III BIẾN TÍNH TINH BỘT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP Tính chất tinh bột, amylose amylopectin cải thiện phù hợp với ứng dụng riêng biệt sản phẩm thực phẩm nhờ phương pháp biến tính vật lý, hóa học enzyme Biến tính tinh bột phương pháp vật lý * Phá hủy tinh bột lực học Khi hạt tinh bột ẩm nghiền, tỷ lệ vơ định hình cấu trúc tinh thể hạt tăng lên, kết khả phân tán trương nở nước lạnh tăng lên Nhiệt độ hồ hóa tinh bột loại giảm khoảng 5–10 0C, hạt tinh bột dễ bị thủy phân enzyme gia tăng khả xâm nhập enzyme thơng qua rãnh vơ định hình Trong bột bánh làm từ tinh bột này, nước hấp thụ nhanh nhiều hơn, tỷ lệ amylose bị phân hủy nhiều * Tinh bột ép đùn Trong trình ép đùn, cấu trúc xoắn kép double helix amlose có thay đổi Tinh bột ép đùn dễ phân tán, tan tốt có độ nhớt thấp tinh bột thông thường Sản phẩm tạo maltose, isomaltose, gentibiose, sophorose 1,6anhydroglucopyranose * Dextrin Đun nóng tinh bột tới nhiệt độ 100–2000C có mặt lượng nhỏ chất xúc tác acid kiềm tạo dextrin Gia nhiệt tinh bột tới 95–120 0C ta thu dextrin trắng, từ 150–180 0C thu chuỗi dextrin vàng nhạt Để sản xuất British gum nhiệt độ sử dụng 170–1950C với thời gian chuyển hóa lâu Các biến đổi hóa học chính: giảm kích thước phân tử (ảnh hưởng đến độ nhớt), thay đổi tỷ lệ mạch thẳng hay độ phân nhánh phân tử tinh bột (ảnh hưởng đến độ ổn định dung dịch) Ứng dụng: Trong công nghiệp thực phẩm, dextrin dùng chất kết dính có đồ ngọt, chất thay chất béo,… * Tinh bột hồ hóa trước Huyền phù tinh bột hồ hóa sau sấy khơ, liên kết bị cắt đứt phần Loại tinh bột có khả trương nhanh nước lạnh, bền nhiệt độ thấp, có độ đặc giữ nước mà không cần gia nhiệt Ứng dụng: Được sử dụng để giữ bảo vệ chất béo khỏi bị oxy hóa súp khơ, giữ ẩm ản phẩm thịt, sử dụng sản phẩm kem sản phẩm ăn liền Biến tính tinh bột phương pháp hóa học * Biến tính nhẹ acid Thủy phân nhẹ tinh bột acid tạo sản phẩm tan nước lạnh, tan tốt nước nóng, có độ nhớt tượng thối hóa thấp Ứng dụng: Làm chất tạo độ đặc màng film bảo vệ, ngồi cịn ứng dụng công nghiệp dệt, giấy * Tinh bột ether Khi huyền phù tinh bột nồng độ 30 – 40% phản ứng với ethylene oxide hay propylene oxide môi trường kiềm tạo dẫn xuất hydroxyethyl hay hydroxypropyl tinh bột, nhờ tang khả trương nở hịa tan, hạ thấp nhiệt độ hồ hóa, cải thiện độ bền đông lạnh- rã đông, … Ứng dụng: Chất tạo độ đặc sản phẩm lạnh đông sản phẩm đồ hộp cần tiệt trùng * Tinh bột ester Tinh bột monophosphate ester sản xuất cách đun nóng tinh bột với alkaline orthophosphate hay alkaline tripolyphosphate 120 – 175 0C Tinh bột phản ứng với acid hữu acid acetic, acid béo mạch dài, muối hay dẫn xuất chúng Tinh bột loại có độ nhớt cao, đặc tính làm đặc tốt, paste tinh bột có độ cao,… Ứng dụng: Chất tạo độ đặc chất ổn định loại nước xốt, bột súp, bánh pudding,lớp phủ bảo vệ trái sấy, giữ mùi hay tạo viên nang mềm,… * Tinh bột liên kết ngang Tinh bột liên kết ngang tạo cho tinh bột phản ứng với tác nhân đa chức sodium trimetaphosphate, hỗn hợp anhydric acetic dicarboxylic acid,… Liên kết ngang nhằm kiểm soát cấu trúc tinh bột cung cấp cho tinh bột sức chịu đựng xé cắt, chịu axít tính bền nhiệt Từ có kiểm sốt tốt linh hoạt việc xử lý công thức pha chế, gia công xác định hạn sử dụng sản phẩm Liên kết ngang hình dung “mối hàn điểm” hạt tinh bột vị trí ngẫu nhiên, làm gia cường liên kết hydro ức chế trương nở hạt tinh bột Liên kết ngang làm tinh bột tự nhiên trở nên bền vững, làm cho tinh bột nấu chín nhớt có cấu trúc vững chắc, bị phá hỏng thời gian nấu kéo dài, mơi trường axít khuấy trộn mạnh Sản phẩm tinh bột thích hợp ứng dụng mơi trường gia cơng có pH thấp, gia nhiệt cao có tác động xé cắt học Ứng dụng: Găng tay phẫu thuật nhiều lĩnh vực cơng nghiệp khác, * Tinh bột oxy hóa Q trình oxy hóa tinh bột xảy xử lý huyền phù tinh bột với hypochloride (HClO hay NaClO) nhiệt độ thấp nhiệt độ hồ hóa Tinh bột tự nhiên xử lý với nhiều tác nhân oxy hoá khác để tạo nên tinh bột oxy hố Tinh bột oxy hố có chiều dài mạch ngắn tinh bột tự nhiên Quá trình oxy hố tạo sản phẩm có độ dẻo ổn định, cải thiện độ trắng giảm số lượng vi sinh vật Ngoài ra, liên kết hydro làm giảm khuynh hướng thối hố Gel tinh bột có độ cao mềm Các tinh bột ơxy hố tác nhân làm đặc tốt cho ứng dụng đòi hỏi gel có độ cứng thấp, điều cải thiện độ dính nhào trộn bột làm bánh mỳ Ứng dụng: Tinh bột oxy hoá sử dụng rộng rãi để tráng phủ bề mặt giấy, hồ sợi công nghiệp dệt Trong cơng nghiệp thực phẩm, dung chất làm đặc có độ nhớt thấp sốt salad mayonnaise Ngồi cịn có nhiều sản phẩm tinh bột biến tính phương pháp hóa học như: tinh bột phosphate, tinh bột biến tính kép (đi tinh bột phosphate acetylat, tinh bột phosphate hydroxypropyl Biến tính tinh bột enzyme Amylase hệ enzyme quan trọng ngành công nghệ sinh học có ứng dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, công nghiệp lên men, công nghiệp dệt giấy, … α-Amylase, β-Amylase glucoamylase enzyme biến tính tinh bột quan trọng Tùy thuộc vào enzyme sử dụng mà thu sản phẩm khác Các sản phẩm tinh bột thủy phân đường glucose, fructose, loại xi-rô maltodextrin,… loại đường ứng dụng nhiều sản phẩm thực phẩm nước giải khát, bánh kẹo, kem, thức ăn trẻ em, trái đóng hộp, làm chất bảo quản… Ứng dụng số loại tinh bột biến tính Tinh bột bắp sáp (giàu amylopectin) Tinh bột acetylat Tinh bột cation Tinh bột oxy hóa Salad, thực phẩm đóng hộp tiệt trùng đơng lạnh, súp Ðặc tính: suốt, điểm ngưng kéo thấp, tăng tính ổn định, nhiệt độ thấp, giữ nước tốt, chất tổ chức Cơng dụng: mì ăn liền, thực phẩm đơng lạnh, giăm bơng, xúc xích, viên cá, bánh cảo Ðặc tính : mang điện tích dương, dung dịch hồ có độ nhớt cao Cơng dụng : dùng gia keo nội giấy, dùng sản xuất định hình tờ giấy, chất dẻo phủ làm giảm chất thải cơng nghệ sản xuất giấy Ðặc tính: lực tạo màng mỏng tốt, hút nước, bóng, linh động tự Công dụng : Tăng tỷ lệ thu hồi bột giấy, tráng phủ bề mặt giấy, keo dán sản xuất trần thạch cao, keo dán sản xuất bao bì carton Tinh bột phosphat acetylat Ðặc tính: tăng tính ổn định nhiệt độ thấp, sức đề kháng với nhiệt độ cao, cắt gọt khí với axít, kiềm nhẹ tốt Cơng dụng : thực phẩm đóng hộp , thực phẩm đơng lạnh, nước chấm, tương ớt, nước cà chua, xúp, nước ép thịt, thực phẩm nướng, quay… Tinh bột phosphat ( Phosphat starch) Ðặc tính cơng dụng : làm chất tăng độ đặc tính ổn định cho thực phẩm, làm chất độn cho máy in, ngành giấy, sản xuất mì ăn liền, sản xuất xúc xích, cá viên, thịt viên Ðặc tính: tính linh động tốt, có ức trở ức phủ, Tinh bột acetate oxy hóa làm chất ổn định Công dụng: ngành giấy ( nhựa dẻo), ngành thực phẩm : mì sợi ướt, đồ ăn nhẹ, bánh cảo, giăm bơng, xúc xích Ðặc tính: tính ổn định nhũ keo tốt, có tính làm Este đơn succinat octenyl thơng nước Công dụng : bột gia vị, chất ổn định nhũ keo, đĩa giấy dùng lần Các phương pháp biến tính tinh bột sản phẩm Phương pháp vật lý Phương pháp hóa học Phương pháp enzym -Phá hủy tinh bột học -Tinh bột ép đùn -Dextrin -Tinh bột hồ hóa trước -Biến tính nhẹ axit -Tinh bột ether -Tinh bột este -Tinh bột liên kết ngang -Tinh bột oxy hóa Tinh bột acetate: Bằng cách cho tinh bột tự nhiên phản ứng với anhydric acetic vinyl acetat, thu sản phẩm tinh bột acetat (hay cịn gọi tinh bột acetyl hố) Các nhóm este có tác dụng ngăn ngừa thối hóa nhóm amylos tinh bột Sự biến đổi ngăn chặn tự tạo gel, rỉ nước trì ngoại quan cấu trúc sản phẩm gia cơng Nó cải thiện độ ổn định sau q trình đơng lạnh-rã đông, cải thiện khả giữ nước hạ thấp nhiệt độ hồ hoá tinh bột, làm tăng độ nhớt đỉnh cải thiện độ gel Kết việc biến tính sản phảm tinh bột ổn định để sản xuất bột nhão bền vững qua nhiều chu kỳ đông lạnh-rã đông ngăn ngừa tình trạng rỉ nước xảy Các ứng dụng rộng rãi thực phẩm chất với độ ổn định đông lạnh-rã đông tốt Các ứng dụng mở rộng thực phẩm kết hợp tinh bột este với tinh bột liên kết ngang Trong công nghiệp giấy, tinh bột este cung cấp độ ổn định độ nhớt tốt Tinh bột ô xy hố: Tinh bột tự nhiên xử lý với nhiều tác nhân ơxy hố khác để tạo nên tinh bột ơxy hố Tinh bột ơxy hố có chiều dài mạch ngắn tinh bột tự nhiên Q trình ơxy hố tạo sản phẩm có độ dẻo ổn định, cải thiện độ trắng giảm số lượng vi sinh vật Ngoài ra, liên kết hydro làm giảm khuynh hướng thối hố Gel tinh bột có độ cao mềm tinh bột ơxy hố tác nhân làm đặc tốt cho ứng dụng địi hỏi gel có độ cứng thấp, điều cải thiện độ dính nhào trộn bột làm bánh mỳ Dung dịch lỗng tinh bột ơxy hố mức cao giữ độ sau thời gian dài lưu trữ, thích hợp cho loại súp trong, đóng chai sản phẩm bánh kẹo Tinh bột ô xy hoá sử dụng rộng rãi để tráng phủ bề mặt giấy, hồ sợi công nghiệp dệt Tinh bột biến tính kép acetate phosphat : Các tinh bột liên kết ngang nhờ q trình acetyl hố tạo thành liên kết ổn định hơn, sản phẩm cịn gọi tinh bột biến tính kép thể đồng thời đặc tính chức tinh bột acetyl hoá phosphat hoá Độ ổn định đông lạnh, rã đông tuyệt hảo, độ gel tốt hơn, chịu nhiệt độ cao, độ ổn định mơi trường a xít khuấy trộn mạnh cải thiện Hiệu tuyệt với gia công thực phẩm bao gồm sữa chua, nước tương, tưong ớt, sốt cà chua, súp, loại nước sốt, bánh puding, thạch (gel), giăm bơng xúc xích, thực phẩm đóng hộp thực phẩm lạnh đông Tinh bột liên kết ngang: Liên kết ngang nhằm kiểm soát cấu trúc tinh bột cung cấp cho tinh bột sức chịu đựng xé cắt, chịu a xít tính bền nhiệt Từ có kiểm sốt tốt linh hoạt việc xử lý công thức pha chế, gia công xác định hạn sử dụng sản phẩm Liên kết ngang hình dung “mối hàn điểm” hạt tinh bột vị trí ngẫu nhiên, làm gia cường liên kết hydro ức chế trương nở hạt tinh bột Liên kết ngang làm tinh bột tự nhiên tương đối dễ bị hư hỏng trở nên bền vững, làm cho tinh bột nấu chín nhớt có cấu trúc vững chắc, bị phá hỏng thời gian nấu kéo dài, mơi trường a xít khuấy trộn mạnh Sản phẩm tinh bột thích hợp ứng dụng mơi trường gia cơng có pH thấp, gia nhiệt cao có tác động xé cắt học Tinh bột biến tính a xít: Tinh bột chưa qua biến tính xử lý với a xít vơ nhiệt độ thấp nhiệt độ hồ hoá kết phân tử tinh bột bị thuỷ phân phần phản ứng cắt mạch làm giảm độ nhớt tinh bột Nó làm tăng xu hướng thoái hoá tinh bột Độ nhớt thấp cho phép sử dụng nồng độ cao để định hình gel cứng bền vững viên gơm ngậm thạch Trong ứng dụng này, tinh bột biến tính a xít có ưu điểm đáng kể so với tinh bột tự nhiên Các ứng dụng mở rộng cơng nghiệp thực phẩm tinh bột biến tính a xít thường có kết hợp với phản ứng este hoá ê te hoá tinh bột Tinh bột cation Tinh bột cation đại diện cho dẫn xuất tinh bột có hiệu cao sử dụng ngành sản xuất giấy để làm tăng độ bền Các tinh bột cation mang điện tích dương giá trị pH, tạo áp lực chúng chất mang điện tích âm chẳng hạn xen lu lô (bột giấy) số loại sợi tổng hợp, huyền phù nước chất vô cơ, bùn đại phân tử hoạt tính sinh học Tinh bột cation cải thiện rõ rệt khả giữ chất độn Đi ơxít titan, đất sét, bột tal đá vôi thường kết hợp dùng kỹ nghệ giấy để cải thiện độ trắng sáng giấy in cao cấp, giấy viết giấy có khối lượng nhẹ Với tăng chất độn, tờ giấy độ bền chất độn đưa vào làm giảm số vị trí liên kết sợi với sợi Tinh bột cation có tác dụng vừa cải thiện đặc tính bền vững lẫn đặc tính giữ chất độn, giúp cho giấy có độ bền cao mức cao chất độn Giảm thiểu BOD COD đạt trường hợp Các loại tinh bột biến tính khác: Ngoại trừ tinh bột biến tính mơ tả sản xuất Việt Nam, chúng tơi cịn sản xuất loại khác bao gồm tinh bột acetate – ô xy hoá sử dụng để tráng phủ giấy, tinh bột biến tính kép ơxy hố – liên kết ngang dùng sản phẩm mỳ sản phẩm tinh bột biến tính kép acetate- a xít dùng cho ứng dụng thực phẩm cần độ đàn hồi cao Tinh bột Octenyl succinated monoester triển khai cho gia vị bột để sản xuất nhũ tương có độ ổn định tuyệt hảo Chúng cung cấp tinh bột biến tính cho sản xuất diêm quẹt ngành sản xuất phụ liệu may mặc Trong tương lai, sản xuất tinh bột ê te (tinh bột xử lý với nhóm hydroxy propyl) để đáp ứng nhu cầu ngày tăng thị trường Các Loại sản phẩm tinh bột biến tính: Tên gọi sản phẩm Tinh bột acetylat Tinh bột cation Ðặc tính cơng dụng Ðặc tính: suốt, điểm ngưng kéo thấp, tăng tính ổn định, nhiệt độ thấp, giữ nước tốt, chất tổ chức Cơng dụng: mì ăn liền, thực phẩm đơng lạnh, giăm bơng, xúc xích, viên cá, bánh cảo Ðặc tính : mang điện tích dương, dung dịch hồ có độ nhớt cao Công dụng : dùng gia keo nội giấy, dùng sản xuất định hình tờ giấy, chất dẻo phủ làm giảm chất thải công nghệ sản xuất giấy Tinh bột oxy hóa Tinh bột phosphat acetylat Ðặc tính: lực tạo màng mỏng tốt, hút nước, bóng, linh động tự Cơng dụng : Tăng tỷ lệ thu hồi bột giấy, tráng phủ bề mặt giấy, keo dán sản xuất trần thạch cao, keo dán sản xuất bao bì carton Ðặc tính: tăng tính ổn định nhiệt độ thấp, sức đề kháng với nhiệt độ cao, cắt gọt khí với axít, kiềm nhẹ tốt Cơng dụng : thực phẩm đóng hộp , thực phẩm đơng lạnh, nước chấm, tương ớt, nước cà chua, xúp, nước ép thịt, thực phẩm nướng, quay… Tinh bột phosphat ( Phosphat starch) Ðặc tính cơng dụng : làm chất tăng độ đặc tính ổn định cho thực phẩm, làm chất độn cho máy in, ngành giấy, sản xuất mì ăn liền, sản xuất xúc xích, cá viên, thịt viên Ðặc tính: tính linh động tốt, có ức trở ức phủ, Tinh bột acetate oxy hóa làm chất ổn định Công dụng: ngành giấy ( nhựa dẻo), ngành thực phẩm : mì sợi ướt, đồ ăn nhẹ, bánh cảo, giăm bơng, xúc xích Ðặc tính: tính ổn định nhũ keo tốt, có tính làm Este đơn succinat octenyl thông nước Công dụng : bột gia vị, chất ổn định nhũ keo, đĩa giấy dùng lần ... khỏi bị oxy hóa súp khô, giữ ẩm ản phẩm thịt, sử dụng sản phẩm kem sản phẩm ăn liền Biến tính tinh bột phương pháp hóa học * Biến tính nhẹ acid Thủy phân nhẹ tinh bột acid tạo sản phẩm tan nước... cắt gọt khí với axít, kiềm nhẹ tốt Cơng dụng : thực phẩm đóng hộp , thực phẩm đông lạnh, nước chấm, tương ớt, nước cà chua, xúp, nước ép thịt, thực phẩm nướng, quay… Tinh bột phosphat ( Phosphat... tuyệt với gia công thực phẩm bao gồm sữa chua, nước tương, tưong ớt, sốt cà chua, súp, loại nước sốt, bánh puding, thạch (gel), giăm bơng xúc xích, thực phẩm đóng hộp thực phẩm lạnh đông Tinh