Tinh bột thực phẩm Tác giả: Lê Văn Hoàng, Đại học Đà Nẵng, 2008

8/12/2019 Tinh bột thực phẩm Tác giả: Lê Văn Hoàng, Đại học Đà Nẵng, 2008

http://slidepdf.com/reader/full/tinh-bot-thuc-pham-tac-gia-le-van-hoang-dai-hoc-da-nang 1/127

Tinh bột thực phẩm

MỞ ĐẦU

Tinh bột là polysaccarit chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Một lượ ng

tinh bột đáng k ể có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau trong đó xảy ra sự biến đổi thuận nghịch từ tinh bột thành đườ ng glucozơ phụ thuộc vào quá trình chín và

chuyển hóa sau thu hoạch. Tinh bột có vai trò dinh dưỡ ng đặc biệt lớ n vì trong quá

trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành đườ ng glucozơ là chất tạo nên nguồn calo

chính của thực phẩm cho con ngườ i. Tinh bột giữ vai trò quan tr ọng trong công nghiệ p

thực phẩm do những tính chất lý hóa của chúng. Tinh bột thườ ng đượ c dùng làm chất

tạo độ nhớ t sánh cho thực phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng

keo, là các yếu tố k ết dính và làm đặc tạo độ cứng và độ đàn hồi cho nhiều thực phẩm.Trong công nghiệ p, ứng dụng tinh bột để xử lí nướ c thải, tạo màng bao bọc k ị nướ c

trong sản xuất thuốc nổ nhũ tươ ng, thành phần chất k ết dính trong công nghệ sơ n. Các

tính chất “sẵn có” của tinh bột có thể thay đổi nếu chúng bị biến hình (hóa học hoặc

sinh học) để thu đượ c những tính chất mớ i, thậm chí hoàn toàn mớ i lạ. Nội dung của

giáo trình đượ c trình bày những vấn đề sau:

- Cấu tạo và tính chất của tinh bột.

- Các phươ ng pháp hiện đại để xác định các chỉ số cơ bản của tinh bột.

- K ỹ thuật sản xuất tinh bột.

- Biến hình tinh bột.

- Ứ ng dụng của tinh bột biến hình.

Giáo trình đượ c biên soạn theo đề cươ ng môn học “khai thác tinh bột và các sản

phẩm từ tinh bột” nhằm làm tài liệu chínhđể giảng dạy cao học cho ngành thực phẩm .

Giáo trình có thể làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu sinh, sinh viên, cán bộ k ỹ

thuật, cán bộ quản lý ở các viện nghiên cứu và thiết k ế.

Tác giả xin trân tr ọng cảm ơ n Hội đồng Khoa học tr ườ ng, Hội đồng khoa Hóa K ỹ

thuật tr ườ ng Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã nghiệm thu và cho phép giáo trình lưu

hành.

Tác giả

- 1 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Chươ ng 1.

CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT

1.1. Hình dạng, đặc điểm, kích thướ c hạt tinh bột.Tinh bột là polysaccarit chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột

cũng có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượ ng đáng k ể tinh bột

cũng có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có nhiều trong các

loại lươ ng thực do đó các loại lươ ng thực đượ c coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu

để sản xuất tinh bột. Hình dạng và thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào

giống cây, điều kiện tr ồng tr ọt ...

Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là

amiloza và amilopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lí học và hóa

học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia đượ c hai thành phần trên để điều

chế dạng tinh khiết. Các phươ ng pháp để tách và xác định hàm lượ ng amiloza và

amilopectin là:

- Chiết rút amiloza bằng nướ c nóng.

- K ết tủa amiloza bằng r ượ u.

- Hấ p thụ chọn lọc amiloza trên xenlulozơ .

Tinh bột là loại polysaccarit khối lượ ng phân tử cao gồm các đơ n vị glucozơ

đượ c nối nhau bở i các liên k ết α- glycozit, có công thức phân tử là (C6H10O5)n, ở

đây n có thể từ vài tr ăm đến hơ n 1 triệu. Tinh bột giữ vai trò quan tr ọng trong công

nghiệ p thực phẩm do những tính chất hóa lí của chúng. Tinh bột thườ ng dùng làm

chất tạo độ nhớ t sánh cho các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo

hoặc nhũ tươ ng, như các yếu tố k ết dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi chonhiều loại thực phẩm.Ngoài ra tinh bột còn nhiều ứng dụng trong dượ c phẩm,

công nghiệ p dệt, hóa dầu...

Trong thực vật, tinh bột thườ ng có mặt dướ i dạng không hoà tan trong

nướ c. Do đó có thể tích tụ một lượ ng lớ n ở trong tế bào mà vẫn không bị ảnh

- 2 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




hưở ng đến áp suất thẩm thấu. Các hyđrat cacbon đầu tiên đượ c tạo ra ở lục lạ p do

quang hợ p, nhanh chóng đượ c chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này đượ c

gọi là tinh bột đồng hoá, r ất linh động, có thể đượ c sử dụng ngay trong quá trình

trao đổi chất hoặc có thể đượ c chuyển hoá thành tinh bột dự tr ữ ở trong hạt, quả,củ, r ễ, thân và bẹ lá.

Có thể chia tinh bột thực phẩm thành ba hệ thống:

- hệ thống tinh bột của các hạt cốc;

- hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu;

- hệ thống tinh bột của các củ;

Bảng 1.1. Đặc điểm của một số hệ thống tinh bột

Nguồn Kích thướ chạt, nm

Hình dáng Hàm lượ ngamiloza, %

Nhiệt độ hồ hoá, 0C

Hạt ngô 10-30 Đa giác hoặctròn

25 67-75

Lúa mì 5-50 Tròn 20 56-80Lúa mạch đen 5-50 Tròn dài 46-62Đại mạch 5-40 Bầu dục 68-90Yến mạch 5-12 Đa giác 55-85Lúa 2-10 Đa giác 13-35 70-80

Đậu đỗ 30-50 Tròn 46-54 60-71Kiều mạch 5-15 Tròn dẹ pChuối 5-60 Tròn 17Khoai tây 1-120 Bầu dục 23 56-69Khoai lang 5-50 Bầu dục 20 52-64Sắn 5-35 TrònDong riềng 10-130 Bầu dục 38-41

Hạt tinh bột của tất cả hệ thống nêu trên hoặc có dạng hình tròn, hình bầu

dục, hay hình đa giác. Hạt tinh bột khoai tây lớ n nhất và bé nhất là hạt tinh bộtthóc.

Kích thướ c các hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ lí khác nhau như

nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấ p thụ xanh metylen ... Có thể dùng phươ ng pháp lắng

- 3 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




để phân chia một hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích thướ c đồng đều để nghiên

cứu.

1.1.1. Dùng vi ảnh của kính hi ể n vi đ i ện t ử quét

Tinh bột sắn có dạng hình cầu, hình tr ứng hoặc hình mũ, có một số hạt

tr ũng.

Hình 1.1. Tinh bột sắn 1500X

Hình 1.2. Tinh bột sắn 3500X

Tinh bột sắn dây có hình dạng gần giống tinh bột sắn, nhưng hạt có nhiều

góc cạnh hơ n, các cạnh tr ũng và bị lõm nhiều hơ n số hạt nhỏ nhiều hơ n.

- 4 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 1. 3. Tinh bột sắn dây 1500X

Hình 1. 4. Tinh bột sắn dây 3500X

Kích thướ c trung bình của hạt sắn dây nhỏ hơ n so vớ i tinh bột sắn.

Tinh bột huỳnh tinh gồm hầu hết các hạt lớ n có dạng hình elíp, tr ơ n nhẵn và

có kích thướ c trung bình lớ n hơ n tinh bột sắn.

- 5 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 1.5. Tinh bột huỳnh tinh 1500X

Hình1. 6. Tinh bột huỳnh tinh 3500X

Quan sát ở độ phóng đại 3500x, bề mặt ngoài của 3 loại hạt đều có nế p

nhăn. Như vậy ta thấy: kích thướ c hạt đặc tr ưng cho mỗi loại tinh bột.

1.1.2. Nghiên cứ u kích thướ c trung bình của hạt tinh bột bằng phươ ng pháp nhi ễ u x ạ lazer.

Kính hiển vi điện tử quét có thể xác định kích thướ c trung bình của hạt tinh

bột nhưng chỉ những hạt nằm trong vùng quan sát của kính. Nên số liệu không

- 6 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




đặc tr ưng cho toàn khối hạt. Những phươ ng pháp khác như phươ ng pháp lắng

hoặc rây, sàng để phân chia hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích thướ c đồng đều

r ồi nghiên cứu thì mất nhiều thờ i gian, không chính xác ( hạt to lẫn hạt nhỏ).

Để khắc phục, dùng phươ ng pháp nhiễu xạ lazer. Nó có thể phân tích và xử lí số liệu đo đượ c một cách nhanh chóng và chính xác.

Nguyên tắc đo kích thướ c hạt bằng hệ thống máy Mastersizer như sau: Mẫu

tinh bột đượ c phân tán trong nướ c vớ i tỉ lệ nhất định, cho vào buồng đựng mẫu.

Nguồn sáng tia lazer đượ c phát ra, qua hệ thống lọc và đậ p vào các hạt mẫu. Năng

lượ ng của nguồn sáng lazer làm các hạt bị nhiễu xạ, từ đó cho ra các thông tin về

kích thướ c hạt nhờ một thiết bị dò tìm thích hợ p. Sau đó dữ liệu đượ c tậ p hợ p và

đượ c phân tích nhờ một hệ thống có gắn vớ i máy tính sử dụng phần mềm hoá họcchuyên dụng. Một số mẫu chuẫn đã đựoc nạ p sẵn vào bộ vi xử lí để đối chiếu so

sánh vớ i mẫu đang xác định và cho ra những thông tin chính xác về mẫu tinh bột

cần phân tích. Thông tin về kích thướ c hạt sẽ đượ c đưa qua máy thu và qua hệ

thống khuyếch đại r ồi in ra k ết quả.

Máy có thể xác định kích thướ c hạt trong khoảng từ 0,05 đến 3500 µm.

Mẫu đem xác định chỉ cần từ vài µm đến vài ml, thờ i gian xác định nhanh, k ết quả

có độ tin cậy cao. Bảng 1.2. Đườ ng kính Φ của hạt củ qua máy Mastersiser

Đườ ng kính hạt (µm) Sắn Sắn dây Huỳnh tinh

D[v,0,1] 0,68 0,99 13,55

D[v,0,5] 12,14 7,73 26,76

D[v,0,9] 20,23 12,48 42,07

D[v,0,1] Kích thướ c hạt tại đó có 10% tổng số hạt của mẫu nhỏ hơ n kích

thướ c này.

Nhận xét: tinh bột huỳnh tinh có kích thướ c lớ n hơ n nhiều so vớ i sắn và sắn dây,

kích thướ c trung bình 26,76 µm.

- 7 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Sự khác nhau về kích thướ c của mỗi loại hạt tinh bột dẫn đến sự khác nhau

về tính chất cơ lí cũng như về quá trình chế biến, bảo quản và biến hình tinh bột.

Hạt tinh bột huỳnh tinh lớ n nhất, do đó khi tiến hành quá trình lắng lọc, r ửa

thì thờ i gian cho tinh bột huỳnh tinh là ngắn nhất, sắn dây là dài nhất.Sự khác nhau về kích thướ c ảnh hưở ng đáng k ể đến nhiệt độ hồ hóa, đến

khả năng hoà tan, khả năng hấ p thụ nướ c và hấ p thụ các chất khác.

1.2. Thành phần hóa học của tinh bột

Tinh bột không phải một hợ p chất đồng thể mà gồm hai polysaccarit khác

nhau: amiloza và amilopectin. Tỉ lệ amiloza/amilopectin xấ p xỉ ¼. Trong tinh bột

loại nế p (gạo nế p hoặc ngô nế p) gần như 100% là amilopectin. Trong tinh bột đậu

xanh, dong riềng hàm lượ ng amiloza chiếm trên dướ i 50%.

Hình 1.7 Cấu tạo của tinh bột

1.2.1. Thành phần cấ u trúc của amiloza.

Trong vi hạt, tinh bột tồn tại dướ i dạng hạt có kích thướ c trong khoảng từ 0,02-0,12nm. Hạt tinh bột của tất cả các hệ có dạng hình tròn, hình bầu dục hay

hình đa diện. Cấu tạo và kích thướ c của hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều

kiện tr ồng tr ọt cũng như quá trình sinh tr ưở ng của cây.

- 8 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạ p. Vi hạt tinh bột có cấu

tạo lớ p, trong mỗi lớ p đều có lẫn lộn các amiloza dạng tinh thể và amilopectin xắ p

xế p theo phươ ng hướ ng tâm.

Nhờ phươ ng pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X thấy r ằng trong hạt tinh bột “nguyên thuỷ” các chuỗi polyglucozit của amiloza và amilopectin tạo thành

xoắn ốc vớ i ba gốc glucozơ một vòng.

Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35-0,7

µm; trong khi đó chiều dày của một lớ p hạt tinh bột là 0,1 µm. Hơ n nữa, các phân

tử lại xắ p xế p theo hướ ng tâm nên các mạch glucozit của các polysaccarit phải ở

dạng gấ p khúc nhiều lần

Các mạch polysaccarit sắ p xế p hướ ng tâm tạo ra độ tinh thể: các mạch bêncủa một phân tử amilopectin này nằm xen k ẽ giữa các mạch bên của phân tử kia.

Ngoài cách sắ p xế p bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía

ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu cho r ằng vỏ hạt tinh bột khác vớ i tinh bột bên

trong, chứa ít ẩm hơ n và bền đối vớ i các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có

lỗ xố p nhưng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có

thể xâm nhậ p vào bên trong bằng con đườ ng khuếch tán.

Hầu hết, các loại tinh bột đều chứa hai loại polyme khác nhau về khốilượ ng phân tử và cấu trúc hóa học:

* Amiloza là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơ n vị glucozơ , liên

k ết nhau bở i liên k ết α−1,4 glicozit.

Amiloza “nguyên thủy” có mức độ trùng hợ p không phải hàng tr ăm mà là

hàng ngàn. Có hai loại amiloza:

- Amiloza có mức độ trùng hợ p tươ ng đối thấ p ( Khoảng 2000) thườ ng

không có cấu trúc bất thườ ng và bị phân ly hoàn toàn bở i β-amilaza.

- Amiloza có mức độ trùng hợ p lớ n hơ n, có cấu trúc án ngữ đối vớ i

β−amilaza nên chỉ bị phân hủy 60%.

Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở tr ạng thái thoái hóa,

amiloza thườ ng có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân k ết tủa vào, amiloza

- 9 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




mớ i chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơ n vị glucozơ . Đườ ng

kính của xoắn ốc là 12,97 A0, chiều cao của vòng xoắn là 7,91A0 . Các nhóm

hydroxyl của các gốc glucozơ đượ c bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các

nhóm C-H.

Hình 1.8. Cấu trúc amiloza

1.2.2. Thành phần cấ u trúc của amilopectin

Amilopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên k ết α-1,4

glucozit còn có nhánh liên k ết vớ i mạch chính bằng liên k ết α-1,6 glucozit.

Hình 1.9. Amiloza và amilopectin

- 10 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Mối liên k ết nhánh này làm cho phân tử cồng k ềnh hơ n, chiều dài của chuổi

mạch nhánh này khoảng 25-30 đơ n vị glucozơ . Phân tử amilopectin có thể chứa

tớ i 100000 đơ n vị glucozơ .

Sự khác biệt giữa amiloza và amilopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bở ilẽ ở các phân tử amiloza cũng thườ ng có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có

những tính chất giống như amilopectin.

Cấu tạo của amilopectin còn lớ n và dị thể hơ n amiloza nhiều. Trong tinh

bột tỉ lệ amiloza/amilopectin khoảng ¼. Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thờ i

tiết, mùa vụ và cách chăm bón.

1.3. Các phản ứ ng tiêu biểu của tinh bột

1.3.1. Phảnứ ng thủ y phân

Một tính chất quan tr ọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên k ết giữa

các đơ n vị glucozơ bằng axít hoặc bằng enzym. Axit có thể thủy phân tinh bột ở

dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng past, còn enzym chỉ thủy phân hiệu

quả ở dạng hồ hóa. Một số enzym thườ ng dùng là α- amilaza, β- amilaza.. Axit và

enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên

k ết α-D (1,4) glycozit. Đặc tr ưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớ t vàsinh ra đườ ng.

Hình 1.10. Phản ứng thủy phân của tinh bột

- 11 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt,

xeton và tạo thành các nhóm cacboxyl. Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào

tác nhân oxi hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxi hóa tinh bột trong

môi tr ườ ng kiềm bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, tạo ranhóm cacboxyl trên tinh bột và một số lượ ng nhóm cacbonyl. Quá trình này còn

làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nướ c, đặc biệt

trong môi tr ườ ng loãng.

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ete hóa, este hóa. Một số

monome vinyl đã đượ c dùng để ghép lên tinh bột. Quá trình ghép đượ c thực hiện

khi các gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên tinh bột ở các

nhóm hydroxyl. Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả năng phản ứng vớ i

andehyt trong môi tr ườ ng axit. Khi đó xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo liên k ết ngang

giữa các phân tử tinh bột gần nhau. Sản phẩm tạo thành không có khả năng tan

trong nướ c.

1.3.2. Phảnứ ng t ạo phứ c

Phản ứng r ất đặc tr ưng của tinh bột là phản ứng vớ i iot. Khi tươ ng tác vớ i

iot, amiloza sẽ cho phức màu xanh đặc tr ưng. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử

đặc tr ưng để xác định hàm lượ ng amiloza trong tinh bột bằng phươ ng pháp tr ắc

quan. Để phản ứng đượ c thì các phân tử amiloza phải có dạng xoắn ốc để hình

thành đườ ng xoắn ốc đơ n của amiloza bao quanh phân tử iot. Các dextrin có ít hơ n6 gốc glucozơ không cho phản ứng vớ i iot vì không tạo đượ c một vòng xoắn ốc

hoàn chỉnh. Axit và một số muối như KI, Na2SO4 tăng cườ ng độ phản ứng.

- 12 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Amiloza vớ i cấu hình xoắn ốc hấ p thụ đượ c 20% khối lượ ng iot, tươ ng ứng

vớ i một vòng xoắn một phân tử iot. Amilopectin tươ ng tác vớ i iot cho màu nâu

tím. Về bản chất phản ứng màu vớ i iot là hình thành nên hợ p chất hấ p thụ.

Ngoài khả năng tạo phức vớ i iot, amiloza còn có khả năng tạo phức vớ inhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các r ượ u no, các r ượ u thơ m,

phenol, các xeton phân tử lượ ng thấ p..

1.3.3. Tính hấ p thụ của tinh bột

Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xố p nên khi tươ ng tác vớ i các chất bị hấ p thụ thì

bề mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản,

sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên k ết vớ i tinh

bột thườ ng ảnh hưở ng đến khả năng hấ p thụ của tinh bột. Khả năng hấ p thụ của

các loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng tr ươ ng nở của

chúng.

1.3.4. Khả năng hấ p thụ nướ c và khả năng hòa tan của tinh bột

Xác định khả năng hấ p thụ nướ c và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép

điều chỉnh đượ c tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình công

nghiệ p, còn có ý ngh ĩ a trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. R ất

nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tươ ng tác của tinh bột và

nướ c (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là cơ

sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợ p cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: Để

sản xuất các sản phẩm nướ c uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thì nên chọn tinh

bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất.

1.4. Nhữ ng tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nướ c

1.4.1. Độ tan của tinh bột

Amiloza mớ i tách từ tinh bột có độ tan cao hơ n song không bền nên nhanh

chóng bị thoái hóa tr ở nên không hòa tan trong nướ c. Amilopectin khó tan trong

nướ c ở nhiệt độ thườ ng mà chỉ tan trong nướ c nóng.

- 13 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Tinh bột bị k ết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một tác nhân tốt để tăng hiệu

quả thu hồi tinh bột

1.4.2. S ự tr ươ ng nở

Khi ngâm tinh bột vào nướ c thì thể tích hạt tăng do sự hấ p thụ nướ c, làm

cho hạt tinh bột tr ươ ng phồng lên. Hiện tượ ng này gọi là hiện tượ ng tr ươ ng nở của

hạt tinh bột. Độ tăng kích thướ c trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào

nướ c như sau: tinh bột bắ p: 9,1%, tinh bột khoai tây: 12,7%, tinh bột sắn: 28,4%.

1.4.3. Tính chấ t hồ hóa của tinh bột

Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ tr ạng thái đầu có mức độ oxi hóa

khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớ n tinh bột bị hồ hóakhi nấu và tr ạng thái tr ươ ng nở đượ c sử dụng nhiều hơ n ở tr ạng thái tự nhiên. Các

biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột tr ươ ng lên, tăng độ trong suốt và

độ nhớ t, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợ p vớ i nhau

để tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt

độ nhất định. Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kich thướ c

hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và tr ươ ng nở của tinh bột biến đổi một cách r ộng

lớ n.

Bảng 1.3 . Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột

Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa (t0C)

Ngô 62-73

Ngô nế p 62-72

Lúa miến 68-75

Lúa miến nế p 67-74

Gạo 68-74

Lúa mì 59-62

Sắn 52-59

Khoai tây 59-70

- 14 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




1.4.4. Độ nhớ t của hồ tinh bột

Một trong những tính chất quan tr ọng của tinh bột có ảnh hưở ng đến chất

lượ ng và k ết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớ t và độ dẻo. Phân tử

tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên k ết đượ c vớ i nhau làm cho phântử tinh bột tậ p hợ p lại, giữ nhiều nướ c hơ n khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính,

độ dẻo và độ nhớ t cao hơ n. Yếu tố chính ảnh hưở ng đến độ nhớ t của dung dịch

tinh bột là đườ ng kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc

tính bên trong của tinh bột như kích thướ c, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng

của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá

hủy liên k ết hydro đều làm cho tươ ng tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó

làm thay đổi độ nhớ t của dung dịch tinh bột.

1.4.5. Khả năng t ạo gel và sự thoái hóa gel

Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tươ ng tác nhau và xắ p

xế p lại một cách có tr ật tự để tạo thành gel tinh bột vớ i cấu trúc mạng 3 chiều. Để

tạo đượ c gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải đượ c

hồ hóa để chuyển tinh bột thành tr ạng thái hòa tan và sau đó đượ c để nguội ở tr ạng

thái yên t ĩ nh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên k ết hydro tham gia, có thể nối tr ựctiế p các mạch polyglucozit hoặc gián tiế p qua phân tử nướ c.

Khi gel tinh bột để nguội một thờ i gian dài sẽ co lại và lượ ng dịch thể sẽ

thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh

đông r ồi sau đó cho tan giá.

1.5. Vai trò của tinh bột đối vớ i chất lượ ng gạo

Tinh bột là cấu tử chính của gạo (chiếm đến 90% chất khô). Hàm lượ ng

amiloza trong gạo tẻ có thể chiếm từ 7 đến 33% chất khô. Amilopectin là cấu tử

chính của tinh bột và thành phần duy nhất của gạo nế p. Tinh bột gạo nế p chiếm từ

0,8 đến 1,3% amiloza, tậ p trung chủ yếu ở tâm hạt tinh bột. Tinh bột lúa nế p bị

- 15 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




nhuộm màu đỏ hay nâu vớ i iot còn gạo tẻ thì nhuộm màu xanh hay xanh tím. Hàm

lượ ng amiloza phụ thuộc vào tr ị số và hình dạng hạt tinh bột.

Hạt tinh bột lúa nế p và lúa thườ ng có nhiệt độ hồ hóa giống nhau. Nhiệt độ

hồ hóa có thể dao động từ 55 đến 79

0

C phụ thuộc vào giống và điều kiện canh tác. Nhiệt độ hồ hóa của cùng 1 loại giống có thể khác nhau đến 100C . Nhiệt độ hồ

hóa có thể chia ra 3 loại: loại thấ p 690C, loại trung gian 70-740C, và loại cao 740C.

Lúa ở vùng nhiệt đớ i có nhiệt độ hồ hóa loại trung gian hay loại thấ p. Điều kiện

nhiệt độ trong quá trình hình thành hạt có ảnh hưở ng đến nhiệt độ hồ hóa của tinh

bột.

Nhiệt độ hồ hóa phản ánh độ bền của hạt tinh bột tớ i sự tác động của các

loại thuốc thử khác nhau. Đối vớ i tinh bột lúa nế p thì biên độ tổn thất lớ n hơ n sovớ i lúa thườ ng.

Những sự khác biệt về nhiệt độ hồ hóa phản ánh rõ tớ i thờ i gian nấu gạo.

Nấu gạo có nhiệt độ hồ hóa cao sẽ kéo dài thờ i gian vài phút so vớ i gạo có nhiệt

độ hồ hóa thấ p. Gạo có nhiệt độ hồ hóa thấ p khi nấu sẽ bắt đầu hút nướ c và tr ươ ng

nở ở nhiệt độ thấ p hơ n so vớ i gạo có nhiệt độ hồ hóa cao.

Nhiệt độ hồ hóa cũng có thể phản ánh độ r ỗng tươ ng đối của nội nhũ.

Tỉ lệ amiloza: amilopectin xác định các tính chất của cơ m. Hàm lượ ngamiloza càng cao, các hạt tinh bột hút nướ c cáng mạnh, thể tích các hạt tinh bột

tăng nhưng cấu trúc không bị phá hủy nhờ khả năng của amiloza tạo thành các liên

k ết nướ c ở mức cao. Độ chắc của cơ m và độ bóng bề mặt của nó đượ c quyết định

bở i tỉ số amiloza: amilopecin trong tinh bột.

- 16 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Chươ ng 2.

CÁC PHƯƠ NG PHÁP HIỆN ĐẠI ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ SỐ CƠ BẢN

CỦA TINH BỘT

2.1. Xác định tinh bột bằng phươ ng pháp so màu.

Các phươ ng pháp như: chuẩn độ vớ i iot, so màu, tách tinh bột trong dung

dịch HClO4 ... không phù hợ p khi phân tích 1 lượ ng mẫu khá nhỏ và chưa biết

hàm lượ ng tinh bột.

Hovencamp Hermelink đưa ra phươ ng pháp so màu nhanh, nguyên tắc là

dựa vào đặc điểm của amiloza và amilopectin cho màu đặc tr ưng vớ i dung dịchlugol và dung dịch màu lại có khả năng hấ p thụ khác nhau vớ i ánh sáng. Khả năng

hấ p thụ ánh sáng phụ thuộc vào nồng độ của amiloza và amilopectin có trong dung

dịch.

Amiloza hấ p thụ ánh sáng mạnh ở bướ c sóng 618 nm còn amilopectin hấ p

thụ ở bướ c sóng 550nm. Cho nên dùng phươ ng pháp đo quang để xác định hàm

lượ ng amiloza và amilopectin trong tinh bột trong máy so màu.

Dựa vào phươ ng pháp trên, trình tự xác định thành phần amiloza vàamilopectin đượ c tiến hành như sau:

-Tách amiloza và amilopectin:

Để xác định amiloza và amilopectin trong tinh bột thì phải có amiloza và

amilopectin chuẩn của tinh bột đó, nên phải tách amiloza và amilopectin trong tinh

bột đó.

+ Tách amiloza từ tinh bột: dùng phươ ng pháp Manfred Richter và cộng

sự, qui trình theo thứ tự:

Bướ c 1: K ết tủa chọn lọc amiloza nhờ xyclohexanol

Bướ c 2: làm sạch amiloza bằng phươ ng pháp k ết tủa vớ i butanol tinh khiết

Bướ c 3: tách amiloza khỏi các dung môi hữu cơ và sấy khô k ết tủa thu đượ c

+ Tách amilopectin từ tinh bột

- 17 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Tốt nhất tách từ tinh bột nế p vì nó chiếm gần như 100%. Tách amilopectin

từ tinh bột nế p bằng dung dịch NaOH 0,1%

Xây dựng đồ thị đườ ng chuẩn:

Đồ thị đườ ng chuẩn là đồ thị gồm các đườ ng thẳng biểu hiện mật độ quangcủa dung dịch amiloza và amilopectin tinh khiết ở các giá tr ị nồng độ khác nhau

của các bướ c sóng 550 và 618 nm.

Hình 2.1. Đồ thị đườ ng chuẩn của dung dịch amiloza, amilopectin của tinh

bột sắn

Để xác định đồ thị đườ ng chuẩn tiến hành như sau: hòa tan 25mg amiloza

hoặc amilopectin trong 10 ml dung dịch HClO4 45%, định mức thành 100ml, sau

đó pha loãng dung dịch thành các dung dịch có nồng độ 1,25; 2,5; 5; 10 mg/100

ml. Lấy 4 ml của mỗi loại cho vào cốc thuỷ tinh, thêm vào mỗi cốc 5 ml dung dịch

Lugol, lắc đều cho vào cuvet và đo trên máy so màu lần lượ t các bướ c sóng 550 và

618 nm.

Từ các đồ thị đườ ng chuẩn, xác định hệ số hấ p thụ a của amiloza và

amilopectin trên các bướ c sóng. Đó chính là hệ số góc (a) của các đườ ng biểu diễn

- 18 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 2.2. Đồ thị đườ ng chuẩn của dung dịch amiloza, amilopectin của tinh

bột sắn dây.

Hình 2.3. Đồ thị đườ ng chuẩn của dung dịch amiloza, amilopectin

của tinh bột huỳnh tinh

Xác định hàm lượ ng amiloza và amilopectin trong bột:

Tiến hành thí nghiệm xác định mật độ quang của dung dịch tinh bột ở các nồng độ

khác nhau lần lượ t tại các bướ c sóng giống như phần xác định đườ ng chuẩn. Sau

đó tính giá tr ị R ( R là tỉ số mật độ quang của dung dịch tinh bột ở các bướ c sóng

618 và 550 nm). Từ đó tính đượ c hàm lượ ng amiloza và amilopectin có trong tinh

bột.

- 19 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Bảng 2.1 : Mật độ quang và giá tr ị R của dung dịch các loại tinh bột.

Loại tinh bột

Bướ c sóng

(nm)

Nồng độ

(mg/100ml)

550 618

Mật độ

quang

R i

R= )4(1 =∑

= nn

Rin

i

Tinh bột sắn

1,25

2,5

5

10

0,0850,175

0,283

0,692

0,0770,141

0,289

0,494

0,9060,805

1,02

0,71

0,861

Tinh bột sắn dây

1,25

2,5

5

10

0,103

0,157

0,209

0,562

0,091

0,127

0,207

0,504

0,883

0,809

0,990

0,897

0,895

Tinh bột huỳnh

tinh

1,25

2,5

5

10

0,078

0,150

0,270

0,585

0,070

0,126

0,253

0,548

0,897

0,840

0,937

0,937

0,902

- 20 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Bảng 2.2. Hệ số hấ p thụ của amiloza và amilopectin của tinh bột sắn, tinh bột sắn

dây, tinh bột huỳnh tinh ở các bướ c sóng 550 và 618 nm

Hệ số hấ p thụ

Loại tinh bột

am 550 a p 550 am 618 a p618

Tinh bột sắn 7,06 4,82 10,62 2,68

Tinh bột sắn dây 6,85 4,82 10,96 2,68

Tinh bột huỳnh tinh 7,76 4,82 10,46 2,68

Trong đó:

am 550: Hệ số hấ p thụ của amiloza ở bướ c sóng 550 nm

a p550 : Hệ số hấ p thụ của amilopectin ở bướ c sóng 550 nm

am 618 : Hệ số hấ p thụ của amiloza ở bướ c sóng 618 nm

a p 618: Hệ số hấ p thụ của amilopectin ở bướ c sóng 618 nm

Từ bảng 2.1 và 2.2 tính tỉ lệ amiloza và amilopectin theo công thức:

R=550).1(550.

618).1(618.

ap P am P

ap P am P

−+

−+

Trong đó:

P: hàm lượ ng amiloza (%)

R: giá tr ị của tỉ số mật độ quang giữa 2 bướ c sóng 618 và 550 nm của tinh

bột

Từ công thức trên chúng tôi tính đượ c:

- 21 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




P=618618)618550(

550.618

apamamam R

ap Rap

+−−

−

Hàm lượ ng amilopectin P’=100 - P

Bảng 2.3. Hàm lượ ng amiloza và amilopectin trong tinh bột

Thành phần %

Loại tinh bột

amiloza amilopectin

Tinh bột sắn 24,36 75,64

Tinh bột sắn dây 25,28 74,72

Tinh bột huỳnh tinh 32,52 67,48

Nhận xét: tinh bột huỳnh tinh có amiloza cao nhất, như vậy khi tạo sợ i sẽ có

độ dai và độ bền cao hơ n, nên tạo màng bao tốt, đồng thờ i nhiệt độ hồ hóa cao

hơ n.

2.2. Xác định nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bằng phươ ng pháp phân tích nhiệtvi sai

Nhiệt độ hồ hóa là nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ tr ạng thái đầu

có độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo, nhiều tính chất chức năng và tính

chất cơ cấu trúc của tinh bột chỉ đượ c thể hiện rõ sau khi đã đượ c hồ hóa (tính

nhớ t, dẻo, dai, bền, độ trong suốt, khả năng tạo gel, tạo độ đặc, tạo màng...).Trong

công nghiệ p dệt, giấy thì nhiệt độ hồ hóa là 1 thông số r ất cần thiết. Trong công

nghiệ p biến hình thì nhiệt độ hồ hóa là mốc quan tr ọng để điều chỉnh các thông số

công nghệ.

Có nhiều phươ ng pháp xác định nhiệt độ hồ hóa. Theo dõi độ nhớ t của

dung dịch tinh bột theo nhiệt độ bằng nhiều loại nhớ t k ế khác nhau, bằng kính hiển

- 22 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




vi, cộng hưở ng từ hạt nhân. Tuy nhiên, phươ ng pháp phân tích nhiệt vi sai tiến

hành nhanh chóng, chính xác, xác định đượ c điểm nhiệt độ hồ hóa.

Xác định nhiệt độ hồ hóa bằng phươ ng pháp phân tích nhiệt vi sai, k ỹ thuật

DSC đã đượ c Poonam và Dollimre áp dụng năm 1998. Nguyên tắc của phươ ng pháp này là dò tìm sự khác nhau về nhiệt độ giữa mẫu tr ắng là nướ c cất và tinh bột

nguyên chất trong quá trình nâng nhiệt từ 30 đến >90oC ở môi tr ườ ng xác định.

Đườ ng cong biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ này đượ c gọi là đườ ng cong của giản

đồ DSC. Sự thay đổi tr ạng thái của tinh bột từ dạng dung dịch sang dạng hồ sẽ làm

cho đườ ng cong DSC có điểm uốn. Lấy đạo hàm của đườ ng cong này, chúng ta sẽ

có đườ ng cong DTA. Thí nghiệm đượ c tiến hành trên thiết bị TA, dòng không khí

đượ c sử dụng có tốc độ 100ml/phút. Chén đựng mẫu thí nghiệm bằng bạch kim.Cân 1 mg tinh bột tr ộn vớ i 9 ml nướ c cất r ồi cho vào chén bạch kim, đưa vào máy

cùng lúc vớ i mẫu tr ắng, và tiến hành phân tích nhiệt. Nhiệt độ nâng trong khoảng

từ 30 đến trên 900C , tốc độ đốt nóng khoảng 10 0C/ phút .Nhiệt độ hồ hóa đượ c

xác định là nhiệt độ cao nhất(T p) của đườ ng cong DTA.

Bảng 2.4. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đượ c đo bằng k ỹ thuật DSC trên TA

Tinh bột sắn Tinh bột

sắn dây

Tinh bột

hu ỳnh tinh

Nhi ệt độ

hồ hóa (

0

C) 57,30 60,03 61,81

Nhiệt độ hồ hóa của huỳnh tinh cao nhất. Vì tỉ lệ amiloza cao tức là số

lượ ng mạch thẳng nhiều có khả năng liên lết chặt bên trong cấu trúc hạt, amiloza

xế p thành hình song song đượ c định hướ ng chặt chẽ nên phá vỡ đượ c hạt để

chuyển thành dung dịch keo phải cần nhiệt độ cao hơ n.

2.3. Cách xác định độ hòa tan và khả năng hydrat hóa của tinh bột

Độ hòa tan và khả năng hydrat hóa của tinh bột đượ c đo bở i phươ ng pháp

của Manfred Richter và cộng sự. Nguyên tắc của phươ ng pháp này là đun tinh bột

trong 1 lượ ng nướ c dư và khuấy tr ộn liên tục trong nồi cách thủy ở nhiệt độ khác

nhau từ 40-800C. Sau đó li tâm vớ i tốc độ 2500 vòng/phút trong 10 phút. Lượ ng

- 23 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




tan còn lại trong dung dịch sau khi li tâm chính là lượ ng tinh bột hòa tan. Từ đó có

thể tính đượ c khả năng hòa tan và khả năng hydrat hóa của tinh bột.

Cách ti ế n hành và công thứ c tính:

Cho một lượ ng tinh bột vào 70ml nướ c, liên tục khuấy trong nồi cách thủyở nhiệt độ khác nhau từ 40-800C trong 30 phút. Thêm nướ c vào hỗn hợ p cho đến

80 g và đem li tâm vớ i tốc độ 2500 vòng/phút trong 10 phút. Phần nướ c của dịch li

tâm chắt ra và lấy 50 ml cho bốc hơ i khô đến khối lượ ng không đổi và cân. Lượ ng

tinh bột nằm trong pha nướ c sau khi li tâm chính là lượ ng tinh bột hòa tan. Lượ ng

nướ c và tinh bột nằm trong phần lắng đem cân, sau đó sấy khô tinh bột lắng này

đến khối lượ ng không đổi và cân lại để xác định khả năng hấ p thụ nướ c của tinh

bột theo các công thức sau:Hàm lượ ng nướ c liên k ết vớ i tinh bột đượ c tính theo công thức:

w= r-a

r: khối lượ ng tinh bột lắng sau khi li tâm

a: khối lượ ng tinh bột lắng sau li tâm đem sấy khô

Khả năng hòa tan đượ c tính theo công thức:

V Abm L .100..=

m: Khối lượ ng dung dịch sau khi hồ hóa

b: Khối lượ ng tinh bột còn lại trong dung dịch sau khi li tâm đượ c xác định

theo phươ ng pháp sấy khô

A: Khối lượ ng tinh bột ban đầu

V: Thể tích dung dịch đem sấy khô

Khả năng hydrat hóa của tinh bột ( hấ p thụ nướ c)

)100(

100.

L A

wW

−=

- 24 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 2.4. Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến khả năng hấ p thụ nướ c của tinh bột

Hình 2.5 . Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến khả năng hòa tan của tinh bột

Nhận xét: ở nhiệt độ 40-500C khả năng hấ p thụ nướ c và hòa tan trong nướ c

r ất ít Nhiệt độ càng cao thì 2 khả năng này càng cao.

Giải thích: Các phân tử tinh bột ở tr ạng thái tự nhiên thườ ng liên k ết chặc

chẽ bằng liên k ết hydro bền nên khi ở trong nướ c lạnh có thể hấ p thụ nướ c một

cách thuận nghịch nhưng r ất nhỏ. Hơ n nữa để phá vỡ đượ c lớ p vỏ bao bọc của hạt

cần có 1 năng lượ ng đáng k ể. Nhiệt độ tăng làm tăng vận tốc chuyển động của

phân tử. Đến một giá tr ị nhất định làm đứt liên k ết hydro giữa các phân tử làm cho

- 25 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Chươ ng 3.

K Ỹ THUẬT SẢN XUẤT TINH BỘT

3.1. Sản xuất tinh bột từ quả *Tinh bột của các hạt họ đậu

Các hạt thuộc họ đậu như đậu hà lan, đậu xanh, đậu tr ắng, đậu đen và đậu

ván (tr ừ đậu tươ ng) cũng là nguồn giàu tinh bột (50-60%). Đậu tươ ng hầu như

không có tinh bột.

Tách tinh bột. Sơ đồ công nghệ để thu tinh bột từ hạt đậu cũng tươ ng tự

như từ hạt ngô.

Ngâm hạt, nghiền vỡ sơ bộ 40h trong nướ c ấm 500C có chứa 0,2% SO2 . Sau khi

tách vỏ, hạt đượ c nghiền ướ t để giải phóng tinh bột. Sữa tinh bột đượ c ly tâm để

tách protein ra khỏi tinh bột.

3.2. Sản xuất tinh bột từ ngũ cốc

Các hạt cốc bao gồm: lúa, ngô, kê, lúa mì, đại mạch, kiều mạch, yến mạch, lúa

mạch đen. Thườ ng hàm lượ ng tinh bột chiếm 50-70% lượ ng chất khô của hạt.

3.2.1. Lúa

Gồm các bộ phận chủ yếu sau:

a) Vỏ tr ấu chiếm 19-21% khối lượ ng hạt

b) Vỏ quả chiếm 5-6 % khối lượ ng hạt

c) Vỏ hạt chiếm 1-2,5% khối lượ ng hạt

d) Lớ p alơ rông chiếm 6-12% khối lượ ng hạt

e) Nội nhũ trong đó tinh bột chiếm 80%.f) Phôi hạt chiếm 2,25% khối lượ ng hạt.

Cách tách tinh bột gạo:

Hạt tinh bột gạo có kích thướ c nhỏ (3-8µm) đượ c bao bở i một lớ p vỏ

protein cứng, chặt và không hoà tan trong nướ c, nên để tách đượ c tinh bột cần phải

- 27 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




xử lí hoá học để tách protein ra khỏi tinh bột.

Có thể ngâm gạo xay trong dung dịch kiềm loãng (0,25%-0,35%) trong

một thờ i gian dài để làm mềm hạt. Tách hết kiềm, r ửa bằng nướ c, sau đó gạo đượ c

nghiền để phá vỡ tế bào và giải phóng các hạt tinh bột. Tiế p đó khối nghiền đượ ckhuấy đều vớ i một lượ ng dư dung dịch kiềm loãng. Phần lớ n protein sẽ bị hoà tan

và chuyển vào lớ p trên của dung dịch kiềm nên có thể tách ra bằng cách gạn.

Khuếch tán khối tinh bột vào nướ c để tạo ra dịch sữa tinh bột r ồi cho qua rây có

kích thướ c nhất định để loại bỏ các tạ p chất. Tinh bột đượ c r ửa và lắng gạn, lặ p đi

lặ p lại nhiều lần sẽ thu đượ c tinh bột tinh sạch.

Có thể ngâm gạo xay trong dung dịch SO2 ở một nhiệt độ và thờ i gian nhất

định (50o

C,72h

) để làm cho khung protein bị tr ươ ng lên và bị khuếch tán vàodung dịch dễ dàng. Tiế p đó gạo đượ c nghiền trong cối nghiền. Khối nghiền cho

qua sàng quay và sàng rung để tách vỏ và xơ . Sau đó khuấy đều vớ i dung dịch

NaOH để tạo ra huyền phù r ồi cho vào ly tâm để tách ra làm 2 lớ p: lớ p chất lỏng ở

phía trong (quanh tâm của máy ly tâm) chứa nhiều protein và lớ p đặc có khối

lượ ng riêng lớ n thì ở vòng ngoài chứa chủ yếu là tinh bột có lẫn ít protein. Ly tâm

nhiều lần dịch sữa tinh bột trong kiềm, r ồi trong nướ c sẽ thu đượ c tinh bột tinh

sạch.

3.2.2. H ạt lúa mì

Hạt lúa mì gồm các phần chính sau:

a)Vỏ quả chiếm 4-6% khối lượ ng hạt.

b)Vỏ hạt chiếm 3-2,5 % khối lượ ng hạt.

c)Lớ p alơ rông

d)Nội nhũ chiếm 82% khối lượ ng hạt. Nội nhũ đượ c tạo nên từ các tế bào lớ n có thành r ất mỏng (gần như không thể

phân biệt đượ c bằng kính hiển vi) chứa đầy tinh bột và các chất protein. Nội nhũ

có màu tr ắng hoặc vàng nhạt phụ thuộc vào mức độ chứa đầy protein của tế bào,

mức độ liên k ết của protein vớ i các hạt tinh bột cũng như kích thướ c và hình dạng

- 28 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




của các hạt tinh bột mà màu nội nhũ có thể tr ắng trong, tr ắng đục hoặc tr ắng trong

từng phần.

Hạt hoàn toàn tr ắng trong khi tất cả các tế bào của nội nhũ chứa đầy

không còn không gian r ỗng chứa không khí. Nếu tế bào nội nhũ xố p có ngh ĩ a làcòn các lỗ và các khe chứa không khí thì ánh sáng tớ i lại bị khúc xạ nhiều lần nên

hạt không trong suốt và có màu tr ắng đục.

- Tách tinh bột: có thể thu tinh bột từ hạt nguyên hay từ bột mì. Thườ ng có 5 giai

đoạn chủ yếu sau:

+ Tr ộn bột mì vớ i nướ c theo một tỉ lệ nhất định để thu đượ c khối bột

nhuyễn và dẻo;

+ R ửa tinh bột từ khối bột nhuyễn đó bằng nướ c k ết hợ p vớ i biện pháp cơ học. Tinh bột hoàn toàn trôi đi còn lại khối gluten;

+ Tách gluten ra khỏi tinh bột bằng cách cho qua rây;

+ Làm sạch tinh bột và gluten;

+ Làm khô tinh bột và gluten bằng phươ ng pháp thông thườ ng.

3.2.3. Ngô

Hạt ngô thườ ng có các phần chủ yếu sau đây:

a) Lớ p vỏ quả chiếm 5-7% khối lượ ng hạt

b) Lớ p vỏ hạt mỏng chiếm 2 % khối lượ ng hạt

c) Lớ p alơ rông chiếm 6-8% khối lượ ng hạt

d) Cuống chiếm1,5% khối lượ ng hạt (dính hạt vớ i cùi)

e) Phôi ngô chiếm 10-19% khối lượ ng hạt

f) Nội nhũ chiếm 72-75% khối lượ ng hạt (chứa 77-84% tinh bột).

- Tách tinh bột: nội nhũ có màu tr ắng đục (nội nhũ bột hay nội nhũ mềm)có màu tr ắng trong (nội nhũ r ắn). Loại ngô bột chứa r ất ít hoặc hoàn toàn không

chứa nội nhũ tr ắng trong.

Vùng tr ắng đục gồm những tế bào có kích thướ c lớ n, có chứa các hạt tinh

bột tròn, to và có khung protein tươ ng đối mỏng nên dễ bị rách trong thờ i gian sấy

- 29 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




khô để tạo ra các khe r ỗng. Chính do các khe r ỗng này mà làm cho phần mềm của

nội nhũ có dạng bột tr ắng. Còn ở vùng nội nhũ tr ắng trong, tế bào có chứa các hạt

tinh bột r ất nhỏ và có khung protein dày nên không bị rách khi làm khô.

Tinh bột có thể tách ra từ nội nhũ bột ( nội nhũ tr ắng đục) một cách dễ dàng bằng cách nghiền ngô sau khi đã ngâm trong nướ c. Còn để thu đượ c lượ ng tinh bột

tối đa từ nội nhũ tr ắng trong thì cần phải dùng những tác nhân làm mềm đặc hiệu.

Để sản xuất tinh bột từ ngô, đầu tiên ngườ i ta thườ ng ngâm ngô hạt trong nướ c ấm

(500C) có chứa SO2 ở nồng độ nhất định (0,1-0,2 %) trong một thờ i gian dài (30-

50h) để làm mềm hạt ngô, làm dễ dàng cho việc tách phôi một cách nguyên vẹn và

tách tinh bột sau này. SO2 là tác nhân vừa có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của

vi sinh vật gây thối, vừa có tác dụng làm cho màng protein bị tr ươ ng lên, bị phânrã và khuếch tán dễ dàng vào dung dịch. Có thể do SO2 có khả năng làm đứt đượ c

các liên k ết disunfua nối các chuỗi protein lại vớ i nhau.

Hạt qua ngâm hấ p phụ đượ c khoảng 45% nướ c, 0,2-0,4g SO2 / 1 kg hạt và

mất đi 6-6,5% chất khô do hoà tan vào dung dịch ngâm.

Tiế p đó ngô đượ c nghiền thô vớ i nướ c trong thiết bị nghiền thích hợ p để

tách phôi. Đại bộ phận phôi đượ c tách khỏi hạt trong giai đoạn này, đượ c làm khô

r ồi đem ép hoặc trích ly để lấy dầu. Sau khi tách hết phôi, ngô đượ c nghiền mịn vàtinh bột đượ c giải phóng khỏi tế bào.

Tinh bột cùng vớ i protein (gluten) sau khi qua rây có kích thướ c lỗ thích

hợ p, đượ c tách khỏi bã r ồi đi vào thiết bị ly tâm. Ở đây gluten nhẹ (có màu vàng)

tạo thành lớ p ở phía trong, còn tinh bột thì tậ p trung ở phía ngoài. Tinh bột qua ly

tâm lần thứ hai đượ c thu lại và r ửa sạch, làm khô.

3.3. Tinh bột của các loại củ

Khoai tây, khoai lang, sắn, dong riềng, củ mài, sắn dây... cũng là những

nguồn để thu tinh bột r ất quan tr ọng.

3.3.1. Khoai tây

Hàm lượ ng tinh bột trong củ phân bố không đều. Các lớ p tế bào nằm ở giữa

- 30 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




lớ p tế bào thành mỏng và trung tâm của củ thườ ng chứa nhiều tinh bột nhất. Ở

giữa củ ( trung tâm) có lượ ng tinh bột thấ p.

Hàm lượ ng tinh bột trong khoai tây dao động từ 8-30%. Kích thướ c hạt tinh

bột khoai tây khoảng 30-150µm3.3.2. Khoai lang

Cấu tạo củ khoai lang gồm 3 phần:

a)Vỏ bao chiếm 1% khối lượ ng củ

b)Vỏ cùi chiếm 5-12% khối lượ ng củ

c)Thịt củ

Lượ ng tinh bột trong khoai lang thườ ng dao động từ 15-31%, kích thướ c

hạt tinh bột từ 15-80 µm

3.3.3. S ắn

Củ sắn gồm 4 phần chính:

a) Vỏ gỗ chiếm 0.5-3% khối lượ ng củ

b) Vỏ cùi chiếm 8-10% khối lượ ng củ

c) Thịt sắn là phần chủ yếu của củ sắn, bao gồm các tế bào nhu mô

thành mỏng. Thành phần vỏ tế bào nhu mô là xenlulozơ , pentozơ , bên trong là các

hạt tinh bột và nguyên sinh chất.

Lượ ng tinh bột trong thịt sắn phân bố không đều nhiều nhất ở lớ p ngoài r ồi

giảm dần vào trong. Kích thướ c hạt tinh bột sắn khoảng 15-80 µm.

3.4. Các qui trình hiện đại sản xuất tinh bột

3.4.1. Thu tinh bột t ừ nguyên li ệu củ

Ngâm củ để hòa tan bớ t dịch bào, làm mềm củ và để r ửa sơ bộ các tạ p chất.

Cắt khúc để dễ r ửa và dễ vận chuyển. R ửa nguyên liệu để tách các tạ p chất: đá,

cát,đất và một phần vỏ. Nghiền để phá vỡ tế bào, giải phóng tinh bột. Tách r ửa

tinh bột bằng rây để loại bỏ các phần tử lớ n và dịch bào nhằm đảm bảo chất lượ ng

tinh bột. Tách bã lớ n, chủ yếu là xenlulozơ và r ửa tách tinh bột lẫn vớ i bã. Tách

- 31 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




dịch bào khỏi sữa tinh bột bằng li tâm.

Tinh chế sữa tinh bột và tách bã nhỏ. R ửa tinh bột để tách các tạ p chất hoà

tan và không hoà tan lần cuối bằng xiclon nướ c, bằng bể r ửa, máng r ửa hay bằng

máy li tâm.Trong sản xuất tinh bột từ củ, để phá vỡ tế bào ngườ i ta dùng máy mài xát

hoặc k ết hợ p máy xay để xay lại lần thứ hai. Cả máy mài và xay gọi chung là

nghiền.

Hình 3.1. Sơ đồ thu tinh bột từ củ

Cần chú ý là dịch bào vỏ khi thoát khỏi tế bào, tiế p xúc vớ i oxi của không

khí , thườ ng nhanh chóng bị oxi hoá tạo thành những chất màu có tên gọi là

Melanin. Tinh bột r ất dễ dàng hấ p thụ màu của dịch bào, tr ở nên không tr ắng và

r ất khó tẩy r ửa hoàn toàn chất màu khỏi tinh bột bằng nướ c. Để đảm bảo tinh bột

có màu tr ắng tự nhiên thì quá trình công nghệ phải ngắn và tách dịch bào càng

sớ m càng tốt.

- 32 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




3.4.2. Qui trình sản xuấ t tinh bột của Thái Lan:

Hình 3.2. Qui trình sản xuất tinh bột từ củ.

- 33 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.3. Sơ đồ qui trình sản xuất tinh bột

Chú thích:

1. Sắn tươ i 2.Băng tải ngang

3. Băng tải nghiêng 4. Máy Bóc vỏ sơ bộ

5. Máy thái lát 6. Máy nghiền

7.Bộ lọc 8. Máy phân ly tách dịch bào

9. Ly tâm vắt 10.Vít tải

11.Máy sấy 12.Xiclon

- 34 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




13. Xilon làm nguội 14.Rây và đóng gói

15.Tinh bột sắn 16.Vít nén

17. Bã sắn 18.Khí nóng

Hình 3.4. Băng tải

Hình 3.5. Phểu gom củ

- 35 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.6. Băng chuyền

Hình 3.7. Máy bóc vỏ củ

Bóc vỏ củ: là thùng quay, thân nhiều thanh thép ghép song song nhau theo chiều

dọc. Do ma sát giữa củ vớ i củ, giữa củ vớ i thân máy. Bóc khoảng 50% cùng vớ i

đất cát.

- 36 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.8. Máy r ửa củ

R ửa củ: Tách đất cát và một phần vỏ. Là bể r ửa củ có các cánh guồng nhằm

đảo tr ộn và vận chuyển, tạ p chất nhẹ tạ p chất nặng cùng vớ i nướ c r ửa lọt qua lướ i

ở cuối máy đến hệ thống nướ c thải còn nguyên liệu đượ c băng tải nghiêng đưa đến

chặt củ.

Hình 3.9. Máy Chặt củ

Chặt củ: chặt cho máy mài dễ làm việc. Bộ phận chính là các dao chặt gắn vào tr ục

quay, đáy thiết bị đượ c ghép từ các tấm thép đặt song song nhau tạo nên những

khe hở có kích thướ c đúng bằng bề dày của lát cắt và bảo đảm không cho nguyên

- 37 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




liệu r ơ i xuống dướ i tr ướ c khi đượ c chặt thành các khúc nhỏ dướ i tác dụng của các

lưỡ i dao cắt r ồi r ơ i vào máy mài.

Máy mài củ: Nhằm phá vỡ cấu trúc của tế bào củ, một số giải phóng ra khỏi

tế bào gọi là tinh bột tự do, số còn lại là tinh bột liên k ết. Bề mặt tay quay của máymài có dạng r ăng cưa, thùng máy có dạng r ăng cưa nên tạo ra nghiền, mài, xát,

xay. Trong quá trình mài phải dội nướ c để tách tinh bột tự do và tinh bột trong xơ ,

sau đó dùng sữa tinh bột loãng ở lần chiết thứ ba dội vào tiế p theo đưa đi chiết lọc.

Hình 3.10. Máy mài củ

Hình 3.11 Máy phân li tách dịch bào

Phân ly tách dịch bào: vì dịch bào củ khi thoát ra khỏi tế bào chứa tirozin

và enzym tirozinaza. Dướ i tác dụng của enzym, tirozin k ết hợ p thêm gốc hydroxyl

- 38 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




thứ hai, sau đó cromoxydaza oxi hoá tiế p tục thành melanin có màu, làm tinh bột

không tr ắng. Vì vậy phải tách dịch bào sau khi mài.

Dùng sunfit hoá dịch sữa thô để tránh quá trình tạo màu.

Dịch từ máy mài bơ m sang thiết bị lọc tại đây xơ bã đượ c giữ lại trên lưóilọc để đưa sang máng r ồi hoà vớ i nướ c sạch để lọc lần cuối.

Sữa bột lọt qua lướ i lọc đưa đi tách dịch bào lần 1, sau đó bơ m đi lọc lần

hai để tách bã mịn. Sau 3 lần lọcvà tách dịch bào, sữa tinh bột đượ c hiệu chỉnh đến

nồng độ 3oBx đưa đi li tâm vắt để tách tinh bột.

Nguyên tắt quá trình tẩy tr ắng bằng sunfít hoá:

S+O2 = SO2+ Q (1) trong buồn đốt lưu huỳnh

SO2 + H2O = H+

+ HSO3-

(2) nén SO2 lên bồn hấ p thụ HSO3

- + H2O = H0 + H2SO4 (3) sunfit hoá dịch sữa

chất khử S+4 - 2e = S+6 sẽ tác dụng vào nối đôi của chất màu làm chất màu

biến thành chất không màu.

Để tăng hiệu suất phản ứng (2) phải tăng diện tích tiế p xúc giữa SO2 và

nướ c bằng các tia nướ c và dòng khí SO2, lượ ng HSO3- sẽ tan trong nướ c và dẫn

vào thiết bị lọc.

Hình 3.12. Máy chiết lọc

- 39 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Chiết lọc: nhằm tách tinh bột còn sót trong xơ và bã bằng cách dội nướ c

vào tinh bột thô sau khi nghiền tách xơ . Sữa tinh bột sau khi tinh chế 30 Bx thì

bơ m sang máy lọc li tâm để tách nướ c. Tinh bột thu đượ c có độ ẩm 38-40%

Hình 3.13. Máy li tâm tách nướ c

Hình 3.14. Ống làm khô nhanh

- 40 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Làm khô làm nguội: giảm độ ẩm còn 10-12%. Dùng không khí nóng, nhiệt độ tinh

bột sau khi khô đạt 50-750C nên phải làm nguội đến 30-35 0C

Thực hiện qui trình làm khô nhanh: tinh bột ướ t từ máy lọc li tâm đượ c

băng tải đưa sang vít tải để phân phối tinh bột vào ống làm khô nhanh.Tinh bột ướ t sẽ cuốn theo đườ ng khí nóng ( có nhiệt độ 200-2200C) và

chuyển động dọc theo chiều dài của ống làm khô nhanh để đến xyclon, sau đó

dùng quạt hút của hệ thống làm nguội để hút sang xyclon làm nguội.

Tiêu chuẩn thành phẩm:

- W không quá 12%

- Tạ p chất: không có

- Sâu mọt : không- Meo, mốc: không thấy bằng mắt thườ ng

- Màu, mùi, vị: bình thườ ng, không mùi mốc, chua và vị đắng

- Không k ết cục hoặc k ết tảng.

- Độ chua không quá 3 ml NaOH 1N/100g.

Hình 3.15. Bộ tiế p tinh bột

- 41 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.16 . Cyclone

Hình 3.17. Thiết bị rây và đóng gói

- 42 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.18.Vít ép

Hình 3.19. Van quay

- 43 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.20. Buồng đốt khí nóng

Hình 3.21. Quạt thổi

- 44 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.22. Thùng thép không r ỉ

Hình 3.23.Máy bơ m tinh bột dạng sữa

- 45 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.24. Hộ p bánh r ăng

Hình 3.25. Máy phát SO2

- 46 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 3.26. Bộ li hợ p thủy lực

Hình.3.27 Vít tải

3.4.4. Qui trình sản xuấ t tinh bột photphate qui mô pilot

Nguyên liệu tinh bột sắn sau khi xác định một số chỉ tiêu về tính chất

nguyên liệu đượ c tr ộn vớ i dung dịch STP có nồng độ 6% điều chỉnh pH đến 11.

Huyền phù tinh bột đượ c khuấy liên tục trong thờ i gian 30 phút bằng thiết bị

khuấy, sau đó tách ẩm ở nhiệt độ môi tr ườ ng đến độ ẩm 25%. Tinh bột đượ c sấy

khô ở nhiệt độ 400C. Để thực hiện phản ứng phosphoryl hóa tiến hành gia nhiệt

hỗn hợ p STP và tinh bột đã đượ c sấy khô trong lò nung tại 1400C trong 103 phút.

Sau đó, lấy hỗn hợ p đem làm nguội đến nhiệt độ môi tr ườ ng và phân tán chúng

- 47 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




trong nướ c cất bằng thiết bị khuấy. Tiến hành trung hòa huyền phù tinh bột này bằng

HCl đến pH 6,5-7.

Hình 3.28. Qui trình sản xuất tinh bột photphate

Huyền phù đượ c r ữa sạch bằng cách lắng gạn, ly tâm trong tinh bột lắng liên tục,lọc chân không và máy ly tâm tách nướ c ở tốc độ 3000 vòng/phút. Tinh bột ẩm thu đượ c

có độ ẩm 30-32% đem sấy khô ở nhiệt độ 500C trong tủ sấy. Tinh bột khô thu đượ c đem

đi nghiền, xay mịn, rây hoặc sàng rung.

- 48 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Chương 4.

BIẾN HÌNH TINH BỘT

Trong thực tế sản xuất, ứng vớ i mỗi một sản phẩm thực phẩm thườ ng đòi

hỏi 1 dạng tinh bột hoặc một dẫn suất tinh bột nhất định. Có sản phẩm yêu cầu

tinh bột giàu amiloza lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amilopectin. Có

sản phẩm cần dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị

thoái hóa ở nhiệt độ thấ p. Có loại cần độ dẻo độ trong, có loại không mong muốn

những tính chất đó. Vì vậy, để có đượ c những loại hình tinh bột phù hợ p ngườ i ta

phải biến hình tinh bột .

Mục đích của biến hình tinh bột nhằm:

- Cải biến các tính chất của sản phẩm.

- Tăng giá tr ị cảm quan.

- Tạo mặt hàng mớ i.

Dựa vào bản chất của phươ ng pháp có thể phân loại các phươ ng pháp như sau:

- Phươ ng pháp biến hình vật lí

- Phươ ng pháp biến hình hóa học- Phươ ng pháp biến hình bằng enzym.

4.1. Phươ ng pháp biến hình vật lí

4.1.1. Tr ộn vớ i chấ t r ắn tr ơ

Tinh bột có ái lực vớ i nướ c nhưng nếu hòa tr ực tiế p vào nướ c thì sẽ bị vón cục.

Có thể làm cho tinh bột phân tán tốt vào nướ c nếu đầu tiên đem tr ộn nó vớ i chất

r ắn tr ơ . Khi tr ộn đồng đều sẽ làm cho các hạt tinh bột cách biệt nhau về vật lí dođó sẽ cho phép chúng hydrat hóa một cách độc lậ p và không k ết thành cục.

4.1.2. Bi ế n hình bằng hồ hóa sơ bộ

Tinh bột ban đầu đượ c hồ hóa trong một lượ ng thừa nướ c, sau đó sấy phun

hoặc sấy thùng quay. Dướ i tác dụng nhiệt ẩm làm đứt các liên k ết giữa các phân

- 49 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




tử, làm phá vỡ cấu trúc của các hạt tinh bột khi hồ hóa.

Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau:

- Tr ươ ng nhanh trong nướ c;

- Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản;- Bền khi ở nhiệt độ thấ p;

- Có độ đặc và khả năng giữ nướ c, giữ khí tốt.

Do đó ngườ i ta thườ ng dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ này trong mọi tr ườ ng hợ p khi

cần độ đặc, giữ nướ c mà không cần nấu.

Tinh bột loại này nếu đi từ tinh bột amilopectin thì sẽ làm tăng độ “tươ i”

cho sản phẩm, tăng độ trong suốt, độ đàn hồi cũng như làm bền độ nhớ t.

Dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ còn tránh tổn thất các chất bay hơ i trong bánhngọt, giữ đượ c chất béo và bảo vệ chất béo khỏi bị oxi hóa khi sấy khô, liên k ết ẩm

và ổn định ẩm trong các sản phẩm thịt.

Ete oxit của tinh bột dướ i dạng hồ hóa sơ bộ đượ c sử dụng trong sản xuất

kem r ất có hiệu quả.

Amiloza hoặc tinh bột giàu amiloza (trên 60% amiloza) nếu khuếch tán

vào nướ c dướ i áp suất cao hơ n áp suất khí quyển r ồi sau đó sấy khô thì không bị

thoái hóa. Ngườ i ta thườ ng thêm tinh bột hồ hóa sơ bộ vào các dung dịch khoan (khi khoan các giếng dầu mỏ) nhằm giữ cho dung dịch khoan 1 lượ ng nướ c cần

thiết.

4.1.3. Bi ế n hình tinh bột bằng gia nhi ệt khôở nhi ệtđộ cao

Dextrin là sản phẩm phân giải nữa vờ i của tinh bột. Thực tế pirodextrin thu

đượ c khi gia nhiệt tinh bột khô ở nhiệt độ 175-1950C trong thờ i gian 7-18h.

Phươ ng pháp chế tạo pirodextrin như sau:- Phun axit (vớ i lượ ng 0,05-0,15% tr ọng lượ ng tinh bột ) vào tinh bột có dộ

ẩm khoảng 5%.Có thể dùng AlCl3 làm chất xúc tác. Cũng có thể cho thêm các tác

nhân kiềm tính như Canxi photphat, Natri bicacbonat hoặc Tritanolamin làm chất

đệm (để làm giảm bớ t độ axit khi ở nhiệt độ cao). Sau khi sấy nhẹ tinh bột đến độ

- 50 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




ẩm từ 1-5% thì tiến hành dextrin hóa trong thiết bị tr ộn có gia nhiệt bằng hơ i, bằng

dầu hoặc đốt nóng tr ực tiế p. Dextrin hóa xong thì làm nguội. Khi dextrin hóa

thườ ng xảy ra 2 phản ứng sau:

- Phân giải tinh bột thành sản phẩm có khối lượ ng phân tử thấ p hơ n;- Phản ứng tái trùng hợ p các sản phẩm vừa mớ i tạo thành ở trên chủ yếu

bằng liên k ết 1-6 tạo cấu trúc có độ phân nhánh cao.

Ở giai đoạn đầu phản ứng thủy phân là chủ yếu, nên độ nhớ t của tinh bột lúc

này bị giảm r ất mạnh. Khi tăng nhiệt độ lên thì phản ứng tái trùng hợ p mớ i tr ở thành

phản ứng chính.

Ngoài ra ở nhiệt độ cao còn xảy ra phản ứng chuyển glucozit: các liên k ết 1-4

glucozit không bền trong amiloza lúc này sẽ chuyển thành liên k ết 1-6 bền hơ n. ( B)

Dướ i tác dụng của nhiệt độ, tinh bột đã bị biến hình một cách sâu sắc, do đó

nhiều tính chất cũng bị thay đổi theo, độ hòa tan tăng, hàm lượ ng dextrin tăng,

đườ ng khử tăng r ồi giảm, độ nhớ t giảm, màu sắc thay đổi.

Phụ thuộc vào nhiệt độ ta sẽ thu đượ c dextrin tr ắng (95-1200C), dextrin

vàng (120-1800C), pirodextrin (170-1950C).

- 51 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Dextrin tr ắng có độ hòa tan cao trong nướ c lạnh thay đổi từ 0% đến 90% và

có mức độ phân nhánh trung bình xấ p xỉ 3%.

Dextrin vàng thườ ng có màu từ vàng nhạt đến nâu sẫm và có độ hòa tan r ất

đáng k ể, có mức độ phân nhánh trung bình trên 20%. Pirodextrin có mức độ phânnhánh từ 20-25% và có khối lượ ng phân tử lớ n hơ n dextrin vàng do đó dung dịch

cũng bền hơ n.

Dung dịch dextrin có khả năng tạo màng, dính k ết các bề mặt đồng nhất và

không đồng nhất. Thườ ng dùng dextrin làm chất liên k ết và chất keo dính để pha

sơ n. Do dextrin có độ nhớ t thấ p nên có thể dùng ở nhiệt độ cao mà vẫn bền. Độ

hòa tan trong nướ c lạnh của dextrin cao hơ n tinh bột .

Thườ ng dùng dextrin tr ắng, dextrin vàng, pirodextrin để pha keo dán phong bì, dán nhãn chai, băng dính, thùng cáctông.

Keo dextrin có thêm các phụ gia để làm biến đổi tính chất các dung dịch và

của màng dextrin. Natri tetraborat là một trong những phụ gia đượ c dùng r ộng rãi

cùng vớ i dextrin. Có thể thêm borat đến 20% khối lượ ng của keo. Thêm borat sẽ

làm tăng độ nhớ t của dung dịch dextrin, tăng độ bền và khả năng dính của nó.

Đườ ng, mật r ỉ, glyxerin và các hợ p chất polyhydroxit thêm vào keo dextrin để

tăng tính dẻo của màng và giảm độ dòn khi độ ẩm thấ p. Các dextrin đượ c dùng để hồ sợ i.

Pirodextrin còn đượ c dùng để làm chất làm đặc cho các thuốc nhộm sợ i,

dùng làm dung môi và chất mang các chất màu.

4.2. Biến hình bằng phươ ng pháp hóa học

4.2.1. Bi ế n hình bằng axit

Dướ i tác dụng của axit một phần các liên k ết giữa các phân tử và trong phân tử tinh bột bị đứt. Do đó làm cho kich thướ c phân tử giảm đi và tinh bột thu

đượ c những tính chất mớ i.

Trong sản xuất công nghiệ p, ngườ i ta cho khuếch tán tinh bột (huyền phù

tinh bột 12-15Bx) trong dung dịch axit vô cơ có nồng độ 1-3%, r ồi khuấy đều ở

- 52 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 4.2 .Qui trình sản xuất tinh bột từ sắn theo phươ ng pháp Robyt

Các yếu tố ảnh hưở ng đến khả năng phân cắt mạch tinh bột trong quá trình

biến hình:

Chủ yếu là nhiệt độ, hàm lượ ng axit, nồng độ dịch tinh bột và loại môi

tr ườ ng. Khả năng phân cắt mạch tinh bột biểu thị bằng chỉ số mức độ trùng hợ p

mạch tinh bột.

Cách xác định mứ c độ trùng hợ p của tinh bột:

Mức độ trùng hợ p Pn là số lượ ng gốc glucozit trung bình có trong mạch tinh

bột. Pn đượ c xác định bằng phươ ng pháp oxi hóa nhóm cuối tinh bột bằng KIO4

- 54 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Dướ i tác dụng của periodat, mạch tinh bột sẽ bị oxi hóa nhóm cuối khử tạo

ra 2 axit focmic (HCOOH) và nhóm cuối không khử tạo ra 1 axit focmic trong

cùng 1 mạch tinh bột. Để định lượ ng axit focmic sinh ra, dùng dung dịch NaOH

0,1N để chuẩn độ bằng chỉ thị metyl đỏ 0,1% vớ i dung dịch etylenglycol đến khixuất hiện màu vàng không đổi trong 1 phút. Từ lượ ng axit đượ c tạo thành ta tính

đượ c mức độ trùng hợ p

Cách tiến hành: Cân 250 mg tinh bột khô tuyệt đối hòa tan trong 35 ml

nướ c cất, lắc đều, thêm 30 ml KIO4 để ở nhiệt độ phòng trong bóng tối 24h. K ết

thúc phản ứng cho 7 ml etylenglycol lắc đều trong 10 phút. Chuẩn độ lượ ng axit

focmic tạo ra bằng NaOH 0,1N vớ i chỉ thị metyl đỏ 0,1% đến khi dung dịch

chuyển từ màu hồng nhạt sang vàng nhạt.Pn đượ c xác định bằng công thức:

b

a

.162

3. Pn =

a: khối lượ ng tinh bột khô, g

b: Số mol axit focmic tạo thành, mol

162: Phân tử lượ ng 1 gốc glucozit

Cách tính số mol HCOOH tạo thành (b)Từ phươ ng trình chuẩn độ: HCOOH + NaOH = HCOONa + H2O

áp dụng định luật đươ ng lượ ng:

C N NaOH : Số mol đươ ng lượ ng NaOH

V NaOH: thể tích dung dịch NaOH cần dùng

C N NaOH: Số mol đươ ng lượ ng HCOOH= Số mol đươ ng lượ ng NaOH

Số mol đươ ng lượ ng HCOOH = Số mol phân tử HCOOH = b

C N NaOH . V NaOH

→ b = , mol

1000

Khảo sát ảnh hưở ng của nhiệt độ và hàm lượ ng axít:

- 55 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Cố định nồng độ tinh bột là 25 g trong 100 ml ancol hay trong 100ml

metanol 96%

Hàm lượ ng axit chọn trong khoảng 3- 15 ml

Nhiệt độ biến hình trong khoảng 10-15

0

C.

Hình 4.3. Ảnh hưở ng của nhiệt độ và hàm lượ ng axit đến Pn trong môi tr ườ ng etanol

Hình 4.4. Ảnh hưở ng của nhiệt độ và hàm lượ ng axit đến mức độ trùng hợ p của

tinh bột biến hình trong môi tr ườ ng metanol.

Cả hai môi tr ườ ng đều thấy hàm lượ ng axit và nhiệt độ càng tăng thì mứcđộ phân cắt mạch càng lớ n (Pn giảm), trong môi tr ườ ng metanol sự phân cắt mạnh

hơ n. Khi hàm lượ ng axit tăng thì càng có nhiều ion H+ tấn công vào mạch tế bào

nên phân cắt càng nhiều.

Còn nhiệt độ cao xảy ra sự chuyển động nhiệt của ion H+ và của mạch phân

- 56 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




tử tinh bột gây ra sự khuyếch tán của ion H+ trong toàn bộ dung dịch và tấn công

vào mạch phân tử tinh bột, làm các liên k ết trong phân tử cũng có thể bị đứt, toàn

bộ dung dịch chuyển sang tr ạng thái keo, lúc này phân cắt mạch dễ dàng hơ n bở i

sự tấn công của ion H

+.

Tuy nhiên t

0

>60

o

C xảy ra hồ hóa tinh bột. Tốt nhất nênthực hiện biến hình ở nhiệt độ thấ p hơ n nhiệt độ hồ hóa ( từ 10-550C).

Khảo sát ảnh hưở ng của nồng độ tinh bột:

Chuẩn bị mẫu ở nồng độ 25, 50 và 75 g tinh bột trong 2 môi tr ườ ng, nhiệt độ 250C

vớ i các mức hàm lượ ng axit 3,6,9,12 và 15.

Hình 4.5 Ảnh hưở ng của nồng độ tinh bột đến Pn ở 250

C trong môi tr ườ ng etanol.

Hình 4.6 Ảnh hưở ng của nồng độ tinh bột đến mức độ trùng hợ p Pn ở nhiệt độ

250C trong môi tr ườ ng metanol.

- 57 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Nhận xét: Trong cả hai môi tr ườ ng, vớ i cùng một điều kiện về nhiệt độ và

nồng độ axit, khi nồng độ tinh bột càng tăng thì mức độ trùng hợ p càng tăng. Đó là

do nồng độ tinh bột càng lớ n sẽ cản tr ở sự xâm nhậ p của ion H+ vào mạch tinh bột

, k ết quả mật độ tiế p xúc ion H

+

bé nên hiệu quả quá trình phân cắt mạch tinh bộtcàng giảm.

Qua các đồ thị trên ta khẳng định rõ hơ n yếu tố nồng độ axit ảnh hưở ng sâu sắc

hơ n đối vớ i mức độ phân cắt mạch tinh bột so vớ i nồng độ tinh bột .

Ảnh hưở ng của môi trườ ng:

Các mẫu đượ c chuẩn bị vớ i hai nồng độ tinh bột 50g và 75g trong 100 ml

môi tr ườ ng vớ i các nồng độ axit 3,6,9,12 và 15 ml tại 550C. K ết quả biểu diễn ở đồ

thị sau:

Hình 4.7 Ảnh hưở ng của các môi tr ườ ng etanol và metanol đến mức độ trùng hợ p

của tinh bột sắn ở nhiệt độ 550C

So sánh các k ết quả thu đượ c ta thấy mức độ phân cắt của mạch tinh bột

bằng phươ ng pháp axit trong môi tr ườ ng metanol lớ n hơ n so vớ i trong môi

tr ườ ng etanol ở cùng điều kiện (nhiệt độ, nồng độ axit, nồng độ tinh bột ). Ngh ĩ a là

giá tr ị Pn thu đượ c trong môi tr ườ ng etanol lớ n hơ n so vớ i môi tr ườ ng metanol.

Điều này có thể giải thích như sau: vớ i hai môi tr ườ ng trên, HCl trong dung dịch

đều có khả năng phân li hoàn toàn thành H+ như nhau nhưng metanol có kích

thướ c phân tử nhỏ hơ n nên dễ khuếch tán và mang H+ vào sâu trong mạch phân tủ

tinh bột hơ n etanol. K ết quả là có nhiều H+ tấn công vào mạch tinh bột hơ n do đó

có khả năng phân cắt mạch tinh bột lớ n hơ n. Nhưng metanol không nên ứng dụng

- 58 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




trong công nghiệ p thực phẩm mà có thể ứng dụng trong công nghiệ p dệt, công

nghiệ p giấy hay làm chất độn trong khoan dầu mỏ.

4.2.1.2 Nghiên cứ u bi ế n hình tinh bột bằng phươ ng pháp axit trong môi tr ườ ng

nướ c

Qui trình theo phươ ng pháp Ali và Kemf:

Hình 4.8 Qui trình biến hình tinh bột bằng axit theo phươ ng pháp Ali và Kemf

Biến hình trong môi tr ườ ng etanol, metanol đắt tiền, tái chế phức tạ p, thờ i

gian dài, tốn nhiều thiết bị, giá thành cao. Biến hình bằng axit trong môi tr ườ ng

nướ c khắc phục đượ c những nhượ c điểm trên.

Tinh bột khô đượ c phân tán trong nướ c thành dịch huyền phù vớ i nồng độ

33% và biến hình vớ i xúc tác là dung dịch axit HCl 0,5N ở 500C trong điều kiện

- 59 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




khuấy tr ộn liên tục. Khi biến hình k ết thúc, trung hòa bằng dung dịch NaOH 1N

đến trung tính và r ửa sạch tinh bột bằng máy li tâm siêu tốc và nướ c nhiều

lần.Cuối cùng là sấy, nghiền, rây để thành phẩm có W<12%.

a)Các yếu tố ảnh hưở ng đến sự thay đổi tính chất của tinh bột trong quátrình biến hình

+ Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian biến hình đến Pn và độ hòa

tan

Các mẫu tinh bột biến hình đượ c chuẩn bị theo qui trình trên vớ i các mức

thờ i gian 30, 60, 90 và 120 phút. Hàm lượ ng axit HCl 0,5N thay đổi ở các mức 50,

100, 150 và 200 ml. Nồng độ sữa tinh bột chọn là 33%, nhiệt độ biến hình 500C.

Hình 4.9 Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gain đến mức độ trùng hợ p

của tinh bột sắn biến hình

Hình 4.10 Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian đến mức độ trùng

hợ p tinh bột sắn dây biến hình

- 60 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 4.11 Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian đến mức độ trùng

hợ p tinh bột huỳnh tinh biến hình

+ Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian đến mức độ hòa tan của tinh

bột sắn, cho sắn dây và huỳnh tinh cũng như trên.

Hình 4.12. Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian đến độ hòa tan của tinh bột

sắn biến hình

Hình 4.13. Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian đến độ hòa tan của

tinh bột sắn dây biến hình

- 61 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 4.14. Ảnh hưở ng của hàm lượ ng axit và thờ i gian đến độ hòa tan của

tinh bột huỳnh tinh biến hìnhK ết luận: Hàm lượ ng axit và thờ i gian càng tăng thì Pn càng giảm và độ

hòa tan càng tăng.

Giải thích:

Hàm lượ ng HCl tăng thì càng có nhiều H+ tấn công vào mạch tinh bột, tinh

bột bị phân cách càng nhiều, số lượ ng gốc glucozơ có trong 1 mạch tinh bột càng

giảm. Vì vậy, mức độ trùng hợ p giảm. Còn khi thờ i gian biến hình càng dài thì H+

càng có điều kiện để xâm nhậ p và tái xúc tác vào các vị trí bên trong mạch tinh bột

nên mức độ phân cắt cao hơ n. Pn giảm, nên số lượ ng mạch ngắn tăng, tức khối

lượ ng phân tử của tinh bột giảm, làm dễ dàng chuyển dịch hơ n mạch dài nên khả

năng khuyếch tán vào nướ c dễ hơ n và hòa tan tốt hơ n.

Mức độ phân cắt của tinh bột khác nhau thì khác nhau, tinh bột sắn đạt Pn

thấ p nhất.

Tinh bột sắn biến hình có độ hòa tan cao nhất vì trong quá trình biến hình,

Pn giảm r ất nhanh nên mạch ngắn tăng nhiều, kích thướ c phân tử nhỏ hơ n nên khả

năng khuyếch tán và dễ hòa tan trong nướ c hơ n.

b)Vi ảnh của tinh bột biến hình qua kính hiển vi điện tử quét:

Hình dạng cơ bản sau khi biến hình tinh bột có sự thay đổi, có kích thướ c

lớ n hơ n, bề mặt ngoài vỏ sần sùi hơ n, có nhiều lỗ nhỏ, hoặc bị tr ầy sướ t.

- 62 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 4.15 . Vi ảnh tinh bột ngô ở 300C, nồng độ 5%, độ phóng đại 3000X


Hình 4.17 . Vi ảnh tinh bột ngô ở 600C, nồng độ5%, độ phóng đại 3000X

- 63 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM







c.Kích thướ c vi ảnh trung bình của các tinh bột biến hình bằng axit.

- 64 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Kích thướ c vi ảnh của 3 loại tinh bột biến hình đều tăng rõ r ệt, mức độ biến

hình càng tăng thì kích thướ c càng tăng.

Giải thích: Các H+ xâm nhậ p vào trong vỏ bằng khuếch tán và tiến hành

phân cắt các phân tử tinh bột bên trong hạt. Tạo ra những phân tử ngắn hơ n, nhưngsố lượ ng phân tử mạch ngắn sẽ tăng làm tăng thể tích của các vi hạt Do đó kích

thướ c vi hạt tinh bột tăng lên trong toàn bộ mẫu.

d. Sự thay đổi nhiệt độ hồ hóa trong quá trình biến hình.

Trong quá trình biến hình có sự thay đổi lớ n về cấu trúc mạch tinh bột làm

cho nhiệt độ hồ hóa bị thay đổi.Nói chung tinh bột nào có mức độ phân cắt cao

hơ n thì nhiệt độ hồ hóa cao hơ n.

Giải thích: Khi bị phân cắt thành những phân tử nhỏ hơ n, mạch ngắn hơ nnhưng không đồng đều. Do mạch phân tử tinh bột biến hình có kích thướ c ngắn

hơ n nên dễ dàng xắ p sế p chặc chẽ hơ n làm cản tr ở quá trình hydrat hóa và tr ươ ng

nở của tinh bột. Mặc khác cũng có thể là do lúc đó trong hạt, mức độ có tr ật tự của

các mixen đã tăng lên, các mạch tinh bột nằm trong vùng vô định hình bị thủy

phân nên các mixen đó đã liên k ết vớ i nhau, tạo ra những mảng mạch khá lớ n và

vì vậy làm nhiệt độ hồ hóa tăng lên.

4.2.2. Bi ế n hình tinh bột bằng ki ềm

Trong môi tr ườ ng kiềm, tinh bột hòa tan r ất dễ vì kiềm làm ion hóa từng

phần và do đó làm cho sự hydrat hóa tốt hơ n. Kiềm có thể phá hủy tinh bột từ đầu

nhóm cuối khử thông qua dạng enol. Sự phá hủy kiềm cũng có thể xảy ra ngẫu

nhiên ở giữa mạch nhất là khi có mặt oxi và có gia nhiệt. Sản phẩm bánh gio là k ết

quả của sự biến hình tinh bột bằng kiềm dựa trên nguyên lí đó. Trong thực tế

ngườ i ta thườ ng xử lí hạt gạo nế p bằng một hỗn hợ p các oxyt kim loại của nướ ctro có tính kiềm vừa phải và hài hòa (trong thành phần của nướ c tro thườ ng có các

oxyt như K 2O, Na2O, MgO, CaO, Fe2O3..Sau đó gói lại và nấu. Sản phẩm thu

đượ c chẳng những có tr ạng thái đồng thể,nhuyễn, mịn, dai, dẻo mà có màu nâu

đẹ p, đượ c bổ sung thêm những nguyên tố có trong tro.

- 65 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




4.2.3. Bi ế n hình tinh bột bằng oxi hóa

- Thông thườ ng tinh bột đượ c oxi hóa bằng hypoclorit. Cho dung dịch

Natrihypoclorit có chứa 5-10% clo tự do (hoặc nướ c javel) vào huyền phù tinh bột

có nồng độ 20-240Be và có pH= 8-10 (bằng cách thêm NaOH loãng, nếu pH caohơ n thì mức độ oxi hóa bị giảm). Khuấy đều ở nhiệt độ 210C đến 380C. Sau khi đạt

đượ c mức độ oxi hóa cần thiết (thườ ng 4-6h) trung hòa huyền phù dịch tinh bột

đến pH= 6-6,5. Tách clo tự do bằng dung dịch natribisufit. R ữa tinh bột bằng

nướ c, lọc r ồi sấy đến độ ẩm 10-12%.

Nét đặc tr ưng của tinh bột đã đượ c oxi hóa là độ tr ắng: tinh bột càng tr ắng

thì mức độ oxi hóa càng cao.

Trong phân tử của tinh bột oxi hóa tạo ra các nhóm cacboxyl và cacbonyl,

đồng thờ i xảy ra phân ly một số liên k ết D-glucozit, do đó làm giảm kích thướ c

phân tử.

Nếu mức độ oxi hóa khá cao thì hạt trong quá trình hồ hóa bị phá hủy hoàn

toàn và tạo ra dung dịch trong suốt. Nếu đưa lên bảng kính lớ p hồ r ất mỏng của

tinh bột oxi hóa r ồi để khô thì thu đượ c màng mềm, r ất trong và r ất dễ hòa tan.

Tinh bột oxi hóa đượ c sử dụng để hồ bề mặt trong công nghiệ p sản xuất

giấy, để hồ sợ i bông, sợ i pha và tơ nhân tạo trong công nghiệ p dệt, chất làm đặc

trong công nghiệ p thực phẩm.

Bảng 4.1.Tiêu hao chất oxi hóa (kg/ 1tấn chất khô tinh bột )

Tinh bột Chất oxi hóa HCl (khí ) NaOH (tinh thể) Na2CO3

KBrO3 6 2,6-8,9 2,9-8,9

KMnO4 8 12 13,2

Ca(ClO)2..4H2O 10 1 1,1

Cho CN dệt 1,5 30 42,1

- 66 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 4.21 Qui trình biến hình tinh bột theo phươ ng pháp oxi hóa

- 67 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




4.2.4. Nghiên cứ u bi ế n hình tinh bột bằng phươ ng pháp oxi hóa

Vớ i tác nhân oxi hóa là NaOCl chứa 6% Clo tự do.

Hình 4.22. Qui trình biến hình tinh bột theo phươ ng pháp oxi hóa

- 68 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Qui trình: Hiện nay tác nhân đượ c dùng phổ biến hơ n vẫn là Hypoclorit.

Dùng dung dịch Natri hypoclorit có chứa 5-10% Clo tự do hoặc dùng nướ c javel

có chứa 6% Clo tự do .

Tinh bột khô khuấy tr ộn trong nướ c và NaOH 0,01N thành huyền phù tinh bột có nồng độ 33-34% và có pH=8-10. Để biến hình cho dung dịch NaOCl có

chứa 5-10% clo tự do, khuấy đều ở nhiệt độ 21-380C cho đến khi đạt mức độ oxi

hóa cần thiết (4-6h). Sau đó tiến hành trung hòa hỗn hợ p bằng HCl 0,01N đến

pH=6-6,5. Để tách clo tự do còn lại dùng Natrithiosunfat 0,1N, để kiểm tra quá

trình tách clo hoàn toàn tiến hành thử bằng dung dịch KI 0,1N. Nếu còn clo tự

do sẽ đẩy I- tạo thành I2 làm cho hồ tinh bột chuyển sang màu xanh. Tiế p tục cho

Na2S2O3 cho đến khi không còn clo tự do.Tiến hành r ửa lại bằng nướ c và li tâmnhiều lần cho đến khi thử các chất hòa tan trong nướ c không còn nữa. Để thử xem

còn muối lưu huỳnh không dùng H2SO4 và đun nhẹ. Nếu có k ết tủa lưu huỳnh màu

vàng xuất hiện, sau khi tách hết các chất hòa tan, tiến hành sấy 350C đến độ ẩm

10-12%, nghiền nhỏ, sàng và bảo quản.

Nghiên cứ u ảnh hưở ng của một số yếu tố đến sự thay đổi tính chất của

tinh bột oxi hóa

Tính chất nổi bật của tinh bột oxi hóa là cho khả năng phồng nở cao hơ ncác loại tinh bột biến hình khác, tinh bột biến hình nào có thành phần amilopectin

cao nhất thì sẽ cho độ phồng nở tốt nhất.

Chọn phươ ng pháp qui hoạch thực nghiệm đủ yếu tố 2 mức TĐY23

Xây dựng mô hình toán học và thực nghiệm theo mô hình:

Trên cơ sở các tài liệu tham khảo chọn3 yếu tố ảnh hưở ng chính đến quá trình là:

- X1: nồng độ tinh bột từ 33-44%

- X2: thể tích nướ c javel từ 5-10 ml

- X3: thờ i gian biến hình từ 4-6 h

Mức độ oxi hóa tinh bột đượ c đánh giá qua sự thay đổi:

- Y1: độ nhớ t của tinh bột biến tính (CSt)

- Y2: mức độ trùng hợ p của mạch tinh bột ( đơ n vị glucozơ )

- 69 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




5 33 10 4 4,526 402,6 35,96 4,006 33 5 4 5,467 857,3 39,79 1,447 44 10 4 6,393 593,5 35,87 4,328 44 10 6 4,656 487,3 36,81 4,16T1 38,5 7,5 5 5,660 701,55 38,01 2,56

T2 38,5 7,5 5 5,386 701,55 37,44 2,72T3 38,5 7,5 5 5,662 712,2 38,01 2,72

Từ bảng trên tìm các phươ ng trình hồi qui:

Y1= 5,5703+0,6693 X1-0,7390 X2-0,4300X3

Y2= 678,525+64,275 X1-215,075 X2-25,950 X3+12,67X1X2-10,250X1X3

Y3= 37,801+0,564 X1-2,019X2-0,576 X3

Y4= 2,80-0,16X1+1,56X2+0,16X3

Nhận xét từ các phươ ng trình hồi qui, 3 yếu tố ảnh hưở ng nhiều đến quá

trình biến hình thể hiện sự thay đổi các chỉ số:Pn, độ nhớ t, khả năng hấ p thụ iot và

chỉ số khử. Trong đó yếu tố thể tích nướ c javel ảnh hưở ng r ất lớ n đến quá trình

biến hình tinh bột .

Trong suốt quá trình oxi hóa, luôn luôn có sự tạo thành các nhóm cacboxyl

và cacbonyl và có sự đứt liên k ết glucozit tạo thành các phân tử tinh bột có mạch

ngắn hơ n. Khi tăng thể tích nướ c javel và tăng thờ i gian biến hình, hoặc khi giảm

nồng độ tinh bột thì mức độ oxi hóa tăng lên. Mạch tinh bột còn bị cắt r ất ngắnnên mức độ trùng hợ p giảm, độ nhớ t giảm. Mạch tinh bột càng ngắn khả năng hấ p

thụ iot càng giảm, chứng tỏ hàm lượ ng amiloza trong tinh bột giảm mạnh, cho

thấy trong quá trình oxi hóa nguyên tử oxi tấn công mạnh vào phân tử amiloza.

Đồng thờ i vớ i quá trình cắt mạch, xảy ra sự tạo thành các nhóm cacboxyl và

cacbonyl làm cho chỉ số khử của tinh bột càng tăng mạnh.

So vớ i phươ ng pháp axit, Pn của tinh bột sắn dây oxi hóa giảm thấ p hơ n

nhiều.Mặc dầu thờ i gian oxi hóa có dài hơ n (4-6h) so vớ i thờ i gian axit hóa 30-

120 phút nhưng chỉ cần 5 ml nướ c javel là đủ tiến hành 1 quá trình oxi hóa tinh bột

, trong khi phươ ng pháp axit phải cần đến 50-200 ml HCl 0,5N.

- 71 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Nghiên cứ u sự thay đổi hình dạng và kích thướ c của tinh bột sắn dây

trong quá trình oxi hóa

Sự thay đổi hình dạng và kích thướ c tinh bột bằng phươ ng pháp biến hình

oxi hóa gần như cùng qui luật vớ i phươ ng pháp oxi hóa. Ngh ĩ a là sau khi biếnhình thì kích thướ c hạt tinh bột tăng lên, còn hình dáng bên ngoài thì gần như

không đổi. Như vậy thì chất xúc tác axit hay chất xúc tác oxi hóa không phá vỡ hạt

tinh bột mà xâm nhậ p vào bên trong hạt bằng cách khuếch tán qua lớ p vỏ hạt.

Sự thay đổi nhiệt độ hồ hóa trong quá trình biến hình

Tinh bột oxi hóa có sự thay đổi lớ n về cấu trúc mạch tinh bột và kích thướ c

của hạt do đó nhiệt độ hồ hóa cũng bị thay đổi.

K ết quả cho thấy: Các hạt tinh bột oxi hóa có nhiệt độ hồ hóa thấ p hơ nnhiệt độ tinh bột ban đầu.( nhiệt độ hồ hóa của nguyên liệu sắn dây ban đầu:

60,030C). Mức độ oxi hóa càng cao thì nhiệt độ hồ hóa càng giảm.

Giải thích: Quá trình oxi hóa tinh bột, tạo thành các nhóm cacboxyl và

cacbonyl và sự đứt liên k ết glucozit tạo thành các phân tử tinh bột có mạch ngắn

hơ n. Ngoài ra do tạo thành các ion liên k ết vớ i tinh bột sẽ ảnh hưở ng đến độ bền

của các liên k ết hydro giữa các yếu tố cấu trúc bên trong của hạt. Do đó sự hiện

diện của các nhóm cacboxyl tích điện âm cùng dấu sẽ đẩy nhau làm lung lay cấutrúc bên trong của hạt, k ết quả làm nhiệt độ hồ hóa của tinh bột biến hình giảm.

Mức độ oxi hóa càng tăng, sự cắt mạch và số nhóm cacboxyl, cacbonyl tạo

thành càng lớ n nên cấu trúc bên trong hạt càng kém bền, nên nhiệt độ hồ hóa của

tinh bột càng giảm. Sự thay đổi nhiệt độ hồ hóa trong tr ườ ng hợ p này hoàn toàn

trái ngượ c vớ i biến hình bằng phươ ng pháp axit.

4.2.5. Bi ế n hình tinh bột bằng x ử lí t ổ hợ pđể thu nhận tinh bột keođ ông

Cho vào huyền dịch tinh bột có nồng độ 24-250Be và có nhiệt độ 42-450C

(Pha tinh bột vớ i nướ c ấm có t0= 500C) dung dịch HCl 10% vớ i lượ ng 1-15% so

vớ i huyền dịch. Khuấy đều liên tục huyền dịch tinh bột r ồi cho dung dịch Kali

permanganate 5% (0,15-1,25 % so vớ i khối lượ ng khô của tinh bột) và cất giữ ở

- 72 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




nhiệt độ trên cho đến khi mất màu thườ ng không quá 20 phút) . Sau đó gạn và r ửa

tinh bột bằng nướ c cho đến khi nướ c r ửa không còn phản ứng axít. K ết quả cùng

vớ i sự tăng mức độ biến hình thì khối lượ ng phân tử tinh bột, độ nhớ t và nhiệt độ

hồ hóa sẽ giảm.

Hình 4.23. Qui trình biến hình tinh bột bằng xử lí hỗn hợ p

Tinh bột biến hình này có khả năng keo đông cao, không còn mùi đặc biệt và có

độ tr ắng cao.Dùng tinh bột keo đông làm chất ổn định trong sản xuất kem, dung thay

thế aga-aga và agaroit.

4.2.6. Bi ế n hình bằng cách t ạo liên k ế t ngang

Tinh bột sẽ thu đượ c tính chất mớ i khi cho tác dụng vớ i axít boric. Khi đó 4

nhóm OH của 2 mạch tinh bột nằm gần nhau sẽ tạo thành phức vớ i axít boric. Nói

cách khác khi đó giữa các mạch polyglucozit sẽ tạo ra các liên k ết ngang như trong

hình. Tinh bột thu đượ c sẽ dai hơ n, dòn và cứng hơ n. Nói chung phân tử bất kì nào

- 73 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




chung khi mức độ liên k ết ngang càng tăng thì tinh bột có thể chống chịu đượ c sự

thay đổi trong quá trình nấu và tạo dạng paste.

Tinh bột photphate là dẫn xuất anion có độ nhớ t cao, huyền phù trong và ổn

định hơ n tinh bột tự nhiên. Việc tăng mức độ thay thế khi tiến hành phosphorylhóa tinh bột sẽ làm giảm nhiệt độ hồ hóa. Khi mức thay thế DS=0,07 thì tinh bột

phosphoryl có thể tr ươ ng nở trong nướ c lạnh.

Tinh bột photphate bị nhộm màu bở i thuốc nhộm mang điện tích dươ ng

như metylen xanh. Quan sát tinh bột bị nhuộm màu dướ i kính hiển vi có thể thấy

đượ c sự đồng nhất của quá trình biến hình. Cườ ng độ hấ p thụ màu thể hiện qua

mức độ anion hóa.

Độ phân tán của tinh bột r ất ổn định trong các sản phẩm thực phẩm khi lưutr ữ đông. Qua nhiều lần tan giá, hồ tinh bột không tách nướ c và bề mặt tr ở nên

nhẵn bóng. Do vậy, hồ tinh bột photphate ổn định sau khi tan giá hơ n các loại tinh

bột biến hình khác.

Do tính chất ion nên tinh bột photphate là chất nhũ hóa tốt. Huyền phù tinh

bột photphate có thể k ết hợ p vớ i gelatin, keo thực vật, polyvinylancohol và

polyacrylate để ổn định tr ạng thái nhũ tươ ng.

Sự hình thành nhóm este photphate trong tinh bột đượ c xử lí vớ i STP ở t=1500C và liên k ết photpho là 0,3%. Điều kiện phản ứng trong quá trình sản xuất

tinh bột photphate như nhiệt độ, thờ i gian, pH, hàm lượ ng muối photphate có ảnh

hưở ng lớ n đến độ nhớ t của sản phẩm cuối cùng. Nếu xử lí tinh bột bắ p vớ i Natri

tripolyphotphate vớ i nồng độ tăng từ 1-20% ở điều kiện nhiệt độ 1200C, thờ i gian

60 phút, pH=9 thì mức độ phosphoryl hóa sẽ tăng gấ p 14,6 lần và độ nhớ t cực đại

tăng lên 800 đơ n vị Brabender.

Màng mỏng hình thành từ tinh bột photphate chứa 1-5% phospho sẽ trong

suốt, mềm dẻo và có khả năng hòa tan trong nướ c.

Sự tạo thành liên k ết ngang:

Để tạo ra tinh bột biến hình dùng trong thực phẩm và k ỹ thuật, ngườ i ta

thườ ng dùng epiclohydrin và natri trimetaphotphate, phospho oxycloride, adipid

- 75 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




anhydride...làm tác nhân phản ứng trong môi tr ườ ng kiềm. Ngoài liên k ết ngang

tạo ra do biến hình còn có các liên k ết hydro chúng đều là những cầu nối ngang

giữa các phân tử. Khi tinh bột liên k ết ngang đượ c đun nóng trong nướ c thì liên

k ết hydro có thể bị yếu đi hay bị phá vỡ , tuy nhiên hạt sẽ giữ nguyên đổi nhờ những liên k ết ngang hóa học giữa các mạch phân tử.

Nhóm photphate trong tinh bột đượ c tạo ra bằng cách xử lí nhiệt khô giữa

tinh bột và dung dịch orto-,pyro-,meta- hay tripolyphotphate.

Tinh bột thực hiện phản ứng phosphoryl hóa vớ i natri tripolyphotphate ở

nhiệt độ (100-1200C) hoặc ortophotphate ở nhiệt độ (140-1600C), pH của hỗn hợ p

tinh bột –STP giảm từ 8,5-9 xuống 7 trong suốt quá trình thực hiện phản ứng.

Tinh bột đượ c chuẩn bị vớ i muối photphate ở dạng dung dịch hòa tan. Saukhi điều chỉnh pH, tr ộn đều. Sản phẩm tinh bột thườ ng chứa 6-12% liên k ết

photpho đượ c tạo thành bằng cách duy trì tinh bột trong dung dịch orto photphate

(45-55%) ở pH = 4-6,4, nhiệt độ 50-600C, lọc, làm khô và gia nhiệt đến nhiệt độ

140-1600C trong 2 giờ . Sau đó trung hòa, lắng,lọc, li tâm, sấy khô và nghiền rây.

Nói chung tinh bột photphate monoeste đượ c sản xuất trong khoảng pH từ 5-6,5

vớ i orto photphate và 5-8,5 vớ i STP. Vớ i một số muối photphate, pH quá cao sẽ

thu đượ c liên k ết ngang dieste trong tinh bột. Nếu xử lí ở pH thấ p sẽ gây ra hiệntượ ng thủy phân tinh bột.

Quá trình xử lí nhiệt gồm 2 bướ c: làm khô ở nhiệt độ thấ p nhằm bay hơ i

ẩm, xử lí nhiệt ở nhiệt độ cao (120-1700C) nhằm thực hiện quá trình phosphoryl

hóa.

4.3. Biến hình sinh học tinh bột

4.3.1. Các tác nhân bi ế n hình tinh bột

4.3.1.1. Các enzym thủ y phân

* Các enzym đặc hiệu vớ i liên k ết -1,4

- Các enzym phân cắt liên k ết α-1.4 ở nội mạch- Enzym α- amilaza (EC.3.2.1.1)

- 76 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




+ Cấu tạo và tính chất của α- amilaza

- Cấu tạo:

Enzym α- amilaza là protein phân tử lượ ng thấ p, thườ ng nằm trong khoảng

50000 đến 60000. Đến nay ngườ i ta đã biết r ất rõ các chuỗi mạch axitamin của 18α- amilaza. Nhưng chỉ có hai loại α- amilaza là taka- amilaza từ Aspergillus

oryzae và α- amilaza của tụy lợ n, đượ c nghiên cứu k ỹ về hình thể không gian của

cấu trúc bậc ba. Mớ i đây, các nhà nghiên cứu cho thấy các chuỗi mạch axitamin

của enzym α- amilaza đều có cấu trúc bậc 3 tươ ng tự nhau.

Hình 4.25. Cấu trúc bậc 3 của α- amilaza Nói chung, α- amilaza đều có cấu trúc từ 3 vùng khác nhau:

-Vùng trung tâm A: có kích thướ c lớ n ở dạng thùng (α−β)8.

-Vùng B nằm giữa tờ giấy xế p b thứ 3 và xoắn ốc a tiế p sau cấu trúc (a-b)8.

Vùng này đượ c tạo nên từ ba tờ giấy xế p b đối song song và một vòng dài có cấu

trúc it tr ật tự. Vùng B này đượ c gắn chặt vớ i vùng A bở i một cầu disunfua.

-Vùng C có cấu trúc tờ giấy xế p b, và đượ c liên k ết vớ i vùng A, bở i một

chuỗi đơ n polypeptit. Tùy theo nguồn gốc enzym, vùng này có thể mang thêm

một mạch gluxit.

Một số α- amilaza đặc biệt là α- amilaza từ tụy lợ n và từ thực vật có chứa

ion Ca2+. Ion này nằm ở giữa vùng A và vùng B, một mặt có tác dụng làm ổn định

cấu trúc bậc 3 của enzym và mặt khác có vai trò như chất hoạt hóa dị không gian.

- 77 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Tâm hoạt động của α- amilaza nằm trong một rãnh có chiều dài khoảng

3nm. Rãnh này nằm giữa vùng A ở đầu C của nó và vùng B. Các tâm hoạt động

của các α- amilaza khác nhau thườ ng đượ c tạo nên bở i 5 đến 11 tâm phụ (A tớ i K)

tùy theo nguồn gốc của enzym.

Ở tâm hoạt động, cơ chất đượ c giữ trong tư thế một hình thể bị uốn cong

nhờ các liên k ết Van der Walls vớ i một số axitamin thơ m cũng như các liên k ết

hydro giữa các mạch bên của các axitamin có cực và cơ chất. Matsura và cộng sự

(1984) cho r ằng siêu cấu trúc (a-b)8 tạo ra một tr ườ ng t ĩ nh điện có lực hút mạnh,

có thể có ảnh hưở ng tớ i toàn bộ quá trình xúc tác, ngh ĩ a là tớ i sự gắn cơ chất,tr ạng

thái chuyển cũng như tớ i sự giải phóng sản phẩm thủy phân.

Nhiều tác giả đã chứng minh đượ c sự tồn tại của một tâm gắn phụ không

đặc hiệu nằm trên bề mặt enzym. Tâm này có vai trò như một cái điều hòa của

enzym để chống lại sự kìm hãm cạnh tranh bở i sản phẩm thủy phân. Nhiều nghiên

cứu về năng lượ ng tươ ng tác của một gốc glucozơ ở cơ chất vớ i các tâm phụ khác

nhau của enzym, cho thấy các α- amilaza đều có đặc tính chung sau:

- Năng lượ ng tươ ng tác của các tâm từ A-E vớ i gốc glucozơ luôn luôndươ ng. Tươ ng tác này thuận lợ i cho việc giữ chuỗi mạch ở tâm hoạt

động sau khi đứt liên k ết.

- Năng lượ ng của tâm F (gần vớ i tâm xúc tác) vớ i gốc glucozơ thì hơ i âm

cho tớ i dươ ng mạnh. Điều này tùy thuộc vào nguồn enzym.

- Năng lượ ng tươ ng tác của tâm G là dươ ng. Chính vì vậy nó tạo điều

kiện hình thành cho phức enzym-cơ chất. Phức này sẽ không đượ c tạo

ra vớ i các chuỗi mạch ngắn maltooligosaccarit., chính các chuỗi mạch

ngắn này lại là chất kìm hãm cạnh tranh khi ở nồng độ cao.

- Tâm xúc tác của α- amilaza có lẽ chỉ đượ c giớ i hạn ở hai axitamin axit

- 78 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




tính (aspartic hay glutamic) nằm trong vùng gắn cơ chất. Cơ chế thủy

phân bắt đầu bằng sự làm yếu liên k ết glucozit C1-C4 phải thủy phân, do

k ết quả của việc tạo nên phức enzym-cơ chất. Liên k ết này lại một lần

nữa bị yếu đi dướ i tác dụng của một trong hai axitamin axit tính đóngvai trò là chất cho proton tớ i C4. Khi liên k ết glucozit bị đứt sẽ tạo nên

một ion oxicacbonium (tr ạng thái chuyển). Ion này đượ c ổn định bở i

điện tích âm của một axit amin khác.

Cuối cùng, ion oxicacbonium tác dụng vớ i một phân tử nướ c và hai

oligosaccarit đượ c tạo thành liền r ờ i bỏ tâm hoạt động của enzym.

- Tính chất: pH tối ưu của α- amilaza phụ thuộc vào nguồn gốc enzym. Nóichung, pH tối ưu nằm trong khoảng axit yếu 4,8-6,9. Tuy nhiên có một số α-

amilaza chịu axit cao như α- amilaza từ Bacillus acidocaldarious (pH tối ưu 3,5)

và chịu kiềm mạnh như α- amilaza từ Bacillus licheniformis ( pH tối ưu 9,0). Sự

có mặt của ion Canxi cho phép cải thiện độ ổn định của enzym đối vớ i sự thay đổi

của pH.

- Nhiệt độ hoạt động tối ưu của α- amilaza cũng phụ thuộc vào nguồn gốcenzym. Nói chung nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 40-500C, nhưng có thể đạt tớ i

giá tr ị gần 70-800C đối vớ i α- amilaza từ vi khuẩn như B. sterothermophilus, B.

subtilis, B. licheniformis.Bảng 4.5 . Các tính chất của α- amilaza

Nguồn gốc enzym Khối lượ ng phân tử pH tối ưu Nhiệt độ t ố i ư u,0C

-Động vậtTụy lợ n 50000 6,9 37

- Thực vật

Malt đại mạch 59500 4,7-5,4 50-55

49000 5,9 65

22500 5,0-9,0 76

49000 5,4-6,1 70

47000 5,3-6,4 50

-Vi sinh vật B. amilotiquefaciens

B. licheniformis

B. stearothermophilus

B. subtilis A.oryzae 52600 5,5-6,9 40

- 79 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Cơ chế tác dụng của α- amilaza:

Enzym α- amilaza thủy phân liên k ết α- 1,4 trên nhiều mạch và tồn tại nhiều

vị trí của cùng một mạch, giải phóng ra glucozơ và các oligosaccarit có từ 2-7 đơ n

vị glucozơ , trong đó 1 glucozơ khử tận cùng ở dạng α. K ết quả tác động của α-

amilaza thườ ng làm giảm nhanh độ nhớ t của dung dịch tinh bột , do đó còn gọi là

α- amilaza dịch hóa. Cách thức tác dụng của α- amilaza phụ thuộc nguồn gốc

enzym và bản chất của cơ chất.

Khi thủy phân amiloza sản phẩm cuối cùng chủ yếu là maltoza và

maltotrioza. Do maltotrioza bền hơ n nên việc thủy phân nó thành maltoza và

glucozơ đượ c thực hiện sau đó.

Có hai cơ chế tác dụng lên amiloza ở trong dung dịch: cơ chế tấn công nhiều

lần và cơ chế tấn công ưu tiên.

Trong cơ chế tấn công nhiều lần, sự tiế p xúc giữa các enzym và cơ chất xảy

ra một cách ngẫu nhiên và tất cả các liên k ết đều có thể bị thủy phân. Sau khi thủy

phân, duy nhất chỉ có một phân tử đượ c giải phóng khỏi enzym, còn phân tử kia

đượ c giữ lại trong lòng của enzym thì tr ượ t dọc theo trung tâm hoạt động để chịu

sự thủy phân mớ i. Sau nhiều lần lặ p lại quá trình này, chuỗi mạch đượ c giải phóng

nốt.

Trong cơ chế tấn công ưu tiên, sự tiế p xúc giữa enzym và cơ chất chỉ dẫn tớ i

một lần thủy phân duy nhất, cả hai phân tử đượ c giải phóng ra sau khi xúc tác. Và

không phải tất cả mọi liên k ết đều mẫn cảm như nhau đối vớ i enzym, nhất là các

liên k ết ở đầu chuỗi thườ ng bền hơ n.

Cơ chế tấn công nhiều lần đã đượ c xác nhận bằng thực nghiệm, thườ ng thấy

đối vớ i enzym α- amilaza của dịch tụy lợ n. Còn cơ chế tấn công ưu tiên đã đượ c

- 80 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




nghiên cứu đối vớ i các enzym α- amilaza của nướ c bọt, của nấm mốc và vi khuẩn

khi phản ứng vớ i dung dịch amiloza.

Trong tr ườ ng hợ p chuỗi mạch thẳng có mức độ trùng hợ p thấ p thì cơ chế tấn

công nhiều lần có xác xuất r ất thấ p từ 0,1-0,27 đối vớ i nhiều α- amilaza. Trong

tr ườ ng hợ p này hai chuỗi mạch r ờ i khỏi trung tâm hoạt động ngay sau khi thủy

phân, nhưng do bị vây bở i các phân tử dung môi nên xác xuất để cho phần đượ c

thủy phân tr ở lại là lớ n.

Khi thủy phân amilopectin trong dung dịch ngoài glucozơ , maltoza và

maltotrioza còn có thêm các dextrin giớ i hạn có nhánh. Các α−dextrin giớ i hạn

này có chứa các liên k ết α- 1,6 của polime ban đầu cộng vớ i các liên k ết α- 1,4 k ề

bên thườ ng bền vớ i thủy phân.

* Các enzym phân cắt liên k ế t - 1,4 ở ngoại mạch

- Enzym -amilaza (EC.3.2.1.2)

Cấu trúc và tính chất của β-amilaza:

Những hiểu biết về β-amilaza còn r ất hạn chế. Chỉ có các enzym có nguồn

gốc thực vật đượ c biết đến nhiều nhất. Các enzym này đượ c tổng hợ p nên ở trong

các hạt dướ i dạng tìm ẩn, sau đó đượ c hoạt hóa trong quá trình nảy mầm nhờ

enzym proteaza. Gần đây ngườ i ta tách chiết đượ c β-amilaza từ vi khuẩn như

Bacillus pseudomonas, B. streptomices.

Enzym β-amilaza đượ c tạo ra từ một chuổi mạch polypeptit duy nhất, có khối

lượ ng phân tử 60000, nhưng ngườ i ta mớ i chỉ biết đến trình tự axitamin của hai

trong số các enzym này. Nghiên cứu các chuỗi axit amin này đã phát hiện thấy có

một tỉ lệ giống nhau khoảng 32%, đặc biệt vớ i hai vùng tham gia vào quá trình

thủy phân. Có hai nhóm tiol, trong đó có một nhóm hoạt động hơ n, tham gia tr ực

- 81 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




tiế p hay gián tiế p vào quá trình thủy phân, đặc biệt chúng có khả năng gắn chặt

các chất kìm hãm hoạt động của enzym như các dẫn xuất của thủy ngân hay các

peptit.

Tham gia vào cơ chế tác dụng của β-amilaza thườ ng có một nhóm cacboxyl

thể hiện tính chất ái nhân và một nhóm imidazol thể hiện tính chất ái electron. Sự

nghịch đảo hình thể của cacbon anome (C1) đượ c thực hiện nhờ việc tạo thành hợ p

chất đồng hóa tr ị trung gian kiểu este-axetal giữa cacbon anome và nhóm cacboxyl

của tâm hoạt động. Sau đó este này bị phân hủy bở i tác động của một phân tử

nướ c lên nhóm este để giải phóng ra α- maltoza và hoàn nguyên nhóm cacboxyl

của enzym.

Các enzym β-amilaza có pH tối ưu nằm trong khoảng 5-6 và nhiệt độ tối ưu

khoảng 500C. Tuy nhiên các β-amilaza vi khuẩn thườ ng có tính bền nhiệt hơ n so

vớ i β-amilaza có nguồn gốc thực vật.

Bảng 4.6 . Các tính chất của β- amilaza

Nguồn g ố c enzym Khố i l ượ ng phân t ử pH t ố i ư u Nhi ệt độ t ố i ư u,0C

- Thự c vậtMalt đại mạchLúa mìĐỗ tươ ngKhoai lang

56000642005700050000

5,25,2-6,25,45,0-6,0

555550-55

58000 7,0 4042000 7,5 40

- Vi sinh vật B. cerus

B.polymyxa

B. megaterium 58000 6,5 40-65

- Cơ chế tác dụng của β-amilaza:

Enzym này xúc tác thủy phân các liên k ết α- 1,4 của amiloza và amilopectin

ở đầu không khử của mạch và giải phóng ra maltoza có dạng β. Tác động của

enzym sẽ ngừng lại ở chổ sát vớ i liên k ết α- 1,6. Amiloza thườ ng bị thủy phân

- 82 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




hoàn toàn trong khi đó, trong cùng điều kiện thì chỉ có 55% amilopectin đượ c

chuyển thành β-maltoza. Phần còn lại của sự thủy phân amilopectin là một β-

dextrin giớ i hạn có phân tử lượ ng cao và có chứa tất cả các liên k ết α- 1,6 của

phân tử ban đầu.

Các enzym β-amilaza tác dụng theo cơ chế tấn công bội, có ngh ĩ a là enzym

sẽ thủy phân lần lượ t nhiều liên k ết glucozit của cùng một chuỗi tr ướ c khi đượ c r ờ i

ra khỏi môi tr ườ ng. Số lần tác động lặ p lại của enzym lên cùng một chuỗi mạch α-

glucan phụ thuộc vào kích thướ c của chuỗi mạch này, thườ ng khoảng bằng 4 đối

vớ i chuỗi mạch ngắn và tăng lên đối vớ i chuỗi mạch dài hơ n.

- Các amilaza t ạo ra các oligosaccarit đặc thù:

Các amilaza ngoại mạch này thườ ng tạo ra các oligosaccarit đặc thù, chứa từ

3-6 đơ n vị glucozơ tùy thuộc nguồn gốc enzym. Các enzym này đã đượ c phát hiện

ra cách đây 20 năm trong các canh tr ườ ng vi khuẩn. Việc phân lậ p đượ c các

enzym này đã tạo ra thuận lợ i lớ n hơ n cho sản xuất ở qui mô công nghiệ p các

oligosaccarit đặc thù vớ i mức độ tinh khiết cao. Đó là:

+ Amilaza từ S. griseus giải phóng ra maltotrioza.

+ Amilaza từ P.stutzeri giải phóng ra maltotetraoza

+ Amilaza từ B. licheniformis giải phóng ra maltopentaoza

+ Amilaza từ A. aerogenes giải phóng ra maltohexaoza

Cơ chế tác dụng của chúng tươ ng đối gần vớ i cơ chế tác động của β-amilaza. Chúng thườ ng thủy phân các liên k ết α- 1,4 glucozit ở đầu không khử của

mạch α- glucan và giải phóng ra các sản phẩm dạng α. Các mạch thẳng như là

amiloza sẽ bị thủy phân hoàn toàn thành những oligosaccarit đặc hiệu của enzym.

- 83 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Vớ i amilopectin thì các enzym này sẽ dừng lại ở điểm phân nhánh có liên k ết α-

1,6 để tạo ra các dextrin giớ i hạn có phân tử lượ ng cao.

Bảng 4.7. Đặc tính của các amilaza tạo ra các oligosaccarit đặc thù

Oligosaccarit t ạo ra Maltotrioza Maltotetraoza Maltopentaoza Maltohexanoza

Khối lượ ng phân tử 55000 56000 22500 65000pH tối ư u 5,6-6,0 8,0 5,0-8,0 7,0Nhiệt độ tối ư u 45 45 76 52

* Các enzym đặc hiệu với liên kết - 1,6

Các enzym cắt nhánh thườ ng thủy phân liên k ết α- 1,6 của các α- glucan có

nhánh và các sản phẩm tái hợ p của chúng.

- Các enzym có khả năng thủy phân tr ực tiế p các liên k ết α- 1,6 củaamilopectin hoặc của glucogen.

+ Pululanaza (EC.3.2.1.41)

Enzym này có thể thủy phân các liên k ết α- 1,6 của tinh bột, glucogen,

pululan và các destrin giớ i hạn. Điều đáng chú ý là sự định vị của liên k ết α- 1,6

có ảnh hưở ng lớ n đến tác động của enzym. Đặc biệt sự có mặt của hai liên k ết α-

1,4 nằm k ề bên liên k ết α- 1,6 là điều kiện cần thiết cho enzym phân cắt liên k ết

này.

+ Isoamilaza (EC.3.2.1.68)

Enzym này không có khả năng thủy phân pulutan và không thể cắt đứt liên

k ết α- 1,6 của các phân tử chứa ít hơ n ba liên k ết α- 1,4

* Các enzym đặc hiệu vớ i liên k ết - 1,4 và - 1,6

- Amiloglusidaza (EC.3.2.1.3)

+ Cấu trúc và tính chất của amiloglucosidaza

Amiloglucosidaza từ nấm mốc là các protein có khối lượ ng phân tử dao động

r ất lớ n từ 27000 đến 112000 tùy thuộc vào nguồn gốc của enzym. Các k ết quả

nhận đượ c về các chuỗi axit amin của nhiều enzym glucoamylaza cho thấy có sự

dao động đáng k ể tùy nguồn gốc enzym.

- 84 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Nói chung, các amiloglucosidaza đều có chứa các gốc metionin, trytophan và

một nữa gốc cystein. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa chuỗi axitamin, cấu trúc bậc ba

và hoạt động của enzym vẫn chưa đượ c làm sáng tỏ. Tất cả các amiloglucosidaza

từ nấm mốc đều là glucoprotein, chứa 5-20% gluxit trong đó chủ yếu là cácmonosaccarit glucozơ , mannoza, galactoza, glucosamin.

Ở amiloglucosidaza cũng giống như các enzym amilolytic khác, việc cắt đứt

liên k ết glucosit đượ c thực hiện do sự tạo thành oxicacbonium trung gian, tiế p theo

là sự nghịch đảo hình thể của cacbon C1 của glucozơ vừa giải phóng. Các nhóm

tyrozin, trytophan, histidin và amin đã có vai trò trong việc gắn cơ chất, trong khi

đó nhóm COOH và COO- lại tham gia vào xúc tác hóa học. Enzym glucoamilaza

có thể thủy phân đượ c cả liên k ết α- 1,4 và α- 1,6 có lẽ là do các nhóm đảm nhậnviệc cố định cơ chất mà không phải là do các nhóm tham gia vào xúc tác hóa học.

Các amiloglucosidaza chủ yếu đượ c tạo ra từ hai iso enzym I và II, khác nhau

bở i khả năng thủy phân tinh bột ở tr ạng thái r ắn và bở i độ bền của chúng.

Amiloglucosidaza I tự hấ p thụ và thủy phân đượ c tinh bột dạng r ắn, ngượ c lại

amiloglucosidaza II không có cả hai tính chất này.

Tính chất của amiloglucosidaza phụ thuộc vào nguồn gốc của enzym. Hoạt

động tối ưu của enzym nằm trong khoảng pH 4,5-5,5 và nhiệt độ 40-600C. Sự có

mặt của các oligosaccarit trong môi tr ườ ng có tác dụng ổn định enzym. Ngượ c lại

sự có mặt của ion Canxi kìm hãm chúng và làm biến tính enzym.

Bảng 4.8. Các đặc tính của amiloglucosidaza

Nguồn gốc enzym Khối lượ ng phân tử pH tối ư u Nhiệt độ tối ư u, 0CA. Niger I 90000 4,5-5,0A. Niger II 112000 4,5-5,0A. oryzae I 76000 4,5 60

A. oryzae II 38000 4,5 50

- Cơ chế tác dụng của enzym amiloglucosidaza

Amiloglucosidaza có thể giải phóng ra β-D glucozơ bằng cách thủy phân

lặ p lại nhiều lần các liên k ết α- 1,4 của mạch α- glucan từ đầu không khử. Chúng

- 85 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




cũng thủy phân đượ c các liên k ết α- 1,6 và α- 1,3 nhưng mức độ r ất chậm (chậm

hơ n 10-30 lần). Tốc độ thủy phân cũng phụ thuộc vào bản chất của liên k ết k ề cận

vớ i liên k ết glucosit đượ c thủy phân, cũng như vào kích thướ c và cấu trúc của cơ

chất bị thủy phân. Nhất là vớ i các α- glucan mạch dài thì bị thủy phân nhanh hơ nlà vớ i các maltodextrin và các oligosaccarit.

Có lẽ đây là enzym duy nhất có khă năng chuyển hóa hoàn toàn tinh bột

thành glucozơ . Tuy nhiên, khi nồng độ β-glucozơ trong môi tr ườ ng tăng lên do sự

thủy phân các mạch α- glucan thì các amiloglucosidaza có thể xúc tác ngưng tụ

nhiều đơ n vị glucozơ để tạo ra maltoza và isomaltoza. Một số amiloglucosidaza

kiểu I có khả năng tự hấ p thụ vào hạt tinh bột sống và thủy phân từng phần.

4.3.1.2 Các enzym xúc tác phản ứ ng t ổ ng hợ p các oligosaccarit

* Nghịch đảo của phản ứ ng thủy phân

Phản ứng tổng hợ p là do chuyển dịch cân bằng của phản ứng thủy phân:

Hydrolaza

A-H + B-OH A-B + H2O

Muốn phản ứng tổng hợ p không xảy ra phải tìm cách loại bỏ liên tục các sản

phẩm cuối (tách chiết, k ết tủa, biến đổi hóa học), tăng nồng độ cơ chất ban đầu và

giảm hoạt độ của nướ c.

Các osidaza khác nhau (β-glucosidaza, manosidaza, β-galactosidaza) sẽ cho

ta các disacarit. Tuy nhiên do độ hoạt động khác nhau của các nhóm hydroxyl nên

sản phẩm thu đượ c là một hỗn hợ p các đồng phân, mà không phải là một sản phẩm

duy nhất.

* Enzym chuyển thủy phân (transhydrolaza)

Các phản ứng kiểu transferaza có thể thu đượ c bằng cách đặt các enzym

thủy phân trong những điều kiện r ất đặc biệt. Cần nhớ r ằng, trong quá trình thủy

phân, enzym thườ ng xúc tác việc chuyển một bộ phận của phân tử chất cho đến

- 86 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




một phân tử nướ c đượ c dùng làm chất nhận.

HydrolazaA-B + H2O A-H + B-OH

Trong các điều kiện không qui ướ c thì chất nhận đượ c chọn lựa bở i enzym sẽ r ất

khác nhau:

A-O-B + E-HChất cho Enzym

E-B + A-HC- H

chất nhậnH-OH

B-C + E-HE-OH+ E-H

Hình 4.27. Cách tác dụng của một hydrolza trong quá trình chuyển glucosit

Việc chọn các điều kiện phản ứng cho phép tăng hiệu quả của phản ứng

chuyển glucosit này

Phản ứng dạng này đã đượ c nghiên cứu vớ i enzym destran-sucraza từ L.

mesenteroides. Enzym này xúc tác sự tổng hợ p các liên k ết α- 1,3 và α- 1,6 trong

môi tr ườ ng dư thừa maltoza hay isomaltoza và chất tiế p nhận là saccaroza. Trong

tr ườ ng hợ p này sẽ tạo ra một polysaccarit có phân tử lượ ng cao hơ n và có các

điểm phân nhánh ở vị trí α- 1,3 trong phân tử. Điều đáng chú ý là các oligosaccarit

mớ i tạo ra r ất bền đối vớ i tác động thủy phân của enzym α- amilaza dịch tụy. Vì lẽ

đó, các oligosacarit này đượ c coi như những chất độn không sinh năng lượ ng hoặc

có thể coi như những sợ i thực phẩm bở i lẽ chúng tr ơ đối vớ i các enzym đườ ng tiêu

hóa.

- 87 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




* Enzym transferaza

Trong các phản ứng này enzym xúc tác chuyển một bộ phận của phân tử gọi

là chất cho đến một phân tử khác gọi là chất nhận. Các phần đượ c chuyển có bản

chất khác nhau: Metyl, aldehyt, mạch cacbon, axitamin...Cơ chế tổng quát của phản ứng như sau:

A-O-B + E-HChất cho Enzym

Chẳng hạn phản ứng chuyển glucozyl là một ví dụ. Trong tr ườ ng hợ p này

nếu oligosaccarit là chất cho, còn nướ c là chất nhận ta sẽ có đượ c một phản ứng

thủy phân nói chung. Còn nếu oligosaccarit hoặc tinh bột là chất nhận ta có phản

ứng tổng hợ p các oligosacarit có phân tử lượ ng lớ n hơ n.

Ngoài ra, dướ i tác dụng của các enzym này mà một số chất mớ i đượ c tổng

hợ p nên:

- Laetryl là một chất chống ung thư đượ c tạo nên từ phản ứng chuyển

glucosyl giữa benzaldehyt cyanhidrin và axit gluconic.(hih)

- Dướ i tác dụng của β-galactosidaza từ A. oryzae hoặc từ Streptococcus

thermophilus trên dung dịch lactoza sẽ xảy ra phản ứng chuyển glucosit để tân tạo

ra transgalacto oligosaccarit (TOS). TOS thườ ng có mặt dướ i dạng hỗn hợ p tri,

tetra, penta và hexaoligozit. TOS có vị ngọt (bằng 50-80% sacaroza) nhưng không

sinh ra năng lượ ng, không tiêu hóa đượ c bở i các enzym đườ ng ruột nhưng lên men

đượ c bở i hệ vi sinh vật của k ết tràng. TOS có tính chất của sợ i thực phẩm. Trong

A-HE-B + C- H

chất nhận

B-C + E-H

- 88 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




môi tr ườ ng có axit TOS bền hơ n sacaroza ở mọi nhiệt độ. TOS đượ c sử dụng là

thức ăn tr ẻ nhỏ, trong nướ c uống.

4.3.1.3. Enzym đồng phân

Tr ườ ng hợ p điển hình là quá trình chuyển hóa glucozơ thành fructoza. Có thể

thực hiện quá trình này bằng phươ ng pháp hoá học, tuy nhiên do thiếu tính đặc

hiệu cũng như do các điều kiện tiến hành phản ứng khắc nghiệt về pH và nhiệt độ

nên một phần sản phẩm tạo thành bị phân hủy làm cho hiệu suất thu hồi thấ p.

Đồng phân hóa bằng phươ ng pháp enzym thườ ng cho ta k ết quả khả quan

hơ n mặc dù hiện nay ngườ i ta chưa tìm đượ c một enzym nào có tính đặc hiệu chặt

chẽ đối vớ i glucozơ . Thườ ng có tớ i ba enzym thực hiện phản ứng này:

- Enzym D-xyloisomeraza xúc tác phản ứng đồng phân hóa D-xyloza thành

D-xyluloza cũng co thể xúc tác phản ứng chuyển D- glucozơ thành D-fructoza, D-

riboza thành D-ribuloza. Enzym này đòi hỏi có ion Coban.

- Glucophotphat isomeraza đồng phân hóa glucozơ -6-photphat thành

fructoza-6-photphat vớ i sự có mặt của asenat.

- Glucoisomeraza phụ thuộc NAD: enzym này cần NAD như là cofactơ .

Enzym đầu tiên là enzym duy nhất có ứng dụng trong công nghiệ p. Enzym

này có nguồn gốc vi sinh vật: Streptomyces olivochromogenus, S.

phaeochromogenus, Actinoplanes missouriensis, Nocardia, Arthrobacter

globiformis, Pseudomonas, B. coagulans. Nó là enzym nội bào có thể thu đượ c

khi nuôi cấy trên môi tr ườ ng có chứa xyloza hoặc xylan. Phản ứng đượ c xúc tác là

phản ứng thu năng lượ ng theo sơ đồ Michaelis:

andehyt-D- glucozaα-D- glucopyranoza

β-D- glucopyranoza

- 89 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Enzym này cần ion kim loại như Mg2+, Mn2+ hay Co2+ tùy theo nguồn gốc

của nó. Do enzym này có độ bền nhiệt tốt nên phản ứng có thể tiến hành ở nhiệt độ

từ 60-70

0

C trong vòng 100h. Nhiệt độ này cũng cần thiết để ngăn cản sự k ết tinh của đườ ng glucozơ khi có

nồng độ cao.

Ở 600C hỗn hợ p ở tr ạng thái cân bằng:

D-fructozaβ-D- glucopyranoza α-D-glucopyraza

Có chứa 35,5% β-D- glucopyranoza; 14,5% α-D-glucopyraza; 50% D-fructoza

Có thể dịch chuyển cân bằng hợ p thức này bằng các cách sau:

- Bằng cách làm chậm sự chuyển đổi α-D- glucopyraza thành β-D-

glucopyraza. Về phươ ng diện lí thuyết có thể thực hiện đượ c song không sử dụng

đượ c trong công nghiệ p.

- Bằng cách làm mất dần fructoza từ khi nó xuất hiện. Thườ ng khi có mặt

muối hòa tan, một oxianion trong môi tr ườ ng sẽ dẫn đến làm không tan D-

fructoza dần dần từ khi nó tạo ra.

4.3.2. Bi ế n hình tinh bột bằng phảnứ ng thủ y phân enzymđể thu dextrin và các sản phẩ mđặc thù

Thủy phân tinh bột tạo ra đườ ng, từ đườ ng có thể tạo ra những sản phẩm

khác nhau là cơ sở chính để sử dụng tinh bột trong công nghiệ p. Từ lâu ngườ i ta

thườ ng thủy phân tinh bột bằng axit. Phươ ng pháp công nghệ này có nhiều nhượ c

điểm như ăn mòn thiết bị, hiệu suất thủy phân thấ p, các đườ ng tạo ra có vi đắng,

có màu và có vị mặn. Vào những năm 60 phươ ng pháp này đã đượ c thay thế bằng

- 90 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




phươ ng pháp enzym. Sự phân cắt tinh bột bở i enzym đặc hiệu hơ n, có thể tạo ra

đượ c những sản phẩm r ất đặc thù, không thể thu đượ c bằng phươ ng pháp axit,

phản ứng nhanh hơ n, công nghệ đơ n giản hơ n và ít gò bó.

Hình 4.28 . Các giai đoạn chính và những biến đổi enzym tham gia trong việc

chế tác các sản phẩm thủy phân tinh bột

Trong sản xuất công nghiệ p các đặc điểm và các tính chất của các sản phẩmthườ ng phụ thuộc vào nguồn enzym đượ c sử dụng, nồng độ enzym và thờ i gian

thủy phân. Quá trình tạo dung dịch đườ ng có thể chia làm 3 giai đoạn:

- Dextrin hóa

- Đườ ng hóa

- Đồng phân hóa

4.3.2.1. Dextrin hóa: sự thủ y phân nữ a vờ i và thu nhận maltodextrin

Dextrin hóa bắt đầu bằng sự hòa tan từng phần các phân tử tinh bột. Ở tr ạng

thái tự nhiên, tinh bột tồn tại dướ i dạng các hạt r ắn, có khi phải xử lí nhiệt mạnh

mớ i phá hủy. Khi nhiệt độ vượ t quá một giớ i hạn nào đó gọi là nhiệt độ hồ hóa,

các phân tử tạo nên tinh bột, đặc biệt amiloza mớ i bắt đầu hòa tan. Thông thườ ng

- 91 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Trong công nghiệ p chế biến thực phẩm, các maltodextrin là các chất phụ

gia r ất đượ c quan tâm để chế tạo các thực phẩm cho tr ẻ em, thực phẩm ăn kiêng,

và thực phẩm để truyền tr ực tiế p cho bệnh nhân.

Ngoài ra, maltodextrin còn đượ c sử dụng như những chất tạo cấu trúc: chấttạo độ đặc, và độ nhớ t cho thực phẩm lỏng kiểu nướ c xốt, là chất k ết dính trong

sản xuất thức ăn chín. Trong công nghiệ p sản xuất mức quả, maltodextrin thay thế

gôm Ar ậ p để sản xuất k ẹo gôm và k ẹo cứng,làm tăng độ dẻo của k ẹo cao su đồng

thờ i giảm đượ c sự hồi đườ ng của k ẹo.

Một số maltodextrin sử dụng thay thế cho chất béo trong các sản phẩm như

bơ , sữa gầy. Dung dịch 20-25% maltodextrin này, sau một vài giờ có thể chuyển

thành một dạng gel thuận nghịch có cấu trúc tươ ng tự cấu trúc chất béo. Tuy nhiênkhi đưa vào các sản phẩm thực phẩm thì không cần đến hàm lượ ng maltodexrtin

cao như vậy vì phải tính đến các thành phần bổ sung khác như protein, tinh bột ...

4.3.2.2. Đườ ng hóa: sự phân cắt sâu sắc tinh bột

Giai đoạn đườ ng hóa là giai đoạn thủy phân các maltodextrin và các

oligosacarit thành đườ ng glucozơ , maltoza và maltotrioza. Tùy theo loại sản phẩm

mong muốn quá trình chuyển hóa này có thể đượ c xúc tác bở i một hay k ết hợ p

nhiều enzym. Khi sử dụng enzym amiloglucosidaza sẽ cho ra các sản phẩm giàu

glucozơ . Còn thủy phân bằng một hỗn hợ p các enzym β-amilaza và pululanaza thì

cho sản phẩm giàu maltoza (90%).

Việc tách riêng hai quá trình dextrin hóa và đườ ng hóa cho phép sử dụng

những điều kiện nhiệt độ và pH tối ưu để tăng hoạt độ của enzym cũng như để cơ

chất có tr ạng thái hòa tan tốt.

Nói chung đườ ng hóa đượ c tiến hành ở nhiệt độ khoảng 500

C tươ ng ứng vớ inhiệt độ tối ưu của các enzym sử dụng và ở pH hơ i axit (5-6).

Trong thực tế, các sản phẩm thủy phân tinh bột có thể đượ c sử dụng ngay,

không qua xử lí thêm hoặc cho qua những chuyển hóa tiế p theo.

- 93 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




* Đươ ng lượ ng dextro và thành phần các oligosacarit

Đươ ng lượ ng dextro (dextrose equivalent-DE) đượ c định ngh ĩ a là phần tr ăm

đườ ng khử có mặt trong dung dịch so vớ i tổng lượ ng oligosacarit. Do đó DE của

maltodextrin là dướ i 20, của các sirô glucozơ là giữa 20 và 70, của dịch thủy phânlà trên 97. Tuy nhiên định ngh ĩ a này có một số hạn chế, bở i lẽ hai sản phẩm thủy

phân tinh bột có thể có thành phần r ất khác nhau nhưng có cùng DE. Dù sao, DE

cũng là thông số quan tr ọng, bở i qua DE có thể biết đượ c một cách tươ ng đối

mức độ thủy phân cũng như tính chất chung của dịch thủy phân tinh bột . Thành

phần của các sản phẩm thủy phân đặc biệt phụ thuộc vào phươ ng pháp công nghệ

sử dụng.

Bảng 4.9. Thành phần các oligosacarit của các maltodextrin và của các sirô

glucozơ phụ thuộc vào DE và phươ ng pháp công nghệ.

DE

Thành

phần %

10(1)

20(1)

42 (1)

42(2)

63(1)

70(1)

G1G2G3G4

G5G6>G6

0,33,44,33,5

3,67,077,9

1,47,69,46,9

7,414,353,0

6271210

8730

19141210

8730

3732114

439

433075

3210

Ghi chú

(1) Nhận đượ c bằng thủy phân enzym β-amilaza(DE=42), bằng

amiloglucosidaza (DE=63 và DE=70)

(2) Nhận đượ c bằng thủy phân axit

* Độ ngọt và khả năng k ết tinh của dịch đườ ng tinh bột .

Khái niệm độ ngọt đượ c rút ra từ phân tích cảm quan. Độ ngọt đượ c định

ngh ĩ a bằng cách so sánh vớ i một dung dịch saccaroza đối chứng có cùng nồng độ

- 94 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




khối lượ ng. Độ ngọt tăng lên, một mặt cùng vớ i sự tăng nồng độ của các

oligosacarit, mặt khác cùng vớ i sự tăng giá tr ị DE, song cũng như yếu tố pH, nhiệt

độ và mức độ hydro hóa các đườ ng cũng có ảnh hưở ng tớ i giá tr ị này. Các sản

phẩm có hàm lượ ng glucozơ và maltoza cao thườ ng dễ dàng bị k ết tinh. Tính chấtnày đôi khi có ảnh hưở ng không tốt trong một số sản xuất như trong công nghệ sản

xuất mứt k ẹo. Trong tr ườ ng hợ p này, việc thêm một lượ ng nhỏ maltodextrin vào

có thể ngăn chặn đượ c sự tạo tinh thể đườ ng. Ở đây các phân tử này coi như là

một môi chất pha loãng đườ ng đơ n giản.

Bảng 4.10. Ngưỡ ng cảm nhận và giá tr ị độ ngọt tươ ng đối của các đườ ng.

Đườ ng Ng ưỡ ng cảm nhận, %

tr ọng l ượ ng thể tích

Giá tr ị t ươ ng

đố i về độ ng ọt

FructozaSacarozaGlucozơ SorbitolMaltozaMaltitolDung dịch đườ ng có DE:151825374243526478

0,170,460,750,731,080,68

3,252,502,201,681,211,541,070,800,73

17010061634368

141821273830435863

* Khả năng giữ nướ c và tạo áp suất thẩm thấu

Khả năng giữ nướ c là một tính chất quan tr ọng của các sản phẩm thủy phân tinh bột . Có thể nói, khả năng duy trì đượ c một độ ẩm nào đó cho một sản

phẩm là một tính chất chủ yếu của các dung dịch đườ ng có DE thấ p. Trong quá

trình bảo quản các sản phẩm thực phẩm, sự hấ p thụ nướ c có thể đưa lại những hiệu

quả khác nhau. Có thể r ất có lợ i trong bánh biscuit, bánh mì, kem. Ngượ c lại sự

- 95 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




hấ p thụ nướ c sẽ có tác dụng xấu trong sản xuất mứt k ẹo vì làm cho sản phẩm tr ở

nên đục và dính.

Các sản phẩm thủy phân tinh bột có DE cao có thể duy trì một áp suất thẩm

thấu cao trong môi tr ườ ng. Khả năng này càng mạnh nếu nồng độ sử dụng càngcao. Nó cho phép hạn chế đượ c sự phát triển các vi sinh vật không có lợ i và ổn

định đượ c nướ c cho sản phẩm. Tính chất này đặc biệt đượ c sử dụng trong sản xuất

các loại mứt.

* Khả năng tạo nhớ t của dung dịch đườ ng tinh bột

Độ nhớ t của các sản phẩm thủy phân tinh bột phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng

độ đườ ng và nhất là DE. Thực vậy, độ nhớ t giảm r ất nhanh khi DE càng tăng. Các

sản phẩm có DE thấ p đượ c sử dụng như tác nhân làm đặc, trong khi đó các sản

phẩm có DE cao đượ c sử dụng làm chất hóa dẻo cho các sản phẩm

Bảng 4.11 . Sự thay đổi độ nhớ t của các sirô glucozơ (50% theo thể tích) theo

DE và nhiệt độ

Nhi ệt độ , 0C DE=35 DE=43 DE=54 DE=75

273849

60

30,018,512,9

9,4

19,512,08,5

6,3

18,411,67,7

5,4

11,87,95,5

3,2

* Khả năng lên men của các sản phẩm thủy phân

Khả năng lên men của các sản phẩm thủy phân tinh bột cũng là một thuộc

tính của các dung dịch đườ ng có DE cao, cũng như các dịch đườ ng thủy phân có

hàm lượ ng oligosacarit thấ p phân tử lớ n. Khả năng lên men của dung dịch đườ ng

đượ c chú tr ọng khai thác trong nhiều ngành công nghiệ p có liên quan vớ i những

chuyển hóa sinh học như dượ c phẩm, hóa học, công nghiệ p thực phẩm.

4.3.2.3. Sorbitol và manitol

*Sorbitol- chất có vị ngọt như ng không phải là đườ ng

Sorbitol đượ c sử dụng trong công nghiệ p thực phẩm không phải là một sản

- 96 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




phẩm tách chiết mà ngườ i ta sản xuất nó bằng cách hydro hóa glucozơ .

Nói chung sản phẩm nhận đượ c ở dạng dung dịch đậm đặc 70% tươ ng ứng

vớ i độ hòa tan cực đại của nó trong nướ c ở 200C. Trong công nghiệ p, sorbitol

nhận đượ c từ các glucozơ nguyên chất hay từ dịch đườ ng tinh bột ngô, bằng cáchhydro hóa ở áp suất cao vớ i sự có mặt của niken. Nếu đi từ dịch đườ ng tinh bột thì

trong dung dịch thu đượ c còn có một số r ượ u đa chức C12 và C 18. Khi hydro hoá

dung dịch đườ ng glucozơ (DE=20-100) sẽ tạo ra đồng thờ i vớ i sorbitol còn có

r ượ u đa chức bậc cao như maltiol và maltotriol. Sorbitol tinh thể có antanpi hòa

tan trong nướ c r ất cao (112 J/g). Tính chất này r ất thích hợ p cho sản xuất mứt k ẹo

vì khả năng tạo cảm giác mát đượ c đánh giá cao.

Sorbitol là một sản phẩm màu tr ắng, không mùi, có vi ngọt dễ chịu,hòa tantốt trong môi tr ườ ng nướ c và r ượ u nhưng không hòa tan trong dung môi hữu cơ .

Điều lí thú là r ượ u này không có tính khử, không thể lên men đượ c và r ất bền vớ i

tấn công của vi khuẩn.

Các tính chất này đượ c mô tả như sau:

- Khả năng giữ nướ c cao: nướ c chỉ có thể bay hơ i r ất chậm khi có mặt một

lượ ng lớ n sorbitol trong dung dịch. Dựa vào tính chất này để tạo độ đặc sánh cho

mật ong.- Khả năng chịu nhiệt cao.

- Có tác dụng làm chậm sự k ết tinh của sacaroza và glucozơ , do đó các tinh

thể đườ ng tạo nên r ất nhỏ và không gây cảm giác trong miệng

- Độ ngọt thấ p (khoảng bằng ½ đườ ng sacaroza). Con ngườ i có thể sử dụng

nhiều hơ n mà không thấy khó chịu.

- Độ nhớ t của dung dịch đườ ng tươ ng đối thấ p nên dễ thao tác trong sản xuất.

- Có khả năng tạo phức vớ i kim loại nặng góp phần cải thiện việc bảo quản

các sản phẩm béo.

Bảng 4.12. tính chất của các alditol

Tính chấ t Sacaroza Maltitol Lactitol Sorbitol Manitol Xylitol Isomalt(1)

Độ ngọt(dung dịch

1,0 0,9 0,3 0,5 0,5 1,0 0,5

- 97 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




10%)Khả nănghút ẩmĐộ hòa tan,g/100mlnướ c ở

250CNhiệt lượ nghòa tan, J/gNănglượ ng, kJ/g

(-)

210

-17

17

(+)

-80

12

(-)

150

-50

8,5

(+)

235

-112

17

(-)

22

-121

17

(+)

185

-155

17

(-)

33

-38

8,5

Ghi chú: (1) Isomalt: glucozơ -sorbitol+glucozơ -manitol

(+) Có khả năng hút ẩm

(-) Không có khả năng hút ẩmSorbitol đi vào quá trình trao đổi chất của cơ thể bậc cao qua con đườ ng

chuyển hóa fructoza. Sự oxi hóa sorbitol và chuyển hóa oxi hóa fructoza vừa đượ c

tạo thành đều là những phản ứng xảy ra ở gan.Cơ chế này không phụ thuộc vào

insulin. Đối vớ i những ngườ i đái tháo đườ ng, sorbitol thể hiện một ưu điểm lớ n là

không làm tăng lượ ng glucozơ trong máu lên cao sau khi ăn. Chính vì vậy sorbitol

đượ c dùng trong sản xuất thức ăn kiêng cho ngườ i đái tháo đườ ng. Sorbitol không

phá hủy r ăng nên dùng sản xuất k ẹo cao su và thuốc đánh r ăng. Ngoài ra sorbitolcòn đượ c đưa vào trong công thức của nhiều loại thức ăn, nướ c uống. Ngườ i ta

còn dùng sorbitol để sản xuất vitamin C.

* Sử dụng manitol trong sản xuất k ẹo cao su

Trong thực tế ngườ i ta thườ ng hay tiến hành hydro hóa hỗn hợ p dịch

glucozơ -fructoza (tỉ lệ 1:1) hay “đườ ng nghịch đảo” vớ i sự có mặt của niken-

Raney để thu dung dịch sorbitol-manitol tươ ng ứng vớ i tỉ lệ 7:3. Do manitol ít hòatan nên nó đượ c tách ra khỏi dung dịch bằng k ết tinh hay sắc kí. Trong phươ ng

pháp này manitol đượ c tạo nên từ fructoza. Hiệu suất chuyển hóa phụ thuộc nhiều

vào kim loại đượ c sử dụng làm xúc tác. Những năm gần đây, sử dụng phươ ng

pháp đồng phân hóa và hydro hóa đồng thờ i hỗn hợ p glucozơ -fructoza đã thu đượ c

- 98 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




manitol vớ i hiệu suất trên 60%. Enzym glucoisomeraza sẽ giữ cân bằng nồng độ

giữa glucozơ và fructoza, trong khi đồng (Cu) hay platin(Pt) gắn trên chất mang

aluminosilicat dùng làm chất xúc tác cho quá trình hydro hóa.

glucoisomeraza

Glucoza Fructoza

Ngườ i ta đã tiến hành nghiên cứu các đườ ng hướ ng chuyển hóa enzym

khác. K ết quả thu đượ c cho thấy quá trình khử D-fructoza thành D-manitol có thể

thực hiện đượ c nhờ enzym manitoldehydrogenaza (EC.1.1.1.67) từ

Saccharomyces cerevisae. Cuối cùng phươ ng pháp k ết hợ p oxi hóa bằng enzym và

hydro hóa bằng hóa học đã đượ c triển khai. Đầu tiên glucozơ đượ c chuyển thành

glucozon bở i enzym glucozơ -2-oxydaza của Polyporous obtusus hay A. oryzae.

Sau đó glucozon đượ c chuyển thành hỗn hợ p manitol-sorbitol (tỉ lệ 3:2).

Trong cơ thể, sau khi thấm qua thành ruột, manitol bị oxi hóa thànhfructoza bở i enzym manitol-dehydrogenaza, 50% manitol đượ c thải ra theo phân

và nướ c tiểu, phần còn lại bị oxi hóa ở gan. Do manitol có độ đồng hóa thấ p nên

thuận lợ i cho sự bài tiết.

Sorbitol và manitol có thể đượ c este hóa hay ete hóa để tạo ra những chất

có chức năng đặc biệt hơ n.

Ví dụ: 1,4;3,6-dianhydrosorbitol đượ c đưa vào trong thành phần của một

số chất elastome từ polyuretan nhiệt dẻo, từ polycacbonat hoặc từ sợ i polyesternhằm làm tăng một số tính chất lí hóa của chúng. Điều thú vị là các thuốc có chứa

1,4;3,6-dianhydromanitol có tính chất đặc biệt là cắt cơ n đói.

Manitol đượ c sử dụng chủ yếu làm chất tạo ngọt không hút nướ c, có giá tr ị

dinh dưỡ ng thấ p nên đượ c sử dụng làm k ẹo cao su. Manitol tr ơ đối vớ i nhiều loại

ManitolSorbitol

H2H2H2

xúc tác Cu

- 99 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




thuốc nên đượ c dùng làm chất trung gian trong sản xuất thuốc giãn mạch như D-

manitol-hexanitrat. Ngoài ra nó còn đượ c sử dụng trong công nghiệ p sản xuất

nhựa và chất hóa dẻo.

Các đườ ng hướ ng biến hình sinh học tinh bột và các sản phẩm có liên quanđượ c tóm tắt trong sơ đồ

Hình 4.30. Các đườ ng hướ ng biến hình sinh học tinh bột và các sản phẩm

4.3.3. Bi ế n hình tinh bột bằng phảnứ ng t ổ ng hợ p có enzym và sự chế tác cylodextrin

4.3.3.1. Enzym xúc tác và cơ chế bi ế n hình để t ạo cyclodextrin

Các xyclodextrin hay dextrin schardinger là những sản phẩm đượ c tạo ra từ

tinh bột do tác động của các enzym transferaza.

- 100 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Các enzym thuộc nhóm này xúc tác quá trình chuyển hóa một bộ phận của

phân tử chất cho đến một phân tử chất nhận. Sự tạo thành xyclodextrin là một ví

dụ về sự biến hình tinh bột bằng phươ ng pháp sinh học.

Enzym cyclodextrin glucanotransferaza (CGTaza); cyclodextringlucozyltransferaza(1,4-α-D-glucan:1,4-α-D-glucopyranozyl transferaza, EC.2.4.1.19) có khả năng

chuyển hóa các mạch thẳng của tinh bột thành phân tử mạch vòng. Cơ chế xúc tác

của enzym này r ất phức tạ p. Nhìn chung có thể thấy giai đoạn đầu là giai đoạn khử

trùng hợ p phân tử tinh bột, tiế p đó là giai đoạn chuyển glucosit nội phân tử. Có 3

phản ứng đượ c xúc tác bở i enzym này:

- Tạo vòng từ các phân tử chuỗi dài:

Gn G(n-x) + Cyclo Gx

- Liên k ết hay liên hợ p các oligosacarit lại:

Xyclo Gn + A G(n) - A

- Tạo nên sự không cân xứng:

Gn + G m G(n-x) + G(m + x )

Như vậy hoạt hóa tạo vòng là một tr ườ ng hợ p riêng của hoạt tính không cân

xứng. Bovetto (1988) đã đưa ra giả thuyết là enzym này có hai trung tâm: một

trung tâm chịu trách nhiệm việc gắn k ết chất cho và một trung tâm chịu trách

nhiệm gắn k ết chất nhận nằm ở điểm khoảng cách hai đơ n vị glucozơ .

Sự thủy phân sẽ xảy ra sau khi đã “chuyển glucozit” đến tận gốc glucozơ

không khử tận cùng.

CGTaza có khả năng xúc tác chuyển hóa các mạch thẳng của tinh bột thành

các phân tử mạch vòng, chủ yếu là cyclodextrin α, β,và γ chứa 6,7,8 đơ n vị

glucozơ đượ c liên k ết bằng liên k ết α-1,4. Các chuỗi amiloza dài không phải là cơ

chất tốt nhất của enzym này.Ngườ i ta thấy lượ ng cyclohexadextrin thu đượ c cao

- 101 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




nhất khi phân tử amiloza đượ c phân giải thành các chuỗi có mức độ trùng hợ p

dướ i 100 và có lẫn amilopectin. Điều này cho thấy các đầu khử của các mạch bên

của phân tử amilopectin đóng vai trò là chất tiế p nhận cho sự thủy phân của

amiloza. Các oligozit mạch thẳng của tinh bột là những cơ chất tốt, cũng như cácgluxit có nhánh đều có thể tham gia vào trong các cyclodextrin để tạo ra các phân

tử vừa có vòng vừa có nhánh.

Các enzym CGTaza đượ c chia thành các nhóm: nhóm tạo ra chủ yếu α-

cyclod

za từ B.macerans ban đầu tạo ra β− cyclodextrin, sau đó là α-

và γ –

của các xyclodextrin

c tạo nên từ các đơ n vị

glucop

thấy các α−, β−, γ-cyclodextrin đều có dạng

hình x

extrin (ví dụ Bacillus macerans) và nhóm khác là β-cyclodextrin (ví dụ,

B.megaterium). Ngoài ra, sự phân bố các sản phẩm mạch vòng còn phụ thuộc vào

thờ i gian phản ứng.

Enzym CGTa

cyclodextrin có tỉ lệ là 42,44 và 14. Enzym này có đặc tính là thủy phân

đượ c những sản phẩm cyclodextrin của chính mình. Các vi sinh vật chủ yếu sinh

tổng hợ p đượ c enzym này là B.macerans , B.stearothermophilus, K.pneumoniae

và một giống thuộc Micrococcus. Nhiệt độ tối ưu của các enzym CGTaza nằm

trong khoảng 50-700C, pH tối ưu nằm giữa 5,0-7,0 và khối lượ ng phân tử của

chúng dao động từ 67000 đến 88000 Da. Còn pH tối ưu để tạo ra các cyclodextrin

nằm trong khoảng từ 4,5-9,0.

4.3.3.2. C ấ u trúc và tính chấ t

Cyclodextrin là những phân tử vòng lớ n đượ

yranozyl hình ghế C14 đượ c liên k ết vớ i nhau bằng liên k ết α-1,4. Các

cyclodextrin đượ c nghiên cứu nhiều nhất thườ ng chứa 6(α-cyclodextrin), 7(β-

cyclodextrin) và 8( γ- cyclodextrin) gốc glucozơ , nhưng các đồng đẳng bậc cao

của chúng có thể tớ i 12 gốc glucozơ .

Các nghiên cứu về tinh thể cho

uyến và đượ c giữ chặt bở i các liên k ết hydro giữa các nhóm hydroxyl bậc

hai của các gốc glucozơ k ề nhau. Các nhóm hydroxyl bậc nhất đều hướ ng ra bên

ngoài mạch vòng. Kích thướ c trung bình của vòng xuyến là 1,5 nm x 0,7 nm x 0,8

- 102 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




nm. Điều lí thú là các cyclodextrin có bề mặt bên trong k ị nướ c, còn bề mặt bên

ngoài thì háo nướ c.Cấu trúc này cho phép tạo ra những phức bao bền vững vớ i

những chất hữu cơ , vớ i muối và vớ i halogen. Vì vậy các chất k ị nướ c đều có thể

đượ c hòa tan. Tùy theo kích thướ c tươ ng đối của chúng mà các phân tử “kháchthể” đượ c bao bọc toàn bộ hay một phần, còn cyclodextrin thì đóng vai trò của

phân tử “chủ thể” hay chất tiế p nhận.

Phức hợ p này có tác dụng làm tăng độ bền của phân tử “ khách thể” không

chỉ tro

ọt nhẹ. Độ hòa tan của

chúng

ng nướ c mà còn trong không khí đối vớ i các sản phẩm khô; ngoài ra còn

làm tăng độ bền đối vớ i nhiệt độ, vớ i oxi hóa và thủy phân.

Ở tr ạng thái r ắn các cyclodextrin không màu có vị ng

nói chung thấ p nhưng sẽ tăng lên cùng vớ i nhiệt độ. Độ hòa tan có thể tănglên bằng cách thay thế một số nhóm hydroxyl bằng metyl hóa, amin hóa, este hóa

hay ete hóa. Trong tr ườ ng hợ p này, kích thướ c đườ ng kính của cyclodextrin không

bị thay đổi, song chiều sâu của lỗ hang thì bị giảm xuống. So vớ i các oligosacarit

mạch thẳng tươ ng ứng thì các cyclodextrin là những phân tử r ất bền. Tuy nhiên

chúng có thể bị phân hủy bở i axit mạnh và bở i tia gamma ,bền vững trong môi

tr ườ ng kiềm.

Chấ t Khố il ượ ng

phân t ử

Độ hòatan, g/ml

d 1 , A0 d 2 , A0 d 3 , A0 h, A0

-cyclodextrin18,5

5,66,8

4,25,6

8,810,8

7,87,8-cyclodextrin

γ-cyclodextrin

97211351297

14,5

23,2 8,0 6,8 12,0 7,8

Ghi chú:d1: Đườ ng kính trong cùng của phân tử cyclodextrin

so màu vớ i thuốc thử

đặc hi

đoạn các cyclodextrin bằng sắc kí lớ p mỏng vớ i

hệ dun

d2: Đườ ng kính ở giữa của phân tử cyclodextrintrind3: Đườ ng kính ngoài cùng của phân tử cyclodex

h: Chiều cao phân tử cyclodextrinằng phươ ng phápCó thể nhận ra các cyclodextrin b

ệu, thườ ng dùng là iot: Các α−, β−, và γ− cyclodextrin lần lượ t có màu tím

xanh,màu vàng nâu và màu nâu.

Ngườ i ta có thể tách phân

g môi khai triển là propanol/nướ c/ etyl acetate/ammoniac (6/3/1/1:V/V)

- 103 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




hoặc bằng sắc kí khí hay sắc kí lỏng cao áp.

4.3.3.3. Thu nhận cyclodextrin trong công nghi ệ p.

ủa tinh bột hay của các α-1,4

glucan

hó khăn:

- cyclodextrin từ tinh bột thấ p, khoảng 20-30%.

ây độc như

Kh ta hỗn hợ p α−,β−, γ- cyclodextrin cùng

vớ i cả

ợ c tạo ra nhờ tác động thuận nghịch

của en

ưỡ ng và độc hại của cyclodextrin

Chỉ có các enzym α-amilaza mớ i có khả năng thủy phân các cyclodextrin,

nhưng vớ i tốc độ chậm hơ n so vớ i thủy phân các oligosacarit mạch thẳng tươ ng

Cyclodextrin là những phẩm vật chuyển hóa c

khác bằng enzym cyclodextrin-glucozyl transferaza hay CGTaza.

Hiện nay trong sản xuất công nghiệ p, cyclodextrin còn có một số k

- Enzym CGTaza của B. macerans thườ ng khó tách lậ p và không bền ở

nhiệt độ cao.

Hiệu suất tạo

- Dung môi đượ c sử dụng để k ết tủa các cyclodextrin có thể g

tricloetylen hay brom benzene.

i chuyển hóa tinh bột thườ ng cho

maltoza và các oligosacarit khác. Nói chung β-cyclodextrin đượ c tạo thành

nhiều nhất. Tỉ tr ọng của ba loại cyclodextrin thu nhận đượ c thườ ng phụ thuộc vào

bản chất của enzym CGTaza đượ c sử dụng.

Các cyclodextrin có nhánh có thể đư

zym pululanaza hay của enzym isoamilaza từ Pseudomonas. Cuối cùng, các

cyclodextrin có thể hoặc đượ c trùng hợ p vớ i nhau, hoặc đượ c liên k ết vớ i các hợ pchất cao phân tử và sự tạo nhánh lại dễ dàng. Các cyclodextrin có liên k ết ngang

đượ c sản xuất bằng cách sử dụng các hợ p chất hai hay nhiều nhóm chức như

aldehyt, xeton, alyl halogenua, isocianat, epoxit, epiclohydrin, epoxypropylete hay

etylenglycol. Các polymer của các cyclodextrin thườ ng đượ c sử dụng trong các

sắc kí để phân đoạn các phân tử có cấu trúc giống nhau, các chất đồng phân quang

học và các đồng phân như axit amin thơ m, các nucleozit của các nucleotit và các

prostaglandin A,B,F.

4.3.3.4. Tính chấ t dinh d

- 104 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




ứng. Vớ i α-cyclodextrin và β-cyclodextrin thì sau 20h thủy phân bở i enzym α-

amilaz

a của nấm mốc Aspergillus oryzae vẫn còn lại 98% và 83% trong khi đó các

γ-cyclodextrin thì sau 20h lại bị thủy phân r ất nhanh bở i enzym này. Có điều là sự

thủy phân của b-cyclodextrin bở i b-amilaza của tụy lợ n xảy ra r ất chậm, trong khiđó sự thủy phân của a-cyclodextrin lại nhanh hơ n. Khi so sánh sự thủy phân của

g- cyclodextrin và của tinh bột bở i enzym a-amilaza từ dịch bột của nhiều tác giả

cho thấy: tỉ lệ chuyển hóa của cyclodextrin cao hơ n khoảng 1% so vớ i tỉ lệ nhận

đượ c từ tinh bột sau 5h thủy phân. Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy đưa b-

cyclodextrin đượ c đánh dấu bằng 14C vào thức ăn của chuột đều không gây một

sự tích tụ đặc biệt nào trong cơ thể. Khoảng 50% lượ ng 14C đã đượ c thải ra ngoài

giữa giờ thứ 4 và giờ thứ 30 sau khi ăn vào. Ngượ c lại vớ i đườ ng glucozơ có đánhdấu sẽ cho đáp số sau 2h. Tuy nhiên ở những động vật đượ c nuôi bằng b-

cyclodextrin có đánh dấu độ phóng xạ quan sát đượ c thườ ng mạnh hơ n so vớ i

những động vật cho ăn bằng đườ ng glucozơ đánh dấu. Điều này khiến ngườ i ta

ngh ĩ đến một quá trình lên men nữa. Antencci và Palmer (1984) đã chứng minh

r ằng trong nhiều vi sinh vật đườ ng ruột có khả năng phân hủy các cyclodextrin.

Trong 30 chủng Bacteroide đượ c nghiên cứu, 24 chủng có khả năng sử dụng

cyclodextrin làm nguồn năng lượ ng duy nhất.

Bảng 4.13. Sự tạo thành các cyclodextrin phụ thuộc vào nguồn enzym CGTaza

Nguồn Thờ igian phản

α-Cyclodextrin β-Cyclodextrin γ-Cyclodextrin

ứng B.circulanus 1 0,16 1 0,20

B.maceranus

B.megaterium

ophilus

0,16

0,401

1

10,59

88

0,22

0,200,10

.stearotherm B

201

20120120

0,40

0,6211

1

10,10,4

0,20

0,130,070,02

- 105 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




khác nhau: đo phổ cực tím, huỳnh quang, cộng hưở ng từ hạt nhân, độ hòa tan. Lúc

đầu lỗ hang đượ c chứa đầy nướ c, khi hình thành phức bao, các phân tử nướ c này

bị đẩy ra ngoài mà không làm thay đổi hình dạng của các cyclodextrin. Nói chung

tất cả các phân tử đượ c bao đều ở cùng độ nghiêng chắc chắn theo cách có lợ i chocác liên k ết Van der Waals. Tươ ng tác chủ yếu ở đây có bản chất k ỵ nướ c: nó là

k ết quả của sự tổ hợ p các tươ ng tác Van der Waals trong lỗ hang, của sự tăng

cườ ng entropi do phá hủy lớ p nướ c bao quanh phân tử chất khách thể, và của sự

mất entropi do việc giữ cố định phân tử chất khách thể trong lỗ hang.

Hiện nay ngườ i ta đã biết rõ các điều kiện để tạo phức bao thông thườ ng,

các phân tử chất khách thể phải có kích thướ c tươ ng hợ p vớ i kích thướ c của lỗ

hang cyclodextrin. Tuy nhiên các phân tử có thể tích lớ n hơ n lỗ hang vẫn có thể tạo phức bao qua một số nhóm hay mạch bên của chúng làm môi giớ i.

ế p xúc giữa

các ph

ườ ng k ị nướ c.

ứ

hang về p oxyl bậc một đã bị bao vây bở i một “cái nền” k ị nướ c,

cũng n

nên mềm ụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của

Nhiều mô hình khác nhau đượ c đưa ra để mô tả sự tươ ng hợ p cần thiết giữa

các cyclodextrin và các phân tủ khách thể. Sự tạo thành phức bao cũng phụ thuộc

vào độ có cực của phân tủ chất khách thể. Các phân tử đựoc bao bên trong phân tủ

cyclodextrin thườ ng đượ c định hướ ng theo cách có lợ i tối đa cho sự ti

ần k ị nướ c của chúng và lỗ hang vốn có tính k ị nướ c của cyclodextrin.

Thườ ng các yếu tố hình học quan tr ọng hơ n các yếu tố hóa học. Sự tạo thành phức bao bị chi phối bở i các yếu tố sau:

- Khả năng của phân tử chất khách thể khớ p đượ c hoàn toàn hay một

phần vào lỗ hang.

- Sự mất nướ c trên bề mặt trong của than hình nón cụt kéo theo sự mất

năng lượ ng.

- Sự chuyển dịch một phần năng lượ ng từ cyclodextrin sang phân tử chất

khách thể do môi tr

Ph c bao của các cyclodextrin đã đượ c metyl hóa là bền nhất, bỡ i lẽ lỗ

hía các nhóm hydr

hư do đã khử bỏ các liên k ết hydro nội phân tử nên vòng cyclodextrin tr ở

dẻo hơ n. Độ bền của phức bao ph

- 107 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




dung m

ử đượ c bao có

ngh ĩ a

nhạy của nó trong các quá trình như thủy phân, oxi hóa, hay

quang phân

làm chất bao thườ ng ở 3 tác dụng sau:

+ Thay

ượ c các phân tử hoạt động mạnh mà không có bất tr ắc nào

ho một số chất.

hợ p phức tạ p.

ôi. Ta đều biết phức bao thườ ng đượ c tạo nên trong dung môi hỗn hợ p

nướ c-r ượ u, do đó không một tươ ng tác nào có thể tự hình thành giữa các

cyclodextrin và các phân tử vòng thơ m trong dung môi không cực.

Trong phức bao đơ n giản nhất, một phân tử chất khách thể đượ c cấm cungmột mình ở trong phân tử cyclodextrin theo tỉ lệ 1:1. Đa số các chất đượ c bao toàn

bộ trong phân tủ cyclodextrin thườ ng có khối lượ ng phân tử xê dịch từ 80-250.

Vớ i những phân tử có khối lượ ng lớ n hơ n thì chỉ một phần phân t

là tỉ lượ ng tươ ng hợ p có thể là 1:1, 2:1 hay 1:2. Phươ ng pháp chế tác r ất

đơ n giản: Khuấy dung dịch cyclodextrin vớ i dung dịch có phân tủ muốn bao và

sau đó loại bỏ nướ c.

* Ứ ng dụng của phứ c bao

Phức bao đượ c ứng dụng làm vỏ bọc cho một phân tử có hoạt tính cao hay

dễ bay hơ i để giảm độ

Sử dụng cyclodextrin

đổi khả năng phản ứng hóa học của phân tử chất khách thể:

-Tạo độ bền cho những chất nhạy cảm vớ i ánh sáng hay vớ i oxi

- Phối tr ộn đ

- Lựa chọn phản ứng bằng cách bao bọc các nhóm định chức.

+ Gắn cố định các chất dễ bay hơ i:

- Cải tiến quá trình tàng tr ữ và bảo quản.

- Giảm lượ ng chất thơ m cần thiết nhờ giảm tôn thất.

- Thiết lậ p đượ c công thức về liều lượ ng cần thiết.

+ Thay đổi các tính chất lí hóa:- Tăng độ hòa tan hoặc khả năng tạo nhũ c

- Cải thiện độ phân tán.

- Che khuất cục bộ một số hợ p chất quan trong hỗn

- 108 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Chươ ng 5.

5.1. Ứ ng dụng tinh bột biến hình trong công nghiệp thự c phẩm

5.1.1. Ứ ng d ụng tinh bột bi ế n hình bằng phươ ng pháp axit làm chấ tổ nđị nh sữ a chua.

Tinh bột biến hình bằng phươ ng pháp axit đượ c ứng dụng r ộng rãi trong

các ngành công nghiệ p. Bên cạnh khả năng tạo gel, chất làm ổn định, chất làm đặc

còn có khả năng tan dễ dàng trong nướ c ấm, là một phụ gia quan tr ọng để sản xuất

các sản phẩm hòa tan như cà phê, bột trái cây, bột sữa chua, bột đậu nành và các

loại trà uống khác. Trong công nghiệ p dệt và công nghiệ p giấy cũng là thành phầnkhông thể thiếu đượ c, để làm tăng độ bền độ mài mòn và độ bóng của sản phẩm.

Hiện tại các nhà máy sữa thườ ng dùng phụ gia polyaards cho sản phẩm sữa

chua, nó tạo gel, tạo độ đặc và làm ổn định khối sữa chua thành phẩm nhưng phải

nhậ p ngoại đắt tiền,có thể thay thế bằng tinh bột biến hình để tạo gel và làm chất

ổn định sữa chua.

* Tối ư u hóa điều kiện công nghiệp sản xuất tinh bột biến hình ứ ng dụng

làm chất ổn định sữ a chua.

Vớ i mục đích là cho sữa chua có khả năng tạo gel tốt nhất, chọn 2 đại lượ ng

độ nhớ t sữa chua và độ bền gel sữa chua làm 3 mục tiêu của bài toán tối ưu hóa.

Cả 2 hàm này đều có gía tr ị cực đại, nên phải tìm tối ưu cho cả 2 quá trình này

bằng phươ ng pháp chậ p tuyến tính.K ết quả: tìm đượ c điều kiện tốt nhất để sản xuất

tinh bột biến hình bằng axit ứng dụng làm chất ổn định gel cho sản phẩm sữa chua là

nồng độ tinh bột 37,5%, hàm lượ ng axit 112,5ml (0,5N) và thờ i gian biến hình 78 phút. Ở điều kiện này khả năng tạo gel của sữa chua cao nhất thể hiện ở giá tr ị độ bền gel là

560g và độ nhớ t là 39,04 CSt. Chọn qui trình sản xuất sữa

chua:

Ứ NG DỤNG CỦA TINH BỘT BIẾN HÌNH

- 109 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Hình 5.1. Qui trình sản xuất sữa chua

Sữa bột

Đườ

Chất ổn định1%

Đườ ng 2%

Sữa tươ i

Gia nhiệt

Tr ộn khô Nướ c giaPha chế độ ẩm 60-80%

ng

Khuấy tr ộn (T=20’)

nhiệt

Thanh trùng (95

0

C)

Đồng hóa (2 phút)

Lọc chân không

Làm nguội (420C)

Lên men (t0=420C, T=4-6h, pH=4-5)Men giống 5%

Phá gel (T=1 phút)

Để nguội ở nhiệt độ phòng

Rót hộ p

Bảo quản (T=24h, t =4-6 C)0 0

- 110 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Nguyên liệu:

- Sữa tươ i của Vinamilk đượ c phối tr ộn vớ i sữ bột gầy.

Tỉ lệ phối tr ộn sữa tươ i và sữa bột gầy: 93/3

-

Chất ổn định là 1%, thành phần như sau:+ Tinh bột biến hình: 0,6%

+ Pectin: 0,2%

+Gelatin: 0,2%

5.1.2.Ứ ng d ụng tinh bột oxi hóa vào h phồng tôm

Một trong số ứng dụng quan tr ọng là tạo độ dòn, độ xố p cho sản phẩm. Nhờ

sự tạo thành các nhóm cacboxy tác dụng đẩy nhau là tăng độ

phồng nở của tinh bột lên nhiều lần và độ tr ắng cao sau khi đượ c oxi hóa.

công nghệ sản xuấ t bán

l tích điện âm nên

Hình 5.2. Qui trình sản xuất bánh phồng tôm.

- 111 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




* Tối ư u hóa điều kiện công nghệ để sản xuất tinh bột biến hình oxi hóa ứ ng

dụng l

ĐY23

à ủa bánh phồng tôm đượ c xácđịnh theo ph của bánh phồng tôm đượ c đánh giá theo

tỉ tr ọng, bằng cách cho bánh đã bi c khối lượ ng và đã bọc 1 lớ p parafin vào

nướ c, dựa và à khối lượ ng của bánh tính đượ c tỉ tr ọng

Bảng 4.14. Các điều kiện công nghệ để sản xuất tinh bột oxi hóa để làm bánh

phồng tôm

àm bánh phồng tôm

Tiến hành thực nghiệm theo ma tr ận T

H m mục tiêu đượ c chọn là độ phồng nở cươ ng pháp đo. (độ phồng nở

ết tr ướ

o thể tích bánh trong nướ c v

của bánh.)

-Tối ưu hóa thực nghiệm theo phươ ng pháp dốc đứng

Thu đượ c các điều kiện công nghệ sản xuất tinh bột oxi hóa để làm bánh phồng

tôm có độ phồng nở tốt nhất.

Loại tinh bột N ồng độ

tinh bột %

Thể tích nướ c javel, ml

Thờ i gian

bi ế n hình ,h

Độ phồng

nở g/cm3

Tinh bột sắndây

31 10,5 6,2 0,350

Tinh bột sắn 30,5 13,5 7 0,328

5.1.3.Ứ ng d ụng tinh bột hu ỳnh tinh bi ế n hình bằng axit trong sản xuấ t bánh qui x ố p

Trong công nghiệ p sản xuất bánh qui, thườ ng bổ sung tinh bột vào quá

trình nhào bột để có độ dòn, xố p thích hợ p. Trong quá trình nướ ng sẽ tạo trên bề

mặt sản phẩm chất dextrin làm cho sản phẩm bóng đẹ p. Xu hướ ng ứng dụng tinh

bột huỳnh tinh có triển vọng lớ n vì r ẻ và có độ dòn, xố p cao.

Bảng 4.15. Thự c đơ n pha chế bánh qui xốp

Nguyên li ệu Khố i l ượ ng (g) Nguyên li ệu Khố i l ượ ng (g)

Bột mì 900 Tinh bột biến hình 100Đườ ng 450 Bơ 250Sữ a 150 Tr ứng 180 (3 quả)Muối 4 NaHCO3 4NH4HCO3 8 Đườ ng chuyển hóa 10

- 112 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Qui trình công nghệ:

Hình 5.3. Qui ố p

Chọn hìn à

ệ ọn lựa tin ến hình phù hợ p vớ ố p các

tác giả ến hành quá trình biến hình tinh bột vớ i những điều kiện khác nhau.

Điều ki đượ y trong bảng 4.16ố p

trình sản xuất bánh qui x

tinh bột biến h bổ sung v o bánh qui xốp

Để thực hiện vi

đã ti

c ch h bột bi i bánh qui x

ện biến hình c trình bà Bảng 4.16. Các điều kiện biến hình tinh bột để sản xuất bánh qui x

Điều kiện biến hìnhMẫu

bánhTinh bột biến hình Thờ i gian biến hình

(phút)

Hàm lượ ng axit

HCl 0,5N, ml

A Mẫu bột bình thườ ng 0 0

B Tinh bột biến hình 1 30 50C bột b ình 2 50Tinh iến h 120

D bột b ình 3Tinh iến h 30 210

E h bột b n hình 4 200Tin iế 120

- 113 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




Dùng cảm quan đánh giá các mẫu bánh qui đượ c sản xuất theo qui trình và

ực đơ n đã

Mẫu E

ạo độ dòn xố p cao hơ n nhiều so vớ i tinh bột chưa biến hình.Qua nghiên cứu các tác giả đã khẳng định:

. Tinh bột huỳnh tinh đượ c biến hình ở nồng độ tinh bột 37,5%, hàm lượ ng axit

112,5 ml và thờ i gian 78 phút có khả năng tạo gel tốt nhất cho sữa chua (sử

dụng nguồn nguyên liệu trong nướ c, giảm giá thành)

. Tinh bột huỳnh tinh biến hình ở nồng độ tinh bột 33%, hàm lượ ng axit 200 ml

và thờ i gian 120 phút có khả năng tạo độ dòn, xố p cao. Khi đượ c bổ sung vào

thực đơ n sản xuất bánh qui xố p vớ i tỉ lệ 10% tổng lượ ng bột.. Tinh bột sắn oxi hóa ở nồng độ tinh bột 30,5%, thể tích nướ c javel 13,5 ml và

thờ i gian oxi hóa 7h có khả năng tạo độ phồng nở tốt nhất khi sản xuất bánh

phồng tôm.

5.1. 4.Ứ ng d ụng tinh bột bi ế n hình trong sản xuấ t giò chả .

th đề xuất.

ưa thích nhất, chứng tỏ tinh bột biến hình bằng axit khi bổ sung vào

bánh qui t

1

2

3

5.1.4.1.Thuyế t minh qui trình sản xuấ t:

Thực đơ n:

1. Thịt nạc :1200g 2. Mỡ :500g

3. Muối :12g 4. Đườ ng :40g

5. Bột ngọt : 6g : 40g

:1 otph

9. Hành :10g 10. Tỏi

: 0,9g

1. T heo t - Yêu n ngoài mà ịt khô, mỡ có màu và mùi vị

bình thườ ng ắ hườ ng, sáng kh ắc, độ

đàn cao.

- Loại thịt: thịt nạc đùi, nạc thân, nạc vai.

6. Nướ c mắm

7. Tiêu tr ắng 2g 8. Polyph ate : 4g

:20g

11. Vitamin C

hịt ươ icầu khi chọn thịt: bê ng th sắc

, chỗ vết cắt khối thịt có màu s c bình t ô, r ắn ch

hồi

- 114 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




2. Mỡ

i săn chắc, có màu sắc bình thườ ng và không có mùi lạ.

3. Tinh

hông ảnhhưở ng c thịt tức lọc bỏ gân, mỡ , máu,

nhỏ

- Khối mỡ phả

lọc cắt nhỏ

- Để tạo điều kiện cho sự tạo gel trong công đọan quết thịt, k đến cấu trúc gel, chúng ta phải tiến hành lọ

da còn sót lại.

-Tạo điều kiện cho công đoạn xay thô, cắt thịt và mỡ thành những miếng

cỡ : 5x5x2 cm.

Hình 5.4. Qui trình sản xuất giò chả:

máy chém gân để xay riêng thịt nạc, thịt mỡ trong thờ i gian 30s.

ơ n 200 C. Đây là nhiệt độ tốt nhất

4. Xay thịt

a. Xay lần 1 (xay thô)

- Dùng

- Nhiệt độ khối thịt sau khi xay phải nhỏ h

- 115 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




cho ra khối thịt xay mềm, mịn và nhẵn. Nhiệt độ này cũng làm chậm sự phát triển

ịt)

quết. Tổng thờ i gian quết khoảng 5-10 phút.

m mát xay luôn thấ p hơ n 50C và khối thịt sau khi quết phải

ướ i 200C để khối thịt xay mềm, mịn, nhẵn và luôn giữ đượ c cấu trúc gel.

5. Phối tr ộn

- Cho thịt quết, mỡ đã xay nhỏ vào máy phối tr ộn.- Cho thêm hỗn hợ p nướ c mắm, tiêu, hành, tỏi và vitamin C vào.

- Cho máy chạy khoảng 2-3 phút.

- Sau khi tr ộn xong khối thịt sẽ đồng nhất và k ết dính tốt hơ n.

- Nhiệt độ khối thịt sau khi phối tr ộn phải nằm trong khoảng 25-270C.

6. Gói, buộc dây và luộc

- Là công đoạn quan tr ọng vì nó ảnh hưở ng đến chất lượ ng và thờ i gian bảo

quản.- Luôn giữ nhiệt độ nướ c luộc 90-950C. Nếu nhiệt độ nướ c luộc quá cao sẽ

làm bề mặt sản phẩm không đẹ p. Nếu nhiệt độ nướ c luộc thấ p thì sản phẩm không

chín và nhanh hỏng.

- Thờ i gian luộc:

+ Sản phẩm 200 g: 30 phút

+ Sản ph

+ Sản phẩm 1 kg: >60 phút

:

uản càng thấ p. sản phẩm bảo quản càng lâu

của vi khuẩn trong thịt và thiết bị.

b. Xay lần 2 (quết th

- Cho thịt xay thô vào máy quết, quết khoảng 5 phút thì cho gia vị vào theothứ tự: Muối, đườ ng, bột ngọt (tinh bột + Muối polyphotphat) hay tinh bột Hình

vào và tiế p tục

- Sau khi quết xong, mở của lấy thịt ra.

- Nhiệt độ là

d

ẩm 500g : 50 phút

7. Bảo quản

- Nhiệt độ bảo q

- 116 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




- Trong công ụng để hồ sợ i, hất hồ cứng.

Khi bổ sung m làm tăng kh òa tan, độ nhớ t cho việc

hồ sợ i vải ở lực.

- Trong dụng t photphate để pha bột sáttrùng trong thuật, dễ lành vết thươ ng hơ n, tăng nhanh sự phát triển của

ô.Tinh bột photphate cùng vớ i cacboxymetyl cellulose (CMC) dùng làm chất xử

ong nông nghiệ p: tr ộn 0,5-5% tinh bột photphate vào đất mặn nhằm làm

ng tí

cide glutamic, cồn tạo

ổn định

ng các sản phẩm cần ổn định khi

à hươ ng liệu, cho vào sữa lạnh để

otphate còn đượ c dùng để ổn định

ọc

cho các phân tủ chất khách thể. Phức này làm tăng khả năng hòa tan và hấ p thụ

à giảm tác dụng phụ của thuốc. Ngườ i ta

thườ

ản ứng phụ của một trong số đồng phân enantiome.Tuy nhiên qua sắc kí ái

lực v

nghiệ p dệt: sử d in nhuộm vải, làm c

tinh bột photphate nhằ ả năng h

điều kiện gia nhiệt có áp

công nghiệ p dượ c, tẩy r ửa: sử phẩu

tinh bộ

m

lí nướ c thải bằng phươ ng pháp lắng.

- Tr

tă nh giữ nướ c, đặc biệt trong tr ồng cỏ. Sử dụng tinh bột photphate như chất

phụ gia bổ sung vào thức ăn của gia súc, gia cầm.

- Trong công nghiệ p đúc: tinh bột photphate cùng vớ i ahỗn hợ p k ết dính trong việc tạo khuôn.

-Trong công nghiệ p thực phẩm: tinh bột photphate đượ c dùng để

tr ạng thái nhũ tươ ng ổn đinh độ bền, độ đặc tro

tan giá. Tinh bột photphate tr ộn khô vớ i đườ ng v

định dạng sản phẩm bánh pudding. Tinh bột ph

tr ạng thái nhũ tươ ng của sốt mayonnaise, cải thiện chất lượ ng bánh mì...

5.3. Ứ ng dụng của cyclodextrin.

- Công nghiệp dượ c:

Sử dụng cyclodextrin làm chất bao có khả năng làm tăng hoạt tính sinh h

thuốc. Như vậy có thể tiết kiệm thuốc v

ng dùng cyclodextrin để sản xuất steroit, thuốc giảm đau, thuốc chống nhiễm

trùng.Một số thuốc thườ ng ở dạng hỗn hợ p raxemic không thể dùng điều tr ị đượ c

do ph

ớ i β-cyclodextrin sẽ cho phép chuyển hóa một số sản phẩm đồng phân

- 118 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




raxem

- Cô

chất béo của sữa, cũng như để

vận t

n đượ c dùng để sản xuất các chất tẩy r ửa, chất xúc tác, phân

tách cá

xtrin thườ ng đượ c sử dụng trong phân tách các đồng phân. Các pha ghépnày nh

hỗn hợ p raxemic bằng cách tạo nên phức đặc hiệu lậ p thể.

ic để có lợ i cho điều tr ị như các chất phong bế β, các chất làm dịu, thuốc

chống histamin, thuốc chống co giật, thuốc lợ i niệu, các chất chống gây nghiện.

- Nông nghiệp:

Các cyclodextrin làm tăng năng suất của ngũ cốc. Ở những hạt giống đượ c

xử lí bằng b-cyclodextrin sự nảy mầm chậm lại vài ngày nhưng năng suất thu đượ c

cao hơ n 20-40% so vớ i mẫu đối chứng.

ng nghiệp thự c phẩm:

Sử dụng cyclodextrin để sản xuất dầu ăn, chất thơ m, chất màu, vitamin…

b-cyclodextrin đượ c dùng để loại cholesterol trong

ải các chất thơ m.

- Công nghiệp mỹ phẩm:

Cyclodextrin đượ c sử dụng trong sản xuất dầu bôi đầu, nướ c hoa…

- Công nghiệp nông hóa:

Cyclodextrin đượ c dùng để sản xuất thuốc tr ừ sâu, thuốc diẹt cỏ, thuốc tr ừ

nấm…

- Công nghiệp hóa dượ c:

Các cyclodextri

c hợ p chất…Các cyclodextrin sau khi đượ c ghép lên phân tử chất mang cao

phân tử như sepharose 6B hay silicagel đượ c dùng làm phối tử trong sắc kí ái lực.

Các enzym cyclodextrin glucozyltransferaza, b- và a-amilaza của ngũ cốc đều

đượ c tinh sạch trên gel kiểu này. Pha cố định đượ c ghép trên cơ sở các

cyclodeanh chóng thể hiện khả năng đáng ngạc nhiên trong tr ườ ng hợ p pha nghịch

đảo cổ điển và thậm chí trong pha bình thườ ng thì khả năng lựa chọn của chúng

gần giống vớ i khả năng của pha diol. Một ứng dụng nữa là ứng dụng phân tích các

- 119 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




TÀI LIỆU THAM KHẢO

ạnh, 2003. Nghiên cứu các dạng biến hình tinh bột hoa

màu và ứng dụng trong công nghiệ p thực phẩm. Luận án tiến s ĩ k ỹ thuật.Tr

ằng phươ ng pháp axít, Táp chí

ố 2, tr. 30-34.

3. T

ng tớ i quá trình biến hình tinh bột. K ỹ yếu hội thảo khoaẩm và bảo vệ môi tr ườ ng, NXB Đại học Quốc gia T.P

Hồ Chí Minh, tr. 114-122.

4. L h. NXB

5. L

n hình tinh bột sắn dây bằng phươ ng pháp enzym. Các yếu tố ảnh hưở ng

tinh bột. Tạ p chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà

Nẵng, số 9, tr.45-50.

6. N

1. Tr ươ ng thị Minh H

ườ ng đaih học bách khoa Đà Nẵng.

2. Tr ươ ng thị Minh Hạnh, Lê Văn Hoàng, Biện Thị Khánh Phướ c, 2002.

Nghiên cứu biến hình tinh bột bình tinh b

Khoa học và công nghệ s

r ươ ng Thị Minh Hạnh, Tr ần Thị Xô, Huỳnh Thanh Hiệ p, Võ Văn

Nha,2000. Biến hình tinh bột bằng phươ ng pháp axít trong môi tr ườ ng ancol.

Các yếu tố ảnh hưở học công nghệ thực ph

ê Văn Hoàng, 2006. Ứ ng dụng và triển khai công nghệ sau thu hoạc

Đà Nẵng.

ê Văn Hoàng , Tr ươ ng Thị Minh Hạnh, Châu Thanh Hiền,2002. Nghiên cứu

biế

đến quá trình biến hình

guyễn Văn Khôi, 2005. Polysacarit và ứng dụng các dẫn xuất tan của chúng

trong thực phẩm. NXB Khoa học và K ỹ thuật, Hà Nội.

7. Lâm Xuân Thanh,1996. Nghiên cứu các phươ ng pháp biến hình protein đậu

tươ ng và ứng dụng trong công nghiệ p thực phẩm. Luận án PTS Khoa học k ỷ

thuật, Tr ườ ng đậi học Bách khoa Hà Nội.

8. Lê Ngọc Tú (chủ biên), 1999. Hóa học thực phẩm. NXB Khoa học và K ỷ

thuật, Hà Nội

9. Lê Ngọc Tú (chủ biên), 2002. Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt. NXB

Khoa học và K ỷ thuật, Hà Nội.

- 120 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




M

M

Ch

CẤU .................. 2

...... 4

defined.

............................................... 8

1.3 tinh bột .................................................................. 11

1.3.2 Ph 12

1.3.3 Tính hấ p phụ của tinh bột .............................................................................. 13

1.3.4. Khả năng hấ p thụ nướ c và khả năng hòa tan của tinh bột ......................... 13

1.4 Nhữ ng tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nướ c.............................. 13

1.4.1 Độ tan của tinh bột.......................................................................................... 13

1.4.2 S ự tr ươ ng nở ................................................................................................... 14

1.4.3 Tính chấ t hồ hóa của tinh bột ........................................................................ 14

1.4.4. Độ nhớ t của hồ tinh bột ................................................................................. 15

1.4.5. Khả năng t ạo gel và sự thoái hóa gel............................................................ 15

1.5 Vai trò của tinh bột đối vớ i chất lượ ng gạo ....................................................... 15

Chươ ng 2.......................................................................................................................... 17

CÁC PHƯƠ NG PHÁP HIỆN ĐẠI ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ SỐ CƠ BẢN CỦA

TINH BỘT....................................................................................................................... 17 2.1. Xác định tinh bột bằng phươ ng pháp so màu. .................................................. 17

2.2. Xác định nhiệt độ hồ hóa của tinh bột bằng phươ ng pháp phân tích nhiệt vi

sai .................................................................................................................................. 22

2.3. Cách xác định độ hòa tan và khả năng hydrat hóa của tinh bột ..................... 23

ỤC LỤC

Ở ĐẦU............................................................................................................................ 1

ươ ng 1............................................................................................................................ 2

TẠO VÀTÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT ............................................1.1. Hình dạng, đặc điểm, kích thướ c hạt tinh bột..................................................... 2

1.1.1. Dùng vi ảnh của kính hi ể n vi đ i ện t ử quét ...............................................

1.1.2. Nghiên cứ u kích thướ c trung bình của hạt tinh bột bằng phươ ng pháp

nhi ễ u x ạ lazer................................................................ Error! Bookmark not

1.2 Thành phần hóa học của tinh bột .......................................................................... 8

1.2.1 Thành phần cấ u trúc của amiloza. ..................

1.2.2 Thành phần cấ u trúc của amilopectin........................................................... 10 . Các phản ứ ng tiêu biểu của

1.3.1. Phản ứ ng thủ y phân ...................................................................................... 11

ản ứ ng t ạo phứ c..........................................................................................

- 122 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




4.2.3. Bi ế n hình tinh bột bằng oxy hóa................................................................... 66

4.2.4. Nghiên cứ u bi ế n hình tinh bột bằng phươ ng pháp oxi hóa ....................... 68

4.2.5. Bi ế n hình tinh bột bằng x ử lí t ổ hợ p để thu nhận tinh bột keo đ ông .......... 72

4.2.6. Bi ế n hình bằng cách t ạo liên k ế t ngang ....................................................... 73

4.3 Biến hình sinh học tinh bột .................................................................................. 76

4.3.1 Các tác nhân bi ế n hình tinh bột ..................................................................... 76

4.3.1.1 Các enzym thủ y phân ................................................................................ 76

*

*

*

*

*

*

*

*Sor

* Sử

cy 0

Các enzym đặc hiệu vớ i liên k ết -1,4.................................................................... 76

* Các enzym đặc hiệu vớ i liên k ết - 1,6 ................................................................... 84

Các enzym đặc hiệu vớ i liên k ết - 1,4 và - 1,6................................................... 84

4.3.1.2 Các enzym xúc tác phản ứ ng t ổ ng hợ p các oligosaccarit......................... 86

Nghịch đảo của phản ứ ng thủy phân ..................................................................... 86

* Enzym chuyển thủy phân (transhydrolaza) .......................................................... 86

Enzym transferaza ................................................................................................... 88

4.2.1.3. Enzym đồng phân..................................................................................... 89

4.3.2. Bi ế n hình tinh bột bằng phản ứ ng thủ y phân enzym để thu dextrin và các

sản phẩ m đặc thù ..................................................................................................... 90

4.3.2.1. Dextrin hóa: sự thủ y phân nữ a vờ i và thu nhận maltodextrin................. 91

4.3.2.2. Đườ ng hóa: sự phân cắ t sâu sắ c tinh bột ............................................... 93 * Đươ ng lượ ng dextro và thành phần các oligosacarit............................................ 94

Độ ngọt và khả năng k ết tinh của dịch đườ ng tinh bột . ...................................... 94

Khả năng giữ nướ c và tạo áp suất thẩm thấu ....................................................... 95

Khả năng tạo nhớ t của dung dịch đườ ng tinh bột ................................................ 96

* Khả năng lên men của các sản phẩm thủy phân................................................... 96

4.3.2.3. Sorbitol và manitol................................................................................... 96

bitol- chất có vị ngọt như ng không phải là đườ ng ........................................... 96

dụng manitol trong sản xuất k ẹo cao su........................................................... 98

4.3.3. Bi ế n hình tinh bột bằng phản ứ ng t ổ ng hợ p có enzym và sự chế tác

lodextrin.............................................................................................................. 10

4.3.3.1 Enzym xúc tác và cơ chế biế n hình để t ạo cyclodextrin.......................... 100

4.3.3.2. C ấ u trúc và tính chấ t của các xyclodextrin ........................................... 102

- 124 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM




4.3.3.3 Thu nhận cyclodextrin trong công nghiệ p. ............................................. 104

4.3.3.4 Tính chấ t dinh d ưỡ ng và độc hại của cyclodextrin................................ 104

4.3.3.5 Phứ c bao t ừ cyclodextrin. ....................................................................... 106

*

Chư

Ứ NG D

* Tố

làm

ui

Thự

Qui

- Nô

- C ...... 119

- C

Tài liệ

Đặc điểm của phứ c bao.......................................................................................... 106

* Ứ ng dụng của phứ c bao......................................................................................... 108

ơ ng 5........................................................................................................................ 109

ỤNG CỦA TINH BỘT BIẾN HÌNH.............................................................. 109

5.1 Ứ ng dụng tinh bột biến hình trong công nghiệp thự c phẩm ......................... 109

5.1.1 Ứ ng d ụng tinh bột bi ế n hình bằng phươ ng pháp axit làm chấ t ổ n đị nh sữ a

chua. ....................................................................................................................... 109

i ư u hóa điều kiện công nghiệp sản xuất tinh bột biến hình ứ ng dụng làm

chất ổn định sữ a chua. .............................................................................................. 109 5.1.2. Ứ ng d ụng tinh bột oxi hóa vào công nghệ sản xuấ t bánh phồng tôm ...... 111

* Tối ư u hóa điều kiện công nghệ để sản xuất tinh bột biến hình oxi hóa ứ ng dụng

bánh phồng tôm ................................................................................................. 112

5.1.3. Ứ ng d ụng tinh bột hu ỳnh tinh bi ế n hình bằng axit trong sản xuấ t bánh q

x ố p........................................................................................................................... 112

c đơ n: .........................................................................Error! Bookmark not defined.

trình công nghệ: ................................................................................................ 113

Chọn tinh bột biến hình bổ sung vào bánh qui xốp............................................... 113

5.1.4. Ứ ng d ụng tinh bột bi ế n hình trong sản xuấ t giò chả . ............................... 114

5.2. Ứ ng dụng tinh bột liên k ết ngang..................................................................... 117

5.3. Ứ ng dụng của cyclodextrin. .............................................................................. 118

- Công nghiệp dượ c:.................................................................................................. 118

ng nghiệp: ........................................................................................................... 119

- Công nghiệp thự c phẩm:........................................................................................ 119

- Công nghiệp mỹ phẩm: .......................................................................................... 119

ông nghiệp nông hóa:.....................................................................................

ông nghiệp hóa dượ c: .......................................................................................... 119

u tham khảo ........................................................................................................ 120

- 125 -

WWW D YK

EMQUYN

HON UCO

Z COM

Tinh bột thực phẩm Tác giả: Lê Văn Hoàng, Đại học Đà Nẵng, 2008

Documents

Transcript of Tinh bột thực phẩm Tác giả: Lê Văn Hoàng, Đại học Đà Nẵng, 2008