Tinh bột xuất hiện khắp nơi trong thế giới thực vật nhưng chỉ có một số nguyên liệu được dùng phổ biến trên thương mại. Trên 90% tinh bột sản xuất tại Mỹ từ ngô, khoai tây, lúa mì. Khoai tây cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp tinh bột của Châu Âu như Pháp, Đức, Hà Lan và Thụy Điển. Tinh bột sắn và tinh bột cọ (Sago starch) được sản xuất nhiều ở các quốc gia nhiệt đới như Brazil, miền đông nước Mỹ, Châu Phi… Có giá trị nhất là tinh bột huỳnh tinh được sản xuất ở Châu Phi, St. Vincent, Caribean.
Theo tài liệu được cung cấp bởi A.C.C năm 1996 thì sản kượng nguyên liệu và sản phẩm tinh bột trên thế giới và EU vào năm 1995 xấp xỉ 37.106 tấn được sản xuất từ ngô, sắn lúa mì và khoai tây, trong đó 27.6 106 tấn (74%) là tinh bột ngô, 3.7106 (10%) là tinh bột sắn, 2.9 106 (8%) là tinh bột lúa mì và 2.7 106 (7%) là tinh bột khoai tây. Tinh bột biến tính được sản xuất vượt trội ở các nước công nghiệp hoá cao như Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản.
36
Tình hình nghiên cứu: việc xử lí tinh bột hồ hoá bằng acid được tiến hành trước năm 1811, khi Keerchoff tạo ra được phân tử D – glucozơ từ tinh bột bằng các thuỷ phân tinh bột bằng acid. Sau đó, xử lí tinh bột không hồ hoá bằng acid đã được Naegeli đưa ra, khi ông tìm thấy sự hoà tan nhiều của hạt tinh bột và việc tạo thành những phân tử tinh bột có mạch ngắn do xử lí tinh bột tự nhiên trong nước với 15% acid sunfuric ở 20 oC trong một tháng.
Lintner mới là người đầu tiên phát minh ra cách sản xuất tinh bột hoà tan bằng cách xử lí huyền phù tinh bột khoai tây với HCl loãng 7.5% hay H2SO4 15% trong 7 ngày. Sau đó lọc và rửa sạch tinh bột bằng nước.
Tuy nhiên vào giữa năm 1897 đến năm 1901 thì sản phẩm thương mại của tinh bột biến tính mới thực sự ra đời. Vào năm 1897, Bellmas đã phát hiện ra việc sử dụng dung dịch acid nồng độ thấp, nhiệt độ cao để tạo tinh bột tương tự. Ông đưa ra một phương pháp khác với phương pháp Lintner là xử lí tinh bột trong dung dịch acid loãng hơn (1- 3%), biến tính ở nhiệt độ 55 - 60oC trong 12 – 14 giờ. Kế đó, Duyea đã phát minh ra qui trình sản xuất tinh bột biến tính được ứng dụng trong thương mại, sản xuất tinh bột hoà tan gần giống phương pháp Lintner với tinh bột có nồng độ 12 -15oBe và dung dịch acid có nồng độ acid thấp hơn (0.5 – 2%), biến tính ở nhiệt độ 55 – 60oC trong thời gian 0.5 – 4.5 giờ. Kể từ đó, một số công nhân đã biến tính tinh bột bằng acid HCl, H2SO4 với điều kiện nồng độ, nhiệt độ, thời gian khác nhau để tạo ra nhiều sản phẩm tinh bột biến tính khác nhau.
Ngày nay, theo Wurzburg, người ta đã biến tính tinh bột bằng cách đun nóng tinh bột loãng 36 – 40% ở nhiệt độ 40 - 60oC (thấp hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột) với acid HCl trong nhiều giờ. Sau đó, trung hoà, lọc, rửa và sấy khô.
Đối với biến tính tinh bột trong môi trường ancol, Small đã nghiên cứu quá trình sản xuất tinh bột hoà tan bằng cách hoà tan tinh bột trong etanol 96% với dung dịch HCl 0.2 - 1.6% (trọng lượng/thể tích) trong 15 phút. Sản phẩm thu được chứa một lượng dextrin phân tử thấp dễ hoà tan trong nước.
Đến năm 1987, Ma và Robyt mô tả sự biến tính tinh bột khoai tây và ngô sáp vàng trong 4 loại ancol (metanol, etanol, 2 – propanol, 1-butanol) gồm 0.36 % HCl ở 65oC trong 60 phút. Còn Fox và Robyt nghiên cứu sự thuỷ phân tinh bột khoai tây trong 4 loại ancol
37
trên ở hai nồng độ acid 0.35 và 6 % (trọng lượng/thể tích) ở 25 oC. Tiếp đó Robyt cùng các cộng sự tiếp tục nghiên cứu biến tính tinh bột khoai tây, tinh bột ngô sáp vàng trong 4 loại dung môi trên ở nhiệt độ từ 5 đến 65 oC thời gian là 72 giờ.
Các sản phẩm tinh bột biến tính trong dung dịch acid HCl được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp vải sợi và công nghiệp giấy. Singh và Ali đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại acid khác nhau là acid HCl, HNO3 đến quá trình biến tính tinh bột trên nhiều tinh bột khác nhau như lúa mì, ngô, kê, đậu vàng, đậu xanh, khoai tây và sắn. Sự thay đổi khối lượng phân tử của tinh bột và tinh bột biến tính được xác định bằng phương pháp biến tính nhẹ của Ali và Kemf, Ceh và các cộng sự. Bằng sắc kí hấp thụ gel với gel Sepharose CL 4B tác giả đã tách được 2 cấu tử Am và Ap để xác định thành phần của chúng trong quá trình biến tính. Sự thay đổi các tính chất lưu biến của tinh bột ngô trong quá trình biến tính theo phương pháp Ali và Kemf đã được Chamberlain và Rao nghiên cứu bằng cách sử dụng Dimetyl sulfoxit (DMSO) 90%. [9]
Kang và các cộng sự đã nghiên cứu bến tính tinh bột bằng bức xạ gamma. Biến hình bằng bức xạ gamma với 4 loại peroxide vô cơ đã qua thử nghiệm đã đạt hiệu quả tốt trên tinh bột ngô. Tinh bột ngô biến tính với độ nhớt thấp hầu như không giớ hạn sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm và phi thực phẩm. Là phương pháp hữu hiệu để sản xất tinh bột biến tính, bức xạ gamma tạo ra các gốc tự do trên phân tử tinh bột và có thể làm biến đổi hình dạng, kích thước và cấu trúc của chúng. Những nghiên cứu về hiệu quả của bức xạ ion hoá ở tinh bột lúa mì và nội nhũ đại mạch cho thấy bức xạ gamma phân cắt phân tử tinh bột thành những phân tử nhỏ hơn dextrin, có thể tích điện hoặc không tích điện như các gốc tự do. Kết quả làm tăng độ tan của tinh bột, hạ thấp khả năng trương nở của tinh bột và hạ thấp độ nhớt tương đối.
Cũng vào thời điểm này, Poonam và Dollomore đã công bố công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của quá trình biến tính tinh bột được nghiên cứu bằng phương pháp phân tích nhiệt. Trong đó, tinh bột ngô được cation tạo thành được xác định bằng quang phổ phân tử. Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột biến tính được xác định bằng phương pháp nhiệt vi sai.
Tijsen đã biến tính tinh bột khoai tây bằng cách cacboxilmetyl hoá bằng natrimonoclorua axetat (SMCA) trong hỗn hợp iso– propanol với nước và tối ưu hoá những
38
điều kiện thực hiện công nghệ trong quá trình biến hình tinh bột bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm.
Về phương pháp biến tính bằng oxi hoá, việc sử dụng clorin để oxi hoá tinh bột bắt đầu được từ năm 1829, khi Liebig phát hiện tinh bột bị thay đổi khi gia công bằng clorin hoặc acid HCl. Vào năm 1892, Hermite đã đạt được bằng sáng chế khi cho tinh bột hoà tan vào dung dịch điện phân gồm ion Cl- để thu được tinh bột có độ nhớt thực giảm. Đến năm 1896, Schmerber đưa ra qui trình sản xuất tinh bột oxi hoá bằng natri hypoclorit với những tính chất mới. Năm 1902, Kindscher sử dụng clorin để oxi hoá tinh bột và, trong khi đó năm 1895 Hartwig người Đức cũng đã đạt được bằng sáng chế về vấn đề này. Kế đó đã có nhiều phát minh khác nhau dựa vào điều kiện phản ứng, tinh bột gốc…
39
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Ngọc Tú (chủ biên), Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn (1999), Hoá học thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội.
[2] Harry. W. Leach, L.D. MeCowen and Thomas J. Schoch (1959), Sweling and Solubility Paterrns of Various Starches, In Structure of grannle vol 56 Now, pp.534 -543.
[3] Lê Ngọc Tú (Chủ biên), La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm quốc ThăngNguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Doãn Biên (2000), Hóa sinh công nghiệp, Nhà xuất bản khoa hcọ và kỹ thuật Hà Nội.
[4] Tinh bột, wikipedia.org, 16/08/2016 (sửa lần cuối)
[5] Tinh bột biến tính và ứng dụng trong công nghiệp, 24/03/2015, hoahocngaynay.com [6] Thông tư Hướng dẫn việc quản lý phụ gia thực phẩm, 30/01/2012, số 27/2012/TT-BYT, Bộ Y Tế
[7] Phạm Văn Hùng (2000), Xác định một số tính chất của tinh bột sắn, khoai lang, khoai tây, dong riềng và nghiên cứu một số thông số công nghệ trong sản xuất tinh bột biến tính bằng axit HCl, Luận văn Cao học, Trường Đại học Bách Khoa hà Nội.
[8] Vũ Tiến Nam (1992) Nghiên cứu sản xuất maltodextrin dùng trong thực phẩm và dược phẩm có chỉ số DE từ 15 đến 30, Luận van Cao học, Đại học Bách Khoa Thành Phố HCM. [9]Chamberlain, E. K, M. A Kao (1999), Rheological properties of acid convertded waxy maize starché in water and 90% DMSO/10% water, Carbohrydrat Polymers 40, pp.251 – 260.