Hạt ngũ cốc có cấu tạo như thế nào? Những thành phần nào có trong ngũ cốc? Mời bạn hãy cùng Foodnk cập nhật kiến thức bổ ích về loại lương thực và nguyên liệu chế biến này nhé!
Cấu tạo hạt ngũ cốc
Cấu trúc tổng thể của các hạt ngũ cốc là giống nhau. Hạt ngũ cốc gồm có 3 phần chính: vỏ trấu, nội nhũ và phôi hoặc mầm. Tỉ lệ cũng như khối lượng của từng phần sẽ khác nhau tùy theo giống ngũ cốc, kỹ thuật canh tác[1]….
>> Xem thêm Giới thiệu về ngũ cốc và các loại hạt ngũ cốc phổ biến
Vỏ
Vỏ là lớp ngoài cùng của hạt ngũ cốc. Vỏ có tác dụng bảo vệ các thành phần bên trong như phôi, nội nhũ tránh khỏi các tác động cơ học bên ngoài. Trong quá trình xay xát cần chú ý bảo quản vỏ hạt. Theo cấu tạo của vỏ, hạt ngũ cốc được chia làm 2 dạng:
- Ngũ cốc hạt trần (vỏ mềm): Hạt ngô (bắp), hạt kê,…
- Ngũ cốc vỏ trấu: Lúa, lúa mì, đại mạch,…
Vỏ của hạt ngũ cốc được cấu tạo từ các lớp tế bào. Tế bào hạt xanh chứa các nguyên sinh chất và sắc tố diệp lục là chlorophill. Tế bào hạt chín thì sẽ chuyển hóa những chất này vào nội nhũ. Lúc màu tế báo vỏ chỉ có cellulose, hemicellulose và chất khoáng. Do đó trong vỏ hạt ngũ cốc hầu như không có chứa thành phần dinh dưỡng nên không có nhiều công dụng trong ngành thực phẩm, khi sản xuất người ta thường tách vỏ ra khởi nguyên liệu[1].
Lớp aleurone
Lớp aleurone có cấu tạo từ 1 – 3 lớp tế bào hình chữ nhật/hình vuông. Các loại hạt khác nhau sẽ có chiều dày lớp aleurone khác nhau. Ngoài ra chiều dày lớp aleurone còn phụ thuộc vào giống hạt, điều kiện canh tác (Các loại ngũ cốc chịu hạn có lớp aleurone dày hơn các loại ngũ cốc chịu nước). Lớp aleurone chứa nhiều các thành phần dinh dưỡng như protein, chất béo, muối khoáng, vitamin, đường,… các thành phần này sễ bị oxy hóa dẫn đến biến chất nếu bảo quản không tốt[1].
Bên trong lớp aleurone là phần nội nhũ, bao gồm các tế bào lớn thành mỏng, không có hình dạng và thứ tự nhất định. Đây là nơi dự trữ chất dinh dưỡng chủ yếu của hạt. Nội nhũ có chứa phần lớn tinh bột và protein của hạt nên là thành phần quyết định đến giá trị hạt và tỉ lệ thu hồi khi chế biến.
Xét về mặt chế biến: Chất lượng của hạt sau quá trình chế biến được đánh giá bằng chất lượng của nội nhũ. Mục tiêu của bảo quản ngũ cốc tập trung vào việc hạn chế những yếu tố gây thất thoát chất lượng nội nhũ do:
- Các vi sinh vật gây hại: Vi sinh vật gây hại có thể phát triển trong hạt ngũ cốc, gây ra các hiện tượng như mốc, thối, nấm,… dẫn đến giảm chất lượng nội nhũ.
- Sự hô hấp của hạt: Quá trình hô hấp này làm giảm chất lượng nội nhũ, khiến hạt ngũ cốc bị khô, giòn và mất hương vị.
- Sự nảy mầm của hạt.
Do đó, các loại hạt khác nhau sẽ có chế độ bảo quản thích hợp khác nhau.
Phôi
Phôi hạt và nội nhũ được phân biệt bởi lớp ngù. Lớp ngù có tác dụng vận chuyển chất dinh dưỡng từ nội nhũ vào phôi để nuôi cây con. Để thực hiện chức năng này, lớp ngù được cấu tạo bởi các tế bào xếp thành 1 màng thấm thấu chất dinh dưỡng hòa tan[1].
Phôi sẽ phát triển thành cây con khi hạt nảy mầm. Phôi gồm 2 thành phần chính:
- Mầm phôi: phát triển thành thân và lá non;
- Rễ phôi: phát triển thành rễ cây.
Phôi có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng, bên cạnh đó phôi còn có đặc tính là mềm và độ ẩm cao hơn nội nhũ nên các vi sinh vật và côn trùng thường thường gây hại đến phôi. Phôi còn chứa các lipid không no nên dễ bị oxy hóa gây ôi thiu. Để hạn chế tình trạng này, người ta thường tách phôi để bảo quản và chế biến.
Thành phần của hạt ngũ cốc
Bảng 1: Thành phần của hạt ngũ cốc tính theo đơn vị (%)[2]
| Thành phần | Hàm lượng |
| Nước | 12 – 14% |
| Carbohydrate | 65 – 75% |
| Lipit | 2 – 6% |
| Protein | 7 – 12% |
Từ bảng trên ta có thể thấy, các loại ngũ cốc có thành phần tổng thể khá giống nhau: Ít protein và nhiều carbohydrate. Một số loại ngũ cốc có thành phần chất béo khá cao, cụ thể:
- Yến mạch chứa ít nhất 10% lipid, một phần ba trong số đó là lipid phân cực (phospho- và galacto-lipid).
- Hàm lượng lipid trong ngô dao động từ 0,4% đến 17%, hầu hết trong số đó là triacylglyceride.
Bảng 2: Phân bố thành phần chính của hạt lúa mì[2]
| Các thành phần | Tỷ lệ (%) | Protein | Lipid | Chất khoáng |
| Nguyên hạt | 100 | 12 | 2,0 | 2,0 |
| Nội nhũ | 80 | 10 | 1,2 | 0,6 |
| Lớp Aleurone | 8 | 18 | 8,5 | 15,0 |
| Vỏ hạt | 8,5 | 6 | 1,0 | 3,5 |
Bảng 3: Thành phần chính của các loại ngũ cốc [2]
|
Thành phần |
Loại ngũ cốc |
| Protein | 7,3% (gạo lứt), 10,6% (lúa mì), 9,3% (yến mạch) |
| Chất béo | 2,2% (gạo lứt), 1,9% (lúa mì), 5,9% (yến mạch) |
| Tro | 1,4% (gạo lứt), 1,4% (lúa mì), 2,3% (yến mạch) |
| Chất xơ | 0,8% (gạo lứt), 1,0% (lúa mì), 2,3% (yến mạch) |
| Carbohydrate | 64,3% (gạo lứt), 69,7% (lúa mì), 62,9% (yến mạch) |
Bảng trên đây cho thấy thành phần hóa học của ngũ cốc phân bố không đồng đều giữa các loại hạt.
Protein
Các nhà khoa học ban đầu đã phân loại protein lúa mì thành bốn loại dựa trên khả năng hòa tan của chúng, bao gồm[2]:
- Albumin (hòa tan trong nước).
- Globulin (hòa tan trong dung dịch muối).
- Prolamin (hòa tan trong cồn).
- Glutelin (không hòa tan trong nước, muối hoặc cồn).
Sự phân bố của các loại protein này khác nhau giữa các loại ngũ cốc, với albumin dao động từ 4% trong ngô đến 44% trong lúa mạch đen, globulin từ 3%; trong ngô đến 55% trong yến mạch, prolamin từ 2% trong gạo đến 55% trong ngô và glutelin từ 23% trong yến mạch đến 78% trong gạo.
Carbohydrat
Nhìn chung, carbohydrate chiếm khoảng 75% hàm lượng chất rắn trong ngũ cốc. Trong ngũ cốc, cũng như trong các mô thực vật khác, carbohydrate tập trung ở[2]:
- Thành tế bào, (có những thành đặc biệt dày trong các mô nâng đỡ vỏ trấu và vỏ hạt): Thành phần chính của thành tế bào là cellulose, hemicellulose, pectin và lignin. Thành tế bào là thành phần chính của chất xơ.
- Plastid, trong đó tinh bột chiếm tỷ lệ carbohydrate lớn nhất trong tất cả các loại thực vật. ngũ cốc.
- Trong không bào hoặc tế bào chất.
Carbohydrate chính của tất cả các loại ngũ cốc là tinh bột, chiếm từ 56% (yến mạch) đến 80% (ngô) chất khô của hạt. Tinh bột ngũ cốc có thành phần tương tự nhau, có 74 – 79% amylopectin, 25 – 30% amyloza và 1% lipid.
Nhiệt độ hồ hóa của các loại tinh bột ngũ cốc khác nhau cũng có sự thay đổi đáng kể. Ví dụ, tinh bột ngô và gạo hồ hóa ở nhiệt độ cao hơn 10 – 20oC so với tinh bột lúa mì, lúa mạch đen hoặc yến mạch.
Chất béo
|
Loại ngũ cốc |
Hàm lượng chất béo thô (% khối lượng) |
| Gạo lứt | 2 – 4 |
| Ngũ cốc đã xát | <1 |
| Cám | 15 -22 |
| Lớp mầm | 15 – 24 |
| Gạo trắng | 9 – 15 |
| Ngũ cốc nguyên hạt | 2 |
| Vỏ (Lúa mì) | 1 |
| Lớp Aleuron (lúa mì) | 9 |
| Nội nhũ (lúa mì) | 1 |
| Mầm | 10 |
- Yến mạch và ngô là hai loại ngũ cốc có hàm lượng chất béo tương đối cao, với yến mạch có thể đạt cao hơn 10% và ngô có thể đạt tới 17%. Trong khi đó, hầu hết các loại ngũ cốc khác chỉ có hàm lượng lipid từ 2 – 3%.
- Hàm lượng chất béo phân cực của yến mạch lớn hơn so với các loại ngũ cốc khác vì phần lớn lipid được chứa trong nội nhũ. Trong hầu hết các loại ngũ cốc, lipid tập trung ở mầm và cám. Khoảng một phần ba lipid yến mạch là phân cực, bao gồm glycolipid (8 – 17%) và phospholipid (10 – 20%).
- Trong lúa mì, glycolipids đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển gluten trong quá trình làm bánh mì.
Tài liệu tham khảo
[1] Giáo trình công nghệ lên men thực phẩm Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm
[2] FAO, Major chemical components of cereal grains
Linh Như
