ĐẶC ĐIỂM – TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN
NGŨ CỐC
GIẢNG VIÊN BỘ MÔN: NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG
BỘ MÔN : HÓA SINH THỰC PHẨM
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
LỚP HP: 210540201
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM
………………………………

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

TP.HCM,tháng 10 năm 2013


Protein ngũ cốc

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................ 5
1.ĐẶC ĐIỂM NGŨ CỐC – PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC............................6
1.1.Khái niệm.................................................................................................. 6
1.1.1.Ngũ cốc............................................................................................................... 6
1.1.2.Protein trong ngũ cốc...................................................................................6
1.2.Cấu trúc protein trong ngũ cốc............................................................6
1.3.Thành phần hóa học của protein trong ngũ cốc.............................7
1.4.Phân loại protein trong hạt ngũ cốc...................................................8
1.5.Hệ thống protein của ngũ cốc............................................................10
1.6.Vai trò....................................................................................................... 11
1.6.1.Vai trò của protein trong đời sống.......................................................11
1.6.2.Vai trò bảo vệ và giải độc của protein................................................11
1.6.3.Vai trò protein trong thực phẩm...........................................................12
2.TÍNH CHẤT.............................................................................................................
13
2


Protein ngũ cốc

2.1.Gluten....................................................................................................... 13
2.2.Các tính chất do liên kết protein-nước....................................................14

2.2.1.Khả năng hòa tan........................................................................................14
2.2.2.Khả năng hydrat hóa.................................................................................15
2.2.3.Khả năng tạo nhớt......................................................................................15
2.3.Các tính chất do liên kết giữa protein – protein..........................16
2.3.1.Khả năng tạo gel..........................................................................................16
2.3.2.Khả năng tạo cấu trúc...............................................................................16
2.3.2.1.Đông tụ nhiệt và tạo màng mỏng...................................................16
2.3.2.2.Sự tạo sợi.................................................................................................. 16
2.3.2.3.Khả năng tạo bột nhào của protein và kết cấu xốp của.......16
2.3.2.4.Khả năng tạo kết cấu của protein và sự tạo hình kết cấu...17
2.4.Các tính chất liên quan đến sức căng bề mặt................................17
2.4.1.Khả năng tạo bọt và kết cấu bọt của sản phẩm.............................17
2.4.2.Khả năng tạo nhũ tương.........................................................................18
3.ỨNG DỤNG....................................................................................................... 19
3.1.Sản xuất bia..................................................................................... 19
3.2.Sản xuất bánh mì............................................................................ 20
3.3.Sản xuất bánh ngọt, bánh quy....................................................21
LỜI MỞ ĐẦU
Ngũ cốc là những cây trồng lớn nhất trên thế giới chiếm ½ diện tích đất
canh tác, theo thống kê FAO năm 2003 toàn thế giới sản xuất được 2.021 triệu
tấn ngũ cốc; trong đó sản lượng ngô là 635.7 tấn, lúa mì là 557.3 tấn và gạo là
585 tấn - chiếm khoảng 88% tổng sản lượng. Ngũ cốc được xem là loại thực
phẩm giàu dinh dưỡng và phổ biến trên toàn thế giới bởi chúng chứa nhiều
cacbohidrat, chất xơ, vitamin, chất khoáng,… là nguồn cung cấp protein chủ yếu
mà không chứa nhiều chất béo, nhưng chúng chứa tương đối ít protein hơn so
với các loại cây họ đậu, với khoảng 10-12% khối lượng khô. Tuy nhiên, ngũ cốc
được sử dụng rộng rãi và mang đậm nét ẩm thực của mỗi quốc gia như: ở các
nước châu Á (đặc biệt là Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc, Việt Nam), người ta sử
dụng lúa xay vỏ, bỏ cám thành gạo nấu cơm trong bữa ăn hằng ngày; trong khi
đó ngô là cây lương thực chính của

Người dân Nam Mỹ, Bắc Mỹ, Châu Phi; còn Nga và Trung Á dùng nhiều bột
kiều mạch, lúa mì là thực phẩm dùng phổ biến ở các nước phương Tây. Hạt ngũ
cốc đã cung cấp hơn 200 tấn protein cho dinh dưỡng của người và vật nuôi, gấp
3 lần lượng protein cây họ đậu cung cấp.Vì thế không thể phủ nhận vai trò vô
3


Protein ngũ cốc

cùng to lớn của protein ngũ cốc đối với sự sống của loài người. Ngoài tầm quan
trọng về dinh dưỡng, protein hạt ngũ cốc còn có ứng dụng rộng rãi trong chế
biến thực phẩm. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi con người chế biến bánh mì từ
lúa mì – một loại thực phẩm được sử dụng rộng rãi hiện nay. Kể từ đó hàng loạt
thưc phẩm từ ngũ cốc ra đời: bia, rượu, bột ngũ cốc, bánh bông lan,…Do đó các
protein của hạt ngũ cốc đã là chủ đề chính của các nghiên cứu trong nhiều năm,
với mục đích tìm hiểu cấu trúc, kiểm soát tổng hợp và vai trò trong việc sử dụng
hạt ngũ cốc.
Để hiễu rõ cũng như ứng dụng vào ngành thực phẩm nói chung và chế
biến, bảo quản ngũ cốc nói riêng bài tiểu luận “ ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG
DỤNG CỦA PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC” đã tập hợp một số tài liệu nhằm
tổng hợp thông tin một cách có hệ thống, đưa ra những tính chất quan trọng của
protein tạo nên giá trị đặc biệt cho hạt ngũ cốc. Qua đây, góp phần tạo nền tảng
cho sự phát triển các sản phẩm từ ngũ cốc đa dạng, phong phú hơn phục vụ cho
con người.
1. ĐẶC ĐIỂM NGŨ CỐC – PROTEIN TRONG HẠT NGŨ CỐC:
1.1.
Khái niệm:
1.1.1. Ngũ cốc:

Ngũ cốc là từ chỉ chung của một số loại

cây có hạt dùng để ăn như: ngô, khoai, sắn, lúa
gạo, lúa mì,… trong số đó thì lúa mì và lúa gạo là
hai loại lương thực cơ bản nhất mà con người
sử dụng.
1.1.2. Protein trong ngũ cốc:

Trong hạt ngũ cốc nói chung hàm lượng
protein không cao, tuy nhiên nó có giá trị dinh dưỡng cao, khả năng sinh năng
lượng cao 5,7 kcal/kg = 23,9.105J.
Hàm lượng protein trong ngũ cốc thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào cả
giống và điều kiện phát triển. Đối với các hạt ngũ cốc, protein không chỉ có giá trị
về mặt dinh dưỡng mà còn góp phần lớn để tạo cấu trúc cho các sản phẩm lương
thực. Hàm lượng protein, tỉ lệ các axit amin, cấu trúc protein ảnh hưởng nhiều
đến tính chất công nghệ của các loại bột từ hạt (như tạo độ nở cho bánh mì, độ
dai cho mì sợi,…)

4


Protein ngũ cốc

Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng (%) của một số hạt ngũ cốc

Lúa mì
Cao
lương
Kê
Ngô
Lúa gạo


Tinh bột

Protein

Lipit

Xenlulozo

Tro

Nước

63,8
71,7

16,8
12,7

2,0
3,2

2,0
1,5

1,8
1,6

13,6
9,9


59,0
69,2
62,4

11,3
10,6
7,9

3,8
4,2
2,2

8,9
2,0
9,9

3,6
1,4
5,7

13,0
12,5
11,9

1.2.
Cấu trúc protein trong ngũ cốc:
Trong hạt ngũ cốc protein tồn tại dưới 2 dạng: protein dự trữ và protein chức
năng
• Protein dự trữ: tồn tại chủ yếu trong nội nhũ nhằm để dành cho quá trình nảy
mầm. Tồn tại dưới dạng protein hình cầu có màng bao. Các hạt có thể nằm riêng

biệt hay kết dính với nhau tạo mạng lưới protein bao bọc quanh hạt tinh bột,
chúng tập chung nhiều ở gần thành tế bào và góp phần tạo độ cứng cho hạt. Vì
vậy, hàm lượng protein càng nhiều hạt càng cứng.
• Protein chức năng: tồn tại trong lớp aleurone và trong phôi, chúng được hiểu là
các enzyme. Trong nội nhủ cũng chứa enzyme nhưng hàm lượng nhỏ hơn. Do đó
bột xay từ nguyên hạt thường dễ hư hỏng hơn nhiều do có nhiều enzyme hơn bột
thượng hạt thu từ trong lõi hạt
1.3.
Thành phần hóa học của protein trong ngũ cốc:
-

Thành phần protein trong hạt gồm:
C: 51 – 53%
O: 21 – 23%
N: 16,5 – 18,5%
H: 6,8 – 6,9%
Ngoài ra còn có P, Mg, Ca, Na,….
Dựa vào hàm lượng nito (%) của protein mà ta có thể tính được
protein thô.
Từ hàm lượng nito tổng của protein trong từng loại hạt mà người ta
có chỉ số để quy đổi ra hàm lượng protein: gạo: 5,95; mì: 6,25; đậu: 5,7.
- Protein của các hạt khác nhau có thành phần axit amin khác nhau, tuy nhiên
chúng đều có một đặc điểm chung là hàm lượng lysine và methionine thường
thấp hơn rất nhiều so với protein của sữa, trứng hay thịt. Do đó khi sử dụng hạt
ngũ cốc là thức ăn cho người và gia súc thì cần phải phối hợp với các loại thực
phẩm khác. Tuy nhiên, ngày nay với sự phát triển của khoa học, con người đã
lai tạo được một số giống lúa mạch và bắp có hàm lượng lysine cao
5



Protein ngũ cốc
- Acid amin:

Theo định nghĩa thì protein được cấu tạo từ acid amin.
Acid amin là hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân
tử có chứa ít nhất một nhóm amin (NH3) và một nhóm cacboxyl (COOH).
Công thức cấu tạo tổng quát:

- Trong số 20 acid amin và 2 amid (Asparagine, Glutamine) thường gặp trong

phân tử protein có một số acid amin mà cơ thể người và động vật không tự
tổng hợp được mà phải đưa từ ngoài vào qua con đường thức ăn gọi là acid
amin cần thiết hoặc acid amin không thay thế. Đó là 8 acid amin cần cho cơ thể
người lớn : Valin, Leucine. Isoleucine, Methionine, Phenylalanine, Triptophane,
Lysine, Treonine. Và 2 acid amin cần cho trẻ em: Arginine, Histidine.

Valine

Leucine

Phenylalanine

Isoleucine

Lysine

Threonine

Bảng 2: Thành phần % của các axit amin so với lượng protein tổng trong
một số loại ngũ cốc

Acid amin

Lúa mì

Lúa gạo Bắp

Threonine
Serine
Proline
Glycine
Alanine
Cystine
Valine
Methionine

3,2
6,6
12,6
6,1
4,3
1,8
4,9
1,4

4,1
6,8
5,2
7,8
8,1
1,6

6,7
2,6

3,7
6,4
10,8
4,9
11,2
1,6
5,0
1,8

Lúa
mạch
3,8
6,0
14,3
6,0
5,1
1,5
6,1
1,6

Yến
mạch
3,9
6,6
6,2
8,2
6,7

2,6
6,2
1,7

Kê
4,5
6,6
7,5
5,7
11,2
1,2
6,7
2,9
6


Protein ngũ cốc

Isoleucine
Leucine
Tyrosine
Phenylanin
e
Histidine
Lysine
Arginine
Tryptophan
1.4.

3,8

6,8
2,3
3,8

4,2
8,1
3,8
4,1

3,6
14,1
3,1
4,0

3,7
6,8
2,7
4,3

4,0
7,6
2,8
4,4

3,9
9,6
2,7
4,0

1,8

1,8
2,9
0,7

2,2
3,3
6,4
0,8

2,2
1,4
2,4
0,2

1,8
2,6
3,3
0,7

2,0
3,3
5,4
0,8

2,1
2,5
3,1
1,0

Phân loại protein trong hạt ngũ cốc:


Nghiên cứu khoa học của protein các hạt ngũ cốc được mở rộng trong
hơn 250 năm qua với sự cô lập gluten lúa mì đầu tiên vào năm 1745 do Beccari.
Kể từ đó nghiên cứu về protein thực vật được quan tâm và nghiên cứu có hệ
thống hơn, đáng chú ý là Osborne (1859-1929), người có thể được coi là cha đẻ
của hóa học protein thực vật. Osborne đã phân loại protein thực vật dựa trên
khả năng hòa tan của chúng trong những dung môi hữu cơ khác nhau. Hiện nay,
cách phân loại trên được chấp nhận rộng rãi. Theo đó, chúng được chia làm 4
nhóm: albumins, globulins, prolamins, glutelins.
Phân loại các hạt lương thực dựa trên tính tan của chúng trong các
dung môi khác nhau được chia thành 4 nhóm chính:
•

Albumins: là nhóm protein tan trong nước và trong dung dịch muối có nồng độ
loãng. Albumins bị đông tụ dưới tác dụng của nhiệt. Ví dụ ovalbumins của lòng
trắng trứng.

•

Globulins: là nhóm protein không tan trong nước tinh khiết nhưng tan được
trong dung dịch muối loãng.

7


Protein ngũ cốc

•

Prolamins: là nhóm protein tan tốt trong dung dịch rượu etanol 70%


•

Glutelins : là nhóm protein tan được trong dung dịch acid và base.

Bảng 3 : Một số tính chất vật lý của protein trong ngũ cốc :
Protein
Albumins
Globulins
Prolamins
Glutelins

Tan trong
Không tan trong
Nước
Muối khoáng 4 – Nước, acid loãng
10%
Ethanol 70 – 80%
Nước, muối loãng
Kiềm loãng 0,2 – 2%

M
45000 – 65000
10000 – 30000
26000 – 40000
50000 – vài triệu
D

Cách phân loại trên đây chưa chính xác lắm vì sự phân chia các nhóm không rõ
ràng

Ví dụ :prolamins cũng có thể tan 1 ít trong nước hay trong muối loãng có
lực ion nhỏ
- Ứng dụng mỗi loại hạt, các protein này còn có những tên riêng.
Ví dụ :
• Phần prolamins có trong ngô tên là Zein, ở kê có tên là penixelin, ở lúa mì có tên
là gliadin, ở đại mạch có tên là hordein, ở mạch đen có tên secalin.
-

8


Protein ngũ cốc
•

-

-

-

-

-

-

Phần glutelins ở lúa mì có tên glutenin, ở đại mạch có tên hordenin, ở ngô, mạch
đen, thóc có tên glutelin, còn ở yến mạch có tên avenin.
Bảng 4 : Tên riêng một số loại protein trong hạt ngũ côc và thành phần
của chúng :

Loại
protein

Lúa mì

Lúa gạo

Bắp

Đại
mạch

Mạch
đen

Yến
mạch

Kê

Alibumins

Leukosin
5÷15

2÷5

2÷10

3÷10


20÷30

5÷10

5÷10

Globulins

Edesin
5÷10

2÷10

2÷20

10÷20

5÷10

Avenalin
50÷60

0÷5

Prolamins

Gliadin
40÷50


Oryzin
1÷5

Zein
50÷55

Hordein
35÷50

Secalin
20÷30

Avenin
10÷16

Cafirin
50÷60

Glutenlins

Glutenin
30÷45

Oryzenin Zeanin
75÷90
30÷45

Hordeni
n 25÷45


Secalinin
5÷20
30÷45

30÷40

Các nhóm protein riêng biệt tương đội khác nhau về thành phần acid amin, nhất
là các acid amin không thay thế. Các nhóm prolamins, glutelins chứa nhiều acid
glutamic và prolin, trong khi đó lysin và tryptophan lại rất ít.
Trong các nhóm protein thì albumins và globulins có thành phần acid amin
tương đối hơn, chúng chứa nhiều acid amin không thay thế quan trọng. Trong
khi đó nhóm glutelins và nhất là prolaminscos thành phần acid amin không cân
đối, trong chúng rất nghèo acid amin thay thế như lysine, tryptophan,
methionine,…
Phần lớn protein chức năng đều thuộc nhóm albumins, globulins. Ngược lại, các
protein dự trữ lại thuộc nhóm prolamins và glutelins.
1.5.
Hệ thống protein của ngũ cốc:
Trong nội nhũ hạt lúa mì và các loại ngũ cốc khác protein cùng với tinh bột ở
dưới dạng dự trữ .Trong hạt lúa mì chưa thuần thục, phần lớn protein dự trữ
này định vị ở trong các thể protein hình cầu, có màng bao bọc và có đường kính
2 -5µm. Khi hạt lúa mì chín, màng bao thể protein này bị phá hủy và các protein
dự trữ tạo ra một thứ chất kết dính vô định hình bao lấy xunh quanh các hạt tinh
bột. Trái lại với các hạt họ đậu và các hạt cốc khác khi chín, các protein này vẫn
tồn tại.
Hàm lượng protein là một đặc tính có thể truyền lại bằng di truyền, song những
biến dị có liên quan đến di truyền chỉ khoảng 5%. Các điều kiện canh tác, đặc biệt
là đô phì nhiêu của đất có ảnh hưởng rất lớn đến độ hàm lượng protein của hạt
cũng như đến năng suất hạt.
Người ta thường thấy có một mối tương quan âm giàu năng suất hạt và hàm

lượng protein của hạt có lẽ là do nhu cầu năng lượng tổng hợp ra protein cao
hơn so với gluxit.
1.6.
Vai trò
1.6.1. Vai trò của protein trong đời sống:
9


Protein ngũ cốc
-

-

-

-

-

-

Là thành phần không thể thiếu được của tất cả các cơ thể sống.
Protein có vai trò trong quá trình duy trì và phát triển của mô và hình thành
những chất cơ bản trong hoạt động sống.
Ở nguyên sinh chất tế bào không ngừng xảy ra quá trình thoái hóa protein và
tổng hợp protein từ thức ăn.
Một số protein đặc hiệu tham gia vào thành phần của enzyme, hormone, kháng
thể và các hợp chất khác.
Quá trình lớn từ việc hình thành cơ, quá trình đổi mới và phát triển của mô, quá
trình phân chia tế bào cũng gắn liền với quá trình tổng hợp protein.

Protein tham gia vận chuyển các chất dinh dưỡng. Protein có vai trò quan trọng
trong vận chuyển các chất dinh dưỡng qua thành ruột vào máu và từ máu đến
các mô của cơ thể và qua màng tế bào. Ví dụ: Hemoglobin, mioglobin mang oxy
đến các bộ phận của cơ thể, lipoprotein huyết tương vận chuyển lipid từ gan tới
các mô,…
Protein điều hòa chuyển hóa nước và cân bằng kiềm trong toàn cơ thể. Protein
có vai trò như một chất đệm, giữ PH trong máu ổn định.Hàm lượng protein quyết
định chất lượng của khẩu phần thức ăn
1.6.2. Vai trò bảo vệ và giải độc của protein
Cơ thể con người có thể chống lại nhiễm trùng nhờ hệ thống miễn dịch, hệ thống
miễn dịch sản xuất ra các protein bảo vệ gọi là kháng thể.
Sức khỏe con người cũng bị đe dọa bởi một số chất độc có trong thức ăn, có thể
từ bản thân thức ăn hay bị nhiễm từ môi trường. Bình thường các chất độc này
được giải độc bởi gan.
Protein tham gia vào cân bằng năng lượng cho cơ thểProtein là một trong
những nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể.1g protein cung cấp 4kcal.
Tóm lại, về mặt cung cấp năng lượng có thể thay thế protein bằng những
chất dinh dưỡng khác nhưng về mặt tạo hình thì không có chất dinh dưỡng nào
có thể thay thế nó. Sẽ không có sự sống nếu không có protein vì 3 chức năng
chính của vật chất sống là phát triển, sinh sản và dinh dưỡng đều liên quan chặt
chẽ đến protein.
1.6.3. Vai trò protein trong thực phẩm:
Protein là chất có khả năng tạo cấu trúc, hình khối, trạng thái cho các sản phẩm
thực phẩm. Nhờ có khả năng này mới có qui trình công nghệ sản xuất ra các sản
phẩm tương ứng từ nguyên liệu giàu protein. Ví dụ: nhờ có protein tơ cơ của
thịt, cá mới tạo ra được cấu trúc gel cho các sản phẩm như giò lụa kamaboko.
Công nghệ sản xuất bánh mì là dựa trên cơ sở tính chất tạo hình, tính chất cố kết
và tính chất giữ khí của hai protein đặc hữu trong bột mì là gliadin và glutenin.
Protein trong bột mì như gluten có khả năng giữ kết cấu, giữ khí cho bánh mì,
làm cho bánh trở nên xốp.

Protein có trong malt được hòa tan trong bia, tạo độ bền của bọt trong bia.
Nhờ tính chất đặc thù của cazein trong sữa mới chế tạo ra được 2000 loại
phomat hiện nay trên thế giới.
Gelatin của da có khả năng tạo gel, được sử dụng để tạo màng dùng bọc kẹo, bao
viên thuốc.
Protein còn gián tiếp tạo nên chất lượng của thực phẩm:

10


Protein ngũ cốc
-

-

-

-

Các acid amin tương tác với đường và tạo màu, hương cho bánh mì, acid amin
kết hợp với polyphenol tạo hương đặc trung cho trà trong công nghệ sản xuất
trà,… Hình thơm đặc trưng của chè gồm tới 34 cấu tử thơm cũng nhờ các
acicamin và các polyphenol của lá chè tương tác với nhau khi gia nhiệt.
Các protein còn có khả năng cố định cố định mùi tức là khả năng giữ hương
được lâu bền cho thực phẩm
2. TÍNH CHẤT
2.1.
2.2.
Gluten :
Khi đem bột nhào với nước, hai nhóm protein không tan trong nước của bột là

prolamins và glutelins sẽ hấp thụ nước, duỗi mạch, định hướng, sắp xếp lại thành
hàng và làm phát sinh các tương tác ưa béo và hình thành các cầu disufua mới
(qua PƯ trao đổi –SH/-SS). Kết quả là tạo thành mạng protein 3 chiều có tính
nhớt, dẻo, dính và đàn hồi xung quanh các hạt tinh bột và những hợp phần khác.
Hỗn hợp đó gọi là bột nhào.
Rửa bột nhào cho tinh bột trôi đi còn lại khối dẻo không tan gọi là gluten ướt.
Trong gluten ướt có 60-70% nước. Trong chất khô gluten ướt có 90% là protein.
Như vậy gluten không phải là chất hóa học xác định nào đó mà là hỗn hợp gồm
protein và nhiều chất khác.
Bảng 5 : Thành phần các nhóm protein tham gia vào mạng gluten :

Gluten

Gliadins

α-gliadins

β-gliadins

γ-gliadins

Glutenins

ωgliadins

HMW-GS

Dạng X

-


-

LMW-GS

Dạng Y

Không phải hạt lương thực nào cũng tạo được khối gluten ướt có tính dẻo, dai,
đàn hồi. Các hạt như đại mạch, mạch đen, lúa mì có khả năng tạo ra màng gluten
có chất lượng cao.
Gluten trong bột càng nhiều chất lượng bột càng cao. Hàm lượng gluten ướt
trong bột lúa mì dao động từ 15-50%, còn gluten khô chiếm 5-18%. Thông
11


Protein ngũ cốc

-

-

•
•

•
•
•
•

thường, lúa mì có hàm lượng protein cao chứa 35-40% gluten ướt, còn hàm

lượng protein thấp chứa 15-20%.
Do tính chất vừa dai vừa đàn hồi nên gluten ướt góp phần tạo hình dạng,tạo bộ
khung, cấu trúc và một số tính chất như độ cưng, độ đặc, độ dai, độ đàn hồi hay
khả năng tạo gel của sản thẩm thực phẩm. Gluten ướt có tính chất cố kết, dẻo,
giữ khí nên khi gia nhiệt khí nở ra tạo cấu trúc xốp.
Chất lượng gluten ướt được đánh giá dựa trên chỉ tiêu cảm quan và các chỉ số
vật lý như màu sắc, độ dai, độ đàn hồi,…. Càng ít nhóm –SH và càng nhiều nhóm –
S –S – thì chất lượng gluten càng tốt.
Màu sắc : Quan sát màu sắc gluten ngay khi tách bằng nước. Gluten tốt có màu
trứng gà đôi khi hơi vàng, gluten xấu có màu xám, tối.
Khả năng hút nước : chính là độ ẩm gluten tươi ngay khi tách bằng nước, gluten
tốt thì có khả năng hút nước cao (tính theo lượng nước được hút bởi 100g
gluten khô) ;
Độ đàn hồi : đây là tính chất rất quan trọng của gluten vì nó biểu hiện khả năng
giữ khí của bột nhào ;
Độ căng đứt : cũng đặc trưng khả năng giữ khí của bột, được xác định bằng độ
dài kéo đứt của 2,5g gluten tươi ;
Độ bền ban đầu của gluten: được đặc trưng bởi độ đàn hồi và độ căng đứt ban
đầu và sau khi tách gluten 2 – 3h ;
Sự thay đổi thể tích gluten khi nướng : là chỉ số đặc trưng cho độ nở gluten.
Trong ngũ cốc (trừ yến mạch) prolamin và glutelin là 2 nhóm protein
chiếm 75-95% tổng lượng protein của hạt. Riêng yến mạch, globulin và glutelin
chiếm lượng cao hơn. Protein của ngũ cốc là không hoàn hảo, thường thiếu các
acid amin không thay thế như lysine, trong một số trường hợp còn thiếu cả
tryptopan và threonine. Hàm lượng protein thấp, độ hấp thu tương đối chỉ
khoảng 50-70%. Protein có thể có mặt trong thực phẩm ở trạng thái rắn hoặc
lỏng, dạng thuần nhất hoặc hỗn hợp. Nó là hợp phần có sẵn hoặc đưa vào để tạo
giá trị dinh dưỡng, tạo hình và tạo kết cấu cho sản phẩm. Trong các điều kiện
công nghệ nhất định, protein có thể tương tác với nhau, với nước, gluxid, lipid để
tạo ra độ dẻo, độ trong, tạo bọt, tạo độ xốp cho sản phẩm. Các tính chất, chức

năng - áp dụng cho một thành phần thực phẩm - là các tính chất không phải dinh
dưỡng, mà ảnh hưởng đến tính khả dụng của thành phần đó trong một thực
phẩm: tạo tính cảm quan (trước hết là cấu trúc), trạng thái vật lý của sản phẩm
trong chuyển hóa, chế biến, bảo quản. Các tính chất, chức năng của protein chính
là tính chất hóa lý tạo nên những đặc tính mong muốn trong thực phẩm chứa
protein. Được chia làm 3 nhóm:
2.3.
Các tính chất do liên kết protein-nước:
2.3.1. Khả năng hòa tan:
Là sự phát tán của các cấu tử thành phần vào trong một dung môi, đảm
bảo về mặt tiếp xúc pha của chúng là tối đa. Protein tan trong nước tạo thành
dung dịch keo.
12


Protein ngũ cốc
 Ngoài ra khả năng hòa tan của protein còn phụ thuộc vào:
Thành phần, trật tự sắp xếp của các acid amin trong phân tử protein;
Tỉ lệ giữa nhóm ưu nước và kị nước, sự phân bố của chúng trên bề mặt phân tử
protein, khả năng kết hợp khác nhau giữa các nhóm ưu nước quyết định đến tính
tan của protein;
• Bản chất của dung môi.
2.3.2. Khả năng hydrat hóa:
•
•

Do trong phân tử protein chứa nhiều liên kết peptid và trên bề mặt có
chứa một lượng lớn các nhóm có cực như: -COOH, -NH 2 nên protein có khả năng
hydrat hóa cao nghĩa là có khả năng kết hợp với một lượng lớn các phân tử
nước có cực. Ở điểm đẳng điện tương tác giữa protein và protein cực đại thì

hydrat hóa và sự trương nở là cực tiểu.
Các tính chất lý, hóa, lưu biến, cảm quan của thực phẩm phụ thuộc vào
tương tác của protein và các hợp phần khác với nước- khả năng hydrat hóa. Các
sản phẩm thực phẩm khô khi sử dụng phải được hydrat hóa. Như vậy quá trình
hydrat hóa và tái hydrat hóa của protein được dùng trong thực phẩm là rất phổ
biến.
 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự hydrat hóa:
•
•

•
•

•
•

Nồng độ protein cao nước hấp thụ cao;
Thay đổi nồng độ ph làm thay đổi khả năng ion hóa và sự tích điện của phân tử
protein dẫn đến lực hút, lực đẩy giữa các phân tử protein cũng như protein với
nước củng thay đổi;
Nhiệt độ tăng sẽ làm giảm khả năng liên kết hidro do đó sự hấp thu nước của
protein cũng giảm theo;
Khi thay đổi ph sẽ làm thay đổi sự ion hóa và sự tích điện của phân tử protein vì
vậy sẽ làm thay đổi lực hút, lực đẩy giữa các protein cũng như khuynh hướng
protein liên hợp với nước;
Đun nóng gây biến tính và tập hợp protein nên bề mặt phân tử protein giảm kéo
theo đó là khả năng giũ nước của các nhóm có cực sẽ giảm;
Bản chất và nồng độ các ion cũng ảnh hương đến khả năng hấp thụ nước,
trương nở, hòa tan của protein. Giữ nước, muối và các nhóm bên của acid amin
có mối quan hệ cạnh tranh.

Sự hấp thụ và giữ nước của protein có vai trò rất lớn đến tính chất và kết
cấu của sản phẩm (như bột nhào để làm bánh mì):
2.3.3. Khả năng tạo nhớt:
Các thực phẩm lỏng có chưa protein hòa tan (bia, rượu vang,…) thường có
một độ nhớt nhất định để tạo ra được vị đặc trưng cho sản phẩm. Độ nhớt của
đa phần chất lỏng protein đều tăng theo luật số mũ cùng với nồng độ protein là
do tương tác protein-protein. Khi các tương tác protein- protein là vừa đủ (như
trong bột nhào và gel protein) thì sẽ làm cho protein có tính nhớt-dẻo và chất
lỏng protein chỉ chảy khi lực cắt phải đạt đến mức độ nào đó gây phá hủy nhiều
tương tác.

13


Protein ngũ cốc

Độ nhớt độ đặc của hệ thống protein đều là những tính chất chức năng quan
trọng của các thực phẩm: canh, đồ uống, nước chấm,…Hiểu biết độ nhớt của
protein cũng quan trọng để tối ưu hóa các công đoạn bơm, trộn, đun nóng, làm
lạnh, làm khô bằng sấy phun.
2.4.
Các tính chất do liên kết giữa protein – protein:
2.4.1. Khả năng tạo gel:
Gel được tạo thành khi các phân tử bị biến tính tập hợp lại thành một mạng
lưới protein có trật tự thì hiện tượng đó được gọi là sự tạo gel. Các protein là
những dung dịch keo ưa nước, trong phân tử của chúng ngoài những liên kết
CO-NH, còn chưa những nhóm bên khác nhau (các gốc cacbuahydro, vòng
imidazol, benzen,…).
Gel là hệ phân tán ít nhất của hai hợp phần trong đó pha phân tán có các tác
nhân phân tán tạo ra mạng lưới cô kết. Gel biến tính lưu thể, có tính biến dạng,

đàn hồi. Khả năng tạo gel là một trong những tính chất, chức năng quan trọng
của protein và là cơ sở để chế biến ra nhiều sản phẩm khác nhau: protein ngũ cốc
được tạo cấu trúc bằng đùn nhiệt dẻo hay kéo sợi (các thịt giả) là những sản
phẩm có cấu trúc gel, bột nhào làm bánh mì,… Tạo gel protein được sử dụng
không chỉ tạo thành các gel cứng, dẻo nhớt mà đồng thời cải thiện được tính
chất hấp thụ nước, tính đặc chắc, tạo độ dày, cải thiện được lực liên kết giữa các
tiểu phần (tính bám dính).
 Điều kiện tạo gel:
• Nhiệt độ cao biến tính protein làm tăng nút mạng;
• Làm lạnh tạo liên kết hidro làm bền gel;
• Acid hóa hoặc kiềm hóa để đưa protein về điểm đẳng điện làm gel chắc hơn;
• Thêm muối để tăng tốc độ tạo gel và độ cứng cho gel;
• Thêm polysaccharide làm cầu nối giữa các hạt gel tăng độ cứng, độ đàn hồi cho
gel.
2.4.2. Khả năng tạo cấu trúc:
2.4.2.1. Đông tụ nhiệt và tạo màng mỏng:
Các màng protein có thể được tạo thành từ protein thực vật trong quá
trình bốc hơi nước và đông tụ nhiệt protein. Các màng thu được thường mỏng,
mịn, giữ nước, có thể cuộn lai, ép, xếp hoặc cắt.
2.4.2.2. Sự tạo sợi:
Việc tạo sợi có thể được thực hiện từ protein phân lập có hàm lượng
protein lớn hơn hoặc bằng 90%.
Quá trình được thực hiện nhờ xử lí dung dịch có nồng độ protein cao ở
ph>=10, khi đó các tiểu phần protein bị phân ly hoàn toàn và duỗi mạch. Dung
dịch keo protein được đưa vào bể chứa dd acid và nacl, chúng sẽ đông tụ và liên
kết với nhau tạo thành sợi protein ngậm nước. Các sợi này sau đó được ép, khử
nước và làm dính lại với nhau nhờ xử lí nhiệt hoặc các tác nhân làm kết dính.
2.4.2.3.
Khả năng tạo bột nhào của protein và kết cấu xốp của sản phẩm:
Tính chất, chức năng duy nhất và đặc biệt của các protein từ gluten bột mì

là khả năng tạo thành bột nhào có tính kết dính và độ dẻo sau khi được nhào
trộn với nước ở nhiệt độ thường. Lúc này, hai loại protein không tan trong nước
của bột mì là prolamin và glutenlin sẽ hấp thụ nước, duỗi mạch, định hướng, sắp
14


Protein ngũ cốc

xếp lại thành hàng bên cạnh đó khá nhiều acid amin không phân cực (51% số
gốc acid amin) nên dễ phát sinh các tương tác ưa béo-vốn có tác dụng tập hợp
các phân tử protein cũng như đính thêm các phân tử lipid vào protein và hình
thành liên kết cầu đisunfua mới. Kết quả tạo nên mạng protein 3 chiều có tính
nhớt, dẻo, dính bao quanh hạt tinh bột và những thành phần khác. Rửa bột nhào
cho phần tinh bột trôi đi, ta được khối dẻo không tan gọi là gluten ướt. Trong
gluten ướt có khoảng 60-70% nước, phần khô protein chiếm đến 90%.
Không phải hạt ngũ cốc nào cũng có khả năng tạo ra được khối gluten ướt
có tính dẻo, dai và đàn hồi. Các loại hạt như lúa mì, đại mạch, mạch đen cho
màng gluten có chất lượng cao.
Do tính chất vừa dai vừa đàn hồi nên gluten ướt góp phần tạo hình dạng,
tạo bộ khung, cấu trúc và các tính chất như : độ cứng, độ đặc, độ dai, độ đàn hồi
cho sản phẩm thực phẩm. Gluten ướt cũng có tính chất giữ khí nên khi gia nhiệt
khí nở ra thành một cấu trúc xốp. Đây cũng là vai trò quan trọng trong việc hình
thành cấu trúc bánh mì.
2.4.2.4. Khả năng tạo kết cấu của protein và sự tạo hình kết cấu các
sản phẩm thực phẩm:
Từ protein hòa tan của ngũ cốc cũng tạo được kết cấu dạng sợi hoặc dạng
màng mỏng có độ nhuyễn, có khả năng giữ nước tốt và có thể giữ được đặc tính
này trong quá trình hydrat hóa và gia nhiệt sau này. Các protein đã được kết cấu
này thường được dùng để thay thế hoặc pha chế thêm với thịt.
Ví dụ: Gliadin và glutenin tạo ra cấu trúc xốp cho ruột bánh mì.

2.5.
Các tính chất liên quan đến sức căng bề mặt:
2.5.1. Khả năng tạo bọt và kết cấu bọt của sản phẩm:
Các hệ bột thực phẩm gồm các bọt khí phân tán trong pha liên tục là lỏng
hoặc bán rắn có chất hoạt động bề mặt hòa tan, có rất nhiều loại thực phẩm có
dạng bọt như: bánh xốp, kem, bột của bia,… Trong nhiều trường hợp, khí tạo bọt
là không khí, một số khác là CO2 còn pha liên tục là một dung dịch hoặc huyền
phù nước có chứa protein. Một số hệ bọt thực phẩm là hệ keo phức tạp. Sự hình
thành bọt bao gồm sự khuếch tán các protein hòa tan đến bề mặt liên pha không
khí/ nước.
Ví dụ: kem là một hệ nhũ tương (hoặc huyền phù) của các giọt béo (dạng rắn
và tập hợp thành cấc nhóm nhỏ), một huyền phù của các tinh thể phân tán, một
gel polysaccharide, một dung dịch đường nồng độ cao, dung dịch protein và các
bọt khí.
Các bọt khí thường chứa khí có áp suất lớn hơn áp suất ngoài, ép vào nhau
nên bóng khí có hình đa diện. Trong các hệ bọt, pha liên tục gồm các lớp mỏng,
chất lỏng hay các màng mỏng ngăn cách các bọt khí được gọi là bề mặt phân
chia. Để duy trì bề mặt phân chia chống hiện tượng hợp nhất các bọt khí, cần sử
dụng các chất hoạt động bề mặt để làm giảm sức căng bề mặt và tạo thành
mạng lưới bảo vệ đàn hồi. Một số protein có khả năng tạo thành màng bảo vệ bị
hấp phụ ở bề mặt phân chia khí/nước. Trong trường hợp đó, một tấm mỏng
ngăn cách 2 bọt khí kề nhau sẽ gồm hai lớp màng protein ngăn cách nhau bởi
một màng mỏng chất lỏng. Vì vậy, để có bọt bền thì màng protein tạo xung
quanh mỗi bọt khí phải dầy, chắc và không thấm khí. Các protein tạo bọt tốt
15


Protein ngũ cốc

trong ngũ cốc phải kể đến các protein của lúa mì: khi nướng các protein của

gluten bị đông tụ tạo thành màng chắc do đó bảo vệ được bọt.
2.5.2. Khả năng tạo nhũ tương:
Các nhũ tương là những hệ phân tán của hai chất lỏng không phân tán
vào nhau, một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán,
còn chất lỏng kia dưới dạng pha (tác nhân) phân tán liên lạc. Nhiều nhũ tương
trong thực phẩm cũng chứa cả bọt khí và chất rắn bị phân tán.
Các sản phẩm thực phẩm là những nhũ tương như kem, bơ,… trong đó
protein của chúng thường có tác dụng làm bền hệ thống keo này.
Tuy có nhiều điểm giống nhau giữa sự hình thành nhũ tương và hình
thành bọt nhưng lại không có một mối tương quan mật thiết nào giữa tính chất
nhũ hóa và tính chất tạo bọt, có thể cấu trúc của protein cần thiết cho việc làm
bền bọt hơn là làm bền nhũ tương.
3. ỨNG DỤNG:
Ngày nay, protein được biết đến không chỉ là một chất dinh dưỡng cần
thiết cho con người và động vật mà chúng có vai trò chiến lược trong tạo hình,
cấu trúc, giá trị cảm quan cho các sản phẩm của ngành thực phẩm, đặc biệt
chúng là những nguyên liệu thiết yếu tạo ra các sản phẩm mới. Trong sự ảnh
hưởng to lớn của protein đối với công nghệ thực phẩm, thì bài tiểu luận chỉ nêu
những ứng dụng liên quan đến protein trong ngũ cốc.
3.1.
Sản xuất bia:
Tất cả những hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát chặt chẽ
của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông gió), sử dụng trong
công nghệ sản xuất bia đều có thể gọi chung là mạch nha hay malt (như malt
thóc, malt bắp, malt lúa mì…).

16


Protein ngũ cốc


Malt là sản phẩm được chế biến từ các loại ngũ cốc như đại mạch, tiểu
mạch, thóc, ngô… sau khi cho nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến độ ẩm
nhất định với điều kiện bắt buộc.Trong số các loại mạch nha thì mạch nha từ lúa
đại mạch (Hordeum vulgare-Barley) được sử dụng rộng rãi nhất do nó chứa
nhiều amylase, là một loại enzym tiêu hóa giúp cho việc phá vỡ tinh bột để
chuyển nó thành đường. Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm
chúng vào trong nước, cho phép chúng nảy mầm và sau đó làm khô hạt đã nảy
mầm trong các lò sấy. Hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa tạo ra các enzym để chúng
chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên men.
Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các màu
mạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha sẫm màu hơn
sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn. Ngày nay, trong phần lớn các trường hợp, hai
hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp để sản xuất bia.

17


Protein ngũ cốc

Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để
chuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác.
Để giảm giá thành, người ta có thể sử dụng ngũ cốc làm thế liệu, và lượng tối đa
là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn malt. Malt chứa đầy đủ enzym amilaza
để thủy phân tinh bột. Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzym này cung cấp
không đầy đủ và ta buộc phải bổ sung enzym từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzym
từ vi sinh vật. Malt cung cấp khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym proteaza
để thủy phân chúng. Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa
mạnh mẽ. Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng thủy phân protein tạo thành các
phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo vị bia đặc trưng.

3.2.
Sản xuất bánh mì:

Trong cuộc sống hiện nay chúng ta đã rất quen với việc sử dụng bánh mì
làm thức ăn hàng ngày. Trên thị trường có rất nhiều loại bánh mì khác nhau, chủ
yếu được phân làm 2 loại:
-Bánh mì trắng : làm từ lúa mạch vàng và bột mì thông thường;
-Bánh mì đen : làm từ bột thô của lúa mạch đen. Bành mì đen ít xuất hiện
trên thị trường Việt Nam do mùi vị và màu sắc lạ hơn so với bành mì thông
thường. Bánh mì đen được sử dụng chủ yếu ở nước Nga và các nước Đông Âu.
Trong thành phần của bánh mì, protid chiếm khoảng 8-25% nhưng cấu
trúc phân tử protid có ảnh hưởng tới chất lượng gluten, chất lượng của gluten
ảnh hưởng quyết định tới chất lượng của bánh. Nếu tỷ lệ mối liên kết disulfua
trội hơn nghĩa là protid có cấu trúc bậc ba và bậc bốn nhiều hơn thì gluten của
bột chặt hơn , sức căng lớn hơn, chất lượng bánh tốt hơn.
Protid của bột mì chủ yếu là dạng đơn giản protein. Protein của bột mì
gồm cả bốn nhóm: albumin, globulin, gliadin, glutenin. Nhưng hai nhóm sau là
chủ yếu, chính hai nhóm này khi nhào với nước tạo thành mạng phân bố đều
trong khối bột nhào. Mạng này vừa dai vừa đàn hồi, có tác dụng giữ khí khi khối
bột nhào nở và được gọi là gluten.
Hàm lượng gluten ướt trong bột mì khoảng 15 – 35% tuỳ thuộc vào hàm
lượng protein của bột. Chất lượng của gluten được đánh giá bằng các chỉ số vật
lý như: màu sắc, độ đàn hồi, độ dai và độ dãn. Bột có gluten chất lượng cao thì
đàn hồi tốt, độ dai cao và độ dãn trung bình, bánh sẽ nở và ngon.Trường hợp
gluten yếu nghĩa là độ dãn lớn, độ dai thấp, ít đàn hồi thì bột nhào dinh, bánh ít
nở và bị bè ra.
18


Protein ngũ cốc


Để tăng chất lượng gluten khi nhào bột có thể bổ sung các chất oxi hoá:
acid ascorbic, kali bromat, peoxit….ngược lại những chất khử sẽ làm giảm chất
lượng gluten.
3.3.

Sản xuất bánh ngọt, bánh quy:

Bột mì thường được sử dụng trong sản xuất bánh ngọt và bánh quy, nhưng là
loại bột chứa ít protein (7.5 – 9% protein). Gluten cũng có trong những sản phẩm
này nhưng không giống trong bánh mì, lượng gluten cao không được khuyến khích
vì nó sẽ làm cho sản phẩm có cấu trúc cứng không mong muốn.
Kỹ thuật làm bánh trong giai đoạn trộn, chú trọng vào việc kết hợp các
nguyên liệu và không khí trong hỗn hợp bột đồng nhất để tạo cho bánh có cấu trúc
nhẹ như mong muốn
Còn trong kỹ thuật làm bánh quy, bước trộn bột chỉ là 1 bước (trộn tất cả các
nguyên liệu vào nhau) hoặc 2 bước (trộn bơ và đường trước). Do đó, tính chất của
gluten không được hoan nghênh vì nó có thể dẫn đến việc khối bột quá co lại, hoặc
méo mó làm cho sản phẩm bị vỡ sau khi nướng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Sách Hóa sinh công nghiệp-nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật/ Lê Ngọc
Tú.
Sách Hóa học thực phẩm- nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật hà nội- Lê
Ngọc Tú.
Sách Sinh học ứng dụng- nhà xuất bản đại học quốc gia TP.HCM/ Đồng
Thị Thanh Thu.
Sách Công nghệ chế biến và bảo quản lương thực.
/>
19