Chương 1:Cơ sở khoa học về ngũ cốc

1.1/Cấu tạo hạt ngũ cốc:

1.1.1/Vỏ:chia làm 2 nhóm

a/Nhóm hạt trần:tiêu biểu cho nhóm này là lúa mì ngô...

gồm 2 lớp vỏ quả và vỏ hạt

-vỏ quả đc cấu tạo từ 3 lớp tbào ≠ nhau:

+lớp ngoài cùng là n~ tbào hình ống có kích thước lớn sắp xếp theo chiều dọc

+lớp tế bào thứ 2 cũng là n~ tế bào hình ống có kích thước tương tự no xếp theo chiều ngang.khi hạt còn xanh, lớp tbào này có chứa các diệp lục tố,khi chín thì rỗng

+lớp tbào (.)cùng (vỏ quả(.))gồm n~ tbào dài hình ống xếp theo chiều dọc

Nhờ có sự sắp xếp như vậy nên lớp vỏ quả rất bền vững,có t/d bảo vệ hạt(.)qtrình vận chuyển BQ hạt

-vỏ hạt:là lớp tiếp theo bên (.)vỏ quả đc chia thành 2 lớp

+lớp bên ngoài nếu hạt xanh chứa diệp lục tố,khi chin chứa sắc tố vàng.

+lớp (.) gồm n~ tbào ko màu (.) suốt kho thấm nc

-lớp alơron: lớp này có thể đc xếp vào vỏ hay nội nhũ

Lớp này gồm 1 dãy tbào có kích thước lớn, hình chữ nhật hay hình vuông. (.) lớp, ngoài cellulose còn có các chất d2 như lipit, vitamin.

b/ nhóm vỏ trấu (thóc) nhóm này ngoài các lớp vỏ trên còn đc bao bọc bởi 1 lớp vỏ trấu có thanh phần cấu tạo chủ yếu là cellulose và chất khoáng.

hạt thuộc nhóm vỏ trấu dễ BQ hơn hạt thuộc nhóm hạt trần no (.) qtrình Cbiến lại cần thêm công đoạn tách vỏ trấu

1.1.2/Nội nhũ:

Là phần chủ yếu of hạt cả về d2 và khối lượg.

Các chất dinh dưỡng gồm: tinh bột,pr, lipit, VTM, và 1 số các chất vi lượng ≠. Tuy nhiên, các chất này phân bố ko đều (.) nội nhũ. thường thì hàm lượng pr giảm dần từ ngoài vào (.) no chất lượng pr thì biến đổi theo chiều ngược lại.

1.1.3/Phôi

Phôi là phần mọc ra rễ và mầm khi hạt nảy mầm. (.) fôi có rất nhiều lipit vì vậy (.) sx bột, gạo cần tách fôi càng sạch càng tốt.vì nếu lẫn nhiều fôi khi BQ bột, gạo nhanh chóng bị ôi khét do lipit bị oxi hoá

1.2/Thành phần hoá học của hạt ngũ cốc:

1.2.1/Nước:

(.) hạt ngũ cốc nc ko chiếm 1 tỷ lệ lớn no nó đóng vai trò quan (:) (.)qtrình BQ cũng như CB ngũ cốc. đc chia làm 2 loại nc tự do và nc lien kết.

-Nc tự do:là nc ngưng tụ ngay trên bề mặt của vật thể or ở giữa các màng tbào or mô.nc tự do có tất cả các t/c of nc ng.chất nó dễ dàng tham gia vào các PƯ hoá học.nc là 1 (.) n~ nhân tố làm tăng cường độ hô hấp dẫn đến làm hư hỏng nhanh chóng các khối hạt ngũ cốc (.) qtrình BQ.

-Nc liên kết:gồm 3 dạng

+nc liên kết hoá học: lk rất chặt chẽ với vật liệu và chỉ có thể tách ra khi có tương tác hoá học or khi xử lý nhiệt tương đối mạnh mẽ

Nc lk hoá học or ở dạng nc hydrat có (.) thành phần of các nhóm hydroxyt (lk ion) or ở dạng nc of hợp chất ptử dưới dạng tinh thể hydrat.

+nc liên kết hoá lý: có độ bền of lk ở mức trung bình và đc tạo thành do các ptử có cực nằm ở trên bề mặt of sphẩm hút các lưỡng cực of nc.

Lk này kèm bền hơn lk hoá học nên có thể dung lk hoá học vẫn tách đc nc lk hoá lý như: rang, sấy hạt ở nhiệt độ cao

+nc lk hấp thụ:

Nc đc hấp thụ bởi các ptử ở bề mặt mao quản rồi đi vào bên (.) ngưng tụ và làm đầy các mao quản

Dạng lk này yếu nhất (.) 3 dạng nc lk và dễ dàng bị tách khỏi vật thể

1.2.2/ Tinh bột:

1.2.2.1/ Đ2 hạt tinh bột ngũ cốc:

Các hệ thống tbột ≠ nhau có các đ2 về hình dạng, cấu tạo, kích thước hạt tinh bột ≠ nhau fụ thuộc vào giống cây đk trồng trọt và qtrình sinh trưởng of cây.

hạt tinh bột of tất cả các hệ thống có dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa giác

-hạt tbột lúa có dạng đa giác no lại ctạo kép tức là (.) hạt lớn lại có nhiều hạt nhỏ.

-tbột ngô có thể hình nhiều cạnh, có thể hình cầu or hình elip tuỳ theo lại ngô no phần lớn hạt tbột ngô có dạng đa giác, bên (.) có các vết

-tbột mì có dạng hình elip or hình tròn

Như vậy, (.) cùng 1 hệ thống tinh bột hình dạng of tát cả các hạt cũng ko hoan toàn giông nhau.

Kích thước các hạt ≠ nhau cũng dẫn đến t/c cơ lý ≠ nhau như nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh methylen... hạt nhỏ thường có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp

Tinh bột đc cấu tạo từ 2 polysaccharid ≠ nhau :amylase và amylopectin

Tỉ lệ amylose và amylopectin trong đa số tbột xấp xỉ bằng ¼. thường tinh bột loại nếp (gạo nếp,ngô nếp) gần như 100% là amylopectin. Trái lại, trong tinh bột đậu xanh, rong riềng. hàm lượng amylase chiếm rtrên dưới 50%. Hiện nay, người ta lại tạo được loại ngô có thành phần amylase trong tinh bột chiếm tới 80%.

1.2.2.2.T/c của tinh bột

1.2.2.2.1. Tinh chất thuỷ nhiệt và sự hồ hoá của tinh bột

Khi hoà tan tbột vào nước, do kích thước phân tử tbột lớn nên đầu tiên các phân tử nước sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tbột. Tại đây chúng sẽ tương tác với nhóm hoạt động của tinh bột làm cho tbột bị trương nở.

-Nếu sự xâm nhập cửa các ptử nc vào tbột dẫn đến qtrình trương ko hạn chế nghĩa là làm bung được các ptử tbột thì hệ thống chuyển thành d2

Tất nhiên với tbột để đạt đến trạng thái hoà tan còn fụ thuộc vào đkiện bên ngoài là nhiệt độ.

-người ta thấy rằng khi nhiệt độ bình thường, tinh bột hấp thụ 20-30% nước mà hạt vẫn chưa trương.

VD: ở 60oc,tinh bột hấp thụ 300% nước (so với lượng ban đầu) khi ở 700c thì hấp thụ được 1000% nước và khi trương nở cục đại thì có thể hút đến 2500% nước.

-nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển từ trạng thái ban đầu có mức độ hydrat hoá ≠ nhau thành d2 keo gọi là nhiệt độ hồ hoá .

+Các hạt tbột có kích thước ≠ nhau từ nguồn gốc ≠ nhau sẽ ≠ nhau về nhiệt độ chuyển trạng thái. Hạt lớn bị hồ hoá đầu tiên ,hạt bé nhất bị hồ hoá sau cùng. Ở hạt tinh bột bé có cấu tạo chặt, các phân tử liên kết với nhau bằng một số lớn liên kết hydro dạng l rất bền : do đó ,việc phá vỡ hạt khi hồ hoá hạt lớn,hạt nhỏ phải xảy ra ở nhiệt độ ≠ nhau, vì vậy ,nhiệt độ hồ hoá ko phải là 1 điểm mà là 1 khoảng nhiệt độ.

+Nhiệt độ độ hồ hoá cũng fụ thuộc vào thành phần amylose và amylopectin vì amylosese sắp xếp thành chùm // đc định hướng chặt chẽ hơn amylopectin vốn có xu hướng cuốn lại thành hình cầu, amylose có cấu trúc khó cho nc đi qua.

Kiềm hay các muối vô cơ khi ở nồng đồ thấp có t/dụng làm giảm nhiệt độ hồ hoá của t/bột.

Các chất ko điện ly như đường, rượu cũng có a/hưởng đến nhiệt độ hồ hoá và làm cho nhiệt độ hồ hoá tăng lên.

1.2.2.2.2 Các hằng số vật lý của tinh bột

a/ Tỷ trọng

Tỷ (:) của tinh bột khô tuyệt đối fụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và thường xê dịch (.) khoảng 1,6-1,64kg/dm3.

b/Hệ số giãn nở

Hệ số giãn nở vì nhiệt của tinh bột rất nhỏ.

Ở 15-170c hệ số giãn nở vì nhiệt khoảng 3,916.104.

Ở 23-250c hệ số giãn nở vì nhiệt khoảng 3,957.104

c/ K/n hút ẩm của tinh bột khá lớn do hạt tinh bột có cấu tạo xốp.

Khi độ ẩm tương đối của ko khí =75% thì khả năng hút ẩm of tinh bột đến 10,33%,khi =100%là 20,92%

d/ góc quay cực of hồ tinh bột: đây là đặc trưng of từng loại tinh bột

e/ nhiệt dung riêng of tinh bột:

thường tính theo công thức:

C=0,2631+0,0075.t[kcal/kgoC]

T:nhiệt độ,oC

1.2.2.2.3/tính hoà tan:

ở nhiệt độ thường tinh bột ko hoà tan (.) nc

tinh bột cũng ko hoà tan (.)ete, rượu, sulfuacacbon, chloroform

tinh bột hoà tan (.) mt kiềm tốt hơn (.) mt trung tính hay mt acid vì kiềm có t/d ion hoá từng phần làm cho polysaccarid hydrat hoá tốt hơn

1.2.2.2.4/ t/c nhớt dẻo of hồ tinh bột

1 (.) n~ t/c quan (:)of hồ tinh bột có a/hưởng đến chất lượng và kết cấu of n' sản phẩm TP là độ nhớt và độ dẻo.

Phân tử tinh bột có chứa n' nhóm hydroxyt có k/n lkết đc với nhau làm fân tử tinh bột tập hợp lại đố sộ hơn, giữ n' phân tử nc hơn khiến cho d2 có độ đặc, độ dính cao hơn. Do đó các phân tử di chuyển khó khăn hơn.t/c này thể hiện mạnh mẽ ở tinh bột loại nếp

nồng độ tinh bột, PH, nhiệt độ, ion Ca2+, tác nhân õy hoá, các thuốc thử phá huỷ cầu hydro đều làm cho tương tác giữa các phân tử tinh bột thay đổi, do đó làm cho độ nhớt thay đổi theo.

độ nhớt của tinh bột tăng lên trong môi trường kiềm vì kiềm gây ion hoá các phân tử tinh bột khoiến chúng hydrat hoá tốt hơn.

Khi cho các phụ gia vào thực phẩm chứa tinh bột thường có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất nhớt dẻo của hồ tinh bột.

1.2.2.2.5. Sự thoái hoá của tinh bột

Hiện tượng tinh bột đã bị hồ hoá chuyển về trạng thái ban đầu gọi là hiện tượng thoái hoá.

Hiện tượng thoái hoá là kết quả của sự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử amylose vừa có nhóm hydroxyl vừa có nhóm tiếp nhận hydro do đó hình thành nhiều cầu hydro giữa các phân tử tinh bột.

Các phân tử amylose có mạch thẳng nên định hướng với nhau dễ dàng và tự do hơn các phân tử amylopectin. Vì thế hiện tượng thoái hoá gần như chỉ liên quan với các phân tử amylose là chủ yếu.

-Sự thoái hoá bao gồm 3 giai đoạn sau:

+Dầu tiên các mạch được uốn thẳng lại.

+Tiếp đến vỏ hydrat bị mất và mạch được định hướng.

+Các cầu hydro được tạo thành giữa các nhóm OH.

Người ta nhận thấy rằng amylopectin đã thoái hoá có thể quay về trạng thái ban đầu khi đun nòng từ 59-600c nhưng sự thoái hoá của amylose thì ko thể khắc phục đc ngay cả khi đun nòng có áp suất.

1.2.2.2.6.Khả năng tạo hình của tinh bột

a/ Khả năng tạo màng

Giống như các cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng tốt.

-Dể tạo màng, các phân tử tinh bột (amylose và amylopectin) sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro và(hoặc) gián tiếp qua phân tử nước.

-Có thể thu đc màng từ dung dịch phân tán trong nc.

Để thu đc tinh bột có tính chất đàn hồi cao, người ta có thể them các chất hoá dẻo.

Ngoài ra, có thể thu màng tinh bột bằng các phương pháp khác như:hoà tan trong kiềm, nhúng.

b/Khả năng tạo sợi

Tinh bột cũng có khả năng tạo sợi. Chính nhờ khả năng này mà người ta sản suất bún, miến .

Thông thường phương pháp tạo sợi như sau:

-Cho dịch tinh bột đã chuẩn bị qua một bản có đục lỗ với đường kính lỗ thích hợp (>1mm). Khi đùn qua lỗ này, chúng sẽ tự định hướng theo chiều của dòng chảy. Các phân tử tinh bột có xu hướng kéo căng ra và tự sắp xếp song song với nhau theo phương có trọng lực.

-Các sợi đã hình thành vừa ra khỏi khuôn kéo còn ướt đc nhúng ngay vào bể đựng nc nóng để định hình nhờ tác dụng của nhiệt

-Các sợi đã hình thành đc kéo ra khỏi bể rồi đc nhúng tiếp vào bể đựng nc lạnh để các phan tử kết hợp lại với nhau đc chặt hơn và tạo đc nhiều cầu hydro giữa các phân tử hơn.(sự kết tinh từng phần sẽ làm tăng độ bền cơ học và sự gắn bó các sợi với nhau).

-Các sợi đó đc tiếp tục gia nhiệt để khử nc cũng như làm tăng lực liên kết và độ cứng.

Các sợi đc tạo ra từ những tinh bột giàu amylose (như tinh bột đậu xanh, tinh bột dong riềng...)thường dai hơn, bền hơn những sợi làm từ tinh bột thông thường (tinh bột gạo, tinh bột ngô...).

Các sợi đc tạo ra từ những tinh bột giàu amylopectin sợi tinh bột thường rão và dễ đứt

c/khả năng tạo màng bao

Màng từ tinh bột giàu amylose (đặc biệt là màng amylose) có tính chất đặc biệt như ko thấm với oxy và chất béo, do đó đc dùng để bao thuốc viên, làm túi để đựng chất béo lỏng.

d/Khả năng phồng nở của tinh bột

Khi tương tác với chất béo và có tá dụng của nhiệt độ thì khối tinh hbột sẽ tăng thể tích rất lớn và trở nên rỗng xố.

Khi nhiệt độ tăng thì các tương tác kỵ nc giữa các chất béo phát triển rất mạnh nên chúng có khuynh hướng tụ lại với nhau và xuyên qua cáccủa ải tinh bột . đồng thời, nhiệt làm tinh bột hồ hoá và chin, nhưng ko khí cũng như các khí có (.) khối bột ko thấm qua lớp mang tinh bột đã tẩm beo do đó giãn nở và làm tinh bột fồng nở.

Các tinh bột aminopectin( tinh bột nếp) có cấu trúc chặt và khả năng ko thấm khí lớn do đó khả năng fồng nở lớn hơn.

với các tinh bột oxi hoá(tinh bột tẩy trắng = chất oxi hoá)thì khả năng này lại cang mạnh vì các phân tử tích điện cùng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột có kết cấu rất chặt.

đó là cơ sở để sx bánh fồng tôm.

1.2.3/ protein:

-(.) nội nhũ hạt lúa mì (và các hạt ngũ cốc ≠), pr cùng với tinh bột ở dưới dạng dự trữ. (.) hạt lúa mì chưa thuần thục fần lớn pr dự trữ náy định vị ở (.) các thể pr hình cầu, có màng bao bọcvà có đg khính từ 2-5 micromet. Khi hạt lúa mì chin, màng bao thể pr này bị fá huỷ và các pr dự trữ tạo ra 1 thứ chất kết dính vô định hình bao lấy xung quanh các hạt tinh bột. trái lại, (.) các hạt họ đậu và các hạt ngũ cốc ≠ khi chin, có thể pr này vẫn tồn tại .

-dựa theo dung môi hoà tan mà người ta chia pr ra thành 4 nhóm:

+albumin: hoà tan (.) nc. bị đông tụ ở 70-800C.

Albumin co ít (.) hạt hoà thảo n0 lại có nhiều (.)đậu xanh.

+globumin:hoà tan (.) d2 muối trung tính nồng độ từ 2-5% như NaCL, K2SO4

Nhóm này cũng có (.) hạt hòa thảo( thóc, ngô) với số lượng ít no nhiều hơn albumin; đạc biệt chứa nhiều (.) các hạt họ đậu.

+prolamin: hoà tan (.) cồn no ko tan (.) nc or d2 muối

chiếm số lượng lơn (.) hạt hoà thảo

+glutein: hoà tan (.) d2 kiềm or acid loãng 0,2%chủ yếu tập trung (.) hạt hoà thảo đặc biệt là thóc gạo

1.2.4.LIPID

Chất béo (lipid đơn giản) trong hạt ngũ cốc ko nhiều, chỉ khoảng 2-4% riêng ngô 4-6% đáng chú ý là trong thành phần acid béo trong chất béo của hạt ngũ cốc chứa tới 90% acid béo chưa no. Acid béo chưa no dễ bị oxy hoá tạo thành các sản phẩm có gốc aldehyd và ceton.vì thế, trong bảo quản, ccá hạt ngũ cốc cũng như các sản phẩm chế biến từ ngũ cốc rất dễ bị ôi khét

1.2.5 enzim

Trong hạt ngũ cốc có các dạng enzim khác nhau.

Người ta chia các enzim này thành các nhóm:

-thuỷ phân pr (protease)

-thuỷ phân tinh bột(amylase)

-thuỷ phân đường maltose(maltase)

-thuỷ phân lipid(lipase)

Ngoái ra, còn có các enzim hoạt động mạnh trong quá trình hôhấp., quá trình tổng hợp chất dinh dưỡng...

1.2.6.vitamin

Các vitamin hoà tan (.) nc thuộc nhómB (B1,B2, B6), PP, và B12

Các vitamin hoà tan (.) chất béo như E, H, A.

đặc biệt (.) ngô chứa khá nhiều tiền vitamin A.

(.) số các vitamin này thì fần lớn là vitamin nhóm B. chúng tập trung chủ yếu ở lớp alơron, fần ngoài nội nhũ và fôi. Vì vậy, khi CB, người ta tận dụng cám để tách chiết các vitamin B và vitamin E.