Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng một số tác nhân hóa học và ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC Nguyễn Quang Huy NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG MỘT SỐ TÁC NHÂN HÓA HỌC VÀ ỨNG DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC Nguyễn Quang Huy NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG MỘT SỐ TÁC NHÂN HÓA HỌC VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Mã số: Hóa hữu 62.44.27.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Nguyễn Văn Khôi Hà Nội - Năm 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án công trình nghiên cứu cộng thực Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Quang Huy ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực công trình nghiên cứu nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo chân tình Thầy Cô, bạn bè, đồng nghiệp Cơ quan Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Văn Khôi cho kiến thức vô quí báu đồng thời giúp đỡ tận tình Anh Chị, bạn bè, đồng nghiệp Phòng Vật liệu polyme động viên, giúp đỡ thực thành công luận án tiến sỹ Tôi xin cảm ơn chân thành Lãnh đạo, phòng quản lý tổng hợp, bạn đồng nghiệp Viện Hóa học - Viện KH&CN Việt Nam hết lòng ủng hộ giúp đỡ suốt trình thực luận án Xin cảm ơn bạn đồng nghiệp Viện Hóa học, đơn vị phối hợp nghiên cứu: Công ty dược phẩm Hà Thành, Viện Hóa Công nghiệp Việt Nam, Viện kiểm nghiệm thuốc Trung ương, Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng tạo điều kiện thuận lợi động viên, chia sẻ để hoàn thành phần việc luận án Cuối xin chân thành cảm ơn Thầy cô, Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sĩ đóng góp ý kiến quý báu giúp hoàn thiện luận án iii DANH MỤC CÁC HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AA : Axit acrylic AM : Acrylamit AN : Acrylonitrin AMS-1 : Tinh bột biến tính axit acrylic (Acrylic acid modified tapioca starch) AMS-2 : Tinh bột biến tính axit acrylamit (Acrylamit acid modified tapioca starch) Am : Amylozơ Ap : Amylopectin AUL : Độ hấp thụ tải trọng (Absobency under load) BMA : n-butylmetacrylat CMS : Cacboxymetyl tinh bột DMSO : Dimetyl sulfoxyt DSC : Nhiệt vi sai quét (Differential Scanning Calorimetry) DTA : Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) DMF : Dimetyl formamit DS : Độ (Degree of subtitution) EPI : Epiclohydrin EMA : Etyl metacrylat FDA : Cơ quan thực phẩm thuốc Hoa kỳ (Food and Drug Administration) KPS : Kali persunfat KT : Keo tụ MBA : N,N'-metylenbisacrylamit MCA : Monoclo axetic axit MAM : Metacrylamit MAN : Metacrylonitrin iv MA : Metyl acrylat MAA : Axit metacrylic PA : Copolyme RE : Hiệu suất phản ứng SEM : Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic Microscopy) STMP : Matri trimetaphotphat SMCA : Natri monocloaxetat TGA : Phân tích nhiệt trọng lượng (Themal Gravimetric Analysis) TSTP : Trinatri trimetaphotphat TB : Tinh bột TB-G : Tinh bột ghép XRD : Nhiễu xạ tia X %GY : Hiệu suất ghép (Graft yield) %GE : Hiệu ghép ( Graft efficiency) %TC %KT : : Chuyển hóa tổng số (Total conversion) Phần trăm keo tụ v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Hàm lượng tinh bột số loại Bảng 1.2 Kích thước hạt amylozơ c a số loại tinh bột Bảng 1.3 Các thành phần tá dược cho thuốc viên 39 Bảng 3.1 Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng đến trình photphat hoá 75 Bảng 3.2 Ảnh hưởng c a nhiệt độ tới trình photphat hoá 76 Bảng 3.3 Ảnh hưởng c a pH đến trình photphat hoá 77 Bảng 3.4 Ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/glucozơ đến trình photphat hoá 78 Bảng 3.5 Ảnh hưởng c a độ tới độ bền lạnh đông - tan giá 83 Bảng 3.6 Ảnh hưởng c a tỷ lệ axit/tinh bột đến trình thuỷ phân 92 Bảng 3.7 Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng tới tốc độ thuỷ phân 93 Bảng 3.8 Ảnh hưởng c a tỷ lệ H2O/ tinh bột tới tốc độ thuỷ phân 94 Bảng 3.9 Ảnh hưởng c a tác nhân trung hoà đến độ nhớt hàm lượng tro c a tinh bột biến tính 95 Bảng 3.10 Ảnh hưởng số lần rửa đến thay đổi pH 96 Bảng 3.11 Ảnh hưởng lượng nưc rửa đến thay đổi pH 96 Bảng 3.12 Nhiệt độ hồ hoá (T0, Tp Te) c a tinh bột tự nhiên biến tính 101 Bảng 3.13 Tính chất c a tinh bột biến tính axit 104 Bảng 3.14 Một số tính chất c a viên nén thử nghiệm 104 Bảng 3.15 Sự phụ thuộc c a trọng lượng phân tử trung bình vào thời gian phản ứng nhiệt độ khác 107 Bảng 3.16 Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất thu hồi sản vi phẩm, hàm lượng nhóm chức cacbonyl, cacboxyl 108 Bảng 3.17 Sự phụ thuộc c a trọng lượng phân tử trung bình vào thời gian phản ứng với hàm lượng clo hoạt động khác 110 Bảng 3.18 Ảnh hưởng c a hàm lượng clo hoạt động đến hiệu suất thu hồi sản phẩm, hàm lượng nhóm chức cacbonyl, cacboxyl 111 Bảng 3.19 Ảnh hưởng c a pH tới TLPT, hiệu suất thu hồi hàm lượng nhóm chức cacboxyl, cacbonyl 112 Bảng 3.20 Ảnh hưởng c a nồng độ tinh bột đến trình oxy hoá 113 Bảng 3.21 Nhiệt độ hồ hoá (T0, Tp Te) c a tinh bột tự nhiên biến tính 117 Bảng 3.22 Phân tích nhiệt trọng lượng c a tinh bột tinh bột oxy hoá 119 Bảng 3.23 Ảnh hưởng c a vật liệu hồ hóa lên tính chất c a sợi 121 Bảng 3.24 Ảnh hưởng c a thời gian polyme hoá lên TC, GY, GE ghép acrylic lên tinh bột 123 Bảng 3.25 Ảnh hưởng c a nhiệt độ lên TC%, GY%, GE% ghép axit acrylic lên tinh bột 124 Bảng 3.26 Ảnh hưởng c a nồng độ axit acrylic lên hiệu suất ghép hiệu ghép 125 Bảng 3.27 Ảnh hưởng c a nồng độ chất khởi đầu lên khả ghép 126 Bảng 3.28 Ảnh hưởng c a tỷ lệ lỏng/rắn tới hiệu suất ghép 126 ảng Ảnh hưởng c a hàm lượng copolyme đến trình keo tụ 139 ảng Ảnh hưởng c a pH đến trình keo tụ 140 ảng Ảnh hưởng c a nồng độ chất điện ly tới trình keo tụ 140 ảng Hiệu keo tụ c a copolyme với copolyme ghép 141 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Cấu trúc phân tử amylozơ Hình 1.2 Cấu trúc phân tử amylopectin Hình Cơ chế thuỷ phân tinh bột axit 32 Hình Ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/ glucozơ tới hàm lượng tro 79 Hình Ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/ glucozơ tới độ tan c a tinh bột 80 Hình Ảnh hưởng c a độ đến khả trương c a tinh bột 80 Hình Ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/glucozơ đến độ nhớt c a tinh bột 82 Hình Ảnh hưởng c a độ đến độ c a dung dịch hồ tinh bột 84 Hình Ảnh SEM c a tinh bột chưa biến tính 85 Hình Ảnh SEM c a TB photphat monoeste (tỷ lệ mol photphat/glucozơ 2,5:1) 85 Hình Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng c a tinh bột chưa biến tính 87 Hình Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng c a tinh bột photphat hoá (tỷ lệ mol photphat/glucozơ 2,5:1) 87 Hình 10 Ảnh hưởng c a loại axit thời gian đến độ nhớt tinh bột sắn biến tính 89 Hình 11 Ảnh hưởng c a loại axit thời gian đến hàm lượng tro c a tinh bột sắn biến tính 91 Hình 12 Ảnh hưởng c a loại axit thời gian đến độ tan c a tinh bột sắn biến tính 92 viii Hình Ảnh hưởng c a nhiệt độ sấy đến độ nhớt sản phẩm 97 Hình 14 Ảnh hưởng c a thời gian sấy đến độ nhớt sản phẩm 98 Hình 15 Ảnh kính hiển vi điện tử quét c a tinh bột sắn tự nhiên (a) biến tính với tỷ lệ khối lượng axit/tinh bột là: 0,02 (b); 0,04 (c); 0,06 (d); 0,08 (e) 0,10 (f) 99 Hình 16 Giản đồ phân tích nhiệt c a TB sắn tự nhiên (1) T biến tính với tỷ lệ axit/tinh bột là: 0,04 (2); 0,06 (3); 0,08 (4) 0,10 (5) 100 Hình 17 Giản đồ nhiễu xạ tia X c a tinh bột sắn tự nhiên (1) biến tính với tỷ lệ axit/tinh bột là: 0,02 (2); 0,06 ( ) 0,10 (4) 102 Hình 18 Sự phân bố kích thước hạt c a TB sắn tự nhiên (A) biến tính với tỷ lệ axit/tinh bột là: 0,02 ( ); 0,06 (C) 0,10 (D) 103 Hình Sự thay đổi lượng clo tiêu thụ theo thời gian phản ứng nhiệt độ khác 106 Hình 20 Ảnh hưởng c a hàm lượng clo hoạt động tới lượng clo tiêu thụ 108 Hình 21 Ảnh hưởng c a pH tới lượng clo tiêu thụ 111 Hình 22 Ảnh SEM c a tinh bột sắn (a,b) tinh bột oxy hoá với hàm lượng clo hoạt động 1% (c,d), 2% (e,f) 4% (g,h) 115 Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X c a tinh bột sắn (1) tinh bột oxy hoá với tỷ lệ clo hoạt động so với tinh bột 1% (2), 2% ( ) 4% (4) 115 Hình 24 Giản đồ DSC c a tinh bột tinh bột oxy hoá 116 Hình 25 Giản đồ phân tích nhiệt c a tinh bột sắn (T ) tinh bột oxy hoá với tỷ lệ clo hoạt động so với tinh bột 1% (T 1), 2% (T 2) 4% (T 4) 118 ix Hình 26 Phân bố kích thước hạt c a tinh bột sắn (T ) tinh bột oxy hoá với tỷ lệ clo hoạt động so với tinh bột 1% (T 1), 2% (T 2) 4% (T 4) 120 Hình 27 Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng tới trình trùng hợp ghép 127 Hình 28 Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng tới trình trùng hợp ghép 128 Hình Ảnh hưởng c a nồng độ monome AM tới trình trùng hợp ghép 129 Hình Ảnh hưởng c a nồng độ KPS tới trình trùng hợp ghép 130 Hình Ảnh hưởng c a tỷ lệ pha lỏng/tinh bột tới trình trùng hợp ghép 131 Hình Phổ hồng ngoại c a tinh bột ghép PAA 132 Hình Phổ hồng ngoại c a tinh bột ghép PAM 132 Hình Đường cong TGA c a tinh bột tinh bột ghép 134 Hình Giản đồ phân tích nhiệt vi sai (DTA) c a tinh bột copolyme ghép 136 Hình Ảnh SEM c a tinh bột copolyme ghép 137 Hình Giản đồ nhiễu xạ tia X c a copolyme ghép 138 x MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC K HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC ẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỤC LỤC x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung tinh bột 1.2 Cấu trúc c a tinh bột 1.3 Một số tính chất c a tinh bột .1 Tính chất vật lý .2 Tính chất hóa học 1.4 Một số phương pháp biến tính tinh bột 11 1.4.1 Một số phương pháp biến tính phương pháp vật lý .11 1.4.1.1 Biến tính hồ hóa sơ .11 1.4.1.2 Xử lý nhiệt ẩm 12 1.4.1 Phân huỷ học 12 1.4.2 Phương pháp biến tính enzym .13 1.4.3 Biến tính tinh bột số tác nhân hóa học 14 1.4 .1 Ete hóa tinh bột 14 1.4.3.2 Tạo liên kết ngang 15 xi 1.4 Cation hóa 18 1.4 .4 Este hoá tinh bột .20 1.4.3.5 Biến tính tinh bột axit .31 1.4 .6 Oxy hoá tinh bột .40 1.4.3.7 Biến tính tinh bột axit acrylic crylamit .48 1.5 Tình hình nghiên cứu biến tính tinh bột nước .58 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 61 2.1 Nguyên liệu, hoá chất 61 2.2 Dụng cụ, thiết bị phương pháp nghiên cứu .62 Phương pháp tiến hành 67 2.3.1 Tiến hành phốt phát hóa 67 2.3.2 Tiến hành biến tính axit 69 2.3.3 Tiến hành oxi hóa tinh bột hypoclorit 70 2.3.4 Tiến hành trùng hợp ghép: .72 .5 Các số ghép 73 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 75 3.1 Phốt phát hóa tinh bột natri hydrophotphat 75 3.1.1 Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng 75 3.1.2 Ảnh hưởng c a nhiệt độ 76 3.1.3 Ảnh hưởng c a pH 77 3.1.4 Ảnh hưởng c a tỷ lệ mol photphat/glucozơ 77 3.1.5 Ảnh hưởng c a độ tới tính chất c a tinh bột photphat monoeste 78 1.6 Đặc trưng lý hoá c a tinh bột photphat monoeste 85 3.1.6.1 Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) .85 1.6.2 Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 86 xii 3.2 Th y phân tinh bột axit 88 3.2.1 Ảnh hưởng c a loại axit 88 3.2.2 Ảnh hưởng c a tỷ lệ axit/tinh bột 92 3.2.3 Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng 93 3.2.4 Ảnh hưởng c a tỉ lệ nước/tinh bột 94 3.2.5 Ảnh hưởng c a tác nhân trung hoà 95 3.2.6 Nghiên cứu trình tinh chế sản phẩm đạt tiêu chuẩn dược dụng .96 3.2.7 Ảnh hưởng c a nhiệt độ thời gian sấy lên độ nhớt c a sản phẩm 97 3.2.8 Cấu trúc tính chất nhiệt c a tinh bột biến tính axit 98 2.8.1 Hình thái học .98 3.2.8.2 Giản đồ phân tích nhiệt 100 3.2.8.3 Nhiễu xạ tia X 101 3.2.8.4 Phân bố kích thước hạt 102 3.2.9 Thử nghiệm chế tạo viên nén .103 Oxy hoá tinh bột natri hypoclorit .106 3.3.1 Ảnh hưởng c a nhiệt độ thời gian phản ứng 106 3.3.2 Ảnh hưởng c a hàm lượng clo hoạt động 108 3.3.3 Ảnh hưởng c a pH 111 3.3.4 Ảnh hưởng c a nồng độ tinh bột 113 3.3.5 Một số đặc trưng lý hoá c a tinh bột oxy hoá 113 5.1 Hình thái học bề mặt .113 3.3.5.2 Nhiễu xạ tia X 115 Phân tích nhiệt vi sai quét (DSC) 116 xiii 5.4 Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) .117 3.3.5.4 Phân bố kích thước hạt 119 Hồ sợi .120 3.4 Biến tính axit acrylic acrylamit .122 3.4.1 Biến tính axit acrylic 122 3.4.1.1 Ảnh hưởng c a thời gian 122 3.4.1.2 Ảnh hưởng c a nhiệt độ 123 3.4.1.3 Ảnh hưởng c a tỷ lệ tinh bột: monome 124 3.4.1.4 Ảnh hưởng c a chất khởi đầu 125 3.4.2 Biến tính acrylamit 127 3.4.2.1 Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng 127 3.4.2.2 Ảnh hưởng c a nhiệt độ phản ứng 128 3.4.2.3 Ảnh hưởng c a nồng độ monome AM 129 3.4.2.4 Ảnh hưởng c a nồng độ chất khơi mào KPS 129 3.4.2.5 Ảnh hưởng c a tỷ lệ pha lỏng/tinh bột 130 4.2.6 Các đặc trưng hoá lý .131 3.4.2.7 Xử lý nước thải T ghép theo phương pháp keo tụ 138 KẾT LUẬN CHUNG 142 CÁC CÔNG T ÌNH Đ CÔNG 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 MỞ ĐẦU Tinh bột polysaccarit tìm thấy loại, hạt, c , c a loại trồng Nó nguồn nguyên liệu có khả tái tạo gần vô tận Tinh bột với protein chất béo thành phần quan trọng bậc chế độ dinh dưỡng c a loài người nhiều loài động vật khác Ngoài ra, tinh bột nguyên liệu, rẻ tiền, ứng dụng rộng rãi cho nhiều ngành công nghiệp công nghiệp giấy, thực phẩm, dệt…[1] tính chất đặc trưng ưu việt c a [2] Tuy vậy, tinh bột tự nhiên hạn chế nhiều tính chất nên chưa đáp ứng mục đích sử dụng khác nhiều lĩnh vực không tan nước lạnh, độ nhớt giảm khả làm đặc sau nấu Ngoài ra, thoái hóa xảy sau xếp cấu trúc tinh bột hồ hóa, mà kết tách nước hệ thống thực phẩm chứa nhiều tinh bột… [ ] Do vậy, việc biến tính tinh bột quan tâm lớn nhằm cải thiện tính chất c a đáp ứng nhu cầu sử dụng Có nhiều phương pháp biến tính tinh bột khác chia thành nhiều lĩnh vực như: vật lý, hóa học, enzym Việt Nam nước nông nghiệp, tinh bột dồi dào, tinh bột sắn quan tâm phát triển Tuy vậy, ch yếu sử dụng dạng nguyên liệu thô chưa biến tính, giá thành rẻ Do vậy, cần phải biến tính để đáp ứng nhu cầu kỹ thuật mục đích sử dụng khác Xuất phát từ thực tế này, đề tài “Nghiên cứu biến tính tinh bột số tác nhân hóa học ứng dụng” nhằm biến đổi cấu trúc, tính chất vật lý, kỹ thuật để mở rộng khả ứng dụng c a tinh bột sắn, thông qua nâng cao giá trị cho vật liệu Với nội dung nghiên cứu bao gồm: - Biến tính tinh bột phương pháp phốt phát hóa thử nghiệm thực phẩm Trong nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ, nồng độ, thời gian, pH, hàm lượng tinh bột - Biến tính tinh bột sắn axit, nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng thử nghiệm làm tá dược - Oxy hóa tinh bột sắn natri hypoclorit, nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ, nồng độ, thời gian, pH, hàm lượng tinh bột… ứng dụng thử nghiệm hồ vải - Biến tính phương pháp ghép axit acrylic acrylamit lên tinh bột thử nghiệm xử lý nước * Đóng góp luận án: Lần Việt Nam tổng hợp tinh bột phốt phát hóa làm sở xây dựng quy mô pilot chế tạo vật liệu sử dụng thực phẩm Đã chế tạo tinh bột có trọng lượng phân tử thích hợp phương pháp th y phân quy mô pilot có chất lượng đáp ứng yêu cầu dược điển Sản phẩm sử dụng làm tá dược có chất lượng tốt Đã oxi hóa tinh bột natri hypoclorit (sản phẩm phụ c a nhà máy hóa chất Việt trì) tạo sản phẩm trung gian chế tạo AMS hồ sợi Đã ghép tinh bột sắn monome ưa nước phương pháp quan tâm nay, tạo sản phẩm sử dụng cho trình keo tụ xử lý nước cho kết tốt có khả phân h y sinh học 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung tinh bột Tinh bột loại polysaccarit thực vật tồn tự nhiên có khối lượng phân tử cao, gồm đơn vị glucozơ nối với liên kết αglycozit Công thức phân tử c a tinh bột (C6H10O5)n n khoảng từ 50 đến vài trăm nghìn Tinh bột tổng hợp nhờ trình quang hợp c a dự trữ cấu trúc c a chúng dạng lượng tiềm tàng Hàm lượng tinh bột có loại khác thay đổi theo thời tiết, mùa vụ, thổ nhưỡng [5] Bảng 1.1 Hàm lượng tinh bột số loại Loại Tinh bột, % trọng lượng khô Khoai tây 66-84 Sắn 93-97 Lúa mì 70-80 Lúa 75-80 Lúa mạch 70-75 Ngô 60-75 Đậu đỗ 60-66 Trong tự nhiên tinh bột hợp chất hữu phổ biến dồi dào, đứng sau xenlulozơ [3, 5] Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dạng không hoà tan nước nên tích tụ lượng nước lớn tế bào mà không ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu Do đó, thu lượng lớn tinh bột từ nhiều nguồn phong phú tự nhiên Tinh bột đại diện cho 6090% tổng sản lượng loại lương thực ngô, khoai tây, lúa mì, c mì, sắn dây, gạo, đậu, số chuối, táo, rau [5-9] Có nhiều loại tinh bột tinh bột sắn loại tinh bột quan tâm nhiều Châu Á, Châu Phi Mỹ La Tinh [7,8] * Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn giới Việt Nam Trong ba ngày từ 28 đến 30/6, th đô angkok (Thái Lan) diễn hội nghị sắn toàn cầu năm 2011, quy tụ 1.000 đại biểu quốc tế tham dự Sở dĩ kiện ý nước ch nhà Thái Lan quốc gia sản xuất xuất hàng đầu giới sản phẩm liên quan đến sắn Theo chuyên gia nước, kể từ ngành công nghiệp chế biến nước phát triển, Thái Lan giảm khoảng 120 triệu USD hàng năm để nhập bột mỳ có tinh bột sắn thay Và điều quan trọng tạo công ăn việc làm cho nửa triệu nông hộ quy mô nhỏ, giá thành sản phẩm làm rẻ nhiều so với nhập Thái Lan chiếm 85% lượng xuất sắn toàn cầu, Indonesia Việt Nam Thị trường xuất sắn ch yếu c a Thái Lan Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất sắn khoảng 40% bột tinh bột sắn, 25% sắn lát sắn viên [ ] Ở Việt Nam, sắn canh tác phổ biến hầu hết tỉnh c a vùng sinh thái nông nghiệp Diện tích, suất sản lượng sắn Việt Nam qua năm phân theo vùng sinh thái Diện tích sắn nhiều vùng ắc Trung Duyên hải miền Trung (168,80 ngàn ha) Tây Nguyên vùng sản xuất sắn lớn thứ hai c a nước, tập trung ch yếu bốn tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk Đăk Nông Năm 2008, diện tích sắn c a Tây Nguyên đạt 150.100 [9] Nhận thấy rõ hiệu kinh tế sắn đem lại, nhiều nhà máy chế biến sắn nước xây dựng Trên phạm vi nước, có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn có quy mô công nghiệp với tổng công suất chế biến năm nửa triệu tinh bột sắn, tương ứng với nhu cầu sử dụng gần 2,5 triệu c sắn tươi, 30% sản lượng nước, tăng gấp đôi số nhà máy gấp công suất so với năm trước Từ đầu năm đến nay, sắn mặt hàng có khối lượng xuất kim ngạch xuất tăng mạnh Theo số lượng thống kê sơ c a Trung tâm thông tin công nghiệp thương mại (Bộ Công Thương), tháng đầu năm 200 , nước xuất 2,66 triệu sắn tinh bột sắn, đạt kim ngạch 408 triệu USD, tăng 4,4 lần sản lượng tăng 2,8 lần kim ngạch so với kỳ 2008 1.2 Cấu trúc tinh bột Tinh bột tồn dạng hạt có kích thước khoảng từ 2-120nm, hạt tinh bột có dạng hình tròn, hình bầu dục hay đa giác Cấu tạo kích thước hạt phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trình sinh trưởng c a Hạt tinh bột c a loại khác có kích thước hình dạng khác Cùng loại tinh bột, hình dáng kích thước c a tất hạt không hoàn toàn giống [5] Bảng Kích thước hạt amylo số loại tinh bột ại tinh bột ích thước hạt n Hình dáng Lúa mạch - 50 Tròn dài Ngô - 25 Đa giác Lúa mì - 35 Tròn Khoai tây - 40 Bầu dục Khoai lang - 50 Bầu dục Lúa - 10 Đa giác Sắn - 30 Tròn Tinh bột gồm hai thành phần amylozơ (Am) amylopectin (Ap) Amylozơ polysaccarit mạch thẳng gồm đơn vị glucozơ liên kết với liên kết α-1,4-glicozit (hình 1.1) Phân tử amylozơ có đầu khử đầu không khử Hàm lượng amilozơ hình thức phân tán dạng keo nước nóng amylopectin hoàn toàn không hòa tan Khi phân tán dung dịch trạng thái thoái biến, amylozơ thường có cấu trúc hình mạch giãn, thêm tác nhân kết t a vào, amylozơ chuyển thành dạng xoắn ốc [...]... thực tế này, đề tài Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng một số tác nhân hóa học và ứng dụng nhằm biến đổi cấu trúc, tính chất vật lý, kỹ thuật để mở rộng khả năng ứng dụng c a tinh bột sắn, thông qua đó nâng cao giá trị cho vật liệu này Với nội dung nghiên cứu bao gồm: - Biến tính tinh bột bằng phương pháp phốt phát hóa và thử nghiệm trong thực phẩm Trong đó nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng như nhiệt... độ, thời gian, pH, hàm lượng tinh bột - Biến tính tinh bột sắn bằng axit, nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng và thử nghiệm làm tá dược - Oxy hóa tinh bột sắn bằng natri hypoclorit, nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, nồng độ, thời gian, pH, hàm lượng tinh bột ứng dụng thử nghiệm hồ vải - Biến tính bằng phương pháp ghép axit acrylic và acrylamit lên tinh bột và thử nghiệm trong xử lý nước... tinh bột 11 1.4.1 Một số phương pháp biến tính bằng phương pháp vật lý .11 1.4.1.1 Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ .11 1.4.1.2 Xử lý nhiệt ẩm 12 1.4.1 Phân huỷ cơ học 12 1.4.2 Phương pháp biến tính bằng enzym .13 1.4.3 Biến tính tinh bột bằng một số tác nhân hóa học 14 1.4 .1 Ete hóa tinh bột 14 1.4.3.2 Tạo liên kết ngang 15 xi 1.4 Cation hóa. .. hóa 18 1.4 .4 Este hoá tinh bột .20 1.4.3.5 Biến tính tinh bột bằng axit .31 1.4 .6 Oxy hoá tinh bột .40 1.4.3.7 Biến tính tinh bột bằng axit acrylic và crylamit .48 1.5 Tình hình nghiên cứu biến tính tinh bột trong nước .58 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 61 2.1 Nguyên liệu, hoá chất 61 2.2 Dụng cụ, thiết bị và phương pháp nghiên cứu .62 2 Phương pháp tiến... HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC ẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỤC LỤC x MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1 Giới thiệu chung về tinh bột 3 1.2 Cấu trúc c a tinh bột 5 1.3 Một số tính chất c a tinh bột 7 1 .1 Tính chất vật lý 7 1 .2 Tính chất hóa học 9 1.4 Một số phương pháp biến tính tinh. .. pháp biến tính tinh bột khác nhau được chia thành nhiều lĩnh vực như: vật lý, hóa học, enzym Việt Nam là một nước nông nghiệp, tinh bột rất dồi dào, trong đó tinh bột sắn rất được quan tâm phát triển Tuy vậy, ch yếu sử dụng ở dạng nguyên liệu thô chưa biến tính, giá thành rẻ Do vậy, cần phải biến tính để đáp ứng các nhu cầu kỹ thuật và mục đích sử dụng khác nhau Xuất phát từ thực tế này, đề tài Nghiên. .. 93 3.2.4 Ảnh hưởng c a tỉ lệ nước /tinh bột 94 3.2.5 Ảnh hưởng c a tác nhân trung hoà 95 3.2.6 Nghiên cứu quá trình tinh chế sản phẩm đạt tiêu chuẩn dược dụng .96 3.2.7 Ảnh hưởng c a nhiệt độ và thời gian sấy lên độ nhớt c a sản phẩm 97 3.2.8 Cấu trúc và tính chất nhiệt c a tinh bột biến tính bằng axit 98 2.8.1 Hình thái học .98 3.2.8.2 Giản đồ phân tích... Ảnh hưởng c a tỷ lệ pha lỏng /tinh bột tới quá trình trùng hợp ghép 131 Hình 2 Phổ hồng ngoại c a tinh bột ghép PAA 132 Hình Phổ hồng ngoại c a tinh bột ghép PAM 132 Hình 4 Đường cong TGA c a tinh bột và tinh bột ghép 134 Hình 5 Giản đồ phân tích nhiệt vi sai (DTA) c a tinh bột và các copolyme ghép 136 Hình 6 Ảnh SEM c a tinh bột và copolyme ghép 137 Hình... mục đích sử dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực như không tan trong nước lạnh, mất độ nhớt và giảm khả năng làm đặc sau khi nấu Ngoài ra, sự thoái hóa xảy ra sau khi mất sự sắp xếp cấu trúc trên tinh bột hồ hóa, mà kết quả là sự tách nước trong hệ thống thực phẩm chứa nhiều tinh bột [ ] Do vậy, việc biến tính tinh bột được quan tâm rất lớn nhằm cải thiện tính chất c a nó đáp ứng nhu cầu sử dụng Có rất... hành 67 2.3.1 Tiến hành phốt phát hóa 67 2.3.2 Tiến hành biến tính bằng axit 69 2.3.3 Tiến hành oxi hóa tinh bột bằng hypoclorit 70 2.3.4 Tiến hành trùng hợp ghép: .72 2 .5 Các hằng số ghép 73 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 75 3.1 Phốt phát hóa tinh bột bằng natri hydrophotphat 75 3.1.1 Ảnh hưởng c a thời gian phản ứng 75 3.1.2 Ảnh hưởng c a nhiệt độ