MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA TINH BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG 1. GIỚI THIỆU CÂY SẮN VÀ CÂY KHOAI LANG Sắn còn có một số tên khác manihot, mandioca, kelala, aipi, tapioca Sắn là loại cây thân thảo, sống thành bụi tập trung chủ yếu ở Braxin, nơi được coi là nguồn gốc của sắn. Vào thế kỉ 16 sắn được người châu Á đem về trồng, đầu tiên ở Ấn Độ sau đó đến thế kỉ 19 thì phát triển sang các nước Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Từ đó đến nay cây sắn đã trở thành cây màu có giá trị và thông dụng trên hầu hết các nước châu Á, châu Phi và châu Mĩ La tinh[1]. Ở nước ta sắn được trồng phổ biến từ Bắc vào Nam, đặc biệt phát triển ở các vùng đồi núi trung du và đã trở thành một loại cây màu quan trọng trong cơ cấu nông nghiệp cũng như trong đời sống nông dân[3]. Sắn là cây thân thảo, phần thu hoạch là củ (rễ củ). Củ sắn thường dài 300 ÷ 400mm nhưng cũng có củ dài đến 1000 mm, đường kính có thể đến 100 mm. Củ sắn có cấu tạo hai lớp vỏ: vỏ gỗ và vỏ cùi rất rõ ràng và dễ tách[1]. Sắn có nhiều loại, người ta có thể phân loại sắn theo màu sắc cây, củ, phân loại theo hàm lượng xianhiđric, phân loại theo mục đích sử dụng. Thành phần hoá học chính của củ sắn (%): Nước: 70,25 Tinh bột: 21,45 Protit: 1,12 Chất béo: 0,40 Xenluloza: 1,10 Đường: 5,13 Khoai lang (Ipomea Batatas) thuộc chi Ipomoea, họ 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, Philippin, Indonesia, Việt Nam Ở Việt Nam khoai lang trồng rất phổ biến, trước đây chủ yếu ở đồng bằng các vùng đất bãi ven sông, nay khoai lang đã được trồng nhiều cả các vùng đồi, trung du từ Bắc vào Nam. 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. Củ khoai lang cỏ vỏ mỏng, chứa chủ yếu là xenlulo, có các chất sắc tố. Thịt củ nằm trong củ chứa các tế bào nhu mô. Trong các tế bào này chủ yếu là tinh bột, ngoài ra còn một số chất khác: hợp chất chứa nitơ, các nguyên tố vi lượng Thành phần hoá học chính của củ khoai lang (%): Nước : 68,1 Gluxit : 27,1 Protit: 1,6 Chất béo: 0,5 Xenluloza: 0,9 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 Với hàm lượng tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản nên từ lâu sắn đã trở thành nguồn nguyên liệu chính cho sản xuất tinh bột và gần đây khoai lang cũng đã được sử dụng để khai thác tinh bột với số lượng đáng kể. 2.TINH BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG 2.1. Quy trình sản xuất Quy trình sản xuất tinh bột sắn, khoai lang từ củ tươi Quy trình sản xuất tương đối đơn giản đồng thời các máy móc thiết bị dùng trong quy trình cũng đơn giản và khá phổ biến. Tuy nhiên cũng cần khẳng định rằng tinh bột sắn, khoai được sản xuất nhiều không phải chỉ vì sản xuất đơn giản mà quan trọng là khả năng ứng dụng, khả năng này phụ thuộc nhiều vào các tính chất của tinh bột. Gần đây trong nhiều nghiên cứu người ta đã cố gắng làm sáng tỏ một số tính chất đặc trưng của tinh bột sắn, khoai để rồi từ đó có những nghiên cứu ứng dụng phù hợp nâng cao giá trị của tinh bột. 2.2. Một số tính chất đặc trưng của tinh bột sắn và tinh bột khoai lang 2.2.1 Hình dạng, kích thước 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 tròn, 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 không có khác nhau nhiều giữa các giống và cũng không có sự khác biệt nhiều giữa tinh bột sắn với tinh bột khoai, thường chúng nằm trong khoảng 4÷50µm [3,7,9,12,13, 5], 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 khô tỷ lệ hạt có kích thước nhỏ lớn hơn vào mùa ẩm. 2.2.2 Màu sắc và hình thức Màu sắc là một tiêu chí quan trọng đối với tinh bột, nhất là trong công nghệ dệt và công nghệ thực phẩm, mầu 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.[6,13]. 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 hoá chất như axit, SO2 có thể được dùng để cải thiện màu, tuy nhiên đôi khi có thể ảnh hưởng đến tinh bột ngoài 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) [3]. 2.2.3 Khối lượng phân tử Việc xác định khối lượng phân tử tinh bột gặp nhiều khó khăn, các kết quả thường tốn tại những sự chênh lệch nhất định, tuy nhiên một số nghiên cứu cũng đã đưa ra được những số liệu đáng tin cậy: Khối lượng phân tử Am: 431 [19] Đơn vị mạch trung bình Am: 100 ÷ 10.000 ; Ap: 20 ÷ 30 Mức độ trùng hợp Am: 100 ÷ 10.000 ; Ap: 10.000 ÷100.000 [15] 2.2.4 Hàm lượng Amiloza (Am) Hàm lượng Amiloza có ý nghĩa rất lớn đến tính chất tinh bột, có liên quan mật thiết với các tính chất chức năng như độ nhớt, độ dẻo, dai, phồng nở và vì vậy ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của tinh bột. Hàm lượng Am trong sắn được báo cáo trong nhiều nghiên cứu là 13,6 -> 23,6 , so với tinh bột khoai lang thì cao hơn khá nhiều, tuy có một số trường hợp tinh bột khoai lang có hàm lượng Am thấp (bảng 1). Bảng 1. Hàm lượng Amiloza trong tinh bột sắn và tinh bột khoai lang Tinh bột sắn Tinh bột khoai lang Hàm lượng Amiloza (%) 13,5-27 [10]; 18,3-23,6 [16]; 18 [19]; 8-16 [18]; 17,9 [11]; 15,3 [2] 8,5-38 [8]; 20,5-25,5 [3,22];17,5-38 [9,20,21]; 20[19] 2.2.6 Độ nhớt Độ nhớt là một thông số rất quan trọng, khả năng ứng dụng tinh bột trong công nghệ giấy, dệt, keo và đặc biệt là công nghệ thực phẩm đều phụ thuộc vào độ nhớt dịch hồ. Bên cạnh các phương pháp truyền thống nay có những phương pháp xác định hiện đại cho kết quả sớm cũng đã được phổ biến như RVA, Brabender. Một số nghiên cứu của các tác giả chỉ ra rằng độ nhớt của tinh bột sắn đạt giá trị khá cao Bảng 3. Dữ liệu xác định độ nhớt của tinh bột một số giống sắn [22] Giống sắn Dữ liệu RVA Dữ liệu Brabender PV Breakdown Setback PV V 95 HMC-1 559 403 137 820 310 CM489-1 629 479 140 725 340 CM 1559-5 624 472 145 795 335 2.2.7. Độ trong Độ trong của tinh bột rất thích hợp trong nhiều ứng dụng vào công nghệ thực phẩm và công nghệ dệt. Độ trong của tinh bột phụ thuộc vào sự liên kết giữa các phần tử tinh bột trong hạt. Do sự liên kết yếu nên tinh bột sắn và khoai có độ trong cao hơn các tinh bột ngũ cốc. 3. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TINH BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG Như đã trình bày ở trên, ngoài 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 quí. Có hàm lượng Amiloza 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 đã trở thành nguồn nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất các loại phồng tôm, phồng nấm, các loại snack Hàm lượng Amiloza 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 Am thấp, tinh bột sắn hồ hoá không có được độ ’’dòn’’ cần thiết cho các sản phẩm dạng sợi như mì, miến Về mặt này tinh bột sắn không có được nhiều ứng dụng như tinh bột khoai lang một loại hoa màu có sản lượng lớn và rất gần gũi với nó. So với tinh bột sắn tinh bột khoai lang có hàm lượng amiloza 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 amiloza cao, tinh bột khoai lang có ưu thế hơn về độ “dòn”, độ bền trong công nghệ tạo các sản phẩm dạng sợi như miến, mì 4. KHẢ NĂNG BIẾN HÌNH TINH BỘT SẮN, KHOAI LANG Tinh bột sắn và tinh bột khoai với những đặc tính vốn có từ tự nhiên, dù có nhiều thuận lợi cho một số công nghệ cũng không phải không vấp phải những cản trở khi áp dụng. Ví dụ độ nhớt, độ dẻo cao là thuận lợi cho việc hồ sợi, nhưng cũng chính là một phần khó khăn khi rũ hồ. Một số sản phẩm cần tinh bột sắn làm phụ gia cho độ dẻo phù hợp nhưng độ hoà tan lại chưa đáp ứng. Tinh bột khoai lang có hàm lượng amiloza cao hơn một số tinh bột khác nhưng trong công nghệ sản xuất miến độ dòn của sợi vẫn còn hạn chế Một vài nghiên cứu biến hình tinh bột sắn thành các dạng dextrin ứng dụng trong công nghiệp dệt, biến hình tinh bột sắn và tinh bột khoai bằng các tác nhân hoá học, sinh học đã cho những kết quả ban đầu khá khả quan để cải thiện một vài tính chất tinh bột như độ hoà tan, độ nhớt, độ trắng…cho nó có khả năng đáp ứng cao nhất với yêu cầu từng sản phẩm. Người viết bài hy vọng rằng sau này những người quan tâm đến cây sắn, cây khoai lang, đến khả năng ứng dụng tinh bột sắn, tinh bột khoai sẽ có những sự quan tâm thích đáng đến việc nghiên cứu cải thiện khả năng và phạm vi ứng dụng tinh bột sắn thông qua việc tạo thêm cho nó một số tính chất mới bằng các giải pháp biến hình tinh bột phù hợp. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê văn Hoàng (1991), Nghiên cứu ứng dụng và triển khai các quy trình công nghệ sau thu hoạch. NXB Đà Nẵng 2. Phạm văn Hùng (2001), Xác định một số tính chất của tinh bột sắn, khoai lang, khoai tây, dong riềng và nghiên cứu một số thông số công nghệ biến hình tinh bột bằng axit HCl. Luận văn cao học, trường Đại học Bách khoa-Hà Nội 3. Vũ Thị Ngọc Bích (2004) Nghiên cứu chế biến khoai lang củ thành các sản phẩm dạng bột và ứng dụng trong công nghệ sản xuất bánh quy. Luận văn cao học, trường Đại học Bách khoa-Hà Nội 4. Mai Văn Lề, Bùi Đức Hợi (1986), Bảo quản lương thực, NXB Khoa học và kỹ thuật 5. Trương Minh Hạnh (2003), Nghiên cứu các dạng biến hình tinh bột hoa màuvà ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Luận án tiến sĩ kĩ thuật, trường Đại học Đà Nẵng. 6. C. Balagopalan, G. Pdmaja,…: Casava in food, feed and industry, CRC Press, Boca Raton, Florida, 1988, p.212 7. S. N. Moorthy: Tuber crop starches, Tech. Bull. No 18, CTCRI, Trivandrum, 2001, p.52 8. V.Rasper: Investigations on some starches from some West African root crops, in Proc. International Symposium of Tropical Root Crops 9. S. J. Tian, J. E. Rickad, J. M. V. Blanshard: Physicochemical properties of sweet potato starch. J. Sci. Food Agric. 1991. 57, 459- 491 10. J. A. Woolfe: Sweet potato: An untapped food resource, Cambritge University Press, Cambritge, 1992, p643 11. F. E. P. Pacheco, M. R. M. medina: Starch extraction from Xanthoxoma saggittifolium. Trop. Sci. 1992. 32, 203- 206 12. S. N. Moorthy, J. E. Wenham, J. M. V. Blanshard: Effect of solvent extraction on the gelatinization properties of starch and flour of five cassava varierties. J. Sci. Food Agric. 1996. 72, 329- 336 13. J. J. M. Swinkels: Composition and properties of comercial native starches. Starch/Stọrke 1985. 37, 1-5 14. G. T. Kurup, S. K. Nanda: Storage and drying systems, in Advances in horticulture, Vol8 (Eds. K. L. Chadha, G. G. Nair) Malthotra Publications, New Delhi, 1994. 589-607 15. J. C. Shannon, D. L. Garwood: Genetics and physiology of starch development, in Starch- chemistry and technology, 2nd ed (Eds. R. L Whistler, J. N. Bemiller, E. F. Paschall) Academic Press. New York. 1984 16. I. Defloor. I. Dehing, J. A. Delcour: Phisicochemical properties of casava starch. Starch/Stọrke 1998, 50, 58-64. 17. S. N. Moorthy, S. B. Maini: Varietal diffrences on the properties of casava starch, Proc. Semenar on Post Harvest Technology of casava, AFST Trivandrum, 198271-74 18. D. J. Gallant, H. Bewa: On ultra structural and nutritional aspect of some tropical tuber crop, Starch/Stọrke 1982. 34, 255, 262 19. H. F. Zobel: Molecules to granules - A comprehensive starch revew. Starch/Stọrke 1988. 40,40-50 20. G. L. Doremus, F. A. Crenshaw: Amyloza content of sweet potato starch. Ceareal Chem. 1951. 28, 308-317 21. N. R. Bertoniere, T. A. Mclemore :The effect of enviroment variables on the processing of sweet potato in to flakes and on some properties of their isolated starches. J. Food Sci. 1996. 31,574-582 22. M. Asaoka, J. M. V. Blanshard: Effect of cultivar and growth season on the gelatinisation properties of casava (Manihot esculenta) starch J. Sci. Food Agric.1992. 59,53-58 23. J. C. Valetudie, P. Colonna: Gelatinisation of sweet potato, tania and yam starches. Starch/Stọrke. 1995. 47,298-306 . phù hợp nâng cao giá trị của tinh bột. 2.2. Một số tính chất đặc trưng của tinh bột sắn và tinh bột khoai lang 2.2.1 Hình dạng, kích thước Hình dạng, kích thước hạt tinh bột có thể được xác định. MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA TINH BỘT SẮN VÀ KHOAI LANG 1. GIỚI THIỆU CÂY SẮN VÀ CÂY KHOAI LANG Sắn còn có một số tên khác manihot, mandioca, kelala, aipi, tapioca Sắn là loại cây. với tinh bột khoai lang thì cao hơn khá nhiều, tuy có một số trường hợp tinh bột khoai lang có hàm lượng Am thấp (bảng 1). Bảng 1. Hàm lượng Amiloza trong tinh bột sắn và tinh bột khoai lang Tinh