CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. Tinh bột biến tính
1.3.3. Biến tính bằng phương pháp hóa học
1.3.3.1. Phương pháp thủy phân acid
tinh bột bị đứt. Do đó làm cho kích thước phân tử giảm đi và tinh bột thu được có những tính chất mới. Trong sản xuất cơng nghiệp, người ta cho khuếch tán tinh bột (huyền phù tinh bột 12 – 15Bx) trong dung dịch acid vơ cơ có nồng độ 1 – 3%, rồi khuấy đều tay ở nhiệt độ 50 – 55oC trong 12 – 14 giờ. Sau đó trung hịa, lọc rửa và sấy khơ. Có hai phương pháp biến tính bằng acid là biến tính bằng acid trong mơi trường ancol và mơi trường nước [31].
1.3.3.2. Phương pháp oxy hóa
Việc xử lý tinh bột bằng các chất oxy hóa đã được biết đến từ lâu và được sử dụng rộng rãi. Cơ chế của quá trình oxy hóa cũng được biết đến để giải thích về cấu trúc hóa học và kích thước phân tử tinh bột sau oxy hóa. Trong phân tử của tinh bột oxy hóa tạo ra các nhóm carbonyl và carboxyl, đồng thời xảy ra phân ly các nhóm D-glucozit, do đó làm giảm kích thước phân tử. Tinh bột tham gia vào q trình oxy hóa phải chịu tác dụng của chất oxy hóa trong pha dị thể. Sự đa dạng về cấu trúc và tính chất của tinh bột dẫn đến nhiều phương pháp khác nhau làm cho hồ tinh bột oxy hóa có nhiều cấu tạo và tính chất khác nhau [18,34].
1.3.3.3. Phương pháp kiềm hóa
Trong mơi trường kiềm, tinh bột hịa tan rất dễ vì kiềm làm ion hóa từng phần và do đó làm sự hydrat hóa tốt hơn. Kiềm có thể phá hủy tinh bột từ đầu nhóm cuối khử thơng qua dạng enol. Sự phá hủy kiềm cũng có thể xảy ra ngẫu nhiên ở giữa mạch nhất là khi có mặt của oxy và có gia nhiệt [18,31,35].
1.3.3.4. Phương pháp tạo liên kết ngang
Tinh bột liên kết ngang là tinh bột biến hình thu nhận từ tinh bột tự nhiên sau khi một số nhóm chức của acid được este hóa với các nhóm -OH của tinh bột. Tinh bột sẽ thu được tính chất mới khi cho tác dụng với acid boric. Khi đó 4 nhóm -OH của 2 mạch tinh bột nằm gần nhau sẽ tạo thành phức với acid boric. Nói cách khác khi đó giữa các mạch phân tử polyglucozit sẽ tạo ra liên kết ngang. Tinh bột thu được sẽ dai hơn, giịn hơn và cứng hơn. Nói chung phân tử bất kì nào có phản ứng với hai (hay nhiều hơn) nhóm hydroxyl đều tạo được liêm kết ngang giữa các mạch tinh bột. Liên kết ngang ảnh hưởng sâu sắc đến độ nhớt của tinh bột [32,33,35].
Các tinh bột liên kết ngang còn là thành phần của dung dịch sét để khoan dầu mỏ, thành phần của sơn, của gốm, là chất kết dính cho các viên than, làm chất mang các chất điện li trong pin khơ [24].
1.3.3.5. Ester hố
Ester hố tinh bột có thể sử dụng các acid vô cơ và dẫn xuất (H3PO4, HNO3, HCl,
muối phosphate) hay các acid hữu cơ RCOOH và dẫn xuất (anhydrit, chlo acid carboxylic). Trong thực tế, được sử dụng nhiều nhất là acid phosphoric, acid acetic và dẫn xuất.
+ Phản ứng phosphate hóa tinh bột:
Trong phản ứng phosphate hóa tinh bột, khi một nhóm chức acid của H3PO4
được ester hố với nhóm -OH của tinh bột thì thu được tinh bột phosphate, tinh bột phosphate monoester hay tinh bột dihydrophosphate. Nếu 2 nhóm chức acid của H3PO4 được ester hố thì tạo ra phosphate hai tinh bột hoặc hai tinh bột hydrophosphate (tinh bột tạo liên kết ngang). Phản ứng tạo tinh bột phosphate được thể hiện trong phương trình [36]: + NaO HO O OH P + H2O OH TB O P O OH ONa TB
Do bản chất ion của nhóm phosphate, tinh bột phosphate monoester có độ cao hơn tinh bột ban đầu. Hồ tinh bột phosphate monoester có độ trong cao, độ nhớt lớn và bền đối với sự thoái biến khi tan rã. Tinh bột dạng này được dùng làm chất độn trong một loạt các sản phẩm thực phẩm. Tinh bột phosphate cịn được dùng trong cơng nghiệp giấy, công nghiệp dệt, tinh chế quặng, sản xuất chất tẩy rửa, trong cơng nghiệp đúc.
+ Phản ứng acetyl hóa tinh bột:
Q trình acetyl hóa của tinh bột với anhydrit acetic hoặc vinyl acetate thu được ester của tinh bột với acid acetic, gọi là tinh bột acetat. Trong q trình acetyl hóa, 3 nhóm hydroxyl ở C2, C3, và C6 của phân tử tinh bột có thể được thế bởi các nhóm acetyl. Acetyl hóa giúp tinh bột kị nước hơn và ngăn ngừa sự hình thành liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl với nước [24].
Acetyl hóa tinh bột làm giảm nhiệt độ hồ hóa, làm tăng độ trong suốt, độ nhớt, độ bền lạnh đông - tan giá và giảm sự thối biến. Q trình acetyl hóa phụ thuộc vào các yếu tố như nồng độ chất phản ứng, thời gian phản ứng, pH và sự có mặt của xúc tác. Các yếu tố này quyết định số nhóm acetyl đính vào mạch tinh bột [24].
1.3.3.6. Ether hóa
Trong số các dẫn xuất tinh bột ether, tinh bột carboxymethyl thu hút được rất nhiều sự quan tâm vì những ứng dụng rộng rãi của nó trong cơng nghiệp như chất làm đặc trong thực phẩm, nhả thuốc, hồ vải, tráng giấy và dùng làm keo dán.
Tinh bột carboxymethyl (CMS) được tổng hợp nhờ phản ứng của tinh bột với natri monochloacetat (SMCA) hoặc monochloacetic acid (MCA) có mặt natri hydroxide. Phản ứng thường được tiến hành trong sự có mặt của base mạnh làm tăng độ ái nhân của nhóm hydroxyl, nhằm trợ giúp khả năng trương của hạt tinh bột [37,38]. Trong cơng nghiệp dược phẩm, CMS, cịn được gọi là tinh bột natri glycolate, thường được sử dụng như là một tác nhân phân rã. CMS được tổng hợp từ các nguồn tinh bột khác nhau bao gồm tinh bột khoai tây [39], tinh bột sắn, khoai tây, khoai lang, dong giềng [40] và tinh bột đậu xanh [41].