Tinh bột trong ngũ cốc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP MÔN HÓA HỌC THỰC PHẨM TINH BỘT TRONG NGŨ CỐC NHÓM SVTH: PHAM PHẠM GIA PHONG 60801554 NGUYỄN THÁI DUY 60800319 GVHD: ThS. TÔN NỮ MINH NGUYỆT MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TINH BỘT 2 Nguồn gốc của sự hình thành tinh bột 2 Khái niệm tinh bột 2 Cấu tạo hóa học của tinh bột: 3 Một số tính chất hóa học của tinh bột: 4 CHƯƠNG 2: TINH BỘT TRONG CÁC LOẠI NGŨ CỐC 6 2.1. Tinh bột trong các loại ngũ cốc 6 2.2: Tinh bột trong một số loại ngũ cốc thông dụng 6 2.2.1. Lúa mì 6 2.2.2. Lúa gạo 7 2.2.3. Ngô 7 2.3 Phương pháp tách tinh bột từ ngũ cốc 8 CHƯƠNG 3: TINH BỘT BIẾN HÌNH –ỨNG DỤNG KHÁC 8 3.1 Tinh bột biến hình 8 3.2 Một vài ứng dụng khác của tinh bột 9 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Nhiệt độ hồ hóa một số loại tinh bột 5 Bảng 2.1: Phần trăm giá trị dinh dưỡng chất khô của 1 số hạt 6 Bảng 2.2: Thành phần tinh bột lúa mì 6 Bảng 2.3: Tỷ lệ amylose và phân loại gạo 7 Bảng 2.4: Thành phần tinh bột ngô 7 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Quang hợp ở lá cây 2 Hình 1.2 : Hồ tinh bột dạng keo 3 Hình 1.3 : Mô hình phân tử amylose 3 Hình 1.4: Mô hình phân tử amylopectin 4 Hình 1.5: DD hồ tinh bột tác dụng với I2 5 Hình 2.1: Cấu tạo hạt lúa mình 6 Hình 2.2: Cấu tạo hạt lúa gạo 7 Hình 2.3: Cấu tạo hạt ngô 7 Hình 3.1: Tinh bột ngô chống vón cục đường 9 Hình 3.2: Bao thuốc viên 9 Hình 3.3: TBBT tạo gel trong mứt,kẹo 9 Hình 3.4: TBBT tạo độ dai trong TP 9 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TINH BỘT Nguồn gốc của sự hình thành tinh bột trong cơ thể thực vật Tinh bột được hình thành trong quá trình quang hợp ở cây xanh.Quang hợp là quá trình nhờ đó cây xanh hấp thụ năng lượng ánh sang mặt trời và biến đổi nó thành năng lượng hóa học tích lũy trong các phân tử hydrat cacbon Cn(H2O)m. Đó là quá trình có ý nghĩa to lớn bởi vì trực tiếp hay gián tiếp ,quang hợp tạo nên hầu như toàn bộ hợp chất carbon troNg cơ thể sống. Có thể biểu diễn quá trình quang hợp theo phương trình tóm tắt sau: Ánh sang mặt trời 6CO2 +6H2O C6H12O6 +6O2 Chất diệp lục n C6H12O6 (C6H12O6)n Hình 1.1: Quang hợp ở lá cây (TLTK: ) Đây là một phản ứng đặc biệt vì nguyên liệu cần cho phản ứng thì rất đơn giản tạo nên hợp chất rất quan trọng cho sự sống.Con người ao ước tổng hợp được tinh bột trong phòng thí nghiệm cũng từ {CO2, H2O,Ánh sang} nhưng chưa bao giờ thành công!!!!! Khái niệm tinh bột : Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng ,không tan trong nước lạnh.Trong nước nóng hạt tinh bột sẽ ngậm nước,phồng lên tạo dung dịch keo hay còn gọi là hồ tinh bột. Hình 1.2 : Hồ tinh bột dạng keo (TLTK: 1.3 Cấu tạo hóa học của tinh bột: Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể,mà gồm 2 polysacaride khác nhau:Amilose và amilopectin.Nhìn chung tỉ lệ amilose/amilopectin trong đa số tinh bột là ¼. Thường trong tinh bột loại nếp (gạo nếp ,ngô nếp) gần như 100% là amilopectin.Trái lại trong tinh bột đậu xanh dong riềng hàm lượng amilose chiếm trên 50%. Nguyên tắc tách riêng hai phần amilose và amilopectin. a)Trích ly amilose (Am) bằng nước ở nhiệt độ khác nhau.Khếch tán tinh bột trong nước,trong dung dịch đệm hoặc trong formamide.(chất này không gây ra hiện tượng khử trùng hợp,) rồi sau đó kết tủa amilose bằng tác nhân có cực (rượu n-butylic,xiclohexylic,izoamylic) hoặc bằng tác nhân không cực. b)Người ta cũng thường dung phương pháp sắc kí cột đơn giản :cho dung dich tinh bột qua cột Ca3(PO4)2 ,sau đó rửa cột bằng bằng dung dịch đệm photphat thì amilose bị kéo theo ,còn amilopectin nằm lại trên cột. Amilose và amilopectin thu được dù tinh sạch cũng chưa phải là những chất đồng thể.Vì vậy có thể dùng các phương pháp siêu phân đoan đễ tách riêng thành từng đoạn đồng đều hơn. 1.3.1 Cấu tạo amilose: Hình 1.3 -Khối lượng phân tử: 20000-30000 -Mạch thẵng ,không phân nhánh,tạo bởi 2 α-D glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1,4 glucoside. -Khi ở trong hạt tinh bột ,trong dung dịch,hoặc ở trong trạng thái bị thoái hóa amylose có cấu hình mạch giản,khi thêm tác nhân kết tủa vào amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc,mỗi vòng xoắn gồm 6 glucose. -Độ hòa tan : amylose thu được trong công nghiệp thường là sản phẩm thoái hóa nên không tan trong nước, amylose mới tách ra từ hạt tinh bột thường có độ hòa tan cao,song cũng không bền và nhanh chóng bị thoái hóa. Trong nước nóng tạo trang thái dung dich keo ,khi đó amylose tồn tại ở trạng thái xoắn,ổn định nhờ các liên kết Hidro,và ở trạng thái này amylose tại phức với I2 cho dung dịch màu xanh đạc trưng. 1.3.2 Cấu tạo amilopectin: Hình 1.4 -Khối lượng phân tử: 200000-1000000 -Mạch thẳng ,phân nhánh .Liên kết trên mạch thẳng là liên kết 1,4 α -glucoside,còn kiên kết trên các mạch nhánh là liên kết 1,6 α-glucoside. -Mức độ phân nhánh quy định độ dẻo của tinh bột,tùy thuộc nguổn nguyên liệu.Trong tinh bột ngoài Am và AP còn có một lượng polypeptide liên kết hóa học với tinh bột ,khi thủy phân polypeptide này người ta thấy có chứa 6 chất sau:arginin,leusin,histidin,proline,oxyprodine,người ta cho rằng polypeptide này là chất khơi màu của sự sinh tổng hợp tinh bột. -AP có nhiệt độ hồ hóa và dung dịch keo có độ nhớt cao hơn Am -AP ở dạng keo tạo phức với I2 cho màu tím. 1.4 Một số tính chất hóa học của tinh bột: 1.4.1 Sự trương nở của hạt tinh bột: -Khi hòa tan tinh bột vào nước do kích thước phân tử của tinh bột lớn nên đầu tiên các phân tử sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột .Tại đây chúng sẽ tương tác với nhóm hoạt động của tinh bột,quay cực,các phổ hồng ngoại và hàm lượng glucose tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liên kết ở mắt xích nào đó của phân tử tinh bột bị yếu đi,do đó phân tử tinh bột bị xê dịch rồi bị “rão”ra và bị trương lên. -Người ta thấy rằng khi ở nhiệt độ thường tinh bột hấp thụ 25-50% nước mà hạt vẫn chưa trương .Ở 60OC tinh bột ngô hấp thụ 300% nước,khi ở 700C thì hấp thụ 1000% nước,và khi trương nở cực đại tinh bột có thể hấp thụ 2500% nước. 1.4.2 Sự hồ hóa tinh bột : -Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa.Các hạt tinh bột có kích thước khác nhau ,từ nguồn khác nhau sẽ khác nhau về nhiệt độ chuyển trang thái .Hạt lớn bị hồ hóa đầu tiên ,hạt bé nhất sẽ hồ hóa sau cùng ,ở hạt tinh bột bé có cấu tạo chặt các phân tử liên kết với nhau bằng một số lớn các liên kết hydro bền nên việc phá vỡ hạt khi hồ hóa ở hạt lớn và hạt be1phai3 xảy ra ở nhiệt độ khác nhau.Vì vậy ,nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ. -Nhìn chung quá trình hồ hóa tinh bột ở tất cả tinh bột đều giống nhau:ban đầu độ nhớt của hồ tinh bột tăng dần lên sau đó qua một cực đại rồi giảm xuống . Bảng 1.1: Nhiệt độ hồ hóa một số loại tinh bột (TLTK: ebook Tinh bột thực phẩm) 1.4.3 Tạo phức với I2 cho màu xanh tím đặc trưng: Hình 1.5 (TLTK: ) CHƯƠNG 2: TINH BỘT TRONG CÁC LOẠI NGŨ CỐC 2.1: Tinh bột trong các loại ngũ cốc: Các loại ngũ cốc giàu tinh bột bao gồm có : lúa, ngô, kê, lúa mì, đại mạch, yến mạch… Bảng 2.1: Phần trăm giá trị dinh dưỡng chất khô của 1 số hạt Tinh bột Protein Lipid Cellulose Tro Nước Lúa mì 63,8 16,8 2,0 2,0 1,8 13,6 Cao lương 71,7 12,7 3,2 1,5 1,6 9,9 Kê 59,0 11,3 3,8 8,9 3,6 13,0 Ngô 69,2 10,6 4,3 2,0 1,4 12,5 Lúa 62,4 7,9 2,2 9,9 5,7 11,9 2.2: Tinh bột trong một số loại ngũ cốc thông dụng: 2.2.1. Lúa mì: ( sảm phẩm thương mại: hạt lúa mì, bột mì ) Bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: + Vỏ quả: chiếm 04-06% khối lượng hạt + Vỏ hạt: chiếm 2-2,5% khối lượng hạt + Lớp alơrông + Nội nhũ: Tinh bột tập trung chủ yếu ở phần nội nhũ: từ 78-82%. Tùy thuộc vào mức độ liên kết của protein với các hạt tinh bột mà nội nhũ có thể trắng trong hay trắng đục. Hình 2.1:Cấu tạo lúa mì (google hình ảnh) Bảng 2.2: Thành phần tinh bột lúa mì ( TLTK: Hóa Sinh Công Nghiệp trang 149 ) Thành phần tinh bột lúa mì amylose amylopectin 25% 75% 2.2.2. Lúa gạo: ( sảm phẩm thương mai: hạt gạo, bột gạo ) Bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: + Vỏ trấu: chiếm 19-21% khối lượng hạt + Vỏ quả: chiếm 05-06% khối lượng hạt + Vỏ hạt: chiếm 1-2,5% khối lượng hạt + Lớp alơrông: chiếm 6-12% khối lượng hạt + Nội nhũ: phần được sử dụng lớn nhất của hạt lúa gạo, gồm các tế bào lớn chứa đầy các hạt tinh bột, protein, một ít cellulose, chất béo, tro và đường. Tinh bột tập trung chủ yếu ở phần nội nhũ: khoảng 80% Hình 2.2: cấu tạo hạt gạo (www.ntu.edu.vn/canbo/.../cau%20tao%20giai%20phau.ppt.aspx) Bảng 2.3: Tỷ lệ amylose và phân loại gạo ( Nguồn: ) Tỉ lệ amylose và phân loại gạo Amylose Loại gạo 0 - 2% Dẻo 2 – 20% Mềm (amylose thấp) 20 – 25% Mềm (amylose TB) > 25% Cứng 2.2.3. Ngô: ( sản phẩm thương mại: hạt ngô, bột ngô) Bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: + Vỏ quả: chiếm 05-07% khối lượng hạt + Vỏ hạt: chiếm 2% khối lượng hạt + Lớp alơrông: chiếm 6-8% khối lượng hạt + Phôi: có chứa gần 5% tinh bột ( ở phôi các hạt khác thì không có điều này) + Nội nhũ: chiếm 72-75% khối lượng hạt phần được sử dụng lớn nhất của hạt lúa mì, gồm các tế bào lớn chứa đầy các hạt tinh bột, protein, một ít cellulose, chất béo, tro và đường. Tinh bột tập trung chủ yếu ở phần nội nhũ: từ 77- 84% Hình 2.3: Cấu tạo hạt ngô (www.ntu.edu.vn/canbo/.../cau%20tao%20giai%20phau.ppt.aspx) Bảng 2.4: Thành phần tinh bột ngô ( Hóa Sinh Công Nghiệp trang 149 ) Thành phần tinh bột ngô Amylose Amylopectin 25% 75% 2.3 Phương pháp tách tinh bột từ ngũ cốc Ngâm hạt trong nước ấm (~500C) có chứa SO2 ở nồng độ nhất định (0,1 – 0,2 %) trong thời gian dài ( 30h -50h) để là mềm hạt , dễ dàng cho việc tách tinh bột. SO2 là tác nhân vừa có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật gây thối, vừa có tác dụng làm cho màng protein bị trương lên, bị phân rã và khuếch tán dễ dàng vào dung dịch. Sau đó, đem hạt đi nghiềm với nước trong thiết bị thích hợp rồi đem khối đã được nghiền đi ly tâm. Ta sẽ thu được tinh bột lắng xuống dưới, còn phần trên là những thành phần khác như protein, các vitamin B, chất màu… HẠT NGŨ CỐC NGÂM LÀM MỀM HẠT Nước ấm (50OC) có SO2 (0,1 – 0,2 %) NGHIỀN ƯỚT LY TÂM TINH BỘT NHỮNG THÀNH PHẦN KHÁC SƠ ĐỒ MINH HỌA CHƯƠNG 3: TINH BỘT BIẾN HÌNH – MỘT VÀI ỨNG DỤNG KHÁC CỦA TINH BỘT 3.1 Tinh bột biến hình Các cấu tử của tinh bột không bền khi nấu kéo dài, nhất là khi khuấy mạnh và ở pH thấp.Điều đó kéo theo sự đổ vỡ các hạt tinh bột hòa tan , hạ độ nhớt của chế phẩm.Chính vì lý do đó, người ta đã xử lý tinh bột nhằm tạo dạng lưới ngang giữa các phân tử amylose hay amylopectin nhờ biến đổi hóa học => Tinh bột biến hình. Các hóa chất thường dùng như : epiccloridrin tạo cầu ete , natri trimetaphostphat tạo cầu este. Chỉ cần một tỉ lệ mạng lưới thấp ( 1 cầu đối với mỗi 300 gốc glucoza ) đã có thể chống được sự đổ vỡ của các hạt tinh bột, duy trì độ nhớt cao của dung dịch. Tính chất của tinh bột biến hình: độ nhớt, độ bền dính cao, cấu trúc trong hơn tinh bột thường. Tạo dung dịch hồ cũng bền hơn. 3.2 Một vài ứng dụng khác của tinh bột Hình 3.1: Tinh bột bắp giúp đường khỏi bị vón cục (google ảnh) Hình 3.2: Tinh bột giàu amylose chế biến các màng bao ăn được: bao thuốc viên (google ảnh) Hình 3.3: Tinh bột biến tính được dùng làm chất phụ gia tạo gel trong mứt, kẹo. (google ảnh) Hình 3.4: Tinh bột biến tính dùng để thay thế hàn the để tạo độ dai, giòn trong TP như xúc xích, giò lụa…(google ảnh) TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Ngọc Tú, 2001, Hóa học thực phẩm , NXB Khoa Học & Kỹ Thuật Hà Nội, 290p Lê Ngọc Tú, 2002, Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt, NXB Khoa Học & Kỹ Thuật Hà Nội Lê Ngọc Tú, 2004, Hóa sinh công nghiệp , NXB Khoa Học & Kỹ Thuật Hà Nội, 443p 6. www.ntu.edu.vn/canbo/.../cau%20tao%20giai%20phau.ppt.aspx 7. 8.