Tiểu luận môn hóa sinh đại cương hệ thống tinh bột của các củ

Tinh bột là loại polysaccaride có khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose được nối với nhau bởi các liên kết –glucozit C6H1005n Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể, mà gồm

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

BÀI TIỂU LUẬN BỘ MÔN HÓA SINH THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI :

HỆ THỐNG TINH BỘT CỦA CÁC CỦ

GVHD : NGUYỄN THỊ TRANG

NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 8 LỚP HỌC PHẦN : 210543202

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24, tháng 9, năm 2015

Tên sinh viên Mã số sinh viên

1 Trần Thanh Kiều 14054691

2 Ngô Thị Hoa 14083091

3 Phạm Thiên Ân 14081011

4 Lữ Đình Hậu 14077611

5.

PHẦN MỞ ĐẦU Trang 1 1.Lí do chọn đề tài Trang 2 2.Mục đích nghiên cứu Trang 2 PHẦN NỘI DUNG Trang 3 1.Giới thiệu chung về tinh bột Trang 3 1.1.Tinh bột Trang 3 1.2.Thành phần hóa học của tinh bột Trang 3 1.3.Hạt tinh bột Trang 6 2.Hệ thống tinh bột một số loại củ thông thường Trang 7 2.1.Củ sắn Trang8 2.1.1.Cấu tạo Trang 8 2.1.2.Tính chất của tinh bột sắn Trang 9 2.1.3.Khả năng ứng dụng tinh bột sắn Trang10 2.2.Khoai lang Trang 11 2.2.1.Cấu tạo Trang 11 2.2.2.Tính chất của tinh bột khoai lang Trang 11 2.2.3.Khả năng ứng dụng tinh bột khoai lang Trang 12 3.Vai trò tinh bột biến tính của củ Trang 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 15 PHẦN KẾT LUẬN Trang 16 LỜI CẢM ƠN Trang 17

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài:

Tinh bột là nguồn năng lượng ưa thích cho hoạt động trao đổi chất Trong khi các nguồn năng lượng khác như protein và chất béo cũng làm được điều này, dĩ nhiên chúng sẽ không làm tốt bằng tinh bột Ngoài ra, trong những nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán thì những tính chất đặc trưng của nó góp phần như tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp; có khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm

Là một sinh viên ngành công nghệ thực phẩm nhóm chúng em càng hiểu được tầm quan trọng của tinh bột trong hoạt động sống con người Chính vì vậy, nhóm chúng

em quyết định chọn đề tài “ Hệ thống tinh bột của các củ” để có thêm nhiều hiểu biết về tinh bột đặc biệt là tinh bột trong các loại củ

2 Mục đích nghiên cứu:

Hiểu được những đặc điểm, tính chất và cấu tạo tinh bột ở mọi loại củ Từ đó kế thừa các thành tựu nghiên cứu về củ tinh bột của quốc tế và trong nước, xác định chiến lược nghiên cứu phát triển phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam và nền kinh tế thị trường, có chính sách khuyến khích đầu tư và tiêu thụ sản phẩm, chính sách hỗ trợ nghiên cứu phát triển, cơ chế phối kết hợp vận dụng những kiến thước học được một cách chính xác và hiệu quả những sản phẩm tinh bột có nguồn gốc từ củ Đồng thời lựa chọn được nguồn tinh bột có những đặc điểm phù hợp để

sử dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm

PHẦN NỘI DUNG

1.Giới thiêu chung về tinh bột

1.1 Tinh bột

Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng,không tan trong nước lạnh (ở nhiệt độ thường).Trong nước nóng hạt tinh bột sẽ ngậm nước phồng lên tạo dung dịch keo hay còn gọi là hồ tinh bột

Hình 1.1 Hồ tinh bột dạng keo

Trong tự nhiên tinh bột tồn tại rất nhiều trong các loại thực phẩm, trong đó các loạicủ có chứa hàm lượng tinh bột rất lớnnhư khoai tây, khoai lang, khoai mì, khoai

mỡ, khoai từ…

1.2 Thành phần hóa học của tinh bột

Tinh bột là loại polysaccaride có khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose được nối với nhau bởi các liên kết –glucozit (C6H1005)n

Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể, mà gồm 2 polysaccaride khác nhau: Amilose và Amilopectin.Nhìn chung trong tỉ lệ Amilose/Amilopectin trong đa số tinh bột là ¼.Thường trong tinh bột của các củ :

o Amilose:

Hình 1.2.Phân tử Amilose

 Cấu tạo

-Khối lượng phân tử 20000-30000

-Mạch thẳng không phân nhánh,tạo bởi 2∝-D glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 glucoside.Với cấu trúc mạch thẳng nên trong dung dịch chung có khuynh hướng liên kết lại với nhau tạo ra các tinh thể vì vậy tạo ra độ giòn cho sản phẩm

-Khi ở trong hạt tinh bột ,trong dung dịch,trong trạng thái bị thoái hóa amylose có cấu hình mạch giàn,khi them tác nhân kết tủa amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 glucose

-Độ hòa tan:Amylose thu được trong công nghiệp thường là sản phẩm thoái hóa nên không tan trong nước ,amylose mới tách ra từ hạt tinh bột thường có

độ hòa tan cao,song cũng không bền nhanh chóng bị thoái hóa.Trong nước nóng tạo trạng thái dung dịch keo.khi đó amylose ở trạng thái xoắn,ổn định nhờ các liên kết hidro Và ở trạng thái này amylose tạo phức với I2 cho dung dịch màu xanh đặc trưng

o Amilopectin:

Hình 1.2.Phân tử Amilopectin

 Cấu tạo:

-Khối lượng phân tử:20000-1000000

-Mạch thẳng, phân nhánh, liên kết mạch thẳng là liên kết 1,4αglucoside Còn liên kết trên các mạch nhánh là liên kết 1,6 α-glucoside

-Mức độ phân nhánh quy định độ dẻo của tinh bột,tùy thuộc nguồn nguyên liệu Trong tinh bột ngoài Amilose và Amilopectin còn có 1 lượng polypeptide liên kết hóa học với tinh bột khi thủy phân polypeptide này người ta thấy có chứa 6 chất sau:arginin, leusin, histidin, proline, oxyprodine, người ta cho rằng protide là chất khơi màu cho sự sinh tổng hợp tinh bột

-Amilopectin co nhiệt độ hồ hóa và dung dịch keo có độ nhớt cao hơn Amilose -Amilopectin có dạng keo tạo phức với I2 cho màu tím

Nguyên tắc tách riêng 2 phần amilose và amilopectin:

a) Trích ly Amilose (Am) bằng nước ở nhiệt độ khác nhau.Khuyếch tán tinh bột trong nước, trong dung dịch đệm hoặc trong dung dịch formamide.(chất này không gây ra hiện tương khử trùng hợp) rồi sau đó kết tủa amilose bằng tác nhân có cực (rượu n-butylic,xiclhexylic,izoamylic,hoặc tác nhân không cực)

b)Người ta cũng thường dùng phương pháp sắc kí cột đơn giản:cho dung dịch tinh bột qua cột Ca3(PO4)2 sau đó rửa cột bằng dung dịch đệm phomat thì amilose bị kéo theo,còn amilopectin nằm lại trên cột

 Amilose và Amilopectin thu được dù tinh sạch cũng chưa phải là những chất đồng thể.Vì vậy có thể dùng đồng đều hơn các phương pháp siêu phân đoạn

để phân tách riêng thành từng đoạn.

1.3

Hạt tinh bột

Hạt tinh bột của một số loại thực phẩm:

- Trong hệ vi hạt, tinh bột có dạng hạt, kích thước: 0,02 – 0,12 nm, có dạng hình tròn, bầu dục hoặc đa giác (hạt bột khoai tây lớn nhất, tinh bột gạo bé nhất) Hạt tinh bột có cấu tạo lớp bên trong là các tinh thể Amilose và Amilopectin sắp xếp theo phương hướng tâm, dạng gấp khúc

- Lớp kề vỏ bao ngoài đặc hơn và có các lổ nhỏ li ti cho các chất hòa tan xâm nhập vào bên trong bằng con đường khuếch tán qua vỏ

-Cấu tạo và kích thước hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây trồng trọt và quá trình sinh trưởng của chúng

Nguồn Nhiệt độ hồ hóa

(tºC)

Kích thước hạt tinh bột (µm)

Hình dạng

2 Hệ thống tinh bột một số loại củ thông dụng

Trong củ thì tinh bột là chất dự trữ chủ yếu, tồn tại dưới dạng đường đơn giản do tinh bột có khối lượng phân tử lớn, cấu trúc cồng kềnh và không tan nên làm giảm

áp suất thẩm thấu trong tế bào Các hydratcarbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hóa thành tinh bột dự trữ ở trong củ

2.1

Củ sắn

- Củ sắn là loại cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới như Brazin, Thái lan, Việt nam…Củ sắn chứa nhiều tinh bột, hiện nay tại các nước trồng sắn trên thế giới phần lớn sắn được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc Một lượng nhỏ

sử dụng trong công nghệ chế biến

2.1.1.Cấu tạo Củ sắn

Cấu tạo củ sắn thường gồm 4 phần chính:

 Vỏ gỗ chiếm 0.5-3% khối lượng củ Lớp vỏ gỗ có thể có màu trắng, vàng hoặc nâu, cấu tạo từ cellulose, hầu như không có tinh bột Vỏ gỗ

có tác dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng của ngoại cảnh.

 Vỏ cùi (vỏ thịt) chiếm từ 5-20% khối lượng toàn củ Vỏ cùi mềm gồm các tế bào thành dày, ngoài cellulose còn có các sắc tố, độc tố, enzyme…Vì vỏ cùi chứa nhiều tinh bột (5-8%) nên khi chế biến nếu tách đi thì tổn thất tinh bột, nếu không tách sẽ chế biến khó khăn vì nhiều chất trong mủ ảnh hưởng đến màu sắc tinh bột.

 Thịt sắn là phần chủ yếu của sắn, bao gồm các tế bào nhu mô là cellulose, pentose, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất Lượng tinh bột trong thịt sắn phân bố không đều nhiều nhất ở lớp ngoài rồi giảm dần vào trong, kích thước hạt tinh bột sắn 15-80 µm.

 Lõi sắn thường ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới cuối củ, ở cuống lõi

to nhất rồi nhỏ dần đến cuối Thành phần lõi gần như toàn bộ cellulose và hemicellulose.

Ngoài các tế bào nhu mô còn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ cellulose Những tế bào ở lớp ngoài thịt sắn chứa nhiều tinh bột, càng sâu vào trong hàm lượng tinh bộ giảm dần.

2.1.2.Tính chất của tinh bột sắn:

Củ sắn và tinh bột sắn có pH trong khoảng 6-6.3 Tinh bột sắn có hàm lượng Amilopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao 215000 g/mol Hàm lượng Amilose khoảng 8-29% Tinh bột sắn có những tính chất tương tự như các loại tinh bột chứa nhiều Amylopectin như độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp và độ bền gel cao Hàm lượng Amilose và Amylopectin trong tinh bột sắn liên quan đến độ dính của củ nấu chín và nhiều tinh chất trong các úng dụng công nghiệp

- Hình dạng, kích thước hạt tinh bột có thể được xác định bằng kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử, phương pháp nhiễu xạ laser Kết quả nhiều nghiên cứu cho thấy tinh bột sắn chủ yếu có dạng hình tròn, ovan, một số có dạng mũ, lõm…, tinh bột khoai lang chủ yếu là dạng tròn, một số có dạng ovan, đa giác,

lõm

 Về kích thước tinh bột sắn:

Khoai không có khác nhau nhiều giữa các giống và cũng không có

sự khác biệt nhiều giữa tinh bột sắn với tinh bột khoai, thường chúng nằm trong khoảng 4÷50µm Tuy nhiên cũng có sự khác nhau chút ít về sự phân bố kích thước Kích thước hạt cũng thay đổi theo mùa vụ, vào mùa khô tỷ lệ hạt có kích thước nhỏ lớn hơn

 Màu sắc và hình thức:

Màu sắc là một tiêu chí quan trọng đối với tinh bột, nhất là trong công nghệ dệt và công nghệ thực phẩm, màu sắc có thể làm ảnh hưởng đến màu sản phẩm Do củ sắn có vỏ dễ bóc nếu áp dụng cách bóc vỏ trước khi mài xát sẽ thu được tinh bột sắn có độ trắng tốt Với khoai lang, trong thịt củ có dịch bào chứa nhiều hợp chất polyphenol dễ bị oxi hoá nên tinh bột thường bị sậm màu hơn chút

ít Các hoá chất như axit, SO2 có thể được dùng để cải thiện màu, tuy nhiên đôi khi có thể ảnh hưởng đến tinh bột ngoài ý

muốn

Cũng có thể làm cho tinh bột sắn trắng hơn bằng cách dùng li tâm thay cho bể lắng, phơi nắng thay cho sấy Tinh bột khoai với cách

sử lý phù hợp có thể đạt độ trắng 88 - 100 % (so với BaO)

2.1.3 Khả năng ứng dụng của tinh bột sắn:

Như đã trình bày ở trên, ngoài những thuận lợi về nguồn nguyên liệu, giá cả, cách thức tách tinh bột thuận lợi, tinh bột sắn và khoai có nhiều tính chất đặc trưng rất đáng quí

- Có hàm lượng Amilose thấp, Amilopectin cao tinh bột sắn có độ nhớt cao, độ dẻo lớn, độ trong tốt Các đặc tính này giúp tinh bột sắn có nhiều ứng dụng trong công nghệ dệt

- Trong công nghệ thực phẩm tinh bột sắn dùng để sản xuất các loại sản phẩm bánh truyền thống đòi hỏi độ dẻo, độ trong như bánh xu xuê, các sản phẩm chè, phụ gia cho các loại nước sốt

- Với hàm lương Amilopectin cao, tinh bột sắn có độ phồng nở cao khi rán với dầu,

mỡ Đặc tính này khiến nó đcã trở thành nguồn nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất các loại phồng tôm, phồng nấm, các loại snack

- Hàm lượng Amilose cao cũng giúp khả năng tạo màng tốt nhờ đó tinh bột sắn ứng

Amilose thấp, tinh bột sắn hồ hoá không có được độ ’’dòn’’ cần thiết cho các sản phẩm dạng sợi như mì, miến…

2.2 Khoai lang

- Lợi thế của các cây có củ là cung cấp nguồn năng lượng dưới dạng tinh bột và đường với giá rẻ Mặc dù trên cùng một đơn vị trọng lượng nhưng khoai lang chỉ cung cấp số năng lượng chỉ bằng 1/3 so với lúa gạo và lúa mì do chứa hàm lượng nước cao hơn nhưng khoai lang lại cho năng suất cao hơn

- Khoai lang là loại củ không có lõi Dọc theo thân củ có hệ thống xơ nối ngọn củ với đuôi củ Các mắt trên của củ có thể là rễ củ hay mầm

2.2.1.Cấu tạo khoai lang

Gồm 3 phần : vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ

 Vỏ ngoài : mỏng chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc

tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose Tác dụng làm giảm các tác động bên ngoài hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong bảo quản.

 Vỏ cùi : chiếm 5-12% gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch.

 Thịt củ : gồm các tế bào nhu mô có chứa tinh bột, hợp chất chứa nitơ.

 Khoai lang có nhiều nhựa, tromg nhựa chứa tamin Vì vậy trong chế biến tinh bột khoai lang sản phẩm thường bị đen Hàm lượng Amilose chiếm 23% trong tinh bột.

2.2.2.Tính chất của tinh bột khoai lang

Lượng tinh bột trong khoai lang thường dao động từ 15-31%, hình dạng có dạng bầu dục, kích thước hạt tinh bột từ 15-18 μmm Hàm lượng amilose trong khoai lang 20%, nhiệt độ hồ hóa 52-64°C

Hàm lượng các chất trong khoai lang như sau (%)

Các thành phần hóa học của khoai lang không cố định mà thường thay đổi tùy thuộc vào giống cây trồng, khí hậu và thỗ nhưỡng…Với hàm lượng tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản nên khoai lang đã được sử dụng để khai thác tinh bột với số lượng đáng kể

2.2.3 Khả năng ứng dụng của tinh bột khoai lang:

So với tinh bột sắn tinh bột khoai lang có hàm lượng amilose cao hơn, đặc tính này khiến nó dễ được ứng dụng làm phụ gia cho các sản phẩm cần độ mềm, tơi mà không muốn có độ dai Với hàm lượng amilose cao, tinh bột khoai lang có ưu thế hơn về độ “dòn”, độ bền trong công nghệ tạo các sản phẩm dạng sợi như

miến, mì

3.Vai trò tinh bột biến tính của các củ

Thực tế sản xuất ứng với mỗi sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi một dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định Có sản phẩm cần nhiều tinh bột Amilose , lại có những sản phẩm cần tinh bột thuần nhất Amylopectin Có những sản phẩm cần độ hòa tan tinh bột tốt, lại có những sản phẩm cần tinh bột bền, có loại cần độ dẻo… Tuy nhiên tinh bột từ các loại củ vẫn còn hạn chế nhiều tính chất, chưa đáp ứng được những yêu cầu khác nhau trong công nghiệp Vì vậy cần phải biến tính tinh bột, tức là làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột để tạo ra các dẫn xuất tinh bột có những tính chất khác với tinh bột ban đầu, bằng các phương pháp vật lý

và hóa học

Người ta có thể dùng các phương pháp để gây biến hình tinh bột:

A Phương pháp vật lý

Trộn tinh bột với chất trơ để hòa tan tốt tinh bột

Dùng nhiệt để làm đứt các liên kết giữ các phân tử tinh bột, làm phá hủy cấu trúc của tinh bột khi hồ hóa, và sau khi hồ hóa xon chung sẽ có một số tính chất sau:

 Trương nhanh trong nước

 Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản

 Bền khi ở nhiệt độ thấp

 Có cô đặc và khả năng giữ nước, giữ nước tốt

B Phương pháp hóa học

Để gây độc biến tinh bột, bằng cách dùng axit làm đứt các phân tử bột, giảm kích thước phân tử tinh bột và tinh bột thu được có những tính chất mới:

 Một một ít ái lực với iot

 Độ nhớt đặc trưng bé hơn

 Áp suất thẩm thấu cao hơn

 Khi hồ hóa trong nước nóng hạt trương bé hơn

 Trong nước ấm có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa thì độ hòa tan cao hơn

 Nhiệt độ hồ hóa cao hơn

 Chỉ số kiềm cao hơn

Dùng enzyme để gây biến hình tinh bột để thu được những tinh chất mong muốn