Tiểu luận môn hóa sinh đại cương hệ thống tinh bột của các củ

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN BỘ MƠN HĨA SINH THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI :

HỆ THỐNG TINH BỘT CỦA CÁC CỦ

GVHD : NGUYỄN THỊ TRANG
NHÓM THỰC HIỆN: NHĨM 8
LỚP HỌC PHẦN : 210543202
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24, tháng 9, năm 2015


Tên sinh viên
1.
2.
3.
4.

5.

Trần Thanh Kiều
Ngơ Thị Hoa
Phạm Thiên Ân
Lữ Đình Hậu

Mã số sinh viên
14054691
14083091

14081011
14077611


PHẦN MỞ ĐẦU.........................................................Trang 1
1.Lí do chọn đề tài......................................................Trang 2
2.Mục đích nghiên cứu...............................................Trang 2
PHẦN NỘI DUNG.....................................................Trang 3
1.Giới thiệu chung về tinh bột....................................Trang 3
1.1.Tinh bột..............................................................Trang 3
1.2.Thành phần hóa học của tinh bột.....................Trang 3
1.3.Hạt tinh bột........................................................Trang 6
2.Hệ thống tinh bột một số loại củ thơng thường.....Trang 7
2.1.Củ sắn...................................................................Trang8
2.1.1.Cấu tạo.............................................................Trang 8
2.1.2.Tính chất của tinh bột sắn..............................Trang 9
2.1.3.Khả năng ứng dụng tinh bột sắn...................Trang10
2.2.Khoai lang...........................................................Trang 11
2.2.1.Cấu tạo............................................................Trang 11
2.2.2.Tính chất của tinh bột khoai lang..................Trang 11
2.2.3.Khả năng ứng dụng tinh bột khoai lang........Trang 12
3.Vai trò tinh bột biến tính của củ............................Trang 13
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................Trang 15
PHẦN KẾT LUẬN.....................................................Trang 16
LỜI CẢM ƠN.............................................................Trang 17
3


PHẦN MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài:
Tinh bột là nguồn năng lượng ưa thích cho hoạt động trao đổi chất. Trong khi các
nguồn năng lượng khác như protein và chất béo cũng làm được điều này, dĩ nhiên
chúng sẽ khơng làm tốt bằng tinh bột. Ngồi ra, trong những nguyên liệu quan
trọng cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, công nghiệp thực phẩm,
công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán thì những tính chất đặc trưng của nó góp
phần như tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp; có
khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm.
Là một sinh viên ngành cơng nghệ thực phẩm nhóm chúng em càng hiểu được tầm
quan trọng của tinh bột trong hoạt động sống con người. Chính vì vậy, nhóm chúng
em quyết định chọn đề tài “ Hệ thống tinh bột của các củ” để có thêm nhiều hiểu
biết về tinh bột đặc biệt là tinh bột trong các loại củ.

2. Mục đích nghiên cứu:
Hiểu được những đặc điểm, tính chất và cấu tạo tinh bột ở mọi loại củ. Từ đó kế
thừa các thành tựu nghiên cứu về củ tinh bột của quốc tế và trong nước, xác định
chiến lược nghiên cứu phát triển phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam và
nền kinh tế thị trường, có chính sách khuyến khích đầu tư và tiêu thụ sản phẩm,
chính sách hỗ trợ nghiên cứu phát triển, cơ chế phối kết hợp vận dụng những kiến
thước học được một cách chính xác và hiệu quả những sản phẩm tinh bột có nguồn

4


gốc từ củ. Đồng thời lựa chọn được nguồn tinh bột có những đặc điểm phù hợp để
sử dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm.

PHẦN NỘI DUNG

1.Giới thiêu chung về tinh bột

1.1. Tinh bột
Tinh bột là chất rắn vô định hình, màu trắng,khơng tan trong nước lạnh (ở nhiệt độ
thường).Trong nước nóng hạt tinh bột sẽ ngậm nước phồng lên tạo dung dịch keo
hay còn gọi là hồ tinh bột.

Hình 1.1. Hồ tinh bột dạng keo.
Trong tự nhiên tinh bột tồn tại rất nhiều trong các loại thực phẩm, trong đó các
loạicủ có chứa hàm lượng tinh bột rất lớnnhư khoai tây, khoai lang, khoai mì, khoai
mỡ, khoai từ…
5


1.2.Thành phần hóa học của tinh bột.
Tinh bột là loại polysaccaride có khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose
được nối với nhau bởi các liên kết –glucozit (C6H1005)n
Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể, mà gồm 2 polysaccaride khác nhau:
Amilose và Amilopectin.Nhìn chung trong tỉ lệ Amilose/Amilopectin trong đa số
tinh bột là ¼.Thường trong tinh bột của các củ :

o

Amilose:

Hình 1.2.Phân tử Amilose


Cấu tạo

-Khối lượng phân tử 20000-30000.
-Mạch thẳng không phân nhánh,tạo bởi 2-D glucose liên kết với nhau bằng

liên kết 1,4 glucoside.Với cấu trúc mạch thẳng nên trong dung dịch chung có
khuynh hướng liên kết lại với nhau tạo ra các tinh thể vì vậy tạo ra độ giịn
cho sản phẩm.
6


-Khi ở trong hạt tinh bột ,trong dung dịch,trong trạng thái bị thối hóa
amylose có cấu hình mạch giàn,khi them tác nhân kết tủa amylose mới
chuyển thành dạng xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 glucose.
-Độ hòa tan:Amylose thu được trong cơng nghiệp thường là sản phẩm thối
hóa nên khơng tan trong nước ,amylose mới tách ra từ hạt tinh bột thường có
độ hịa tan cao,song cũng khơng bền nhanh chóng bị thối hóa.Trong nước
nóng tạo trạng thái dung dịch keo.khi đó amylose ở trạng thái xoắn,ổn định
nhờ các liên kết hidro. Và ở trạng thái này amylose tạo phức với I 2 cho dung
dịch màu xanh đặc trưng.

o

Amilopectin:

Hình 1.2.Phân tử Amilopectin



Cấu tạo:

-Khối lượng phân tử:20000-1000000
-Mạch thẳng, phân nhánh, liên kết mạch thẳng là liên kết 1,4glucoside. Còn
liên kết trên các mạch nhánh là liên kết 1,6 -glucoside.

7


-Mức độ phân nhánh quy định độ dẻo của tinh bột,tùy thuộc nguồn nguyên
liệu. Trong tinh bột ngoài Amilose và Amilopectin cịn có 1 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 protide là chất khơi màu cho sự sinh tổng hợp
tinh bột.
-Amilopectin co nhiệt độ hồ hóa và dung dịch keo có độ nhớt cao hơn Amilose
-Amilopectin có dạng keo tạo phức với I2 cho màu tím.
Nguyên tắc tách riêng 2 phần amilose và amilopectin:
a) Trích ly Amilose (Am) bằng nước ở nhiệt độ khác nhau.Khuyếch tán tinh bột
trong nước, trong dung dịch đệm hoặc trong dung dịch formamide.(chất này không
gây ra hiện tương khử trùng hợp) rồi sau đó kết tủa amilose bằng tác nhân có cực.
(rượu n-butylic,xiclhexylic,izoamylic,hoặc tác nhân khơng cực).
b)Người ta cũng thường dùng phương pháp sắc kí cột đơn giản:cho dung dịch tinh
bột qua cột Ca3(PO4)2 sau đó rửa cột bằng dung dịch đệm phomat thì amilose bị
kéo theo,cịn 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 đồng đều hơn các phương pháp siêu phân đoạn
để phân tách riêng thành từng đoạn.
1.3. Hạt tinh bột

Hạt tinh bột của một số loại thực phẩm:

8


- Trong hệ vi hạt, tinh bột có dạng hạt, kích thước: 0,02 – 0,12 nm, có dạng hình
trịn, bầu dục hoặc đa giác (hạt bột khoai tây lớn nhất, tinh bột gạo bé nhất). Hạt
tinh bột có cấu tạo lớp bên trong là các tinh thể Amilose và Amilopectin sắp xếp
theo phương hướng tâm, dạng gấp khúc.
- Lớp kề vỏ bao ngồi đặc hơn và có các lổ nhỏ li ti cho các chất hòa tan xâm nhập
vào bên trong bằng con đường khuếch tán qua vỏ.
-Cấu tạo và kích thước hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây trồng trọt và quá trình
sinh trưởng của chúng.

Nguồn
Khoai tây
Khoai lang
Sắn

Nhiệt độ hồ hóa Kích thước hạt tinh
(tºC)
bột (µm)
56-69
30-150
52-64
15-80
52-64
15-80

2. Hệ thống tinh bột một số loại củ thơng dụng
9

Hình dạng
Bầu dục
Bầu dục
Tròn


Trong củ thì tinh bột là chất dự trữ chủ yếu, tồn tại dưới dạng đường đơn giản do
tinh bột có khối lượng phân tử lớn, cấu trúc cồng kềnh và không tan nên làm giảm
áp suất thẩm thấu trong tế bào. Các hydratcarbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do
quang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này được
gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong q trình
trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hóa thành tinh bột dự trữ ở trong củ.
2.1. Củ sắn
- Củ sắn là loại cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới như Brazin, Thái
lan, Việt nam…Củ sắn chứa nhiều tinh bột, hiện nay tại các nước trồng sắn trên thế
giới phần lớn sắn được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc. Một lượng nhỏ
sử dụng trong công nghệ chế biến.
2.1.1.Cấu tạo Củ sắn
Cấu tạo củ sắn thường gồm 4 phần chính:


Vỏ gỗ chiếm 0.5-3% khối lượng củ. Lớp vỏ gỗ có thể có màu trắng,
vàng hoặc nâu, cấu tạo từ cellulose, hầu như khơng có tinh bột. Vỏ gỗ
có tác dụng bảo vệ củ khỏi bị ảnh hưởng của ngoại cảnh.



Vỏ cùi (vỏ thịt) chiếm từ 5-20% khối lượng toàn củ. Vỏ cùi mềm gồm
các tế bào thành dày, ngoài cellulose cịn có các sắc tố, độc tố,

enzyme…Vì vỏ cùi chứa nhiều tinh bột (5-8%) nên khi chế biến nếu
tách đi thì tổn thất tinh bột, nếu khơng tách sẽ chế biến khó khăn vì
nhiều chất trong mủ ảnh hưởng đến màu sắc tinh bột.



Thịt sắn là phần chủ yếu của sắn, bao gồm các tế bào nhu mô là
cellulose, pentose, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất.
Lượng tinh bột trong thịt sắn phân bố không đều nhiều nhất ở lớp
ngồi rồi giảm dần vào trong, kích thước hạt tinh bột sắn 15-80 µm.
10




Lõi sắn thường ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới cuối củ, ở cuống lõi
to nhất rồi nhỏ dần đến cuối. Thành phần lõi gần như toàn bộ
cellulose và hemicellulose.

•

Ngồi các tế bào nhu mơ cịn có các tế bào thành cứng không chứa tinh bột,
cấu tạo từ cellulose. Những tế bào ở lớp ngoài thịt sắn chứa nhiều tinh bột,
càng sâu vào trong hàm lượng tinh bộ giảm dần.

2.1.2.Tính chất của tinh bột sắn:
Củ sắn và tinh bột sắn có pH trong khoảng 6-6.3. Tinh bột sắn có hàm lượng.
Amilopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao 215000 g/mol. Hàm lượng
Amilose khoảng 8-29% . Tinh bột sắn có những tính chất tương tự như các loại tinh
bột chứa nhiều Amylopectin như độ nhớt cao, xu hướng thối hóa thấp và độ bền

gel cao. Hàm lượng Amilose và Amylopectin trong tinh bột sắn liên quan đến độ
dính của củ nấu chín và nhiều tinh chất trong các úng dụng cơng nghiệp.
- Hình dạng, kích thước hạt tinh bột có thể được xác định bằng
kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử, phương pháp nhiễu xạ
laser... Kết quả nhiều nghiên cứu cho thấy tinh bột sắn chủ yếu có
dạng hình trịn, ovan, một số có dạng mũ, lõm…, tinh bột khoai
lang chủ yếu là dạng tròn, một số có dạng ovan, đa giác,
lõm...
•

Về kích thước tinh bột sắn:

Khoai khơng có khác nhau nhiều giữa các giống và cũng khơng có
sự khác biệt nhiều giữa tinh bột sn vi tinh bt khoai, thng
chỳng nm trong khong 4ữ50àm. Tuy nhiên cũng có sự khác
nhau chút ít về sự phân bố kích thước. Kích thước hạt cũng thay
đổi theo mùa vụ, vào mùa khơ tỷ lệ hạt có kích thước nhỏ lớn hơn
vào mùa ẩm.
11


•

Màu sắc và hình thức:

Màu sắc là một tiêu chí quan trọng đối với tinh bột, nhất là trong
công nghệ dệt và cơng nghệ thực phẩm, màu sắc có thể làm ảnh
hưởng đến màu sản phẩm. Do củ sắn có vỏ dễ bóc nếu áp dụng
cách bóc vỏ trước khi mài xát sẽ thu được tinh bột sắn có độ trắng
tốt. Với khoai lang, trong thịt củ có dịch bào chứa nhiều hợp chất

polyphenol dễ bị oxi hoá nên tinh bột thường bị sậm màu hơn chút
ít. Các hố chất như axit, SO2 ... có thể được dùng để cải thiện
màu, tuy nhiên đơi khi có thể ảnh hưởng đến tinh bột ngồi ý
muốn.
Cũng có thể làm cho tinh bột sắn trắng hơn bằng cách dùng li tâm
thay cho bể lắng, phơi nắng thay cho sấy. Tinh bột khoai với cách
sử lý phù hợp có thể đạt độ trắng 88 - 100 % (so với BaO).
2.1.3. Khả năng ứng dụng của tinh bột sắn:
Như đã trình bày ở trên, ngồi những thuận lợi về nguồn nguyên liệu, giá cả,
cách thức tách tinh bột thuận lợi, tinh bột sắn và khoai có nhiều tính chất đặc trưng
rất đáng q.
- Có hàm lượng Amilose thấp, Amilopectin cao tinh bột sắn có độ nhớt cao, độ dẻo
lớn, độ trong tốt. Các đặc tính này giúp tinh bột sắn có nhiều ứng dụng trong công
nghệ dệt.
- Trong công nghệ thực phẩm tinh bột sắn dùng để sản xuất các loại sản phẩm bánh
truyền thống đòi hỏi độ dẻo, độ trong như bánh xu xuê, các sản phẩm chè, phụ gia
cho các loại nước sốt .
- Với hàm lương Amilopectin cao, tinh bột sắn có độ phồng nở cao khi rán với dầu,
mỡ. Đặc tính này khiến nó đcã trở thành nguồn ngun liệu chính trong công nghệ
sản xuất các loại phồng tôm, phồng nấm, các loại snack
- Hàm lượng Amilose cao cũng giúp khả năng tạo màng tốt nhờ đó tinh bột sắn ứng
dụng nhiều trong sản xuất các loại giấy gói kẹo, bánh tráng. Do hàm lượng
12


Amilose thấp, tinh bột sắn hồ hố khơng có được độ ’’dòn’’ cần thiết cho các sản
phẩm dạng sợi như mì, miến…

2.2. Khoai lang
- Lợi thế của các cây có củ là cung cấp nguồn năng lượng dưới dạng tinh bột và

đường với giá rẻ. Mặc dù trên cùng một đơn vị trọng lượng nhưng khoai lang chỉ
cung cấp số năng lượng chỉ bằng 1/3 so với lúa gạo và lúa mì do chứa hàm lượng
nước cao hơn nhưng khoai lang lại cho năng suất cao hơn.
- Khoai lang là loại củ khơng có lõi. Dọc theo thân củ có hệ thống xơ nối ngọn củ
với đuôi củ. Các mắt trên của củ có thể là rễ củ hay mầm.
2.2.1.Cấu tạo khoai lang
Gồm 3 phần : vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ
•

Vỏ ngồi : mỏng chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc
tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Tác dụng làm giảm các tác
động bên ngoài hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong bảo quản.

•

Vỏ cùi : chiếm 5-12% gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và
dịch.

•

Thịt củ : gồm các tế bào nhu mơ có chứa tinh bột, hợp chất chứa nitơ.



Khoai lang có nhiều nhựa, tromg nhựa chứa tamin. Vì vậy trong chế biến
tinh bột khoai lang sản phẩm thường bị đen. Hàm lượng Amilose chiếm 23%
trong tinh bột.

2.2.2.Tính chất của tinh bột khoai lang

13


Lượng tinh bột trong khoai lang thường dao động từ 15-31%, hình dạng có dạng
bầu dục, kích thước hạt tinh bột từ 15-18 . Hàm lượng amilose trong khoai lang
20%, nhiệt độ hồ hóa 52-64C.
Hàm lượng các chất trong khoai lang như sau (%)
Nước
Glucid
Xenlulose
Protein
Chất béo
Tro

68.1
27.1
0.9
1.6
0.5
1

Các thành phần hóa học của khoai lang không cố định mà thường thay đổi tùy
thuộc vào giống cây trồng, khí hậu và thỗ nhưỡng…Với hàm lượng tinh bột lớn,
công nghệ tách tinh bột đơn giản nên khoai lang đã được sử dụng để khai thác tinh
bột với số lượng đáng kể.

2.2.3. Khả năng ứng dụng của tinh bột khoai lang:
So với tinh bột sắn tinh bột khoai lang có hàm lượng amilose cao hơn, đặc tính
này khiến nó dễ được ứng dụng làm phụ gia cho các sản phẩm cần độ mềm, tơi mà
không muốn có độ dai. Với hàm lượng amilose cao, tinh bột khoai lang có ưu thế

hơn về độ “dịn”, độ bền trong công nghệ tạo các sản phẩm dạng sợi như
miến, mì...

14


3.Vai trị tinh bột biến tính của các củ
Thực tế sản xuất ứng với mỗi sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi một dạng tinh
bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Có sản phẩm cần nhiều tinh bột Amilose ,
lại có những sản phẩm cần tinh bột thuần nhất Amylopectin. Có những sản phẩm
cần độ hịa tan tinh bột tốt, lại có những sản phẩm cần tinh bột bền, có loại cần độ
dẻo… Tuy nhiên tinh bột từ các loại củ vẫn cịn hạn chế nhiều tính chất, chưa đáp
ứng được những yêu cầu khác nhau trong công nghiệp. Vì vậy cần phải biến tính
tinh bột, tức là làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột để tạo ra các dẫn xuất
tinh bột có những tính chất khác với tinh bột ban đầu, bằng các phương pháp vật lý
và hóa học.

Người ta có thể dùng các phương pháp để gây biến hình tinh bột:
A.

. Phương pháp vật lý

Trộn tinh bột với chất trơ để hòa tan tốt tinh bột
Dùng nhiệt để làm đứt các liên kết giữ các phân tử tinh bột, làm phá hủy cấu trúc
của tinh bột khi hồ hóa, và sau khi hồ hóa xon chung sẽ có một số tính chất sau:


Trương nhanh trong nước



Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản



Bền khi ở nhiệt độ thấp



Có cơ đặc và khả năng giữ nước, giữ nước tốt
15


B.

Phương pháp hóa học

Để gây độc biến tinh bột, bằng cách dùng axit làm đứt các phân tử bột, giảm kích
thước phân tử tinh bột và tinh bột thu được có những tính chất mới:
•

Một một ít ái lực với iot

•

Độ nhớt đặc trưng bé hơn

•

Áp suất thẩm thấu cao hơn

•

Khi hồ hóa trong nước nóng hạt trương bé hơn.

•

Trong nước ấm có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa thì độ hịa tan cao hơn.

•

Nhiệt độ hồ hóa cao hơn

•

Chỉ số kiềm cao hơn

Dùng enzyme để gây biến hình tinh bột để thu được những tinh chất mong muốn.

16


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
2.
3.
4.
5.

SÁCH HĨA SINH CƠNG NGHIỆP. Chủ biên:LÊ NGỌC TÚ

Hóa sinh thực phẩm- trường ĐH cơng nghiệp TP HCM
/> /> />
17


KẾT LUẬN
Tóm lại, Tinh bột có nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất.trong đó tinh
bột biến hình đã góp phần tạo ra được nhiều loại sản phẩm khác nhau, phù hợp với
nhu cầu của người tiêu dùng. Bằng các phương pháp biến hình khác nhau mà các
sản phẩm tạo ra có các tính chất, chức năng khác nhau: độ dẻo, độ nhớt, độ dai phù
hợp với từng cảm quan của từng người. Đồng thời nó góp phần nâng cao giá trị
dinh dưỡng và giá trị cảm quan của các sản phẩm được chế biến ra. Do đó, càng
khẳng định được giá trị của các sản phẩm đó trên thị trường. Nhằm làm tăng khả
năng tiêu dùng và làm cho kinh tế ngay càng phát triển hơn.

18


LỜI CẢM ƠN
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM
cùng với Viện Công Nghệ Sinh học – Thực Phẩm và sự hướng dẫn tận tình của
giảng viên Nguyễn Thị Trang để chúng em hoàn thành tốt bài tiểu luận. Cảm ơn đề
tài mà cơ giao cho nhóm chúng em, tạo điều kiện cho nhóm chúng em mở rộng
thêm hiểu biết về chủ đề Tinh Bột của các loại củ.

19