SẮN

Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
chất lượng sắn tươi sau khi đào và gây khó khăn trong chế biến. Phần tiếp giáp với
thịt củ gồm những tế bào hình ống, sắp xếp vành theo chu vi thịt củ. So với những tế
bào ở vòng ngoài thì trong các tế bào này chứa nhiều dịch bào hơn, đồng thời hàm
lượng nước cũng cao, do đó sau khi đào dễ gây hiện tượng chạy nhựa ảnh hưởng đến
chất lượng của thịt sắn.
 Thịt sắn (starchy flesh): chiếm phần lớn khối lượng của củ sắn, cấu tạo chủ yếu từ
các tế bào mô mềm, chứa các hạt tinh bột, nguyên sinh chất, đường và các chất vi
lượng khác. Trong tế bào thịt sắn cũng có chứa dịch bào nhưng ít hơn so với trong vỏ
cùi. Ngoài các tế bào mô mềm còn có các tế bào thành cứng mà thành phần chủ yếu là
cellulose. Các tế bào này tạo thành lớp xơ, thường nhiều ở cuống, chỗ mọc rễ, nơi củ
bị biến dạng và sắn lưu niên. Các lớp xơ này làm giảm hiệu suất của máy nghiền.
Hàm lượng tinh bột tập trung nhiều ở phần sát vỏ cùi, càng đi sâu vào những lớp thịt
sát lõi lượng tinh bột lại càng ít đi nhưng lượng đạm tăng thêm một phần so với những
lớp bên ngoài.
 Lõi củ: thường nằm giữa củ, chạy suốt từ cuống tới chuôi củ. Càng sát cuống lõi
càng lớn và nhỏ dần ở phía chuôi củ. Lõi chiếm từ 0.3-1% khối lượng toàn củ. Cấu
tạo chủ yếu là cellulose, hemicellulose.
Ngoài các thành phần trên, củ sắn còn có cuống, rễ và chuôi. Các phần này nhiều
cellulose, ít tinh bột. Nếu củ có cuống dài và nhiều rễ thì chế biến khó khăn.
Hình 1: Mặt cắt ngang của củ sắn
1.1.3 Thành phần hóa học của củ sắn:
Thành phần hoá học của củ sắn dao động trong khoảng khá rộng tuỳ thuộc vào giống,
khí hậu, điều kiện chăm bón, thời gian thu hoạch.
Trang 5
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
Bảng 2: Thành phần hóa học của củ sắn (%)
Độ ẩm Tinh bột
1
Đường Protein Lipid Xơ Tro
70.25 21.45 5.13 1.1 0.4 1.11 0.54
 Nước: Hàm lượng ẩm trong củ sắn tươi cao và thay đổi theo thời gian thu hoạch.
Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn.
 Tinh bột: Tinh bột là thành phần quan trọng của củ sắn. Hàm lượng tinh bột trong
củ sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện khí hậu, giống, thời gian thu
hoạch, bảo quản…
• Nếu thu hoạch quá sớm, hàm lượng tinh bột thấp, hàm lượng
các chất hòa tan cao. Như vậy nếu chế biến sắn non không những hiệu quả thu
hồi tinh bột thấp mà còn gặp nhiều khó khăn trong việc bảo quản nguyên liệu
tươi.
• Nếu thu hoạch trễ, thì củ sắn sẽ nhiều xơ, hàm lượng tinh bột
cũng không cao vì một phần tinh bột bị thủy phân thành đường để cung cấp chất
dinh dưỡng cho mầm phát triển. Sắn càng già thì càng khó chế biến.
Tinh bột sắn có màu rất trắng. Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền khi chưa
bóc vỏ, tinh bột thu được thường có màu tối. Màu xám của tinh bột sắn ảnh hưởng tới chất
lượng cũng như giá cả của sản phầm. Củ sắn và tinh bột sắn thường có pH trong khoảng 6
– 6.3. Theo tiêu chuẩn của Viện tiêu chuẩn Ấn Độ, các loại sắn ăn được có pH trong
khoảng 4.7 – 7.0. Còn theo tiêu chuẩn Mỹ, các loại sắn tốt có pH từ 4.5 – 6.5 và độ acid
thấp.
Quan sát bằng SEM, hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5- 40 µm, những hạt kích thước
lớn 25 – 35mm, hạt nhỏ 5 – 15mm và nhiều hình dạng, chủ yếu là hình tròn, bề mặt nhẵn,
một bên mặt có chỗ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa.
Khi hạt tinh bột sắn bị vỡ, có thể quan sát được các rãnh tạo cấu trúc xốp của hạt. Các
rãnh vô định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm của hạt tạo thành các lỗ xốp. Chính các lỗ xốp
này giúp nước thâm nhập làm trương nở tinh bột, phá vỡ các liên kết hydro giữa các phân
tử trong cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện cho tác dụng phân hủy của enzyme. Tinh bột sắn có
cấu trúc tương đối xốp, liên kết giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể yếu, vì vậy nó dễ bị
phân hủy bởi các tác nhân như acid, enzyme hơn so với các loại tinh bột khác như bắp, gạo.
Tinh bột bao gồm hai thành phần:
• Amylose: 15-25%.
• Amylopectin: 75-85%.
Trang 6
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
Hình 2: Cấu trúc hóa học của Amylose
Hình 3: Cấu trúc hóa học của Amylopectin
Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao,
215000g/mol so với 30500, 130000, 224500 và 276000 tương ứng với của bắp, tinh bột lúa
mì, tinh bột khoai tây và tinh bột bắp sáp. Hàm lượng amylose nằm trong khoảng 8 – 29%
nhưng nói chung đa số các giống sắn có tỷ lệ amylose 16 – 18%.
Tinh bột sắn có những tính chất tương tự như các loại tinh bột chứa nhiều amylopectin
như độ nhớt cao, xu hướng thoái hóa thấp và độ bền gel cao.
Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hóa trong khoảng 58.5 – 70
o
C so với 56 – 66
o
C ở khoai tây
và 62 – 72
o
C ở tinh bột bắp. Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ các liên kết ngang
hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ hóa.
Độ nhớt là tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng như chất làm đặc trong
công nghiệp thực phẩm, chất hồ vải trong công nghiệp dệt hay chất phủ trong công nghiệp
giấy. Tinh bột lúa mì, bắp và tinh bột gạo có độ nhớt thấp hơn tinh bột sắn và tinh bột khoai
tây. Khả năng hồ hóa sớm, độ nhớt cao của tinh bột sắn thể hiện lực liên kết yếu giữa các
phân tử tinh bột trong cấu trúc hạt. Xử lý hóa học và vật lý (gia nhiệt, xử lý bằng áp suất
hơi, thêm các chất hóa học, thay đổi pH của môi trường) cũng như sự có mặt các chất như
Trang 7
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
protein, chất béo, các chất có hoạt tính bề mặt đều có ành hưởng tới độ nhớt của tinh bột
sắn.
Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là những tính chất rất quan trọng và cũng rất
khác nhau giữa các loại tinh bột. Lực nở được hiểu là thể tích và khối lượng lớn nhất mà
tinh bột có thể đạt được khi nở tự do trong nước. Khả năng nở và hòa tan cao của tinh bột
sắn một lần nữa lại thể hiện lực liên kết yếu trong cấu trúc hạt. Sự có mặt của các gốc ester
có khả năng ion hóa, các chất phụ gia như chất có hoạt tính bề mặt, những biến tính về mặt
hóa học…đều có ảnh hưởng đến khả năng trương nở và hòa tan của tinh bột.
Tinh bột sắn dạng paste có độ trong cao do có khả năng trương nở tốt và xu thế thoái
hóa thấp. Khi làm nguội hồ tinh bột ở nồng độ cao, các phân tử polysaccharide có thể tạo ra
một dạng cấu trúc gel. Cấu trúc gel của tinh bột sắn có độ bền cao hơn so với nhiều loại
ngũ cốc khác nên có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt đối với các sản
phẩm phải bảo quản trong thời gian dài.
Hình 4: Hình dạng hạt tinh bột sắn.
 Đường : Đường trong sắn chủ yếu là saccharose (71%, so với đường tổng); glucose
(13%); fructose (9%); maltose (3%). Sắn càng già thì hàm lượng đường càng giảm.
Trong chế biến, đường hoà tan trong nước được thải ra trong nước dịch.
 Protide : Protide của sắn vừa ít về số lượng (1-1.2%) vừa thiếu cân đối về chất
lượng. Do hàm lượng protid trong củ thấp nên ít ảnh hưởng đến quá trình sản xuất
tinh bột sắn.
Trang 8
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
Bảng 3: Thành phần acid amine của củ sắn.
Acid amine Hàm lượng (mg/100g)
Lysine
Methionine
Tryptophan
Phenylalanine
Threonine
Valine
Leucine
Isoleucine
Arginine
Histidine
30
13
3
33
23
21
30
20
40
13
Ngoài những chất dinh dưỡng trên trong sắn còn có độc tố, tannin, sắc tố và hệ
enzyme phức tạp. Những chất này gây khó khăn cho chế biến, và nếu quy trình không thích
hợp thì chất lượng sản phẩm kém.
 Độc tố : Trong thành phần hóa học của cây sắn cần lưu ý tới hàm lượng HCN, khi
hàm lượng HCN cao sẽ làm cho sắn trở nên độc. Khi chưa đào, trong củ sắn không có HCN
tự do mà ở dạng glycoside (cyanogenetic glycoside) gồm 2 loại: linamarin và lotaustralin
(được tổng hợp trong củ sắn từ amino acid valine và isoleucine). Sau khi đào, dưới tác dụng
của enzyme thì các glycoside này phân hủy thành glucose, acetone và acid hydrocyanic. Sự
có mặt HCN dễ nhận ra do nó tạo ra vị đắng.
Cơ chế: Trong tế bào sắn, cyanogenic glycoside nằm trong không bào của chất nguyên
sinh, trong khi enzyme thủy phân nó lại nằm trong thành tế bào. Do đó, khi tế bào còn
nguyên, cyanogenic glycoside không bị ảnh hưởng gì. Nhưng khi thu hoạch, tế bào bị phá
vỡ, enzyme và cyanogenic glycoside tiếp xúc với nhau và xảy ra hiện tượng phân hủy
glycoside thành glucose, aceton, và HCN.
- Linamarin (C
10
H
17
O
6
N): Linamarin bị thủy phân sinh ra HCN dưới tác dụng của
enzyme linamanase.
Trang 9
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
- Lotaustralin (C
11
H
19
C
6
N):

Các glycoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột sắn, độc
tố theo dịch nước thải ra ngoài. Vì vậy mặc dù sắn đắng có hàm lượng độc tố cao nhưng
sản phẩm tinh bột và sắn lát từ sắn đắng vẫn sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc tốt.
Một điểm cần chú ý khi sản xuất tinh bột từ sắn là quá trình tách dịch bào phải tiến hành
nhanh, nếu không HCN sẽ tác dụng với Fe tạo thành sắt cyanate có màu xám làm ảnh
hưởng đến màu sắc của sản phẩm tinh bột.
Hàm lượng các glycoside khoảng 0.001 – 0.04%, tập trung nhiều nhất ở vỏ cùi và thấp
nhất ở lõi nên khi lột sạch vỏ cùi là đã loại được phần lớn độc tố.

Trang 10
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
Bảng 4: Hàm lượng HCN trong các phần của củ sắn.
Hàm lượng (mg/kg củ)
Vỏ gỗ
Vỏ cùi
Hai đầu củ
Thịt củ
Lõi
7,6
21,6
16,2
9,72
15,8
Phương pháp khử và đề phòng HCN: Biện pháp hiệu quả nhất là ngâm sắn vào trong
nước trong nhiều ngày, ngoài ra có thể hong gió liên tiếp 36h ở nơi thoáng đãng, râm mát;
trước khi sử dụng phải bóc vỏ, tách cuống.
 Enzyme : trong sắn, các chất polyphenol và hệ enzyme polyphenoloxidase có ảnh
hưởng nhiều đến chất lượng nguyên liệu trong quá trình bảo quản và chế biến. Khi chưa
đào, hoạt độ enzyme trong sắn yếu, sau khi đào thì mọi enzyme đều hoạt động mạnh.
Polyphenoloxidase xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo thành octoquinon sau đó
trùng hợp với các chất không có bản chất phenol như acid amine để hình thành các sản
phẩm có màu.
Trong nhóm polyphenoloxidase có những enzyme oxy hóa các monophenon mà điển
hình là tyrosinase xúc tác sự oxy hóa tyrosine tạo thành quinon tương ứng. Sau một số
chuyển hóa, quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanine. Đây là một trong
những nguyên nhân làm cho thịt sắn có màu đen mà thường gọi là sắn chạy nhựa. Vì
enzyme tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nên các vết đen cũng xuất hiện trong thịt củ bắt
đầu từ lớp ngoại vi.
Trang 11
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
Hình 5: Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với sự xúc tác của enzyme tyrosinase.
Khi sắn đã chạy nhựa, khi luộc ăn thì sượng, khi mài xát thì khó phá vỡ tế bào giải
phóng tinh bột do đó hiệu suất tách tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng.
Hàm lượng tannin trong sắn ít nhưng sản phẩm oxy hoá tannin là chất flobafen có màu
sẫm đen khó tẩy. Khi chế biến, tannin còn có tác dụng với Fe tạo thành sắt tannate cũng có
màu xám đen. Cả hai chất này đều ảnh huởng đến màu sắc của tinh bột nếu như trong chế
biến không tách dịch bào nhanh và triệt để.
Trong bảo quản sắn tươi thường nhiễm bệnh thối khô và thối ướt do nấm và vi khuẩn
gây nên đặc biệt đối với những củ bị tróc vỏ và dập nát. Ngoài ra nếu củ bị chảy nhựa
nghiêm trọng cũng sẽ dẫn tới hiện tượng thối khô.
Trang 12
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
Sắn bị chảy nhựa Sắn bị nấm mốc
Hình 6: Các dạng hư hỏng của sắn
1.1.4 Chỉ tiêu chất lượng của sắn nguyên liệu:
Chất lượng và tỷ lệ thu hồi sản phẩm không những phụ thuộc vào quy trình công nghệ
mà còn phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu.
Hiện nay chưa có quy định chung về chất lượng sắn đưa vào sản xuất tinh bột nhưng ở
từng xí nghiệp đều có quy định riêng về chỉ số chất lượng.
Yêu cầu cơ bản chất lượng sắn đầu vào:
• Hàm lượng tinh bột: từ 27 – 28% trở lên.
• Độ ẩm: 64 – 65%
• Hàm lượng xơ: 3 – 4%
• Củ nhỏ, ngắn (chiều dài 10cm, đường kính chỗ lớn nhất dưới 1.5cm):
không quá 4%
• Củ dập nát và gãy vụn: không quá 3%
• Lượng đất và tạp chất tối đa: 1.5 – 2%
• Không có củ thối
Trang 13
Sản xuất tinh bột biến tính GVHD: Nguyễn Thị Hiền
• Củ có dấu vết chảy nhựa: không quá 5%
Thông thường người ta định giá thu mua nguyên liệu bằng cách sau (dựa vào hàm
lượng tinh bột):
• Chọn ra những củ có kích thước trung bình và bẻ nó làm đôi. Nếu bẻ gãy củ
với lực vừa phải, và thấy củ săn chắc, có màu trắng và khô thì đó là củ đã trưởng thành và tươi,
những củ này có hàm lượng tinh bột nhiều nhất: khoảng 30%. Những củ còn non thì hàm lượng
tinh bột thấp, có màu hơi vàng, săn chắc nhưng ở phần lõi có nước. Nếu dùng lực rất mạnh mới
bẻ được củ thì đó là sắn già, có nhiều chất xơ mà hàm lượng tinh bột thấp.
• Hoặc ta có thể đem củ sắn đi phân tích hóa học và xác định hàm lượng
tinh bột trong nó nhưng phương pháp này tốn nhiều thời gian và đòi hỏi phải có phòng
thí nghiệm với những chuyên gia phân tích chất lượng.
b. Bảo quản nguyên liệu
Sắn là loại củ khó bảo quản vì dễ bị biến chất dễ hư hỏng. Sắn có hàm lượng nước cao
rất dễ bị các loại men phân li các hợp chất hữu cơ thông thường người ta gọi là chạy nhựa
làm cho củ sắn biến thành xơ và bán xơ có khi cứng như gỗ.
Thực tế sắn sau khi thu hoạch về thường không chế biến kịp nên phải bảo quản sắn tươi
trong một khoảng thời gian nhất định.
Khi bảo quản, nếu tạo điều kiện càng giống khi chưa đào thì càng bảo quản được lâu.
Có những cách như sau :
 Bảo quản trong hầm kín : mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là để tránh sự
hoạt động của các enzym trong củ sắn có nghĩa là tránh hiện tượng hư hỏng. Hầm phải
hoàn toàn kín và khô ráo, phải có mái che để tránh nước chảy vào. Hầm sâu 0.8-1.2 m.
Chiều rộng phụ thuộc số sắn cần bảo quản.
 Bảo quản bằng cách phủ cát khô : phương pháp này dựa trên nguyên tắc bảo quản
kín giống như bảo quản trong hầm. Chọn củ có kích thước đồng đều không bị dập, vỏ
không bị xây xát, xếp thành luống cao 0.5- 0.6 m, rộng 1.2-1.5 m, chiều dài khoảng 4 m.
Sau khi sắp xếp xong, dùng cát khô phủ kín đống sắn, lớp cát dày ít nhất 20 cm.
Ngoài ra có thể bảo quản bằng cách nhúng vào nước vôi. Sắn sau khi thu hoạch chọn
những củ còn nguyên vẹn đem nhúng vào nước vôi 0.5 % hoặc dùng bình chứa nước vôi
phun đều vào đống củ sau đó dùng trấu hoặc cát phủ kín đống sắn. Phương pháp này có thể
bảo quản 15-25 ngày.
Trong sản xuất tinh bột có thể bảo quản bằng cách ngâm sâu trong nước, cứ vài ngày
thay nước một lần. Với phương pháp này cho phép dự trữ được một vài tháng.
Ta chỉ nên bảo quản những củ nguyên vẹn vì những củ gãy xây xát thường nhiễm vi
sinh vật, hệ enzyme trong củ hoạt động mạnh, quá trình hô hấp trao đổi chất mạnh lên,
nước mất dần, sức đề kháng của củ giảm. Củ sắn bắt đầu chạy nhựa rồi nhiễm bệnh thối,
Trang 14

Xem chi tiết: SẮN