Bắp là một loại ngũ cốc nổi tiếng trên thế giới và là thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn của nhiều quốc gia. Tuy nhiên khi nói đến thành phần hóa học của bắp thì không phải ai cũng biết rõ. Vì thế để giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về nó, bài viết lần này sẽ đề cập đến hóa học của báp nhé!

Đôi nét

Bắp, còn được gọi là ngô, là một loại ngũ cốc được người dân bản địa ở miền nam Mexico thuần hóa lần đầu tiên khoảng 10.000 năm trước. Từ đó, bắp đã trở thành một thực phẩm chủ yếu ở nhiều nơi trên thế giới, với tổng sản lượng vượt cả lúa mì hoặc gạo. Ngoài việc được con người tiêu thụ trực tiếp, bắp còn được sử dụng làm cồn, thức ăn gia súc và các sản phẩm khác, chẳng hạn như tinh bột bắp và xi rô bắp. 

Sáu loại bắp chính là bắp vàng (dent corn), bắp đá (flint corn), bắp hoang (pod corn), bỏng ngô (popcorn), bột bắp (flour corn), và bắp ngọt (sweet corn). Các giống bắp giàu đường được gọi là bắp ngọt thường được trồng để lấy hạt, trong khi các giống field corn được sử dụng làm thức ăn gia súc, các loại bắp khác nhau được sử dụng cho con người (bao gồm nghiền thành bột bắp, ép thành dầu, lên men và chưng cất thành đồ uống có cồn như rượu whisky bourbon), và làm nguyên liệu hóa học. Ngoài ra, bắp cũng được sử dụng để sản xuất ethanol và nhiên liệu sinh học khác .

Bắp được trồng rộng rãi trên khắp thế giới và một lượng bắp được sản xuất hàng năm lớn hơn bất kỳ loại ngũ cốc nào khác. Năm 2014, tổng sản lượng thế giới là 1,04 tỷ tấn. Bắp được trồng rộng rãi nhất trên khắp châu Mỹ, với 361 triệu tấn được trồng ở Hoa Kỳ trong năm 2014. trong đó bắp biến đổi gen tăng 85% vào năm 2009. 

Hóa học đằng sau

Thông tin về tổng thành phần hóa học của bắp rất phong phú. Sự thay đổi của từng thành phần dinh dưỡng chính là rất lớn. Bảng 1 tóm tắt dữ liệu về các loại bắp khác nhau được lấy từ một số ấn phẩm. Sự biến đổi quan sát được là cả di truyền và môi trường. Nó có thể ảnh hưởng đến sự phân bố trọng lượng và thành phần hóa học riêng lẻ của nội nhũ, mầm và vỏ của hạt.

Loại bắpĐộ ẩmTroChất đạmSợi thôChất béo thôCarbohydrate
Salpor12.21.25.80.84.175.9
Crystalline10.51.710.32.25.070.3
Floury9.61.710.72.25.470.4
Starchy11.22.99.11.82 272 8
Sweet9 51 512.92.93.969.3
Pop10.41.713.72.55.766.0
Black12.31.25.21.04.475.9
BẢNG 1 – Tổng thành phần hóa học của các loại bắp (%)

Nguồn: Cortez và Wild-Altamirano, 1972

Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu một vài thành chính có trong bắp nhé!

Tinh bột

Thành phần hóa học chính của nhân bắp là tinh bột, cung cấp tới 72 đến 73% trọng lượng nhân. Các loại carbohydrate khác là các loại đường đơn có mặt như glucose, sucrose và fructose với số lượng thay đổi từ 1 đến 3 phần trăm của nhân. Tinh bột trong ngô được tạo thành từ hai polyme glucose: amylose, một phân tử cơ bản là mạch thẳng và amylopectin, một dạng phân nhánh. 

Thành phần của tinh bột bắp được kiểm soát về mặt di truyền. Ở bắp thông thường, với loại nội nhũ của bắp vàng hoặc bắp đá, amylose chiếm 25 đến 30% tinh bột và amylopectin chiếm 70 đến 75%. Bắp sáp chứa tinh bột, 100% là amylopectin. Một chất đột biến nội nhũ được gọi là amylose-Extender (ae) làm tăng tỷ lệ amylose của tinh bột lên 50% và cao hơn. Các gen khác, đơn lẻ hoặc kết hợp, cũng có thể thay đổi tỷ lệ amylose-amylopectin trong tinh bột bắp.

Chất đạm

Sau tinh bột, thành phần hóa học lớn nhất tiếp theo của nhân là protein. Hàm lượng protein thay đổi ở các giống thông thường từ khoảng 8 đến 11 phần trăm trọng lượng nhân. Hầu hết nó được tìm thấy trong nội nhũ. Protein trong hạt bắp đã được nghiên cứu rộng rãi. Nó được tạo thành từ ít nhất năm phần nhỏ khác nhau, theo Landry và Moureaux (1970, 1982). Trong sơ đồ của họ, các albumin, globulin và nitơ phi protein chiếm khoảng 18% tổng nitơ, với tỷ lệ lần lượt là 7%, 5% và 6%. Phần prolamine hòa tan trong 55% isopropanol và isopropanol với mercaptoethanol (ME) đóng góp 52% ​​nitơ trong nhân. Thường một lượng nhỏ, khoảng 5 phần trăm, là nitơ dư.

Bảng 2 tóm tắt dữ liệu của Ortega, Villegas và Vasal (1986) về các phân đoạn protein của bắp thông thường (Tuxpeño-1) và QPM (Blanco Dentado-1). Phân đoạn II và III là zein I và zein II, trong đó zein I (Phân đoạn II) ở giống Tuxpeño-1 cao hơn đáng kể so với trong QPM. Các kết quả tương tự đã được công bố bởi các nhà nghiên cứu khác. Lượng protein hòa tan trong rượu thấp trong bắp chưa trưởng thành. Chúng tăng lên khi hạt chín. Khi các phần này được phân tích về hàm lượng axit amin của chúng, phần zein được chứng minh là có hàm lượng lysine rất thấp và thiếu tryptophan. 

Vì các phần zein này chiếm hơn 50% protein nhân, nên protein cũng có ít hai axit amin này. Mặt khác, các phần albumin, globulin và glutelin, chứa hàm lượng lysine và tryptophan tương đối cao. Một đặc điểm quan trọng khác của các phân đoạn zein là hàm lượng leucine rất cao, một axit amin có liên quan đến sự thiếu hụt isoleucine (Patterson và cộng sự, 1980).

Protein của bắp chất lượng khác với bắp thông thường ở sự phân bố trọng lượng của năm phần protein nêu trên, như được trình bày trong bảng bên dưới. Mức độ thay đổi có thể thay đổi và bị ảnh hưởng bởi kiểu gen và điều kiện văn hóa. Tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng opaque-2 làm giảm nồng độ của zein khoảng 30%. Kết quả là, hàm lượng lysine và tryptophan ở các giống QPM cao hơn so với bắp thông thường.

BẢNG 2 – Phân đoạn protein của Tuxpeño-1 và Blanco Dentado-1 QPM (ngũ cốc nguyên hạt)

Nguồn: Ortega, Villegas và Vasal, 1986

Chất lượng dinh dưỡng của bắp làm thực phẩm được quyết định bởi axit amin tạo nên protein của nó. Giá trị axit amin đại diện được thể hiện tại đây cho cả bắp thông thường và QPM. Để thiết lập sự đầy đủ của hàm lượng axit amin thiết yếu, bảng này cũng bao gồm mẫu axit amin thiết yếu của FAD / WHO. Ở bắp thông thường, sự thiếu hụt lysine và tryptophan rõ ràng so với QPM. Một đặc điểm quan trọng khác là hàm lượng leucine cao trong bắp thông thường và giá trị của axit amin này trong QPM thấp hơn.

Dầu và axit béo

Hàm lượng dầu trong hạt bắp chủ yếu đến từ mầm. Hàm lượng dầu được kiểm soát về mặt di truyền, với các giá trị từ 3 đến 18 phần trăm. Thành phần axit béo trung bình của dầu trong các giống được chọn từ Guatemala được trình bày trong Bảng 3. Các giá trị này khác nhau ở một mức độ nào đó; Có thể mong đợi rằng các loại dầu từ các giống khác nhau có các thành phần khác nhau. Dầu bắp có hàm lượng axit béo bão hòa thấp, tức là trung bình 11% palmitic và 2% axit stearic. 

Mặt khác, nó chứa hàm lượng tương đối cao các axit béo không bão hòa đa, chủ yếu là axit linoleic với giá trị trung bình khoảng 24 phần trăm. Chỉ một lượng rất nhỏ axit linoleic và arachidonic đã được báo cáo. Hơn nữa, dầu bắp tương đối ổn định vì nó chỉ chứa một lượng nhỏ axit linoleic (0.7%) và hàm lượng chất chống oxy hóa tự nhiên cao. Dầu bắp được đánh giá cao do phân bố axit béo, chủ yếu là axit oleic và linoleic. Về mặt này, người tiêu thụ bắp đã tách hạt được hưởng lợi ít hơn về dầu và axit béo so với người tiêu thụ các sản phẩm nguyên hạt.

Những loại bắpC16: 0 PalmiticC18: 0 StearicC18: 1 OleicC18:2 LinoleicC18: 3 Linolenic
QPM Nutricta15.713.1236.4543.830.42
Azotea12.892.6235.6348.85
Xetzoc11.753.5440.0744.65
Tropical White15.492.4034.6447.47
Santa Apolonia11.453.1238.0247.44
BẢNG 3 – Hàm lượng axit béo của các giống bắp Guatemala và Nutricta QPM (%)

Nguồn: Bressani và cộng sự, 1990

Chất xơ

Sau carbohydrate, protein và chất béo, chất xơ là thành phần hóa học được tìm thấy với số lượng lớn nhất. Hàm lượng carbohydrate phức tạp trong nhân bắp đến từ lớp vỏ và nắp ngọn, mặc dù nó cũng được cung cấp bởi thành tế bào nội nhũ và ở một mức độ nhỏ hơn là thành tế bào mầm. Tổng hàm lượng chất xơ hòa tan và không hòa tan trong hạt bắp được thể hiện trong Bảng 4. Sự khác biệt về chất xơ hòa tan và không hòa tan giữa các mẫu là rất nhỏ, mặc dù QPM Nutricta có hàm lượng chất xơ tổng số cao hơn bắp thông thường, chủ yếu là do mức độ cao hơn chất xơ không hòa tan. 

Bảng 5 cho thấy các giá trị của chất xơ được biểu thị bằng chất tẩy axit và chất xơ trung tính, hemicellulose và lignin trong bắp nguyên hạt. Các giá trị hiển thị trong bảng tương tự như các giá trị được báo cáo bởi Sandstead et al. (1978) và Van Soest, Fadel và Sniffen (1979). Sandstead và cộng sự. phát hiện ra rằng cám bắp bao gồm 75% hemixenluloza, 25% xenluloza và 0,1% lignin tính theo trọng lượng khô. Hàm lượng chất xơ ăn kiêng trong nhân đã tách vỏ rõ ràng sẽ thấp hơn so với nhân nguyên hạt.

Loại bắpChất xơ
 Không hòa tanHòa tanToàn bộ
Cao nguyên10.94 ± 1.261.25 ± 0.4112.19 ± 1.30
Vùng đất thấp11.15 ± 1.081.64 ± 0.7312.80 ± 1.47
QPM Nutricta13.771.1414.91
BẢNG 4 – Chất xơ hòa tan và không hòa tan trong bắp có protein chất lượng và phổ biến (%)

Nguồn: Bressani, Breuner và Ortiz, 1989

Loại bắp.Chất tẩy rửa trung tínhChất tẩy rửa axitHemicelluloseLigninThành tế bào
18.213.234.980.149.1
210.842.798.050.1210.8
39.333.086.250.1312.0
411.402.179.230.1213.1
514.172.6811.440.1414.2
Trung bình cộng10.79 ± 2.272.79 ± 0.448.00 ± 2.540.13 ± 0.0111.8 ± 2.0
BẢNG 5 – Xơ tẩy trung tính và axit, hemicellulose và lignin trong năm loại bắp (%)

Nguồn: Bressani, Breuner và Ortiz, 1989

Xem tiếp trang sau…