TỔNG QUAN VỀ TINH BỘTBIẾN TÍNH

LỜI MỞ ĐẦU1CHƯƠNG 1:2TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT21.1.Giới thiệu chung về tinh bột21.2.Thành phần hóa học của tinh bột21.3.Cấu trúc hạt tinh bột41.4.Các tính chất của tinh bột61.4.1.Tính chất vật lý61.4.2.Tính chất hóa học của tinh bột:71.4.3.Tính chất lưu biến8CHƯƠNG 2:12TINH BÔT BIẾN TÍNH122.1.Giới thiệu vế tinh bột biến tính122.2.Biến tính tinh bột là gì?122.3.Mục đích của biến tính tinh bột122.4.Phân loại tinh bột biến tính132.5.Các phương pháp biến tính tinh bột152.5.1.Biến tính tinh bột bằng phương pháp vật lí162.5.2.Biến tính tinh bột bắng phương pháp hóa học192.5.3.Biến hình bằng phương pháp sinh học332.5.4.Tinh bột biến tính bằng cách kết hợp nhiều phương pháp36CHƯƠNG 3:37MỘT SỐ TINH BỘT BIẾN TÍNH VÀ ỨNG DỤNG373.1.Một số ứng dụng của tinh bột biến tính trong công nghiệp373.2.Một số loại tinh bột biến tính và ứng dụng373.2.1.Tinh bột acetate:373.2.2.Tinh bột biến tính kép acetate và phosphat383.2.3.Tinh bột sắn biến tính393.2.4.Tinh bột bắp biến tính403.2.5.Các loại tinh bột biến tính khác413.3.Một số quy trình sản xuất sử dụng tinh bột biến tính423.3.1.Ứng dụng tinh bột biến tính trong sản xuất tương ớt423.3.2.Ứng dụng tinh bột biến tính bằng phương pháp axit làm chất ổn định sữa chua433.3.3Ứng dụng tinh bột oxi hoá vào công nghiệp sản xuất bánh phồng tôm443.3.4Ứng dụng tinh bột huỳnh tinh biến tính bằng axit trong sản xuất bánh qui xốp45KẾT LUẬN46Trong thiên nhiên tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào chỉ đứng sau xenluloza. Tinh bột có nhiều trong các hạt, củ, quả đặc biệt có nhiều trong các loại lương thực, các loại hạt ngũ cốc như lúa, ngô, lúa mì…hàm lượng tinh bột trong các hạt loại này thường chiếm 50- 70% chất lượng khô của hạt do đó ngũ cốc được coi là nguyên liệu để sản xuất tinh bột. Trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm người ta dùng tinh bột để tạo cấu trúc, taọ trạng thái, tạo dáng bề ngoài, tạo độ ẩm, độ chắc và bền cho thực phẩm. Tóm lại có thể nói tinh bột là thành phần đa chức năng trong công nghiệp thực phẩm. Tuy vậy tinh bột chưa qua chế biến (tinh bột tự nhiên) khi sử dụng trong công nghiệp thực phẩm thường bị hạn chế. Trong thực tế sản xuất ứng với mỗi loại thực phẩm thường đòi hỏi một dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Vì vậy, để có những loại hình tinh bột phù hợp người ta phải biến hình tinh bột tạo nên những sản phẩm tinh bột biến hình tức là làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột bằng các tác nhân vật lí, hóa học hoặc enzyme để tạo ra các dẫn xuất tinh bột nhằm mục đích là để tăng cường hoặc hạn chế bớt những tính chất cố hữu của nó nhằm tăng khả năng làm đặc, cải thiện mối liên kết, tăng độ bền, cải thiện tính cảm quan, tạo được gel để tự hòa tan hay trở nên đục. Chính vì vậy nhóm chúng em quyết định chon đề tài: “ Tổng Quan Về Tinh Bột Biến Tính” làm nội dung chính cho tiểu luận này.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: PHỤ GIA THỰC PHẨM  ĐỀ TÀI: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT BIẾN TÍNH Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa MỤC LỤC Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa LỜI MỞ ĐẦU Trong thiên nhiên tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào chỉ đứng sau xenluloza. Tinh bột có nhiều trong các hạt, củ, quả đặc biệt có nhiều trong các loại lương thực, các loại hạt ngũ cốc như lúa, ngô, lúa mì…hàm lượng tinh bột trong các hạt loại này thường chiếm 50- 70% chất lượng khô của hạt do đó ngũ cốc được coi là nguyên liệu để sản xuất tinh bột. Trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm người ta dùng tinh bột để tạo cấu trúc, taọ trạng thái, tạo dáng bề ngoài, tạo độ ẩm, độ chắc và bền cho thực phẩm. Tóm lại có thể nói tinh bột là thành phần đa chức năng trong công nghiệp thực phẩm. Tuy vậy tinh bột chưa qua chế biến (tinh bột tự nhiên) khi sử dụng trong công nghiệp thực phẩm thường bị hạn chế. Trong thực tế sản xuất ứng với mỗi loại thực phẩm thường đòi hỏi một dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Vì vậy, để có những loại hình tinh bột phù hợp người ta phải biến hình tinh bột tạo nên những sản phẩm tinh bột biến hình tức là làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột bằng các tác nhân vật lí, hóa học hoặc enzyme để tạo ra các dẫn xuất tinh bột nhằm mục đích là để tăng cường hoặc hạn chế bớt những tính chất cố hữu của nó nhằm tăng khả năng làm đặc, cải thiện mối liên kết, tăng độ bền, cải thiện tính cảm quan, tạo được gel để tự hòa tan hay trở nên đục. Chính vì vậy nhóm chúng em quyết định chon đề tài: “ Tổng Quan Về Tinh Bột Biến Tính” làm nội dung chính cho tiểu luận này. Hy vọng bài tiểu luận này sẽ mang đến cho các bạn những thông tin thật bổ ích và cần thiết về loại sản phẩm quan trọng này. Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn các thầy, cô khoa công nghệ thực phẩm đã hướng dẫn chúng em thực hiện tốt bài tiểu luận này. Bài viết của nhóm còn nhiều thiếu sót mong thầy và các bạn đóng góp ý kiến để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! 4 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT 1.1. Giới thiệu chung về tinh bột Tinh bột là sản phẩm quang hợp của cây xanh. Ở trong tế bào thực vật hạt lạp không màu là nơi tạo ra tinh bột, các glucid hòa tan kéo đến hạt lạp không màu và được để dành dưới dạng tinh bột. Tinh bột được giữ lại trong các bộ phận của cây như củ, rễ, quả, hạt, thân với hàm lượng từ 2-70%, trong lá thường không quá 1-2%. Tinh bột ở dưới dạng hạt kích thước và hình dáng khác nhau, không tan trong nước lạnh, đun với nước thì tinh bột dần dần bị hồ hóa và độ nhớt của dung dịch cũng tăng lên. Trong quá trình hoạt động của cây, tinh bột dưới tác động của enzym có sẵn trong cây bị cắt nhỏ thành những đường đơn giản ở dạng hòa tan và được chuyển đến những bộ phận khác nhau của cây. 1.2. Thành phần hóa học của tinh bột Tinh bột được cấu tạo bởi 2 loại polysaccharid được gọi là amylose và amylopectin.  Amylose: phân tử amylose là một chuỗi hiện nay được biết đến hàng nghìn đơn vị β-D- glucose nối với nhau theo dây nối (1-> 4). Quan niệm trước đây cho rằng chỉ có từ 200- 400 đơn vị vì do quá trình chiết xuất và phân tích, mạch bị đứt. Phân tử amylose đa số là các chuỗi thẳng rất ít phân nhánh. 5 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa Công thức lập thể của các đơn vị glucose thì có tài liệu cho rằng ở dạng ghế C1 nhưng cũng có tài liệu cho rằng ở dạng thuyền B1 nối với nhau tạo thành các vòng xoắn, mỗi vòng có 6 đơn vị glucose.  Amylopectin: amylopectin có phân tử lượng lớn hơn khoảng 106-107 gồm 5000-50.000 đơn vị glucose và phân nhánh nhiều. Các đơn vị α-D-glucose trong mạch cũng nối với nhau theo dây nối (1-> 4) còn chỗ phân nhánh thì theo dây nối (1-> 6). Để xét mức độ phân nhánh, người ta methyl hóa toàn bộ các nhóm OH của amylopectin rồi sau đó thủy phân và suy ra từ lượng 2, 3 dimethylglucose. Lượng 2, 3, 4, 6 tetramethylglucose ứng với những đơn vị tận cùng của mạch còn lượng 2, 3, 6 trimethylglucose ứng với những đơn vị glucose trong mạch Ngoài ra còn có thể xác định lượng glucose cuối mạch dựa vào tính khử của amylopectin không methyl hóa. Chú ý rằng ở đây là glucose ở cuối mạch có OH bán acetal tự do. Mạch bên trong (mạch giữa 2 điểm phân nhánh) của amylopectin có khoảng 5-9 đơn vị glucose, những mạch bên ngoài có từ 10-18 đơn vị. Trong các loại tinh bột, trung bình tỉ lệ amylose là 25% còn amylopectin là 75%. Tuy nhiên người ta cũng tạo ra được những chủng có nhiều amylose, ví dụ ngô, có tinh bột chứa 75% amylose. 6 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa • Amylose: cho với thuốc thử iode màu xanh đậm có cực đại phổ hấp thu khoảng 660nm, còn amylopectin thì có màu tím đỏ và cực đại hấp thụ khoảng 540nm. Màu tạo thành giữa tinh bột và iode được giải thích do sự hấp phụ. Người ta cho rằng iode bị hấp phụ vào phía trong hình xoắn ốc. Ứng với một vòng xoắn ốc thì có 1 phân tử iode. Những phân tử chưa đủ 6 đơn vị glucose thì không phản ứng với iode 1.3. Cấu trúc hạt tinh bột Tinh bột tồn tại trong cây dưới dạng hạt có hình dạng và kích thước khác nhau, đây là một đặc điểm giúp ích cho việc kiểm nghiệm một dược liệu chứa tinh bột. Tùy theo loài cây và tùy theo độ trưởng thành của cây mà hình dáng và kích thước thay đổi. Về hình dáng thì có thể hình cầu, hình trứng, hình nhiều góc kích thước có thể từ 1- 100mm đường kính. Soi kính hiển vi thường thấy hạt tinh bột cấu tạo bởi nhiều lớp đồng tâm sắp xếp chung quanh một điểm gọi là rốn hạt. Các lớp này tạo nên là do hạt tinh bột lớn dần bằng cách tăng thêm các lớp ở phía ngoài. Các lớp này khác nhau ở chỉ số chiết quang và hàm lượng nước. Có tác giả cho rằng các lớp khác nhau đó là do những lớp được tăng thêm về ban đêm và những lớp tăng thêm về ban ngày nên không hoàn toàn giống nhau. Trong nước lạnh hình dạng tinh bột không thay đổi. Khi nâng dần nhiệt độ thì tinh bột chuyển qua 3 giai đoạn. Giai đoạn đầu tinh bột ngậm một ít nước, nếu làm mất nước thì tinh bột trở lại tình trạng ban đầu. Khi nâng dần nhiệt độ khoảng 60-85oC thì hạt tinh bột nở ra nhanh chóng, tinh bột ngậm nhiều phân tử nước hơn, các dây nối hydro bị đứt. hạt tinh bột không thể trở lại tình trạng ban đầu. Nếu nâng cao nhiệt độ hơn nữa thì tinh bột chuyển thành hồ tinh bột. Hình (a) và (b) biểu diễn tình trạng tinh bột ở dạng không nở và dạng nở. 7 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa  Các loại hạt tinh bột hay gặp  Hạt hình trứng và hình thận − Tinh bột khoai tây chế từ củ cây khoai tây - Solanum tuberosum L thuộc họ Cà - Solanaceae. Hạt tinh bột hình trứng, rốn hạt ở đầu hẹp, các vân đồng tâm dễ nhận. Thỉnh thoảng có hạt kép 2 hoặc 3. Kích thước trung bình 50mm nhưng có hạt lớn đến 80-100mm − Tinh bột hoàng tinh chế từ củ cây dong - Maranta arundinacea L, thuộc họ dong - Marantaceae. Hạt hình trứng kích thước 30-60mm − Tinh bột sen, chế từ hạt cây sen - Nelumbo nucifera Gaertn., họ Sen - Nelumbonaceae. Hạt tinh bột hình trứng hay hình thận, rốn hạt hình vạch kích thước hạt từ 3-25mm − Tinh bột sắn (= khoai mì) chế từ cây sắn (= khoai mì) - Manihot esculenta Crantz; họ Thầu Dầu- Euphorbiaceae. Hạt hình cầu phần lớn một đầu bị lẹm và hơi lõm trông như cái chuông. Rốn hạt hình sao, kích thước 3-35mm 8 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa − Tinh bột đậu, chế từ hạt của nhiều loại đậu - Phaseolus spp.; họ Đậu - Fabaceae. Hạt hình trứng hay hình thận. Rốn hạt dài và phân nhánh, kích thước trung bình 35mm − Tinh bột hoài sơn, chế từ củ của cây củ mài - Dioscorea persimilis Prain và Burkill, họ Củ nâu - Dioscoreaceae. Hạt hình trứng hay hình thận. Rốn hạt dài, kích thước trung bình 40mm • Hạt hình đĩa hay hình thấu kính dẹt Tinh bột mì chế từ hạt của cây lúa mì - Triticum vulgare, họ Lúa - Poaceae, kích thước hạt lớn đến 30mm, hạt bé 6-7mm. Tùy theo vị trí nhìn mà thấy hình tròn hoặc hình thấu kính lồi 2 mặt. Rốn hạt là 1 điểm ở giữa hạt, không rõ. • Hạt hình nhiều góc − Tinh bột gạo chế từ hạt cây lúa - Oriza sativa L., họ Lúa - Poaceae. Hạt nhiều góc, nhỏ, kích thước từ 4-6mm, thường được kết thành đám. Rốn hạt không rõ − Tinh bột ngô (= bắp), chế từ hạt cây ngô - Zea mays L, họ Lúa - Poaceae. Hạt nhiều góc, rốn hạt ở giữa rất rõ, kích thước 15-30mm 1.4. Các tính chất của tinh bột 1.4.1. Tính chất vật lý a. Tính chất hấp phụ Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hấp thụ thì bề mặt bên trong và bên ngoài của tinh bột đều thêm dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này. Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khi nghiên cứu khả năng hấp thụ các chất điện li hữu cơ có ion lớn như metylen (tích điện dương) của tinh bột, người ta nhận thấy rằng tinh bột hấp thụ xanh metylen rất tốt. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột không giống nhau. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu tạo bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng. 9 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa b. Độ hòa tan của tinh bột Amiloza mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao song không bền nhanh chóng bị thoái hóa trở nên không hòa tan trong nước. Amilopectin không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ hòa tan trong nước nóng. Trong môi trường axit tinh bột bị thủy phân và tạo thành “ tinh bột hòa tan”. Nếu môi trường axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Còn môi trường kiềm, tinh bột bị ion hóa từng phần do có sự hydrat hóa tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một dung môi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột. 1.4.2. Tính chất hóa học của tinh bột: a. Phản ứng với Iot: Khi tương tác với Iot Amiloza sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy Iot có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Amiloza trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang. Để phản ứng được với Iot, các phân tử Amiloza phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của Amiloza bao quanh phân tử Iot. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ không cho phản ứng với Iot vì không tạo thành một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và một số muối KI, Na 2 SO 4 tăng cường độ phản ứng. Cloral hydrat và một số chất khác lại ức chế cường độ phản ứng này. Amiloza với hình thể xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng Iot tương ứng với một vòng xoắn ốc một phân tử Iot. Trong phân tử I 2 – Amiloza, các phân tử Iot chui vào trong vùng ưa béo của xoắn ốc. Với Amilopectin khi xảy a tương tác với Iot, Amilopectin cho màu tím đỏ. Về bản chất phản ứng màu với Iot của Amilopectin xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ. b. Khả năng tạo phức Ngoài khả năng tạo phức với Iot, Amiloza còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp chất hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no (izo Amilozaylic, butylic, izoprotylic), các rượu vòng, các phenol, các xeton thấp phân tử, các axit béo dãy thấp cũng như các axit béo dãy cao, các este mạch thẳng và mạch vòng, các dẫn xuất benzen 10 [...]... những tinh bột tự nhiên nào mà những tính chất lí hóa bị thay đổi đều được xem là biến tính  Vì vậy mục đích của việc biến tính tinh bột là để tăng cường hoặc hạn chế những tính chất cỗ hữu của nó nhằm tăng khả năng làm đặc, cải thiên mối liên kết, tăng độ bền , cải thiện tính cảm quan, tạo được gel Tinh bột có thể được biến tính bằng 2.4 nhiều cách cả về tính chất vật lí lẫn hóa học Phân loại tinh. .. pháp biến tính vật lí  Phương pháp biến tính hóa học  Phương pháp biến tính bằng enzyme 2.5.1 B iến tính tinh bột bằng phương pháp vật lí Là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột... rệt, chứng tỏ tính không tan của kiểu tinh thể  Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột Khi hòa tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làm hạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngậm vào nước như sau: tinh bột bắp 9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai... nhiều thuộc tính đặc biệt mà tinh bột bình thường không thể Ví dụ: Trong bánh pudding nó đóng vai trò như chất tạo đặc, tạo kết cấu mịn và rất tiện lợi nếu ở trong hệ thống thức ăn nhanh • • 2.2 Tinh bột thì nhiều và có sẵn Có tính kinh tế vì rẻ hơn một số chất có tính năng lượng tương tự như gum Biến tính tinh bột là gì? Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo... thụ, dễ tiêu hóa Biến tính tinh bột bắng phương pháp hóa học Là phương pháp sử dụng những hóa chất cần thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh 2.5.2 bột, sản phẩm chủ yếu của phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý acid, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa  Quá trình biến tính hóa học có thể thực hiện ở 3 trạng thái tinh bột − Trạng thái huyền phù (slurry), tinh bột phản ứng với... đòi hỏi một dạng tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định Có sản phẩm yêu cấu tinh bột giàu amylopectin lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amylopectin Có sản phẩm cần dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột không bền không bị thoái hóa ở nhiệt độ thấp Có loại cần dẻo, độ trong, có loại không mong muốn những tính chất đó Vì vậy tinh bột đã trở thành một phần quan trọng trong... biến tính Dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, Kovalxkaia chia tinh bột biến tính bằng hoá chất thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột bị thay thế  Nhóm tinh bột cắt Trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt liên kết C-O giữa các monome và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất hiện một số liên kết mới trong và giữa các phân tử Cấu trúc hạt của tinh bột... Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa CHƯƠNG 2: TINH BÔT BIẾN TÍNH 2.1 Giới thiệu vế tinh bột biến tính Tinh bột tự nhiên với các tính chất đặc trưng đã và đang được khai thác để phục vụ cho nhu sản xuất Tuy nhiên khi ngành công nghiệp thực phẩm mở rộng với chủng loại sản phẩm đa dạng thì tinh bột tự nhiên cho thấy nó có những hạn chế, hoặc có những tính chất mặc dù thích hợp cho sản phẩm này nhưng... Xuân Hòa 2.5.1.3 Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ Kiểu biến tính hồ hóa trước tạo cho tinh bột khả năng hồ hóa mà không nấu Sản phẩm được gọi là “pregelatinized starch”, “pregel”, “pre-cooked starch” hay “instant starch” Phương pháp này có thể áp dụng cho cả tinh bột tự nhiên và tinh bột đã biến tính bằng các phương pháp khác Nguyên tắc của phương pháp biến tính này là: trước hết tinh bột được hồ hóa trong... tinh bột… dưới tác dụng của các tác nhân như nhiệt độ, acid, enzyme, các chất oxy hóa… dẫn đến làm thay đổi cấu trúc vật lí, hóa học của tinh bột 2.3 Mục đích của biến tính tinh bột Là làm thay đổi cấu trúc của phân tử tinh bột bằng các tác nhân vật lí, enzyme hay hóa học từ đó mang lại cho tinh bột nhiều tính chất mới Vì thế nó mở phạm vi sử dụng 15 Môn: Phụ Gia Thực Phẩm GVHD: Mạc Xuân Hòa của tinh