Tài liệu Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng protein, lipit, tinh bột trong quá trình bảo quản ngô hạt ở sơn la, sử dụng chất khử oxi không khí

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CỦA SINH VIÊN “NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƢỢNG PROTEIN, LIPIT, TINH BỘT TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN NGÔ HẠT Ở SƠN LA, SỬ DỤNG CHẤT KHỬ OXI KHÔNG KHÍ” Thuộc nhóm ngành khoa học: TN2 Sơn La, tháng 09 năm 2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC Khoa Sinh - Hóa BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CỦA SINH VIÊN “NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƢỢNG PROTEIN, LIPIT, TINH BỘT TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN NGÔ HẠT Ở SƠN LA, SỬ DỤNG CHẤT KHỬ OXI KHÔNG KHÍ” Thuộc nhóm ngành khoa học: TN2 Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Duy Nam Dân tộc: Kinh Nguyễn Thị Sao Nữ Dân tộc: Kinh Lê Thị Ngân Nữ Dân tộc: Kinh Lớp: K54 ĐHSP Hóa học Năm thứ 04/ Số năm đào tạo: 04 Ngành học: Sư phạm hóa học Sinh viên chịu trách nhiệm: Đỗ Văn Duy Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Quốc Khánh Sơn La, tháng 09 năm 2016 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Lê Quốc Khánh đã tận tình truyền đạt những kiến thức trong quá trình học tập và trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu để chúng em hoàn thành tốt đề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm khoa Sinh - Hóa và các thầy cô giáo trong khoa đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho chúng em mượn dụng cụ thí nghiệm, hỗ trợ hóa chất để chúng em thực hiện đề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn các phòng chức năng, Trung tâm thông tin Thư viện đã hết sức giúp đỡ chúng em trong quá trình chúng em thực hiện đề tài này. Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên về tinh thần cũng như vật chất cho chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Vì thời gian có hạn và do chưa có nhiều kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô và độc giả góp ý để đề tài hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sơn La, tháng 09 năm 2016 Nhóm đề tài Đỗ Văn Duy Nguyễn Thị Sao Lê Thị Ngân DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tiếng Việt H.HD.QT.003 Phương pháp xác định hàm lượng tinh bột H.HD.QT.005 Phương pháp xác định hàm lượng lipit H.HD.QT.162 Phương pháp xác định hàm lượng protein SEM EDS HPLC Scanning Electron Microscope Energy-dispersive Xray spectroscopy High Pressure Liquid Chromatography Kính hiển vi điện tử quét Tán sắc năng lượng tia X quang phổ Sắc ký lỏng hiệu năng cao MỤC LỤC Trang PHẦN 1: MỞ ĐẦU .........................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ...........................................................................................................1 2. Mục đích của đề tài .......................................................................................................3 3. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................3 3.1 Phương pháp thu thập số liệu .....................................................................................3 3.2 Phương pháp định lượng và đánh giá .........................................................................3 3.3 Phương pháp xử lí số liệu ...........................................................................................3 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ....................................................................................3 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ..........................................................................................4 1.1 Tổng quan về protein, tinh bột, lipit ...........................................................................4 1.1.1 Giới thiệu về protein ................................................................................................4 1.1.2 Giới thiệu về tinh bột ...............................................................................................5 1.1.3 Giới thiệu về lipit .....................................................................................................7 1.2 Thành phần hóa học của Ngô .....................................................................................9 1.3 Ứng dụng của Ngô ....................................................................................................13 1.4 Chất khử oxy .............................................................................................................13 1.5 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước .........................................................................15 1.6 Tình hình nghiên cứu ở trong nước ..........................................................................16 1.6.1 Các phương pháp bảo quản ở Sơn La ...................................................................16 1.6.2 Bảo quản trong môi trường nghèo oxy .................................................................18 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....21 2.1 Địa điểm, thời gian và phương pháp lấy mẫu ..........................................................21 2.2 Vật liệu, hoá chất và dụng cụ nghiên cứu ................................................................21 2.2.1 Hoá chất .................................................................................................................21 2.2.2 Dụng cụ ..................................................................................................................21 2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu .....................................................................23 2.3.1 Quy trình thí nghiệm bảo quản ngô hạt bằng phương pháp khử oxy không khí ..23 2.3.2 Thực nghiệm xác định khả năng khử oxy bằng máy đo oxy tự động ..................25 2.3.3. Thực nghiệm đo độ ẩm hạt ...................................................................................25 2.3.4. Thực nghiệm đo nồng độ oxy bằng máy đo oxy cầm tay. ...................................25 2.3.5 Một số phương pháp định lượng protein, lipit, tinh bột........................................26 2.3.5.1 Địa điểm định lượng protein, lipit, tinh bột. ......................................................26 2.3.5.2 Phương pháp định lượng hàm lượng tinh bột (H.HD.QT.162) .........................26 2.3.5.3 Phương pháp định lượng hàm lượng protein (H.HD.QT.003) ..........................27 2.3.5.4 Phương pháp xác định hàm lượng lipit (H.HD.QT.005) ...................................28 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..............................................................29 3.1 Nghiên cứu sự biến đổi nồng độ oxy trong 30 giờ thí nghiệm ................................29 3.2 Nghiên cứu sự biến đổi thành phần protein, lipit, tinh bột và thời gian bảo quản ngô hạt ở các nồng độ oxy khác nhau ............................................................................30 3.2.1 Nghiên cứu sự biến đổi thành phần protein, lipit, tinh bột trong ngô hạt ở ngoài không khí nồng độ oxy xấp xỉ 21%. ..............................................................................30 3.2.2 Nghiên cứu sự biến đổi thành phần protein, lipit, tinh bột trong ngô hạt ở vi môi trường kín khí, nồng độ oxy 10%. .................................................................................34 3.2.3 Nghiên cứu sự biến đổi thành phần, protein, lipit, tinh bột trong ngô hạt ở vi môi trường kín khí, nồng độ oxy 0% ....................................................................................37 3.3 So sánh ảnh hưởng của nồng độ oxy và thời gian bảo quản đến hàm lượng protein, lipit, tinh bột ....................................................................................................................40 3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ oxy và thời gian bảo quản đến hàm lượng protein .......40 3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ oxy và thời gian bảo quản đến hàm lượng lipit ............41 3.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ oxy và thời gian bảo quản đến hàm lượng tinh bột ......42 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................43 1. Kết luận .......................................................................................................................43 2. Kiến nghị .....................................................................................................................43 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................44 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1: Sự phân bố các chất trong hạt ngô (% khối lượng) .........................................9 Bảng 1.2: Thành phần các loại aminoaxit trong ngô ....................................................11 Bảng 1.3: Thành phần các axit amin (% mol có trong ngô) .........................................11 Bảng 3.1: Hàm lượng protein,lipit,tinh bột trong ngô hạt .............................................30 Bảng 3.2: Thành phần protein,lipit,tinh bột trong ngô được bảo quản ở ngoài không khí nồng độ oxy 21%. ....................................................................................................31 Bảng 3.3: Thành phần protein,lipit,tinh bột trong ngô được bảo quản trong vi môi trường nồng độ oxy 10% ................................................................................................34 Bảng 3.4: Thành phần protein,lipit,tinh bột trong ngô được bảo quản trong vi môi trường nồng độ oxy 0% ..................................................................................................37 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1: Mối xông làm tổ trong kho bảo quản ngô ...........................................................2 Hình 2: Nấm mốc oxy hóa……………………………………………………………...2 Hình 3: Mọt và nấm mốc phá huỷ ngô trong bao ............................................................2 Hình 4: Nấm mốc phá hủy hàn toàn chất lượng ngô bắp trong quá trình bảo quản……2 Hình 1.1: Cấu tạo protein..................................................................................................4 Hình 1.2: Cấu tạo amilozơ ................................................................................................5 Hình 1.3: Cấu tạo của amilopectin…………………………………..…………………5 Hình 1.4: Cấu tạo của lipit ................................................................................................7 Hình 1.5: Hạt tinh bột ngô chụp dưới ánh sáng phân cực..............................................10 Hình 1.6: So sánh cấu trúc hạt tinh bột ngô với các hạt khác ........................................10 Hình 1.7: Ảnh SEM mẫu bột chất khử oxy ....................................................................14 Hình 1.8: Hình chụp mẫu bột chất khử oxy phân tích EDS ..........................................14 Hình 1.9: Giản đồ phân tích EDS mẫu chất khử oxy .....................................................14 Hình 1.10: Bảo quản nguyên bắp bằng cách treo lên giá ...............................................17 Hình 1.11: Bảo quản ngô hạt trong chum vại…………………………………..……..17 Hình 1.12: Bảo quản lưu kho hạt trong bao tải ..............................................................18 Hình 2.1: Vi môi trường kín khí thể tích 21 lít ..............................................................21 Hình 2.2: Máy đo nồng độ oxy và độ ẩm môi trường ....................................................22 Hình 2.3: Máy đo độ ẩm hạt ...........................................................................................22 Hình 2.4: Hệ đo nồng độ oxy không khí, viện Kỹ thuật nhiệt đới: ...............................22 Hình 2.5: Sensors đo oxy và hiệu chỉnh đầu đo .............................................................23 Hình 2.6 Ngô hạt được bảo quản trong vi môi trường kín khí .....................................24 Hình 2.7 Quy trình bảo quản ngô hạt .............................................................................24 Hình 2.8 Chuẩn hóa và tiến hành đo oxy bằng máy đo oxy cầm tay. ...........................25 Hình 2.8: Hệ thiết bị phân tích hàm lượng tinh bột trong hạt ........................................27 Hình 2.9: Máy Gerber đa chỉ tiêu dùng định lượng hàm lượng protein, lipit. ..............28 Hình 3.1: Sự biến đổi nồng độ oxy trong vi môi trường (V = 21 lít) trong 30 giờ .......29 thí nghiệm .......................................................................................................................29 Hình 3.2: Mẫu ngô bảo quản bằng bao tải trong phòng thí nghiệm (nồng độ oxy 21%) .... 33 Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ oxy khoảng 21% và thời gian bảo quản đến hàm lượng protein, lipit và tinh bột. .................................................................................................................. 33 Hình 3.4: Mẫu ngô bảo quản trong vi môi trường có nồng độ oxy 10%.......................36 Hình 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ oxy 10% và thời gian bảo quản đến hàm lượng protein, lipit và tinh bột ..................................................................................................36 Hình 3.6: Mẫu ngô bảo quản trong vi môi trường có nồng độ oxy 0%.........................39 Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ oxy 0% và thời gian bảo quản đến hàm lượng protein, lipit và tinh bột ..................................................................................................39 Hình 3.8: So sánh sự biến đổi hàm lượng protein ở 3 nồng độ oxy 21% , 10% và 0% ....... 40 Hình 3.9: So sánh sự biến đổi hàm lượng lipit ở 3 nồng độ oxy 21% , 10% và 0%............. 41 3.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ oxy và thời gian bảo quản đến hàm lượng tinh bột .................. 42 Hình 3.10: So sánh sự biến đổi hàm lượng tinh bột ở 3 nồng độ oxy 21% , 10% và 0%...... 42 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Sơn La là một trong những tỉnh vùng cao có 12 đơn vị hành chính (1 thành phố, 11 huyện) với 12 dân tộc. Sơn La có đất đai phù hợp với nhiều loại cây đặc biệt là cây ngô. Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 1.412.500 ha, trong đó đất đang được sử dụng là 753.520 ha (chiếm 53,3% đất tự nhiên), quỹ đất nông nghiệp cho sản xuất Ngô là 162,51 nghìn ha, sản lượng trên 700.000 tấn ngô. Do đó cây ngô là cây lương thực chủ lực của tỉnh. Với năng suất đạt từ 39 đến 41 tạ/ha, góp phần cùng các cây màu khác nâng thu nhập bình quân lương thực đầu người, giúp nông dân chuyển đổi theo hướng sản xuất hàng hóa và xóa đói giảm nghèo hiệu quả. Tuy nhiên bảo quản nông sản sau thu hoạch ở tỉnh Sơn La hiện đang là khâu yếu của bà con nông dân, gây lãng phí rất lớn... Để nâng cao giá trị sử dụng nhiều mặt của ngô thì các công đoạn sau thu hoạch như làm khô, bảo quản và chế biến nhằm làm giảm tổn thất cũng như duy trì chất lượng ngô là việc làm vô cùng quan trọng và cần thiết. Hiện nay vấn đề bảo quản ngô hạt ở Sơn La nói chung có rất nhiều bất cập. Việc sử dụng phương pháp bảo quản truyền thống tại các hộ gia đình có ưu điểm là nhanh gọn, dễ bảo quản. Tuy nhiên cũng có nhiều hạn chế như: Thời gian bảo quản ngắn, ngô dễ bị nấm mốc, mối mọt… hạt ngô bị suy giảm chất lượng. Ngoài ra, phương pháp bảo quản ngô hạt tại các doanh nghiệp thu mua nông sản sử dụng kho bảo quản lưu giữ ngô hàng trăm, hàng nghìn tấn lại không đảm bảo an toàn thực phẩm do sử dụng hóa chất tràn lan không rõ nguồn gốc, chủ yếu dùng thuốc diệt mối của Trung Quốc (aluminlum photphua), dùng xông hơi trực tiếp vào ngô, đây là chất thuộc danh mục cấm sử dụng trong nông nghiệp, chất này gây ô nhiễm không khí, nhiễm độc vào ngô và ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Hiện nay công nghệ bảo quản nông sản sau thu hoạch bằng phương pháp bảo quản kín khí như nghèo oxy như: Nạp khí N 2 hoặc CO2 đã được áp dụng ở Việt Nam. Đây là công nghệ hiện đại đem lại chất lượng bảo quản cao. Tuy nhiên giải pháp này không được người dân áp dụng với bảo quản ngô bởi vì giá thành cao, không an toàn, thiết bị sản xuất N 2, CO2 thì phức tạp, vận chuyển thiết bị bảo quản khó khăn, không phù hợp với vùng sâu, vùng xa. Trong quá trình bảo quản, người ta quan tâm nhất đến quá trình hô hấp của hạt ngô và hô hấp của vi sinh vật trong môi trường bảo quản mà trong đó oxy đóng vai trò quyết định. Hậu quả của hô hấp đối với quá trình bảo quản là: Hô hấp tiêu hao chất hữu cơ của đối tượng bảo quản; hô hấp làm tăng nhiệt độ trong môi trường bảo 1 quản; hô hấp làm tăng độ ẩm của đối tượng bảo quản, giúp các vi sinh vật như mối mọt nấm mốc phát triển. Do đó, làm giảm số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản. Hình 1: Mối xông làm tổ trong kho bảo Hình 2: Nấm mốc oxy hóa quản ngô Hình 3: Mọt và nấm mốc phá huỷ ngô Hình 4: Nấm mốc phá hủy hàn toàn chất trong bao lượng ngô bắp trong quá trình bảo quản Ngoài oxy ra, cũng có các yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản ngô như: Nhiệt độ môi trường bảo quản, độ ẩm hạt, nồng độ CO2... Tuy nhiên các yếu tố này ta có thể khống chế và điều chỉnh cho phù hợp với môi trường bảo quản, hạn chế ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng bảo quản. Nếu nồng độ O 2 trong không khí giảm xuống dưới 21% thì hô hấp sẽ bị ảnh hưởng như thế nào, tốc độ phản ứng oxy hóa ra sao? mối mọt, nấm mốc có phát triển được hay không? Đó là vấn đề đặt ra mà chúng ta cần thiết phải định lượng mức độ ảnh hưởng này. Trong thực tế chất lượng đối tượng bị oxy hóa sẽ bị tác động oxy hóa làm suy giảm chất lượng đến đâu theo thời gian, là những việc cần được nghiên cứu xác định một cách định lượng, cần làm rõ khả năng ứng dụng các kết quả thu được. Có thể nói rộng hơn việc ứng dụng vi môi trường nghèo oxy này trong bảo quản chống oxy hóa cho hạt ngô hạt, được bao lâu và chất lượng ra sao là vấn đề cần thiết hiện nay? Đó là lý do chúng tôi thực hiện đề tài 2 “Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng protein, lipit, tinh bột trong quá trình bảo quản ngô hạt ở Sơn La, sử dụng chất khử oxi không khí.” Trong đề tài này chúng tôi sử dụng chất khử oxy do Viện Kỹ thuật nhiệt đới Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, đã được kiểm định đảm bảo chất lượng - an toàn thực phẩm, dùng để điều chỉnh nồng độ oxy thí nghiệm. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ oxy và thời gian đến hàm lượng protein, lipit, tinh bột trong quá trình bảo quản ngô hạt. 3. Phƣơng pháp nghiên cứu 3.1 Phƣơng pháp thu thập số liệu - Thực hiện khảo sát thực tế khu vực trồng ngô, phương pháp bảo quản, các kho bảo quản ngô ở Tổ 2, Phường Quyết Tâm, TP Sơn La, Sơn La. Diện tích trồng ngô, năng xuất trên địa bàn tỉnh Sơn La. - Tổng hợp các khó khăn thường gặp trong quá trình bảo quản của người dân. 3.2 Phƣơng pháp định lƣợng và đánh giá - Phương pháp đo nồng độ oxi, độ ẩm hạt. - Phương pháp đo mẫu: phương pháp định lượng protein, lipit, tinh bột. 3.3 Phƣơng pháp xử lí số liệu - Tổng hợp, so sánh, phân tích các kết quả thu được so với tiêu chuẩn TCN513 2002. - Đánh giá kết quả theo phương pháp đồ thị. 4. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Giống ngô thương phẩm NK 7328. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu sự biến đổi hàm lượng protein, lipit, tinh bột trong quá trình bảo quản ngô hạt. 3 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về protein, tinh bột, lipit[8] 1.1.1 Giới thiệu về protein a. Cấu tạo, tính chất và vai trò sinh học của protein Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là axit amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ liên kết peptit (gọi là chuỗi polipeptit). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein. Thành phần của protein là các axit amin. Hiện đã biết có hơn 21 loại axit amin. Trong axit amin có chứa cacbon, hydro, oxy, nito và các axit amin khác nhau có thể qua các hình thức tổ hợp khác nhau cấu tạo nên những protein khác nhau. Ở trạng thái tự nhiên protein tồn tại ở trong cơ thể thực vật và động vật. Hình 1.1: Cấu tạo protein b. Tính chất vật lý - Tính tan của protein: các loại protein khác nhau có khả năng hòa tan dễ dàng trong một số loại dung môi nhất định. - Tính ngậm nước: trong môi trường nước protein có khả năng kết hợp với các phân tử nước để trở thành trạng thái hydrat hóa. - Độ nhớt: khi protein hòa tan trong dung dịch, mỗi loại dung dịch của những protein khác nhau có độ nhớt khác nhau. c. Tính chất hóa học - Sự thủy phân protein : dưới tác dụng của axit, bazơ, hoặc enzim protein bị thủy phân đến cuối cùng thành các α-amino axit - Phản ứng màu biure: Trong môi trường kiềm protein tác dụng với Cu(OH) 2 cho hợp chất màu tím đặc trưng . 4 - Sự biến tính protein: dưới tác động của tác nhân vật lý (tia cực tím, cơ học…) và tác nhân hóa học (axit, kiềm, muối...) protein sẽ biến đổi cấu trúc không gian và mất đi tính chất tự nhiên ban đầu. d. Vai trò sinh học của protein Protein là hợp chất quan trọng không thể thiếu được đối với tất cả các cơ thể sống, là cơ sở hình thành và duy trì cấu trúc, chức năng của các vật thể sống. Protein tham gia cấu tạo thành phần các cơ bắp, máu, bạch huyết, hocmon, men, kháng thể, các tuyến bài tiết và nội tiết. Cơ thể bình thường chỉ có mật và nước tiểu không chứa protein. Trong cơ thể sống, protein có liên quan đến mọi chức năng sống của cơ thể như: tuần hoàn, hô hấp, tiêu hóa bài tiết hoạt động thần kinh và tinh thần. Nó có một số chức năng quan trọng sau: xúc tác, vận tải, chuyển động, bảo vệ, điều hòa, kiến tạo và chống đỡ cơ học, truyền xung thần kinh, dự trữ dinh dưỡng. 1.1.2 Giới thiệu về tinh bột a. Cấu tạo, tính chất và vai trò sinh học của tinh bột Tinh bột đã được biết đến từ hàng nghìn năm. Người La Mã gọi là amilum một từ bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp. Tinh bột đầu tiên được tách ra từ bột mì hoặc được tách ra từ một loại ngũ cốc khác đã được biết đến từ thời xa xưa. Thời gian sau đó được sản xuất từ khoai tây ở Châu Âu và Nhật Bản, từ củ sắn và lúa gạo ở phương Đông và từ ngô ở Mỹ. Hình 1.2: Cấu tạo amilozơ Hình 1.3: Cấu tạo của amilopectin Tinh bột là nguồn cacbonhydrat dự trữ của thực vật vì vậy nó được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên. Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau và có tính chất vật lý và thành phần hóa học khác nhau. Tinh bột được tách ra từ hạt như ngô, lúa mỳ, từ rễ và củ sắn, khoai tây, dong là những loại tinh bột chính dùng trong công nghiệp. Tinh bột được cấu tạo gồm 2 phần: amilozơ và aminopectit. Cả 2 thành phần trên đều có đơn vị cấu tạo hóa học là monosaccarit glucozơ. 5 b. Tính chất vật lý - Độ tan của tinh bột Tính chất vật lý Amilozơ mới tách từ tinh bột có độ tan cao hơn song không bền nên nhanh chóng bị thoái hóa trở nên không hòa tan trong nước. Amilopectin khó tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột. - Sự trương nở Khi ngâm tinh bột vào nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như sau: tinh bột bắp là 9,1%, tinh bột khoai tây là 12,7%, tinh bột sắn là 28,4%. - Độ nhớt của hồ tinh bột Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. c. Tính chất hóa học - Phản ứng thủy phân Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucozơ bằng axit hoặc bằng enzym. Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng past, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa. Một số enzym thường dùng là: α- amilaza, β- amilaza. Axit và enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết D (1,4) glycozit. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường. - Phản ứng tạo phức Phản ứng rất đặc trưng với tinh bột là phản ứng với iot. Khi tương tác với iot, amilozo sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amilozơ trong tinh bột bằng phương pháp trắc quan. Để phản ứng được thì các phân tử amilozơ phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắc ốc đơn của amilazơ bao quanh phân tử iot. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ không cho phản ứng với iot vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và một số muối như KI, Na2SO4 giúp tăng cường độ phản ứng. Amilozơ với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 21% khối lượng iot, tương ứng với một vòng xoắn một phân tử iot. 6 Amilopectin tương tác với iot cho màu nâu tím, về bản chất phản ứng màu với iot là hình thành nên hợp chất hấp phụ. Ngoài khả năng tạo phức với iot, amilazơ còn có khả năng tạo phức với nhiều chất hữu cơ có cực cũng nhưng không có cực như: các rượu no, rượu thơm, phenol, các xeton phân tử lượng thấp... d. Vai trò sinh học của tinh bột Tinh bột là nguồn thức ăn cung cấp 55 - 65% tổng số năng lượng cơ thể. Năng lượng lấy từ tinh bột rất cần thiết cho hoạt động cơ, hệ thần kinh trung ương, cho tim và gan. Vai trò của tinh bột trong cơ thể là: nguồn cung cấp năng lượng cơ bản, tiết kiệm sự phân hủy protein để bảo vệ cơ thể, dự trữ năng lượng trong cơ thể và gan dưới dạng glycogen, khi thừa thì chuyển thành mỡ, giúp cho sự oxy hóa hoàn toàn chất béo để tránh nhiễm axit, nguồn năng lượng cho hệ thần kinh trung ương, khi tiêu hoá tinh bột bị phân hủy thành glucozơ, glucozơ vào máu và là chất cho năng lượng khi bị đốt cháy. 1.1.3 Giới thiệu về lipit a. Cấu tạo, tính chất và vai trò sinh học của lipit Trong hóa học, lipit là hợp chất béo và là hợp chất hữu cơ đa chức (chứa nhiều nhóm chức giống nhau). Hình 1.4: Cấu tạo của lipit Lipit gồm những chất như dầu ăn, mỡ… Chúng có độ nhớt cao, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như ether, chlorphorm, benzen, rượu nóng. Giống như các carbonhydrat, các lipit được tạo nên từ C, H và O nhưng chúng có thể chứa các nguyên tố khác như P và N. Chúng khác với cacbonhydrat ở chỗ chứa O với tỉ lệ ít hơn. Hai nhóm lipit quan trọng đối với sinh vật là: nhóm có nhân glyxerol và nhóm sterol. Các nhân này kết hợp với các axit và các chất khác tạo nên nhiều loại lipit khác nhau. Tồn tại trong dầu mỡ động vật và thực vật. b. Tính chất vật lý - Các triglixerit chứa chủ yếu các gốc axit béo no thường là chất rắn ở nhiệt độ phòng như mỡ động vật. 7 - Các triglixerit chứa chủ yếu các gốc axit béo không no thường là chất lỏng ở nhiệt độ phòng và được gọi là dầu, thường có nguồn gốc thực vật hoặc từ động vật máu lạnh như dầu cá… - Chất béo nhẹ hơn nước và không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực như benzen, xăng, ete. c. Tính chất hóa học - Phản ứng thủy phân chất béo trong môi trường axit. Khi đun nóng chất béo với nước có xúc tác axit. Chất béo bị thuỷ phân tạo ra glixerol và các axit béo. - Phản ứng xà phòng hóa. Khi đun nóng chất béo với dung dịch kiềm NaOH hay KOH thì tạo ra glixerol và hỗn hợp các muối của các axit béo. Muối Natri hoặc muối Kali của các axit béo chính là xà phòng. Phản ứng của chất béo với dung dịch kiềm được gọi là phản ứng xà phòng xảy ra nhanh hơn so với phản ứng thuỷ phân trong môi trường axit và là phản ứng không thuận nghịch. - Phản ứng hidro hóa. Chất béo có chứa các gốc axit béo không no thì có phản ứng cộng H2 vào nối đôi. - Phản ứng oxi hóa. Chất béo tác dụng với oxy của không khí tạo thành anđêhit có mùi khó chịu. Đó chính là nguyên nhân của hiện tượng dầu mỡ để lâu bị ôi thiu. d. Vai trò sinh học của lipit Về mặt sinh học lipit đóng vai trò đa chức năng: - Nguồ n năng lươ ̣ng dự trữ. - Lớp mỡ dưới da , bao bo ̣c cơ thể và các cơ quan như tim , thâ ̣n, ruô ̣t để thực hiê ̣n chức năng bảo vê.̣ 8 - Ở góc độ sinh vật học , các sản phẩm tiê u hóa của mỡ là các axit béo và trong đó có những loại axit béo cần thiết cho cơ thể . Thiế u các loa ̣i này sẽ gây biế n đổ i trên da , rố i loa ̣n trao đổ i nước, rố i loa ̣n hoa ̣t đô ̣ng của thâ ̣n, bộ phận sinh du ̣c… - Làm dung môi vận c huyể n các vitamin A , D, E, K và là thành phầ n của các hơ ̣ p chấ t sinh hóa: photpholipit, glucolipit, lipoprotein… Trong hoa ̣t đô ̣ng vâ ̣n đô ̣ng nhe ̣ và vừa , trong cơ thể sử du ̣ng khoảng 50% năng lươ ̣ng lấ y từ mỡ . Trong vâ ̣n đô ̣ng k éo dài, tỷ lệ sử dụng năng lượng từ mỡ có thể lên tới 80%. 1.2 Thành phần hóa học của Ngô [14] Thành phần thay đổi tùy theo điều kiện khí hậu, giống, loại ngô, kĩ thuật canh tác, đất đai... Bảng 1.1: Sự phân bố các chất trong hạt ngô (% khối lượng) Thành phần hóa học Protein Lipit Tro Tinh bột Đường Xơ a. Nƣớc Vỏ 3,7 1 0,8 7,3 0,34 86,7 Nội nhũ 8 0,8 0,3 87,6 0,62 2,7 Phôi 18,4 33,2 10,5 8,3 10,8 8,8 Chiếm khoảng 12 - 15% trọng lượng của hạt khi đạt độ chín hoàn toàn, để khô tự nhiên. Thu hoạch tươi ẩm đạt 19 - 35%. b. Gluxit Nội nhũ chứa 73% gluxit ở dạng tinh bột, đường và cellulose, ở phôi dạng đường và ở vỏ dạng cellulose. c. Tinh bột Ngô chứa khoảng 60 - 70% tinh bột. Hàm lượng aminlozơ trong các giống khác nhau thì khác nhau, nhìn chung khoảng 21 - 23% (trừ ngô nếp chỉ chứa toàn aminlopectin). - Hạt tinh bột có cấu tạo đơn, hình dạng rất khác nhau, thường có dạng cầu hay đa diện tùy theo giống và vị trí của hạt tinh bột trong hạt ngô. Kích thước hạt tinh bột khoảng 6 - 30 m. Nhiệt độ hồ hóa 62 - 67,50C. Góc quay cực 201,50 9 Hình 1.5: Hạt tinh bột ngô chụp dưới ánh sáng phân cực Hình 1.6: So sánh cấu trúc hạt tinh bột ngô với các hạt khác - Tinh bột và dầu béo tồn tại trong hạt nhân ngô giúp cho hạt giống nảy mầm. - Hiện nay bằng cách lai tạo giống, người ta đã tạo ra giống ngô có chứa hàm lượng aminlopectin cao được gọi là ngô sáp (maxy maize) hay tạo ra giống ngô có hàm lượng aminlozơ rất cao, có thể lên đến 70%, được gọi là ngô cao (amylose corn). Gần đây nhất loại ngô có chứa 82% aminlozơ đã được công bố. Ngô sáp có thể hồ hóa trong điều kiện như ngô thường trong khi đó ngô cao không cần những điều kiện nhiệt cao (nước sôi) mà còn cần áp lực nấu hay cần phải được hydrat hóa bằng dung dịch natri hydroxi loãng (NaOH). Các dạng đường và dẫn xuất - Tổng số đường chiếm 1 - 3%. - Monosaccarit ở nội nhũ: glucozơ, fructozơ và đường trong cấu trúc của nucleic. - Disaccarit: chủ yếu là saccarozơ tập trung nhiều ở nội nhũ, một ít mantozơ. - Trisaccarit và các oligosaccarit có rất ít trong hạt, chủ yếu là raffinose. 10 Bảng 1.2: Thành phần các loại aminoaxit trong ngô Axit amin Aspartic acid Threonin Serine Glutamic acid Proline Glycine Alanine Cystine Valine Methionine Isoleucine Leucine Tyrosine Phenylalanine Histidine Lysine Arginine Tryptophan Albumins 16,7 4,4 6,2 12,4 8,6 9,7 10 1,8 4,8 1,1 3 5,1 3,8 2 2,1 3,9 3,9 0,5 Globulins 9,1 5,2 7,5 10,7 5,6 10,3 10,7 3,2 6,2 1,5 4,1 6,5 2,6 3,2 2,3 4,6 6 0,7 Prolamins 4,9 3,1 6,9 19,4 10,2 2,6 13,6 1 4 1,1 3,9 18,5 3,6 4,9 1,1 0 1,2 0 Glutelins 5,5 4,2 6,1 16 11,1 6,9 9,4 1,8 6,1 2,8 3,4 10,9 2,9 3,3 3,3 2,4 3,2 0,3 Tổng cộng 5,9 3,7 6,4 17,7 10,8 4,9 11,2 1,6 5 1,8 3,6 14,1 3,1 4 2,2 1,4 2,4 0,2 - Phytate: dạng dự trữ của myo - inositol là loại dẫn xuất duy nhất được tìm thấy trong ngô. d. Protein Trong nội nhũ protein và tinh bột ở dạng dự trữ. Lớp protein này định vị trong các thể protein hình cầu, có màng bao bọc và có đường kính từ 2 - 5 m. Các thể protein hình cầu liên kết với nhau thành một màng lưới protein. Bảng 1.3: Thành phần các axit amin (%mol có trong ngô) Loại Alumins Globulins Prolamins ( Zein) Glutelins Hàm lượng protein trung bình là 10%. Tỷ lệ % 4 2,8 47,9 45,3 Thành phần chính trong protein là prolamins (zein) tích trong nội nhũ còn phôi chứa chủ yếu globulins. 11