NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

3.3.1 Thí nghiệm 1

Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ STMP/STPP đến mức độ liên kết ngang bằng cách kiểm tra một số tính chất của tinh bột bắp nhƣ: độ hòa tan của tinh bột, mức độ trùng hợp, độ trong của dung dịch hồ tinh bột.

Mục đích: Xem sự thay đổi một số tính chất của tinh bột bắp trƣớc và sau khi biến hình ở nồng độ STMP/STPP khác nhau, tìm ra nồng độ STMP/STPP tối ƣu để biến hình tinh bột.

Bố trí thí nghiệm với 1 nhân tố.

Tinh bột Nƣớc STMP/STPP ở các nồng độ khác nhau Thành phẩm Rây Nghiền Sấy 50o C Nƣớc Lọc rửa Nƣớc

dd NaOH 0,1N Trung hòa

Khuấy trộn trong bể điều nhiệt Hòa trộn và điều

Nhân tố A: nồng độ STMP/STPP (phần trăm so với tinh bột sử dụng) với 5 mức độ khác nhau. Ao: Mẫu đối chứng A1: 4% A2: 8% A3: 12% A4: 16% Tổng số nghiệm thức= 5 x 3 = 15 nghiệm thức.

Tiến hành thí nghiệm: cân 50g tinh bột bắp hòa trộn với 70ml nƣớc thành dung dịch huyền phù tinh bột và lần lƣợt bổ sung STMP/STPP theo các nồng độ tăng dần từ 0 đến 16%, sau đó khuấy đều hỗn hợp và điều chỉnh pH lên 10,5-11. Sau khi điều chỉnh pH, đƣa đi biến hình ở 45o

C trong 3 giờ bằng cách khuấy trộn hỗn hợp dung dịch trong bể điều nhiệt. Sau khi hết thời gian biến hình, trung hòa dung dịch bằng NaOH 0,1N đến trung tính, tiếp đó lọc rửa nhiều lần với nƣớc, sau đó đem tinh bột đi sấy ở 50o

C đến khi đạt độ ẩm 12%, đem tinh bột đi nghiền mịn và rây lại ta đƣợc thành phẩm. Các mẫu đối chứng chuẩn bị tƣơng tự nhƣng không sử dụng tác nhân tạo liên kết.

3.3.2 Thí nghiệm 2

Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến mức độ liên kết ngang bằng cách kiểm tra một số tính chất của tinh bột bắp nhƣ: Độ hòa tan của tinh bột, mức độ trùng hợp, độ trong của dung dịch hồ tinh bột.

Mục đích: Xem sự thay đổi một số tính chất của tinh bột bắp trƣớc và sau khi biến hình nhiệt độ và thời gian khác nhau. Tìm ra nhiệt độ và thời gian tối ƣu để biến hình tinh bột.

Bố trí thí nghiệm với 2 nhân tố. Nhân tố B: Thời gian (giờ) Bo: Đối chứng B1: 1 B2: 2 B3: 3 Nhân tố C: Nhiệt độ (o C) Co: nhiệt độ phòng C1: nhiệt độ 40oC

42 C2: nhiệt độ 45oC C3: nhiệt độ 50oC Bảng 8: Bố trí thí nghiệm 2 C B Bo B1 B2 B3 Co BoCo B1Co B2Co B3Co C1 BoC1 B1C1 B2C1 B3C1 C2 BoC2 B1C2 B2C2 B3C2 C3 BoC3 B1C3 B2C3 B3C3 Tổng số nghiệm thức: 48 nghiệm thức. Hình 13: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

Cân 50g tinh bột bắp hòa trộn với 70ml nƣớc thành dung dịch huyền phù tinh bột và bổ sung STMP/STPP ở nồng độ tối ƣu từ thí nghiệm 1, sau đó khuấy đều hỗn hợp và điều chỉnh pH lên 10,5-11. Sau khi điều chỉnh pH, đƣa đi biến hình ở 4 mức nhiệt độ khác nhau là nhiệt độ phòng, 40, 45, 50oC và thời gian là 0, 1, 2 và 3 giờ. Biến hình bằng cách khuấy trộn hỗn hợp dung dịch trong bể điều nhiệt. Sau khi hết thời gian biến hình, trung hòa dung dịch bằng NaOH 0,1N đến trung tính, tiếp đó lọc rửa nhiều lần với nƣớc, sau đó đem tinh bột đi sấy ở 50o

C đến khi đạt độ ẩm 12%, đem Tinh bột Nƣớc STMP/STPP Khuấy trộn trong bể điều nhiệt Hòa trộn và điều chỉnh pH B2 B1 Bo B3 Co C1 C2 C3 C3 C1 C2 C3 Co C1 C2 C3 Co C1 C2 C3 Trung hòa

tinh bột đi nghiền mịn và rây lại ta đƣợc thành phẩm. Song song đó chuẩn bị mẫu đối chứng trong cùng điều kiện.

3.3.3 Thí nghiệm 3

Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến mức độ liên kết ngang bằng cách kiểm tra một số tính chất của tinh bột bắp nhƣ: Độ hòa tan của tinh bột, mức độ trùng hợp, độ trong của dung dịch hồ tinh bột.

Mục đích: xem sự thay đổi một số tính chất của tinh bột bắp trƣớc và sau khi biến hình ở pH khác nhau, tìm ra pH tối ƣu để biến hình.

Bố trí thí nghiệm với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố D: pH

D0: Mẫu đối chứng (không điều chỉnh pH) D1: pH kiềm (pH=10,5-11)

D2: pH trung tính (pH=7) D3: pH acid (pH=4,5-5)

Cân 50g tinh bột bắp hòa trộn với 70ml nƣớc thành dung dịch huyền phù tinh bột và bổ sung STMP/STPP ở nồng độ tối ƣu từ thí nghiệm 1, sau đó khuấy đều hỗn hợp và điều chỉnh pH lần lƣợt ở 3 mức pH=10,5-11; pH=7 và pH=4,5-5. Sau khi điều chỉnh pH, đƣa đi biến hình (ở nhiệt độ và thời gian tối ƣu từ thí nghiệm 2) bằng cách khuấy trộn hỗn hợp dung dịch trong bể điều nhiệt. Sau khi hết thời gian biến hình, trung hòa dung dịch bằng NaOH 0,1N đến trung tính, tiếp đó lọc rửa nhiều lần với nƣớc, sau đó đem tinh bột đi sấy ở 50o

C đến khi đạt độ ẩm 12% sau đó đem tinh bột đi nghiền mịn và rây lại ta đƣợc thành phẩm. Các mẫu đối chứng chẩn bị tƣơng tự nhƣng không điều chỉnh pH.

Các chỉ tiêu theo dõi: mức độ trùng hợp, độ hòa tan của tinh bột, độ trong của dung dịch hồ tinh bột.

CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ STMP/STTP ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG

Kết quả thí nghiệm ảnh hƣởng của nồng độ STMP/STPP đến một số tính chất của tinh bột bắp biến hình đƣợc thể hiện ở bảng 9.

Bảng 9: Ảnh hƣởng của nồng độ STMP/STPP đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong của tinh bột bắp

Nồng độ tác nhân (%)

Mức độ trùng hợp (Pn)

Độ hòa tan của tinh bột

(%)

Độ trong của dung dịch hồ tinh bột (% T650) Đối chứng 1713,75a 8,82a 10,70a 4 2541,87b 6,93b 8,23b 8 3498,09c 6,04c 7,10c 12 7123,79d 5,34c 5,30d 16 8348,91e 4,47d 3,50e

- Các trung bình nghiệm thức đi kèm với các chữ cái giống nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê với độ tin cậy là 95%.

- Giá trị trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.

4.1.1 Mức độ trùng hợp

Trùng hợp là phản ứng cộng liên liếp nhiều phân tử nhỏ (monome) để tạo thành phân tử lớn (polymer). Mức độ trùng hợp Pn là một trong những tính chất quan trọng của tinh bột. Mức độ trùng hợp chính là số đơn vị anhydroglucose liên kết trong một phân tử của tinh bột. Việc xác định mức độ trùng hợp liên quan đến việc xác định khối lƣợng phân tử của tinh bột bởi vì nó chính là phép đo lƣờng phân tử. Mức độ trùng hợp liên quan đến những đặc tính quan trọng nhƣ độ dẻo, độ bền khi cắt, độ cứng của tinh bột. Mức độ trùng hợp càng tăng thì tinh bột càng tạo đƣợc liên kết ngang nhiều hơn. Kết quả của các thí nghiệm đƣợc trình bày ở bảng 9. Kết quả cho thấy mức độ trùng hợp tăng khi xử lý tinh bột bắp với tác nhân STMP/STPP. Khi nồng độ tác nhân càng tăng thì khả năng trùng hợp hay liên kết ngang càng tăng và tăng khác biệt so với các mẫu tinh bột tự nhiên. Đối với tinh bột bắp tự nhiên không xử lý STMP/STPP thì mức độ trùng hợp là 1713,75 nhƣng khi có mặt của STMP/STTP ở mức độ khác nhau thì mức độ trùng hợp bắt đầu tăng lần lƣợt ở các mẫu 4, 8, 12 và 16% là 2541,87; 3498,09; 7123,79 và 8348,91; điều này

chứng tỏ hàm lƣợng STMP/STPP có ảnh hƣởng đến mức độ trùng hợp. Kết quả còn đƣợc thể hiện qua hình 14.

Hình 14. Ảnh hƣởng của nồng độ hóa chất đến mức độ trùng hợp

Giải thích điều này là do khi có nhiều tác nhân STMP/STPP thì sự phân ly ra các gốc photphat càng nhiều, các phân tử này đi vào trong hạt tinh bột và liên kết hai nhóm -OH của hai mạch polysaccharide khác nhau lại với nhau. Tốc độ phản ứng ở giai đoạn đầu cao, giai đoan sau tốc độ liên kết bắt đầu chậm lại. Giai đoạn đầu phản ứng nhanh là do phản ứng liên kết xảy ra ở vùng vô định hình, vùng vô định hình có kết cấu không chặt chẽ nên các gốc photphat có thể xâm nhập dễ dàng để tạo liên kết. Giai đoạn sau các gốc photphat tiến vào vùng tinh thể, vùng này có kết cấu trật tự nên rất khó khăn để đi vào vùng này và tạo liên kết.

4.1.2 Độ hòa tan của tinh bột

Là một trong những tính chất quan trọng và đặc trƣng của tinh bột. Hầu hết các tinh bột tự nhiên không tan trong nƣớc lạnh (Quang Lƣu, 2005). Tinh bột có khả năng hòa tan trong dung dịch kiềm và dung dịch của một số muối kim loại nặng. Ngoài ra sự hòa tan có thể xảy ra trong nƣớc ấm hoặc bằng cách gia nhiệt hạt tinh bột trong nƣớc (Leach et al., 1959). Xác định đƣợc độ hòa tan của tinh bột là rất quan trọng để ứng dụng vào việc chế biến thực phẩm trong công nghiệp. Ứng với mỗi sản phẩm cần có một độ hòa tan khác nhau.

Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ STMP/STPP đến khả năng hòa tan của tinh bột bắp. Kết quả (bảng 9) cho thấy hàm lƣợng STMP/STPP sử dụng càng tăng thì độ hòa tan của tinh bột bắp càng giảm và các mẫu đều có sự khác biệt, riêng mẫu 8%

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 4 8 12 16 STM P/STPP (%) Mức độ trùng hợp (Pn)

và 12% không có sự khác biệt. Tinh bột tự nhiên có độ hòa tan là 8,82%, ở các mẫu có sử dụng STMP/STPP nồng độ 4%, 8%, 12% và 16% thì độ hòa tan giảm lần lƣợt là 6,93; 6,04; 5,34 và 4,47. Độ hòa tan của tinh bột càng giảm khi mức độ liên kết giữa các mạch polysaccharide khác nhau càng tăng (nồng độ tác nhân càng tăng) đƣợc thể hiện rõ qua hình 15.

Hình 15. Ảnh hƣởng của nồng độ hóa chất đến độ hòa tan của tinh bột bắp

Nguyên nhân là do khi mức độ trùng hợp tăng nghĩa là các mạch polysaccharide có liên kết với nhau tạo thành mạch dài hơn có khối lƣợng phân tử lớn, chỉ có các mạch polysacchride ngắn chƣa liên kết sẽ bị phân tán vào nƣớc dễ dàng. Khả năng hòa tan của tinh bột sẽ giảm khi có sự liên kết ngang giữa các mạch polysaccharide khác nhau, mật độ liên kết ngang giữa các nhóm -OH trên các phân tử khác nhau càng tăng thì độ hòa tan càng giảm (Jythi el at., 2006).

4.1.3 Độ trong của dung dịch hồ tinh bột (%T650)

Độ trong là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá mức độ liên kết ngang. Tinh bột liên kết ngang có độ trong giảm hơn so với tinh bột bình thƣờng khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao. Việc giảm độ trong của tinh bột liên kết ngang là do sự thay đổi cấu trúc bên trong của hạt tinh bột (Kaur et al., 2006, Morikawa và Nishinari, 2000). Do sự liên kết giữa các nhóm –OH trên 2 phân tử polysaccharide khác nhau làm cho cấu trúc hạt tinh bột trở nên vững chắc hơn và chịu đƣợc nhiệt độ cao. Cấu trúc của tinh bột liên kết ngang gần nhƣ nguyên vẹn sau khi đun nóng ở 95o

C, lúc này hạt tinh bột chƣa bị hồ hóa, huyền phù tinh bột vẫn đục dẫn đến kết quả độ

0 2 4 6 8 10 0 4 8 12 16 STM P/STPP % Độ hòa tan của dung dịch hồ tinh bột (%) Độ hòa tan (%) STMP/STPP (%)

trong của tinh bột liên kết ngang giảm hơn so với tinh bột tự nhiên (Kaur et al.

2006, Morikawa và Nishinari, 2000b).

Ngoài ra, sự trƣơng nở của tinh bột cũng liên quan đến độ trong của dung dịch hồ tinh bột, khi độ trong của dung dịch hồ tinh bột tăng thì khả năng trƣơng nở của tinh bột tăng (Kaur et al. 2006, Reddy và Seib, 2000). Vì thế xác định độ trong của dung dịch hồ tinh bột sẽ cho ta biết đƣợc tinh bột này có mức độ trƣơng nở nhƣ thế nào. Ở thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ STMP/STPP đến độ trong của dung dịch hồ tinh bột. Độ trong (%T650) của dung dịch hồ tinh bột bắp thay đổi khi thay đổi nồng độ STMP/STPP. Kết quả cho thấy độ trong của dung dịch hồ tinh bột bắp giảm dần (8,23; 7,1; 5,3 và 3,5). Khi tăng nồng độ STMP/STPP (4, 8, 12 và 16%). Kết quả này khác biệt có ý nghĩa so với mẫu tinh bột tự nhiên. Kết quả đƣợc thể hiện rõ ở hình 16. 0 2 4 6 8 10 12 0 4 8 12 16 STM P/STTP (%) Độ trong (%T650)

Hình 16. Ảnh hƣởng của nồng độ hóa chất đến độ trong của tinh bột bắp

Tóm lại tinh bột bắp biến hình bằng tác nhân STMP/STPP ở các nồng độ khác nhau sẽ tạo ra tinh bột có mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong khác nhau. Khi tăng nồng độ STMP/STPP thì mức độ trùng hợp và độ trong sẽ tăng, độ hòa tan sẽ giảm. Trong phạm vi nghiên cứu đề tài không chọn ra nồng độ STMP/STPP là bao nhiêu để mức độ liên kết ngang của tinh bột bắp là tốt nhất mà chỉ đƣa ra giá trị mức độ trùng hợp (Pn), độ hòa tan và độ trong khác nhau, tùy từng loại sản phẩm, yêu cầu tính chất của tinh bột biến hình mà chọn ra mức độ liên kết ngang phù hợp với nồng độ STMP/STPP tƣơng ứng.

4.2 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG CHẤT CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG

Trong quá trình biến hình tinh bột nhiệt độ biến hình và thời gian để phản ứng liên kết ngang xảy ra ảnh hƣởng đáng kể đến tính chất lý hóa của tinh bột. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến mức độ liên kết ngang và một số tính chất lý hóa của tinh bột bắp biến hình đƣợc thể hiện ở bảng 10.

Bảng 10: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong của tinh bột bắp biến hình

Nhiệt độ (oC) Thời gian (giờ) Mức độ trùng hợp (Pn) Độ hòa tan (%)

Độ trong của dung dịch hồ tinh bột (%T650) Phòng 0 2330,51a 8,63f 12,5e 1 2710,92ab 8,19ef 8,23d 2 2993,61b 7,77def 8,5d 3 3188,72b 7,52def 6,7cd 40 0 2330,51a 8,63f 12,5e 1 4905,55c 7,20cdef 6,23cd 2 5828,87d 6,60bcde 5,93cd 3 6038,05d 6,25abcd 5,26bc 45 0 2330,51a 8,63f 12,5e 1 6325,34De 6,69bcde 5,93cd 2 7009,34g 5,85abc 4,7abc 3 7209,50g 5,55abc 4,43abc 50 0 2330,51a 8,63f 12,5e 1 6724,31fg 5,83abc 2,76ab 2 7247,28g 5,33ab 3,06ab 3 6848,37fg 4,76a 2,33a

4.2.1 Mức độ trùng hợp

Ở thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến mức độ trùng hợp. Từ kết quả bảng 10 cho thấy nhiệt độ là một trong những tác nhân ảnh hƣởng đáng kể đến mức độ trùng hợp của tinh bột. Khi nhiệt dộ tăng thì mức độ trùng hợp tăng. Hiện tƣợng này là do nhiệt độ tăng lên sẽ xảy ra sự chuyển động nhiệt của các phân tử phosphate gây ra sự khuếch tán của gốc phosphatetrong toàn bộ dung dịch và tấn công vào mạch phân tử tinh bột, ngoài ra nhiệt độ cao làm hạt tinh bột trƣơng nở lên một phần tạo điều kiện cho gốc phosphate tấn công vào dễ dàng hơn để tạo ra liên kết ngang giữa các mạch polysaccharide khác nhau.

Thời gian cũng ảnh hƣởng đến mức độ trùng hợp của tinh bột. Thời gian càng tăng thì mức độ trùng hợp càng tăng. Ở mẫu 45o

C khi thời gian biến hình lần lƣợt là 1, 2 và 3 giờ, Kết quả cho thấy mức độ trùng hợp tăng đáng kể lần lƣợt là 6325,34; 7009,34 và 7209,50 và khác biệt so với mẫu đối chứng (2330,51). Mẫu ở nhiệt độ phòng có sự khác biệt có ý nghĩa so với các mẫu còn lại. Mẫu đƣợc biến hình ở 2 và 3 giờ không có sự khác biệt. Kết quả còn đƣợc thể hiện qua hình 17.

PHƢƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

hòa tan của tinh bột