Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp hóa học

Vỡ vậy cần phải cải biến tinh bột, tức là làm thay đổi cấu trỳc, tớnh chất của tinh bột bằng cỏc tỏc nhõn vật lớ, hoỏ học hoặc enzim để tạo ra cỏc dẫn xuất tinh bột với cỏc phõn tử bị cắ

LUẬN VĂN:

Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng

các phương pháp hóa học

Mở đầu

Nước ta nằm trong ở trong vựng khớ hậu nhiệt đới giú mựa, rất thuận lợi cho việc phỏt triển nhiều loại cõy trồng trong đú cỏc loại cõy lương thực chiếm một vị trớ quan trọng trong sản xuất nụng nghiệp và là nguồn nguyờn liệu chủ yếu của cụng nghiệp sản xuất tinh bột

Tinh bột là một trong những nguyờn liệu quan trọng cho nhiều nghành cụng nghiệp như cụng nghiệp giấy, cụng nghiệp thực phẩm, cụng nghiệp dệt, cụng nghiệp keo dỏn vỡ những tớnh chất đặc trưng của nú như tạo hỡnh, tạo dỏng, tạo khung, tạo độ dẻo,

độ dai, độ đàn hồi, độ xốp cú khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm Tuy nhiờn tinh bột tự nhiờn vẫn cũn hạn chế nhiều tớnh chất, chưa đỏp ứng được những yờu cầu khỏc nhau trong cụng nghiệp Vỡ vậy cần phải cải biến tinh bột, tức là làm thay đổi cấu trỳc, tớnh chất của tinh bột bằng cỏc tỏc nhõn vật lớ, hoỏ học hoặc enzim để tạo ra cỏc dẫn xuất tinh bột với cỏc phõn tử bị cắt ngắn đi, nối dài ra và sắp xếp lại, hoặc cỏc dẫn xuất tinh của tinh bột với cỏc nhúm chức rượu bậc nhất trong phõn tử, bị oxi hoỏ đến nhúm cacboxyl hoặc những dẫn xuất tinh bột với phõn tử được gắn nhúm chức hoỏ học khỏc nhau… Khi đó cú cấu trỳc hoỏ học thay đổi thỡ tinh bột dẫn xuất cũng sẽ thu được những tớnh chất mới khỏc tinh bột ban đầu Nhờ vậy nõng cao được lónh vực ứng dụng

và từ đú nõng cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế Hiện nay, cỏc sản phẩm tinh bột biến tớnh nghiờn cứu ở nước ta rất đa dạng và được ứng dụng rộng rói trong cụng nghiệp thực phẩm và cỏc nghành cụng nghiệp khỏc Tuy nhiờn, hầu hết cỏc nghiờn cứu đều chỉ dừng ở mức phũng thớ nghiệm Cỏc sản phẩm tinh bột biến tớnh được sản xuất với qui mụ cụng nghiệp trong nước hầu như chưa cú Tinh bột biến tớnh sử dụng trong cụng nghiệp hiện tại phải nhập ngoại với giỏ thành rất cao Chớnh vỡ vậy, chỳng tụi

chọn đề tài ‘Nghiờn cứu biến tớnh tinh bột bằng cỏc phương phỏp hoỏ học’

Nước ta cú nguồn nguyờn liệu tinh bột rất đa dạng và phong phỳ Miền Trung với điều kiện khớ hậu khắc nghiệt, thời tiết thất thường, đất đai kộm màu mỡ nhưng vẫn cú được những nguồn nguyờn liệu tinh bột quan trọng, với năng suất và chất lượng cao như khoai, sắn, sắn dõy, huỳnh tinh… Sắn là một loại cõy lương thực cú sản luợng cao nhất hiện nay (Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn hai triệu tấn sắn củ tuơi, đứng hàng

thứ 11 trờn thế giới về sản lượng sắn nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột đứng hàng thứ

3 sau Thỏi Lan và Indonexia) Trong những năm qua, cỏc sản phẩm từ sắn như sắn lỏt, sắn viờn, tinh bột sắn… đó đỏp ứng được nhu cầu ngày càng tăng trong nước và đó bắt đầu xuất khẩu, gúp phần khụng nhỏ vào sự phỏt triển của nghành lương thực thực phẩm núi riờng cũng như sự phỏt triển kinh tế đất nước núi chung Tinh bột sắn được ứng dụng rộng rói trong nhiều lĩnh vực như cụng nghiệp dệt, cụng nghiệp giấy, cụng nghiệp chất kết dớnh, dược phẩm, cụng nghiệp thực phẩm Đú là lớ do chỳng tụi dựng tinh bột sắn làm nguyờn liệu cho quỏ trỡnh thực nghiệm

Nhiệm vụ của đề tài giải quyết cỏc vấn đề sau:

 Nghiờn cứu phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng cỏch oxi hoỏ, bằng dung dịch axit, bằng dung dịch kiềm

 Nghiờn cứu sự thay đổi của tinh bột sau khi biến tớnh

Phần tổng quan

Chương 1 tinh bột và cỏc phương phỏp biến tớnh tinh bột

1.1 Giới thiệu tổng quỏt về tinh bột

1.1.1 Khỏi niệm chung

Trong tự nhiờn tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào, chỉ đứng sau xenlulozơ Người ta thấy tinh bột cú trong cõy xanh, rễ, cành, hạt, củ và quả Tinh bột được hỡnh thành từ những hạt nhỏ (32) trong suốt quỏ trỡnh trưởng thành và lớn lờn của cõy Trong thời kỡ ‘ngủ’ và nảy mầm, tinh bột là chất dự trữ năng lượng cho cõy Tinh bột giữ chức năng sinh học giống nhau đối với con người, động vật, cũng như đối với cỏc

sinh vật hạ đẳng (15)

Trong thực vật, tinh bột thường cú mặt dưới dạng khụng hoà tan trong nước nờn

cú thể tớch tụ một lượng nước lớn trong tế bào mà vẫn khụng ảnh hưởng đến ỏp suất thẩm thấu Do đú, cú thể thu được một lượng lớn tinh bột từ nhiều nguồn phong phỳ trong tự nhiờn Tinh bột đại diện cho 60 - 90% tổng sản lượng cỏc loại lương thực như ngụ, khoai tõy, lỳa mỡ, củ mỡ, sắn dõy, gạo, đậu, ở một số quả như chuối, tỏo, rau… (15), (16), (32)

1.1.2 Hỡnh dỏng, kớch thước và cấu trỳc của hạt tinh bột

Tinh bột dự trữ trong cõy dưới dạng hạt Hạt tinh bột của tất cả cỏc hệ thống cú dạng hỡnh trũn, hỡnh bầu dục hay hỡnh đa giỏc Ngay cả trờn cựng loại nguyờn liệu, hỡnh dỏng và kớch thước của chỳng cũng khụng giống nhau (15) Hạt tinh bột khoai tõy

cú kớch thước lớn hơn cả, của lỳa mỡ nhỏ hơn Hạt tinh bột lỳa mỡ, lỳa mạch cấu trỳc đơn giản hơn hạt tinh bột ngụ… (15), (32) Kớch thước của cỏc hạt tinh bột khỏc nhau cũng ảnh hưởng đến tớnh chất cơ lớ của tinh bột như nhiệt độ hồ hoỏ, khả năng hấp thụ xanh metylen… Hạt nhỏ cú cấu tạo chặt, hạt lớn cú cấu tạo xốp (15)

Cấu tạo bờn trong của hạt tinh bột khỏ phức tạp Cú nhiều phỏng đoỏn bản chất cấu trỳc bờn trong hạt nhưng khụng cú nhiều bằng chứng thực nghiệm Trong luận ỏn của mỡnh, Naegeli đó cung cấp một kho kiến thức về thực vật hỡnh thỏi học của tinh bột Đến thời của Meyer đó thiết lập khỏi niệm về cấu trỳc hạt được sự cụng nhận của nhiều người nhất Theo lý thuyết này, sự pha lẫn của cỏc phõn tử được sắp xếp trong hạt theo phương thức xuyờn tõm Sau đú, Samec đó cú những phỏt hiện về cấu tạo bờn ngoài của tinh bột Năm 1913, Reichert cú hàng trăm vi ảnh của nhiều loại tinh bột khỏc nhau Cũn Walton đó sưu tầm trờn 300 nghiờn cứu về tinh bột Tất cả đều cho thấy tinh bột của mọi nguồn khỏc nhau đều cú cấu tạo từ Amilozơ (Am) và Amilopectin (Ap) (15), (30) Cả hai cấu tử này đều được cấu tạo từ ỏ- D glucozơ, cỏc gốc glucozơ trong chuỗi kết hợp với nhau qua liờn kết ỏ -1,4 – glucozit Ap cú cấu trỳc phõn nhỏnh, ở điểm phõn nhỏnh là liờn kết 1, 6 - glucozit (16) Nhờ phương phỏp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X (15) người ta thấy cỏc chuỗi polyglucozit của Am và Ap tạo thành xoắn ốc với ba gốc glucozơ một vũng Trong tinh bột của cỏc hạt ngũ cốc, cỏc phõn tử cú thể cú chiều dài 0.35 - 0.7

àm, trong khi đú chiều dày của một lớp ở hạt tinh bột là 0.1àm Cỏc phõn tử sắp xếp theo phương hướng tõm nờn cỏc mạch polysacarit phải ở dạng gấp khỳc nhiều lần

Bảng 1.1 kớch thước của một số loại tinh bột (6), (15),(32)

Lỳa mỡ 5 – 50 Khoai tõy 15 – 120

mũ, những cạnh bị nứt thường bị trũng, tinh bột khoai tõy cú hỡnh dạng elip dẹt và hỡnh cầu, tinh bột ngụ cú hỡnh đa giỏc, một số hạt cú dạng hỡnh trũn, tinh bột lỳa mỡ cú dạng cầu bằng phẳng hoặc hỡnh elip

1.1.3 Thành phần hoỏ học của tinh bột

Tinh bột khụng phải là một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacarit khỏc nhau:

Am và Ap Trong những nguyờn liệu khỏc nhau thỡ hàm lượng Am và Ap cũng khụng giống nhau Thường tỉ lệ Am và Ap của cỏc tinh bột bằng 1/4 như đó cho trờn bảng 1.2

Tinh bột Amiloza (%) Amilopectin (%)

Khoai tõy 19 - 22 (20 -32) 78 – 81 Ngụ 21 – 23 (20 – 32 ) 77 – 79

Đại mạch 20 – 25 75 – 80 Lỳa mỡ 22 – 24 ( 23 – 28 ) 76 – 78

1.1.3.1 Cấu tạo và tớnh chất của Am

Phõn tử Am bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau Am khi ở dạng tinh thể

cú cấu trỳc xoắn ốc, mỗi vũng xoắn gồm 6 phõn tử glucozơ Khi ở trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc trạng thỏi bị thoỏi hoỏ, Am thường cú cấu trỳc mạch gión, khi thờm tỏc nhõn kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc ở trạng thỏi xoắn ốc, Am cho màu xanh với iụt Đường kớnh xoắn ốc là 12,97 Ao, chiều cao 7,91 Ao Phõn tử Am cú một đầu khử và một đầu khụng khử, trong đú đầu khử cú nhúm – OH glucozit Cỏc gốc của Am gắn lại với nhau nhờ liờn kết ỏ - 1,4 glucozit tạo nờn một chuỗi dài khoảng 500 -

2000 đơn vị glucozơ, phõn tử lượng trung bỡnh 10000 - 300000 Am mạch thẳng cú thể tạo màng và sợi với độ bền và độ mềm dẻo cao Trong khi đú phõn tử Ap phõn nhỏnh nhiều nờn khụng thể tạo dạng sợi nhiều như Am và màng tạo thành thỡ dũn (15), (32),(35)

Cấu tạo của Am được biểu diễn trờn hỡnh 1.2a

O OH

O OH

O OH

Khi tương tỏc với iụt, Am cho phức màu xanh đặc trưng Iụt tinh khiết khụng cho màu xanh khi thờm tinh bột hoặc Am mà chỉ xảy ra khi iụt được pha trong KI hoặc HI Nếu đun núng, liờn kết hydro bị cắt đứt, chuỗi Am duỗi thẳng do đú iụt bị tỏch ra khỏi dung dịch Am nờn dung dịch mất màu xanh (15),(30)

Am cú khả năng tạo phức với rất nhiều cỏcc hợp chất hữu cơ cú cực và khụng cực Phức của vitamin A với Am thường bền và ớt bị oxi hoỏ Do đú, sử dụng Am để bảo vệ vitamin trong thuốc, trong thức ăn gia suc bằng cỏch cho nú tạo phức với Am (16)

1.1.3.2 Cấu tạo và tớnh chất của Ap

Trong phõn tử Ap, cỏc gốc glucozơ gắn với nhau khụng chỉ nhờ liờn kết 1 – 4 mà cũn nhờ liờn kết 1- 6 Vỡ vậy cú cả cấu trỳc nhỏnh trong Ap Phõn tử Ap chỉ cú một đầu khử duy nhất (16)

Cấu tạo phõn tử amilopectin được biểu diễn trờn hỡnh 1.2b

O OH

OH

OH

CH2OH OH

O OH

O

O OH

CH2OH

OH

Cấu trỳc phõn tử amilopectin bao gồm một nhỏnh trung tõm (chứa liờn kết 1 – 4)

từ cỏc nhỏnh này phỏt ra cỏc nhỏnh phụ cú chiều dài khoảng vài chục gốc glucozơ Phõn

tử lượng của Ap cú khoảng 5.105-1.106 Ap được phõn bố ngoài hạt (33)

Khỏc hẳn với Am, Ap chỉ hoà tan trong nước khi đun núng và tạo nờn dung dịch

cú độ nhớt cao Khi đun núng làm thay đổi sõu sắc và khụng thuận nghịch cấu trỳc phõn

tử Ap gõy trạng thỏi hồ hoỏ tinh bột Phản ứng màu của Ap với iụt xảy ra do kết quả của

sự hỡnh thành nờn cỏc hợp chất hấp thụ (16) Phản ứng với lectin là phản ứng đặc trưng của Ap Liờn kết giữa lectin với monosaccarit chủ yếu là liờn kết hidro Cỏc nhúm OH ở

C2, C4, C6 của gốc monosacarit mới cú thể liờn kết được với lectin Nghĩa là muốn kết tủa được với lectin thỡ cỏc phõn tử polysacarit bắt buộc ở trạng thỏi nhỏnh (15)

và chế biến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tõm tới vấn đề này

Cỏc ion liờn kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột Khi nghiờn cứu khả năng hấp thụ cỏc chất điện li hữu cơ cú ion lớn như xanh metylen (tớch điện dương) của tinh bột, người ta nhận thấy rằng tinh bột hấp thụ xanh metylen rất tốt Đường đẳng nhiệt hấp thụ của cỏc loại tinh bột khụng giống nhau Đường đẳng nhiệt hấp thụ của cỏc loại tinh bột phụ thuộc cấu tạo bờn trong của hạt và khả năng trương nở của chỳng (27)

b Độ hoà tan của tinh bột

Am mới tỏch từ tinh bột cú độ hoà tan cao song khụng bền nhanh chúng bị thoỏi hoỏ trở nờn khụng hoà tan trong nước Ap khụng hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường

mà chỉ hoà tan trong nước núng

Trong mụi trường axit tinh bột bị thuỷ phõn và tạo thành ‘tinh bột hoà tan’ Nếu mụi trường axit mạnh sản phẩm cuối cựng là glucozơ Cũn mụi trường kiềm, tinh bột bị ion hoỏ từng phần do cú sự hydrat hoỏ tốt hơn Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vỡ vậy cồn

là một dung mụi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột

1.1.4.2 Tớnh chất hoỏ học của tinh bột

a Phản ứng với iốt

Khi tương tỏc với iot Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Vỡ vậy iốt cú thể coi

là thuốc thử đặc trưng để xỏc định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương phỏp trắc quang Để phản ứng được với iụt, cỏc phõn tử Am phải cú dạng xoắn ốc để hỡnh thành

đường xoắn ốc đơn của Am bao quanh phõn tử iụt Cỏc dextrin cú ớt hơn 6 gốc glucozơ khụng cho phản ứng với iụt vỡ khụng tạo thành một vũng xoắn ốc hoàn chỉnh Axit và một số muối KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng Cloral hydrat và một số chất khỏc lại

Ngoài ra, Ap cũn cho phản ứng đặc trưng với lectin Về bản chất đõy là một phản ứng giữa một protein với một polysacarit cú mạch nhỏnh Khi lectin liờn kết với ỏ - D – glucopiranozic nằm ở đầu cuối khụng khử của Ap thỡ sẽ làm cho Ap kết tủa và tỏch ra khỏi dung dịch

1.1.4.3 Tớnh chất lưu biến

Trong dung dịch cỏc phõn tử Am cú khuynh hướng liờn kết lại với nhau để tạo ra cỏc tinh thể Khi sự liờn kết xảy ra với tốc độ chậm thỡ Am sẽ tạo ra khối khụng tan của cỏc hạt đó bị thoỏi hoỏ Khi tốc độ đạt nhanh thỡ dung dịch chuyển thành thể keo

Am đó thoỏi hoỏ khụng hoà tan trong nước lạnh nhưng cú khả năng liờn kết với một lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chỳng Nếu để Am một lượng nước ớt hơn

4 lần thỡ toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ cũn Am sẽ tạo ra keo

Keo Am ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, khụng thuận nghịch, khụng cú hiện tượng co Nghiờn cứu keo Am dưới kớnh hiển vi điện tử, người ta thấy chỳng cú cấu tạo hạt rừ rệt, chứng tỏ tớnh khụng tan của kiểu tinh thể (15)

1.1.4.4 Sự trương nở và hiện tượng hồ hoỏ của tinh bột

Khi hoà tan tinh bột vào nước thỡ cú sự tăng thể tớch hạt do sự hấp thụ nước làm hạt tinh bột trương phồng lờn Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột

Độ tăng kớch thước trung bỡnh của một số loại tinh bột khi ngõm vào nước như sau: tinh bột bắp 9.1%, tinh bột khoai tõy 12.7%, tinh bột khoai mỡ 28.4% (36), (16) Một số kết quả nghiờn cứu (30) đó xỏc định được cỏc yếu tố ảnh hưởng đến sự trương nở và hoà tan của tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng của quỏ trỡnh sấy, sự lóo hoỏ tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của cỏc chất bộo cho vào…

Trờn 55 – 70 0C, cỏc hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào cỏc nhúm hydroxyl phõn cực Khi đú độ nhớt của dung dịch tăng mạnh Kộo dài thời gian xử lý nhiệt, cú thể gõy nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phõn từng phần và hoà tan phần nào cỏc phần tử cấu thành của tinh bột, kốm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch Như vậy nhiệt độ để phỏ vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thỏi đầu cú mức độ oxi hoỏ khỏc nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt hồ hoỏ (15), (16), (32), (35)

Nhiệt độ hồ hoỏ khụng phải là một điểm mà là một khoảng, nhiệt độ thấp nhất là nhiệt đụ mà tại đú cỏc hạt tinh bột bắt đầu mất tớnh lưỡng chiết, cũn nhiệt độ cao nhất là nhiệt độ tại đú cũn khoảng 10% hạt tinh bột chưa mất đi tớnh lưỡng chiết (15) Tuỳ thuộc điều kiện hồ hoỏ như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kớch thước hạt và pH mụi trường, nhiệt độ phỏ vỡ và trương nở hạt cú thể biến đổi trong một khoảng khỏ rộng

Phần lớn tinh bột bị hồ hoỏ khi nấu và ở trạng thỏi trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thỏi tự nhiờn

Bảng nhiệt độ hồ hoỏ của một số tinh bột tự nhiờn (15) Tinh bột tự

nhiờn

Nhiệt độ hồ hoỏ

Một trong những tớnh chất quan trọng của tinh bột cú ảnh hưởng đến chất lượng

và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo Phõn tử tinh bột chứa nhiều nhúm hydroxyl cú khả năng liờn kết được với nhau làm cho phõn tử tinh bột tập hợp lại đồ sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch cú độ đặc, độ dớnh, độ dẻo và

độ nhớt cao hơn, do đú cỏc phõn tử di chuyển khú hơn

Yếu tố chớnh ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kớnh biểu kiến của cỏc phõn tử hoặc của cỏc hạt phõn tỏn, đặc tớnh bờn trong của tinh bột như kớch thước, thể tớch, cấu trỳc và sự bất đối xứng của phõn tử Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, ion Ca2+, tỏc nhõn oxi hoỏ, cỏc thuốc thử phỏ huỷ cầu hidro đều làm cho tương tỏc của cỏc phõn tử tinh bột thay đổi, do đú làm cho độ nhớt thay đổi theo

Độ nhớt của tinh bột tăng lờn trong mụi trường kiềm vỡ kiềm gõy ion hoỏ cỏc phõn tử tinh bột khiến cho chỳng hidrat hoỏ tốt hơn Ngoài ra, nồng độ muối, nồng độ đường cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch

1.1.4.6 Khả năng tạo gel và sự thoỏi hoỏ gel tinh bột

Tinh bột sau khi hồ hoỏ và để nguội cỏc phõn tử sẽ tương tỏc và sắp xếp lại với nhau một cỏch cú trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trỳc mạng 3 chiều, để tạo được gel thỡ dung dịch tinh bột phải cú nồng độ vừa phải, phải được hồ hoỏ để chuyển tinh bột thành trạng thỏi hoà tan và sau đú được làm nguội ở trạng thỏi yờn tĩnh Trong gel tinh

bột chỉ cú cỏc liờn kết hidro tham gia, cú thể nối trực tiếp cỏc mạch polyglucozit hoặc giỏn tiếp thụng qua phõn tử nước

Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thỡ chỳng sẽ co lại và lượng dịch thể

sẽ tỏch ra, gọi là sự thoỏi hoỏ Quỏ trỡnh này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đụng rồi sau đú cho hoà tan ra Tốc độ thoỏi hoỏ sẽ càng tăng khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt cực đại khi pH = 7 Tốc độ thoỏi hoỏ sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH Sự thoỏi hoỏ thường kốm theo tỏch nước và đặc lại của cỏc sản phẩm dạng nửa lỏng cũng như gõy cứng lại cỏc sản phẩm bỏnh mỡ (15)

1.1.4.7 Khả năng tạo hỡnh của tinh bột

Cũng như cỏc hợp chất cao phõn tử khỏc, tinh bột cú khả năng tạo màng rất tốt

Để tạo màng, phõn tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tỏc trực tiếp với nhau bằng liờn kết hidro và giỏn tiếp qua phõn tử nước Để thu được màng gel cú tớnh đàn hồi cao người ta thờm vào cỏc chất hoỏ dẻo (thường hay dựng glixerin) để chỳng làm tăng khoảng cỏch giữa cỏc phõn tử, làm giảm lực Van der Van, do đú làm yếu đi lực cố kết nội và làm tăng động năng của cỏc phõn tử (19)

Liờn kết của rất nhiều phõn tử Am và Ap nhờ lực Van der Van và liờn kết hidro nờn tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định Chớnh nhờ khả năng này mà người ta tạo được cỏc sợi tinh bột ( sợi miến, bỳn…) (20), (30)

Do phõn tử Am dài nờn lực tương tỏc giữa cỏc phõn tử lớn và chỳng liờn kết với nhau rất chặt, nhờ vậy mà sợi tạo thành chắc và dai Đối với cỏc tinh bột giàu Ap, cỏc mạch nhỏnh thường rất ngắn nờn lực tương tỏc giữa cỏc phõn tử rất yếu do đú độ bền đứt kộm

1.1.4.8 Khả năng phồng nở của tinh bột

Khi tương tỏc với cỏc chất bộo và cú sự tỏn trợ của nhiệt độ thỡ khối tinh bột sẽ tăng thể tớch lờn rất lớn và trở nờn rỗng xốp Ta biết rằng, chất bộo là chất khụng cú cực,

cú khả năng xuyờn thấm qua cỏc vật liệu gluxit như tinh bột, xenlulozơ Khi tăng nhiệt

độ thỡ cỏc tương tỏc kị nước giữa cỏc phõn tử chất bộo phỏt triển rất mạnh nờn chỳng cú khuynh hướng tụ lại với nhau, do đú cú khả năng xuyờn qua cỏc ‘cửa ải’ tinh bột Đồng thời nhiệt làm cho tinh bột bị hồ hoỏ và chớn, nhưng khụng khớ cũng như cỏc khớ cú

trong khối bột khụng thấm qua màng tinh bột đó tẩm bộo, do đú sẽ làm tinh bột gión và phồng nở Cỏc tinh bột giàu Ap (tinh bột gạo nếp) dễ hoà tan trong nước ở 95oC hơn tinh bột giàu Am nờn cú độ nhớt lớn hơn, khả năng khụng thấm khớ lớn do đú khả năng phồng nở lớn hơn Với cỏc tinh bột oxi hoỏ thỡ khả năng này càng mạnh vỡ cỏc phõn tử tớch điện cựng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột cú kết cấu chặt Vỡ vậy, cú thể ứng dụng tớnh chất này để sản xuất bỏnh phồng tụm (15), (16)

1.2 Tinh bột biến tớnh và cỏc phương phỏp biến tớnh tinh bột

1.2.1 Tinh bột biến tớnh

Tinh bột ở dạng khụng biến tớnh, khi sử dụng trong cụng nghiệp thực phẩm bị hạn chế Vớ dụ, cỏc hạt tinh bột ngụ nếu ở dạng chưa biến tớnh, khi đun núng sẽ dễ dàng hydrat hoỏ, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớt để tạo nờn một khối keo và dễ chảy Vỡ vậy làm hạn chế phạm vi ứng dụng của tinh bột này trong nhiều loại thương phẩm (33) Nhược điểm của tinh bột tự nhiờn thể hiện ở tớnh chảy tự do hay tớnh kị nước của hạt tinh bột; tớnh khụng hoà tan; tớnh kộm trương nở; độ nhớt tăng trong nước lạnh; sự tăng quỏ hay khụng điều chỉnh được độ nhớt sau khi nấu Sự dớnh kết hay tạo hỗn hợp giống cao su đối với những loại tinh bột đó nấu, đặc biệt là ngụ nếp, khoai tõy, tinh bột sắn, tớnh dễ thoỏi hoỏ khi kộo dài thời gian đun núng hay giảm pH, độ kộm trong… (34)

Vỡ vậy để cú những loại hỡnh tinh bột phự hợp theo yờu cầu sử dụng người ta tiến hành biến tớnh tinh bột Núi chung mục đớch của biến tớnh tinh bột là làm thay đổi cấu trỳc của phõn tử tinh bột bằng cỏc tỏc nhõn vật lớ, enzim hay hoỏ học Từ đú mang lại cho tinh bột nhiều tớnh chất mới Vỡ thế nú mở phạm vi sử dụng của tinh bột trong nhiều nghành cụng nghiệp khỏc nhau Bất kỳ những tinh bột tự nhiờn nào mà những tớnh chất

lớ hoỏ bị thay đổi đều được xem là biến tớnh Vỡ vậy mục đớch của việc tớnh tinh bột là

để tăng cường hoặc hạn chế những tớnh chất cố hữu của nú nhằm tăng khả năng làm đặc, cải thiện mối liờn kết, tăng độ bền, cải thiện tớnh cảm quan, tạo được gel

Tinh bột cú thể đựoc biến tớnh bằng nhiều cỏch cả về tớnh chất vật lớ lẫn hoỏ học Dựa vào bản chất của phương phỏp cú thể phõn loại cỏc phương phỏp biến tớnh tinh bột như sau (15):

 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn vật lớ

 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn hoỏ học

 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng enzim

1.2.2 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn vật lớ

1.2.2.1 Biến tớnh trộn với chất rắn trơ

Tinh bột nếu hoà trộn trực tiếp vào nước thỡ sẽ vún cục Để tinh bột hoà tan tốt trước hết ta đem nú trộn với chất rắn trơ Cỏc hợp chất khụng phải ion Khi trộn đều với cỏc chất này sẽ làm cho tinh bột cỏch biệt nhau về vật lớ do đú sẽ cho phộp chỳng hiđrat hoỏ một cỏch độc lập và khụng kết lại thành cục (15)

1.2.2.2 Biến tớnh bằng hồ húa sơ bộ

Trước hết tinh bột được hồ hoỏ trong một lượng nước, sau đú sấy khụ Dưới tỏc dụng của nhiệt ẩm sẽ làm đứt cỏc liờn kết giữa cỏc phõn tử, làm phỏ huỷ cấu trỳc của hạt tinh bột khi hồ hoỏ, cũng như sẽ tỏi liờn hợp một phần nào đú cỏc phõn tử khi sấy sau này Tinh bột hồ hoỏ sơ bộ cú những tớnh chất: trương nhanh trong nước; biến đổi chậm cỏc tớnh chất khi bảo quản; bền khi ở nhiệt độ thấp; cú độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khớ tốt Vỡ vậy tinh bột biến tớnh bằng hồ hú sơ bộ được dựng rộng rói trong trường hợp cần độ đặc, giữ nước mà khụng cần nấu Dựng tinh bột hồ hoỏ sơ bộ cũn trỏnh được tổn thất cỏc chất bay hơi trong bỏnh ngọt, giữ được chất bộo… Ngoài ra, tinh bột hồ hoỏ sơ

bộ cũn được sử dụng trong cỏc nghành cụng nghiệp khỏc Chẳng hạn, thờm tinh bột dạng này vào cỏc dung dịch khoan (khi khoan cỏc giếng dầu mỏ) nhằm giữ cho dung dịch khoan một lượng nước cần thiết

1.2.2.3 Biến tớnh bằng gia nhiệt khụ ở nhiệt độ cao

Tinh bột được gia nhiệt khụ ở nhiệt độ cao từ 120 - 150oC, trong thời gian nhất định (35) Sản phẩm thu được từ phương phỏp này gọi là dextrin và pirodextrin Tinh bột biến tớnh bằng phương phỏp này tạo cho nú cú độ hoà tan trong nước lạnh cao hơn tinh bột ban đầu Do đú, dextrin được sử dụng làm chất mang cỏc thành phần hoạt động như cỏc bột thực phẩm hoặc dựng làm dung mụi hoặc chất mang cỏc chất màu Pirodextrin dựng làm chất đặc cho thuốc nhuộm sợi Người ta thường dựng sản phẩm tinh bột biến

tớnh bằng gia nhiệt khụ ở nhiệt độ cao để pha keo dỏn phong bỡ, dỏn nhón chai, băng dớnh thựng cactụng Trong cụng nghiệp dược, dextrin trắng được làm nguồn thức ăn cacbon đồng hoỏ chậm Thay cho glucozơ khi điều chế một số khỏng sinh bằng phương phỏp lờn men, nú là chất độn (bổ sung) cho cỏc loại thuốc dưỡng bệnh, chất độn chuẩn cho cỏc loại thuốc Trong thức ăn dựng cho trẻ con và người lớn thỡ dextrin dễ nấu chớn,

dễ hấp thụ, dễ tiờu hoỏ

1.2.3 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng enzim

Dưới tỏc dụng của enzim amilaza, phõn tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiờn thành những dextrin phõn tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucozơ một,

do đú mà tớnh chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo

Enim ỏ - amilaza thuỷ phõn cỏc liờn kết ỏ – 1,4 trờn nhiều mạch và tại nhiều vị trớ của cựng một mạch, giải phúng ra glucozơ và cỏc oligosacarit cú từ 2 đến 7 đơn vị glucozơ, trong đú cú một glucozơ khử tận cựng ở dạng ỏ (15) Kết quả tỏc động của ỏ - amilaza thường làm giảm nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột, do đú người ta cũn gọi là amilaza dịch hoỏ Cỏch thức tỏc dụng của ỏ – amilaza phụ thuộc vào nguồn gốc và bản chất của cơ chất Khi bị thuỷ phõn amilaza, sản phẩm cuối cựng chủ yếu là maltozơ và maltotriozơ Do maltotriozơ bền hơn nờn việc thuỷ phõn nú thành maltozơ và glucozơ được thực hiện sau đú Khi thuỷ phõn Ap trong dung dịch, ngoài glucozơ, maltozơ và maltotriozơ cũn cú thờm cỏc dextrin giới hạn cú nhỏnh Cỏc dextrin giới hạn này thường

cú chứa cỏc liờn kết ỏ – 1,6 của polyme ban đầu cộng với cỏc liờn kết ỏ -1,4 kề bờn, bền với phản ứng thuỷ phõn Tuỳ theo nguồn gốc của ỏ - amilaza, cỏc ỏ – dextrin giới hạn này cú thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ Enzim ỏ - amilaza xỳc tỏc thuỷ phõn cỏc liờn kết ỏ -1,4 của Am và Ap từ đầu mạch khụng khử và giải phúng ra maltozơ Tỏc động của enzim sẽ ngừng lại ở chỗ sỏt với liờn kết ỏ– 1,6

Am thường bị emzin thuỷ phõn hoàn toàn trong khi đú trong cựng điều kiện thỡ chỉ cú 55% Ap được chuyển hoỏ thành maltozơ Phần cũn lại của sự thuỷ phõn Ap là dextrin giới hạn cú phõn tử lượng cao và cú chứa tất cả cỏc liờn kết ỏ – 1,6 của phõn tử ban đầu

Với ỏ - amilaza sẽ làm cho kớch thước phõn tử tinh bột giảm dần theo thời gian tỏc dụng của nú Dưới tỏc dụng của ỏ – amilaza, kết quả làm cho dung dịch tinh bột bị loóng, độ nhớt giảm xuống Do đú, nú được sử dụng trong cụng nghiệp dệt để rũ hồ vải Với õ- amilaza, nú phõn cắt phõn tử tinh bột thành maltozơ, làm biến tớnh tinh bột một cỏch chậm hơn so với ỏ - amilza Sự biến hỡnh tinh bột bởi amilaza dựng để nghiờn cứu cấu trỳc của phõn tử glucogen và Ap (15)

1.2.4 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn hoỏ học

Cả những phõn tử tinh bột ở dạng tự do và hạt đều là đối tượng đề biến tớnh hoỏ học Vỡ vậy tinh bột được biến tớnh bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau như biến tớnh bằng axit, bằng phương phỏp oxi hoỏ, phương phỏp liờn kết ngang (như dạng gắn photphat hay adiphat), phương phỏp este hoỏ hay chuyển đổi dẫn xuất dextrin Sự thay đổi về mặt tớnh chất vật lớ và hoỏ học của tinh bột mang lại nhiều ứng dụng trong cụng nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm

1.2.4.1 Biến tớnh bằng phương phỏp oxi hoỏ Việc xử lớ tinh bột bằng cỏc chất oxi hoỏ đó được biết đến từ rất lõu và đó được

sử dụng rộng rói Cơ chế của quỏ trỡnh oxi hoỏ cũng được biết đến để giải thớch về cấu trỳc hoỏ học, kớch thước phõn tử tinh bột sau quỏ trỡnh oxi hoỏ Đầu tiờn con người sử dụng cỏc chất oxi hoỏ như: hydroperoxit, axit peraxetic, pemanganat pesunfat… chủ yếu

để làm trắng, loại bỏ cỏc chất bẩn và xử lớ quỏ trỡnh tiệt trựng mà khụng dựng để biến tớnh tinh bột Tuy nhiờn chủ yếu là việc sử dụng clorin để biến tớnh tinh bột ở những cấp

độ khỏc nhau Nú làm biến đổi kớch thước phõn tử và cấu trỳc hoỏ học tự nhiờn của phõn tử tinh bột Quỏ trỡnh này đó được tiến hành thực nghiệm (35) Khi biến tớnh bằng oxi hoỏ, hỡnh dạng tinh bột khụng thay đổi nhưng kớch thước tinh bột tẻ tăng lờn, trong khi đú tinh bột nếp thỡ khụng thay đổi Trong phõn tử tinh bột oxi hoỏ cú tạo ra cỏc nhúm cacboxyl và nhúm cacbonyl Sự oxi hoỏ thường xảy ra ở cỏc bon C2, C3, C6 Quỏ trỡnh oxi hoỏ bằng halogen và natri hypoclorit cú thể xảy ra 4 trường hợp khỏc nhau tạo

ra cỏc sản phẩm riờng biệt tuỳ thuộc vào cỏc chất oxi hoỏ và mức độ oxi hoỏ

 Quỏ trỡnh oxi hoỏ bằng cỏch chuyển nhúm andehit thành nhúm cacboxyl tạo ra cỏc aldonic, cú tờn là nhúm cuối axit D – gluconic:

O

C O H

OH H

Tho¸ i ph©n O

O OH OH CH2OH

 Quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm hydroxyl thứ hai thành nhúm xeton Phản ứng này chỉ ra quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm OH- thứ ba thành nhúm cacbonyl và chỉ ra sự cú mặt của nhúm xeton:

OH

 Quỏ trỡnh oxi hoỏ 2,3 – glucol thành diandehit và dicacboxilic Farley và Hixon đó xỏc nhận phản ứng này lần đầu tiờn ụng tiến hành oxi hoỏ với cỏc vị trớ nhúm hydroxyl khỏc nhau và quỏ trỡnh oxi hoỏ xảy ra ở C1, C2, C3, C6 định lượng tớnh chất của tinh bột

OH

CH2OH

OH O

C C

O

C C O

O H

O O H HO O O OHoxy hãa oxy hãa

Tinh bột tham gia vào quỏ trỡnh oxi hoỏ phải chiụ tỏc dụng của chất oxi hoỏ trong pha dị thể Sự đa dạng về cấu trỳc và tớnh chất tinh bột dẫn đến nhiều phương phỏp khỏc nhau làm cho hồ tinh bột oxi hoỏ cú nhiều cấu tạo và tớnh chất khỏc nhau

Tớnh chất của tinh bột oxi hoỏ

Về hạt của tinh bột oxi hoỏ tương tự như tinh bột ban đầu Chỳng cho vết màu xanh với iot như tinh bột chưa biến hỡnh nhưng chỳng trắng hơn tinh bột ban đầu Đú là

do phản ứng tẩy trắng của natri hypoclorit lờn cỏc vết bẩn tinh bột Quỏ trỡnh xử lớ bằng natri hypoclorit hoạt hoỏ quỏ trỡnh hoà tan cỏc vết bẩn làm cho chỳng được rửa sạch khỏi tinh bột Tuy nhiờn, tinh bột này nhạy cảm với nhiệt hơn, nếu chỳng được làm khụ ở nhiệt độ cao chỳng cú khuynh hướng đổi màu

Kết quả nghiờn cứu của Schmorak và cỏc cộng sự cho thấy quỏ trỡnh oxi hoỏ làm tăng kớch thước hạt tinh bột lỳa mỡ khoảng dưới 16% Ngược lại, khụng cú sự thay đổi đối với tinh bột ngụ nếp Một số tớnh chất khỏc của tinh bột oxi hoỏ bằng natri hypoclorit là nhạy cảm với xanh metylen mà cú khả năng thay đổi màu của chất nhuộm Cỏc hạt tinh bột chưa biến tớnh khụng cú sự hấp thụ chọn lọc này

Một số tớnh chất húa học của tinh bột đó được khảo sỏt trong suốt quỏ trỡnh oxi hoỏ bằng natri hypoclorit Một số tỏc giả đó nghiờn cứu sự thay đổi tớnh chất lớ hoỏ của tinh bột trong suốt quỏ trỡnh oxi húa bằng natri hypoclorit dưới ảnh hưởng của kiềm

Sự tạo ra nhúm cacboxyl và cacbonyl, sự đứt liờn kết glucorit xảy ra trong suốt quỏ trỡnh oxi hoỏ phụ thuộc vào mức độ phản ứng Núi chung khi mức độ phản ứng tăng lờn thỡ trọng lượng phõn tử giảm, độ nhớt thực giảm, số nhúm cacbonyl và nhúm cacboxyl tăng, tương quan giữa số nhúm cacbonyl và cacboxyl phụ thuộc vào điều kiện phản ứng (35)

Quỏ trỡnh oxi hoỏ làm giảm độ nhớt hoặc làm tăng độ chảy của hồ Vỡ thế nú cú thể hồ húa trong nước ở nhiệt độ thấp hơn tinh bột chưa biến tớnh Núi chung khi mức độ oxi hoỏ tăng thỡ độ lỏng tăng Tuy nhiờn, khi xử lớ ở nồng độ natri hypoclorit thấp dưới điều kiện axit nhẹ hoặc kiềm loóng, hay quỏ trỡnh oxi hoỏ bằng cỏch điện phõn dung dịch kiềm natri clorua thỡ độ nhớt thực tăng lờn (15)

Theo Farley và Hixton, tinh bột oxi hoỏ cú nhiệt độ hồ hoỏ thấp hơn tinh bột ban đầu phụ thuộc vào mức độ oxi hoỏ, mức độ oxi hoỏ càng cao thỡ nhiệt độ hồ hoỏ càng giảm Với phương phỏp này độ nhớt của tinh bột giảm trong suốt quỏ trỡnh hồ hoỏ Sau khi hồ hoỏ trong nước núng và lạnh, dạng hồ của tinh bột oxi hoỏ khụng đặc lờn và gần như ở trạng thỏi lỏng Vỡ vậy tinh bột oxi hoỏ được sử dụng để ổn định dạng hồ trong một số sản phẩm

Khả năng phõn lớp và ổn định hồ tinh bột oxi hoỏ cao hơn so với tinh bột biến tớnh axit Đú là thuộc tớnh chủ yếu để phỏt hiện sự hiện diện của nhúm cacboxyl trong phõn tử tinh bột trong suốt quỏ trỡnh oxi hoỏ

Kết quả nghiờn cứu của Felton và cỏc cộng sự cho thấy dạng hồ của tinh bột oxi hoỏ bằng natri hypoclorit ứng dụng rất tốt trong sản xuất bỏnh kẹo gụm Trong sản xuất kẹo gụm, tinh bột biến tớnh bằng natri hypoclorit được sử dụng rộng rói hơn so với biến tớnh bằng axit vỡ khả năng ổn định của nú cao hơn khi cú mặt của đường (15) và cho vị hoàn thiện hơn so với tinh bột biến tớnh bằng axit

Tinh bột oxi hoỏ bởi natri hypoclorit cú khuynh hướng tạo màng đồng nhất, ớt bị

co lại và ớt bị góy hơn so với những loại tinh bột biến tớnh bằng axit hoặc chưa biến tớnh Dạng màng của nú cú khả năng hoà tan trong nước cao hơn so với tinh bột chưa biến tớnh hoặc biến tớnh bằng axit Thuộc tớnh này là do nhúm ưa nước cacboxyl được hỡnh thành trong quỏ trỡnh oxi hoỏ

1.2.4.2 Biến tớnh bằng xử lớ tổ hợp để thu tinh bột keo đụng Tinh bột khi xử lớ tổ hợp sẽ xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ tinh bột bằng oxi hoỏ và cú thể ozon thoỏt ra trong phản ứng Ngoài ra, cũn xảy ra phản ứng thuỷ phõn từng phần tinh bột dưới tỏc dụng của axit Khi tăng mức độ biến tớnh thỡ trọng lượng phõn tử tinh bột, độ nhớt của hồ và nhiệt độ hồ hoỏ giảm Đặc trưng của phương phỏp này là tinh bột

cú khả năng tạo đụng cao, khụng cũn mựi đặc biệt và cú độ trắng cao Tinh bột keo đụng được sử dụng làm chất ổn định trong sản xuất kem và cú thể dựng thay thấ aga – aga và agaroit (15)

1.2.4.3 Biến tớnh bằng cỏch gắn thờm nhúm photphat

Cú thể biến tớnh tinh bột thành tinh bột dihydrro photphat khi một nhúm chức của

H3PO4 được este hoỏ với nhúm OH của tinh bột hay tinh bột monohydro photphat nếu hai nhúm chức của axit H3PO4 được este hoỏ (15) Đặc tớnh của biến tớnh tinh bột bằng cỏch gắn thờm nhúm photphat là tăng khả năng tạo gel, tăng độ nhớt, tạo hỗn hợp kết dớnh hơn và gel tạo thành bền khú thoỏi hoỏ

Tinh bột biến tớnh bằng cỏch gắn thờm nhúm photphat được sử dụng trong cụng nghiệp sản xuất giấy, dệt, chất kết dớnh Ngoài ra, cũn sử dụng trong y học để tạo màng mỏng nhằm xử lớ da bị thương và bị bỏng

1.2.4.4 Biến tớnh tinh bột bằng cỏch tạo liờn kết ngang Tinh bột khi cho tỏc dụng với axit boric thỡ nú sẽ cú tớnh chất khỏc, khi đú bốn nhúm của hai mạch tinh bột nằm gần nhau tạo thành phức axit boric

Núi chung, phõn tử bất kể nào cú khả năng phản ứng với hai (hoặc nhiều hơn) nhúm hydroxyl đều tạo được liờn kết ngang giữa cỏc mạch tinh bột Để tạo tinh bột biến tớnh dựng trong thực phẩm và trong kỹ thuật, người ta dựng epiclohidrin và natri metaphotphat làm tỏc nhõn phản ứng

Người ta thấy rằng chỉ cần đưa một liờn kết ngang ứng với một trăm gốc glucozơ thỡ đó cú thể loại trừ được sự cố khụng mong muốn của tinh bột cũng như ổn định được

độ nhớt của hồ Trong trường hợp dựng oxiclophotphat để làm tỏc nhõn thỡ sản phẩm thu được cú thể dựng làm nhựa trao đổi cation

Một tớnh khỏc của tinh bột biến tớnh này dai hơn, dũn hơn và cứng hơn Do đú nú được dựng để rắc lờn mặt của găng tay phẫu thuật bằng cao su để tiệt trựng khụng bị dớnh Cỏc tinh bột cú liờn kết ngang cũn là thành phần của dung dịch để khoan dầu mỏ,

là thành phần của sơn, của gốm, làm chất kết dớnh trong cỏc viờn than, làm chất mang cỏc chất điện li trong pin khụ (15)

1.2.4.5 Biến tớnh bằng axit Dưới tỏc dụng của axit, một phần liờn kết giữa cỏc phõn tử và trong phõn tử tinh bột bị đứt làm cho kớch thước tinh bột giảm đi và ta thu được tinh bột cú tớnh chất mới

Người ta thường biến tớnh tinh bột bằng cỏch khuếch tỏn huyền phự tinh bột (36 - 40%) trong dung dịch axit vụ cơ rồi khuấy đều đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ hồ hoỏ của tinh bột (thường 40 -600C) trong khoảng thời gian một đến nhiều giờ Khi đạt đến độ nhớt hay đạt đến độ biến hỡnh theo yờu thỡ axit được trung hoà và tinh bột thu hồi bằng cỏch lọc hay li tõm, rửa và sấy khụ Nồng độ axit, nhiệt độ, nồng độ tinh bột và thời gian thuỷ phõn khỏc nhau tuỳ thuộc vào nhà sản xuất (27)

Axit vụ cơ thường sử dụng là HCl, H2SO4 Theo Ferrara thỡ hỗn hợp axit HCl và

HF dựng để xử lớ tinh bột sẽ tạo gel chậm hơn nhiều khi xử lớ HCl riờng rẽ Trong quỏ trỡnh biến tớnh tinh bột thỡ phản ứng axit gõy ra sự thuỷ phõn liờn kết glucozit trong phõn tử tinh bột như sau:

O OH

CH 2 O H OH

O OH

CH 2 O H

OH

O OH

O OH

Sự thuỷ phõn axit xảy ra ở hai bước sau:

 Sự tấn cụng trước hết vào vụ định hỡnh, giàu Ap Đặc biệt là những điểm phõn nhỏnh (1,6 ) ỏ - D - glucozit dễ bị tấn cụng

 Sau đú tấn cụng chậm chạp vào vựng kết tinh và vựng cú tổ chức cao của

Ap và Am

Sản phẩm của sự thuỷ phõn khụng hoàn toàn tinh bột gọi là dextrin Dextrin là hỗn hợp của mono, oligo và polysacarit Tuỳ theo nguồn gốc và điều kiện thuỷ phõn, mức độ thuỷ phõn mà sản phẩm thu được khỏc nhau về cả chất lượng và phạm vi sử dụng Sản phẩm đa dạng nờn tờn gọi của chỳng trong thương mại cũng rất khỏc nhau vớ dụ tinh bột

‘sụi loóng’ (thin boiling starch), kẹo Bristish (Bristish gum), dextrin trắng (white

dextrin), dextrin thực phẩm (canary dextrin), mạch nha (starch syrup) (33) Tờn chung của chỳng là gluxidex cú kốm theo chỉ số DE (Dextrose Equivalent) để chỉ khả năng khử tớnh theo glucozơ) của loại gluxidex đú Đường glucozơ tinh khiết cú chỉ số DE = 100 Sản phẩm cú chỉ số DE < 20 gọi là malto – dextrin và DE > 20 gọi là syro glucozơ khụ (dried glucoza syrup) Gluxidex thương phẩm là dạng bột mịn thu được bằng phương phỏp sấy phun dung dịch thuỷ phõn tinh bột (9)

Tớnh chất của tinh bột biến tớnh bằng axit

Tinh bột biến tớnh bằng axit cú sự thay đổi nhiều về tớnh chất so với tinh bột chưa biến tớnh và cú thờm những đặc tớnh mới, chỉ cũn giống tinh bột ban đầu ở hỡnh dạng vật lớ, chỉ cú sự thay đổi nhỏ vềtớnh lưỡng chiết mà khụng cú sự thay đổi trực tiếp về hỡnh dạng hạt

Độ nhớt của hồ tinh bột biến tớnh bằng axit giảm thấp Sự giảm độ nhớt của hồ tinh bột biến tớnh bằng axit là do phỏ huỷ vựng định hỡnh giữa cỏc mixen của hạt và làm yếu cấu trỳc của hạt rồi dẫn đến sự phỏ huỷ hạt ngay cả khi hạt trương khụng đỏng kể (27) Nguyờn nhõn làm giảm độ nhớt của hồ tinh bột là do độ hoà tan của nú trong nước sụi rất lớn cũng cú nghĩa là pha giỏn đoạn của nú giảm đi

Chỉ số kiềm của tinh bột biến tớnh bằng axit tăng lờn Chỉ số kiềm là lượng kiềm 0.1 M tiờu tốn để hoà tan 10 g tinh bột khụ ở nhiệt độ sụi trong thời gian 1 giờ Chỉ số kiềm cú liờn quan đến nhúm andehit Khi kớch thước phõn tử tinh bột nhỏ thỡ số lượng nhúm andehit tăng lờn Điều này phản ỏnh sự tăng chỉ số kiềm theo quỏ trỡnh thuỷ phõn

Khối lượng phõn tử của tinh bột biến tớnh giảm, mức độ trựng hợp cũng giảm

Vớ dụ, mức độ trựng hợp (Pn) của tinh bột khoai tõy giảm liờn tục theo thời gian Cựng thuỷ phõn tinh bột bằng HCl 0,2 N ở 450C thỡ sau 1 giờ biến tớnh mức độ trựng hợp là

1630, sau 4 giờ giảm xuống cũn 990 Kớch thước phõn tử tinh bột giảm nhờ vào sự thuỷ phõn bằng axit nghĩa là số nhúm khử tăng lờn khi mức độ thuỷ phõn tăng Nú được đo bằng chỉ số kiềm Chỉ số kiềm tăng khi mức độ thuỷ phõn tăng

Tinh bột biến tớnh bằng phương phỏp axit cú độ bền màng cao Vỡ vậy nú thớch hợp trong việc ứng dụng đặc tớnh tạo gel, tạo màng cho sản phẩm Độ bền gel của tinh bột tăng lờn bằng cỏch hiệu chỉnh điều kiện sản xuất Vỡ vậy nếu dưới điều kiện thường

mà sự biến đổi được tiến hành với H2SO4 0.1 N ở thời gian phản ứng thỡ sẽ tạo thành tinh bột biến tớnh cú độ bền gel lớn (26)

1.3 ứng dụng của tinh bột biến hỡnh

Một sản phẩm đạt chất lượng cao phự hợp với thị hiếu người tiờu dựng cần đạt một trong những yờu cầu như: trạng thỏi gel, độ nhớt sỏnh, độ xốp, độ cứng, độ dai Về mặt thẩm mĩ của sản phẩm yờu cầu: độ trong, độ đục, tớnh kết cấu (nhóo nhuyễn, mịn, tạo bọt), màu sắc… Tinh bột biến tớnh cú một vai trũ quan trọng trong việc tạo ra cỏc tớnh chất trờn của sản phẩm ứng dụng mà tinh bột khụng biến tớnh đụi khi khụng cú được Trờn cơ sở tham khảo cỏc nghiờn cứu và tài liệu của một số tỏc giả (15), (21), (30), (33) chỳng tụi cú thể tổng hợp những khả năng cú thể ứng dụng tinh bột biến hỡnh trong cụng nghiệp thực phẩm như sau:

1.3.1 Khả năng tạo gel

Những loại tinh bột như tinh bột ngụ hay bột ngũ cốc cú hàm lượng Am cao cú thể sản xuất ra những sản phẩm cú tớnh tạo gel Cỏc dạng biến tớnh axit của những loại tinh bột này cú khả năng tạo gel lớn hơn dạng khụng biến tớnh của chỳng Tinh bột sắn dõy biến tớnh axit cũng như tinh bột ngụ biến tớnh oxi hoỏ tạo ra gel mềm hơn, do đú nú được ứng dụng để tạo gel mềm cho cỏc sản phẩm thuộc loại mứt quả đụng

1.3.2 Khả năng tạo độ xốp, độ cứng

Với tinh bột cú hàm lượng Am cao thỡ cú thể tạo ra những sản phẩm cú độ cứng tốt, nếu như sử dụng đủ năng lượng nấu chớn tinh bột và phỏ vỡ phõn tử Am để chỳng liờn kết lại tạo thành gel cứng Tinh bột ngụ biến tớnh và cỏc dextrin chứa hàm lượng

Am cao được sử dụng để tạo độ cứng cho cỏc sản phẩm thuộc loại phomat

Cỏc loại dong riềng, tinh bột ngụ, tinh bột sắn sau khi biến tớnh axit cú độ hoà tan cao dựng để thay thế một phần nguyờn liệu trong sản phẩm bỏnh quy tạo độ xốp và độ dũn cho bỏnh

1.3.3 Khả năng tạo độ trong, độ đục cho sản phẩm

Tinh bột đó hồ hoỏ thường cú độ trong suốt nhất định Chớnh độ trong suốt này cú

ý nghĩa rất quan trọng đối với nhiều sản phẩm

Tinh bột của cỏc hạt ngũ cốc loại nếp, tinh bột của củ, rễ củ thường cú hồ trong

suốt hơn tinh bột của cỏc loại ngũ cốc bỡnh thường

1.3.4 Khả năng tạo kết cấu

Cỏc loại tinh bột như tinh bột ngụ biến tớnh hay tinh bột sắn cú thể ứng dụng để tạo kết cấu cú độ nhuyễn, độ mịn màng cho sản phẩm Dựa vào khả năng này của tinh bột biến tớnh người ta ứng dụng nú để thay thế một phần chất ổn định trong sản xuất yoaurt, kem sữa…

Ngoài cỏc chức năng tạo ra cỏc tớnh chất đặc trưng ở trờn cho cỏc loại sản phẩm tinh bột biến tớnh cũn tham gia vào tớnh ổn định của sản phẩm khi bảo quản như: giữ mựi, giữ ẩm và giảm bớt tỏc động của vi sinh vật

1.3.5 Khả năng giữ mựi, giữ ẩm

Sự mất ẩm rất khú hạn chế đối với bất một loại sản phẩm nào trong quỏ trỡnh bảo quản Tinh bột hồ hoỏ cú ỏi lực với nước, nếu nấu đỳng quy cỏch sẽ gúp phần hạn chế sự mất ẩm này Sử dụng cỏc dextrrin của sắn và của tinh bột giàu Am sẽ tạo nờn một lớp màng ngăn cản sự mất ẩm

Một số loại dextrin thực phẩm và cỏc tinh bột biến tớnh từ ngụ, sắn củ được dựng

để giữ mựi và giữ tớnh ổn định của thức uống, chống sự oxi hoỏ và mất màu

1.3.6 Hạn chế tỏc động của vi sinh vật

Trong quỏ trỡnh bảo quản cỏc sản phẩm thực phẩm, hư hỏng do vi sinh vật gõy ra

là khụng trỏnh khỏi và khụng thể ngăn chặn chỳng Nhưng tinh bột biến tớnh cú thể làm giảm bớt sự tỏc động của vi sinh vật Điều này đặc biệt quan trọng trong cụng nghệ đồ hộp Những thực phẩm giàu chất bộo hay chất dầu như bơ đậu và nước uống socola cú thể được làm lỏng, để đúng gúi khụ bằng cỏch cho vào những dextrin của tinh bột ngụ hoặc tinh bột sắn

Bờn cạnh của việc sử dụng để tạo độ sỏnh và kết cấu, tinh bột biến tớnh cũn được dựng để làm giảm bớt giỏ thành của sản phẩm Cỏc thành phần đắt đỏ như bột cà chua, bột trỏi cõy cú thể pha thờm với cỏc loại tinh bột này Một số loại thực phẩm đắt tiền mà

cú thành phần như bột khoai tõy khụ, bột trỏi cõy khụ và bột cacao cú thể sử dụng để tạo

hỗn hợp với tinh bột biến tớnh, hương liệu và cỏc loại thực phẩm rẻ tiền hơn nhằm mang lại ý nghĩa kinh tế cao Tinh bột biến tớnh, dextrin được sử dụng trong việc thay thế bơ trong kem đỏ, sữa đỏ, dầu thực vật trong salad, shortening…

Tinh bột biến tớnh và dextrin được sử dụng rất thành cụng trong việc thay thế cazeinat trong chất nhũ hoỏ thịt, cà phờ sữa và phomat

Ngoài ra, tinh bột biến tớnh cũn được sử dụng trong cỏc nghành cụng nghiệp khỏc như sản xuất giấy Tinh bột oxi hoỏ làm tăng số nhúm cacboxyl và một số nhúm cacbonyl Nú là nguyờn nhõn làm thay đổi tớnh chất lớ, hoỏ của hạt tinh bột Hầu hết tinh bột oxi hoỏ chứa khoảng 1.1% nhúm cacbonyl nhúm này đúng vai trũ quan trọng trong việc xỏc định tớnh chất của dẫn xuẫt của tinh bột sử dụng trong cụng nghiệp sản xuất giấy Trong nghành cụng nghiệp này tinh bột đúng một vai trũ là chất kết dớnh phủ cho chất màu Tinh bột oxi hoỏ khoảng 80 – 85% được sử dụng trong cụng nghiệp sản xuất giấy

Tinh bột biến tớnh cũng được sủ dụng như một chất bề mặt giấy và bỡa cactụng

ở đõy, tinh bột oxi hoỏ bớt kớn những lỗ trống làm tăng độ bền của bề mặt giấy và cung cấp khả năng chịu mực

Tinh bột oxi hoỏ và axit hoỏ được sử dụng để hồ sợi bụng, sợi pha và tơ nhõn tạo trong cụng nghiệp dệt Nhờ độ nhớt của tinh bột biến tớnh giảm nhiều nờn được dựng rộng rói trong cụng nghiệp dệt để hồ sợi dọc: sợi bụng cú pha hoặc khụng pha, sợi tổng hợp, sợi visco, axetat, tơ tằm Ngoài ra, tinh bột biến tớnh bằng axit là tỏc nhõn làm thay đổi kớch thước của sợi để tăng độ bền và tớnh chống mũn trong thao tỏc dệt Nú cũng được sử dụng trong việc hoàn thành sợi vải, hầu hết là vải coton để tăng độ cứng của sản phẩm

2.1.1 Lịch sử phỏt triển của nghành sản xuất tinh bột

Việc sử dụng tinh bột đó biết đến rất sớm từ những năm 3500 – 4000 trước cụng nguyờn Tuy nhiờn việc sử dụng này khụng được lịch sử ghi chộp lại Con người chỉ biết

sử dụng tinh bột như một chất kết dớnh để liờn kết (33)

Nhà sử học và triết học Caius Plinius Secundus đó miờu tả về việc làm nhẵn bề mặt giấy bằng tinh bột lỳa mỡ vào năm 130 trước cụng nguyờn Pliny đó mụ tả việc sử dụng tinh bột lỳa mỡ để làm trắng quần ỏo Những tài liệu của Trung quốc vào khoảng năm 312 sau cụng nguyờn đó mụ tả kớch thước hạt tinh bột Lỳc đú, qui trỡnh sản xuất tinh bột như sau: hạt ngũ cốc đem ngõm trong nước 10 ngày, sau đú ộp và đem trộn với nước sạch Tiếp sau đú đem lọc trờn vải len, nước lọc đem lắng, rửa lại với nước và đem phơi nắng Kể từ đú tinh bột được biết đến và sử dụng với nhều mục đớch khỏc nhau: làm cứng vải, làm thẩm mĩ, làm trắng quần ỏo…

Khi cụng nghiệp tinh bột trở thành một nghành cụng nghiệp quan trọng, thỡ người

ta bắt đầu quan tõm đến quỏ trỡnh biến đổi của tinh bột Bắt đầu từ sự khỏm phỏ quan trọng của Keerchoff vào năm 1811 ễng cho rằng đường cú thể sản xuất từ tinh bột khoai

tõy với axit là chất xỳc tỏc trong quỏ trỡnh thuỷ phõn tinh bột Sau đú là sự khỏm phỏ tỡnh cờ một phương phỏp sản xuất dextrin hiện nay gọi là Gum Anh quốc

ở Chõu Âu, việc sử dụng tinh bột lỳa mỡ và đại mạch đó cho tinh bột khoai tõy trắng được sản xuất một lượng lớn ở Netherlands và Đức

ở Chõu Mĩ, nhà mỏy tinh bột đầu tiờn do Gilbert sỏng lập ở Vtica, New york năm

1807, sau đú được thay đổi để sản xất tinh bột ngụ năm 1849 Sự thay đổi từ bột mỡ sang tinh bột bắp bắt đầu bằng những tiến bộ trong sản xuất của Thomas Kingsford vào năm

1842, trong đú tinh bột ngụ được tinh chế bằng phương phỏp kiềm Nhà mỏy bột mỡ George Fox bắt đầu từ năm 1842 ở Cincinnati cũng được biến đổi thành nhà mỏy bột bắp vào năm 1854 Việc sử dụng tinh bột khoai tõy tăng nhanh cho đến năm 1895, cú 64 nhà mỏy hoạt động trong đú 44 là ở Vlaine gần ba thỏng hoạt động đó sản xuất 24 triệu pound tinh bột chủ yếu cung cấp cho cỏc nhà mỏy dệt

Sau khỏm phỏ của Keerchoff vào năm 1811, siro dextrose, tức là D – glucozơ (sweet dextrose) cú thể sản xuất bằng con đường thuỷ phõn tinh bột bằng axit, nhiều nhà mỏy được xõy dựng để sản xuất siro ngọt trong vũng một năm , cỏc nhà mỏy được xõy dựng ở Munich, Dreseen, Bochman và Thorin Năm 1876, nước Đức một mỡnh đó cú 47 nhà mỏy sản xuất siro dextrose từ tinh bột khoai tõy để sản xuất 33 triệu pound siro và 11 triệu pound chất ngọt đặc

Nhà mỏy siro cú dung tớch 30 gallon mỗi ngày được khỏnh thành năm 1831 ở cảng Sacket Harbor, New York nhưng sớm thất bại Năm 1880, cú 140 nhà mỏy tinh bột sản xuất tinh bột ngụ, lỳa mỡ, khoai tõy và gạo Năm 1902, cụng ty tinh chế đường glucozơ sỏt nhập với cụng ty tinh bột quốc gia trở thành cụng ty sản xuất ngụ, đó chiếm 80% sản lượng trong nghành cụng nghiệp tinh bột ngụ, với năng suất 65000 giạ mỗi ngày Cuộc chiến thảm khốc về giỏ cả giữa cỏc cụng ty cuối cựng là sự ra đời của cụng ty tinh chế ngụ vào năm 1906 Đến 1958, cụng ty này đó là cụng ty tốt nhất và cú sản lượng cao nhất của nước Mĩ

2.1.2 Tỡnh hỡnh sản xuất và sử dụng cỏc sản phẩm tinh bột trờn thế giới

Tinh bột xuất hiện khắp nơi trờn thế giới thực vật nhưng chỉ cú một số nguyờn liệu được dựng phổ biến trong thương mại Trờn 90% tinh bột sản xuất tại Mỹ từ ngụ,

khoai tõy, lỳa mỡ Khoai tõy cũng đúng vai trũ quan trọng trong cụng nghiệp tinh bột của Chõu Âu như Phỏp, Đức, Hà Lan và Thụy Điển Tinh bột sắn và tinh bột cọ (Sago starch) được sản xuất nhiều ở cỏc quốc gia nhiệt đới như Brazil, miền đụng nước Mỹ, Chõu Phi (45)… Cú giỏ trị nhất là tinh bột huỳnh tinh được sản xuất ở Chõu Phi, St Vincent,

Caribean (35)

Theo tài liệu được cung cấp bởi A.C.C năm 1996 thỡ sản kượng nguyờn liệu và sản phẩm tinh bột trờn thế giới và EU vào năm 1995 xấp xỉ 37.106 tấn được sản xuất từ ngụ, sắn lỳa mỡ và khoai tõy, trong đú 27.6 106 tấn (74%) là tinh bột ngụ, 3.7106 (10%)

là tinh bột sắn, 2.9 106(8%) là tinh bột lỳa mỡ và 2.7 106 (7%) là tinh bột khoai tõy Tinh bột đước sản xuất vượt trội ở cỏc nước cụng nghiệp hoỏ cao như Mỹ, Chõu Âu và Nhật

Bản

2.1.3 Tỡnh hỡnh sản xuất và sử dụng tinh bột ở Vệt Nam

ở nước ta, lương thực chiếm một vị trớ quan trọng trong sản xuất nụng nghiệp

và là nguồn nguyờn liệu quan trọng cho nhiều nghành cụng nghiệp, trong đú cú cụng nghiệp sản xuất tinh bột và cỏc dẫn xuất của tinh bột Nguồn nguyờn liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột là cỏc loại củ như sắn, khoai lang, khoai tõy, dong riờng, huỳnh tinh… Và cỏc nguyờn liệu hạt như hạt gạo, ngụ (7) Trong những năm gần đõy, năng suất vầ diện tớch trồng cỏc cõy lương thực núi trờn ngày càng tăng Năm 1997, diện tớch trồng ngụ là

12253 ha với sản lượng 1034200 tấn/năm, diện tớch trồng khoai lang là 4018 ha với sản lượng 2399900 tấn/năm, diện tớch trồng sắn 277400 ha với sản lượng 2211500 tấn/năm Như vậy, hàng năm nước ta cú 2 triệu tấn sắn củ (12) Hiện nay, chớnh phủ đang tập trung nỗ lực đẩy mạnh thõm canh để tăng sản lượng lỳa ngụ, mở rộng diện tớch cõy trống sản lượng từ 2 triệu tấn năm 2000 tăng lờn 2.183 triệu tấn năm 2003, đầu tư phỏt triển vựng nguyờn liệu cho 41 nhà mỏy chế biến sắn, sản lượng phấn đấu đạt 3.2 triệu tấn/năm (10) Ngoài ra cũn cú cỏc nguồn nguyờn liệu khỏc như khoai tõy, dong riềng… cũng cú một sản lượng đỏng kể

Tuy nhiờn, một phần nhỏ cỏc nguồn nguyờn liệu núi trờn mới chỉ được chế biến thành cỏc sản phẩm thực phẩm như tinh bột, đường mật tinh bột, mỡ chớnh, miến sợi, hạt

chõn chõu… theo nhiều quy trỡnh khỏc nhau với qui mụ lớn, vừa và nhỏ (4), (11) Cũn lại chủ yếu được làm thức ăn cho gia sỳc (8)

Tinh bột chủ yếu sản xuất theo phương phỏp thủ cụng nờn hiệu xuất thu hồi thấp, hàm lượng tinh bột chưa cao và phẩm chất chưa tốt Gần đõy ở nước ta đó nhập một số dõy chuyền cụng nghệ chế biến tinh bột sắn trờn qui mụ cụng nghiệp Một số nhà mỏy chế biến tinh bột như: Vi thai tapico.Co, ltd ở Gia Lai, VedanViệt Nam Enterprise Co.Ltd

ở đồng nai, Formosatapico Co.Ltd ở Quảng nam, hai nhà mỏy sản xuất tinh bột sắn ở tỉnh Tõy Ninh do Singapo và Thỏi Lan đầu tư, nhà mỏy tinh bột sắn Sơn Tịnh – Quảng Ngói…

Cỏc sản phẩm tinh bột biến tớnh sản xuất với qui mụ cụng nghiệp hiện nay chủ yếu là xiro gluco, cũn gọi là mật tinh bột Cỏc sản phẩm khỏc như maltodextrin, tinh bột tan… hầu như chưa được chỳ ý đầu tư thớch đỏng và mới chỉ dừng ở mức dộ nghiờn cứu trong phạm vi phũng thớ nghiệm

2.2 tỡnh hỡnh nghiờn cứu tinh bột và tinh bột biến tớnh trong nước và trờn thế giới

2.2.1 Những phương phỏp nghiờn cứu về tinh bột trờn thế giới hiện và ở nước ta

Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu về cỏc tinh bột, một số kết quả đó được cụng bố cỏc nhà khoa học (18), (19), (22) đó dỏnh giỏ tỉ lệ Am và Ap bằng cỏc phương phỏp chuẩn

độ ampe, phương phỏp chuẩn độ điện tử hoặc phương phỏp so màu với iụt Tuy nhiờn cỏc phương phỏp này khụng phự hợp để phõn tớch những mẫu nhỏ của tinh bột mà ta khụng biết đú chứa tinh bột gỡ Do đo, Lustinec và cỏc cộng sự đó đưa ra một phương phỏp phự hợp hơn Tuy nhiờn, phương phỏp này phức tạp và tốn nhiều thời gian Sau đú, Hovenkamp - Hemrmelink và cỏc cộng sự đó nghiờn cứu phương phỏp so màu nhanh xỏc định tỉ lệ Am/Ap cú trong thõn và lỏ khoai tõy Đõy là phương phỏp trớch li tinh bột bằng axit HClO4 với việc xỏc định độ hấp thụ tại hai bước súng 550 nm, 618 nm, cú ưu điểm nhanh và tiện lợi hơn nhiều so với phương phỏp nờu ở trờn

ở nước ta, một số nghiờn cứu cụng bố đó khảo sỏt và so sỏnh được kớch thước, hỡnh dạng, nhiệt độ hồ hoỏ, độ nhớt, độ nở của tinh bột sắn với cỏ tinh bột khoai ngụ

Một số tỏc giả khỏc, mới đõy (5) đó so sỏnh được một số tớnh chất như hỡnh dạng, kớch thước, hàm lượng Am trong tinh bột sắn, khoai lang, khoai tõy, dong riềng Đú là cơ sở

để tỏc giả tiến hành biến tớnh tinh bột bằng phương phỏp axit và ứng dụng trong cụng nghiệp sản xuất giấy… Cỏc kết quả nghiờn cứu về một số tớnh chất như kớch thước, nhiệt độ hồ hoỏ, mức độ trựng hợp của tinh bột một số giống khoai mỡ phổ biến và cú giỏ trị cũng đó được đề cập đến (2)

2.2.2 Những nghiờn cứu về biến tớnh tinh bột ở nước ta và trờn thế giới

Việc xử lớ tinh bột hồ hoỏ bằng axit được tiến hành trước năm 1811, khi Keerchoff tạo ra được phõn tử D – glucozơ từ tinh bột bằng cỏc thuỷ phõn tinh bột bằng axit Sau đú, xử lớ tinh bột khụng hồ hoỏ bằng axit đó được Naegeli đưa ra, khi ụng tỡm thấy sự hoà tan nhiều của hạt tinh bột và việc tạo thành những phõn tử tinh bột cú mạch ngắn do xử lớ tinh bột tự nhiờn trong nước với 15% axit sunfuric ở 20 oC trong một thỏng

Lintner mới là người đầu tiờn phỏt minh ra cỏch sản xuất tinh bột hoà tan bằng cỏch xử lớ huyền phự tinh bột khoai tõy với HCl loóng 7.5% hay H2SO4 15% trong 7 ngày Sau đú lọc và rửa sạch tinh bột bằng nước

Tuy nhiờn vào giữa năm 1897 đến năm 1901 thỡ sản phẩm thương mại của tinh bột biến tớnh mới thực sự ra đời Vào năm 1897, Bellmas đó phỏt hiện ra việc sử dụng dung dịch axit nồng độ thấp, nhiệt độ cao để tạo tinh bột tương tự ễng đưa ra một phương phỏp khỏc với phương phỏp Lintner là xử lớ tinh bột trong dung dịch axit loóng hơn (1- 3%), biến tớnh ở nhiệt độ 55 - 60oC trong 12 – 14 giờ Kế đú, Duyea đó phỏt minh ra qui trỡnh sản xuất tinh bột biến tớnh được ứng dụng trong thương mại, sản xuất tinh bột hoà tan gần giống phương phỏp Lintner với tinh bột cú nồng độ 12 -15oBe và dung dịch axit cú nồng độ axit thấp hơn ( 0.5 – 2%), biến tớnh ở nhiệt độ 55 – 60oC trong thời gian 0.5 – 4.5 giờ Kể từ đú, một số cụng nhõn đó biến tớnh tinh bột bằng axit HCl,

H2SO4 với điều kiện nồng độ, nhiệt độ, thời gian khỏc nhau để tạo ra nhiều sản phẩm tinh bột biến tớnh khỏc nhau

Ngày nay, theo Wurzburg, người ta đó biến tớnh tinh bột bằng cỏch đun núng tinh bột loóng 36 – 40% ở nhiệt độ 40 - 60oC (thấp hơn nhiệt độ hồ hoỏ của tinh bột) với axit HCl trong nhiều giờ Sau đú, trung hoà, lọc, rửa và sấy khụ

Đối với biến tớnh tinh bột trong mụi trường ancol, Small đó nghiờn cứu quỏ trỡnh sản xuất tinh bột hoà tan bằng cỏch hoà tan tinh bột trong etanol 96% với dung dịch HCl 0.2 -1.6% ( trọng lượng/thể tớch) trong 15 phỳt Sản phẩm thu được chứa một lượng dextrin phõn tử thấp dễ hoà tan trong nước Đến năm 1987, Ma và Robyt mụ tả sự biến tớnh tinh bột khoai tõy và ngụ sỏp vàng trong 4 loại ancol (metanol, etanol, 2 – propanol, 1-butanol) gồm 0.36 % HCl ở 65oC trong 60 phỳt Cũn Fox và Robyt (2) nghiờn cứu sự thuỷ phõn tinh bột khoai tõy trong 4 loại ancol trờn ở hai nồng độ axit 0.35 và 6 % (trọng lượng/thể tớch) ở 25 oC Tiếp đú Robyt cựng cỏc cộng sự tiếp tục nghiờn cứu biến tớnh tinh bột khoai tõy, tinh bột ngụ sỏp vàng trong 4 loại dung mụi trờn ở nhiệt độ từ 5 đến

65 oC thời gian là 72 giờ

Cỏc sản phẩm tinh bột biến tớnh trong dung dịch axit HCl được sử dụng rộng rói trong cụng nghiệp thực phẩm, cụng nghiệp vải sợi và cụng nghiệp giấy Singh và Ali đó nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc loại axit khỏc nhau là axit HCl, HNO3 đến quỏ trỡnh biến tớnh tinh bột trờn nhiều tinh bột khỏc nhau như lỳa mỡ, ngụ, kờ, đậu vàng, đậu xanh, khoai tõy và sắn Sự thay đổi khối lượng phõn tử của tinh bột và tinh bột biến tớnh được xỏc định bằng phương phỏp biến tớnh nhẹ của Ali và Kemf (17), Ceh và cỏc cộng sự (23) Bằng sắc kớ hấp thụ gel với gel Sepharose CL 4B (23) tỏc giả đó tỏch được 2 cấu tử

Am và Ap để xỏc định thành phần của chỳng trong quỏ trỡnh biến tớnh Sự thay đổi cỏc tớnh chất lưu biến của tinh bột ngụ trong quỏ trỡnh biến tớnh theo phương phỏp Ali và Kemf đó được Chamberlain và Rao (25) nghiờn cứu bằng cỏch sử dụng Dimetyl sulfoxit (DMSO) 90%

Kang và cỏc cộng sự đó nghiờn cứu bến tớnh tinh bột bằng bức xạ gamma Biến hỡnh bằng bức xạ gamma với 4 loại peroxit vụ cơ đó qua thử nghiệm đó đạt hiệu quả tốt trờn tinh bột ngụ Tinh bột ngụ biến tớnh với độ nhớt thấp hầu như khụng giớ hạn sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm Là phương phỏp hữu hiệu để sản xất tinh bột biến tớnh, bức xạ gamma tạo ra cỏc gốc tự do trờn phõn tử tinh bột và cú thể làm biến đổi hỡnh dạng, kớch thước và cấu trỳc của chỳng (24) Những nghiờn cứu về hiệu