Tìm Hiểu Về Tinh Bột Khoai Mì Và Ứng Dụng Trong Sản Xuất Thực Phẩm

Hiện nay, tinh bột khoai mì đang được sử dụng rất nhiều trong đời sống để tạo ra những món ăn quen thuộc với chúng ta như bánh canh, trân châu trà sữa,… Tuy vậy, vẫn có khá nhiều người nhầm lẫn và chưa hiểu rõ bản chất của loại tinh bột này. Vì thế, bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về tinh bột khoai mì, cũng như các tính chất và tiềm năng ứng dụng của nó trong sản xuất thực phẩm!

Giới thiệu chung về tinh bột khoai mì

Tinh bột khoai mì

Tinh bột khoai mì (hay còn gọi là tinh bột sắn, bột năng) là tinh bột được chiết xuất từ rễ của cây khoai mì (cây sắn). Một số người thường hay nhầm lẫn giữa tinh bột khoai mì với bột sắn dây (được làm từ cây sắn dây) hoặc bột mì (được làm từ cây lúa mì).

Tinh bột khoai mì khác biệt so với các loại tinh bột khác bởi hàm lượng các chất còn sót lại (như chất béo, protein, tro) rất thấp, là yếu tố quan trọng giúp phân biệt tinh bột khoai mì với tinh bột của các loại ngũ cốc. Ngoài ra, tinh bột khoai mì có hàm lượng amylose thấp hơn so với các loại tinh bột khác và trọng lượng phân tử của amylose và amylopectin cao. Một lượng nhỏ phospho trong tinh bột khoai mì không bị liên kết dưới dạng este phosphate như trong tinh bột khoai tây.

Thông thường, tinh bột khoai mì chứa khoảng 17 – 20% amylose và không có sự thay đổi lớn về hàm lượng amylose theo thời gian, khác với tinh bột ngô (0 – 70% amylose) và tinh bột gạo (0 – 40% amylose). Về cấu trúc phân tử, amylose của tinh bột khoai mì không phân nhánh hoàn toàn và tỷ lệ phân nhánh thấp hơn so với tinh bột bắp, gạo, khoai tây và lúa mì. Ngoài ra, amylose trong khoai mì có khối lượng phân tử cao hơn các loại tinh bột khác. Amylopectin của tinh bột khoai mì hầu hết là các chuỗi ngắn, chỉ có khoảng dưới 1% là các chuỗi cực dài.

Hình dạng và cấu trúc của tinh bột khoai mì

Hạt tinh bột khoai mì hình cầu, nhẵn, đường kính 4 – 35µm. Các lớp trong hạt tinh bột khoai mì có thể mỏng tới 0.2µm, và mỗi hạt có thể có ít nhất 40 lớp. Khi so sánh với tinh bột khoai tây, cấu trúc hạt tinh bột thô hơn, chỉ gồm 1 số lớp dày khoảng vài µm.

Bảng 1: So sánh giữa tinh bột khoai mì với các loại tinh bột khác

Loại tinh bột	Đường kính hạt (µm)	Đường kính trung bình (µm)	Hàm lượng amylose (%)	Hàm lượng phospho (%)	Nhiệt độ hồ hóa (oC)
Tinh bột khoai mì	4 – 35	15	17	0.01	65 – 70
Tinh bột khoai tây	5 – 100	27	21	0.08	60 – 65
Tinh bột bắp	2 – 30	10	28	0.02	75 – 80
Tinh bột mì	1 – 45	–	28	0.06	80 – 85

Tính chất của tinh bột khoai mì

Khi đun nóng trong nước dư, tinh bột trải qua một quá trình chuyển đổi cấu trúc không thể đảo ngược được gọi là hồ hóa. Đó là quá trình phá vỡ các liên kết giữa các phân tử tinh bột khi có nước và nhiệt, gồm 3 quá trình chính xảy ra:

• Trong quá trình đun nóng, nước sẽ được hấp thụ vào không gian vô định hình của tinh bột, dẫn đến hiện tượng trương nở.
• Sau đó, nước đi vào các vùng liên kết chặt chẽ của cấu trúc xoắn kép của amylopectin. Ở nhiệt độ thường, các vùng này không cho phép nước xâm nhập vào, tuy nhiên nhiệt độ làm cho các vùng này trở nên khuếch tán hơn, các chuỗi amylose bắt đầu hòa tan, phân tách thành dạng vô định hình.
• Cuối cùng, sự xâm nhập của nước gây ra hiện tượng trương nở, các phân tử amylose hòa tan hoàn toàn vào nước và cấu trúc hạt bị phân hủy.

Quá trình hồ hoá của tinh bột khoai mì so với các loại tinh bột khác

Đối với tinh bột khoai mì, quá trình hồ hóa sẽ khó khăn hơn so với tinh bột khoai tây, có thể bởi vì cấu trúc hạt tinh bột chặt chẽ hơn. Khi làm nguội dịch tinh bột thì độ nhớt tăng lên do quá trình thoái hóa ngược. Quá trình này là sự tự sắp xếp lại của các phân tử và tạo thành các liên kết như amylose-amylose, amylose-amylopectin và amylopectin-amylopectin, và liên kết hydro với nước, làm các phân tử amylose dài hơn và amylopectin phân nhánh dài hơn.

Những loại tinh bột chứa nhiều amylose sẽ tạo thành gel cứng, trong khi tinh bột chứa nhiều amylopectin có dạng gel ổn định và mềm hơn. Tính chất này rất phổ biến đối với các loại tinh bột, tuy nhiên ít được chú ý đối với tinh bột khoai mì vì hàm lượng amylose thấp và khối lượng phân tử amylose cao hơn các loại khác.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất hoá lý của tinh bột khoai mì

Tương tự các loại tinh bột khác, tính chất hóa lý của tinh bột khoai mì cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như giống cây trồng, mùa sinh trưởng, tuổi cây, điều kiện canh tác,… Ngoài ra, các đặc tính của tinh bột khoai mì còn bị ảnh hưởng bởi điều kiện chế biến, ví dụ sulfur dioxide thường được sử dụng trong quá trình phân lập tinh bột khoai mì ở giai đoạn ly tâm hoặc chiết tách để tăng hiệu suất chiết xuất và cải thiện độ trắng của sản phẩm. Tuy nhiên, dư lượng sulfur dioxide trong thành phẩm làm thay đổi tính chất của tinh bột như giảm độ nhớt và tăng nhiệt độ hồ hóa.

Ứng dụng của tinh bột khoai mì trong thực phẩm

Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất các sản phẩm thực phẩm

Ứng dụng của tinh bột khoai mì rất đa dạng trong ngành thực phẩm. Một số sản phẩm rất phổ biến được làm từ tinh bột khoai mì là trân châu bột năng, bánh bột lọc, bánh canh,… Tinh bột khoai mì được nhào trộn với nước nóng để tạo thành hỗn hợp của tinh bột hồ hóa và chưa hồ hóa ở mức 50%, sau đó tạo thành hình mong muốn.

Sử dụng làm chất làm đặc và ổn định

Một ứng dụng quan trọng khác của tinh bột khoai mì là chất làm đặc và ổn định. Tinh bột khoai mì đặc biệt được ưa chuộng bởi nó không có hương vị, vì thế khi bổ sung vào không làm thay đổi mùi vị của sản phẩm. Ngoài ra, trong 7 trường hợp gây dị ứng thực phẩm phổ biến nhất, có 2 trường hợp liên quan đến nguồn tinh bột từ lúa mì và ngô. Do đó, tinh bột khoai mì là giải pháp hiệu quả và được chỉ định để thay thế nhằm giải quyết mối lo ngại về dị ứng thực phẩm.

Tinh bột khoai mì từ lâu đã trở thành loại tinh bột được lựa chọn nhiều trong thức ăn cho trẻ em vì các đặc tính vật lý về kết cấu và độ ổn định, cũng như ít hương vị của nó. Ngoài ra, tinh bột khoai mì còn kết hợp với các loại bột khác để sử dụng trong sản xuất các loại mì giúp hỗ trợ hấp thụ nước. Tinh bột từ các nguồn củ và ngũ cốc khác không tạo cho mì có kết cấu và cảm giác ngon miệng so với tinh bột khoai mì, bởi vì hàm lượng amylose cao sẽ khó hấp thụ nước hơn do quá trình thoái hóa ngược.

Nguồn nguyên liệu để sản xuất dextrin

Ngoài ra, tinh bột khoai mì cũng là nguồn nguyên liệu rất phù hợp để sản xuất dextrin, do trong thành phần hầu như không có chất béo là nguyên nhân cản trở quá trình dextrin hóa. Điều đó giúp dextrin sản xuất từ tinh bột khoai mì có màu sắc và độ ổn định cao.

Sản xuất tinh bột mì chua

Tinh bột khoai mì chua (được gọi là Polvilho azedo ở Brazil và Almidon agrio ở Colombia) là một loại tinh bột lên men và phơi nắng tự nhiên trong 30 ngày, được sử dụng rộng rãi để chế biến snack và bánh quy. Đặc điểm của các sản phẩm làm từ loại tinh bột này là khối lượng riêng lớn, độ nở và độ giòn của bánh cao, tức là nó tạo ra các sản phẩm có các đặc điểm tương tự như snack ép đùn.

Một số ứng dụng khác

Các thành phần khác nhau trong thực phẩm cũng có ảnh hưởng đến tính chất của tinh bột khoai mì. Việc bổ sung đường saccharose và natri clorua làm dịch chuyển điểm hồ hóa của tinh bột khoai mì đến nhiệt độ cao hơn. Tuy nhiên, ảnh hưởng của muối đến quá trình hồ hóa tinh bột khoai mì phụ thuộc vào nồng độ. Muối có xu hướng làm chậm quá trình thoái hóa ngược của gel tinh bột sắn, trong khi đường saccharose thường không có tác dụng. Một số phụ gia khác như glycerol khi kết hợp với tinh bột khoai mì làm tăng tính linh động phân tử của chuỗi glucan, giúp cải thiện các tính chất trong sản xuất màng ăn được sinh học.

Tinh bột khoai mì hiện đang có nhiều triển vọng phát triển do các ưu điểm về thành phần hầu như không chứa các chất khác, và tính chất về hương vị “rỗng” giúp tinh bột khoai mì trở nên đầy hứa hẹn khi xu hướng người tiêu dùng chuyển sang thực phẩm ít chất béo hơn và tránh sử dụng các loại tinh bột từ ngũ cốc. Vì thế, việc hiểu rõ tính chất của tinh bột khoai mì giúp nhà sản xuất có thể cải thiện và phát triển thêm nhiều ứng dụng đa dạng trong tương lai.

Tài liệu tham khảo William F. B. et al. “Tapioca/Cassava Starch: Production and Use,” Starch: Chemistry and Technology, Third Edition. 2009.

Trúc Quyên R&D VNO