2. Tổng quan tài liệu
2.5.4.2.1. Tính chất vật lí hoá học của tinh bột hạt
Tinh bột là poly saccarit dự trữ trong hạt, củ, quả. Tinh bột chiếm khoảng 70 - 80% khối l−ợng chất khô của các hạt ngũ cốc, đại phân tử của tinh bột có 2 cấu tử là amyloz và amylopectin.
Amyloz là một polyme mạch thẳng do các phân tử D-glucoz liên kết với nhau theo kiểu 1,4 glucozit. Th−ờng tinh bột hạt ngũ cốc chứa 20 - 30 amyloz (gạo ngon chứa 25 - 30% amyloz, tỷ lệ này cao hơn hay thấp hơn đều làm thay đổi độ ngon).
nhau qua mạch 1,4 và 1,6 glucozit. Trong l−ợng phân tử của amylopectin là hàng trục triệu, trong khi đó amyloz chỉ khoảng 106 .
Cấu trúc của hạt tinh bột khá đặc biệt mỗi hạt có một rốn hạt (hilum), xung quanh rốn hạt là vòng đồng tâm(còn gọi là vòng sinh tr−ởng) các hạt tinh bột ngũ cốc th−ờng có các vết nứt hình thành do mất n−ớc nhanh của ngũ cốc trong quá trình thành thục. Chính nhờ vết nứt này các enzyme tiêu hoá dễ thâm nhập tạo điều kiện dễ dàng cho sự phân giải, các hạt tinh bột của các loại củ không có các vết nứt này cho nên khó tiêu hoá hơn.
Tinh bột có cấu trúc tinh thể d−ới tác động của nhiệt hay axit, cấu trúc tinh thể của nó bị phá vỡ.
2.5.4.2.2. Sự biến đổi vật lý hoá học của tinh bột trong quá trình chế biến.
- Sự gelatin hoá.
D−ới tác động của cơ, nhiệt, hoặc hoá chất liên kết Hydro giữa các đại phân tử amyloz và amylopentin bị phá vỡ, cấu trúc của hạt tinh bột bị biến đổi. Khi tinh bột đ−ợc ngâm trong n−ớc và nhiệt độ n−ớc tăng dần lên tới 550C các hạt tinh bột hút n−ớc và tr−ơng phồng lên. Sự tr−ơng phồng là của tinh bột quá trình thuận nghịch sau khi làm lạnh và làm khô, hạt trở lại bình th−ờng. Tuy nhiên nếu ngâm n−ớc và đun nóng ở nhiệt độ cao hơn (60 - 800C) các hạt tinh bột bị tr−ơng phồng và không trở lại bình th−ờng đ−ợc nữa. Lúc này hạt tinh bột mất đi cấu trúc tinh thể. Nhiệt độ đun nóng càng cao càng kéo dài và có sự rung động mạnh thì cấu trúc hạt bị phá vỡ nhiều.
Nhiệt độ gelatin hoá khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc của tinh bột: tinh bột đại mạch 59 - 640C, tinh bột ngô 62 - 720C, tinh bột lúa mì 65 - 670C, tinh bột cao l−ơng 67 - 770C. Gelatin hoá có thể xuất hiện khi nghiềng hoặc cán mỏng các loại hạt ngũ cốc, một số dung dịch kiềm hay axit cũng có tác dụng thúc đẩy quá trinh gelatin hoá.
- Sự rắn đanh (Retrogradation) và dextrin hoá.
Sự rắn đanh là quá trình trong đó các hạt tinh bột từ trạng thái tr−ơng phồng hoặc gelatin hoá trở về trạng thái quần tụ thành từng đám hoặc không hoà tan. Kết quả của quá trình này là liên kết hydro giữa amyloz và amylopectin đ−ợc phục hồi.
Mức độ rắn đanh phụ thuộc vào bản chất hạt, vào hàm l−ợng n−ớc tự do, nhiệt độ. Sự rắn đanh làm giảm hiệu quả tác động của enzyme do đó làm giảm tỷ lệ tiêu hoá.
Dextin hoá là quá trình cắt, phân đoạn các phân tử amyloz và amylopectin. Dextrin hoá có thể thực hiện bằng ph−ơng pháp xử lý tinh bột bằng nhiệt độ và độ ẩm hoặc bằng dung dịch axit hoặc muối. Xử lý bằng tia hồng ngoại (micronizing), nổ bỏng (popping) là ph−ơng pháp dextin hoá điển hình, tỷ lệ tiêu hoá tăng rõ rệt.
- Tác động của enzyme amylaza lên tinh bột.
Amylaza là enzyme có tác dụng làm giảm nhanh kích cỡ phân tử tinh bột, chuyển hoá chúng thành các dextrin hoá và các oligosaccarit cộng với glucosidaz (maltoz). Amylaza hoá lỏng tinh bột rất nhanh và chuyển hoá những chất dinh d−ỡng tinh bột thành dạng lỏng hơn và có thể hoà tan.
Các β-amylaza có thể gắn vào một điểm bất kỳ bên trong của chuỗi tinh bột mạch thẳng và bẻ gẫy chúng thành các đoạn có kích th−ớc nhỏ hơn, chuyển chúng thành đ−ờng maltoz và dextrin hoá mạch thẳng hoặc mạch nhánh.
Các β-amylaza gắn vào các α-1,4 và 1,6 glucozit ở phần ngoại vi của đại phân tử tinh bột, thuỷ phân tinh bột thành maltoz và glucoz. Đối với các cấu tử amylopentin, α- amylaza đầu tiên tác động vào các liên kết gần các điểm phân nhánh và bẻ gãy chúng thành oligosaccarit có liên kết phân nhánh. Về đại thể, các amylaza tác động lên bề mặt hạt tinh bột, tr−ớc hết ở những
chỗ gãy hay những vùng không hoàn hảo, về cấu trúc sau đó lan toả ra các vùng xung quanh, tạo thành những hốc hình nón, xói mòn các hạt và làm cho chúng hoà tan hoàn toàn.