Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu biến tính tinh bột huyền tinh (Tacca Leontopetaloides L.Kuntze)

NHIEM VU VA NOI DUNG- Nghiên cứu san xuất tinh bột từ củ huyén va xác định các thành phan, cau trúc và tính chất hóa lý của tinh bột huyền.- _ Nghiên cứu biến tính tinh bột huyền bằng cá

VŨ THỊ HỎNG QUẦN

(Tacca leontopetaloides L Kuntze)

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

Mã số: 60 52 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, tháng | năm 2018

12 thang 01 năm 2018

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vi và chữ ky của Hội đồng cham bảo vệ Luận văn thạc

Si)1 GS TS Phan Thanh Sơn Nam

2 PGS TS Nguyễn Thị Phương Phong

3 TS Mai Huynh Cang

4 TS Tống Thanh Danh

5 TS Phan Thị Hoang Anh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn được sửa chữa (nêu có).

Chú tịch Hội đồng đánh giá LV Trướng khoa Khoa Kỹ thuật Hóa hoc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: VŨ THỊ HONG QUAN MSHV: 1670199

Ngày, tháng, năm sinh: 10/01/1991 Nơi sinh: Bình Dương

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 60520301I TÊN DE TÀI: NGHIÊN CỨU BIEN TÍNH TINH BỘT HUYEN TINH

(Tacca leontopetaloides L Kuntze)

Il NHIEM VU VA NOI DUNG- Nghiên cứu san xuất tinh bột từ củ huyén va xác định các thành phan, cau

trúc và tính chất hóa lý của tinh bột huyền.- _ Nghiên cứu biến tính tinh bột huyền bằng các phương pháp biến tính khác

nhau.

Ill NGÀY GIAO NHIỆM VU: tháng nam 2017

IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: tháng 12 năm 2017V CAN BỘ HUONG DAN: TS Hồ Thanh Binh, PGS.TS Lê Thị Kim Phung

Tp.HCM, ngày tháng năm 2017CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS Hỗ Thanh Bình PGS.TS Lê Thị Kim Phụng

TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

năm qua là điểm tựa cho con vững bước trên con đường học vấn cũng như trong cuộcsống.

Em xin chân thành cảm ơn TS Hồ Thanh Bình, đặc biệt là PGS.TS Lê ThiKim Phụng- người Cô đã truyền cảm hứng và giúp đỡ tận tình về mọi mặt đã giúp

em vượt qua khó khăn và tự tin trên con đường nghiên cứu khoa học Bên cạnh đó,

em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, hỗ trợ từ các Thầy Cô trong Khoa Kỹ thuật Hóahọc - Trường Đại học Bách Khoa trong suốt thời gian em học tập và nghiên cứu tại

đây.

Ngoài ra, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn, các em sinh viên đang làm việctai Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ lọc Hóa dau - nơi tôi gan bó hơn hai năm quađã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ, động viên tinh thần và cùng nhau làm việc trong suốtthời gian thực hiện dé tai

Bang sự nỗ lực và niềm đam mê nghiên cứu, mặc dù bản thân đã rất cô găng,

luận văn vẫn không thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, em rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến của quý Thay Cô dé luận văn được tốt hon

Cuối cùng kính gửi lời cảm on, lời chúc sức khỏe đến quý Thay Cô trong Hộiđồng bảo vệ đã dành thời gian xem xét và góp ý tận tình

Một lần nữa, trân trọng cảm ơn vi tat ca!

TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 12 năm 2017

Vũ Thị Hồng Quân

cũng là nguồn lương thực cứu đói cho các nước nhiệt đới Tinh bột tro là một loạitinh bột đặc biệt, chồng lại sự tiêu hóa ở ruột non, nhưng lại được chuyển hóa thànhcác chuỗi acid béo ngăn có lợi trong ruột già giúp ngăn ngừa ung thư, giảm nguy co

tim mạch, kháng khuẩn Tuy nhiên, theo như tìm hiểu, nguồn tài liệu nghiên cứu về

loại tinh bột Huyền còn khá ít, tại Việt Nam hiện chưa có nghiên cứu nào được thực

hiện.

Vi thé, trong nghiên cứu này, ham lượng tinh bột tro và các đặc tính của tinhbột tự nhiên va tinh bột biến tính bang nhiều phương pháp khác nhau như phươngpháp thủy phân bằng acid (AH), phương pháp xử lý nhiệt âm (HMT) và phương phápkết hợp xử lý bang acid và nhiệt 4m (AH-HMT) đã được nghiên cứu Tinh bột biếntính acid có cải thiện đáng ké ham lượng RS lên đến 61,95% ở nông độ acid citric

0,5M trong 20 giờ so với tinh bột tự nhiên (50,13% RS) trong khi các phương pháp

khác không có hiệu quả Tat cả các phương pháp biến tính đều làm giảm đáng kế độtinh thé, tuy nhiên, vẫn giữ nguyên cau trúc tinh thé tương tự như tinh bột tự nhiên(tỉnh thể loại A) Ảnh chụp SEM cho thấy cấu trúc hình thái của hạt tỉnh bột bị ảnhhưởng đáng kế Phương pháp thủy phân bang acid và phương pháp kết hợp làm giảm

độ trương nở và độ nhớt, nhưng làm tăng độ hòa tan của tinh bột, trong khi phương

pháp xử lý nhiệt âm làm giảm khả năng hòa tan

Bên cạnh đó, tinh bột từ Tacca leontopetaloides (L.) Kuntze là loại tinh bột

tiềm năng đối với thực phẩm giàu chất xơ so với tỉnh bột từ các nguồn khác với hàmlượng amylose đạt 27,2% (dw) và tinh bột đạt 85,7 (g/100g) Từ những kết quả trên,Tacca leontopetaloides (L.) Kuntze có hàm lượng tinh bột cao (gần 20% trong củ) vàhàm lượng RS cao là một nguồn tinh bột mới day triển vọng cho ngành sản xuất thựcphẩm và dược phẩm

medicine and also a staple food source in many tropical countries Resistant starch(RS) is a type of starch that resists digestion in the small intestine, but rather turnedinto short-chain fatty acids (SCFAs) in the colon by intestinal bacteria This may havebeneficial health effects such as cancer prevention, heart disease risk reduction, andbacteria inhibition Nonetheless, there are currently few literature and research on thepotential functional and pharmaceutical benefits of this plant.

In this study, resistant starch content and characteristics of native starch andstarches treated by various methods such as acid hydrolysis (AH), heat-moisturetreatment (HMT) and a combination of acid and heat-moisture treatment (AH-HMT)were investigated The acid modification starch considerably improved the RScontent to 61.95% at 0.5 M of acid citric and 20-hour treatment condition comparedwith untreated starch (50.13 % RS) while other methods did not much affect Allmethods significantly reduced the degree of crystallinity, however, the crystallinestructure were similar to native starch (A-type crystal) The SEM images confirmedthat morphological structure of starch granules was significantly influenced The acidand combination methods decreased swelling power and viscosity, but increasedsolubility of the starches, while the the HMT reduced solubility.

Furthermore, starch from Tacca leontopetaloides (L.) Kuntze was potentialcandidate for high-fiber food than starches from other starchy plants with 27.2% (dw)amylose and 85.7 (g/100g) starch content As a results showed, Taccaleontopetaloides (L.) Kuntze was both high in starch content (nearly 20% in tuber)and rich in RS content that is a highly promising new starch for food andpharmaceutical excipient industry.

sĩ này là do tôi thực hiện thí nghiệm và tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về kết quả

nghiên cứu này.

TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 12 năm 2017

Vũ Thị Hồng Quân

TOM TAT oocececcccscsccccscsscscsssscscssescscsscscscsscscsesscscssscsssvsscsvsssecatssscsvsesscessssscseavseeseenseeens ii

ABSTRACT uocccecsccsssssscsscsesscscsscsssscscsscscsscsesscsesscsesecsvsacsnsacsessesnssssesassssassesatansessnanesee iii

LOI CAM DOAN ooiecccccccccccsescssssesscscsssscscsvsscsvsssscscsssacsvsssscsssssscsvsssscsvsesstavseeseavseeseaes ivDANH MỤC BẢNG - 5c 121 3 1 1 1112 3212151111115 11111511 01111101 111111111111 1x6 VDANH MỤC HÏNH ¿G52 SE E11 15 123 151521111511 1111 1111111115111 11.1111 1ce viDANH MỤC VIET TẮTT - ¿5-5252 SE E9 E3 E5 1211151111515 1115151151111 viii

DANH MỤC PHU LỤC - 2 52 SES2SES E9 EEE5E121511215111111115 1111111 Le ix

02015 XCHUONG 1 TONG QUAN 2 |1.1 ĐẠI CUONG VE CAY HUYỆN (Tacca leontopetaloides L Kuntze) |

1.1.1 Đặc điểm thực vậtt - + s S3 1 E1 111511111111 11111111 011111111 1e y0 |1.1.2 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước s sec csxererees 51.2 TINH BOT - c5 1 1 1 1515111111 11115 1111511111111 01 1511111111111 11011 te 81.2.1 Câu tạO 2-c cà SH 1E 1 111111121111 111111 1121111111111 11 1111010111111 T111 81.2.2 Tính chất vat Lý - xxx S111 E1 919151111111 1 1 11g11 H111 1 1 xxx 181.2.3 Tính chất hóa học ¿-¿- ¿2 + 2 SE+E+EEE£E9EEEEEEEEEE1E1515 7371151711110, 201.3 TINH BỘT BIEN TINH VA CÁC PHƯƠNG PHÁP BIEN TÍNH TINH BỘT

¬ 22

1.3.1 Khái niệm - -EkS v1 T11 111011111111 111111 1111111111111 111 1kg 22

1.3.2 Các phương pháp biến tính tinh bột - ¿+ 6 k+k+E+EeEeEeEsEerreree 231.4 TINH BOT TRO) 1ã ằa.a “3d 26

1.4.1 Khái mi@m vice ccsccescsscscsscscssessssescsscssssssessssesscssssesesststsessessessseeseeees 26

1.4.2 Một số nguyên nhân làm cho tinh bột tro trở nên khó tiêu hóa 271.4.3 Các yếu t6 ảnh hưởng đến sự hình thành tinh bột trơ -. 5- - 271.5 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIEN QUAN -¿-55+sc<c«¿ 32CHƯƠNG 2 NOI DUNG NGHIÊN CỨU - 2 2 E2 +E+E£E£E£EzE£ErEerereee 36

2.1 NGUYEN LIEU, THIẾT BỊ VÀ HOA CHẤTT 2 2s+s+s+s+£s£erezxd 36

2.1.2 Thiết Đị 5< 1 1 1 1513 31151511111511 111111111511 11 1111010111 0111 1110 L0 362.1.3 Hóa chất - + c1 t1 3 1515111151511 1111 1111151111111 011111111111 11 y0 372.1.4 Sơ đồ tóm tắt quá trình nghiên cỨu - - + + s xxx +k+kexeeeeeeseee 372.2 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SAN XUẤT TINH BOT CU HUYEN 382.2.1 Nghiên cứu anh hưởng của trong lượng củ và tudi của củ đến hàm lượng

tinh b6t tich Ly 2007275755 39

2.2.2 Xác định một số tính chất hóa ly đặc trưng của tinh bột huyền tự nhiên392.3 NGHIÊN CUU QUY TRÌNH BIEN TINH TINH BOT CU HUYEN 402.3.1 Nghiên cứu biến tính bằng phương pháp nhiệt âm - 5 5s: 402.3.2 Nghiên cứu biến tính bằng phương pháp aeid - - + sc+s+ssss¿ 412.3.3 Nghiên cứu biến tính bằng phương pháp nhiệt âm kết hop acid 422.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHAT ĐẶC TRƯNG90/.09))°8:.000i040) 01107 432.4.1 Cau trúc tỉnh thể -c¿c+++cxt2rt2Ettrttrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrirrrrrrrie 43

2.4.2 Hình dang hạt tinh bột - << << Ă 5c E1 333311131113838555515 1111111 11eerrree 43

2.4.3 Xác định độ hòa tan (solubility) và độ trương nở (swelling power) 43

2.4.4 Xác định độ nhớt (VISCOSIẨY) cccc Q11 HHH HH SH SH H1 1v nhe, 44

2.4.5 Xác định hàm lượng armyÏOS€ - 5-5 52222333333 33335555555555EEssseese 44

2.4.6 Xác định hàm lượng tinh bột bằng phương pháp Acid Dinitro-Salicylic

2.4.7 Xác định thành phan tinh bột tro được dựa trên phương pháp của AOAC

(2002.02), AACC (32-40.01) và CODEX (loại 2) - «5c 6xx sesesrereeed 48

CHUONG 3 KET QUA VA BAN LUẬN c2 SE EErererereree 503.1 QUY TRINH SAN XUẤT TINH BOT CU HUYEN - - scscs: 50

3.1.1 Ảnh hưởng của tuổi của củ va trọng lượng củ đến hàm lượng tinh bột 503.1.2 Thanh phan và các tính chất hóa lý của tinh bột huyền tự nhién 513.1.3 Các tính chất hóa lý của tinh bột huyền đáp ứng tiêu chuẩn tá dược trongsản xuất dược phẩm c- - kkk1k119E9E9E E3 11111 1 1 1111111101511 rkrkở 533.2 ĐỘ TRƯƠNG NO CUA TINH BỘT BIEN TÍNH BANG CÁC PHƯƠNGPHAP NHIET AM, ACID VÀ KẾT HỢP 5-5525cc+ctszxsrxerrtsrrsrved 553.2.1 Độ trương nở của tinh bột biến tính bằng phương pháp nhiệt âm 553.2.2 Độ trương nở của tinh bột biến tính bằng phương pháp acid 563.2.3 Độ trương nở của tinh bột biến tính bằng phương pháp kết hợp 573.3 ĐỘ HOA TAN CUA CÁC MAU TINH BOT BIEN TÍNH BẰNG PHƯƠNGPHAP NHIET AM, ACID VA KET HOB Q cccccccccscssesesescesecesceseseseescscseescacseesees 583.3.1 Độ hòa tan của các mẫu tinh bột biến tính bang phương pháp nhiệt âm 583.3.2 Độ hòa tan của các mẫu tinh bột biến tinh bằng phương pháp acid 603.3.3 Độ hòa tan của các mẫu tinh bột bién tinh bằng phương pháp kết hop 613.4 HAM LƯỢNG TINH BOT TRO CUA TINH BỘT BIEN TÍNH BẰNGPHƯƠNG PHAP NHIET AM, ACID VÀ KET HOP cccccccccccccsceceseseseseeseeeeees 623.4.1 Hàm lượng tinh bột tro RS của tinh bột bién tinh bằng phương pháp nhiệt

3.4.3 Hàm lượng tỉnh bột tro RS của tinh bột biến tính bằng phương pháp kết

3.5 SO SÁNH CÂU TRÚC, HÌNH DẠNG, KÍCH THƯỚC, ĐỘ NHỚT VÀ HÀMLƯỢNG AMYLOSE CUA TINH BỘT BIEN TÍNH BẰNG CÁC PHƯƠNGPHAP BIEN TÍNH KHÁC NHAU ¿5-5-5252 E2E2EE£E2EEEEEEEEEEEEEEErErkrree, 663.5.1 Cau trúc tinh thé occ csssescsssscscsssscscsesesssssscsssscseevsessssssssseanseeess 663.5.2 Hinh dang hat tinh bot huyén ¬— 673.5.3 Hàm lượng amylose của tinh bột biến tính -¿- - + x+s+s+s+sscse 703.5.4 Độ nhớt của tinh bột sau biến tinh oo ccccccescscsssesescssesesessesesessesesescesees 7]CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 74

4.1 KẾT LUẬN : CS 2 1 12 12111 1111151111215 1101211111111 11 0111011111011 Tk He 744.2 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU ¿2 - 2 ©2+E+E£E£E+EEE£ESEEEErEerkrerkee 75DANH MỤC CÁC CÔNG TRINH KHOA HỌC - ¿2-52 2 s+c+£csccze 76TÀI LIEU THAM KHHẢO 2-2 SE EESE*EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEETErkrkrrererkrkd 77

Bảng 1.2 Thanh phan của một số nguồn nguyên liệu cung cấp tinh bột 4Bang 1.3 Thanh phan của tinh bột củ huyén tinh trên căn ban khô - 4Bang 1.4 Dac tính hóa lý của tinh bột củ HUYEN oo eee ceeeeseeeeesescecscecscscscesseseevens 4Bảng 1.5 Các đặc điểm của amylose va amylopectin - - cscscexsesesrererees 12

Bảng 1.6 Các loại tinh ĐỘT tro - - - ( ( - << cc50111113111111111999331 111111111 kg 28

Bảng 1.7 Hàm lượng RS của các loại tinh bột xử lý bang các phương pháp khác nhau

¬— AA.AAA 30

Bảng 1.8 Liễu lượng RS tiêu thụ hàng ngày tại một số nước, khu vực trên thế giới

¬— AA.AAA 3l

Bang 2.1 Danh mục thiết bị sử 00011201155 36

Bảng 3.1 Các tính chất hóa lý của tinh bột huyền ứng dụng trong thực phẩm 51Bảng 3.2 Các tính chất hóa lý của tinh bột huyền ứng dung trong tá dược 53

DANH MUC HINHHình 1.1 Mô tả các giai đoạn phát triển của cây huyền và các bộ phận lá, hoa, qua va001 2 0 2Hình 1.2 a) Các gốc glucose nối với nhau bởi liên kết a-1,4 glueoside 10Hình 1.3 Liên kết œ -1,4 glucoside và liên kết œ -1,6 glucoside trong phân tử

Hình 1.4 Don vị tế bào và sự sắp xếp lớp kép helice trong tỉnh bột a) loại A-amylose,

Hình 1.5 Nhiễu xa tia X của tinh bột loại A (ngũ cốc), loại B (cây họ đậu) và loại V(tinh bột trương nở, Va: không có nước, Vn: tinh bột hydrate hóa) - 15

Hình 1.6 Cấu trúc tinh thé của tinh bột theo mô tả của Galliard -:-: ¿ 16Hình 1.7 Cấu trúc hạt tinh bột theo Jenkins et al., 1994, a) cau trúc 1 hạt tinh bột vớilớp bán tinh thé và vô định hình tạo ra các vòng tăng trưởng: b) 1 vòng tăng trưởngđược phóng to; c) cụm cau trúc amylopectin trong lớp bán tinh thé của vòng tăng

01/0752 (44 17

Hình 1.8 Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thé ¿2s + +E+E+E+E+EeE+kzxeesreei 22

Hình 2.1 a) Củ huyền tươi, b) Bột huyÊỀn ¿- 5 Sex SESEEErErkerererkekred 36Hình 2.2 Sơ đồ tóm tắt quá trình nghiên cỨu - - 5 + + + SE£k+k+kexeEeeeeeeee 37Hình 2.3 Quy trình sản xuất tinh bột huyền từ củ huyén tươi 5-5-5: 38Hình 2.4 Quy trình sản xuất tinh bột biến tính bằng phương pháp nhiệt âm HMT.40Hình 2.5 Quy trình sản xuất tinh bột biến tinh bằng phương pháp acid 41Hình 2.6 Quy trình sản xuất tinh bột biến tính băng phương pháp kết hợp 42

Hình 2.7 Quy trình xác định hàm lượng amylose trong tinh bột theo phương phápAACC International method 61-5 Ï - - - c1 11199 1111 1 9 1 ng ngư 45

Hình 2.8 Quy trình xác định hàm lượng tỉnh bột bằng phương pháp Acid

Hình 3.1 Ảnh hưởng của tuôi của củ và khối lượng củ đến hàm lượng tinh bột tích

Hình 3.2 Độ trương nở của các mẫu tinh bột biến tính bang phương pháp nhiệt âm

Hình 3.3 Độ trương nở của các mẫu tinh bột biến tinh băng phương pháp acid 56Hình 3.4 Độ trương nở của các mẫu tinh bột biến tinh băng phương pháp kết hợp 57Hình 3.5 Độ hòa tan của các mẫu tinh bột biến tính bang phương pháp nhiệt âm 59Hình 3.6 Độ hòa tan của các mẫu tinh bột biến tính bang phương pháp acid 60Hình 3.7 Độ hòa tan của các mẫu tinh bột biến tính bang phương pháp kết hop 61Hình 3.8 Hàm lượng tinh bột không thủy phân của các mẫu tinh bột biến tính bangphương pháp nhiệt âm - - - E999 E91 E11191913 31111 1111 gen greg 62Hình 3.9 Hàm lượng tinh bột không thủy phân của các mẫu tinh bột biến tính bang

1019/75209019Ẽ-1150007.7ee = 64

Hình 3.10 Hàm lượng tinh bột không thủy phân của các mẫu tinh bột biến tính bangphương pháp kết hợp - k3 9E9E9 9 5E xSScc T911 1111111311111 65Hình 3.11 Phố nhiễu xạ tia X của mẫu tinh bột huyền tự nhiên và một số mẫu tỉnhbột huyén biến tínhh - c3 1119191515111 1 11111 11111110111 xe 66Hình 3.12 Anh chụp các mẫu tinh bột huyén tự nhiên (a); tinh bột huyền biến tínhbăng HMT với RS cao nhất (b), thấp nhất (c); tinh bột biến tính bang acid với RS caonhất (d); tinh bột biến tính băng phương pháp kết hợp với RS cao nhất (e), thấp nhất

RS

SCFAsSDSSEMTCVNXRD

DANH MUC VIET TAT

Amyloglucosidase UnitAcid hydrolysis

Annealing treatmentGlycemic indexHeat-moisture treatmentRapidly digestible starchResistant starch

Short chain fatty acidsSlowly digestible starchScanning electron microscopy

X-ray Diffraction

Don vi amyloglucosidaseThuy phan acid

Xu ly u

Chỉ số đường huyếtXử lý nhiệt âm

Tinh bột tiêu hóa nhanhTinh bột tro, tinh bột kháng tiêuhóa, kháng thủy phân

Chuỗi acid béo mạch ngắn

Tinh bột tiêu hóa chậm

Kính hiến vi điện tử quétTiêu chuẩn Việt NamNhiéu xạ tia X

DANH MỤC PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Kết quả kiểm tra hàm lượng tinh bột của các mẫu củ huyền theo số tuôi

VA trONG LWONY CU 0337 — a 82

Phụ luc 2 Phương trình đường chuẩn amylose khoai tây chuẩn - 82Phụ luc 3 Phương trình đường chuẩn glucose cccccccssesssssssssesesesesesescececesesevevens 83Phu luc 4 Kết quả do độ trương nở của tinh bột biến tính bang các phương phápnhiệt âm, acid và kết hợp (đơn vị: g/g) cccccscscscssesscsssesesesecscecesessvsvevsvsvststsseseeesee 83Phụ lục 5 Kết quả đo độ hòa tan của tỉnh bột biến tính bằng phương pháp nhiệt âm,acid và kết hợp (đơn vị: phần tram) - - - - ksSE*E+ESEExExScvcvcvcvcvg gEgvn grgererree 85Phụ lục 6 Phần trăm hàm lượng tinh bột tro RS của tinh bột tự nhiên và các mẫutinh bOt DiéM tinh 0022 87Phu lục 7 Kết qua do hàm lượng amylose của tinh bột Huyén tự nhiên và các mẫutinh bOt DiéM tinh 0022 88Phu luc 8 Mối quan hệ giữa độ nhot va ham lượng RS cua tinh bột Huyén tu nhiénvà các mẫu tinh bột biến tinh ccccccccccscssscscsceseccscsscsescesesesessescsesseseseseescseseescseseeseas 88Phụ luc 9 Phuong pháp do hàm lượng tinh bột không thủy phân bang bộ Kit thử,

[y4 0 88

Phụ luc 10 Kết quả kiểm nghiệm thành phan Sulfur dioxyd và chất oxy hóa tai Côngty Cô phần dược phẩm Amvi - c3 31191919 9E 1 111v 11101111 1xx 95Phụ lục 11 Kết quả kiểm nghiệm một số tính chất hàm lượng tinh bột, hàm lượngxơ, aflatoxin, acid hydro cyanic tại Trung tâm kỹ thuật tiêu chuân đo lường chất lượng

(900.005 5100 96

Phụ lục 12 Phố nhiễu xa XRD của các mẫu tỉnh bột Huyền tự nhiên, tinh bột biếntinh acid 0.5M_20h_1:1 (RS max) và mẫu biến tính nhiệt âm HMT 120oC_ 12h (RS

amilum, tiếng Hy Lạp gọi là amilon Tinh bột có nhiều trong các loại hạt ngũ cốc, cáchạt họ đậu và các loại củ Mỗi loại tinh bột với ty lệ amylose/amylopectin khác nhausẽ có những tính chất hóa lý khác nhau, tạo nên nét đặc trưng thích hợp với từng loạisản phẩm Tinh bột được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực thực phẩm, dệt may, mỹphẩm, nhựa, keo dán, giấy va tá được trong sản xuất dược phẩm.

Tuy nhiên, các loại tinh bột có nguồn gốc tự nhiên có những nhược điểm cốhữu không phù hợp với một số quá trình chế bién làm ảnh hưởng đến cấu trúc sảnphẩm, thiếu tính 6n định và khả năng chịu được các điều kiện chế biến thấp Bangcác phương pháp biến tính thích hợp làm thay đổi cấu trúc của tinh bột, cat ngắn cácphân tử polysaccharide, hoặc tạo liên kết với các nhóm khác trong phân tử tỉnh bột những nhược điểm này được khắc phục hoặc cải thiện, độ nhớt có thể được kiểm soát,tạo được sản phẩm có cau trúc như mong muốn cũng như kéo dài độ ồn định của sảnphẩm

Tinh bột biến tính đã va đang đã trở thành một phan quan trọng trong côngnghiệp thực phẩm, dược phẩm vì chúng sở hữu nhiều thuộc tính đặc biệt mà tinh bộttự nhiên không có Tỉnh bột biến tính có thể đóng nhiều vai trò, từ kết dính đến hòatan, từ hap thu đến giữ nước, có thé tạo kết cấu quánh đặc hay trơn mịn, lớp bao phủmảng mém hay cứng giòn, hoặc có thé làm 6n định hệ nhũ tương Ngoài ra, nguồncung cấp tinh bột dồi dào và có sẵn

Nhắc đến tinh bột biến tính không thể không nhắc đến tinh bột tro, loại tinhbột này có nhiều lợi ích cho sức khỏe như kiểm soát hàm lượng đường trong máu,tăng cường hấp thu khoáng chất, ngăn ngừa và hỗ trợ điều trị các bệnh đường ruột,ung thư đường ruột Việc nghiên cứu và sản xuất tỉnh bột trơ ngày càng được quantâm nhiều hơn Vì vậy, việc tìm ra phương pháp biến tính thích hợp để thu được tỉnhbột có hàm lượng tính bột trơ cao là van đề cấp bách hiện nay

Mặt khác, ngành sản xuất dược phẩm Việt Nam chủ yếu dùng tinh bột sannhập khẩu làm tá được vi sản xuất trong nước chi dừng ở mức xuất khẩu thô Vì vay,việc nghiên cứu tạo tinh bột biến tinh từ tinh bột Huyền và đánh giá tiềm năng sử

dụng nguồn nguyên liệu tiềm năng nay vào sản xuất tinh bột tro ứng dung làm tádược trong sản xuất dược phẩm cũng là vẫn đề đáng quan tâm.

Trên thế giới, đặc biệt là các nước thuộc khu vực châu Phi, cụ thể là các bangphía Bắc Nigeria cây huyền được trồng rất nhiều, được xem là loại lương thực cứuđói cho người nghèo Tại Việt Nam, hiện nay, cây huyền tinh (Tacca leontopetaloidesL Kuntze) được trong nhiéu 6 vùng nui Tinh Biên, An Giang, Việt Nam với diện tíchkhoảng 10 ha, cho sản lượng khoảng 60-70 tấn củ/năm Bột huyền được dùng làmnước uống giải khát, làm bánh ít, bánh in va bán lẻ cho khách du lịch Tuy nhiên, việctrồng trọt, thu hoạch và chế biến còn manh mún, nhỏ lẻ, không thống nhất phương

pháp dẫn đến chất lượng và độ ôn định của bột còn kém, chưa đồng đều, giá cả không

ồn định.Từ những nghiên cứu trước đây của nhóm tác giả Adebiyi [1], Ukpabi [2],Odeku [3] và các cộng sự cho thay các đặc tính hóa ly cua tinh bột từ cu huyền phủhợp với các quy trình chế biễn thực phẩm, có khả năng sử dụng như một loại tá dượctrong sản xuất dược phẩm và tiềm năng ứng dụng trong sản xuất tỉnh bột biến tínhdành cho người bị tiểu đường va hơn thế nữa nguồn cung cấp nguyên liệu nay ở AnGiang khá dôồi dào Tính đến nay, chưa có bat cứ nghiên cứu khoa học nào về cácthành phần hóa học cũng như các tính chất vật ly của loài cây nay ở nước ta vì vậymả các sản phẩm giá trị gia tăng từ loại cây này vẫn không được phát triển mặc dùcác nghiên cứu trên thế giới đã xác định loại cây này là loại cây lương thực và đượcứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm

Với mục đích nâng cao giá trị cây huyền, tăng thu nhập cho người trồng đồngthời đáp ứng nhu cầu sử dụng tỉnh bột trơ trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩmbang cách đưa ra các kết quả khoa học xác thực, nhằm làm rõ các gia tri von được sửdụng từ lâu chỉ qua kinh nghiệm truyền miệng trong dân gian, tiến hành nghiên cứudé tài “Nghiên cứu bién tính tinh bột huyén tinh (Tacca leontopetaloides L Kuntze)”với các nội dung nghiên cứu sau: Nghiên cứu sản xuất tinh bột huyén tinh và anhhưởng của số tuổi của củ và khối lượng củ đến hàm lượng tính bột Bên cạnh đó, xácđịnh cau trúc, hình dạng và kích thước và một số tính chất hóa lý của tinh bột huyềntự nhiên; Nghiên cứu khả năng tạo tinh bột biến tinh từ tinh bột huyền băng cácphương pháp biến tính khác nhau (nhiệt âm, acid và kết hợp)

1.1.1 Đặc điểm thực vật1.1.1.1 Phân loại, phân bốHuyền tinh (còn được gọi là cây huyền) được phân loại khoa học theo bảng 1.1 [1].

Bang 1.1 Phan loại khoa họcGidi (regnum) Plantae

Nganh (phylum) TracheophytaLop (class) LiliopsidaBộ (order) LilialesHo (family) DioscoreaceaeChi (genus) Tacca

Loai (species) Tacca leontopetaloidesTên thường gọi [2]:

Tây Nam Nigeria: Aduro susu, akana maigbo (Yoruba); Bac Nigeria:

Giginya biri, Gaatarin zoomoo; Việt Nam: Bạch tinh, cu Nua, củ huyén; Hawaii: Pia;

Nhật Ban: Porineshiakuzuukon; Han Quốc: Polli Ne Sian Chilg; Myamar:Pembroau, Toukta, Philippines: Kanobong, Tayobong (Bisaya); An Độ: Panarien

(loko), Tambobon (Sambali), GauGau, Yabyagan (Tagalog); Indonesia: Chodang,Labing, Keker Likir, Kachunda, Kechondang (Java), Telo (Sulawwesi), Taka Laut(Sumatra), Gadung Tikua; Tay Ban Nha: Arrowroot De Taiti, Yabia; Thai Lan:Buk-Ro (vùng phía Dong), Thaoyaimom (vùng trung tam);Tahiti: Pia, Vitian,

Tacca có nguồn gốc tir Malysia và các quan đảo Thái Binh Duong, phân bồ tựnhiên từ phía tây châu Phi, băng qua phía Nam châu Á đến tận phía Bắc nước Úc [3].Tacca là một chi quan trọng bao gồm khoảng 15 họ (Taccaceae), trong đó có 6 họhiện diện ở Trung Quốc [4] Tại Việt Nam, theo trích dẫn từ GS Phạm Hoàng Hộ có4 họ được tìm thay gồm có Tacca palmata, Tacca chantrieri, Tacca integrifolia,Tacca plantagine trải dài từ Bắc vào Nam, từ Lào Cai, Hà Nội đến Hà Tiên, PhúQuốc, Côn Sơn [5]

nâu giống củ khoai tây, được trồng vào đầu mùa mưa Thời gian sinh trưởng khoảng6 đến 8 tháng do đó mỗi năm chi thu hoạch một vụ Từ củ giống mọc lên những lá cócuống lá dài tới 2m; phiến lá chia 3 tầng: mỗi tang mang 5-8 cặp đoạn lá hình mácmen theo cuống lá; các thuỳ không đều nhau.

Cây ra hoa vào tháng 6-8 Cụm hoa trên một trục cao 0,2-0,5m, có lá bắc rộngở ngoài, và nhiều lá bắc hình dải như sợi chỉ Hoa màu xanh tím, có nhiều dải sợi màutía bên trong Quả mọng, màu vàng khi già, không ăn được, có 6 múi, mềm, chứanhiều hạt [6]

và củ huyền

đau và các bệnh về dạ dày, chủ yếu là bệnh tiêu chảy, kiết lị [7], phần rễ có thể dùngđiều trị loét dạ dày, viêm ruột, viêm gan [4].

Năm 2014, nhóm tác giả Jin-he Jiyang cùng các cộng sự đã phân lập từ Tacca

ngoài tinh bột còn có hơn 120 thành phan hóa học thuộc các nhóm steroidals,

diarylheptanoids, phenol, flavonoids, sesquitepenoids, triterpenoids [4].

Bộ phận thường được dùng là rễ củ (Rhizoma Taccae) Bên cạnh đó, củ huyềntinh là loại củ có hàm lượng tinh bột khá cao và sở hữu những đặc tính hóa lý tốt hơnnhiều so với các loại tỉnh bột thương mại trên thị trường

Theo nghiên cứu từ hai tác giả Borokini và Ayodele [3], lá cây huyền có chứacác hợp chat alkaloids, saponins và tannins trong khi chỉ có alkaloids được tìm thay

trong thịt củ huyền Củ chứa các thành phan như tinh bột, côn, saponin steroid và một

chất gây dang saponin (Taccalin) sẽ được loại bỏ bang cách ngâm hoặc rửa, lang ganbăng nước nhiều lần, sau đó dùng dé chế biến thực phẩm [8] Rễ cây huyền đượcnghiền nhỏ chữa giun sán và điều trị bệnh viêm gan Trên các cao nguyên Nigeria,phan rễ còn được sử dung để chữa ran căn và một số bệnh khác Các dịch nước bêntrong củ được sử dụng như một chất tây rửa [7]

Củ huyền có tiềm năng để làm rượu: hoa dùng dé chà xát lên vết ran căn; tráicó thể dùng làm thức ăn Hơn nữa, cu tươi có vị đăng được người dân khu vực quânđảo Polynesia sử dụng để điều trị đau dạ dày, chủ yếu là tiêu chảy và bệnh ly [9].Tinh bột củ huyền còn sử dụng dé hồ vải [7] Trong y học cô truyền Hawaii, củ đượctrộn với nước va đất sét dùng dé điều trị tiêu chảy và kiết ly, cũng như để ngăn chặnxuất huyết dạ dày, lá cây huyền sắc uống chữa phù của dạ dày [9] Thành phầnalkaloids trong củ huyền được được biết đến như là tác nhân điều trị trong kiểm soátung thư [10] Tannin cũng được biết đến với đặc tính chống vi khuẩn; làm dịu cơnđau, giúp tái tạo làn da, là chất chống viêm và thuốc lợi tiểu [11] Saponin có khảnăng hạ huyết áp và làm giảm đau tim, hạ cholesterol [12], có tác dụng chống bệnhtiểu đường và đặc tính chống ung thư [13] Thành phần một số nguồn nguyên liệucung cấp tinh bột [14] và thành phan của tinh bột củ huyền tính trên căn bản khô [15]

Bảng 1.2 Thành phần của một số nguồn nguyên liệu cung cấp tỉnh bộtThành phân Khoai | Bap (ngô) | Lúa mì | Tapioca(ct | Tacca (Củ

(%) tây khoai mì) huyền)

Tỉnh bột 18 65 65 27 30Protein <] 6 7 <] 0.3Lipid - 2 - 0,1XO <1 2 2 <2 <1

Hàm lượng 4m 80 18 15 75 9.2

Bảng 1.3 Thanh phân của tinh bột củ huyền tính trên căn bản khô

Thanh phan (%) Tinh bột Tacca (Củ huyén)

Hàm lượng tinh bột 30,23 + 0,01

Ham luong 4m 9,15 + 0,02

Tro 0,20 + 0,04Protein thô 0.31 + 0,02Xo thd 2,10 + 0,06

Lipid tong 0,09 + 0,01

Carbonhydrate 88,07 + 0,00

Phosphate ppm 98,80 + 0,23pH 5,80 + 0,03

Bang 1.4 Đặc tính hóa lý của tinh bột củ huyềnThông số Thành phânKhôi lượng riêng đô đồng (g/cm?) 0,81 + 0,33

Hàm lượng amylose % 28,07 + 0,04Độ trương nở (g/10ml) 0,4+ 0,01Độ tan % 66,3 + 0,02

1.1.2 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước

1.1.2.1 Trong nước

Hiện nay tại Việt Nam chưa có bất kỳ một công trình nghiên cứu nào về loại

cây huyền 7œcca leontopetaloide L Kuntze Điều này gây khó khăn trong việc tìmkiếm và chia sẻ tài liệu về loại cây này, tuy nhiên có nhiều hướng nghiên cứu màkhông bị chỉ phối hay ảnh hưởng từ bất kỳ lối mòn nghiên cứu trước đây Theo nhưtìm hiểu, sách Cây co Việt Nam cua GS Phạm Hoàng Hộ đã nêu sơ lược vài nét vềcác họ của loài cây này đang sinh trưởng và phát triển tại nước ta Tuy nhiên, hoàn

toàn không có những thông số đặc tính hóa lý về loại bột, tinh bột từ củ huyền.1.1.2.2 Ngoài nước

Nhiều công trình nghiên cứu về kích thước hạt tỉnh bột củ huyền đã được côngbó là 3,5 um [16], kích thước hạt của Tacca trang dao động khoảng 6,13-18,12 umtrong khi các hạt tinh bột vàng phân bồ trong khoảng 4,19-11,98 um [17] Điều nàycho thấy kích thước hat tinh bột Tacca nhỏ hon so với tỉnh bột khoai tây (5-100 um)và tinh bột các loại khác như khoai môn, sắn, dong, lúa mì và ngô Bởi vì kích thướchạt tinh bột sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ hỗ hóa và thoái hóa tinh bột [18] Khối lượngphân tử của Tacca trắng là 2.1154x10”g/mol nhẹ hơn so với Tacca vàng 1.854x107g/mol Khối lượng phân tử của các loại tinh bột sago, san (khoai mi), bắp nếp, gạonếp lần lượt là 2.91 107 g/mol, 5.7x 107 g/mol, 2.28x 107 g/mol va 8.9x107 g/mol [17].Kích thước hạt nhỏ dẫn đến khả năng trương nở thấp và nhiệt độ hồ hóa cao Tươngtự như tinh bột bắp, tinh bột củ huyén thuộc loại tinh bột kết tinh loại A với mật độtinh thé khoảng 38%, và 35% ứng với tinh bột bap cho thay hàm lượng amylose khácao [18] Nhin chung, kích thước hạt tinh bột săn, lúa mì, khoai tây và khoai môn

thuộc loại vừa và nhỏ được sử dụng nhiều trong thực phẩm và dược phẩm Như vậy,

với những tinh chất trên, tinh bột củ huyền được xác định là loại tinh bột giàu tiềmnăng, có khả năng thay thế các loại tinh bột thương mại hiện nay trong các lĩnh vực

này.

phản ánh độ trương nở thấp của tỉnh bột củ huyền so với các loại tỉnh bột khác Hàmlượng amylose cao liên quan đến độ kết tinh thấp [18] do đó tinh bột củ huyền đượcđề xuất sử dụng trong sản xuất mì sợi và hầu như không có chất béo và xơ nên khôngthích hợp làm chất nhũ hóa trong thực phẩm [20].

Theo các tài liệu nghiên cứu, nhiệt độ hồ hóa của tinh bột củ huyền là 62°C[21] 68,56°C [16] trong khi tac giả Nwokocha cùng cộng sự công bố 76,2°C choTacca màu vàng, và 80,1°C cho Tacca mau trang [17] Khó có thé so sánh nhiệt độhồ hóa của tinh bột củ huyền với nhiệt độ hồ hóa của các loại tinh bột khác, bắp (70-74°C), khoai mi (75°C) Nhưng vi ham lượng amylose của tinh bột củ huyền cao hơnso với tinh bột bắp nên có thể cho rằng nhiệt độ hồ hóa của tỉnh bột củ huyền cũng sẽcao hơn, mặc dù hàm lượng amylose không phải là yếu tố duy nhất quyết định nhiệtđộ hỗ hóa Thời gian hỗ hóa của tỉnh bột từ củ huyền ngắn hơn (12,8 phút) so với tinhbột bắp (17,6 phút) [15] Tác giả Zaku cùng các cộng sự cũng xác định được kha năngtrương nở của tỉnh bột củ huyền là 3,4g/10ml, cao hơn han so với các loại tinh bộtkhác Một nghiên cứu khác [21] cho thay kha năng trương nở của tinh bột củ huyềntăng theo nhiệt độ Nhóm tác giả Kunle [16] một lần nữa nhận định rằng độ trươngnở và độ tan của tinh bột cu huyền tốt hon han so với các tinh bột khác Với cùngquan điểm, tác giả Odeku [22] cùng cộng sự cũng đã khang định tinh bột củ huyền

có những đặc tính tương tự như tính bột bắp, vì thé có thé sử dụng như tá dược trong

các dạng bào chế sản xuất dược phẩm Từ những kết quả nghiên cứu trên, có thể thấyrang tinh bột từ củ huyền hoan toàn phù hợp với vai trò làm tá dược trong công nghệsản xuất dược phẩm

Độ trong của keo và độ ồn định lạnh đông/rã đông là các thông số quan trọngtrong việc xác định độ ôn định của tinh bột trong chế biến thực phẩm Nhóm nghiêncứu Nwokocha cũng đã khảo sát ảnh hưởng của nồng độ tinh bột lên độ trong củakeo và thấy rang Tacca vàng có độ trong hơn một chút so với Tacca trang Các loạitinh bột có độ trong tối thiểu ở nồng độ tinh bột 1,5% với việc tăng độ truyền sáng

Rã là giai đoạn đầu của quá trình hòa tan của viên nén sau khi uống Tá dượcrã tốt làm cho viên thuốc rã nhanh hơn, mịn hơn, giải phóng tối đa bề mặt tiếp xúccủa các tiêu phân dược chất được hấp thu tốt hơn.Trong sinh dược học bào chế, tádược đóng vai trò quan trọng không kém dược chất chính vì nó hỗ trợ điều trị đạt kếtquả cao nhất Hàng loạt nghiên cứu biến đổi vật lí cũng như hóa học trên tinh bột củhuyền được thực hiện Tac giả Ofoefule va cộng sự đã tiễn hành biến đổi vật lí (tiềnhồ hóa) và biến đối hóa học (thủy phân bang acid) trên tinh bột Tacca involucrata

[23] Đặc tính rã và hòa tan được nghiên cứu trên viên nén chứa 0.001% riboflavin,

10 % w/w tinh bột củ huyền đóng vai trò là chất trợ tan rã, 3 % w/w acacia như làchất kết dính, 1 % w/w stearic acid như chất làm trơn và một lượng vừa đủ lactosenhư chất pha loãng Kết quả cho thấy tinh bột củ huyền được xử lý tiền hồ hóa cóhiệu quả hơn han dang tinh bột được thủy phân acid trong vai trò một tá dược trợ tanrã.

Trong nghiên cứu của Adebiyi cùng các cộng sự năm 2011, dan xuất tỉnh bộtcitrate của tinh bột huyền đã cải thiện đặc tính trương nở và kha năng giải phóng dượcchất nhanh Dẫn xuất citrate thể hiện khả năng trương nở cao hơn so với tỉnh bột banđầu chưa biến đôi ở khoảng rộng nhiệt độ từ 50-70°C, có thé dung nhu ta duoc trongcac dang thuốc viên nén Các nghiên cứu thực hiện trên tinh bột cu huyền và dẫn xuấttinh bột citrate thay rang cả hai loại tinh bột này giúp phóng thích thuốc tốt hon sovới tinh bột bắp bởi vì khả năng trương, hàm lượng amylose cao và nhiệt độ hồ hóatrung bình Từ kết quả nghiên cứu của Nwokocha và các cộng sự (2011) cho thấy cácđặc tính chảy và cơ tính của tỉnh bột củ huyền vàng và trăng không có sự khác biệtđáng kẻ

Theo tác giả Ukpabi, 2009, lớp vỏ củ huyền màu nâu, có vị đắng chứa28,25-29,00% khối lượng khô, 25,00-27,25% lượng tinh bột, khối lượng riêng 1,67

g/mL, 40-43 mg acid ascorbic (vitamin C)/100 g và 3,15-3,58% flavonoid thô.

Ước tinh phan thịt củ chứa 1,10-1,50% protein, 2,70-2,73% tro, 0,28-0,68% xơ,0,08-0,10% béo và 95,02-95,42 carbonhydrate tính trên khối lượng khô Tình bột màu

trương nở là 1,31 g/ml, khả năng nhũ hóa 3,7-3,85.

Trong một nghiên cứu khác đã so sánh một số tính chất hóa lý của dẫn xuấttinh bột citrate từ 7øcca involucrata và tinh bột Tacca thô [21] Dẫn xuất tinh bộtcitrate này có màu trang, dang tinh thé và không hút âm với ty lệ 75,7%, không tan

trong nước và độ trương nở là 11,9 tại nhiệt độ 85°C Khi đun nóng 30 phút trong

nước 100°C vẫn không tạo keo Nhiệt độ hóa nâu là 223,5-231,2°C, nhiệt độ hóa thanlà 251,7-258,9°C đều cao hon han so với tinh bột ban đầu, khả năng hấp thụ nước lênđến 83,25%, pH 4,7 năm trong vùng tiêu chuẩn 3-9 của tỉnh bột áp dung trong thựcphẩm, mỹ phẩm, dược phẩm; độ bọt và nhũ tương lần lượt là 4,2% và 7.8% Ảnhchụp SEM cũng cho thấy các hạt tính bột citrate có hình dạng bầu dục, kích thướcnhỏ Các thành phần hóa học cần thiết như carbon hydrate, terpenoids vẫn hiện diệntrong dẫn xuất tinh bột này, tuy nhiên cardiac glycoside thì không còn Nhìn chung,các tính chất hóa ly của citrate tinh bột chứng minh tinh bột biến tính làm tá dược rãtốt hơn so với tinh bột Tacca thô trong công thức viên nén

Dựa trên những kết quả từ những nghiên cứu trên, có thé thay cây huyền, tinhbột Huyền có nhiều tiềm năng dé sử dung trong lĩnh vực thực phẩm, đặc biệt là khảnăng sử dụng như một loại tá dược trong sản xuất dược phẩm

1.2 TINH BOT1.2.1 Cấu tạo

Tỉnh bột là những polysaccarit chủ yếu có trong hạt (gạo, mì, ngô ), củ(khoai, sắn, ), quả (táo, chuối, ) đóng vai trò là chất dự trữ dinh dưỡng cho cây

Hàm lượng tinh bột trong gạo khoảng 80%, ngô 70%, khoai tay tươi khoảng 20%.Tinh bột còn đóng vai trò dinh dưỡng đặc biệt vì trong quá trình tiêu hóa chúng bị

thủy phân thành đường glucose- chat tạo nên nguồn năng lượng (calories) chính cho

con người và các loài động vật.

Tinh bột thường được dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực phẩm dạnglỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, là các yếu tô kết dính và làm đặc

thành phần chất kết dính trong công nghệ sơn phủ.

Tinh bột là chat ran vô định hình, màu trắng, không tan trong nước nguội.Trong nước nóng từ 65°C trở lên, tinh bột chuyển thành dung dịch keo nhớt, gọi làhồ tinh bột Tinh bột là hỗn hợp của hai polysaccharide amylose va amylopectin, cócông thức phân tử là (CsHioOs)n được cấu tạo bởi các gốc monosaccharide đườngglucose C¿H¡oOs liên kết với nhau băng liên kết a-1,6 glucoside hoặc œ-1,4 glucoside

Bên trong hạt tỉnh bột là các phân tử là amylose và amylopectin được sắp xếpthành từng lớp một có hệ thống và liên kết với nhau bởi cau nỗi hydro thành khối cautrúc tinh thé Các hat tinh bột có hình dạng khác nhau là do sự bao bọc của các hạttrong nội nhũ trong suốt quá trình phát triển, kích thước hạt dao động trong khoảngrộng và bề mặt hạt có thể trơn láng hay thô ráp Kích thước hạt khác nhau sẽ ảnhhưởng đến nhiệt độ hồ hóa, khả năng hấp thụ nước của tinh bột Hạt nhỏ thường cầu

tao chặt hơn so với hạt to có cau tao xốp Các lỗ xốp được tạo ra do các hạt vô định

hình kéo dài từ bề mặt đến tâm hạt tạo thành, giúp nước thâm nhập dễ dàng làmtrương nở, phá vỡ liên kết hydro giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thé, tạo điều

kiện cho enzyme phân hủy [24].

Ty lệ amylose/amylopectin xấp xỉ 1⁄4, tỷ lệ này có thé thay đôi phụ thuộc vaogiống, điều kiện thời tiết, mùa vụ và cách chăm sóc Amylose chiếm 20- 30% trongtinh bột tự nhiên, dạng mach thang, có khả năng tao gel va được cấu tao từ glucosenhờ các liên kết œ-1,4 glucoside Theo những nghiên cứu trước, amylose chứa khoảng0,1% các liên kết phân nhánh œ-1,6 glucoside, amylopectin chứa chủ yếu liên kết œ-1,4 nhưng tỷ lệ liên kết phân nhánh chiếm tới 4% [24]

1.2.1.1 Amylose

Amylose có một đầu khử va một đầu không khử, trong đó đầu khử có nhómOH glucozit Phức của vitamin A với amylose thường bền và ít bị oxy hóa Do đó, sửdung amylose dé bảo vệ vitamin trong thuốc, trong thức ăn gia súc bang cách cho tạophức với amylose Vì liên kết hydro, phân tử amylose không duỗi thắng mà xoắn

thành lò xo chứa sáu đơn vị glucose mỗi lượt Hình 1.2 dưới đây mô tả cấu trúc của

amylose và mô hình phân tử amylose [25].

a-1 A-linkage

CH;OH CH;OH CH;OH CH;OHo Jo 0 Jo% ie 27 2 m 5 on ` F xa

OH

O fe) 0 ov O

(a) OH OH OH OH

(b)

Hình 1.2 a) Các gốc glucose nối với nhau bởi liên kết a-1,4 glucoside

b) Mô hình phân tử amylose

Cứ khoảng 20-30 mat xích —glucose nối với nhau bởi liên kết a-1,4 glucosidethì tạo thành một chuỗi Do có thêm liên kết từ C1 của chuỗi này với Có của chuỗikia qua nguyên tử O (gọi là liên kết ø-1,6 glucoside) nên chuỗi bị phân nhánh như

hình 1.3 [25].

Amylopectin có phân tử lượng trong khoảng 107 đến 108, trong khi phân tửlượng của amylose chỉ khoảng từ 5.10° đến 10° Người ta có thé phân biệt đượcamylose và amylopectin nhờ sự khác nhau về khối lượng phân tử cũng như về khảnăng gan kết đặc hiệu với dung dich iodine Mach amylose dai tạo thành một vòng

linh động trong nước và có ái lực mạnh với iondine Mach amylose 200 phân tử

glucose có khả năng gan kết với iodine lớn nhất (khoảng 20% khối lượng) ở nhiệt độ20°C Phức hợp này hấp thu sóng mạnh nhất tại bước sóng 620 nm cho mảu xanhthẫm Ai lực của amylose với iondine phụ thuộc tuyến tính với chiều dài của mạchpolymer Khi chiêu dai mạch của amylose giảm, kha năng gắn của polymer với iodinevà bước sóng hấp thụ mạnh nhất cũng giảm Ở nhiệt độ 20°C, khả năng gắn củaamylopectin với iodine chỉ khoảng 0,2% khối lượng và phức hợp với iodine thể hiệnhấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 550nm Trong phân tử amylopectin, chỉ có một đầukhông khử duy nhất Cấu trúc phân tử của amylopectin bao gồm một nhánh trung tâm(chứa liên kết a-1,4) từ các nhánh này phát ra các nhánh phụ có chiều dài khoảng vàichục gốc glucose Khác han với amylose, amylopectin chỉ hòa tan trong nước khi đun

nóng va tạo nên dung dịch có độ nhớt cao Phản ứng với lectin là phản ứng đặc trưngcủa amylopectin.

Một điểm khác nhau quan trọng giữa amylose và amylopectin là các chất cóthé liên kết với chúng Bản chất hóa học của amylose cho thay nó có thé kết hợp vớiphân tử các chất ky nước nhỏ Nhiều nghiên cứu cho thấy, amylose (đặc biệt từ ngũcốc) có thé kết hợp với một lượng tương đối lớn lipid Khác với amylose, amylopectincó thể chứa các liên kết cộng hóa trị với phosphate, đặc biệt là amylopectin từ cácloại củ Trong số những loại tinh bột có giá tri thương mại cao, tinh bột khoai tay cóhàm lượng phosphate cao nhất, khoảng 10-30 nmol phosphate trên Img tinh bột Tinhbột từ củ nghệ có hàm lượng phosphor hóa cao gấp hai đến bốn lần, trong khi ở các

loại tỉnh bột ngũ cốc, mức độ phosphor hóa thấp hơn 100 lần so với tỉnh bột khoai

tây.

Có thể phân đoạn amylose và amylopectin dựa trên sự khác biệt về khả nănggăn kết hoặc dựa trên kích thước phân tử khác nhau của chúng Amylose có khả nănggan kết với phân tử các chất ky nước nhỏ như 1- butanol dé tạo thành một phức khôngtan và kết tủa trong dung dịch Tương tự như vậy, amylopectin có thể được kết tủaphân đoạn với lectin cocanavilin A, do protein nay có khả năng gan với gốc C4 tự docủa phân tử amylopectin Kỹ thuật tach phân đoạn dựa trên sự khác nhau về kíchthước phân tử giữa amylose va amylopectin bao gém sắc ký lọc gel field flow

fractionation [24].

Bảng 1.5 Các đặc điểm của amylose và amylopectin

Amylose Amylopectin

Chiêm khoảng 20% trong tỉnh bột Chiêm khoảng 80% trong tỉnh bột

Là chuôi polymer mạch thăng của các | Là chuôi polymer phần nhánh của cácđơn vị D-glucose đơn vi D-glucose

Liên kết với nhau băng liên kết a-1,4 | Liên kết với nhau bang cả liên kết a-1,4

glycosidic và a-1,6 tại nhánh

Phân tử khối của amylose khoảng |Phân tử khôi của amylopectin từ

150.000-600.000 (ứng với n khoảng | 300.000-3.000.000 (ứng với n từ

2000-1000-4000) 200.000).

Tao màu xanh với iodine Tao màu đỏ nâu với iodine

Cả enzyme a và B đều có thê thủy phân | Ca enzyme a và B có thé thủy phân liênamylose kết a-1,4 nhưng không thé thủy phân

liên kết a-1,6 tại điểm phân nhánh của

amylopectin

Tan nhiều trong nước Ít tan trong nước

Tan trong nước nóng mà không trương | Tan trong nước nóng và trương nởnở (swelling)

Tan trong nước nóng nhưng không hình | Tan trong nước nóng và hình thành dạngthành gel hay paste tinh bột gel hay paste tinh bột

1.2.1.3 Cau trúc tinh thé của tinh bột

Hạt tỉnh bột tôn tại dưới dang hạt có kích thước trong khoảng từ 0,02-0,12 um.Hạt tỉnh bột của tất cả các hệ có dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa diện Cautao và kích thước cua hat tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt cũng

như quá trình sinh trưởng của cây.

Tinh bột có bản chất bán tinh thể với nhiều mức độ tinh thể hóa khác nhau,thường thì 15-45% khi ở dạng hạt Khả năng tạo tỉnh thể của tỉnh bột gắn liền vớithành phan amylopectin, tinh bột không chứa amylose có một mức độ tinh thé hóakhông thay đổi

Lớp tinh thể của hạt tỉnh bột được tạo thành từ mạch xoắn kép amylopectin,sắp xếp theo phương tiếp tuyến với bề mặt hạt, đầu không khử hướng vào bé mặt củahạt Các lớp tinh thé và vô định hình được sắp xếp với chiều day theo chu ky 9-10nm.Trong lớp tinh thể, các đoạn mach thăng liên kết với nhau thành sợi xoắn kép, xếpthành dãy và tạo thành chùm trong khi phần mạch nhánh năm trong các lớp vô định

hình.

Nhiễu xạ tia X phân biệt 3 loại cau trúc tinh bột loại A, B và C Loại A chủyếu là tinh bột từ ngũ cốc, loại B là các loại củ như khoai tây Ở tỉnh bột lúa mì, dạngA có hàm lượng amylose cao hơn dạng B, nhưng loại B có nhiệt độ hồ hóa và khoảngnhiệt độ hỗ hóa cao hơn dang A Loại C là cầu trúc hỗn hợp của dạng A và B, đượctìm thay ở các loại cây họ đậu và các cây cho củ nhiệt đới như san [24] O cau trúcloại A, các sợi xoắn kép thường rất day đặc trong khi cấu trúc loại B, chuỗi xoắn képđược sắp xếp tạo thành các khoảng trống dé phân tử nước có thé thâm nhập được Sựkhác biệt về mặt sắp xếp trong không gian của amylose của tỉnh bột loại A và loại Bđược thé hiện rõ trong hình 1.4 [26]

Loại A: Cấu trúc loại A có chuỗi amylopectin chứa 23-29 đơn vi glucose Liênkết hydro giữa nhóm hydroxyl của chuỗi các phân tử amylopectin gây ra sự hình

thành cau trúc xoắn kép ở ngoài Ở giữa các micelle này, các chuỗi thang của cácphân tử amylose được cuộn lại bằng cách hình thành liên kết hydro với các chuỗithăng bên ngoai của amylopectin Cau trúc này rất thường gặp trong ngũ cốc [26].

Loại B: Cấu trúc loại B bao gồm chuỗi amylopectin dài từ 30-44 phân tửglucose với sự xâm nhập bên trong của nước Day là kiểu cau trúc tự nhiên của tinhbột khoai tây và chuối [26]

Loại C: Cau trúc C loại được tạo thành từ chuỗi amylopectin có độ dài từ 26đến 29 phân tử glucose, một sự kết hợp của loại A va loại B, điển hình là đậu Hà Lan

va đậu xanh [26].

Hình 1.4 Don vị tế bao và sự sắp xếp lớp kép helice trong tỉnh bột a) loại

A-amylose, b) loại B-amylose

Một dạng cầu trúc khác goi là dạng V, đặc trưng cho tinh bột trương nở khi có

mặt nước hoặc iod (hình 1.5.) [26].

|| |

ị ih

-| -| ` Ỷ ` aH \ -|

| |

Intensity —

Hình 1.5 Nhiéu xa tia X của tinh bột loại A (ngũ céc), loai B (cay ho dau) va loai V

(tinh bột trương no, Va: không có nước, Vn: tinh bột hydrate hóa)

Nhiéu xạ tia X của tinh bột loại A thể hiện các peak nhọn cao nhất tại các sóc20 là 15°, 17°, 18° và 23° Tinh bột loại B lại xuất hiện các peak đặc trưng ở 17° vavài peak nhỏ xung quanh vùng 20 là 20°, 22° và 24° Trong khi loại C là sự kết hợp

giữa loại A và B [27].

Nghiên cứu trên kính hiến vi điện tử quét SEM, kính hiến vi điện tử truyềnqua TEM, kính hiển vi nguyên tử và những nghiên cứu khác cho thay các lớp tinh thévà vô định hình của phân tử amylopectin tập hợp thành một cấu trúc hình cầu lớn.Dựa trên nguồn gốc thực vật của tinh bột va vi trí của các hạt tinh bột, các hạt hìnhcầu có thé có kích thước từ 20-500nm Tinh bột bên với các tác dụng của enzyme

(tinh bột khoai tây và các loại tinh bột hàm lượng amylose cao) thường chứa các hạt

hình cầu có kích thước lớn hơn so với loại tỉnh bột kém bên với tác dụng của enzyme.Tuy nhiên, kha năng bền với tác dụng của enzyme một phan cũng do hàm lượng

amylose cao trong các loại tinh bột nay [24].

Hat tinh bột được tạo thành từ các lớp tinh thé cung (cau trúc tinh thé) và mềm(cau trúc bán tinh thể) với chiều dày khoảng vai tram nm Các lớp tinh thé cứng đượctạo thành từ các hạt hình cau có kích thước lớn (50-500nm), các lớp bán tinh thé mềmđược tạo thành từ các hạt hình cầu có kích thước nhỏ hơn (20-50nm) Sự lặp lại hếtlớp cứng đến lớp mềm được xem như những lớp sinh trưởng và có thể quan sát đượcnhờ kính hién vi thông thường (hình 1.6) Độ day của các lớp tinh thé này cảng ở phíangoải bề mặt của hạt thì càng trở nên mỏng hơn Kích thước của các lớp nảy phụthuộc rất nhiều vào điều kiện phát triển của cây [24]

Vong tinh thế ing

xạ cao hay thấp, mật độ, độ tinh thé, và khả năng chống lại acid và enzyme thủy phânvà cũng đại diện cho vòng tăng trưởng Các vòng tăng trưởng này sinh ra trong quá

trình tổng hợp Các lớp dày đặc trong một vòng tăng trưởng bao gồm khoảng 16 lầnlặp lại các lớp tinh thé (5-6 nm) va vô định hình (2-5 nm) (lớp semicrystalline) tronghình 1.7 b có độ dày khoảng 120 - 400 nm Lớp mỏng hơn chủ yếu là vô định hình,chứa nhiều nước, ở lớp dày ít nước hơn Do đó, hạt tỉnh bột có một phan kết tinh vớimức độ kết tinh là 20-40%

AmorphousbackgroundSemicrystalline layer of

growth ring Amorphous

layer ofgrowth ring

Hình 1.7 Cau trúc hạt tinh bột theo Jenkins et al., 1994, a) cầu trúc | hạt tinh bộtvới lớp bán tinh thé và vô định hình tao ra các vòng tăng trưởng: b) 1 vòng tăngtrưởng được phóng to; c) cụm cau trúc amylopectin trong lớp bán tinh thé của vòng

tăng trưởng

Các lớp tinh thé được tạo thành bởi chuỗi amylopectin xoắn kép, xếp songsong, trong khi các nhánh amylopectin nằm trong các vùng vô định hình (hình 1.7 e).Độ kết tinh của hạt do đó được gán cho các xoắn kép được hình thành bởi amylopectin

hơn là amylose.

Vị trí chính xác của amylose trong hạt vẫn chưa xác định rõ Tuy nhiên, nhữngphân tử mạch thắng này được cho là năm xen kẽ giữa amylopectin, hơn là nằm trongbó Theo Jenkins và cộng sự (1994), hầu hết amylose đều năm trong các lớp vô địnhhình của các vòng tăng trưởng Nghiên cứu của Morison và cộng sự cho răng trongtinh bột ngũ cốc, hai dạng vô định hình của amylose 1a: amylose không chứa lipid va

phức lipid- amylose.

Một đặc tính quan trọng của vật liệu tinh thé (hạt tinh bột), là sự chuyển đôipha của các vùng vô định hình tại nhiệt độ chuyển pha (glass transition temperature-Tg) Trong quá trình gia nhiệt, khi vượt qua điểm Tạ, các vùng vô định hình đượcchuyền đổi từ mạng cứng (a rigid glassy) sang trạng thái linh động (a mobile rubbery

state) Sau đó, vùng vô định hình trở nên lỏng lẻo hon trước khi nóng chảy tinh théxảy ra (hồ hóa) Như vậy, sự chuyển pha luôn xảy ra trước sự hỗ hóa.

Ở nhiệt độ hỗ hóa, sự thay đối cấu trúc diễn ra trong suốt quá trình hỗ hóa, baogồm sự thay đôi hình dạng, kích thước của hạt tính bột, sự hấp thụ nước và trươngnở, nóng chảy tinh thé (hồ hóa) và sự thoát ly amylose và amylopectin từ hạt tinh bột

Những thay đổi xảy ra sau khi hồ hóa tinh bột, trong quá trình gia nhiệt sauđó, được gọi là pasting Những thay đổi nay liên quan đến sự trương nở của hạt, sựthoát ly các thành phan phân tử từ các hạt, và cuối cùng là sự phá vỡ các hạt (khoảng85°C) Những thay đổi xảy ra trong quá trình hồ hóa va pasting ảnh hưởng rất lớnđến tính lưu bién của hệ thống tinh bột Do đó, đặc điểm tinh bột pasting thường đượcđánh giá băng phương pháp đo độ nhớt Khi để nguội, các phân tử tỉnh bột tái kếthợp Quá trình này gọi là sự thoái hóa Ở nông độ tinh bột khoảng 6%, dẫn đến sựhình thành gel, có thé xem như một hỗn hop, trong đó các hat gelatin hoá bién dang(nhiễu trong amylopectin) được gan vào và củng có, kết tinh, một ma trận amyloseliên tục Sự thoái hóa bao gồm hai quá trình tách biệt: (1) sự hồ hóa và kết tỉnh củaamylose va (2) là sự kết tinh lại của amylopectin

1.2.2 Tinh chất vật lý

1.2.2.1 Khả năng hòa tan, độ trương nở

Tại nhiệt độ thường, tinh bột không có khả năng hòa tan trong nước, côn, ete,benzen, cloroform Tinh bột có khả năng tan trong môi trường kiềm tốt hơn môitrường trung tính hoặc acid, vì kiềm có tác dụng ion hóa từng phần do đó làm chophân tử polysaccharide hydrate hóa tốt hơn Ở điều kiện thường, tinh bột vẫn hút âm

lượng lớn khoảng 20%.

Khi ngâm tinh bột vào nước thi thê tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm chohạt tinh bột trương phông lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của hạt

tinh bột.

1.2.2.2 Khả năng hồ hóa

Khả năng trương nở của tỉnh bột trong nước tăng theo nhiệt độ tạo thành dung

dịch keo có độ nhớt dính tạo nên các tính chất đặc biệt của nó Khi đun nóng tính bộttrong nước ở nhiệt độ cao làm cho tinh bột bi hồ hóa, độ nhớt dung dịch sẽ tăng, khảnăng ánh sáng truyền qua cũng tăng lên, cấu trúc dẻo vì thể tích hạt bị trương lên, hạt

bị vỡ làm giải phóng các amylose và amylopectin ở dạng vô định hình Khoảng nhiệt

độ mà tỉnh bột bat đầu hòa tan cho tới khi hòa tan hoan toàn được gọi là nhiệt độ hồhóa Các biến đối hóa lý khi thực hiện hồ hóa diễn ra như sau: hat tinh bột trương lên,tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thăng và nhỏ thì hòa tan và sau đótự liên hợp với nhau để tạo thành gel

Sự hồ hóa xảy ra sự hấp thu nhiệt, sự trương nở hạt xảy ra đồng thời với sự hỗhóa Sự trương nở chỉ xảy ra khi nó thang được lực liên kết giữa các phân tử cau trúchạt Bên cạnh đó, một giải thích khác cho hiện tượng hồ hóa là do sự cat đứt các liênkết hydro trong phân tử và tạo thành các liên kết mới với nước đến khi độ nhớt đạtcực đại Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì liên kết hydro sẽ bị phá hủy làm cho độ nhớtgiảm trở lại Nghia là, nhiệt độ tăng, độ nhét tăng đến cực đại rồi sau đó giảm xuống.Tùy vào điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, loại tinh bột, kích thước hạt và độ pH mànhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột dao động trong khoảng rộng [24] Sự hồhóa còn xảy ra khi tinh bột hòa tan vào dung dich kiềm hoặc dung dịch muối kim loại

nặng ở nhiệt độ thường.

Một trong những tính chất quan trọng của tỉnh bột có ảnh hưởng đến chấtlượng và kết cầu nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo Phân tử tinh bộtcó nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bộttập hợp lại, gitr nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độnhớt cao hơn Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đườngkính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tan, đặc tính bên trong cua tinhbột như kích thước, thể tích, câu trúc và sự bất đối xứng của phân tử Nông độ tinhbột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxy hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm chotương tác của các phân tử tinh bột thay đối do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dich

tinh bột.

1.2.2.3 Khả năng thoái hóa

Tỉnh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp xếplại một cách trật tự dé tạo thành gel tinh bột với cầu trúc mạng 3 chiều Dé tạo đượcgel thì dung dich tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa déchuyền tỉnh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh.Trong gel chỉ có liên kết hydro tham gia, có thé nối trực tiếp các mạch polyglucosidehoặc gián tiếp qua phân tử nước

Khi gel tinh bột được làm nguội từ từ và giữ 6 35°C một thời gian dài thì tinh

bột sẽ mắt tính hòa tan, co lại và lượng dịch thé sẽ thoát ra, gọi la sự thoái hóa Quatrình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel dé lạnh đông rồi sau đó cho tan ra Khi thoái hóađộ bền mang cau trúc tăng Sự thoái hóa chủ yếu do amylose tạo nên, là kết quả củasự tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử amylose mang nhóm hydroxyl và nhómtiếp nhận hydro, các phân tử này sẽ dễ dàng định hướng với nhau hơn là các phân tửamylopectin mạch nhánh céng kénh Day là quá trình ngược với quá trình hé hóa,diễn ra như sau ban đầu các mạch được uốn thắng lại, vỏ hydrate bi mất đi và cácmạch định hướng lại, sau đó tạo sự liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của phântử amylose Tốc độ thoái hóa tăng lên khi nhiệt độ giảm, và hầu như không xảy ra khiở pH >10 hoặc pH <2 (với tốc độ rất nhỏ)

1.2.3 Tính chất hóa học

1.2.3.1 Phản ứng thủy phana) Thuy phan nhờ xúc tác acid

Dung dịch tinh bột không có phan ứng trang bac nhưng sau khi đun nóng vớiacid vô cơ loãng ta được dung dịch có phản ứng tráng bạc Nguyên nhân là do tinhbột bi thủy phan hoàn toàn thành glucose:

(CøHioOs)n +nH20 > nC¿H¡;Os

b) Thuy phán nhờ enzyme

Phan ứng thủy phân tinh bột cũng xảy ra nhờ một số enzyme Nhờ enzyme amylase, B-amylase (có trong nước bọt và mâm lúa) tinh bột bị thủy phân thành

œ-dextrin (CsHi0Os)x (x<n), rồi thành maltose, maltose bị thủy phân thành glucose nhờ

enzyme maltase.

Một tính chất quan trọng của tỉnh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa cácđơn vị glucose bang acid hoặc bang enzyme Acid có kha năng thủy phân tinh bột ởdạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng paste, còn enzyme chỉ thủy phân hiệuquả ở dạng hỗ hóa Một số enzyme thường dùng là œ-amylase, B-amylase Acid vàenzyme giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bang cách thủy phân liênkết œ-D (1,4) glucoside Đặc trưng của phan ứng nay là sự giảm nhanh độ nhớt và tạo

ra đường.

1.2.3.2 Phản ứng tạo phức

Phản ứng rất đặc trưng của tỉnh bột là phản ứng với iod Khi tương tác với iod,

amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Đơn giản bởi vì khi đun nóng, iod bị giải

phóng ra khỏi phân tử tỉnh bột làm mat màu xanh tím đó Khi để nguội, iod bị happhụ trở lại làm dung dịch có màu xanh tím Vì vậy, iod có thể coi là thuốc thử đặctrưng để xác định hàm lượng amylose trong tỉnh bột bằng phương pháp trắc quan Đểphan ứng được thì các phân tử amylose phải có dạng xoắn ốc dé hình thành đườngxoăn 6c đơn của amylose bao quanh phân tử iod Cac dextrin có ít hơn 6 gốc glucosekhông cho phản ứng với iod vì không tạo được một vòng xoăn ốc hoan chỉnh Acidvà mốt số muối như KI, NazSOa tăng cường độ phan ứng

Ngoài khả năng tạo phức với iod, amylose còn có khả năng tạo phức với nhiềuchất hữu cơ phân cực cũng như không phân cực như: các rượu no, các rượu thơm,phenol, các xetol phân tử lượng thấp

1.2.3.3 Sự chuyển hóa tinh bột trong cơ thé

Tinh bột là một trong những loại thức ăn cơ bản của con người Khi ăn, tinh

bột bị thủy phân nhờ enzyme amylase có trong nước bọt thành dextrin, rồi thànhmaltose Ở ruột, enzyme maltase giúp cho việc thủy phân mantose thành glucose.Glucose được hap thụ qua thành ruột vào máu Trong máu nồng độ glucose khôngđối khoảng 0,1% Lượng glucose dư được chuyền về gan, ở đây glucose hợp lại nhờenzyme thành glycogen (còn gọi là tinh bột động vat) dự trữ cho cơ thé Khi nông độ

ølucose trong máu giảm xuống dưới 0,1%, glycogen ở gan lại bị thủy phân thànhglucose và theo đường máu chuyển đến các mô trong cơ thé Tại các mô, glucose bịoxy hóa chậm băng các phản ứng phức tạp nhờ enzyme thành CO2 và H›O đồng thờigiải phóng năng lượng cho cơ thé hoạt động Sự chuyền hóa tỉnh bột trong cơ théđược biểu diễn như sau:

H.O H.O H-O

Hình 1.8 Sự chuyền hóa tinh bột trong cơ thé

1.3 TINH BOT BIEN TÍNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHAP BIEN TÍNH TINHBỘT

1.3.1 Khai niệm

Tinh bột tự nhiên (hay tinh bột không biến tính) khi sử dung trong công nghiệpthực phẩm thường gặp nhiều hạn chế Chang han, tinh bột ngô nếu ở dạng chưa biếntính, khi đun nóng sẽ dễ dàng hydrate hóa, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớtđể tạo nên một khối keo và dễ chảy Nhược điểm của tỉnh bột tự nhiên là vì tính chảy

tự do hay tinh ky nước, tính không hòa tan, kém trương nở, độ nhớt tăng trong nước

lạnh, sự tăng quá mức hay không kiểm soát được độ nhớt sau khi nấu Sự kết dínhhay tạo hỗn hợp giống cao su đối với những loại tỉnh bột đã nấu, đặc biệt là ngô nếp,khoai tây, tinh bột san, tính dé thoái hóa khi kéo dài thời gian đun nóng hay giảm pH,độ trong kém Vi vậy, để có những loại hình tinh bột phù hợp theo yêu cầu sử dụngngười ta tiễn hành bién tính tinh bột

Tinh bột biến tính là sản phẩm của quá trình biến tính tinh bột tự nhiên bằngcác phương pháp khác nhau Tùy vào mức độ và phương pháp biến tinh ma tinh bộtthu được có những thay đôi rõ rệt về mặt câu trúc, hình thái dẫn đến những thay đôivề tính chất vật lý