1.1. Tổng quan về gạo lứt
1.1.2. Thành phần hóa học của gạo lứt
❖ Cấu trúc hạt tinh bột:
Tinh bột tự nhiên nằm trong các tế bào thực vật dưới dạng hạt và giải phóng khi tế bào bị phá vỡ. Tinh bột gạo thuộc loại tinh bột phức tạp, kích thước rất nhỏ, có thể nói là nhỏ nhất trong các tinh bột ngũ cốc (3 – 8 μm). Thành phần tinh bột gồm khoảng 17% amylose và 83% amylopectin. Hạt tinh bột gạo thường có kích thước khoảng 4 – 7μm, các hạt tinh bột sắp xếp không thứ tự, giữa các hạt tinh bột với nhau có các khe hở lớn và bên cạnh các hạt tinh bột đa góc cạnh có lác đác những hạt tròn hoặc bầu dục. Sự sắp xếp cũng như sự phân bố kích thước các hạt tinh bột trong những giống gạo khác nhau không có sự khác biệt đáng kể.
.
Hình 1.2: Cấu trúc hạt tinh bột của gạo
Tinh bột tồn tại dưới hai dạng là amylose và amylopectin có tỷ lệ thay đổi phụ thuộc vào giống lúa. Tỷ lệ này quyết định độ mềm dẻo của gạo. Gạo càng nhiều amylopectin thì càng dẻo, mềm. [6]
❖ Khả năng trương nở hồ hóa của hạt tinh bột:
Đồ án tốt nghiệp
10
Khi hòa tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làm tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột. Một số kết quả nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến sự trương nở và hòa tan của tinh bột như loại và nguồn gốc của tinh bột, ảnh hưởng của quá trình sấy, sự lão hóa tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của các chất béo cho vào.
Trên 55 - 70 các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các nhóm hydroxyl phân cực. Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Kéo dài thời gian xử lý nhiệt, có thể gây nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân từng phần và hòa tan phần nào các phần tử cấu thành của tinh bột, kèm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch. Như vậy nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxy hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt hồ hóa. [3]
Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng, nhiệt độ thấp nhất là nhiệt độ mà tại đó các hạt tinh bột bắt đầu mất tính lưỡng chiết, còn nhiệt độ cao nhất là nhiệt độ tại đó còn khoảng 10% hạt tinh bột chưa mất đi lưỡng chiết. Tùy thuốc điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH môi trường, nhiệt độ phá vỡ và trương nở hạt có thể biến đổi trong một khoảng khá rộng.
Phần lớn tinh bột được hồ hóa khi nấu và ở trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo bắt đầu từ 68oC.
Các biến đổi của tinh bột trong quá trình bảo quản Tinh bột thủyphân dextrin, maltodextrin, glucose, maltose.
- Sự hao hụt về tinh bột do hô hấp.
- Vi sinh vật thủy phân hoặc lên men tinh bột.
• Nấm mốc: Asp.niger, Asp.oryzae
amylase
Đồ án tốt nghiệp
11
• Nấm men.
1.1.2.2 Nước
Nước là một thành phần của thóc gạo và là một chỉ số quan trọng. Lượng nước trong hạt ở dạng tự do và liên kết. Lượng nước trong thóc gạo có ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi về chất lượng của thóc gạo trong quá trình bảo quản.
1.1.2.3 Glucid
Glucid là thành phần chủ yếu và chiếm tỉ lệ cao nhất trong thành phần hạt thóc.
Glucid của hạt thóc gồm các monosaccarid và disaccarid. Các chất đường này thường tập trung ở nội nhũ của hạt. Ngoài ra, glucid của thóc gạo còn có các polysaccarid như tinh bột, cellulose và hemicellulose.
1.1.2.4 Protein
Protein trong gạo có hàm lượng từ 6,6 – 10,4% tùy thuộc vào giống và điều kiện chăm sóc cây lúa. Protein trong gạo chủ yếu bao gồm bốn loại chính : globulin (14,17%), glutenin (70,9%), albumin (9,17%), prolamin (5%).
➢ Các biến đổi của protein trong quá trình bảo quản
• VSV hiếu khí:
Phân hủy acid amin thành acid hữu cơ & NH3: R – CH – COOH R – CH2 – COOH + NH3
NH2
Acid amin Acid hữu cơ Amoniac
• VSV kị khí:
Đồ án tốt nghiệp
12
Phân hủy acid amin tạo ra CO2 và các amin (là các chất độc cho cơ thể, nhất là amin mạch kín)
R – CH – COOH R – CH2 – NH2 + CO2
1.1.2.5 Lipid
Trong lúa gạo, hàm lượng chất béo rất nhỏ và tập trung ở lớp cám, aleuron và phôi hạt. Hàm lượng của nó chỉ chiếm trên 2%. Lipid tồn tại dưới dạng acid béo không no bao gồm acid oleic (43,2%), acid linoleic (30,6%), acid palmitic ( acid béo no 15,5%) và một lượng nhỏ các acid béo khác. Trong thành phần chất béo còn có một hàm lượng nhỏ lượng photpho. Vì vậy, trong quá trình bảo quản, nếu gặp điều kiện nhiệt độ cao kèm theo hàm lượng nước cao sẽ dẫn đến quá trình oxi hóa chất béo dễ dàng xảy ra gây biến chất và làm hư hỏng gạo.
➢ Biến đổi của lipid trong quá trình bảo quản
- Chất béo thủy phân Glycerin + acid béo (làm chua hạt) - Các acid béo mạch ngắn (<8C): mùi ôi
- Lipid phân hủy nhiệt lượng lớn hạt bị bốc nóng CH2OCOR1 CH2OH
CHOCOR2 + H2O Lipase CHOH + R1COOH + R2COOH +R3COOH CHOCOR3 CH2OH
1.1.2.6 Chất khoáng
Các chất khoáng vô cơ tập trung ở lớp vỏ trấu, hạt và phôi. Chất khoáng nhiều nhất trong vỏ trấu là Sillic, trong phôi hạt là Photpho, Kaki, Magie. Lượng Photpho trong hạt lúa đa số tồn tại ở dạng phitin (83%) và dạng acid nucleic (13%).
Đồ án tốt nghiệp
13
1.1.2.7 Vitamin
Vitamin trong lúa gạo chủ yếu là vitamin tan trong nước, các vitamin tan trong chất béo có hàm lượng không đáng kể. Trong các nhóm vitamin tan trong nước, chứa nhiều nhất là B1, kế đến là Vitamin B2,B6, PP, B12… Phần lớn lượng vitamin tập trung ở vỏ hạt, lớp aleuron và phôi hạt. Phần nội nhũ hạt chứa lượng vitamin rất ít. Vitamin là thành phần dễ mất mát trong quá trình chế biến và bảo quản lúa gạo.
1.1.2.8 Các thành phần khác
Trong gạo có các chất dễ bay hơi như NH3, H2S và các aldehyde. Đặc biệt hợp chất 2-acetyl-1-pyrolin tạo hương thơm đặc biệt cho cơm. Tuy nhiên nếu quá trình bảo quản không tốt thành phần lipid trong gạo sẽ phân hủy gây mùi khó chịu cho gạo.
1.1.2.9 Enzym
Hầu hết các quá trình xảy ra trong tế bào sống kể cả trong hạt đều tiến hành dưới tác dụng của enzyme. Có nhiều loại enzyme như: amilase, oxidase, peoxidase và các loại enzyme khác.
Tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường và chất xúc tác mà các enzyme này có cường độ hoạt động khác nhau gây cho thóc gạo có những biến đổi về chất lượng nhất định. Có loại enzyme xúc tác phản ứng làm tăng chất lượng thóc gạo, nhưng cũng có loại enzyme hoạt động làm thóc gạo bị giảm chất lượng nghiêm trọng. Chẳng hạn như enzyme phosphorilase xúc tác phản ứng tổng hợp nên tinh bột giúp hạt hoàn thiện hơn về mặt chất lượng trong quá trình chín sau thu hoạch. Nhưng ngược lại, enzyme hydrolase ( amilase, lipase…) khi gặp điều kiện thuận lợi sẽ thủy phân các acid hữu cơ phức tạp (tinh bột, lipid), thành những chất đơn giản dễ hòa tan nuôi phôi phát triển nhanh thành mầm.
Đồ án tốt nghiệp
14
1.1.2.10 Chất màu trong gạo lứt
Trong quá trình nghiên cứu các nhà khoa học đã xác định chất màu trong gạo lứt chính là anthocyanin, là chất màu thực vật thuộc nhóm flavonoid. Có ba nhóm anthocyanin chủ yếu là:
- Pelargonidin : màu vàng cam hoặc hồng - Cyanidin : màu hồng xỉn
- Delphinidin :màu đỏ hoặc tím
- Anthocyanin là một chất chống oxy hóa mạnh, có thể cắt dứt các cơn đau tim và ngăn cản sự tạo thành máu đông trong lòng mạch máu.
Thêm vào đó gạo lứt đỏ có chứa sắc tố có hàm lượng vitamin B2 nhiều hơn gạo lứt trắng.
Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng của 100g gạo lứt [53]
Thành phần Đơn vị Số lượng
Năng lượng kcal 370
Carbohydrate g 77,24
Đường g 0,85
Chất xơ g 3,5
Chất béo g 2,92
Protein g 7,94
Nước g 10,37
Vitamin
Vitamin B1 mg 0,401
Vitamin B2 g 0,093
Vitamin B3 mg 5,091
Vitamin B5 mg 1,493
Đồ án tốt nghiệp
15
Vitamin B6 mg 0,509
Vitamin B9 𝜇g 20
Khoáng
Canxi mg 23
Sắt mg 1,47
Magie mg 143
Phospho mg 333
Kali mg 223
Natri mg 7
Kẽm mg 2,02
Đồng mg 0,277
Mangan mg 3,743
Selenium 𝜇g 23,4
Folat 𝜇g 20
Acid béo no g 0,54
Acid béo không no 1 nối đôi
g 0,97
Acid béo no nhiều nối đôi
g 0,96
Bảng 1.4. So sánh thành phần dinh dưỡng của 100g gạo trắng và gạo lứt [53]
Thành phần Đơn vị Gạo trắng Gạo lứt
Năng lượng kcal 344 370
Nước G 14,0 10,37
Protein G 8,1 7,94
Đồ án tốt nghiệp
16
Lipid G 1,3 2,92
Glucid G 75 77,24
Cenlulose G 0,7 3,5
Canxi mg 36 23
Sắt mg 0,2 1,47
Phospho mg 108 333
Natri mg 5 7
Vitamin B1 mg 0,12 0,401
Vitamin B2 mg 0,04 0,093
Vitamin PP mg 1,9 5,0