Thành Phần Amylose Và Amylosepectin Của Một Số Loại Tinh Bột

+ Carbohydrat: 43,1g

+ Canxi: 870 mg

Casein trong sữa cũng có khả năng tạo đông ở pHi.

- Vitamin trong sữa: sữa chứa hầu hết các vitamin cần thiết: A, D3, E (tan trong chất béo) B1, B2, B3 (PP), C (tan trong nước), và tất cả các axit amin thiết yếu. Ngoài ra sữa còn chứa rất nhiều khoáng chất như : P, Na, K, Cl, Mg, Fe, Zn …Với hàm lượng rất cao.

- Glucid của sữa chủ yếu là đường lactose hay còn gọi là đường sữa. Lactose là một disaccharide gồm hai đường đơn là glucose và galactose.

2.1.3. Giới thiệu sơ lược về tinh bột

2.1.3.1. Những khái niệm về tinh bột

Tinh bột là loại carbohydrate dự trữ chủ yếu của thực vật. Trong thực vật, tinh bột được tìm thấy ở quả, củ, hạt thân, rễ…Cùng với những chất khác như protein, lipit…

- Trong các loại hạt hoà thảo (lúa, gạo, lúa mì) thành phần tinh bột chiếm khoảng 65-75%.

- Ở các loại củ có bột (khoai lang, khoai mì..) thành phần tinh bột chiếm khoảng 10-28%.

- Họ đậu (đậu xanh, đậu ván) hàm lượng tinh bột chiếm 50-60%, đậu nành hầu như không có tinh bột.

Tinh bột có nhiều trong các hạt lương thực, do đó lương thực được coi là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột cũng như các sản phẩm có liên quan đến tinh bột. Hình dáng, thành phần hoá học và những tính chất của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt, quá trình sinh trưởng của cây…

2.1.3.2. Hình dáng và kích thước của tinh bột

Trong thực vật tinh bột ở dạng nhỏ được giải phóng sau khi bị phá vở tuỳ theo từng nguyên liệu, tinh bột có hình dáng và kích thước khác nhau, hình tròn, hình bầu dục, hình đa giác…

- Tinh bột gạo: hạt tinh bột có kích thước từ 3-8m, được bao bằng vỏ protein cứng, có dạng hình đa giác….

- Tinh bột mì: gồm một loại các hạt có kích thước từ 20-35 m và một số hạt nhỏ có kích thước trung bình và nhỏ 2-10m. Các hạt tinh bột có hình dạng elip hay hình tròn.

- Tinh bột sắn (khoai mì): hạt tinh bột sắn có kích thước trung bình từ 1,5

-30m. Hình dạng giống như hình dạng các hạt khoai tây.

- Tinh bột khoai tây: khoai tây là một trong những loại củ chứa các hạt tinh bột có kích thước to nhất từ 30-150m. Hình dạng các hạt tinh bột là hình bầu dục.

Qua các ví dụ trên ta thấy các hạt tinh bột có kích thước, hình dáng rất khác nhau, không chỉ giữa các loại nguyên liệu khác nhau mà còn khác nhau trong cùng một loại nguyên liệu (bột mì, khoai tây). Kích thước các hạt khác nhau sẽ dẫn đến hạt có những tinh chất khác nhau như: nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp phụ xanh metylen, hạt nhỏ thường có cấu tạo chặt trong khi hạt lớn có cấu tạo xốp.

2.1.3.3. Thành phần hoá học của tinh bột :

Tinh bột được cầu tạo chủ yếu từ hai cấu tử khác nhau về tính chất vật lý và hoá học: amylose và amylopectin. Tuỳ theo loại nguyên liệu sản xuất tinh bột, mà tinh bột chứa amylose và amylopectin với tỷ lệ khác nhau.

Bảng 3. Thành phần amylose và amylosepectin của một số loại tinh bột

Loại tinh bột

Amylose (%)	Amylopectin (%)
Nếp	0,3	99,7
Đậu xanh	54	46
Khoai tây	20	80
Khoai lang	19	81

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 91 trang tài liệu này.

Trong thực tế để xác định hàm lượng và để tách amylose và amylopectin thường dùng các phương pháp khác nhau:

- Chiết bằng nước nóng:

Dựa vào độ hoà tan khác nhau của hai cấu tử này trong nước nóng để tách amylose. Cho huyền phù tinh bột ở nhiệt độ 600C, sau đó chiết tách dịch hoà tan rồi kết tủa nhiệt độ lạnh. Bằng cách này có thể tách được amylose vì amylose hoà tan trong nước nóng và sẽ kết tủa trở lại khi làm lạnh.

- Kết tủa chọn lọc bằng ancohol:

Dựa vào khả năng tạo phức không tan của amylose với một số rượu: n- butanol, pentanol để tách amylose ra khỏi tinh bột.

- Hấp thụ trên cellulose

Phân tử amylose của tinh bột được hấp thụ trên bông hay giấy thấm. Bằng cách này có thể điều chế được amylopectin.

- Ngoài ra còn có thể dùng phương pháp sắc ký trên cột phosphate kali để phân loại amylose và amylosepectin. Vì vậy có thể dùng các phương pháp siêu phân đoạn để tách riêng thành từng đoạn đều hơn.

Amylose và amylosepectin thu được bằng các phương pháp trên dù tinh khiết vẫn chưa phải là đồng thể. Vì vậy có thể dùng phương pháp siêu phân đoạn để tách riêng thanh từng đoạn đều hơn.

Có thể siêu phân đoạn amylose bằng dung dịch methanol 80% ở các nhiệt độ khác nhau (60, 70, 80 90 0C). Các phân tử amylose được trích ly ở 600C dễ dàng bị thuỷ phân hoàn toàn bởi enxyme. Khi nhiệt độ trích ly tăng lên, khả năng thủy phân các phân tử amylose giảm xuống.

Cũng có thể siêu phân đoạn amylose bằng acetol hoặc etanol. Hoà tan chế phẩm amylose thu được vào dung dịch dimetysulfoxit 0,5%. Giữ dung dịch ở nhiệt độ 40C rồi thêm ethanol ở cùng nhiệt độ và đến khi kết tủa. Tách kết tủa bằng ly tâm, sau đó thêm ethanol mới vào để kết tủa phân đoạn lần hai. Amylose thu được ở các nồng độ ethanol mới vào để kết tủa phân đoạn lần hai. Amylose thu được ở các nồng độ ethanol khác nhau thường có độ nhớt giới hạn khác nhau và khả năng bị thủy phân bởi enzyme amylose khác nhau.

* Cấu tạo phân tử và tính chất của amylose

- Cấu tạo phân tử

Amylose thường ở dạng kết tinh có lớp hydrate bao quanh xen kẻ với các amylose kết tinh không có lớp hydrate. Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng không phân nhánh, mỗi mạch có từ 200 đến hàng nghin gốc glucose liên kết với nhau theo liên kết  1,4 glucozid

Theo quan niệm hiện đại, gốc D-glucopyranose có dạng thuyền

Amylose trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hoá có cấu tạo mạch đơn giản, khi thêm tác nhân kết tủa vào mới có cấu hình xoắn ốc.

Amylose ở trạng thái tinh thể gồm những chuổi xếp song song nhau trong đó các gốc glucose của từng chuổi cuộn lại thành xoắn ốc, mỗi vòng gồm 5 gốc glucose. Đường kính xoắc ốc là 12,97Å và chiều dài xoắn ốc 7,9Å. các nhóm hydroxyl (-OH) của gốc glucose được bố trí ở ngoài vòng xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H. Nhìn dọc trục xoắn ốc amylose có dạng như một cái ống mà lòng ống có kích thước vừa đủ 1 phân tử iod chui vào (ngoài ra còn có tác nhân kết tủa Iod, butanol…)

Amylose có trọng lượng phân tử khoảng 50.000-160.000. Do cấu trúc mạch thẳng amylose có số gốc hydroxyl tự do nhiều nên dễ hoà tan trong nước ấm, tuy nhiên ở dạng tinh thể không bền vững khi để yên tinh thể sẽ tách ra.

- Tinh chất của amylose

+ Phản ứng với Iod:

Khi tương tác với Iod, amylose sẽ tạo phức màu xanh đặc trưng. Iod có thể coi như chất khử đặc hiệu để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang. Để phản ứng với Iod phân tử amylose phải có dạng vòng hoặc xoắn ốc. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với Iod vì không tạo được vòng hoàn chỉnh

Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thu được 26% khối lượng Iod tương ứng với mỗi vòng xoắn ốc một phân tử Iod. Phản ứng vẫn có thể xảy ra dễ dàng khi dùng amylose phản ứng với hơi Iod cũng như khi cho phản ứng giữa dung dịch Iod. Như vậy, nước không phải là yếu tố cần thiết nếu amylose đã có cấu hình không gian để tạo phức, vai trò của nước là để Iod và amylose chuyển động tự do và tạo điều kiện cho việc hình thành xoắn ốc dễ dàng.

Trong phức trục của mạch (amylose) polyiod trùng với trục xoắn ốc phức amylose iod bền được là do tương tác của các ngẫu lực cảm ứng vốn được tạo ra nhờ các glucose trong xoắn ốc và mạch polyiod.

- Phản ứng tạo phức của amylose:

Amylose có khả năng tạo phức với một số hợp chất hữu cơ có cực và độ hoà tan khác trong nước cũng như trong các hợp chất không cực kiểu hydrocacbua: parafin, butanol, izopropanol, acid béo (stearic, oleic), phenol…

Nghiên cứu các phức chất của amylose với butanol cũng như acid béo, nhận thấy butanol chiếm một vị trí trong xoắn ốc tương tự như Iod nghĩa là cũng ở vị trí theo hướng dọc trong xoắn ốc.

Phức của amylose với các chất tạo phức thường không tan trong nước và dễ dàng kết tủa khi để yên dung dịch. Các phức sấy khô thường rất bền vững.

*Amylose pectin:

Amylose pectin có cấu tạo vô định hình, có dạng phân nhánh. Ngoài liên kết

 - 1,4 glucozit các phân tử glucose còn liên kết với nhau theo liên kết  - 1,6 glucose mỗi nhánh có không quá 24 gốc glucose.

Đối với cấu trúc phân nhánh của amylopectin hiện nay người ta giả thuyết 3 sơ đồ sau:

+ Sơ đồ cấu tạo lớp: Theo sơ đồ này, phân tử amylopectin có phần lỗi mà do các đoạn mạch riêng biệt vốn đã được liên kết với nhau bằng liên kết  - 1,4 glucozit sẽ được nối với nhau bằng kiên kết  - 1,6 glucozit.

+ Sơ đồ đuôi: theo sơ đồ này phân tử amylosepectin gồm một mạch chính tương đối ngắn, các mạch phụ khoảng 20 gốc glucose. Các mạch phụ được kết hợp vào mạch chính bằng liên kết  - 1,6 và  - 1,3 glucozit.

+ Sơ đồ hình cây: cho rằng các gốc glucose kết hợp với nhau bằng liên kết

 - 1,4 glucozit và phân tử không gian phức tạp sẽ được tạo thành nhờ liên kết  - 1,6. Như vậy, trong phân tử có một lượng rất lớn các mạch phụ nối vào mạch chính bằng các nhóm khử.

Nghiên cứu cấu tạo của amylose pectin bằng cách thủy phân với enzyin  amylose nhận thấy khoảng cách giữa các điểm phân nhánh khoảng 8-10 đơn vị glucose.

Amylopectin có khối lượng khoảng 2  4.108. Do cấu trúc nhánh nên liên kết rất yếu với iod. Phần liên kết được chủ yếu là nhánh ngoài hình thành nên những chất hấp phụ có màu tím đỏ.

Amylosepectin chỉ tan được trong nước ở nhiệt độ cao tạo thành dung dịch có độ nhớt cao và rất bền vững. Amylosepectin không có khả năng tạo phức với butanol và các hợp chất hữu cơ khác, không bị hấp phụ trên cellulose.

Ngoài amylose và amylosepectin trong tinh bột nguyên thuỷ còn có các chất vô cơ, acid béo, protein, tro của tinh bột gồm có các muối của acid phosphoric, sulphuric, clohidric và một số bazơ. Trong các loại tinh bột khác tetraclorua carbon, phần còn lại không thể tách được bằng dung môi mà có thể trích ly được sau khi thủy phân bằng acid hoặc enzym.

2.1.3.4. Tính chất vật lý:

Tinh bột là những hạt nhỏ, mịn, trắng, không mùi, vị nhạt. Độ ẩm cân bằng của tinh bột thấp hơn độ ẩm cân bằng của hạt. Do cấu tạo hạt ở thể xốp lại có hệ thống mao dẫn thường có chứa lượng nước tự do nhất định. Khi chế biến thành tinh bột cấu tạo xốp trong hạt bị phá huỷ, số lượng ống mao dẫn bị giảm nên khả năng chứa nước ít hơn.

- Tính hoà tan và hút ẩm:

Ở nhiệt độ thường tinh bột không có khả năng hoà tan trong nước, cồn, ete, benzen, clorofrom. Tinh bột có khả năng hoà tan trong dung dịch kiềm và dung dịch của một số muối kiềm loại nặng, riêng thành phần amylose của tinh bột có khả năng hoà tan trong nước ấm (tinh bột tan trong môi trường kiềm tốt hơn môi trường trung tính hoặc acid, vì kiềm có tác dụng ion hoá từng phần do đó làm cho phân tử polisaccarit hidrat hoá tốt hơn).

Tinh bột tuy không hoà tan trong nước nhưng vẫn hút khoảng 25 – 30%

ẩm.

- Tính hồ hóa: Khả năng trương nở của tinh bột ở trong nước khi tăng nhiệt

độ tạo thành dung dịch keo là một trong những tính chất quan trọng của tinh bột. Khi đun nóng tinh bột trong nước ở nhiệt độ cao sẽ làm cho tinh bột bị hồ hoá, khi đó độ nhớt sẽ tăng, khả năng xuyên sáng tăng, tạo cấu trúc dẻo, dính. Do thể tích hạt tinh bột tăng lên rất nhiều lần nên hạt bị vỡ giải phóng ra các thành phần amylose và amylopectin ở dạng cấu trúc vô định hình. Nhiệt độ ở trạng thái này gọi là nhiệt độ hồ hoá.

Sự hồ hoá không chỉ xảy ra khi đun nóng huyền phù tinh bột mà còn xảy ra khi có dung dịch kiềm và một số muối kim loại nặng tác dụng lên tinh bột ở nhiệt độ thường

Có nhiều giả thuyết giải thích bản chất quá trình hồ hoá: một số nghiên cứu cho rằng sự hồ hoá kèm theo quá trình hấp thu nhiệt, quá trình trương nở hạt tinh bột xảy ra đồng thời với sự hồ hóa. Việc tăng sự trương nở chỉ xảy ra sau khi thắng được sức bền của cấu trúc hạt. Để phá huỷ cấu trúc này đòi hỏi một năng lượng đáng kể. Do đó mà cấu trúc hình thái bị biến đổi, kèm theo sự hấp thu nhiệt Một số nghiên cứu khác cho rằng: Sự hồ hoá sẽ dẫn đến phá đứt các liên kết

hydro nội phân tử và tạo thành các liên kết mới với nước đến khi đạt độ nhớt cực đại. Khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên nửa liên kết hydro sẽ bị phá huỷ làm cho độ nhớt giảm xuống.

Nhìn chung quá trình hồ hoá ở tất cả các loại tinh bột diễn ra đều giống nhau: ban đầu độ nhớt tăng dần sau đó cực đại rồi giảm xuống

Sự hồ hoá tinh bột không xảy ra ở nhiệt độ nhất định mà thay đổi tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ hồ hoá của tinh bột có nhiều nguồn gốc khác nhau thì khác nhau, nồng độ huyền phù tinh bột, tốc độ đun nóng huyền phù đều có ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hoá. Khi tăng nồng độ tinh bột thì nhiệt độ hồ hoá sẽ tăng lên một ít. Nhiệt độ hồ hoá còn phụ thuộc vào kích thước hạt tinh bột (hạt có kích thước nhỏ sẽ có nhiệt độ hồ hóa cao hơn hạt có kích thước lớn. Ngoài ra một số tác nhân hoá học cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hoá, khi xử lí tinh bột bằng tác nhân oxi hoá thì nhiệt độ hồ hoá sẽ tăng.

- Khả năng đồng tạo gel với protein

Tinh bột có khả năng tương tác với protein làm cho sản phẩm có những tính chất cơ lí nhất định như: độ đàn hồi, độ cứng cũng như khả năng giữ nước của protein tăng lên. Tương tác giữa protein và tinh bột ở đây chủ yếu là liên kết hydro và lực Van de waals. Trong trường hợp này cả protein và tinh bột đều sắp xếp lại phân tử để tạo gel và tương tác với nhau hay nói cách khác tinh bột có khả năng đồng tạo gel với protein.

- Tính lão hóa: đây là quá trình ngược lại của quá trình hồ hoá, nếu dung dịch từ tinh bột được làm nguội từ từ và sau đó giữ ở nhiệt độ 350C thì

tinh bột sẽ mất tính hoà tan, nước trong tinh bột tách ra, tinh bột ở trạng thái kết tủa và lắng xuống dưới dạng tinh thể.

Tinh bột bị thoái hoá có sức chịu đựng khá hơn đối với sự tấn công của enzym so với hạt chưa xử lý nhiệt.

Khi thoái hóa độ bền mạng cấu trúc tăng. Sự thoái hóa chủ yếu do amylose tạo nên, đó 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, các phân tử amylose mạch thẳng và dài thường định hướng với nhau dễ dàng và tự do hơn so với giữa các phân tử amylopectin. Quá trình thoái hóa chia làm 3 giai đoạn:

+ Đầu tiên các mạch được uốn thẳng lại.

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

+ Cuối cùng là sự tạo liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của amylose.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự thoái hoá: tốc độ của sự thoái hoá tăng lên cùng với sự giảm nhiệt độ và đạt cực đại khi pH=7 và sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH.

+ pH>10 sự thoái hoá không xảy ra.

+ pH< 2 tốc độ thoái hoá vô cùng bé.

Sự thoái hoá làm tăng tính chất cứng, giảm tính co dãn....

- Tính cơ cấu trúc của tinh bột:

Giống như dung dich những hợp chất cao phân tử khác, hồ tinh bột có những tính chất cơ cấu trúc nhất định như độ bền, độ dẻo, độ đàn hồi… Các tính chất này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác.

Khi chịu ảnh hưởng tác động cơ học thì các cấu trúc đã bị phá huỷ sẽ không được phục hồi theo thời gian, có nghĩa là ứng xuất trước giới hạn của hồ tinh bột sau khi phá huỷ cấu trúc sẽ liên tục bị giảm.

Khi bị lão hoá tinh bột thường xảy ra sự tăng độ bền mạng cấu trúc của hệ thống tức là tăng tính chất cứng và giảm tính co giãn của hệ thống tinh bột.

Khi bảo quản nồng độ chất khô càng lớn thì quá trình tạo cấu trúc trong gel sẽ xảy ra càng nhanh do nồng độ đậm đặc sẽ có sự tiếp xúc mật thiết giữa các phân tử với nhau do đó có điều kiện thuận lợi để phát triển mạng cấu trúc. Khi nhiệt độ bảo quản gel càng cao thì quá trình tạo cấu trúc chậm lại.