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.
1/5/2014 Sắn 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 Rễ củ mọc thành chùm từ gốc có đến nhánh Củ khoai mì hai đầu nhọn Đường kính củ thay đổi từ 2-25 cm, trung bình 5-7 cm dài từ 20 - 40cm, dài tới 1m Nhìn chung, kích thước trọng lượng củ thay đổi theo giống, điều kiện canh tác độ màu đất Giới (Regnum) : Plantae Nghành (Division) : Magnoliophyta Lớp (Classis) : Magnoliopsida Bộ (Ordo) : Euphorbiales Họ (Familia ) : Euphorbiaceae (Họ Thầu dầu) Phân họ (Subfamilia) : Crotonoideae Tơng (Tribus) : Manihoteae Chi (genus) : Manihot Lồi (Species, sp, Bug ): M esculenta Crantz Phân loại sắn Có cách phân loại phổ biến sau Phân loại sắn theo giống loại: loài sắn phổ biến: M esculenta Crantz Trong lồi này, có loại canh tác lấy củ dùng: làm lương thực (sắn chứa khoảng 80÷110mg HCN/kg tươi 20÷30mg HCN/kg củ tươi ) làm nguyên liệu cho công nghiệp sx tinh bột (sắn đắng chứa tới 160÷240mg HCN/kg tươi 60÷150 mg HCN/kg củ tươi ) Sự phân loại dựa hàm lượng độc tố HCN tiềm giống, loại sắn (Liều ngộ độc người lớn 20 mg, trẻ em liều tử vong 1mg/ kg) Phân loại sắn Khoai mì độc có đặc điểm củ nhỏ, trong, dẻo, có vị đắng Độc chất có nhiều đầu củ, vỏ lụa cuống Khoai mì cao sản dùng công nghiệp chế biến bột ngọt, mì ăn liền, glucose, phụ gia dược phẩm, rượu , có cọng dầy màu xanh ánh vàng, đọt màu tím, đặc biệt củ nhỏ, trịn, dài, có vỏ lụa màu trắng, hàm lượng cyanogenic glucoside (60 - 150mg/ kg) nhiều khoai mì thường (20 - 30mg/ kg) Phân loại sắn theo màu sắc vỏ củ thịt củ: Sắn đỏ: Vỏ cùi màu nâu đỏ, thường sắn Sắn nghệ : Thịt củ màu vàng nghệ, dẻo chín Sắn trắng: Vỏ gỗ vỏ cùi màu trắng, ruột trắng, thường sắn đắng 1/5/2014 Cấu tạo củ sắn Củ sắn có kích thước dài 0.1-1,2m, đường kính 2-12cm Đường kính thường khơng đồng theo chiều dài củ, phần gần cuống to gần chi nhỏ Hình dạng củ khơng đồng Có củ thẳng, củ cong, có củ lại biến dạng cục Càng gần chi củ mềm xơ phát triển sau Khi thu hoạch khó giữ cho củ nguyên vẹn, khó khăn bảo quản tươi Vỏ gỗ Chiếm 1÷3% chủ yếu cellulose hemicellulose Tỷ lệ thực vỏ gỗ khoảng 0.5-2% so với khối lượng củ tùy theo giống, độ già khối lượng củ Dày khoảng 0.2÷0.6 mm Màu trắng, nâu vàng…tùy theo giống Khơng có giá trị dinh dưỡng Vỏ gỗ dễ tróc Khe mủ Khe mủ nằm vỏ cùi thịt củ Nhờ có khe củ mà vỏ cùi dễ dàng tách khỏi thịt củ Khe mủ chứa đầy dịch mủ (chứa tất chất dinh dưỡng hòa tan nói trên) củ cịn non trở nên rỗng hơn, chứa mủ hơn, củ đạt tới độ chín sinh lý (hàm lượng tinh bột cao củ) Đây nơi tập trung nhiều mủ củ sắn Vì thế, bóc vỏ cùi rửa nước mềm, ta loại phần lớn mủ có củ Cấu trúc thực vật củ sắn General view of a cassava root (Onwueme, 1983) Vỏ cùi Vỏ cùi dày 1÷3 mm, chiếm ≈8÷15% khối lượng toàn củ, chứa lượng mủ lớn Vỏ cùi cấu tạo lớp tế bào : Các lớp tế bào mơ cứng (tế bào sinh gỗ) dễ dàng hóa gỗ vỏ gỗ bị tróc điều kiện mơi trường phù hợp; lớp tế bào chứa khoảng 1% tinh bột, chứa chất sinh màu (ví dụ enzyme polyphenoloxydase, polyphenol, acid hữu dễ biến màu, acid clorogenic.) Các lớp tế bào mô mềm: nằm sát tế bào mô cứng, chứa đầy dịch bào khoảng 3÷11% tinh bột có kích thước hạt tinh bột rt nh ( 3ữ8àm), cựng vi cỏc polyphenol, linamarin, cỏc enzyme có chức tổng hợp nên chất dinh dưỡng…duy trì sống củ Khó khăn cho cơng tác bảo quản&chế biến củ, gây ảnh hưởng xấu cho chất lượng sản phẩm chúng bị biến đổi: gây chạy chỉ, làm xấu màu tinh bột… Thịt củ Nằm khe mủ, chiếm ≈ 90% khối lượng củ Thịt củ nơi dự trữ dinh dưỡng củ sắn, chứa đầy tinh bột, protein, lipid (các đốm dầu nằm xen kẽ với hạt tinh bột) Lớp thịt gần vỏ cùi chứa khoảng 20÷25% tinh bột Lớp thịt gần lõi………………… 12÷19% Lớp thịt củ nằm lớp trên…48÷50% Trong thịt củ, polyphenol chiếm khoảng 10÷15%, linamarin có khoảng 5% so với lượng linamarin có vỏ củ, song đủ để gây nên tổn thất cho q trình chế biến Do đó, phải loại chúng triệt để, tốt 1/5/2014 Lõi củ Nằm củ, chạy dài suốt chiều dài củ, chiếm ÷2% khối lượng tồn củ, vịng bao bó mạch giữ nhiệm vụ lưu thơng nước chất dinh dưỡng củ gắn với mẹ Khi chặt củ thu hoạch, khơng khí đột nhập vào lõi củ, gây tượng chảy nhựa vết cắt Lựa chọn Rễ củ sắn Đây loại rễ củ Khi rễ mọc, hình dạng củ thường no trịn bóng bẩy hàm lượng tinh bột củ thực chất lại giảm nhanh Các sản phẩm từ củ khoai mì Phương pháp cảm quan: xác định củ tốt củ xấu xác định tương đối hàm lượng tinh bột Củ khoai mì nhiều bột xơ, vỏ củ vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ bụ tốt Loại củ dài chế biến suất bột cuống thực chất gồm phần lớn xơ gỗ Sắn thu hoạch độ già hàm lượng polyphenol thấp, thu hoạch sớm hay mượn cao Chọn củ trung bình bẻ làm đôi: Nếu ta dùng lực vừa phải bẻ gãy củ thấy thịt sắn khơ, trắng đục coi thu hoạch sắn tuổi, hàm lượng tinh bột cao Củ sắn có nhiều tinh bột vỏ lụa dính chặt với thịt củ Nếu bẻ gãy củ dễ dàng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt, thịt phần củ ướt sắn non bột Các sản phẩm từ củ khoai mì Củ sắn dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột sắn nghiền dùng để ăn tươi Từ sắn củ tươi từ sản phẩm sắn sơ chế tạo thành hàng loạt sản phẩm công nghiệp như: Bột 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 tiêu thụ chủ yếu: Sắn viên Sắn lát Sắn khúc Tinh bột sắn 1/5/2014 flowers Khoai tây fruit Tên khoa học 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 compound leaf lateral stem main stems stolons tuber Cấu trúc thực vật củ khoai tây Khoai tây loại củ khơng có lõi Từ cuống củ có đường gân ống dẫn (vịng bao bó mạch) dẫn đến mầm mother tuber roots Vỏ củ Dày khoảng 1÷2mm, gồm lớp vỏ: Vỏ ngồi: mỏng có chức bảo vệ củ Vỏ trong: mềm khó tách khỏi ruột củ, cấu tạo nhiều tế bào dạng tinh thể Củ phát triển, hạt lớn thể rõ hình đa giác, kích thước khoảng 100µm Lớp bên vỏ trong, nơi tiếp giáp với ruột củ, có hệ thống màng bao quanh, tạo phân lớp vỏ củ ruột củ Nhờ thế, nấu chín củ, ta dễ dàng bóc vỏ củ khỏi ruột củ A longitudinal section of a potato tuber (Rastovski et al., 1981) Vỏ củ Vỏ củ chứa tinh bột, vỏ dai đàn hồi củ giàu protein Những giống củ giàu protein nấu chín bị nứt vỏ ngược lại Những giống củ khoai tây bị nứt vỏ luộc, thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất tinh bột Tỷ lệ protid/tinh bột khoai tây khoảng ≤0.12 Vỏ củ khoai tây thu hoạch có màu sắc đặc trưng giống lồi khơng có solanin (Đỗ Tất Lợi,1995) Nhưng vỏ củ hóa xanh củ nảy mầm để ngồi ánh sáng mặt trời Khi ấy, tỷ lệ solanin lên tới 0.02%÷0.13%, đủ để gây ngộ độc cho người sử dụng Solanin có tính kháng sinh, làm tăng khả chống chịu khoai thời gian bảo quản Mắt củ Mắt củ khoai tây thực chất đỉnh mầm Củ khoai lớn, mắt củ to Gần mắt củ tập trung nhiều tanin polyphenol, alcaloid, enzyme…nhất vào thời gian nảy mầm Ở mầm có tinh bột, hạt tinh bột có kích thước nhỏ Củ khoai tây có chất lượng nguyên liệu tốt củ khoai tây có mắt 1/5/2014 Ruột củ Thành phần hóa học Ruột củ khoai tây khối mơ tế bào mềm, nơi tập trung nhiều tinh bột (thành phần cấu thành nên tới 65÷80% lượng khơ củ) Ruột củ khoai tây chiếm tới 80÷92% khối lượng củ tươi, tùy theo giống điều kiện canh tác Càng sâu vào tâm củ, tinh bột tích tụ nước nhiều Các dạng sản phẩm từ khoai tây Nutrient content of potatoes Khoai lang Khoai lang thuộc chi Ipomoea, họ bìm bìm Convolvulaceae có mặt Trung Mỹ vào năm 2600 đến 1000 trước Cơng Ngun, sau phổ biến sang nước khác châu Âu Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, châu Á Ấn Độ, Trung Quốc, Philippine, Indonesia, Việt Nam Khoai lang Khoai lang loài thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, hoa có tràng hợp kích thước trung bình Khoai lang lương thực có tiềm đáng kể chưa ý Có khả sản xuất sản lượng cao chất khô đơn vị diện tích đất đai, lao động tiềm đạt nhiều vùng khí hậu hệ thống canh tác Có chu kỳ phát triển ngắn số loại trồng vùng nhiệt đới 1/5/2014 Khoai lang Một khoai lang cho 4-50 củ khác nhau, chiều dài củ tới 30cm; hình trụ hình cầu cân nặng từ 100g đến kg Khoai lang Trên giới có 7.000 giống khoai có 1.944 giống cao sản Trong 637 giống khoai canh tác nhiều 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 kích cỡ, hình dáng, màu sắc, mức độ dinh dưỡng khả thích hợp cho chế biến Cấu tạo củ khoai lang Khoai lang loại củ khơng có lõi Cuống củ nối với thân có hệ xơ chạy dọc theo củ, có kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ Khoai lang Rễ củ có hình dáng thn dài 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 củ khoai lang Mặt cắt ngang 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 1/5/2014 Vỏ lụa Gồm tế bào xít thành dày chứa sắc tố, tùy theo giống mà chứa sắc tố khác Cấu tạo thành tế bào chủ yếu cellulose có tác dụng giữ cho khoai khỏi tác động từ bên chậm nước Thịt củ Vỏ cùi Lớp vỏ cùi gồm tế bào thành mỏng chứa tinh bột, nguyên sinh chất dịch thể (mủ) Trong dịch thể có chứa nhiều chất khác tanin, sắc tố, enzim, v.v… Hàm lượng tinh bột tế bào so với tế bào thịt củ Thịt củ Thịt củ gồm tế bào nhu mô chứa tinh bột, chất nitơ số chất vi lượng khác Tùy theo củ mà lớp tế bào nhu mô cịn có lớp tế bào thành dày cấu tạo chủ yếu cellulose Các lớp thường chạy dọc theo củ Tinh bột củ khoai lang chủ yếu phần thịt củ Khác với sắn mủ khoai lang nhiều lớp vỏ cùi mà lòng thịt củ nhiều Khoai lang nhiều mủ, mủ khoai chứa sắc tố, tanin enzim chất sinh màu trình chế biến làm ảnh hưởng tới chất lượng tinh bột thành phẩm Thành phần hóa học Thành phần hóa học Các thành phần hố học củ không cố định mà thường thay đổi tuỳ thuộc giống trồng, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác v.v 1/5/2014 Thành phần hóa học Tùy thuộc vào giống giai đoạn phát triển từ trồng thu hoạch có 20-50% chất khô Carbohydrates chiếm khoảng 90% lượng chất khô, hầu hết tinh bột Độ khoai lang phụ thuộc vào hàm lượng đường, hầu hết phụ thuộc hàm lượng đường maltose kể đường sucrose, glucose fructose, từ đến 30% hàm lượng chất khô Các chất tinh bột polysaccharides chiếm từ (0.5-7.5%), protein (110%) lipids (1- 2%) Thành phần hóa học Khoai lang bí có lượng tiền chất vitamin A lên đến 9180 µg/100 củ, thua cải xanh (17.535) cà-rốt (13.485) Liên hiệp quốc khuyến khích nước phát triển sử dụng khoai lang bí để bổ sung nguồn vitamin A Năng lượng có khoai lang ít, 1/3 so với cơm ½ so với khoai tây Trong khoai lang chứa thành phần không dễ bị phân hủy dung mơi hữu cơ, ăn khoai lang nhanh tạo cảm giác no bụng, ăn nhiều khoai lang gây đầy bụng, khó tiêu Thành phần hóa học Thành phần hóa học Hàm lượng sắt loại khoai lang cao, giống khoai lang màu cam Khoai lang chứa nhiều chất kẽm, giống khoai lang màu trắng màu cam Kẽm sắt chất thiếu gạo, thế, gạo cịn có chất phytase ngăn cản hấp thu sắt kẽm loại thực phẩm khác ruột Khoai lang có nhiều chất vơi kali Các vi chất có khoai lang dồi dào, ăn khoai lang đơn bảo đảm cung cấp thừa lượng vitamin A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamin C, 25% chất manganese, 16% chất đồng, xơ vitamin B6, 8% chất sắt kali Thành phần hóa học Khám phá gần cho thấy khoai lang có chứa nhiều chất chống ô-xy hóa ngăn chặn phát triển tế bào ung thư, chống lão hóa làm chất bẩn mạch máu Bao gồm hợp chất phenol, anthocyanin (có nhiều khoai lang tím), carotenoid, khoai lang tím chứa nhiều chất chống ơ-xy hóa tổng số nhất, khoai lang hồng khoai lang bí Thành phần hóa học Trong khoai có hệ enzym phức tạp, sau đào enzym hoạt động mạnh mạnh amylaza Do amylaza phân hủy tinh bột thành đường nên sau đào lượng tinh bột củ giảm, độ khoai tăng lên Measurements # on sweet potato pulp 1/5/2014 Các sản phẩm từ khoai lang Phổ sử dụng 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 khoai để làm thức ăn gia súc Các sản phẩm từ khoai lang Các sản phẩm từ khoai lang Ở Trung Quốc tinh bột khoai lang chiếm 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 sản xuất vài nghìn tinh bột khoai lang Các sản phẩm từ khoai lang Khoai lang Mức độ phổ biến sản phẩm chế biến từ khoai lang chưa thực phổ biến thị trường giới Nguyên nhân gây nên hạn chế phổ sử dụng khoai lang đặc điểm sinh học củ: Vỏ củ có màu, thịt củ có dịch bào chứa nhiều hợp chất polyphenol dễ bị oxi hoá, nhiều chất hịa tan bị rửa trơi) Kích thước hạt tinh bột khoai lang không đồng củ, 35% tinh bột khoai lang 35μm…chi phối việc áp dụng cơng nghệ chế biến) Vì mài xát giảm hiệu suất sử dụng 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 mỏng dễ bị tróc vỏ khơng tái sinh vỏ củ khoai mì 1/5/2014 Chỉ số chất lượng khoai làm nguyên liệu sản xuất tinh bột gồm: hàm lượng tinh bột kích thước củ tỷ lệ đất tạp chất tỷ lệ sùng hà thối giập nát tỷ lệ mọc mầm độ già mùi vị bị ngâm nước Sweet Potato Weevil (Cylas formicarius elegantulus) 10 ... áp dụng cơng nghệ chế biến) Vì mài xát giảm hiệu suất sử dụng 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 mỏng... quan: xác định củ tốt củ xấu xác định tương đối hàm lượng tinh bột Củ khoai mì nhiều bột xơ, vỏ củ vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ bụ tốt Loại củ dài chế biến suất bột cuống thực chất gồm phần lớn xơ... gãy củ dễ dàng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt, thịt phần củ ướt sắn non bột Các sản phẩm từ củ khoai mì Củ sắn dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột sắn nghiền dùng để ăn tươi Từ sắn củ