Bài giảng Phần 3: Khái niệm về nguyên liệu ngũ cốc và củ bột sử dụng trong chế biến lương thực (ttt)

Bài giảng Khái niệm về nguyên liệu ngũ cốc và củ bột sử dụng trong chế biến lương thực tổng hợp những kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về việc tìm hiểu: Củ sắn, phân loại sắn, cấu tạo củ sắn, cấu trúc thực vật của củ sắn, vỏ gỗ, vỏ cùi, khe củ, thịt củ, lõi củ, rễ củ sắn, các sản phẩm từ khoai mì... Mời các bạn cùng tìm hiểu về nguyên liệu ngũ cốc và củ bột sử dụng trong chế biến lương thực trong nội dung bài giảng này.

Phần 3: KHÁI NIỆM VỀ NGUYÊN LIỆU

NGŨ CỐC VÀ CỦ BỘT SỬ DỤNG TRONG

CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC (ttt)

GV: ThS Phan Thị Lan Khanh

Khoa Công Nghệ Thực Phẩm- Trường ĐHNL

Sắn

Giới (Regnum) : Plantae

Nghành (Division) : Magnoliophyta

Lớp (Classis) : Magnoliopsida

Bộ (Ordo) : Euphorbiales

Họ (Familia ) : Euphorbiaceae (Họ Thầu dầu)

Phân họ (Subfamilia) : Crotonoideae

Tông (Tribus) : Manihoteae

Chi (genus) : Manihot

Loài (Species, sp, Bug ): M esculenta Crantz

Sắn

Rễ củ mọc thành chùm từ gốc có 4 đến 8 nhánh Củ khoai

mì hai đầu nhọn

Đường kính củ thay đổi từ 2-25 cm, trung bình 5-7 cm và

dài từ 20 - 40cm, thỉnh thoảng có thể dài tới 1m

Nhìn chung, kích thước cũng như trọng lượng củ thay đổi

theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất

Phân loại sắn

Có 2 cách phân loại phổ biến sau

Phân loại sắn theo giống loại: loài sắn phổ biến: M.

esculenta Crantz Trong loài này, có 2 loại được canh tác lấy củ dùng:

làm lương thực (sắn ngọtchứa khoảng 80÷110mg HCN/kg lá tươi và 20÷30mg HCN/kg củ tươi)

làm nguyên liệu cho công nghiệp sx tinh bột (sắn đắng chứa tới 160÷240mg HCN/kg lá tươi và 60÷150 mg HCN/kg củ tươi)

Sự phân loại này dựa trên hàm lượng độc tố HCN tiềm năng của các giống, loại sắn (Liều ngộ độc ở người lớn là 20

mg, ở trẻ em liều tử vong là 1mg/ kg)

Khoai mì độc có đặc điểm củ nhỏ, trong, dẻo, có vị đắng

Độc chất có nhiều trong đầu củ, vỏ lụa và trong cuống lá

Khoai mì cao sản dùng trong công nghiệp chế biến bột

ngọt, mì ăn liền, glucose, phụ gia dược phẩm, rượu , có

cọng lá dầy màu xanh ánh vàng, đọt lá màu tím, đặc biệt

củ nhỏ, tròn, dài, có vỏ lụa màu trắng, hàm lượng

cyanogenic glucoside (60 - 150mg/ kg) nhiều hơn khoai mì

thường (20 - 30mg/ kg)

Phân loại sắn

Phân loại sắn theo màu sắc vỏ củ hoặc thịt củ:

Sắn đỏ: Vỏ cùi màu nâu đỏ, thường là sắn ngọt

Sắn nghệ : Thịt củ màu vàng nghệ, dẻo khi chín

Sắn trắng: Vỏ gỗ và vỏ cùi màu trắng, ruột cũng trắng, thường là sắn đắng

Cấu tạo củ sắn

Củ sắn có kích thước dài 0.1-1,2m, đường kính 2-12cm

Đường kính thường không đồng đều theo chiều dài củ,

phần gần cuống to nhưng càng gần chuôi càng nhỏ

Hình dạng củ không đồng nhất Có củ thẳng, củ cong, có

củ lại biến dạng cục bộ

Càng gần chuôi củ mềm vì ít xơ do phát triển sau

Khi thu hoạch khó có thể giữ cho củ nguyên vẹn, đó là một

trong những khó khăn khi bảo quản tươi

Cấu trúc thực vật của củ sắn

General view of a cassava root (Onwueme, 1983)

Vỏ gỗ

Chiếm 1÷3% chủ yếu là cellulose và hemicellulose Tỷ lệ

thực vỏ gỗ khoảng 0.5-2% so với khối lượng củ tùy theo

giống, độ già và khối lượng củ

Dày khoảng 0.2÷0.6 mm

Màu trắng, nâu hoặc vàng…tùy theo giống

Không có giá trị dinh dưỡng

Vỏ gỗ rất dễ tróc

Vỏ cùi

Vỏ cùi dày 1÷3 mm, chiếm ≈8÷15% khối lượng toàn củ, chứa một lượng mủ lớn

Vỏ cùi cấu tạo bởi 2 lớp tế bào :

Các lớp tế bào mô cứng(tế bào sinh gỗ) dễ dàng hóa gỗ khi vỏ gỗ

bị tróc trong điều kiện môi trường phù hợp; lớp tế bào này chứa polyphenoloxydase, các polyphenol, các acid hữu cơ dễ biến màu, acid clorogenic.)

Các lớp tế bào mô mềm: nằm sát tế bào mô cứng, chứa đầy dịch bào và khoảng 3÷11% tinh bột có kích thước hạt tinh bột rất nhỏ chức năng tổng hợp nên các chất dinh dưỡng…duy trì sự sống của xấu cho chất lượng sản phẩm khi chúng bị biến đổi: gây chạy chỉ, làm xấu màu tinh bột…

Khe mủ

Khe mủ nằm giữa vỏ cùi và thịt củ Nhờ có khe củ mà vỏ

cùi dễ dàng tách ra khỏi thịt củ

Khe mủ chứa đầy dịch mủ (chứa tất cả các chất dinh

dưỡng hòa tan nói trên) khi củ còn non và trở nên rỗng

hơn, chứa ít mủ hơn, khi củ đã đạt tới độ chín sinh lý (hàm

lượng tinh bột cao nhất trong củ) Đây là nơi tập trung

nhiều mủ nhất trong củ sắn

Vì thế, khi bóc vỏ cùi và rửa sạch bằng nước mềm, ta loại

được phần lớn mủ có trong củ

Thịt củ

Nằm ngay dưới khe mủ, chiếm ≈ 90% khối lượng củ

Thịt củ là nơi dự trữ dinh dưỡng của củ sắn, chứa đầy tinh bột, protein, lipid (các đốm dầu nằm xen kẽ với các hạt tinh bột)

Lớp thịt gần vỏ cùi chứa khoảng 20÷25% tinh bột

Lớp thịt gần lõi……… 12÷19%

Lớp thịt củ nằm giữa 2 lớp trên…48÷50%

Trong thịt củ, các polyphenol chiếm khoảng 10÷15%, linamarin chỉ có khoảng 5% so với lượng linamarin có trong vỏ củ, song đủ để gây nên tổn thất cho quá trình chế biến Do đó, phải loại chúng ra càng triệt để, càng tốt

Lõi củ

Nằm giữa củ, chạy dài suốt chiều dài củ, chiếm 1 ÷2%

khối lượng toàn củ, là vòng bao bó mạch giữ nhiệm vụ lưu

thông nước và các chất dinh dưỡng khi củ còn gắn với cây

mẹ

Khi chặt củ thu hoạch, không khí sẽ đột nhập vào lõi củ,

gây hiện tượng chảy nhựa vết cắt

Rễ củ sắn

Đây là các loại rễ củ

Khi rễ mọc, hình dạng củ thường có vẻ no tròn và bóng bẩy hơn nhưng hàm lượng tinh bột trong củ thực chất lại giảm rất nhanh

Lựa chọn

Phương pháp cảm quan: xác định củ tốt củ xấu và xác định tương đối

hàm lượng tinh bột.

Củ khoai mì nhiều bột ít xơ, vỏ củ và vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ bụ

chất gồm phần lớn là xơ gỗ.

Sắn thu hoạch đúng độ già thì hàm lượng các polyphenol thấp, thu

hoạch sớm hay mượn đều cao.

Chọn củ trung bình rồi bẻ làm đôi:

Nếu ta chỉ dùng một lực vừa phải bẻ gãy củ và thấy thịt sắn chắc

hàm lượng tinh bột cao nhất Củ sắn có nhiều tinh bột khi vỏ lụa

dính chặt với thịt củ.

Nếu bẻ gãy củ cũng dễ dàng nhưng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt,

Các sản phẩm từ củ khoai mì

Các sản phẩm từ củ khoai mì

Củ sắn được dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột sắn nghiền

hoặc dùng để ăn tươi

Từ sắn củ tươi hoặc từ các sản phẩm sắn sơ chế tạo thành hàng loạt các

sản phẩm công nghiệp như:

Bột ngọt

Rượu cồn

Gluco

Sirô

Bánh kẹo

Mạch nha

Kỹ nghệ chất dính (hồ vải, dán gỗ),

Bún, miến, mì ống, mì sợi, bột khoai, bánh tráng, hạt trân châu (tapioca)

Phụ gia thực phẩm,

Phụ gia dược phẩm

Các sản phẩm từ củ khoai mì

Các dạng sản phẩm sắn được tiêu thụ chủ yếu:

Sắn viên

Sắn lát

Sắn khúc

Tinh bột sắn

Khoai tây

Tên khoa học của khoai tây:

Giới (Regnum) : Plantae.

Nghành (Division) : Magnoliophyta.

Lớp (Classis) : Magnoliopsida (dicotyledones).

Phân lớp (subclassis) : Lamiidae

Bộ (Ordo) : Solanales

Họ (Familia ) : Solanaceae

Chi (genus) : Solanum

Loài (Species,sp,Bug ): Solanum.ssp

fruit

compound leaf

lateral stem main stems

stolons tuber mother tuber roots

Cấu trúc thực vật của củ khoai tây

Khoai tây là loại củ không có lõi.

Từ cuống củ có những đường gân và ống dẫn (vòng bao bó mạch) dẫn

đến các mầm.

A longitudinal section of a potato tuber (Rastovski et al., 1981)

Vỏ củ

Dày khoảng 1÷2mm, gồm 2 lớp vỏ:

Vỏ ngoài: mỏng có chức năng bảo vệ củ

Vỏ trong: rất mềm và khó tách ra khỏi ruột củ, cấu tạo bởi nhiều tế bào ở dạng tinh thể

Củ càng phát triển, các hạt này càng lớn và thể hiện rõ hình đa giác, kích thước khoảng 100µm.

Lớp bên trong của vỏ trong, nơi tiếp giáp với ruột củ, có hệ thống màng bao quanh, tạo sự phân lớp giữa vỏ củ và ruột củ.

ruột củ.

Vỏ củ

Vỏ củ chứa rất ít tinh bột, vỏ sẽ dai hơn và đàn hồi hơn ở

những củ giàu protein

Những giống củ giàu protein khi nấu chín sẽ ít bị nứt vỏ và

ngược lại

Những giống củ khoai tây bị nứt vỏ khi luộc, thích hợp để

làm nguyên liệu sản xuất tinh bột

Tỷ lệ protid/tinh bột trong khoai tây khoảng ≤0.12

Vỏ củ khoai tây mới thu hoạch có màu sắc đặc trưng của

giống loài và không có solanin (Đỗ Tất Lợi,1995) Nhưng

vỏ củ sẽ hóa xanh khi củ nảy mầm hoặc để ngoài ánh sáng

mặt trời Khi ấy, tỷ lệ solanin có thể lên tới 0.02%÷0.13%,

đủ đểgây ngộ độc cho người sử dụng

Solanin có tính kháng sinh, vì thế sẽ làm tăng khả năng

chống chịu của khoai trong thời gian bảo quản

Mắt củ

Mắt củ khoai tây thực chất là đỉnh mầm

Củ khoai càng lớn, mắt củ càng to

Gần mắt củ tập trung nhiều tanin và các polyphenol, các alcaloid, các enzyme…nhất là vào thời gian nảy mầm

Ởmầm cũng có tinh bột, nhưng ít và hạt tinh bột có kích thước nhỏ

Củ khoai tây có chất lượng nguyên liệu tốt là củ khoai tây

có ít mắt

Ruột củ

Ruột củ khoai tây là khối mô các tế bào mềm, nơi tập trung

nhiều tinh bột nhất (thành phần cấu thành nên tới 65÷80%

trong lượng khô của củ)

Ruột củ khoai tây chiếm tới 80÷92% khối lượng củ tươi,

tùy theo giống và điều kiện canh tác

Càng sâu vào tâm củ, tinh bột càng ít và tích tụ nước nhiều

hơn

Thành phần hóa học

Nutrient content of potatoes

Các dạng sản phẩm từ khoai tây

Khoai lang

Khoai lang thuộc chi Ipomoea, họ bìm bìm Convolvulaceae có mặt ở

Trung Mỹ vào những năm 2600 đến 1000 trước Công Nguyên, sau đó

phổ biến sang các nước khác ở châu Âu như Tây Ban Nha, Bồ Đào

Nha, châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippine, Indonesia, Việt

Nam

Khoai lang

Khoai lang là loài cây thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có các lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, các hoa có tràng hợp và kích thước trung bình

Khoai lang là cây lương thực có một tiềm năng đáng kể chưa được chú ý

Có khả năng sản xuất sản lượng cao chất khô trên một đơn vị diện tích đất đai, lao động và tiềm năng này có thể đạt được ở nhiều vùng khí hậu và hệ thống canh tác

Có chu kỳ phát triển ngắn nhất trong số các loại cây trồng ở vùng nhiệt đới

Khoai lang

Một cây khoai lang có thể cho 4-50 củ khác nhau, chiều

dài củ có thể tới 30cm; hình trụ hoặc hình cầu và cân nặng

từ 100g đến 1 kg

Khoai lang

Trên thế giới hiện có trên 7.000 giống khoai trong

đó có 1.944 giống cao sản

Trong 637 giống khoai được canh tác nhiều trên thế giới có:

25 giống cho củ màu trắng

185 giống cho củ màu kem

220 giống cho củ màu vàng

143 giống cho củ màu cam

64 giống cho củ màu tím

Khoai lang

Có nhiều giống khoai lang với đặc trưng riêng của các kích

cỡ, hình dáng, màu sắc, mức độ dinh dưỡng và khả năng

thích hợp cho chế biến

Khoai lang

Rễ củ có hình dáng thuôn dài và thon, lớp vỏ nhẵn nhụi, có màu từ đỏ, tím, nâu hay trắng

Lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hay tím

Cấu tạo của củ khoai lang

Khoai lang là loại củ không có lõi

Cuống củ nối với thân cây có hệ xơ chạy dọc theo củ, có

khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ

Cấu tạo của củ khoai lang

Mặt cắt ngang của một củ khoai lang trưởng thành có bốn lớp đồng tâm

Gồm:

vỏ lụa chiếm khoảng 1% khối lượng củ

vỏ cùi chiếm 5-10% trọng lượng toàn củ

thịt củ

Vỏ lụa

Gồm những tế bào xít thành dày chứa sắc tố, tùy theo

giống mà chứa các sắc tố khác nhau

Cấu tạo thành tế bào chủ yếu là cellulose có tác dụng giữ

cho khoai khỏi tác động từ bên ngoài và chậm mất nước

Vỏ cùi

Lớp vỏ cùi gồm những tế bào thành mỏng chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể (mủ)

Trong dịch thể có chứa nhiều chất khác như tanin, sắc tố, enzim, v.v…

Hàm lượng tinh bột trong tế bào này ít hơn so với các tế bào thịt củ

Thịt củ

Thịt củ gồm những tế bào nhu mô chứa tinh bột, các chất

nitơ và một số các chất vi lượng khác

Tùy theo từng củ mà giữa các lớp tế bào nhu mô đôi khi

còn có các lớp tế bào thành dày cấu tạo chủ yếu là

cellulose Các lớp này thường chạy dọc theo củ

Tinh bột củ khoai lang chủ yếu ở phần thịt củ

Khác với sắn là mủ khoai lang không những nhiều ở lớp

vỏ cùi mà trong lòng thịt củ cũng nhiều

Khoai lang nhiều mủ, trong mủ khoai chứa sắc tố, tanin và

enzim là những chất sinh màu trong quá trình chế biến làm

ảnh hưởng tới chất lượng tinh bột thành phẩm

Thịt củ

Các thành phần hoá học của các củ không cố định mà thường thay đổi tuỳ thuộc giống cây trồng, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác v.v

Thành phần hóa học

Tùy thuộc vào giống và giai đoạn phát triển từ khi

trồng cho đến khi thu hoạch có 20-50% chất khô

Carbohydrates chiếm khoảng 90% lượng chất khô,

hầu hết là tinh bột

Độngọt của khoai lang phụ thuộc vào hàm lượng

đường, hầu hết phụ thuộc hàm lượng đường

maltose nhưng kể cả đường sucrose, glucose và

fructose, từ 5 đến 30% hàm lượng chất khô

polysaccharides chiếm từ (0.5-7.5%), protein

(1-10%) và lipids (1- 2%)

Thành phần hóa học

Hàm lượng sắt trong các loại khoai lang đều cao, nhất

là giống khoai lang màu cam

Khoai lang còn chứa khá nhiều chất kẽm, nhất là giống khoai lang màu trắng và màu cam

Kẽm và sắt là 2 chất rất thiếu trong gạo, chẳng những thế, trong gạo còn có chất phytase ngăn cản hấp thu sắt và kẽm của các loại thực phẩm khác trong ruột

Khoai lang còn có khá nhiều chất vôi và kali

Các vi chất có trong khoai lang khá dồi dào, ăn khoai lang đơn thuần bảo đảm cung cấp thừa lượng vitamin

A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamin C, 25% chất manganese, 16% chất đồng, xơ và vitamin B6, 8%

chất sắt và kali

Thành phần hóa học

Khoai lang bí có lượng tiền chất vitamin A lên đến

9180 µg/100 củ, chỉ thua cải xanh (17.535) và cà-rốt

(13.485)

Liên hiệp quốc khuyến khích các nước đang phát triển

sử dụng khoai lang bí để bổ sung nguồn vitamin A

Năng lượng có trong khoai lang rất ít, chỉ bằng 1/3 so

với cơm và ½ so với khoai tây

Trong khoai lang còn chứa các thành phần không dễ

bị phân hủy trong các dung môi hữu cơ, vì vậy khi ăn

khoai lang sẽ rất nhanh tạo cảm giác no bụng, ăn quá

nhiều khoai lang cũng sẽ gây đầy bụng, khó tiêu

Thành phần hóa học

Khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứa nhiều chất chống ô-xy hóa ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư, chống lão hóa và làm sạch các chất bẩn trong mạch máu

Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin (có nhiều trong khoai lang tím), carotenoid, trong đó khoai lang tím chứa nhiều chất chống ô-xy hóa tổng số nhất, kế đến là khoai lang hồng và khoai lang bí

Trong khoai có hệ enzym phức tạp, sau khi đào các enzym đều hoạt động mạnh nhưng mạnh hơn cả là amylaza

Do amylaza phân hủy tinh bột thành đường nên sau khi đào lượng tinh bột trong củ giảm, độ ngọt của khoai tăng lên

Measurements # on sweet potato pulp

Các sản phẩm từ khoai lang

Phổ sử dụng của khoai lang :

dùng để ăn tươi, làm lương thực, thực phẩm

dùng làm thức ăn chức năng, thức ăn kiêng

chế biến bột

rượu cồn

bánh kẹo

nghiên cứu để làm màng phủ sinh học ( bioplastic)

sử dụng củ và lá khoai để làm thức ăn gia súc

Các sản phẩm từ khoai lang

ỞTrung Quốc tinh bột khoai lang chiếm một tỷ lệ quan

trọng (15% – 20% tổng sản lượng tinh bột) với sản lượng

hàng năm lên tới 300000 nghìn tấn)

Nhật Bản hàng năm cũng sản xuất vài nghìn tấn tinh bột

khoai lang

Các sản phẩm từ khoai lang

Mức độ phổ biến của các sản phẩm chế biến từ khoai lang chưa thực sự phổ biến trên thị trường thế giới

Nguyên nhân cơ bản gây nên sự hạn chế phổ sử dụng của khoai lang do đặc điểm sinh học của củ:

Vỏ củ có màu, trong thịt củ có dịch bào chứa nhiều hợp chất polyphenol dễ bị oxi hoá, rất nhiều các chất hòa tan bị rửa trôi)

Kích thước hạt tinh bột khoai lang rất không đồng đều ngay cả của công nghệ chế biến) Vì vậy khi mài xát giảm hiệu suất sử dụng và trích ly nguyên liệu.

Trong củ khoai lang chứa nhiều enzim thủy phân có hoạt tính mạnh, hiệu suất sử dụng nguyên liệu giảm.

Vỏ củ quá mỏng dễ bị tróc vỏ và không tái sinh như vỏ củ khoai mì.

Sweet Potato Weevil (Cylas formicarius elegantulus)

Chỉ số chất lượng khoai làm nguyên liệu sản xuất tinh bột gồm:

hàm lượng tinh bột

kích thước củ

tỷ lệ đất và tạp chất

tỷ lệ sùng hà

thối và giập nát

tỷ lệ mọc mầm

độgià

mùi vị do bị ngâm nước