống

PHẦN 1: Khái quát về tinh bột.

1.1. Qúa trình hình thành của tinh bột từ thực vật.

- Tinh bột được hình thành từ quá trình quang hợp ở cây xanh Cây xanh hấp thụánh sáng mặt trời sau đó biến đổi nó thành năng lượng hóa học tích lũy trongcác phần tử hydratcacbon C n( H 2 o )m.

Hình 1.1 quá trình quang hợp tạo ra tinh bột ở lá cây.

1.2 Khái niệm tinh bột.

và amylopectin, tỷ lệ phần trăm amilose và amilopectin thay đổi tùy thuộc vàotừng loại tinh bột, tỷ lệ này thường từ 20:80 đến 30:70

cốc

bó xương Tinh bột được tách ra từ hạt như ngô và lúa mì, từ rễ và củ như sắn,khoai tây là những loại tinh bột chính dùng trong công nghiệp

❖

Hình 1.2a Tinh bột trong ngô Hình 1.2b Tinh bột trong lúa mì

Hình 1.2c Tinh bột trong lúa gạo hình 1.2d Tinh bột trong các loại hạt

1.3. Cấu tạo của tinh bột.

- Tinh bột là một dang polysaccarit, được cấu tạo từ những monosaccarit bởiliên kết glucozit

- Tinh bột không phải là hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccarit khácnhau: amylose và amylopectin.

- Nhìn chung tỷ lệ amylose/amylopectin trong đa số tinh bột là %

- Thường trong tinh bột loại nếp (gạo nếp, ngô nếp ) gần như 100% là

amylopectin Trái lại trong tinh bột đậu xanh hàm lượng amylose chiếm đến50%

Hình 1.3a Cấu tạo tinh bột.

❖ Nguyên tắc tách riêng hai phần amylose và amylopectin.

• Trích ly amylose(Am) bằng nước ở nhiệt độ khác nhau.

• Khuých tán tinh bột trong nước trong dung dịch đệm hoặc trong formanmide

(chất này không gây ra hiện tượng trùng hợp),

• Kết tủa amulose bằng tác nhân có cực (rượu n-butylic, xiclohexylic,

izomylic) hoặc bằng tác nhân k hông có cực

• Phương pháp sắc kí cột đơn giản

• Phương pháp siêu phân đoạn

❖ Cấu tạo của amylose.

- Khối lượng phân tử: 20000 - 30000

- Amylose là polyme có mạch thẳng, không phân nhánh, phân tử khối từ3.104- 1.106đvC., tạo bởi 2 a-D glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4

Hình 1.3b Cấu tạo của amylose

- Amylose có mạch dài

- Amylose liên kết với nhau rất chặt nên rất khó bị trương ra

- Ở trong tinh bột, khi ở trạng thái dung dich, hoặc khi đang ở trạng thái bịthoái hóa amylose cấu hình mạch giản, khi thêm tác nhân kết tủa vàoamylose mới chuyển sang dạng xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 glucose

❖ Cấu tạo của amylopectin.

- Khối lượng phân tử: 200000 - 1000000

- Amylopectin cũng là một polyme có mạch thẳng, phân nhánh, phân tử khối

từ 5.104 - 1.106đvc,

- Trong amylopectin liên kết thẳng là liên kết 1,4 a-glucoside, còn liên kếttrên các mạch là liên kết 1,6 a-glucoside

Hình 1.3c Cấu tạo của amylopectin

- Amylose có cấu tạo mạch nhánh ngắn nên lực tương tác giữa các phân

❖ Cấu tạo bên trong hạt tinh bột.

- Hạt tinh bột có cấu tạo lớp, bên trong mỗi lớp đều có sự lẫn lộn các tinh thể

AM và AP xắp xếp theo phương hướng tâm, dạng gấp khúc

- Chiều dày mỗi lớp là 0,1 micromet, AM tập trung chủ yếu ở trung tâm hạt

- Lớp kề vỏ bao ngoài đặc hơn, và bền dưới tác động của tác nhân bên ngoài,

có lỗ nhỏ để các chất hòa tan xâm nhập vào trong bằng con đường khuýchtán qua vỏ

- Hạt tinh bột nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp

1.4. Tính chất cơ bản của tinh bột.

1.4.1. Khả năng hấp thụ nước và sự hồ hóa của tinh bột.

- Qúa trình trương nở : Khi hòa tan tinh bột vào nước các phân tử nước thâmnhập vào giữa phân tử tinh bột có kích thước lớn, tương tác với các nhómhoạt động của tinh bột tạo lớp vỏ hydrate làm cho mắt xích nào đó của phân

tử tinh bột bị yếu đi, phân tử tinh bột bị xê dịch, rão ra và trương lên

- Độ tăng kích thước trung bình : tinh bột bắp 9,1%, tinh bột khoai tây 12,7%,tinh bột sắn 28,4%

- Người ta thấy rằng khi ở nhệt độ thường tinh bột hấp thụ 25-50% nước màhạt vẫn chưa trương Ở 60° Ctinh bột ngô hấp thụ 300% nước , khi ở 70° C

thì hấp thụ 1000% nước, khi trương nở cực đại tinh bột có thể hấp thụ

Hình 1.4.1a Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột trong các nguồn khác nhau.

1.4.2 Phản ứng với iôt

- Khi tương tác với iot, Amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Vì vậy iot được coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàn lượng

Amylose trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang Để phản ứng

được với iot, các phân tử Amylose phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của Amylose bao quanh phân tử iot.

- Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozo không phản ứng với iot vì không tạo thành một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh Axit và một số muối KI,

Na2SƠ4 tăng cường độ phản ứng Cloral hydrate và một số chất khác lại ứng chế cường độ phản ứng này.

Hình 1.4.2a Tác dụng của tinh bột với lot.

1.4.3 Khả năng tạo phức.

- Ngoài khả năng tạo phức vơi iốt, Amylose còn có khả năng tạo phức vớinhiều hợp chất hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no(izoamylic, butylic, izoprotylic), các rượu vòng, các phenol, các xetol thấpphân tử, các axit béo dãy thấp cũng như các axit béo dãy cao, các este mạchthẳng và mạch vòng, các dẫn xuất benzene có nhóm andehit, các nitro

paraffin, Khi tạo phức với các Amylose, các chất tạo phức cũng chiếm vịtrí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự iốt

- Ngoài ra, Amylopectin còn phản ứng đặc trưng với lectin về bản chất đây làmột phản ứng giữa một protein với polysacarit có mạch nhánh Khi lectinliên kết với a -D-glucopiranozic nằm ở đầu cuối không khử của Ap thì sẽlàm cho Ap kết tủa và tách ra khỏi dung dịch

1.4.4. Khả năng tạo gel và thoái hóa tinh bột.

- Khi để nguội tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại cótrật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng 3 chiều

- Điều kiện tạo gel: dung dịch hồ tinh bột có nồng độ đậm đặc vừa phải, được

hồ hóa, và để nguội ở trạng thái yên tĩnh

Hình 1.4.4a Tinh bột ở trạng thái gel.

- Khi gel tinh bột để một thời gian dài chúng sẽ co lại và một lượng dịch thểtách ra gọi là sự thoái hóa

- Yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoái hóa:

+ Tỉ lệ amylose / amilopectin

+ Hình dáng phân tử của tinh bột

+ Nhiệt độ: nhiệt độ tăng > tốc độ thoái hóa giảm

+ pH, muối vô cơ

1.4.5. Khả năng tạo sợi của tinh bột.

- Cho dung dịch bột qua một bản đục lỗ với đường kích thích hợp : địnhhướng theo dòng chảy ^ các phân tử tinh bột kéo căng ra, sắp xếp songsong theo phương trọng lực

- Nhúng vào bể nước nóng : hồ hóa , định hình, các phân tử tinh bột tươngtác với nhau và với nước bằng liên kết hydro

- Nhúng vào nước lạnh: các phân tử liên kết với nhau chặt chẽ hơn và tạonhiều liên kết hydro giữa các phân tử

- Gia nhiệt ,sấy khô; tăng lực cố kết và độ cứng

Hình1.4.5a Tinh bột ở dạng sợi.

1.4.6 Sự thủy phân tinh bột.

[OJ _

CO2 + Hzừ

Dextrin: -a dextrin: 3-5 gốc glucose, còn liên kết 1-6 glucoside

- Chỉ số DE (dextrose equivalent): biểu thị mức độ thủy phân, tạo các đầu khử DE=lượng đường khử (glucose)/g lượng tinh bột DE tăng, độ ngọt tăng DE 3-20, maltose dextrin DE>20 siro glucose.

PHAN 2: Hệ thông tinh bột của các hạt ngũ côc.

2.1 Khái quát chung

- Các hệ thống tinh bột khác nhau có đặc điểm về hình dáng, cấu tạo, kích thước,hạt tinh bột khác nhau phụ thuộc vào giống cây được trồng trọt và quá trìnhsinh trưởng của cây

- Hạt tinh bột của tất cả các hệ thống có dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình

- Hạt tinh bột mì có dạng đa giác hoặc hình tròn

2.2 Tinh bột trong các hạt ngũ côc thông dụng.

2.2.1. Lúa mì.

- Mỗi hạt lúa mì bao gồm những bộ phận chủ yếu sau:

+ Vỏ quả: chiếm 04 - 06% khối lượng hạt

+ Vỏ hạt: chiếm 2 - 2,25% khối lượng hạt

Hj0

H*arl0Z^

■* Glucozo'

+ Nội nhũ: tinh bột chiếm phần lớn trong phần nội nhũ từ 78 - 82% Tùythuộc vào mức độ liên kết protein với các hạt tinh bột mà nội nhũ có thể trắngtrong hoặc trắng đục.

Hình 2.2.3a cấu tạo hạt lúa mì.

+ Vỏ hạt: chiếm 2% khối lượng hạt.

+ Lớp alorong: chiếm 6 - 8% khối lượng hạt.

+ Phôi: có chứa 5% tinh bột ( chỉ có ở phôi hạt ngô).

+ Nội nhũ: chiếm 72 - 75% khối lượng hạt phần được sử dụng lớn nhất của hạt lúa mì, gồm tế bào lớn chứa đầy tinh bột, protein, một ít

cenllulose, chất béo, tro và đường Tinh bột tập trung chủ yếu

- Kích thước hạt trong khoảng 2 - 30gm, trung bình thường 15gm, thường

có hình vòng đa giác, có tỷ lệ AM/AP là 28/72.

+ Làm khô tinh bột và gluten bằng phương pháp thông thường.

và khuých tán dễ dàng vào dung dịch

- Tiếp đó ngô được nghiền thô với nước trong thiết bị nghiền thích hợp đểtách phôi Đại bộ phận phôi được tách khỏi hạt trong giai đoạn này,được làm khô rồi đem ép hoặc triết ly để lấy dầu Sau khi tách hết phôi,ngô được nghiền mịn và tinh bột được giải phóng là bên ngoài

2.4 Tinh bột bị biến tính.

- Các cấu tử của tinh bột không bền khi bị nấu kéo dài, nhất là khi khuấy mạnh

và ở pH thấp Điều đó kéo theo sự đỗ vỡ của các tinh bột hòa tan, hạ độ nhớtcủa phế phẩm Chính vì lí do đó, người ta đã xử lí tinh bột bằng cách tạo dạnglưới ngang giữa các phân tử Amilose hay Amilopectin nhờ biến đổi hóa họcdẫn đến tinh bột bị biến hình Các hóa chất thường dùng như: epiccloridrin tạocầu ete, natri trimetphost tạo cầu este

- Chỉ cần một tỷ lệ mạng lưới thấp(một cầu đối với mỗi 300 gốc

- Glucoza) đã có thể chống được sự đổ vỡ của các hạt tinh bột, duy trì độ nhớtcao trong dung dịch

- Tính chất của tinh bột biến tính: độ nhớt, độ bền dính cao , cấu trúc trong hơntinh bột thường Tạo dung dịch hồ cũng bền hơn

PHÂN 3: Một số ứng dụng tinh bột của các hạt ngũ cốc

trong đời sống.

3.1 ứng dụng tinh bột của các hạt ngũ cốc trong đời sống.

❖ Tinh bột ngô được sử dụng trong chế biến thực phẩm từ lâu đời Thường người

ta dùng tinh bột ngô làm đặc, làm chất tạo độ kết dính cho các loại nước sốt,súp, bánh pugding và các loại kem Ngoài ra, tinh bột ngô còn được dùng làmbột phụ trợ cho đồ nướng, các loại bánh nướng, bánh quy Tinh bột ngô được

sử dụng như một chất làm đặc trong súp và các thực phẩm khác như nước sốt,nước thịt và trứng Bên cạnh đó nó còn dùng để sản xuất dextrose acid

amin,rượu, bột ngọt

-Tinh bột ngô còn giúp cần bằng lượng mỡ trong máu, ngăn ngừa bệnh tim mạch.Tuynhiên những loại tinh bột bắp làm từ tinh bột tinh chế sẽ ít còn giá trị bổ dưỡng vìkhông bao gồm thành phần chất xơ và chất đạm cũng như một số sinh tố và khoángchất vốn dĩ có nhiều trong phần võ ngoài của hạt bắp và mầm bắp

Hình 3a Tinh bột ngô giúp đường không bị vón cục.

Hình 3b Tinh bột ngô tạo độ kết dính trong súp.

❖Tinh bột lúa gạo được sử dụng làm nhiều loại đồ uống như rượu gạo ,amazake,horchata, sữa gạo và rượu sakê, bún Được dùng làm chất tạo độ nhớt sánh, độ cứng,

độ đàn hồi và độ bền cho sản phẩm

Hình 3c Ứng dụng trong rượu gạo.

Hình 3e Tinh bột gạo ứng dụng trong cháo dinh dưỡng.

Hình 3f Tinh bột gạo ứng dụng trong bún.

❖ Tinh bột lúa mì thường được ứng dụng trong công nghệ sản xuất bia, ngoài racòn ứng dụng để làm sữa, cháo, rượu,

Hình 3g Bia lúa mì Hình 3k Ứng dụng lúa mì trong sữa.

Hình 3h Ứng dụng lúa mì trong sản xuất bánh.

3.2 Công nghệ sản xuất snack từ bắp.

3.2.1 Định nghĩa

- Snack là tên gọi các loại thực phẩm được ăn giữa các bữa ăn chính, hay cònđược gọi là : “bữa ăn nhẹ” hoặc “thức ăn nhanh”

- Cách hiểu khác: Snack là bánh có cấu trúc giòn xốp với nhiều hình dạngkhác nhau (dạng que, lát, viên ) và có mùi vị đặc trưng.

- Các sản phẩm Snack hiện nay có một số đặc điểm như:

■ Được sản xuất theo quy trình liên tục, nhanh chóng và đảm bảo vệ sinh

■ Đa dạng, ngoài vị mặn do muối, có thể bổ sung nhiều gia vị khác nhau

■ Sản phẩm bao gói tốt, không yêu cầu bảo quản ở nhiệt độ thấp

■ Sản phẩm được đóng gói và có thể ăn được ngay sau khi mở

3.2.2 Nguyên liệu chính: Bắp

3.2.2.I Tên khoa học

Họ (family) Poacea (hòa thảo)

Phân họ (subfamily) Andropogonoideae

Tộc (tribe) Tripsaceace

Loài (species) Zea mays L.

3.2.2.2 Cấu tạo

Cấu tạo của một bắp ngô được mô tả trong hình: bao gồm lá bao, râu,

bẹ, lõi, cuống, hạt Nếu bóc hết lá bao và râu thì bắp ngô có hình trụthuôn ở 2 đầu Trong một bắp, hạt chiếm khoảng 78%, còn lại lõi vàcuống khoảng 22% tính theo hàm ẩm tự nhiên Trong lõi còn lại trungbình 0.22% hạt không tẻ ra được gọi là hạt kẹ Tùy theo giống, điều kiệncanh tác mà bắp ngô trong khoảng 200-400g, cá biệt có loài cho bắp đến600g Chiều dài bắp vào khoảng 10-25cm Hạt ngô phát triển thành từnghàng thẳng, số hàng mọc trên mỗi bắp thường là số chẵn Số hàng nhiềuhay ít phụ thuộc vào kích cỡ bắp ngô trong khoảng từ 8-24 hàng hạt,trung bình 16-20

3.2.3 Quy trình sản xuất

3.2.4.

phân tách các cấu tử thành phần trong các khâu sau

- Làm sạch bề mặt hạt trước khi chế biến

b Các biến đổi:

- Thay đổi tính chất, cơ cấu của hạt do liên kết giữa vỏ, phôi và nội nhũ bị pháhủy hay yếu đi

- Thay đổi cấu trúc nội nhũ hạt do đã phá hủy hoặc làm yếu đi liên kết giữa các

tế bào nội nhũ, giữa các hạt tinh bột và protein trong nội nhũ Kết quả là hạt trởnên mềm, trương lên, dễ dàng bóp nát bằng hai ngón tay

- Rút ra phần lớn các chất hòa tan trong hạt chưa ngâm và những chất hòa tanhình thành trong khi ngâm

- Độ ẩm hạt sau khi ngâm: 40-45%

- Ở giai đoạn cuối của quá trình ngâm có thể cho thêm nước nóng chứa 0,25% H2SO3, có tác dụng phân tách hạt thành những thành phần riêng, làmtăng tính thấm nước vào hạt và khuyếch tán những chất hòa tan ra ngoài, ngoài

0,18-ra còn có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật và tẩy trắng

- Phôi ngô sau khi ngâm trở nên đàn hồi, liên kết với nội nhũ yếu đi nên khinghiền phôi sẽ tách rời với các mảnh nội nhũ và không bị vụn nát

- Sự thất thoát một phần các chất dinh dưỡng tan trong nước

- Sự giảm kích thước của hạt bắp do trong quá trình xay hạt bắp bị vỡ ra thànhnhững mảnh nhỏ

c Thiết bị

- Dùng máy nghiền đĩa kim loại

- Cấu tạo: một đĩa cố định, một đĩa quay

- Quá trình xay có thể tiến hành 2 lần để tách hết các chất có trong hạt vàonước

- Nghiền sơ bộ lần thứ nhất yêu cầu đập hạt thành 5-6 phần, nghiền sơ bộ lần

2 cần phải đảm bảo giải phóng hết phôi khỏi nội nhũ nhưng không làm vụnphôi

- Nếu chế độ làm việc của máy nghiền thích hợp thì nghiền lần 1 giải phóngđược 75-80% phôi, 20-25% tinh bột và lần 2 là 15-20% phôi, 10-15% tinhbột

- Dựa vào sự chênh lệch về tỉ trọng của ngô mảnh và phôi : Phôi có hàm

lượng chất béo cao(60%) và xốp hơn nên tỉ trọng của phôi nhỏ hơn tỉ trọngcủa các mảnh nội nhũ Khi khuấy trộn vào nước, phôi sẽ nổi trên mặt nước,còn ngô mảnh nặng hơn sẽ chìm xuống dưới

- Khối lượng riêng thay đổi

- Thể tích tăng

- Các chỉ tiêu về nhiệt cũng thay đổi đáng kể như :hệ số dẫn nhiệt

- Độ cứng, độ mềm, độ dẻo cũng thay đổi

- Hỗn hợp trở nên đồng nhất

- Độ ẩm tăng

c Thiết bị: dùng máy trộn kiểu cánh đảo mái chèo

Chiên

- Biến đổi về tính chất hóa học:

■ Tinh bột: dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao bị phân hủy thành dextrin,làm sản phẩm chiên có vị đặc trưng Dextrin tiếp tục bị thủy phân thànhđường , rồi cũng như đường có sẵn trong sản phẩm chúng bị caramenhóa tạo thành mùi thơm, màu, vị thích hợp với khẩu vị người tiêu dùng.Những sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy dextrin dù ít hayhiều cũng đều tham gia tạo nên lớp vỏ của sản phẩm rán, là tăng độ chắc

và làm cho sản phẩm có vị ngọt Tóm lại sự phân hủy cacbohydrat ở lớpngoài sản phẩm đã làm tăng chất lượng lên nhiều lần

■ Protein: bị đông tụ, tiếp tục bị phân hủy dưới nhiệt độ cao và có thể tạothành sản phẩm cuối cùng là NH3, sunfua những chất này ít nhiều

ảnh hưởng đến sản phẩm chiên

■ Ngoài ra dưới tác dụng của nhiệt độ cao, acid amin và đường khử trongsản phẩm kết hợp với nhau tạo thành phản ứng Melanoidin Đây là mộttrong những nguyên nhân làm đổi màu sản phẩm

- Biến đổi về giá trị cảm quan:

Như đã nói ở trên , do sự biến đổi các thành phần hóa học và sự hấp thụ dầu

mỡ, chất lượng sản phẩm được nâng cao rõ rệt, làm tăng giá trị cảm quanlên đáng kể Hầu hết các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm như màu, mùi vị.đều rất thích hợp với thị hiếu, khẩu vị người tiêu dùng

Tách dầu

a Mục đích

■ Bảo quản: do dầu béo có thể bị biến đổi (oxy

hóa,thủy phân,.) nên tách bớt một lượng dầu trong snack sẽ giảmbớt hư hỏng cho snack

■ Hoàn thiện: tách đi một lượng dầu trong snack để

đạt chỉ tiêu về cảm quan với hàm lượng chất béo thích hợp

b Các biến đổi của nguyên liệu:

■ Giảm bớt một lượng dầu sau khi chiên

■ Bề mặt khô ráo tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm

■ Giảm thiểu sự hư hỏng do oxy hoá dầu béo