Một sản phẩm đạt chất lƣợng phù hợp với thị hiếu ngƣời tiêu dùng cần đạt các yêu cầu nhƣ: trạng thái gel, độ nhớt, độ cứng, độ xốp, độ dai. Về giá trị cảm quan: độ trong, độ đục, tính kết cấu (nhão, nhuyễn, mịn, tạo bọt), màu sắc… Tinh bột biến hình có vai trò quan trọng trong việc tạo ra các tính chất trên của sản phẩm ứng dụng mà tinh bột tự nhiên không đáp ứng đƣợc; một số ứng dụng của tinh bột biến hình trong ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác.
2.6.1 Ứn dụn t n t n ìn tron n n n n p t p m
Tinh bột biến hình bằng phƣơng pháp gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao: Trong thức ăn cho trẻ con và ngƣời lớn thì dextrin dễ nấu chín, dễ hấp thụ và dễ tiêu hóa.
Tinh bột biến hình bằng phƣơng pháp acid làm chất ổn định sữa chua, khả năng tạo gel, chất làm ổn định, chất làm đặc còn có khả năng tan dễ dàng trong nƣớc ấm, là một phụ gia quan trọng để sản xuất các sản phẩm hòa tan nhƣ cà phê, bột trái cây, bột đậu nành, kẹo mềm, kẹo cao su, mứt.
Ứng dụng tinh bột oxi hóa vào bánh phồng tôm: ứng dụng quan trọng là tạo độ dòn, độ xốp cho sản phẩm. Nhờ sự tạo thành các nhóm carboxyl tích điện âm nên tác dụng đẩy nhau là tăng độ phồng nở của tinh bột lên nhiều lần và độ trắng cao sau khi đƣợc oxy hóa.
36
Ứng dụng tinh bột liên kết ngang: Tinh bột phosphate đƣợc dùng để ổn định trang thái nhữ tƣơng ổn định độ bền, độ đặc trong các sản phẩm cần ổn định khi tan giá. Tinh bột phosphate trộn khô với đƣờng và hƣơng liệu, cho vào sữa lạnh để định dạng bánh pudding, dùng để ổn định trạng thái nhũ tƣơng của sốt mayonnaise, cải thiện chất lƣợng bánh mì,…
Bảng 6: Ứng dụng của một số loại tinh bột biến hình
Tinh bột Ứng dụng
Tinh bột hồ hóa trƣớc Bánh nƣớng, bánh nhân ngọt, phủ salad, bánh pudding. Tinh bột thủy phân acid Màng bảo vệ thực phẩm
Tinh bột ngô sáp liên kết ngang Nhân bánh, nƣớc xốt, nƣớc trái cây đóng hộp lạnh đông hoặc tiệt trùng, bánh pudding, phủ salad, xúp, thực phẩm cho trẻ em.
Tinh bột hydroxypropyl ether Trái cây đóng hộp lạnh đông hoặc tiệt trùng. Tinh bột carboxymethyl ether Chất làm bền nhũ tƣơng
Ester của tinh bột với acid acetic Trái cây đóng hộp lạnh đông hoặc tiệt trùng, thực phẩm cho trẻ em.
Ester của tinh bột với acid succinic và acid adipic
Trái cây đóng hộp lạnh đông hoặc tiệt trùng, các vi hạt để bảo vệ mùi.
Ester của tinh bột với acid sulfuric Chất làm đặc, làm bền nhũ tƣơng.
(N uồn: o n K m An , 2007)
2.6.2 Ứn dụn t n t n ìn tron n n n k
Công nghiệp giấy: tinh bột oxy hóa làm tăng số nhóm carboxyl và một số nhóm carbonyl làm thay đổi tính chất lý, hóa của hạt tinh bột. Hầu hết tinh bột oxy hóa chứa khoảng 0,1% nhóm carbonyl nhóm này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất của dẫn xuất tinh bột sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy, tinh bột đóng vai trò là chất kết dính phủ cho chất màu. Tinh bột oxy hóa bịt kín những lỗ trống làm tăng độ bền của bề mặt giấy và cung cấp khả năng chịu mực in. Tinh bột phosphate cùng với protein và casein đậu nành làm chất keo bảo vệ cho mực in. Sử dung hỡn hợp tinh bột phosphate-rosin trong công nghiệp giấy nhằm giữ đƣợc mực in, chống thấm nƣớc và nhanh khô.
Công nghiệp dệt: tinh bột oxy hóa và acid đƣợc sử dụng để hồ sợi bông, sợi pha và tơ nhân tạo. Độ nhớt của tinh bột giảm nhiều nên để hồ sợi dọc: sợi bông có pha và sợi
37 bông không pha, sợi tổng hợp, sợi visco, acetate, tơ tằm. Tinh bột biến hình bằng acid làm thay đổi kích thƣớc sợi để tăng độ bền và chóng mòn. Tinh bột liên kết ngang sử dụng trong công nghiệp dệt để hồ sợi, in nhuộm vải, làm chất hồ cứng, khi bổ sung tinh bột phosphate làm tăng khả năng hòa tan, độ nhớt cho việc hồ sợi vải ở điều kiện gia nhiệt có áp lực.
Công nghiệp dƣợc, tẩy rửa: sử dụng tinh bột phosphate để pha bột sát trùng trong phẩu thuật, dễ lành vết thƣơng tăng nhanh sự phát triển của mô. Tinh bột phosphate cùng với carboxymetyl cellulose (CMC) dùng làm chất xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp lắng Ứng dụng sản phẩm tinh bột biến hình bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao để pha keo dán phong bì, dán nhãn chai, băng dính thùng carton. Trong công nghiệp dƣợc, dextrin trắng đƣợc làm nguồn thức ăn carbon đồng hóa chậm thay cho glucose khi điều chế một số kháng sinh bằng phƣơng pháp lên men, nó làm chất bổ sung cho các loại thuốc dƣỡng bệnh.
38
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phƣơng tiện thí nghiệm
3.1.1 ị ểm v t n n ên ứu
Điạ điểm nghiên cứu: Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trƣờng Đại học Cần Thơ.
Thời gian thực hiện: từ ngày 07/01/2013 đến 13/05/2013.
3.1.2 N u ên l u
Tinh bột sắn (sản phẩm của công ty TNHH METRO Cash & Carry Việt Nam đƣợc sản xuất tại Công ty Cổ Phần Thực Phẩm Bích Chi), có tên gọi khác là bột năng.
3.1.3 Dụn ụ t í n m
Bể điều nhiệt (water bath), pH kế, máy ly tâm, tủ sấy, cân phân tích, bình hút ẩm, giấy đo pH và một số dụng cụ khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1.4 ó ất
+ Sodium trimetaphosphate (Na3P3O9), Trung Quốc. + Sodium tripolyphosphate (Na5P3O10), Trung Quốc. + Sodium hydroxyl (NaOH) chuẩn 0,1N, Trung Quốc. + Acid chlohyride (HCl) chuẩn 0,1N, Trung Quốc. + Potassium perodate (KIO4),Trung Quốc.
+ Ethylen glycol (C2H6O2), Trung Quốc. + Metyl đỏ (C15H15O2N3), Trung Quốc
39
3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên. Kết quả thí nghiệm đƣợc tính toán và thống kê bằng phần mềm Microsoft Office Excel, chƣơng trình Stagraphics 15.2.11.0. Số liệu thể hiện giá trị trung bình.
- Phƣơng pháp phân tích:
i) Phân tích mức độ trùng hợp (Pn) của tinh bột bằng phƣơng pháp oxy hóa nhóm cuối khử KIO4 (Hay et al., 1965).
ii) Phân tích độ hòa tan tinh bột theo phƣơng pháp Schoch (1964).
iii) Phân tích độ trong dung dịch hồ tinh bột (% T650) theo phƣơng pháp Reddy và Seib (1999).
3.3 Quy trình sản xuất tinh bột sắn biến hình bằng phƣơng pháp tạo liên kết ngang theo Woo và Seib (2002) ngang theo Woo và Seib (2002)
Tinh bột Hòa trộn Biến hình Trung hòa Rửa, lọc Sấy (50 o C) Nghiền Nƣớc STMP/STPP (99/1,w/w) NaOH 0,1N Rây Thành phẩm Nƣớc HCl 0,1 N
Hình 24: Quy trình sản xuất tinh bột sắn biến hình bằng phƣơng pháp tạo liên kết ngang theo Woo và Seib (2002)
40
3.4 Nội dung và bố trí thí nghiệm
3.4.1 Thí n m 1: K o s t n ởn nồn S MP/S PP n m t số tín ất lý hóa ủ t n t s n n ìn ằn p n p p t o l ên k t n n
Thí nghiệm đƣợc bố trí với một nhân tố.
Nhân tố A: nồng độ (%) STMP/STPP (99/1, w/w) với 4 mức độ: A0: 0 (Đối chứng) A1: 4 A2: 8 A3: 12 A4:16
Tiến hành thí nghiệm: Cân 100 g tinh bột sắn hòa trộn STMP/STPP với 4 mức độ khác nhau: 4, 8, 12 và 16 % và thêm 140 ml nƣớc trộn đều, điều chỉnh đến pH khoảng 10,5 - 11 bằng NaOH chuẩn 0,1N; tiến hành biến hình ở nhiệt độ 45 oC trong thời gian 3 giờ. Sau khi kết thúc thời gian biến hình trung hòa bằng HCl chuẩn 0,1N đến pH trung tính (pH = 7), rửa nhiều lần với nƣớc; sau đó lọc rồi đem sấy khô ở 50 oC và nghiền mịn với thành phẩm đạt độ ẩm khoảng 12%. Song song tiến hành mẫu đối chứng trong cùng điều kiện nhƣng không sử dụng tác nhân tạo liên kết ngang.
3.4.2 í n m 2: K o s t n ởn n t v t n n ìn n m t số tín c ất lý hóa ủ t n t s n ằn p n p p t o l ên k t n n
Thí nghiệm đƣợc bố trí với 2 nhân tố.
Nhân tố B: nhiệt độ biến hình (oC) với 3 mức độ: B0: nhiệt độ phòng (Đối chứng)
B1: 40 B2: 45 B3: 50
Nhân tố C: thời gian biến hình (giờ) với 3 mức độ: C0: 0 (Đối chứng)
C1: 1 C2: 2 C3: 3
41 Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc tiến hành tƣơng tự các bƣớc ở thí nghiệm 1. Tuy nhiên nồng độ STMP/STPP đƣợc chọn cho thí nghiệm 2 là nồng độ tối ƣu từ thí nghiệm 1. Điều chỉnh đến pH khoảng 10,5 - 11 bằng NaOH chuẩn 0,1N. Thay đổi nhiệt độ (nhân tố B) và thời gian (nhân tố C) biến hình theo bố trí thí nghiệm. Sau khi kết thúc thời gian biến hình trung hòa bằng HCl chuẩn 0,1N đến pH trung tính (pH = 7), rửa nhiều lần với nƣớc; sau đó lọc rồi đem sấy khô ở 50 oC và nghiền mịn với thành phẩm đạt độ ẩm khoảng 12%. Song song tiến hành mẫu đối chứng trong cùng điều kiện bố trí thí nghiệm.
3.4.3 í n m 3: K o s t n ởn p (m tr n n ìn ) n m t số tín ất lý hóa ủ t n t s n ằn p n p p t o l ên k t n ang
Thí nghiệm đƣợc bố trí với một nhân tố. Nhân tố D: pH với 3 mức độ:
D0: không điều chỉnh pH (Đối chứng) D1: 4,5
D2: 7 D3: 11 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc tiến hành tƣơng tự các bƣớc ở thí nghiệm 1. Nồng độ STMP/STPP đƣợc chọn cho thí nghiệm 3 là nồng độ tối ƣu từ thí nghiệm 1. Thời gian và nhiệt độ biến hình đƣợc chọn theo kết quả tối ƣu từ thí nghiệm 2. Tuy nhiên, ở thí nghiệm này pH đƣợc điều chỉnh theo bố trí thí nghiệm (pH thấp điều chỉnh bằng acid HCl 0,1N, pH cao bằng NaOH 0,1N). Sau khi kết thúc thời gian biến hình trung hòa đến pH = 7 (trung tính), rửa nhiều lần với nƣớc; sau đó lọc rồi đem sấy khô ở 50 oC và nghiền mịn với thành phẩm đạt độ ẩm khoảng 12%. Song song tiến hành mẫu đối chứng với pH tự nhiên không điều chỉnh trong cùng điều kiện bố trí thí nghiệm. Các chỉ tiêu theo dõi: mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột của tinh bột sắn biến hình.
42
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Ảnh hƣởng nồng độ STMP/STPP đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn
Tinh bột sắn biến hình bằng phƣơng pháp tạo liên kết ngang với tác nhân STMP/STPP có mức độ trùng hợp (Pn), độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột thay đổi đáng kể đƣợc thể hiện ở bảng 7.
Bảng 7: Ảnh hƣởng nồng độ STMP/STPP đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột của tinh bột sắn.
Nồng độ tác nhân (%) Mức độ trùng hợp (Pn) Độ hòa tan (%)
Độ trong dung dịch hồ tinh bột (% T650) 0 2312,12a 43,45c 29,20e 4 3006,38b 5,39b 3,65b 8 4371,08c 3,92ab 5,30c 12 5032,80d 2,08a 7,55d 16 7469,09e 2,64a 1,37a trun ìn n m t ứ kèm ữ ốn n u tron n m t t t ể n s k t k n ó n ĩ về mặt trị t ốn kê v t n ậ l 95%. 4.1.1 Ản ởn nồn S MP/S PP n mứ tr n ợp ủ t n t s n
Tinh bột sắn đƣợc biến hình bằng phƣơng pháp tạo liên kết ngang với tác nhân STMP/STPP hay mạch polysaccharide đƣợc nối lại bởi gốc phosphate tạo thành chuỗi dài hơn có mức độ trùng hợp lớn hơn so với tinh bột tự nhiên.
Từ kết quả bảng 7 cho thấy nồng độ tác nhân ảnh hƣởng đến mức độ trùng hợp của tinh bột. Đối với tinh bột sắn tự nhiên không xử lý tác nhân STMP/STPP có mức độ trùng hợp khoảng 2312,12; khi bổ sung tác nhân STMP/STPP với nồng độ khác nhau 4, 8, 12 và 16% thì chỉ số Pn tăng lần lƣợt là 3006,38; 4371,08; 5032,8 và 7469,09 tƣơng ứng. Qua kết quả thống kê cho thấy ở nồng độ tác nhân khác nhau tinh bột thu đƣợc có mức độ trùng hợp khác nhau và khác biệt có ý nghĩa với tinh bột tự nhiên. Điều này chứng tỏ nồng độ STMP/STPP ảnh hƣởng đến mức độ trùng hợp. Nhận thấy rằng nồng độ tác nhân càng tăng thì mức độ trùng hợp càng tăng (hình 25). Nguyên nhân do tinh bột tự nhiên các phân tử liên kết với nhau nhờ liên kết hydro khi thêm tác nhân biến hình trong môi trƣờng có nhiệt độ, pH và thời gian thích hợp, bên cạnh đó có sự tham gia của nƣớc và sự khuấy trộn, gốc phosphate đƣợc phân ly từ STMP/STPP có tác dụng làm cầu nối gắn kết các nhóm -OH giữa các phân tử tinh bột trong cùng mạch hoặc tạo liên kết giữa các mạch khác với nhau. Khi tăng nồng độ tác nhân, các gốc phosphate nhiều với điều kiện môi trƣờng biến hình thích hợp khả năng gắn kết các phân tử đƣợc
43 nhiều hơn tạo ra số lƣợng mạch dài hơn nghĩa là số lƣợng gốc glucose trong một mạch càng tăng, do vậy mức độ trùng hợp ngày càng tăng với việc tăng nồng độ tác nhân. Trong một số trƣờng hợp khác nếu tăng nồng độ tác nhân lên cao hơn nữa thì mức độ trùng hợp có thể không tăng thêm với lý do là phản ứng đã dƣ tác nhân phản ứng.
4.1.2 Ản ởn nồn S MP/S PP n ò t n ủ t n t s n
Qua kết quả bảng 7 về ảnh hƣởng nồng độ tác nhân gây biến hình đến độ hòa tan của tinh bột sắn, đối với tinh bột sắn tự nhiên không sử dụng tác nhân gây biến hình có độ hòa tan cao khoảng 43,45% nhƣng khi sử dụng tác nhân với nồng độ khác nhau nhƣ 4; 8; 12 và 16% độ hòa tan lần lƣợt là 5,39; 3,92; 2,08 và 2,64% và khác biệt có ý nghĩa so với tinh bột tự nhiên nhƣng giữa các nồng độ khác nhau này khác biệt không ý nghĩa thể hiện rõ qua bảng 7. Khi tăng nồng độ tác nhân, độ hòa tan giảm (hình 26). Độ hòa tan giảm là do mật độ liên kết ngang đƣợc tạo thành nhiều, ngoài liên kết cộng hóa trị trong mạch tinh bột còn hình thành các gốc phosphaste để nối phân tử tinh bột để hình thành một phân tử lớn hơn có khối lƣợng phân tử tăng liên quan đến mức độ trùng hợp tăng, mạch đƣợc dài ra, khó dịch chuyển hơn so với mạch ngắn, nên khả năng hòa tan trong nƣớc khó dẫn đến độ hòa tan giảm. Ngƣợc lại, tinh bột tự nhiên có mức độ trùng hợp thấp, phân tử nhỏ chỉ có liên kết cộng hóa trị (liên kết hydro) là liên kết yếu dễ bị phân hủy nên khả năng hòa tan trong nƣớc tốt.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 ĐC 4 8 12 16 Nồng độ STMP/STPP (%) M ức đ ộ tr ùn g hợp Hình 25: Ảnh hƣởng nồng độ STMP/STPP đến mức độ trùng hợp của tinh bột sắn
44
4.1.3 Ản ởn nồn S MP/S PP n tron dun dị ồ t n t ủ t n t s n
Qua kết quả thí nghiệm thể hiện bảng 7 nồng độ tác nhân ảnh hƣởng đến độ trong dung dịch hồ tinh bột của tinh bột sắn, đối với tinh bột tự nhiên độ trong dung dịch hồ tinh bột là 29,20%; khi thay đổi nồng độ khác nhau 4; 8; 12 và 16% độ trong dung dịch hồ tinh bột tƣơng ứng là 3,68; 5,03; 7,55 và 1,37% . Qua kết quả thống kê cho thấy biến hình tinh bột ở nồng độ tác nhân khác nhau dẫn đến độ trong dung dịch hồ tinh bột khác biệt và có ý nghĩa so với tinh bột sắn tự nhiên.
Độ trong dung dịch hồ tinh bột giảm khi tăng nồng độ tác nhân thể hiện ở hình 27. Tinh bột ngô với 5, 10 và 12% STMP/STPP cho thấy độ trong dung dịch hồ tinh bột là 1,01, o,86 và 0,86% giảm hơn so với tinh bột ngô tự nhiên là 30,15%. Sự giảm độ trong dung dịch hồ tinh bột có thể do một sự thay đổi trong cấu trúc hạt tinh bột liên kết ngang (Seung Hyun Koo, Kwang Yeon Lee, Hyeon Gyu Lee, 2010). Tinh bột tự nhiên không xử lý STMP/STPP, có mức độ trùng hợp thấp, phân tử nhỏ do các phân tử nối với nhau chỉ có liên kết cộng hóa trị là liên kết yếu khi gia nhiệt hạt tinh bột dễ hòa tan trƣơng lên tạo gel trong tức đã đƣợc hồ hóa, các hạt chƣa hòa tan còn rất thấp, nồng độ huyền phù trong dung dịch thấp, vì thế độ truyền qua (% T650) tƣơng đối lớn. Ngƣợc lại khi