Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccharide khác nhau là amylose và amylopectin. Tỷ lệ amylose/amylopectin xấp xỉ ¼. Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) gần như 100% là amylopectin. Trong tinh bột đậu xanh, dong riềng, hàm lượng amylose chiếm trên dưới 50%. Hiện nay người
ta đã tạo được tinh bột có hàm lượng amilose chiếm trên 70%. Chẳng hạn ở một số ngô giống lai có hàm lượng amilose 85%.
Hình 1.1. Cấu tạo của tinh bột
Bảng 1.5. Hàm lượng amylose và amylopectin của một số tinh bột
Tinh bột Amylose(%) Amylopectin(%)
Ngô 24 76 Chuối 16.6 83.6 Ngô nếp 0.8 99.2 Gạo 18.5 81.5 Gạo nếp 0.7 99.3 Khoai tây 20 80 Sắn 17 83 Lúa mì 25 75 Đậu xanh 54 46 Dong riềng 47 53
Thành phần cấu trúc của amylose
Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0.35 – 0.7 µm, trong khi đó chiều dày của một lớp hạt tinh bột là 0.1 µm. Hơn nữa, các phân tử lại xắp xếp theo hướng tâm nên các mạch glucoside của các polysaccharide phải ở dạng gấp khúc nhiều lần.
Các mạch polysaccharide sắp xếp hướng tâm tạo ra độ tinh thể: các mạch bên của một phân tử amylopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của phân tử kia.
Ngoài cách sắp xếp bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng vỏ hạt tinh bột khác với tinh bột bên trong, chứa ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể xâm nhập vào bên trong bằng con đường khuếch tán.
Hầu hết, các loại tinh bột đều chứa hai loại polyme khác nhau về khối lượng phân tử và cấu trúc hóa học:
Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500 – 2000 đơn vị glucose, liên kết nhau bởi liên kết α – 1,4 glicoside.
Amylose “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là hàng ngàn. Có hai loại amylose:
Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp (khoảng 2000) thường không có cấu trúc bất thường và bị phân ly hoàn toàn bởi β – amylase.
Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc án ngữ đối với β – amylase nên chỉ bị phân hủy 60%.
Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa, amylose thường có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đường kính của xoắn ốc là 12.97 Ao, chiều cao của vòng xoắn là 7.91Ao. Các nhóm hydroxyl của các gốc glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C – H.
Thành phần cấu trúc của amylopectin
Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α – 1,4 glucoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α –1,6 glucoside. Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của chuổi mạch nhánh này khoảng 25 – 30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tới 100.000 đơn vị glucose.
Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ, ở các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh, do đó cũng có những tính chất giống như amylopectin.
Cấu tạo của amylopectin còn lớn và dị thể hơn amylose nhiều. Trong tinh bột, tỉ lệ amylose/amylopectin khoảng ¼. Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thời tiết, mùa vụ và cách chăm bón.
Hình 1.2. Cấu tạo của Amylose và Amylopectin