Bên cạnh protein, tinh bột là một trong những thành phần chính được sử dụng trong thức ăn. Nhưng tinh bột từ các nguồn khác nhau cung cấp các tính chất chức năng khác nhau cần được xem xét. Không chỉ từ khía cạnh dinh dưỡng mà còn từ khía cạnh công nghệ.

Về mặt hóa học, tinh bột là polysaccharides bao gồm các đơn vị glucose lặp lại. Các phân tử tinh bột có 1 trong 2 cấu trúc phân tử: một cấu trúc mạch thẳng, được gọi là amylose; và một cấu trúc phân nhánh, được gọi là amylopectin. Amylose và amylopectin liên kết thông qua liên kết hydro và sắp xếp trong các lớp để hình thành dạng hạt. Hạt tinh bột có nhiều kích cỡ khác nhau, từ 3 micron đến hơn 100 micron. Ví dụ, tinh bột mì có phân bổ cả hạt lớn và nhỏ trong khi tinh bột bắp có sự phân bổ hẹp gồm các hạt khá lớn.

Ngoài ra tỷ lệ amylose: amylopectin có thể thay đổi. Các loại tinh bột có chứa các tỷ lệ khác nhau của amylose và amylopectin. Tỷ lệ này không chỉ khác nhau giữa các loại tinh bột, mà còn giữa nhiều loại cây trồng. Tinh bột lúa mì và bắp tiêu chuẩn chứa 25% đến 28% amylose và 72% đến 75% amylopectin, không có khác biệt lớn. Các chất biến đổi khác cũng tồn tại trong tinh bột. Nói chung, hầu hết các chất biến đổi như vậy sẽ bao gồm các thành phần không phải tinh bột trong hạt, chẳng hạn như chất béo hoặc protein. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng rất lớn đến sự keo hóa, ngay cả khi chúng ở nồng độ thấp.

Các nguồn tinh bột khác nhau

Khi nhìn vào các sản phẩm khác thì thấy: bắp có 4 loại tinh bột bắp. Tinh bột bắp thông thường có 25% amylose, trong khi tinh bộp bắp sáp gần như hoàn toàn chứa amylopectin. Hai tinh bột bắp còn lại là tinh bột bắp giàu amylose; một loại có 55% đến 55% amylose, loại thứ hai có từ 70% đến 75% amylose. Kích thước hạt khoảng từ 15-20 micron, phân bổ khá hẹp. Tinh bột khoai tây có khoảng 20% amylose. Hạt của nó có kích thước từ 15-75 micron, phân bổ khá rộng. Tinh bột gạo thông thường có tỷ lệ amylose: amylopectin khoảng 20:80, trong khi tinh bột gạo nếp chỉ có khoảng 2% amylose. Cả hai giống có kích thước hạt nhỏ từ 3-8 micron. Tinh bột sắn có 15% -18% amylose. Hạt tinh bột sắn là những hạt mịn, không đều với kích thước từ 5-25 micron (phân bổ lớn) và tinh bột lúa mì có hàm lượng amylose khoảng 25%. Hạt của nó tương đối dày từ 2-15 micron.

Làm thế nào để định rõ đặc điểm tinh bột trong ép viên?

Tinh bột có tác dụng trên bột viên. Khi tinh bột đi vào khoang hồ hóa (conditioner), nước thấm qua hạt tinh bột từ bên ngoài vào bên trong cho đến khi hạt được ngậm nước hoàn toàn. Sau khi ngậm nước, liên kết hydro giữa amylose và amylopectin duy trì tính toàn vẹn của hạt và nó bắt đầu nở ra từ trung tâm. Sau khi hồ hóa, các hạt nở ra có thể làm tăng độ nhớt phân tán trong hầu hết các trường hợp tạo một viên thức ăn tốt, hoặc khi quá trình hồ hóa không được kiểm soát, có thể làm tắc khuôn ép. Các hạt tinh bột lớn có xu hướng tạo độ nhớt cao hơn, nhưng độ nhớt là vấn đề tinh tế vì kích thước vật lý của hạt làm cho nó trở nên nhạy cảm hơn với việc cắt viên. Tuy nhiên độ nhớt không làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng ép viên. Nó có thể làm tăng thêm khả năng liên kết và là yêu cầu cần có của nguyên liệu gốc tinh bột. Do đó, kích thước hạt lớn hơn, sự phân bổ kích thước hạt hẹp hoặc rộng sẽ có ảnh hưởng nhiều hơn đến quá trình tạo keo gelatin. Ví dụ, tinh bột mì có một phân bổ lưỡng cực của cả hai hạt nhỏ và lớn, và do đó, các hạt đó sẽ tạo keo ở những thời điểm khác nhau trong khoang hồ hóa, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm trong khoang. Điều này cho phép kiểm soát tạo keo gelatin suôn sẻ và dễ dàng. Tinh bột bắp có hạt lớn với sự phân bổ hẹp, và do đó sự keo hóa xảy ra cùng một lúc, có thể tạo ra sự tắc nghẽn. Nhiệt độ của quá trình tạo keo có thể khác nhau với nguyên liệu thô (Bảng 1).  Tinh bột lúa mì là tinh bột đầu tiên được gelatin hóa, do đó làm cho nó trở thành một chất kết dính dễ dàng cho ép viên. Tinh bột lúa mạch cũng khá dễ dàng để ép viên. Tuy nhiên, tinh bột bắp chỉ bắt đầu hóa keo ở 70°C-72°C. Xung quanh những nhiệt độ này, sự polyme hóa của protein và lipid cũng có thể xảy ra. Bảng 1 – Nhiệt độ của quá trình tạo keo gelatin của các loại tinh bột khác nhau

Ảnh hưởng của chất béo và protein

Lipid được biết là chất ức chế sự nở hạt. Bắp chứa chất béo xấp xỉ gấp hai lần so với lúa mì, và nó có thể là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo keo gelatin dễ dàng của tinh bột lúa mì so với bắp. Trong quá trình tạo keo gelatin, nếu protein hiện diện trong môi trường gần các hạt tinh bột, thì protein này có thể liên kết với bề mặt của các polyme được hạt hóa. Điều này tạo ra một polymer tinh bột protein, làm tăng độ nhớt của thức ăn. Đây là trường hợp khi người ta sử dụng gluten bắp trong một công thức thức ăn giàu protein và tinh bột. Protein và tinh bột sẽ tái kết hợp trong quá trình keo hóa và tạo ra khối chất dẻo trong khuôn ép viên, dẫn đến sự tắc nghẽn thường xuyên.

Giải quyết vấn đề tạo keo gelatin

Quá trình tạo keo gelatin có thể được cải thiện bằng cách cung cấp đủ độ ẩm trong quá trình hồ hóa. Các axit lignosulfonate và lignosulfonic là các chất hoạt động bề mặt (vì chúng có thể hoạt động như tác nhân làm ướt). Các đại phân tử polyphenol này có vai trò quan trọng để liên kết nước và do đó làm giảm hoạt độ của nước. Hoạt độ nước được đo bằng giá trị aW. Các chất có aW cao hơn có xu hướng nhiễm vi sinh vật nhiều hơn. Giá trị aW thấp hơn cải thiện quá trình hồ hóa. Một chất hoạt động bề mặt thương mại (chất kết dính dựa trên lignin) đã được thử nghiệm về ảnh hưởng của nó đối với hoạt độ nước (aW). Trong một thử nghiệm cho thấy, ở cùng một độ ẩm, hoạt độ nước đã giảm 22% khi sử dụng chất kết dính lignin trong thức ăn (1%). Điều này là do chất kết dính dựa trên lignin bắt được độ ẩm tự do và chuyển đổi thành độ ẩm bắt buộc trong khoang hồ hóa. Chất kết dính lignin bắt đầu hấp thụ độ ẩm ở nhiệt độ khoảng 45°C, giúp thúc đẩy quá trình tạo keo gelatin nhẹ nhàng hơn.

Phần kết luận

Tinh bột tạo keo gelatin có lẽ là một trong bốn vấn đề quan trọng và ảnh hưởng nhất đến việc cải thiện chất lượng viên thức ăn (cùng với việc quản lý hơi nước, tỷ lệ nén và ma sát). Đây là lý do tại sao các thông tin về tinh bột (loại nguyên liệu, ngày thu hoạch, cách thức lưu trữ và xử lý) phải được thông tin thường xuyên trong một nhà máy thức ăn, tức là chia sẻ thông tin giữa các chuyên gia công thức, người quản lý sản xuất và người điều khiển máy móc. Điều này giúp các nhà máy thức ăn điều chỉnh các thông số sản xuất song song với việc phối hợp lại các nguyên liệu thô.

Biên dịch: Acare Team (theo AllAboutFeed)

Nguồn: Ecovet