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

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN BỘ MƠN HĨA SINH THỰC PHẨM ĐỀ TÀI : HỆ THỐNG TINH BỘT CỦA CÁC CỦ GVHD : NGUYỄN THỊ TRANG NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM LỚP HỌC PHẦN : 210543202 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24, tháng 9, năm 2015 Tên sinh viên Trần Thanh Kiều Ngô Thị Hoa Phạm Thiên Ân Lữ Đình Hậu Mã số sinh viên 14054691 14083091 14081011 14077611 PHẦN MỞ ĐẦU .Trang 1.Lí chọn đề tài Trang 2.Mục đích nghiên cứu .Trang PHẦN NỘI DUNG Trang 1.Giới thiệu chung tinh bột Trang 1.1.Tinh bột Trang 1.2.Thành phần hóa học tinh bột Trang 1.3.Hạt tinh bột Trang 2.Hệ thống tinh bột số loại củ thông thường Trang 2.1.Củ sắn Trang8 2.1.1.Cấu tạo Trang 2.1.2.Tính chất tinh bột sắn Trang 2.1.3.Khả ứng dụng tinh bột sắn Trang10 2.2.Khoai lang Trang 11 2.2.1.Cấu tạo Trang 11 2.2.2.Tính chất tinh bột khoai lang Trang 11 2.2.3.Khả ứng dụng tinh bột khoai lang Trang 12 3.Vai trị tinh bột biến tính củ Trang 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 15 PHẦN KẾT LUẬN Trang 16 LỜI CẢM ƠN Trang 17 PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài: Tinh bột nguồn lượng ưa thích cho hoạt động trao đổi chất Trong nguồn lượng khác protein chất béo làm điều này, dĩ nhiên chúng không làm tốt tinh bột Ngoài ra, nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp công nghiệp giấy, công nghiệp thực phẩm, cơng nghiệp dệt, cơng nghiệp keo dán tính chất đặc trưng góp phần tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp; có khả tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm Là sinh viên ngành cơng nghệ thực phẩm nhóm chúng em hiểu tầm quan trọng tinh bột hoạt động sống người Chính vậy, nhóm chúng em định chọn đề tài “ Hệ thống tinh bột củ” để có thêm nhiều hiểu biết tinh bột đặc biệt tinh bột loại củ Mục đích nghiên cứu: Hiểu đặc điểm, tính chất cấu tạo tinh bột loại củ Từ kế thừa thành tựu nghiên cứu củ tinh bột quốc tế nước, xác định chiến lược nghiên cứu phát triển phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam kinh tế thị trường, có sách khuyến khích đầu tư tiêu thụ sản phẩm, sách hỗ trợ nghiên cứu phát triển, chế phối kết hợp vận dụng kiến thước học cách xác hiệu sản phẩm tinh bột có nguồn gốc từ củ Đồng thời lựa chọn nguồn tinh bột có đặc điểm phù hợp để sử dụng công nghệ chế biến thực phẩm PHẦN NỘI DUNG 1.Giới thiêu chung tinh bột 1.1 Tinh bột Tinh bột chất rắn vơ định hình, màu trắng,khơng tan nước lạnh (ở nhiệt độ thường).Trong nước nóng hạt tinh bột ngậm nước phồng lên tạo dung dịch keo hay cịn gọi hồ tinh bột Hình 1.1 Hồ tinh bột dạng keo Trong tự nhiên tinh bột tồn nhiều loại thực phẩm, loạicủ có chứa hàm lượng tinh bột lớnnhư khoai tây, khoai lang, khoai mì, khoai mỡ, khoai từ… 1.2.Thành phần hóa học tinh bột Tinh bột loại polysaccaride có khối lượng phân tử cao gồm đơn vị glucose nối với liên kết –glucozit (C6H1005)n Tinh bột hợp chất đồng thể, mà gồm polysaccaride khác nhau: Amilose Amilopectin.Nhìn chung tỉ lệ Amilose/Amilopectin đa số tinh bột ¼.Thường tinh bột củ : o Amilose: Hình 1.2.Phân tử Amilose  Cấu tạo -Khối lượng phân tử 20000-30000 -Mạch thẳng không phân nhánh,tạo 2-D glucose liên kết với liên kết 1,4 glucoside.Với cấu trúc mạch thẳng nên dung dịch chung có khuynh hướng liên kết lại với tạo tinh thể tạo độ giòn cho sản phẩm -Khi 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 chuyển thành dạng xoắn ốc, vòng xoắn gồm glucose -Độ hòa tan:Amylose thu cơng nghiệp thường sản phẩm thối hóa nên không tan nước ,amylose tách từ hạt tinh bột thường có độ hịa tan cao,song khơng bền nhanh chóng bị thối hóa.Trong nước nóng tạo trạng thái dung dịch keo.khi amylose trạng thái xoắn,ổn định nhờ liên kết hidro Và trạng thái amylose tạo phức với I 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 liên kết 1,4glucoside Còn liên kết mạch nhánh liên kết 1,6 -glucoside -Mức độ phân nhánh quy định độ dẻo tinh bột,tùy thuộc nguồn nguyên liệu Trong tinh bột ngồi Amilose Amilopectin cịn có lượng polypeptide liên kết hóa học với tinh bột thủy phân polypeptide người ta thấy có chứa chất sau:arginin, leusin, histidin, proline, oxyprodine, người ta cho protide chất khơi màu cho sinh tổng hợp tinh bột -Amilopectin co nhiệt độ hồ hóa dung dịch keo có độ nhớt cao Amilose -Amilopectin có dạng keo tạo phức với I2 cho màu tím Nguyên tắc tách riêng phần amilose amilopectin: a) Trích ly Amilose (Am) nước nhiệt độ khác nhau.Khuyếch tán tinh bột nước, dung dịch đệm dung dịch formamide.(chất không gây tương khử trùng hợp) sau kết tủa amilose tác nhân có cực (rượu n-butylic,xiclhexylic,izoamylic,hoặc tác nhân không cực) b)Người ta thường dùng phương pháp sắc kí cột đơn giản:cho dung dịch tinh bột qua cột Ca3(PO4)2 sau rửa cột dung dịch đệm phomat amilose bị kéo theo,cịn amilopectin nằm lại cột • Amilose Amilopectin thu dù tinh chưa phải chất đồng thể.Vì dùng đồng phương pháp siêu phân đoạn để phân tách riêng thành đoạn 1.3 Hạt tinh bột Hạt tinh bột số loại thực phẩm: - Trong hệ vi hạt, tinh bột có dạng hạt, kích thước: 0,02 – 0,12 nm, có dạng hình trịn, bầu dục đa giác (hạt bột khoai tây lớn nhất, tinh bột gạo bé nhất) Hạt tinh bột có cấu tạo lớp bên tinh thể Amilose Amilopectin xếp theo phương hướng tâm, dạng gấp khúc - Lớp kề vỏ bao ngồi đặc có lổ nhỏ li ti cho chất hòa tan xâm nhập vào bên đường khuếch tán qua vỏ -Cấu tạo kích thước hạt tinh bột phụ thuộc vào giống trồng trọt trình sinh trưởng chúng Nguồn Khoai tây Khoai lang Sắn Nhiệt độ hồ hóa Kích thước hạt tinh (tºC) bột (µm) 56-69 30-150 52-64 15-80 52-64 15-80 Hệ thống tinh bột số loại củ thơng dụng Hình dạng Bầu dục Bầu dục Trịn Trong củ tinh bột chất dự trữ chủ yếu, tồn dạng đường đơn giản tinh bột có khối lượng phân tử lớn, cấu trúc cồng kềnh không tan nên làm giảm áp suất thẩm thấu tế bào Các hydratcarbon tạo lục lạp quang hợp, nhanh chóng chuyển thành tinh bột Tinh bột mức độ gọi tinh bột đồng hóa, linh động, sử dụng q trình trao đổi chất chuyển hóa thành tinh bột dự trữ củ 2.1 Củ sắn - Củ sắn loại lương thực quan trọng nước nhiệt đới Brazin, Thái lan, Việt nam…Củ sắn chứa nhiều tinh bột, nước trồng sắn giới phần lớn sắn sử dụng làm thức ăn cho người gia súc Một lượng nhỏ sử dụng công nghệ chế biến 2.1.1.Cấu tạo Củ sắn Cấu tạo củ sắn thường gồm phần chính:  Vỏ gỗ chiếm 0.5-3% khối lượng củ Lớp vỏ gỗ có màu trắng, vàng nâu, cấu tạo từ cellulose, khơng có tinh bột Vỏ gỗ có tác dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng ngoại cảnh  Vỏ cùi (vỏ thịt) chiếm từ 5-20% khối lượng toàn củ Vỏ cùi mềm gồm tế bào thành dày, ngồi cellulose cịn có sắc tố, độc tố, enzyme…Vì vỏ cùi chứa nhiều tinh bột (5-8%) nên chế biến tách tổn thất tinh bột, khơng tách chế biến khó khăn nhiều chất mủ ảnh hưởng đến màu sắc tinh bột  Thịt sắn phần chủ yếu sắn, bao gồm tế bào nhu mô cellulose, pentose, bên hạt tinh bột nguyên sinh chất Lượng tinh bột thịt sắn phân bố không nhiều lớp ngồi giảm dần vào trong, kích thước hạt tinh bột sắn 15-80 µm 10  Lõi sắn thường trung tâm dọc suốt từ cuống tới cuối củ, cuống lõi to nhỏ dần đến cuối Thành phần lõi gần toàn cellulose hemicellulose • Ngồi tế bào nhu mơ cịn có tế bào thành cứng khơng chứa tinh bột, cấu tạo từ cellulose Những tế bào lớp thịt sắn chứa nhiều tinh bột, sâu vào hàm lượng tinh giảm dần 2.1.2.Tính chất tinh bột sắn: Củ sắn tinh bột sắn có pH khoảng 6-6.3 Tinh bột sắn có hàm lượng Amilopectin phân tử lượng trung bình tương đối cao 215000 g/mol Hàm lượng Amilose khoảng 8-29% Tinh bột sắn có tính chất tương tự loại tinh bột chứa nhiều Amylopectin độ nhớt cao, xu hướng thối hóa thấp độ bền gel cao Hàm lượng Amilose Amylopectin tinh bột sắn liên quan đến độ dính củ nấu chín nhiều tinh chất úng dụng cơng nghiệp - Hình dạng, kích thước hạt tinh bột xác định kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử, phương pháp nhiễu xạ laser Kết nhiều nghiên cứu cho thấy tinh bột sắn chủ yếu có dạng hình trịn, ovan, số có dạng mũ, lõm…, tinh bột khoai lang chủ yếu dạng tròn, số có dạng ovan, đa giác, lõm • Về kích thước tinh bột sắn: Khoai khơng có khác nhiều giống khơng có khác biệt nhiều tinh bột sắn với tinh bột khoai, thường chỳng nm khong 4ữ50àm Tuy nhiờn cng cú s khác chút phân bố kích thước Kích thước hạt thay đổi theo mùa vụ, vào mùa khơ tỷ lệ hạt có kích thước nhỏ lớn vào mùa ẩm 11 • Màu sắc hình thức: Màu sắc tiêu chí quan trọng tinh bột, công nghệ dệt cơng nghệ thực phẩm, màu sắc làm ảnh hưởng đến màu sản phẩm Do củ sắn có vỏ dễ bóc áp dụng cách bóc vỏ trước mài xát thu tinh bột sắn có độ trắng tốt Với khoai lang, thịt củ có dịch bào chứa nhiều hợp chất polyphenol dễ bị oxi hoá nên tinh bột thường bị sậm màu chút Các hố chất axit, SO2 dùng để cải thiện màu, nhiên đơi ảnh hưởng đến tinh bột ý muốn Cũng làm cho tinh bột sắn trắng cách dùng li tâm thay cho bể lắng, phơi nắng thay cho sấy Tinh bột khoai với cách sử lý phù hợp đạt độ trắng 88 - 100 % (so với BaO) 2.1.3 Khả ứng dụng tinh bột sắn: Như trình bày trên, ngồi thuận lợi nguồn nguyên liệu, giá cả, cách thức tách tinh bột thuận lợi, tinh bột sắn khoai có nhiều tính chất đặc trưng đáng q - Có hàm lượng Amilose thấp, Amilopectin cao tinh bột sắn có độ nhớt cao, độ dẻo lớn, độ tốt Các đặc tính giúp tinh bột sắn có nhiều ứng dụng công nghệ dệt - Trong công nghệ thực phẩm tinh bột sắn dùng để sản xuất loại sản phẩm bánh truyền thống đòi hỏi độ dẻo, độ bánh xu xuê, sản phẩm chè, phụ gia cho loại nước sốt - Với hàm lương Amilopectin cao, tinh bột sắn có độ phồng nở cao rán với dầu, mỡ Đặc tính khiến đcã trở thành nguồn ngun liệu công nghệ sản xuất loại phồng tôm, phồng nấm, loại snack - Hàm lượng Amilose cao giúp khả tạo màng tốt nhờ tinh bột sắn ứng dụng nhiều sản xuất loại giấy gói kẹo, bánh tráng Do hàm lượng 12 Amilose thấp, tinh bột sắn hồ hố khơng có độ ’’dịn’’ cần thiết cho sản phẩm dạng sợi mì, miến… 2.2 Khoai lang - Lợi có củ cung cấp nguồn lượng dạng tinh bột đường với giá rẻ Mặc dù đơn vị trọng lượng khoai lang cung cấp số lượng 1/3 so với lúa gạo lúa mì chứa hàm lượng nước cao khoai lang lại cho suất cao - Khoai lang loại củ khơng có lõi Dọc theo thân củ có hệ thống xơ nối củ với củ Các mắt củ rễ củ hay mầm 2.2.1.Cấu tạo khoai lang Gồm phần : vỏ ngoài, vỏ cùi thịt củ • Vỏ ngồi : mỏng chiếm 1% trọng lượng củ, gồm tế bào có chứa sắc tố, cấu tạo chủ yếu cellulose hemicellulose Tác dụng làm giảm tác động bên hạn chế bay nước khoai lang bảo quản • Vỏ cùi : chiếm 5-12% gồm tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất dịch • Thịt củ : gồm tế bào nhu mơ có chứa tinh bột, hợp chất chứa nitơ  Khoai lang có nhiều nhựa, tromg nhựa chứa tamin Vì chế biến tinh bột khoai lang sản phẩm thường bị đen Hàm lượng Amilose chiếm 23% tinh bột 2.2.2.Tính chất tinh bột khoai lang 13 Lượng tinh bột khoai lang thường dao động từ 15-31%, hình dạng có dạng bầu dục, kích thước hạt tinh bột từ 15-18 Hàm lượng amilose khoai lang 20%, nhiệt độ hồ hóa 52-64C Hàm lượng chất khoai lang sau (%) Nước Glucid Xenlulose Protein Chất béo Tro 68.1 27.1 0.9 1.6 0.5 Các thành phần hóa học khoai lang không cố định mà thường thay đổi tùy thuộc vào giống trồng, khí hậu thỗ nhưỡng…Với hàm lượng tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản nên khoai lang sử dụng để khai thác tinh bột với số lượng đáng kể 2.2.3 Khả ứng dụng tinh bột khoai lang: So với tinh bột sắn tinh bột khoai lang có hàm lượng amilose cao hơn, đặc tính khiến dễ ứng dụng làm phụ gia cho sản phẩm cần độ mềm, tơi mà khơng muốn có độ dai Với hàm lượng amilose cao, tinh bột khoai lang có ưu độ “dịn”, độ bền cơng nghệ tạo sản phẩm dạng sợi miến, mì 14 3.Vai trị tinh bột biến tính củ Thực tế sản xuất ứng với sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi dạng tinh bột dẫn xuất tinh bột định Có sản phẩm cần nhiều tinh bột Amilose , lại có sản phẩm cần tinh bột Amylopectin Có sản phẩm cần độ hịa tan tinh bột tốt, lại có sản phẩm cần tinh bột bền, có loại cần độ dẻo… Tuy nhiên tinh bột từ loại củ cịn hạn chế nhiều tính chất, chưa đáp ứng u cầu khác cơng nghiệp Vì cần phải biến tính tinh bột, tức làm thay đổi cấu trúc, tính chất tinh bột để tạo dẫn xuất tinh bột có tính chất khác với tinh bột ban đầu, phương pháp vật lý hóa học Người ta dùng 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 liên kết giữ phân tử tinh bột, làm phá hủy cấu trúc tinh bột hồ hóa, sau hồ hóa xon chung có số tính chất sau:  Trương nhanh nước  Biến đổi chậm tính chất bảo quản  Bền nhiệt độ thấp  Có đặc khả giữ nước, giữ nước tốt 15 B Phương pháp hóa học Để gây độc biến tinh bột, cách dùng axit làm đứt phân tử bột, giảm kích thước phân tử tinh bột tinh bột thu có tính chất mới: • Một lực với iot • Độ nhớt đặc trưng bé • Áp suất thẩm thấu cao • Khi hồ hóa nước nóng hạt trương bé • Trong nước ấm có nhiệt độ thấp nhiệt độ hồ hóa độ hịa tan cao • Nhiệt độ hồ hóa cao • Chỉ số kiềm cao Dùng enzyme để gây biến hình tinh bột để thu tinh chất mong muốn 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO SÁCH HĨA SINH CƠNG NGHIỆP Chủ biên:LÊ NGỌC TÚ Hóa sinh thực phẩm- trường ĐH cơng nghiệp TP HCM http://www.slideshare.net/ngoctangchk32/semina-2-ok http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-tinh-bot-52826/ http://luanvan.co/luan-van/tim-hieu-ve-tinh-bot-cua-cac-loai-cu-va-luongthuc-ung-dung-cua-chung-trong-che-bien-thuc-pham-2780/ 17 KẾT LUẬN Tóm lại, Tinh bột có nhiều ứng dụng đời sống sản xuất.trong tinh bột biến hình góp phần tạo nhiều loại sản phẩm khác nhau, phù hợp với nhu cầu người tiêu dùng Bằng phương pháp biến hình khác mà sản phẩm tạo có tính chất, chức khác nhau: độ dẻo, độ nhớt, độ dai phù hợp với cảm quan người Đồng thời góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng giá trị cảm quan sản phẩm chế biến Do đó, khẳng định giá trị sản phẩm thị trường Nhằm làm tăng khả tiêu dùng làm cho kinh tế phát triển 18 LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM với Viện Công Nghệ Sinh học – Thực Phẩm hướng dẫn tận tình giảng viên Nguyễn Thị Trang để chúng em hoàn thành tốt tiểu luận Cảm ơn đề tài mà giao cho nhóm chúng em, tạo điều kiện cho nhóm chúng em mở rộng thêm hiểu biết chủ đề Tinh Bột loại củ 19 ... thiệu chung tinh bột Trang 1.1 .Tinh bột Trang 1.2.Thành phần hóa học tinh bột Trang 1.3.Hạt tinh bột Trang 2 .Hệ thống tinh bột số loại củ thông thường Trang 2.1 .Củ sắn ... lượng tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản nên khoai lang sử dụng để khai thác tinh bột với số lượng đáng kể 2.2.3 Khả ứng dụng tinh bột khoai lang: So với tinh bột sắn tinh bột khoai... chứa tinh bột, cấu tạo từ cellulose Những tế bào lớp thịt sắn chứa nhiều tinh bột, sâu vào hàm lượng tinh giảm dần 2.1.2.Tính chất tinh bột sắn: Củ sắn tinh bột sắn có pH khoảng 6-6.3 Tinh bột