Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, rất thuận lợi cho việc phát triển nhiều loại cây trồng trong đó các loại lương thực chiếm một vị trí quang trọng trong sản xuất và là nguồn nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp sản xuất tinh bột. Tinh bột là một trong những nguyên liệu quang trọng cho nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán và đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm, vì những tính chất đặc trưng cuả nó như tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp có khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm. Tuy nhiên tinh bột còn nhiều hạn chế về nhiều tính chất vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu trong công nghiệp.Vì vậy các nhà nghiên cứu đã cải tiến tinh bột, làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột. Khi đã có những cấu trúc hóa học thay đổi thì dẫn xuất tinh bột sẽ thu được những tính chất mới khác tinh bột ban đầu. Nhờ vậy nâng cao được lãnh vực ứng dụng và từ đó nnaang cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế. Hiện nay các sản phẩm tinh bột biến tính nghiên cứu ở nước ta rất đa dạng và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác.Ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng tinh bột biến tính trong rất nhiều mặt hàng, trong đó có các sản phẩm bánh kẹo, tinh bột biến tính giữ vai trò rất quang trọng. Để hiểu rõ hơn tinh bột biến tính về cấu tạo, tính chất, chức năng cũng như vai trò của nó trong sản phẩm bánh kẹo, nhóm chúng em xin chọn đề tài “Tổng quan về sử dụng tinh bột biến tính trong sản phẩm bành kẹo” Nhiệm vụ của đề tài nhóm chúng em sẻ tìm hiểu các vấn đề sau: Cấu tạo, tính chất, phân loại và các phương pháp biến tính tinh bột. Các loại tinh bột biến tinh sử dụng trong sản phẩm bánh kẹo, cơ chế tác dụng, vai trò, mục đích của tinh bột biến tính trong các sản phẩm bánh kẹo. I. TỔNG QUAN TINH BỘT 1. Khái niệm tinh bột. Tinh bột là một keo thực phẩm polysaccharide điển hình. Có công thức hóa hoc: (C6H10O5)n) ở đây n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu, chứa hỗn hợp amylose và amylopectin , tỷ lệ phần trăm amylose và amylopectin thay đổi tùy thuộc vào từng loại tinh bột, tỷ lệ này thường từ 20:80 đến 30:70. Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau có tính chất vật lí và thành phần hóa học khác nhau. Chúng đều là các polymer carbohydrat phức tạp của glucose (công thức phân tử là C6H12O6). Tinh bột được thực vật tạo ra trong tự nhiên chủ yếu trong hạt ngũ cốc, các loại khoai, củ quả, củ... Tinh bột, cùng với proteinvà chất béo là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài động vật khác. Không có loại nguyên liệu thực phẩm nào có thể so sánh với tinh bột về mức độ ứng dụng. Trong tự nhiên, mức độ phổ biến của nó trong thực vật đứng thứ hai chỉ sau cellulose. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất hóa lí của chúng. 2. Các đặc tính và cấu trúc của tinh bột. Tinh bột tồn tại trong các loại thực vật ở dạng bán kết tinh, không hòa tan, có cấu trúc chặt và có hình dạng khác nhau như tròn, oval, đa góc,.. và có đường kính biểu kiến dao động từ 11000μm tùy thuộc vào nguồn thực vật và khu vực nuôi trồng khác nhau. Sau khi các hạt được tách ra khỏi các tế bào thực vật, sản phẩm tinh bột thương mại là dạng bột màu trắng đục, rất mịn. Các loại tinh bột được ứng dụng trong thực phẩm bao gồm 2 nhóm khác nhau: nhóm tinh bột tự nhiên (native starch), và nhóm tinh bột được xử lý bằng các phương pháp khác nhau, gọi là tinh bột biến tính (modified starch). Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là amylose và amylopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lí học và hóa học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia được hai thành phần trên để điều chế dạng tinh khiết. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất hóa lí của chúng. Các phương pháp để tách và xác định hàm lượng amylose và amylopectin là: Chiết rút amylose bằng nước nóng. Kết tủa amylose bằng rượu. Hấp thụ chọn lọc amylose trên cellulose. Hình 1.1: Cấu tạo tinh bột a. Cấu trúc hạt tinh bột. Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng không hoà tan trong nước. Do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không bị ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu. Các hyđrat cacbon đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hoá, rất linh động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hoá thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả, củ, rễ, thân và bẹ lá. Hạt tinh bột được cấu tạo từ các chuỗi polymer bởi các đơn vị cơ bản là Dglucopyrannose (gọi đơn giản là các đơn vị đường glucose) và có sự khác biệt giữa các loại hạt tinh bột khác nhau do quá trình phát triển của các loại thực vật khác nhau. Sự khác biệt này sẽ ảnh hưởng đến số lượng và hình thái mà các đơn vị glucose này liên kết với nhau từ đó tạo ra tính chất chức năng khác nhau giữa các loại tinh bột. Trong tinh bột, các đơn vị glucose liên kết với nhau chủ yếu bằng liên kết α1,4 tạo ra kiểu chuỗi mạch thẳng gọi là amylase. Một loại liên kết thứ hai của các đơn vị này là liên kết α1,6 tạo ra các mạch nhánh trên các chuỗi thẳng được gọi là amylopectin. Đây chính là 2 chuỗi phân tử polysaccharide có chủ yếu trong tinh bột và được mô tả ở hình sau. Hình 1.2: Amylose và Amylopectin Trong phân tử amylase, số lượng đơn vị glucose trong khoảng 5006000 và chúng tạo ra vùng kết tinh trong hạt tinh bột. Đối với amylopectin, các chuỗi nhánh của chúng chỉ chứa khoảng 30 đơn vị glucose. Tuy nhiên mức độ phân nhánh của amylopectin là rất lớn, nên thực tế, khối lượng phân tử của chúng có thể gấp 1000 lần so với amylase. Amylopectin được xem là một trong những loại polymer lớn nhất trong tự nhiên, có thể lên tới 400 triệu Dalton. Trong tự nhiên, một số nguồn tinh bột có 2 loại: loại thường và loại nếp hay còn gọi là sáp (waxy starch). Các tinh bột nếp bao gồm: bắp nếp, khoai tây nếp, gạo nếp, trong đó tinh bột bắp nếp được dùng phổ biến và có ý nghĩa thươn mại lớn nhất. Trong các hạt tinh bột này, hàm lượng amylopectin có thể chiếm hơn 99%. Tỷ lệ amylase và amylopectin trong tinh bột không chỉ phụ thuộc vào nguồn thực vật tự nhiên mà còn có thể can thiệp bằng các quá trình lai ghép nhân tạo nhằm tạo ra các loại hạt tinh bột có hàm lượng amylase hoặc amylopectin đặc biệt cao để phục vụ cho một số ứng dụng đặc thù. Như hình trên cho thấy, khung phân tử tinh bột chứa các nhóm hydroxyl OH nhô ra trong không gian chung quanh. Nhóm hydroxyl náy có ái lực đặc biệt với các nhóm hydroxyl khác và có thể tác động như một lực dẫn để liên kết các chuỗi phân tử với nhau theo một hình thức có trật tự thông qua liên kết hydrogen. Tại các vị trí có trật tự này, vùng kết tinh được tạo ra trong hạt. Tại những vùng không có trật tự của tinh bột được gọi là vùng vô định hình. Vùng kết tinh tạo cho hạt có cấu trúc của nó và làm dễ dàng cho sự xác định tính chất của tinh bột thô. Một số hình ảnh của hạt tinh bột: Hình 1.3. Tinh bột sắn 1500X
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN - - MÔN: PHỤ GIA THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: Tổng quan sử dụng tinh bột biến tính sản phẩm bánh kẹo GVHD: Nguyễn Phú Đức BUỔI: Sáng_Tiết 1,2_ Thứ NHĨM: 18 TP Hồ Chí Minh, ngày 03/12/2013 MỞ ĐẦU Nước ta nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, thuận lợi cho việc phát triển nhiều loại trồng loại lương thực chiếm vị trí quang trọng sản xuất nguồn nguyên liệu chủ yếu công nghiệp sản xuất tinh bột Tinh bột nguyên liệu quang trọng cho nhiều ngành công nghiệp công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán đặc biệt cơng nghiệp thực phẩm, tính chất đặc trưng cuả tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp có khả tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm Tuy nhiên tinh bột nhiều hạn chế nhiều tính chất chưa đáp ứng u cầu cơng nghiệp.Vì nhà nghiên cứu cải tiến tinh bột, làm thay đổi cấu trúc, tính chất tinh bột Khi có cấu trúc hóa học thay đổi dẫn xuất tinh bột thu tính chất khác tinh bột ban đầu Nhờ nâng cao lãnh vực ứng dụng từ nnaang cao hiệu sử dụng hiệu kinh tế Hiện sản phẩm tinh bột biến tính nghiên cứu nước ta đa dạng ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm ngành công nghiệp khác.Ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng tinh bột biến tính nhiều mặt hàng, có sản phẩm bánh kẹo, tinh bột biến tính giữ vai trò quang trọng Để hiểu rõ tinh bột biến tính cấu tạo, tính chất, chức vai trị sản phẩm bánh kẹo, nhóm chúng em xin chọn đề tài “Tổng quan sử dụng tinh bột biến tính sản phẩm bành kẹo” Nhiệm vụ đề tài nhóm chúng em sẻ tìm hiểu vấn đề sau: Cấu tạo, tính chất, phân loại phương pháp biến tính tinh bột Các loại tinh bột biến tinh sử dụng sản phẩm bánh kẹo, chế tác dụng, vai trị, mục đích tinh bột biến tính sản phẩm bánh kẹo I TỔNG QUAN TINH BỘT Khái niệm tinh bột Tinh bột keo thực phẩm polysaccharide điển hình Có cơng thức hóa hoc: (C6H10O5)n) n từ vài trăm đến triệu, chứa hỗn hợp amylose amylopectin , tỷ lệ phần trăm amylose amylopectin thay đổi tùy thuộc vào loại tinh bột, tỷ lệ thường từ 20:80 đến 30:70 Tinh bột có nguồn gốc từ loại khác có tính chất vật lí thành phần hóa học khác Chúng polymer carbohydrat phức tạp glucose (công thức phân tử C6H12O6) Tinh bột thực vật tạo tự nhiên chủ yếu hạt ngũ cốc, loại khoai, củ quả, củ Tinh bột, với proteinvà chất béo thành phần quan trọng bậc chế độ dinh dưỡng loài người nhiều lồi động vật khác Khơng có loại nguyên liệu thực phẩm so sánh với tinh bột mức độ ứng dụng Trong tự nhiên, mức độ phổ biến thực vật đứng thứ hai sau cellulose Tinh bột giữ vai trị quan trọng cơng nghiệp thực phẩm tính chất hóa lí chúng Các đặc tính cấu trúc tinh bột Tinh bột tồn loại thực vật dạng bán kết tinh, khơng hịa tan, có cấu trúc chặt có hình dạng khác trịn, oval, đa góc, có đường kính biểu kiến dao động từ 1-1000μm tùy thuộc vào nguồn thực vật khu vực nuôi trồng khác Sau hạt tách khỏi tế bào thực vật, sản phẩm tinh bột thương mại dạng bột màu trắng đục, mịn Các loại tinh bột ứng dụng thực phẩm bao gồm nhóm khác nhau: nhóm tinh bột tự nhiên (native starch), nhóm tinh bột xử lý phương pháp khác nhau, gọi tinh bột biến tính (modified starch) Tinh bột chất riêng biệt, bao gồm hai thành phần amylose amylopectin Hai chất khác nhiều tính chất lí học hóa học Dựa vào khác phân chia hai thành phần để điều chế dạng tinh khiết Tinh bột giữ vai trị quan trọng cơng nghiệp thực phẩm tính chất hóa lí chúng Các phương pháp để tách xác định hàm lượng amylose amylopectin là: - Chiết rút amylose nước nóng - Kết tủa amylose rượu - Hấp thụ chọn lọc amylose cellulose Hình 1.1: Cấu tạo tinh bột a Cấu trúc hạt tinh bột Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dạng khơng hồ tan nước Do tích tụ lượng lớn tế bào mà không bị ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu Các hyđrat cacbon tạo lục lạp quang hợp, nhanh chóng chuyển thành tinh bột Tinh bột mức độ gọi tinh bột đồng hố, linh động, sử dụng trình trao đổi chất chuyển hố thành tinh bột dự trữ hạt, quả, củ, rễ, thân bẹ Hạt tinh bột cấu tạo từ chuỗi polymer đơn vị Dglucopyrannose (gọi đơn giản đơn vị đường glucose) có khác biệt loại hạt tinh bột khác trình phát triển loại thực vật khác Sự khác biệt ảnh hưởng đến số lượng hình thái mà đơn vị glucose liên kết với từ tạo tính chất chức khác loại tinh bột Trong tinh bột, đơn vị glucose liên kết với chủ yếu liên kết α-1,4 tạo kiểu chuỗi mạch thẳng gọi amylase Một loại liên kết thứ hai đơn vị liên kết α-1,6 tạo mạch nhánh chuỗi thẳng gọi amylopectin Đây chuỗi phân tử polysaccharide có chủ yếu tinh bột mơ tả hình sau Hình 1.2: Amylose Amylopectin Trong phân tử amylase, số lượng đơn vị glucose khoảng 500-6000 chúng tạo vùng kết tinh hạt tinh bột Đối với amylopectin, chuỗi nhánh chúng chứa khoảng 30 đơn vị glucose Tuy nhiên mức độ phân nhánh amylopectin lớn, nên thực tế, khối lượng phân tử chúng gấp 1000 lần so với amylase Amylopectin xem loại polymer lớn tự nhiên, lên tới 400 triệu Dalton Trong tự nhiên, số nguồn tinh bột có loại: loại thường loại nếp hay gọi sáp (waxy starch) Các tinh bột nếp bao gồm: bắp nếp, khoai tây nếp, gạo nếp, tinh bột bắp nếp dùng phổ biến có ý nghĩa thươn mại lớn Trong hạt tinh bột này, hàm lượng amylopectin chiếm 99% Tỷ lệ amylase amylopectin tinh bột không phụ thuộc vào nguồn thực vật tự nhiên mà cịn can thiệp trình lai ghép nhân tạo nhằm tạo loại hạt tinh bột có hàm lượng amylase amylopectin đặc biệt cao để phục vụ cho số ứng dụng đặc thù Như hình cho thấy, khung phân tử tinh bột chứa nhóm hydroxyl OH nhơ khơng gian chung quanh Nhóm hydroxyl náy có lực đặc biệt với nhóm hydroxyl khác tác động lực dẫn để liên kết chuỗi phân tử với theo hình thức có trật tự thơng qua liên kết hydrogen Tại vị trí có trật tự này, vùng kết tinh tạo hạt Tại vùng khơng có trật tự tinh bột gọi vùng vơ định hình Vùng kết tinh tạo cho hạt có cấu trúc làm dễ dàng cho xác định tính chất tinh bột thơ Một số hình ảnh hạt tinh bột: Hình 1.3 Tinh bột sắn 1500X Hình 1.5 Tinh bột huỳnh tinh 1500X b Liên kết hydrogen Nhóm hydroxyl nhóm giống với nhóm hydroxyl tạo thành phân tử nước Vì mơi trường nước, có tương tác (sự hydrate hóa) lực mạnh phân tử tinh bột nước Trong trình gia nhiệt, hấp thu nước tạo thay đổi bất thuận nghịch cấu trúc hạt tinh bột, liên kết tinh bột-tinh bột bị tách thay liên kết tinh bột-nước Việc buộc chuỗi tinh bột tách hạt bị trương nở Thậm chí hạt bị phá vỡ chuỗi tinh bột bị phân tán dung dịch tạo trạng thái keo nhớt Đây điều khiển nước để kiểm sốt cấu trúc thực phẩm Sự hồ hóa tạo sệt mô tả hấp thu nước hạt trương nở hạt mà từ tạo độ nhớt cho dung dịch Sự phân tán amylase, chuỗi mạch thẳng cấu trúc đơn giản amylopectin, cho phép tạo độ chuyển động lớn tạo cho chúng xếp lại thành cấu trúc có trật tự Các chuỗi tự xếp song song với liên kết hydrogen với nước trước bị giảm xuống thay liên kết hydrogen chuỗi xếp Trật tự xếp tạo mạng lưới không gian chiều, cấu thành loại gel mờ đục c Tính chất tạo gel tạo đặc tinh bột Tinh bột sử dụng vô số ứng dụng thực phẩm nhờ tính chất tạo gel tạo đặc Tùy theo yêu cầu sản phẩm mà người ta điều khiển q trình chế biến để đạt hai tính chất chức Nói chung quy trình chế biến thực phẩm, dịch lỏng tinh bột trải qua giai đoạn: hồ hóa, tạo nhớt/sệt, lão hóa Đầu tiên hạt tinh bột trộn vào nước tạo thành thể huyền phù Ở giai đoạn hồ hóa, huyền phù gia nhiệt, hạt tinh bột hấp thu nước, trương nở tượng kéo dài khoảng nhiệt độ định, gọi nhiệt độ hồ hóa Hạt tiếp tục trương nở hấp thu nước bắt đầu có tăng độ nhớt nhanh chóng, tương ứng với nhiệt độ tạo sệt định, gọi giai đoạn tạo sệt/nhớt Khi tiếp tục gia nhiệt, hạt tinh bột đạt mức hấp thu nước, độ trương nở cực đại có độ nhớt, độ tạo đặc cực đại Nếu tiếp tục gia nhiệt, hạt tinh bột bị phá vỡ hồn tồn để giải phóng phân tủ amylase amylopectin vào dung dịch, lúc độ nhớt giảm đột ngột Khi dung dịch làm nguội, phân tử amylase xếp lại tạo cấu trúc gel trạng thái đông tụ gọi lão hóa Đây giai đoạn lão hóa Ở giai đọan hồ hóa, làm nguội sấy khơ dịch tinh bột chuỗi phân tử trở lại tương tác với giống trạng thái ban đầu Tuy nhiên đạt đến giai đoạn sệt hóa, hạt tinh bột hồi phục trạng thái ban đầu Các loại tinh bột khác có nhiệt độ hồ hóa, tạo sệt khác có khác biệt khả hấp thu nước Khả xác định yếu tố kích thước hạt, tỷ lệ amylase/amylopectin, hàm lượng chất béo (do chúng có liên kết phức amylase-lipid làm tăng cường cấu trúc hạt) Khi hạt trương nở có độ nhớt cực đại, chúng tác dung giống “quả bóng” chiến gần hết khơng gian chúng khơng thể di chuyển chung quanh cách dễ dàng, từ tạo độ nhớt cao Đây tính chất tạo đặc tinh bột sử dụng số ứng dụng thực phẩm Ở hình thái khác tinh bột tác dụng chất tạo gel Như trình bày trên, hạt tinh bột bị phá vỡ, amylase amylopectin giải phóng vào dung dịch chúng xếp để tạo gel Kiểu tương tác, chiều dài chuỗi tương tác với thành phần khác dung dịch có ảnh hưởng đến tính chất gel Trong dung dịch nóng, chuỗi polymer có mức độ tự định điều cho phép chúng tương tác với tạo mạng lưới liên kết Trong trình làm nguội, tương tác tăng lên mạng lưới gel mạnh hình thành Nói chung với tốc độ làm nguội tương đối nhanh, mạng lưới gel hình thành Nếu làm nguội chậm dung dịch có nồng độ tinh bột cao có chứa lượng nhỏ nguyên liệu khác tương tác với tinh bột diễn trình gọi “sự lão hóa” chuỗi polymer xếp thành hàng để tạo hạt nhỏ, rời rạc, khơng hoa tan Nhìn chung tượng không mong muốn ứng dụng làm đặc tạo gel tinh bột Nói chung tinh bột có hàm lương amylase cao chắn có mức độ tạo gel lão hóa cao Hiện tượng tránh đượ dùng tinh bột có hàm lượng amylopectin 100%, chúng có xu hướng tạo đặc ưu Tuy nhiên tính chất tinh bột tự nhiên bộc lộ nhiều hạn chế nhiều ứng dụng đa dạng công nghiệp thực phẩm đại Từ địi hỏi phải có phương pháp để cải thiện tính chất nhằm đáp ứng không ngừng nhu cầu phát triên nhà sản xuất thực phẩm Và tinh bột sau sử dụng phương pháp để cải thiện tính chất gọi tinh bột biến tính II Tinh bột biến tính (modified starch) Biến tính tinh bột biến đổi cấu trúc ảnh hưởng liên kết hydrogen cách có kiểm soát để làm tang ứng dụng chúng Sự biến đổi xảy mức độ phân tử khơng ảnh hưởng tới trạng thái bên ngồi hạt tinh bột Các phương pháp biến tính tinh bột chia thành nhóm: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp hóa sinh Phương pháp biến tính tinh bột loại tinh bột thường sử dụng sản phẩm bánh kẹo 1.1 Phương pháp liên kết ngang (cross- linking) Phương pháp ngang phương pháp biến tính quan trọng công nghiệp tinh bột Phương pháp bao gồm việc thay liên kết hydrogen vị trí C2, C3, C6 đơn vị glucose chuỗi tinh bột liên kết đồng hóa trị mạnh Với hình thái này, trương nở hạt bị ức chế, ngăn cản việc phá hủy tinh bột cơng hóa học, lực khuấy cắt q trình gia nhiệt người ta thường mơ tả phương pháp theo kiểu “tạo mối hàn” điểm ngẫu nhiên chuỗi để gia cố Các loại distarch (tinh bột phản ứng với phosphate oxychloride) distarch adipate (tinh bột phản ứng với adipic anhydride) loại tinh bột liên kết ngang phổ biến nhất, có diện cầu nối phosphate dipate Chỉ cần lượng nhỏ cầu nối đủ tạo ưu điểm (một liên kết ngang cho 100 – 3000 đơn vị glucose) Khi số lượng liên kết ngang tang lên, cấu trúc hạt tinh bột chặt đến mức khơng bị hồ hóa Như tinh bột liên kết ngang có tính chất bền nhiệt, bền acid bền với lực khuấy cắt so với tính chất tinh bột ban đầu Tinh bột acetylate Tinh bột có đặc tính suốt, điểm ngưng kéo thấp, tăng tính ổn định, nhiệt độ thấo, giữ nước tốt nên ứng dụng làm bánh cảo Tinh bột biến tính kép acetate phosphat tạo tùy thuộc vào mức độ chuyển hóa( mức độ phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, lượng acid… trình chuyển hóa) có độ nhớt, dộ hịa tan nước lạnh, màu sắc, hàm lượng đường khử độ bền… khác Tinh bột dextrin hóa Tùy theo nguồn gốc điều kiện thủy phân, mức độ thủy phân mà sản phẩm thu khác chất lượng phạm vi sử dụng Một số sản phẩm: kẹo bristish, kẹo mạch nha (starch syrup) d Thủy phân enzyme Sự thủy phân tinh bột enzyme gọi biến tính hóa sinh Phản ứng đem lại dãy tính chất chức Tùy thuộc vào mức độ thủy phân, loạt phân tử có chiều dài chuỗi khác tạo polysaccharide, oligosaccharide Maltose, glucose, glucose Các phân tử có tính khử cấu thành phần chúng dịch thủy phân thường xác định số đường khử DE (dextrose equivalent: hàm lượng phân tử có tính khử quy theo glucose/ tổng lượng chất khơ) Như vậy, q trình thủy phân triệt để, sản phẩm thủy phân có tỷ lệ phân tử ngắn, số DE cao Khi sản phẩm có DE khác Ví dụ - amylse có tác dụng công ngẫu nhiên liên lết - 1,4 tạo sản phẩm chứa nhiều maltose có DE cao iso- amylase, pullulanase tiếp tục phân cắt liên kết - 1,6 để khử nhánh hoàn toàn phân tử tinh bột 1.4 Phương pháp thay nhóm ưa béo (lipophilic substitution) Cơ chế phương pháp biến tính chuyển phân tử tinh bột từ chất ưa nước thành chất lưỡng tính: ưa nước- kỵ nước tính lưỡng tính đạt gắn vào phân tử tinh bột chuỗi phân tử ưa béo có tính chất giống nhóm có dầu, gọi chuỗi hydrocarbon Chuỗi dùng phương pháp octenylsuccinate có chứa chuỗi carbon, có tính chất giống chất béo Khi sử dụng tinh bột biến tính hệ thực phẩm chứa chất béo- nước, có tác dụng làm bền hệ nhũ đơn vị glucose tinh bột liên kết với nước, nhóm octenylsuccinate liên kết với dầu nói cách khác tinh bột octenylsuccinate đóng vai trị chất nhũ hóa 1.5 Phương pháp hồ hóa sẵn/hồ hóa trước(pergelatinisatino) Hồ hóa sẵn/trước xem phương pháp biến tính có chất vật lý hóa học nhìn chung tinh bột cần nấu để phát huy hết chức Phương pháp tạo loại tinh bột “đã nấu sẵn”để khơng cần q trình gia nhiệt cho cần ứng dụng tính chất số loại thực phẩm Loại tinh bột gọi dùng (instand starch)” thường viết tắt “pregel” Quy trình biến tính bao gồm gia nhiệt sấy khô dịch tinh bột Có thể dùng quy trình chế biến sau: Sấy tang trống: huyền phù dịch sệt tinh bột trải mỏng lên bề mặt tang trống có nhiệt độ cao Nước bay mảng mỏng tinh bột nghiền thành bột phương pháp thường sử dụng phổ biến nhiên có nhược điểm phá vỡ hạt tinh bột cần nghiền mịn nghiền khơng mịn kích thước sản phẩm khơng đều, gây khác biệt tốc độ phân tán, tốc dộ tạo nhớt hạt Sấy phun: phương pháp không gặp nhược điểm phương pháp sử dụng ngày tang Tính chất tinh bột sản xuất theo quy trình gần giống với tinh bột chưa biến tính Trong thực tế, sản phẩm tinh bột pregel thường kết hợp với phương pháp biến tính liên kết ngang phương pháp làm bền hóa để tạo sản phẩm “3 1” nhằm đưa đến tính đa chức ứng dụng rộng rãi tinh bột biến tính nhiều sản phẩm thực phẩm khác Cơ chế tác dụng, vai trị, mục đích tinh bột biến tính sản phẩm bánh, kẹo 2.1 Giới thiệu sản phẩm bánh kẹo thương mại a Các sản phẩm bánh Dựa vào đặc điểm nguyên liệu trình chế biến, người ta phân loại thành hai dạng: bánh snack bánh quy Bánh snack Snack tên gọi tiếng Anh để loại thực phẩm ăn bữa ăn loại: khoai tây chiên, bắp nổ, bánh mặn,… đóng gói túi nhỏ, dễ vận chuyển ăn sau mở bao bì Nguyên liệu sản xuất bánh snack tinh bột bắp, cịn có lúa mì, gạo, khoai tây, khoai mì,… Bánh quy: Bánh quy dạng sản phẩm nướng có kích thước nhỏ, độ ẩm thấp nên giịn xốp Các nguyên liệu sản xuất bánh quy bột mì, muối, đường, nước Trong sản phẩm bánh quy, bột mì thành phần chính, ngồi cịn có nguyên liệu chất béo, đường, trứng, nước sữa Các sản phẩm khác nên có quy trình sản xuất khác Sự ảnh hưởng quy trình nguyên liệu đến tinh bột tinh bột biến tính trầm trọng thêm bánh có hàm lượng ẩm thấp Sự hồ hố tinh bột từ bột mì tinh bột thêm vào yếu tố quan trọng co tạo cấu trúc sản phẩm b Các sản phẩm kẹo Kẹo nhóm sản phẩm làm từ chất tạo vị ngọt, nấu nóng chảy nhiệt độ cao làm nguội nhanh để thu hỗn hợp chất rắn trạng thái vô định hình, q bão hồ Tuỳ vào hàm lượng ẩm chất phụ gia mà kẹo thành phẩm có cấu trúc cứng (kẹo cứng), mềm xốp (kẹo mềm, kẹo hơi) hay dẻo dai (kẹo dẻo) Kẹo cứng: Kẹo cứng chất vơ định hình, cứng, giịn, sản phẩm trình nấu dung dịch đường với mạch nha đến độ ẩm 1-3% Dựa vào cấu tạo chia kẹo cứng thành hai nhóm kẹo cứng có nhân kẹo cứng khơng có nhân Dựa vào cấu trúc thành phẩm chia kẹo cứng thành nhóm: kẹo trong, kẹo đục, dạng trung gian đục trong, kẹo bọt, kẹo bộc đường, kẹo nhân Kẹo mềm: Kẹo mềm sản xuất từ đường, mạch nha với phụ liệu có giá trị dinh dưỡng cao bơ, trứng, sữa, …và chất tạo cấu trúc gelatin, pectin, aga, … Một vài kẹo mềm thông dụng Kẹo bơ (toffee fudge) Lượng đường sữa fudge cao toffee trình sản xuất kẹo fudge trình kết tinh đường đẩy mạnh Kẹo từ chung cho loại kẹo: chew, nougat, marshmallow, foam, pulled với tỉ trọng 0.2 -1.0g/cm Chúng khác nhiều mặt: dạng thành phẩm, thành phần, phương thức sản xuất tỷ trọng Chúng có khơng có nhân (bơ, đậu, cherry, dừa…) Các loại kẹo có bọt khí khối kẹo Sản phẩm có màu sắc mùi vị đa dạng, sử dụng chất màu, mùi, vị tự nhiên hay tổng hợp Kẹo dẻo: Gum jelly bao gồm loại kẹo gum mềm, gum cứng, gum bọt, kẹo dây, kẹo ống, loại jelly hương trái cây, kẹo dẻo hình thú, hình búp bê, kẹo dẻo nhân trái cây, nhân lỏng, nhân sệt, … Chúng có hình dạng phong phú, áo kẹo phủ đường, dầu, sáp hay sôcôla Chewing gum loại kẹo dẻo sản xuất từ nguyên liệu gum, đường, xirơ bột bắp Ngun liệu quan trọng sản xuất kẹo chất tạo vị Trong kẹo, tinh thể chất tạo vị phải có kích thước nhỏ để người sử dụng, mặt cảm quan, không cảm nhận 2.2 Vai trị cac loại tinh bột biến tính sản phẩm bánh kẹo a Các sản phẩm bánh Do tinh bột bột mì tạo đặc trình nướng nên tinh bột hồ hố sẵn sử dụng để liên kết với nước có bột nhào Tính chât tạo nên loạt lợi ích như: Phân tán nguyên liệu dạng hạt (như nho khô bột nhào muffin), làm giảm độ dính bột nhào, dễ thao tác làm tăng lực thiết bị,làm tăng thể tích bánh, giữ nước để làm tăng độ ẩm làm mềm cấu trúc Một vấn đề phổ biến lão hoá tinh bột sản phẩm bánh tươi Các loại tinh bột biến tính hồ hố sẵn, làm bền hoá, đặc biệt loại hydroxypropylate, cho liên kết nước hiệu hơn, làm tăng độ tươi hạn sử dụng sản phẩm b Các sản phẩm kẹo Nguyên liệu để sản xuất kẹo gồm nhiều loại, tuỳ theo sản phẩm kẹo mà chọn nguyên liệu có yêu cầu chất lượng khác nhau.Việc chọn, dùng nguyên liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình sản xuất chất lượng sản phẩm Tinh bột biến tính ứng dụng hàng loạt sản phẩm kẹo tạo tính chất gel từ mềm đến cứng để đóng góp cho cấu trúc sản phẩm từ cứng, dễ gãy đến dẻo dai, đồng thời hoạt động thành phần tạo cấu trúc cho lớp vỏ áo kẹo Trong ứng dụng này, tinh bột biến tính sử dụng chủ yếu loại dễ nấu mơi trường có hàm lượng chất tan cao có độ nhớt thấp để dễ thao tác số trình sản xuất Thực tế cho thấy thuỷ phân tinh bột enzyme mạch nha thu có chất lượng cao so với thuỷ phân axit Hỗn hợp chất tạo vị truyền thống đường saccharose đường nha (mạch nha) Trong đó, mạch nha nguyên liệu để sản xuất loại kẹo đặc tính ưu việt Vì vậy, ta cần hiểu khái niệm mạch nha Mạch nha gì? Mạch nha dung dịch đậm đặc qua chế biến đường D- glucose maltose polymes khác D- glucose thu từ thuỷ phân tinh bột Các loại tinh bột dùng để sản xuất mạch nha tinh bột bắp, tinh bột khoai tây hay lúa mạch mà tinh bột bắp dùng phổ biến Thành phần mạch nha gồm: Glucose, Maltose, Fructose, Dextrin Chúng sản phẩm biến tính tinh bột enzyme Glucose : Cơng thức cấu tạo C6H12O6(M=180) Thông thường hàm lượng glucose mạch nha 25 - 30% Maltose: Công thức cấu tạo C12H22O11(M=342) Trong mạch nha hàm lượng maltose vào khoảng 10-15% Fructose: Công thức phân tử:C6H12O6 Fructose không trực tiếp hình thành thuỷ phân tinh bột mà tạo thành chuyển hố glucose thành fructose (xảy môi trường axit nhiệt độ cao) hàm lượng frutose mạch nha không nhiều Dextrin: Công thức phân tử (C6H10O5)n Dextrin thuộc loại polysaccharide, khơng có tính ngọt, có khối lượng phân tử lớn nên dextrin có độ nhớt cao tính dính Dextrin có khả tạo keo tốt Có loại dextrin: dextrin trắng, dextrin vàng British gum.Trong mạch nha hàm lượng dextrin thường vào khoảng 35-40% Để đánh giá mức độ thuỷ phân tinh bột chế biến mạch nha người ta đưa số DE Chỉ số DE số đặc trưng cho khả khử sản phẩm thuỷ phân từ tinh bột, số mô tả số gam đường D-glucose 100 gam chất khô sản phẩm đường D- glucose theo định nghĩa có số DE 100 Các loại mật từ đường glucose sấy khô sản phẩm thuỷ phân tinh bột khơ có số DE lớn 20 maltodextrin có số DE từ 20 trở xuống Mạch nha phân làm nhóm: khơng Nhóm có DE cao bao gồm nhiều maltose, frutose, glucose nên kẹo dễ hút ẩm Nhóm khơng có DE thấp, nghĩa hàm lượng dextrin cao nên kẹo có tính keo, truyền nhiệt c Vai trị tinh bột biến tính bánh kẹo: Đối với sản phẩm bánh Tinh bột oxi hoá thường dùng bột nhào bánh để bao bọc nguyên liệu khác nho, loại nhân, kem Nó tạo cho bột nhào có độ kết dính tốt tạo cấu trúc giịn cho sản phẩm chiên, nướng Các loại tinh bột liên kết ngang distarch phosphate (tinh bột phản ứng với phosphorus oxychloride) distarch adipate (tinh bột phản ứng với adipic anhydride) ứng dụng trường hợp làm dịch áo phủ bề mặt sản phẩm Dịch áo cần có độ nhớt thấp để dễ dàng áo nguội tạo gel để làm thành lớp áo bền cho sản phẩm Tinh bột octenylsuccinate sử dụng làm tác nhân ổn định, chất giữ mùi Nó có lực với chất béo dầu nên dùng làm thay gum arabic sản phẩm có hệ chất ổn định nhũ tương Dextrin có độ nhớt tương đối thấp, khả tạo màng tốt, số loại có độ hồ tan nước cao, nên dùng làm lớp phủ (coating) sản phẩm thực phẩm thay nhiều loại gum đắt tiền Một số dextrin đặc biệt có độ nhớt cao dùng làm chất thay cho chất béo (fat replacer) sản phẩm bánh Tinh bột hydroxypropylate ứng dụng sản phẩm bánh mà trình sản xuất địi hỏi nhiệt độ, pH, khuấy trộn Đối với sản phẩm kẹo Trong trình sản xuất kẹo, làm nguội tạo hình, khối kẹo có tượng co thể tích Nguyên nhân tạp chất keo bề mặt saccharose gây nên Vì vậy, sử dụng mạch nha để tạo dung dịch ổn định không bị kết tinh có hàm lượng chất khơ đạt yêu cầu (khoảng 80%) Kẹo thay đổi tính chất vật lý Bảng : Mối liên hệ nồng độ chất khô nhiệt độ kết thúc trình nấu đường trạng thái khối đường nhiệt độ thường Nhiệt độ kết Nồng độ Trạng thái khối thúc chất khô đường nhiệt độ Phạm vi ứng dụng trình nấu (%) thường (OC) Siro số loại 80 110-111 Kéo (thread) kẹo mềm Kẹo mềm bơ, sữa Khối mềm (soft 85 112-115 số loại kẹo ball) dẻo 87 118-120 92 121-130 95 132-143 99 146-154 Khối đặc (firm - ball) Kẹo caramel Khối cứng (hard Kẹo nougat ball) Hơi giòn (soft Kẹo đường cứng crack) Kẹo bơ cứng, kẹo Rất giòn (hard hạt kẹo que crack) cứng Tác dụng mạch nha kẹo: Mạch nha tạo cho dung dịch độ nhớt cao hơn, điều giúp làm giảm tốc độ kết dính phân tử vào mầm hạt kết tinh, dung dịch có độ nhớt thật cao mà người ta gọi trạng thái đặc giả kẹo đường ngăn cản kết tinh hạt Đường nha sử dụng làm chất chống kết tinh mà chất độn lý tưởng hầu hết loại kẹo Trong sản phẩm kẹo mềm chủ yếu chứa đường, glucose syrup có độ brix lên đến 68-72% Do có cạnh tranh nước mạnh mẽ tinh bột thành phần làm nhiệt độ hồ hoá tinh bột tăng lên tinh bột khó phát huy tác dụng nhiệt độ