1/5/2014

1

Phần 3: KHÁI NIỆM VỀ NGUYÊN LIỆU NGŨ CỐC VÀ CỦ BỘT SỬ DỤNG TRONG

CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC (ttt)

GV: ThS. Phan Thị Lan Khanh

Khoa Công Nghệ Thực Phẩm- Trường ĐHNL

Sắn

� Giới (Regnum) : Plantae

� Nghành (Division) : Magnoliophyta

� Lớp (Classis) : Magnoliopsida

� Bộ (Ordo) : Euphorbiales

� Họ (Familia ) : Euphorbiaceae (Họ Thầu dầu)� Phân họ (Subfamilia) : Crotonoideae

� Tông (Tribus) : Manihoteae

� Chi (genus) : Manihot

� Loài (Species, sp, Bug ): M. esculenta Crantz

Sắn

� Rễ củ mọc thành chùm từ gốc có 4 đến 8 nhánh. Củ khoaimì hai đầu nhọn.

� Đường kính củ thay đổi từ 2-25 cm, trung bình 5-7 cm và

dài từ 20 - 40cm, thỉnh thoảng có thể dài tới 1m.

� Nhìn chung, kích thước cũng như trọng lượng củ thay đổitheo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất.

Phân loại sắn

� Có 2 cách phân loại phổ biến sau� Phân loại sắn theo giống loại: loài sắn phổ biến: M.

esculenta Crantz. Trong loài này, có 2 loại được canh táclấy củ dùng:� làm lương thực (sắn ngọt chứa khoảng 80÷110mg HCN/kg lá

tươi và 20÷30mg HCN/kg củ tươi )� làm nguyên liệu cho công nghiệp sx tinh bột (sắn đắng

chứa tới 160÷240mg HCN/kg lá tươi và 60÷150 mg HCN/kg củtươi )

Sự phân loại này dựa trên hàm lượng độc tố HCN tiềmnăng của các giống, loại sắn (Liều ngộ độc ở người lớn là 20mg, ở trẻ em liều tử vong là 1mg/ kg)

� Khoai mì độc có đặc điểm củ nhỏ, trong, dẻo, có vị đắng.Độc chất có nhiều trong đầu củ, vỏ lụa và trong cuống lá.

� Khoai mì cao sản dùng trong công nghiệp chế biến bộtngọt, mì ăn liền, glucose, phụ gia dược phẩm, rượu..., cócọng lá dầy màu xanh ánh vàng, đọt lá màu tím, đặc biệtcủ nhỏ, tròn, dài, có vỏ lụa màu trắng, hàm lượngcyanogenic glucoside (60 - 150mg/ kg) nhiều hơn khoai mìthường (20 - 30mg/ kg).

Phân loại sắn

� Phân loại sắn theo màu sắc vỏ củ hoặc thịt củ:� Sắn đỏ: Vỏ cùi màu nâu đỏ, thường là sắn ngọt.� Sắn nghệ : Thịt củ màu vàng nghệ, dẻo khi chín.� Sắn trắng: Vỏ gỗ và vỏ cùi màu trắng, ruột cũng trắng,

thường là sắn đắng.

1/5/2014

2

Cấu tạo củ sắn

� Củ sắn có kích thước dài 0.1-1,2m, đường kính 2-12cm.

� Đường kính thường không đồng đều theo chiều dài củ,phần gần cuống to nhưng càng gần chuôi càng nhỏ.

� Hình dạng củ không đồng nhất. Có củ thẳng, củ cong, cócủ lại biến dạng cục bộ.

� Càng gần chuôi củ mềm vì ít xơ do phát triển sau.

� Khi thu hoạch khó có thể giữ cho củ nguyên vẹn, đó là mộttrong những khó khăn khi bảo quản tươi.

Cấu trúc thực vật của củ sắn

� General view of a cassava root (Onwueme, 1983)

Vỏ gỗ

� Chiếm 1÷3% chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Tỷ lệthực vỏ gỗ khoảng 0.5-2% so với khối lượng củ tùy theogiống, độ già và khối lượng củ.

� Dày khoảng 0.2÷0.6 mm� Màu trắng, nâu hoặc vàng…tùy theo giống� Không có giá trị dinh dưỡng.� Vỏ gỗ rất dễ tróc.

Vỏ cùi

� Vỏ cùi dày 1÷3 mm, chiếm ≈8÷15% khối lượng toàn củ,chứa một lượng mủ lớn.

� Vỏ cùi cấu tạo bởi 2 lớp tế bào :� Các lớp tế bào mô cứng (tế bào sinh gỗ) dễ dàng hóa gỗ khi vỏ gỗ

bị tróc trong điều kiện môi trường phù hợp; lớp tế bào này chứakhoảng 1% tinh bột, chứa các chất sinh màu (ví dụ các enzymepolyphenoloxydase, các polyphenol, các acid hữu cơ dễ biến màu,acid clorogenic.)

� Các lớp tế bào mô mềm: nằm sát tế bào mô cứng, chứa đầy dịchbào và khoảng 3÷11% tinh bột có kích thước hạt tinh bột rất nhỏ(≈ 3÷8µm), cùng với các polyphenol, linamarin, các enzyme cóchức năng tổng hợp nên các chất dinh dưỡng…duy trì sự sống củacủ. Khó khăn cho công tác bảo quản&chế biến củ, gây ảnh hưởngxấu cho chất lượng sản phẩm khi chúng bị biến đổi: gây chạy chỉ,làm xấu màu tinh bột…

Khe mủ

� Khe mủ nằm giữa vỏ cùi và thịt củ. Nhờ có khe củ mà vỏcùi dễ dàng tách ra khỏi thịt củ.

� Khe mủ chứa đầy dịch mủ (chứa tất cả các chất dinhdưỡng hòa tan nói trên) khi củ còn non và trở nên rỗnghơn, chứa ít mủ hơn, khi củ đã đạt tới độ chín sinh lý (hàmlượng tinh bột cao nhất trong củ). Đây là nơi tập trungnhiều mủ nhất trong củ sắn.

� Vì thế, khi bóc vỏ cùi và rửa sạch bằng nước mềm, ta loạiđược phần lớn mủ có trong củ.

Thịt củ

� Nằm ngay dưới khe mủ, chiếm ≈ 90% khối lượng củ.� Thịt củ là nơi dự trữ dinh dưỡng của củ sắn, chứa đầy tinh

bột, protein, lipid (các đốm dầu nằm xen kẽ với các hạttinh bột).

� Lớp thịt gần vỏ cùi chứa khoảng 20÷25% tinh bột.� Lớp thịt gần lõi…………………..12÷19%...............� Lớp thịt củ nằm giữa 2 lớp trên…48÷50%..............� Trong thịt củ, các polyphenol chiếm khoảng 10÷15%,

linamarin chỉ có khoảng 5% so với lượng linamarin cótrong vỏ củ, song đủ để gây nên tổn thất cho quá trình chếbiến. Do đó, phải loại chúng ra càng triệt để, càng tốt.

1/5/2014

3

Lõi củ

� Nằm giữa củ, chạy dài suốt chiều dài củ, chiếm 1 ÷2%khối lượng toàn củ, là vòng bao bó mạch giữ nhiệm vụ lưuthông nước và các chất dinh dưỡng khi củ còn gắn với câymẹ.

� Khi chặt củ thu hoạch, không khí sẽ đột nhập vào lõi củ,gây hiện tượng chảy nhựa vết cắt.

Rễ củ sắn

� Đây là các loại rễ củ.

� Khi rễ mọc, hình dạng củ thường có vẻ no tròn và bóngbẩy hơn nhưng hàm lượng tinh bột trong củ thực chất lạigiảm rất nhanh.

Lựa chọn

� Phương pháp cảm quan: xác định củ tốt củ xấu và xác định tương đốihàm lượng tinh bột.

� Củ khoai mì nhiều bột ít xơ, vỏ củ và vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ bụlà tốt. Loại củ cuốn dài khi chế biến năng suất bột kém vì cuống thựcchất gồm phần lớn là xơ gỗ.

� Sắn thu hoạch đúng độ già thì hàm lượng các polyphenol thấp, thuhoạch sớm hay mượn đều cao.

� Chọn củ trung bình rồi bẻ làm đôi:� Nếu ta chỉ dùng một lực vừa phải bẻ gãy củ và thấy thịt sắn chắc

và khô, trắng đục thì như vậy có thể coi là thu hoạch sắn đúng tuổi,hàm lượng tinh bột cao nhất. Củ sắn có nhiều tinh bột khi vỏ lụadính chặt với thịt củ.

� Nếu bẻ gãy củ cũng dễ dàng nhưng thấy thịt sắn có màu vàng nhạt,tuy chắc thịt nhưng phần giữa củ ướt thì đó là sắn non ít bột.

Các sản phẩm từ củ khoai mì

Các sản phẩm từ củ khoai mì

� Củ sắn được dùng để chế biến tinh bột, sắn lát khô, bột sắn nghiền hoặc dùng để ăn tươi.

� Từ sắn củ tươi hoặc từ các sản phẩm sắn sơ chế tạo thành hàng loạt các sản phẩm công nghiệp như:� Bột ngọt� Rượu cồn� Gluco� Sirô� Bánh kẹo� Mạch nha� Kỹ nghệ chất dính (hồ vải, dán gỗ),� Bún, miến, mì ống, mì sợi, bột khoai, bánh tráng, hạt trân châu (tapioca)� Phụ gia thực phẩm, � Phụ gia dược phẩm.

Các sản phẩm từ củ khoai mì

� Các dạng sản phẩm sắn được tiêu thụ chủ yếu:� Sắn viên

� Sắn lát

� Sắn khúc

� Tinh bột sắn

1/5/2014

4

Khoai tây

� Tên khoa học của khoai tây:� Giới (Regnum) : Plantae.

� Nghành (Division) : Magnoliophyta.

� Lớp (Classis) : Magnoliopsida (dicotyledones).

� Phân lớp (subclassis) : Lamiidae

� Bộ (Ordo) : Solanales

� Họ (Familia ) : Solanaceae

� Chi (genus) : Solanum

� Loài (Species,sp,Bug ): Solanum.ssp

flowers

fruit

compound leaf

lateral stem

main stems

stolons

tuber mother tuber roots

Cấu trúc thực vật của củ khoai tây

� Khoai tây là loại củ không có lõi.

� Từ cuống củ có những đường gân và ống dẫn (vòng bao bó mạch) dẫn

đến các mầm.

A longitudinal section of a potato tuber (Rastovski et. al., 1981)

Vỏ củ

� Dày khoảng 1÷2mm, gồm 2 lớp vỏ:� Vỏ ngoài: mỏng có chức năng bảo vệ củ.� Vỏ trong: rất mềm và khó tách ra khỏi ruột củ, cấu tạo

bởi nhiều tế bào ở dạng tinh thể.� Củ càng phát triển, các hạt này càng lớn và thể hiện rõ hình đa

giác, kích thước khoảng 100µm.� Lớp bên trong của vỏ trong, nơi tiếp giáp với ruột củ, có hệ

thống màng bao quanh, tạo sự phân lớp giữa vỏ củ và ruột củ.Nhờ thế, khi nấu chín củ, ta dễ dàng bóc được vỏ củ ra khỏiruột củ.

Vỏ củ

� Vỏ củ chứa rất ít tinh bột, vỏ sẽ dai hơn và đàn hồi hơn ởnhững củ giàu protein.

� Những giống củ giàu protein khi nấu chín sẽ ít bị nứt vỏ vàngược lại.

� Những giống củ khoai tây bị nứt vỏ khi luộc, thích hợp đểlàm nguyên liệu sản xuất tinh bột.

� Tỷ lệ protid/tinh bột trong khoai tây khoảng ≤0.12.� Vỏ củ khoai tây mới thu hoạch có màu sắc đặc trưng của

giống loài và không có solanin (Đỗ Tất Lợi,1995). Nhưngvỏ củ sẽ hóa xanh khi củ nảy mầm hoặc để ngoài ánh sángmặt trời. Khi ấy, tỷ lệ solanin có thể lên tới 0.02%÷0.13%,đủ để gây ngộ độc cho người sử dụng.

� Solanin có tính kháng sinh, vì thế sẽ làm tăng khả năngchống chịu của khoai trong thời gian bảo quản.

Mắt củ

� Mắt củ khoai tây thực chất là đỉnh mầm.

� Củ khoai càng lớn, mắt củ càng to.

� Gần mắt củ tập trung nhiều tanin và các polyphenol, cácalcaloid, các enzyme…nhất là vào thời gian nảy mầm.

� Ở mầm cũng có tinh bột, nhưng ít và hạt tinh bột có kíchthước nhỏ.

� Củ khoai tây có chất lượng nguyên liệu tốt là củ khoai tâycó ít mắt.

1/5/2014

5

Ruột củ

� Ruột củ khoai tây là khối mô các tế bào mềm, nơi tập trungnhiều tinh bột nhất (thành phần cấu thành nên tới 65÷80%trong lượng khô của củ).

� Ruột củ khoai tây chiếm tới 80÷92% khối lượng củ tươi,tùy theo giống và điều kiện canh tác.

� Càng sâu vào tâm củ, tinh bột càng ít và tích tụ nước nhiềuhơn.

Thành phần hóa học

� Nutrient content of potatoes

Các dạng sản phẩm từ khoai tây

Khoai lang

� Khoai lang thuộc chi Ipomoea, họ bìm bìm Convolvulaceae có mặt ởTrung Mỹ vào những năm 2600 đến 1000 trước Công Nguyên, sau đóphổ biến sang các nước khác ở châu Âu như Tây Ban Nha, Bồ ĐàoNha, châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippine, Indonesia, ViệtNam...

Khoai lang

� Khoai lang là loài cây thân thảo dạng dây leo sốnglâu năm, có các lá mọc so le hình tim hay xẻ thùychân vịt, các hoa có tràng hợp và kích thước trungbình.

� Khoai lang là cây lương thực có một tiềm năngđáng kể chưa được chú ý.� Có khả năng sản xuất sản lượng cao chất khô trên một

đơn vị diện tích đất đai, lao động và tiềm năng này cóthể đạt được ở nhiều vùng khí hậu và hệ thống canh tác.

� Có chu kỳ phát triển ngắn nhất trong số các loại câytrồng ở vùng nhiệt đới.

1/5/2014

6

Khoai lang

� Một cây khoai lang có thể cho 4-50 củ khác nhau, chiềudài củ có thể tới 30cm; hình trụ hoặc hình cầu và cân nặngtừ 100g đến 1 kg.

Khoai lang

� Trên thế giới hiện có trên 7.000 giống khoai trongđó có 1.944 giống cao sản.

� Trong 637 giống khoai được canh tác nhiều trênthế giới có:� 25 giống cho củ màu trắng

� 185 giống cho củ màu kem

� 220 giống cho củ màu vàng

� 143 giống cho củ màu cam

� 64 giống cho củ màu tím

Khoai lang

� Có nhiều giống khoai lang với đặc trưng riêng của các kíchcỡ, hình dáng, màu sắc, mức độ dinh dưỡng và khả năngthích hợp cho chế biến.

Khoai lang

� Rễ củ có hình dáng thuôn dài và thon, lớp vỏ nhẵnnhụi, có màu từ đỏ, tím, nâu hay trắng.

� Lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hay tím.

Cấu tạo của củ khoai lang

� Khoai lang là loại củ không có lõi.� Cuống củ nối với thân cây có hệ xơ chạy dọc theo củ, có

khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ.

Cấu tạo của củ khoai lang

� Mặt cắt ngang của một củ khoai lang trưởng thành có bốnlớp đồng tâm.

� Gồm:

� vỏ lụa chiếm khoảng 1% khối lượng củ

� vỏ cùi chiếm 5-10% trọng lượng toàn củ

� thịt củ

1/5/2014

7

Vỏ lụa

� Gồm những tế bào xít thành dày chứa sắc tố, tùy theogiống mà chứa các sắc tố khác nhau.

� Cấu tạo thành tế bào chủ yếu là cellulose có tác dụng giữcho khoai khỏi tác động từ bên ngoài và chậm mất nước.

Vỏ cùi

� Lớp vỏ cùi gồm những tế bào thành mỏng chứa tinh bột,nguyên sinh chất và dịch thể (mủ).

� Trong dịch thể có chứa nhiều chất khác như tanin, sắc tố,enzim, v.v…

� Hàm lượng tinh bột trong tế bào này ít hơn so với các tếbào thịt củ.

Thịt củ

� Thịt củ gồm những tế bào nhu mô chứa tinh bột, các chấtnitơ và một số các chất vi lượng khác.

� Tùy theo từng củ mà giữa các lớp tế bào nhu mô đôi khicòn có các lớp tế bào thành dày cấu tạo chủ yếu làcellulose. Các lớp này thường chạy dọc theo củ.

� Tinh bột củ khoai lang chủ yếu ở phần thịt củ.� Khác với sắn là mủ khoai lang không những nhiều ở lớp

vỏ cùi mà trong lòng thịt củ cũng nhiều.� Khoai lang nhiều mủ, trong mủ khoai chứa sắc tố, tanin và

enzim là những chất sinh màu trong quá trình chế biến làmảnh hưởng tới chất lượng tinh bột thành phẩm.

Thịt củ

Thành phần hóa học Thành phần hóa học

� Các thành phần hoá học của các củ không cố định mà thường thay đổituỳ thuộc giống cây trồng, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tácv.v...

1/5/2014

8

Thành phần hóa học

� Tùy thuộc vào giống và giai đoạn phát triển từ khitrồng cho đến khi thu hoạch có 20-50% chất khô.

� Carbohydrates chiếm khoảng 90% lượng chất khô,hầu hết là tinh bột.

� Độ ngọt của khoai lang phụ thuộc vào hàm lượngđường, hầu hết phụ thuộc hàm lượng đườngmaltose nhưng kể cả đường sucrose, glucose vàfructose, từ 5 đến 30% hàm lượng chất khô.

� Các chất không phải tinh bột là cácpolysaccharides chiếm từ (0.5-7.5%), protein (1-10%) và lipids (1- 2%).

Thành phần hóa học

� Hàm lượng sắt trong các loại khoai lang đều cao, nhấtlà giống khoai lang màu cam.

� Khoai lang còn chứa khá nhiều chất kẽm, nhất làgiống khoai lang màu trắng và màu cam.

� Kẽm và sắt là 2 chất rất thiếu trong gạo, chẳng nhữngthế, trong gạo còn có chất phytase ngăn cản hấp thusắt và kẽm của các loại thực phẩm khác trong ruột.

� Khoai lang còn có khá nhiều chất vôi và kali.� Các vi chất có trong khoai lang khá dồi dào, ăn khoai

lang đơn thuần bảo đảm cung cấp thừa lượng vitaminA, đáp ứng 28% nhu cầu vitamin C, 25% chấtmanganese, 16% chất đồng, xơ và vitamin B6, 8%chất sắt và kali

Thành phần hóa học

� Khoai lang bí có lượng tiền chất vitamin A lên đến9180 µg/100 củ, chỉ thua cải xanh (17.535) và cà-rốt(13.485).

� Liên hiệp quốc khuyến khích các nước đang phát triểnsử dụng khoai lang bí để bổ sung nguồn vitamin A.

� Năng lượng có trong khoai lang rất ít, chỉ bằng 1/3 sovới cơm và ½ so với khoai tây.

� Trong khoai lang còn chứa các thành phần không dễbị phân hủy trong các dung môi hữu cơ, vì vậy khi ănkhoai lang sẽ rất nhanh tạo cảm giác no bụng, ăn quánhiều khoai lang cũng sẽ gây đầy bụng, khó tiêu.

Thành phần hóa học

� Khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứanhiều chất chống ô-xy hóa ngăn chặn sự phát triển của tếbào ung thư, chống lão hóa và làm sạch các chất bẩn trongmạch máu.

� Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin (có nhiều trongkhoai lang tím), carotenoid, trong đó khoai lang tím chứanhiều chất chống ô-xy hóa tổng số nhất, kế đến là khoailang hồng và khoai lang bí.

Thành phần hóa học Thành phần hóa học

� Trong khoai có hệ enzym phức tạp, sau khi đào các enzymđều hoạt động mạnh nhưng mạnh hơn cả là amylaza.

� Do amylaza phân hủy tinh bột thành đường nên sau khiđào lượng tinh bột trong củ giảm, độ ngọt của khoai tănglên.

� Measurements # on sweet potato pulp

1/5/2014

9

Các sản phẩm từ khoai lang

� Phổ sử dụng của khoai lang :

� dùng để ăn tươi, làm lương thực, thực phẩm.

� dùng làm thức ăn chức năng, thức ăn kiêng

� chế biến bột

� rượu cồn

� bánh kẹo

� nghiên cứu để làm màng phủ sinh học ( bioplastic)

� sử dụng củ và lá khoai để làm thức ăn gia súc

Các sản phẩm từ khoai lang

� Ở Trung Quốc tinh bột khoai lang chiếm một tỷ lệ quantrọng (15% – 20% tổng sản lượng tinh bột) với sản lượnghàng năm lên tới 300000 nghìn tấn).

� Nhật Bản hàng năm cũng sản xuất vài nghìn tấn tinh bộtkhoai lang.

Các sản phẩm từ khoai lang

Các sản phẩm từ khoai lang Khoai lang

� Mức độ phổ biến của các sản phẩm chế biến từ khoai langchưa thực sự phổ biến trên thị trường thế giới.

� Nguyên nhân cơ bản gây nên sự hạn chế phổ sử dụng củakhoai lang do đặc điểm sinh học của củ:� Vỏ củ có màu, trong thịt củ có dịch bào chứa nhiều hợp chất

polyphenol dễ bị oxi hoá, rất nhiều các chất hòa tan bị rửa trôi)� Kích thước hạt tinh bột khoai lang rất không đồng đều ngay cả

trong 1 củ, 35% tinh bột khoai lang 35μm…chi phối việc áp dụngcủa công nghệ chế biến). Vì vậy khi mài xát giảm hiệu suất sửdụng và trích ly nguyên liệu.

� Trong củ khoai lang chứa nhiều enzim thủy phân có hoạt tínhmạnh, hiệu suất sử dụng nguyên liệu giảm.

� Vỏ củ quá mỏng dễ bị tróc vỏ và không tái sinh như vỏ củ khoaimì.

1/5/2014

10

Sweet Potato Weevil (Cylas formicarius elegantulus)

� Chỉ số chất lượng khoai làm nguyên liệu sản xuất tinh bộtgồm:� hàm lượng tinh bột� kích thước củ� tỷ lệ đất và tạp chất� tỷ lệ sùng hà� thối và giập nát� tỷ lệ mọc mầm� độ già� mùi vị do bị ngâm nước