Khái niệm về nguyên liệu ngũ cốc và củ bột sử dụng trong chế biến lương thực

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 khoai mì 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 đổi theo 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 tác lấy 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 củ tươi ) Sự phân loại này dựa trên hàm lượng độc tố HCN tiềm năng của các giống, loại sắn (Liều ngộ độc ở người lớn là 20 mg, 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 bột ngọt, mì ăn liền, glucose, phụ gia dược phẩm, rượu..., có cọng lá dầy màu xanh ánh vàng, đọt lá màu tím, đặc biệt củ nhỏ, tròn, dài, có vỏ lụa màu trắng, hàm lượng cyanogenic glucoside (60 - 150mg/ kg) nhiều hơn khoai mì thường (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, có củ 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 một trong 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 lệ thực vỏ gỗ khoảng 0.5-2% so với khối lượng củ tùy theo giống, độ già và khối lượng củ.
Dày khoảng 0.2÷0.6 mm
Màu trắng, nâu hoặc vàngtùy 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 chứa khoảng 1% tinh bột, chứa các chất sinh màu (ví dụ các enzyme polyphenoloxydase, 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 dịch bào và khoảng 3÷11% tinh bột có kích thước hạt tinh bột rất nhỏ (≈ 3÷8µm), cùng với các polyphenol, linamarin, các enzyme có chức năng tổng hợp nên các chất dinh dưỡngduy trì sự sống của củ. Khó khăn cho công tác bảo quản&chế biến củ, gây ảnh hưởng xấu 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 vỏ cùi dễ dàng tách ra khỏi thịt củ.
Khe mủ chứa đầy dịch mủ (chứa tất cả các chất dinh dưỡng hòa tan nói trên) khi củ còn non và trở nên rỗng hơn, chứa ít mủ hơn, khi củ đã đạt tới độ chín sinh lý (hàm lượng tinh bột cao nhất trong củ). Đây là nơi tập trung nhiều mủ nhất trong củ sắn.
Vì thế, khi bóc vỏ cùi và rửa sạch bằng nước mềm, ta loại được 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 hạt tinh 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 trên48÷50%..............
Trong thịt củ, các polyphenol chiếm khoảng 10÷15%, linamarin chỉ có khoảng 5% so với lượng linamarin có trong vỏ củ, song đủ để gây nên tổn thất cho quá trình chế biến. 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 lưu thông nước và các chất dinh dưỡng khi củ còn gắn với cây mẹ.
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 bóng bẩy hơn nhưng hàm lượng tinh bột trong củ thực chất lại giảm rất nhanh. Lựa chọn
Phương pháp cảm quan: xác định củ tốt củ xấu và xác định tương đối hàm lượng tinh bột.
Củ khoai mì nhiều bột ít xơ, vỏ củ và vỏ bao mỏng, cuống ngắn củ bụ là tốt. Loại củ cuốn dài khi chế biến năng suất bột kém vì cuống thực chất gồm phần lớn là xơ gỗ.
Sắn thu hoạch đúng độ già thì hàm lượng các polyphenol thấp, thu hoạch 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 lụa dính 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 khỏi ruột củ. Vỏ củ
Vỏ củ chứa rất ít tinh bột, vỏ sẽ dai hơn và đàn hồi hơn ở những củ giàu protein.
Những giống củ giàu protein khi nấu chín sẽ ít bị nứt vỏ và ngược lại.
Những giống củ khoai tây bị nứt vỏ khi luộc, thích hợp để làm 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). Nhưng vỏ củ sẽ hóa xanh khi củ nảy mầm hoặc để ngoài ánh sáng mặt 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 năng chống 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, các alcaloid, các enzymenhất là vào thời gian nảy mầm.
Ở mầm cũng có tinh bột, nhưng ít và hạt tinh bột có kích thước nhỏ.
Củ khoai tây có chất lượng nguyên liệu tốt là củ khoai tây có ít mắt. 1/5/2014 5 Ruột củ
Ruột củ khoai tây là khối mô các tế bào mềm, nơi tập trung nhiều 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 nhiều hơn. 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 ở Trung Mỹ vào những năm 2600 đến 1000 trước Công Nguyên, sau đó phổ biến sang các nước khác ở châu Âu như Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippine, Indonesia, Việt Nam... Khoai lang
Khoai lang là loài cây thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có các lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, các hoa có tràng hợp và kích thước trung bình.
Khoai lang là cây lương thực có một tiềm năng đáng 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 có thể đạt được ở nhiều vùng khí hậu và hệ thống canh tác.
Có chu kỳ phát triển ngắn nhất trong số các loại cây trồng ở vùng nhiệt đới. 1/5/2014 6 Khoai lang
Một cây khoai lang có thể cho 4-50 củ khác nhau, chiều dài củ có thể tới 30cm; hình trụ hoặc hình cầu và cân nặng từ 100g đến 1 kg. Khoai lang
Trên thế giới hiện có trên 7.000 giống khoai trong đó có 1.944 giống cao sản.
Trong 637 giống khoai được canh tác nhiều trên thế 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 kích cỡ, hình dáng, màu sắc, mức độ dinh dưỡng và khả năng thích hợp cho chế biến. Khoai lang
Rễ củ có hình dáng thuôn dài và thon, lớp vỏ nhẵn nhụi, 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 bốn lớp 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 theo giống mà chứa các sắc tố khác nhau.
Cấu tạo thành tế bào chủ yếu là cellulose có tác dụng giữ cho 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 tế bào thịt củ. Thịt củ
Thịt củ gồm những tế bào nhu mô chứa tinh bột, các chất nitơ và một số các chất vi lượng khác.
Tùy theo từng củ mà giữa các lớp tế bào nhu mô đôi khi còn có các lớp tế bào thành dày cấu tạo chủ yếu là cellulose. 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 làm ảnh 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 đổi tuỳ thuộc giống cây trồng, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác v.v... 1/5/2014 8 Thành phần hóa học
Tùy thuộc vào giống và giai đoạn phát triển từ khi trồng 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 lượng đường, hầu hết phụ thuộc hàm lượng đường maltose nhưng kể cả đường sucrose, glucose và fructose, từ 5 đến 30% hàm lượng chất khô.
Các chất không phải tinh bột là các polysaccharides 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, nhất là giống khoai lang màu cam.
Khoai lang còn chứa khá nhiều chất kẽm, nhất là giống khoai lang màu trắng và màu cam.
Kẽm và sắt là 2 chất rất thiếu trong gạo, chẳng những thế, trong gạo còn có chất phytase ngăn cản hấp thu sắt 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 vitamin A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamin C, 25% chất manganese, 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 đến 9180 µg/100 củ, chỉ thua cải xanh (17.535) và cà-rốt (13.485).
Liên hiệp quốc khuyến khích các nước đang phát triển sử dụng khoai lang bí để bổ sung nguồn vitamin A.
Năng lượng có trong khoai lang rất ít, chỉ bằng 1/3 so với cơm và ½ so với khoai tây.
Trong khoai lang còn chứa các thành phần không dễ bị phân hủy trong các dung môi hữu cơ, vì vậy khi ăn khoai lang sẽ rất nhanh tạo cảm giác no bụng, ăn quá nhiều khoai lang cũng sẽ gây đầy bụng, khó tiêu. Thành phần hóa học
Khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứa nhiều chất chống ô-xy hóa ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư, chống lão hóa và làm sạch các chất bẩn trong mạch máu.
Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin (có nhiều trong khoai lang tím), carotenoid, trong đó khoai lang tím chứa nhiều chất chống ô-xy hóa tổng số nhất, kế đến là khoai lang hồng và khoai lang bí. Thành phần hóa học Thành phần hóa học
Trong khoai có hệ enzym phức tạp, sau khi đào các enzym đều hoạt động mạnh nhưng mạnh hơn cả là amylaza.
Do amylaza phân hủy tinh bột thành đường nên sau khi đào lượng tinh bột trong củ giảm, độ ngọt của khoai tăng lên.
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 quan trọng (15% – 20% tổng sản lượng tinh bột) với sản lượng hàng năm lên tới 300000 nghìn tấn).
Nhật Bản hàng năm cũng sản xuất vài nghìn tấn tinh bột khoai 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 lang chưa thực sự phổ biến trên thị trường thế giới.
Nguyên nhân cơ bản gây nên sự hạn chế phổ sử dụng của khoai 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 35μmchi phối việc áp dụng của công nghệ chế biến). Vì vậy khi mài xát giảm hiệu suất sử dụng và trích ly nguyên liệu.
Trong củ khoai lang chứa nhiều enzim thủy phân có hoạt tính mạnh, hiệu suất sử dụng nguyên liệu giảm.
Vỏ củ quá mỏng dễ bị tróc vỏ và không tái sinh như vỏ củ khoai mì. 1/5/2014 10 Sweet Potato Weevil (Cylas formicarius elegantulus)
Chỉ số chất lượng khoai làm nguyên liệu sản xuất tinh bột gồm:
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