Tải bản đầy đủ

TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM TINH bột BIẾN TÍNH IUH

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SH-TP
----------

PHỤ GIA THỰC PHẨM
Đề tài

TINH BỘT BIẾN TÍNH
GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Lớp: ĐHTP10A
Nhóm: 1

TP.HCM, tháng 8 năm 2016


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SH-TP
----------


PHỤ GIA THỰC PHẨM
Đề tài

TINH BỘT BIẾN TÍNH
STT

HỌ VÀ TÊN

MSSV

1

Lê Huỳnh Như

14051491

2

Võ Thị Như

14043601

3

Nguyễn Thị Thu Trang

14030221

4

Trần Vũ Trường

14051731

5

Mai Thị Tuyến

14045021

GHI CHÚ

TP.HCM, tháng 8 năm 2016
1


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TINH BỘT ..................................................... 4
1.1. Khái niệm ........................................................................................................................................4
1.2. Cấu tạo .............................................................................................................................................4
1.3. Một số tính chất chung của tinh bột. .......................................................................................5
CHƯƠNG 2 TINH BỘT BIẾN TÍNH .............................................................................. 8
2.1. Khái niệm tinh bột biến tính ......................................................................................................8
2.2. Tính chất của tinh bột biến tính ................................................................................................8
2.3. Phân loại tinh bột ..........................................................................................................................8
2.4. Quy định liều lượng sử dụng tinh bột biến tính..................................................................10
2.5. Các phương pháp sản xuất tinh bột biến tính ......................................................................14
2.5.1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí ........................................ 15
2.5.2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme ................................................... 16
2.5.3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học ................................... 17
2.6. Ứng dụng của tinh bột biến tính trong sản xuất thực phẩm ............................................24
2.7. Nguồn khai thác ..........................................................................................................................25
2.8. Quy trình sản xuất một số thực phẩm sử dụng phụ gia tinh bột biến tính ...................26
CHƯƠNG 3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, SỬ DỤNG VÀ NGHIÊN CỨU TINH BỘT
BIẾN TÍNH TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI ................................................................ 33
3.1. Tại Việt Nam................................................................................................................................33
3.2. Tình hình trên thế giới ...............................................................................................................35
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 39

2


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài tiểu luận này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhất
Hoài đã tạo điều kiện để chúng em được tiếp xúc với đề tài, tận tình giảng dạy và giúp đỡ
chúng em nhiệt tình. Tạo cơ hội cho chúng em tìm hiểu thêm môn học một cách tốt nhất,
và đặc biệt là tìm hiểu về Tinh bột biến tính
Chúng em đã cố gắng rất nhiều để có thể hoàn thành bài tiểu luận này nhưng khó
tránh khỏi những sai sót. Chúng em mong nhận được sự góp từ Thầy và bạn đọc để bài
tiểu luận được hoàn thiện hơn.
Xin mời thầy và các bạn cùng xem bài tiểu luận dưới đây của nhóm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

3


CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TINH BỘT
1.1. Khái niệm
Tinh bột là một polysacarit carbohydrate chứa hỗn hợp amylose và amylopectin, tỷ lệ
phần trăm amilose và amilopectin thay đổi tùy thuộc vào từng loại tinh bột, tỷ lệ này thường
từ 20:80 đến 30:70. Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau có tính chất vật lí và
thành phần hóa học khác nhau. Chúng đều là các polymer carbohydrat phức tạp
của glucose (công thức phân tử là C6H12O6).
1.2. Cấu tạo
Gồm 2 thành phần:
- Amylose: Gồm 6 gốc glucose tạo thành 1 vòng xoắn ốc, liên kết 1- 4 Glicozit, tạo mạch
thẳng, dễ tan.
- Amylopectin: Gồm liên kết 1- 4 Gluzit liên kết với 1- 6 Glicozit tạo thành chuổi xoắn ốc,
khó hòa tan.

Hình 1: Cấu tạo phân tử của amylose và amylopectin
1.2.1. Hình dáng, kích thước và cấu trúc của hạt tinh bột.
4


Tinh bột dự trữ trong cây dưới dạng hạt. Hạt tinh bột của tất cả các hệ thống có dạng
hình tròn, hình bầu dục hay hình đa giác. Kích thước của các hạt tinh bột khác nhau cũng
ảnh hưởng đến tính chất cơ lí của tinh bột như nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh
metylen…Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp. [1]
Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp. Cả hai cấu tử này đều được cấu tạo từ
α- D glucose, các gốc glucose trong chuỗi kết hợp với nhau qua liên kết α-1,4 glucozit. Ap
có cấu trúc phân nhánh, ở điểm phân nhánh là liên kết 1,6- glucozit. [2]
Ngày nay, bằng phương pháp hiển vi quang học và hiển vi điện tử, hình dáng và cấu
tạo hạt của một số tinh bột được minh hoạ rõ ràng.
1.2.2. Thành phần hóa học.
Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacarit khác nhau: Am
và Ap. Trong những nguyên liệu khác nhau thì hàm lượng Am và Ap cũng không giống
nhau. Thường tỉ lệ Am và Ap của các tinh bột bằng ¼.
1.3. Một số tính chất chung của tinh bột.
1.3.1. Tính chất vật lý.
1.3.1.1. Tính chất hấp thụ.
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 tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế
biến thuỷ 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.
1.3.1.2 Độ hoà tan của tinh bột.
Am mới tách từ tinh bột có độ hoà tan cao song không bền nhanh chóng bị thoái hoá
trở nên không hoà tan trong nước. Ap không hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ
hoà tan trong nước nóng.
Trong môi trường acid tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành “tinh bột hoà tan”. Nếu môi
trường acid mạnh sản phẩm cuối cùng là glucose. Còn môi trường kiềm, tinh bột bị ion hoá
5


từng phần do có sự hydrat hoá tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một dung
môi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột.
1.3.2. Tính chất hóa học.
1.3.2.1 Phản ứng với Iod.
Khi tương tác với iod Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy iod có thể coi là
thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang.
Với Ap khi xảy ra tương tác với iod, Ap cho màu tím đỏ. Về bản chất phản ứng màu với iod
của Ap xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ.
1.3.2.2 Khả năng tạo phức.
Ngoài khả năng tạo phức với iod, Am còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp chất
hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no, các rượu vòng, các phenol, các
xeton thấp phân tử, các acid béo dãy thấp cũng như các acid béo dãy cao, các este mạch
thẳng và mạch vòng, các dẫn xuất benzen… Ngoài ra, Ap còn cho phản ứng đặc trưng với
lectin. Về bản chất đây là một phản ứng giữa một protein với một polysacarit có mạch nhánh.
Khi lectin liên kết với α- D- glucopiranozic nằm ở đầu cuối không khử của Ap thì sẽ làm
cho Ap kết tủa và tách ra khỏi dung dịch.
1.3.3. Tính chất lưu biến.
Trong dung dịch các phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra các
tinh thể. Khi sự liên kết xảy ra với tốc độ chậm thì Am sẽ tạo ra khối không tan của các hạt
đã bị thoái hoá. Khi tốc độ đạt nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo.
Am đã thoái hoá không hoà tan trong nước lạnh nhưng có khả năng liên kết với một
lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chúng. Nếu để Am một lượng nước ít hơn 4 lần
thì toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ còn Am sẽ tạo ra keo.
1.3.4. Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa tinh bột.
Khi hoà 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 ngâm vào nước như sau: tinh bột bắp
6


9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai mì 28.4%. Một số kết quả nghiên cứu đã xác
định được các yếu tố ảnh hưởng đến sự trương nở và hoà tan của tinh bột như loại và nguồn
gốc tinh bột, ảnh hưởng của quá trình sấy, sự lão hoá tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm,
ảnh hưởng của các chất béo cho vào…[3]
Trên 55- 70 0C, các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các nhóm
hydroxyl phân cực. Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Kéo dài thời gian xử lý nhiệt,
có thể gây nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phân từng phần và hoà tan phần nào các phần tử cấu thành
của tinh bột, kèm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch. Như vậy nhiệt độ để phá vỡ hạt,
chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hoá khác nhau thành dung dịch keo gọi là
nhiệt hồ hoá.
1.3.5. Tính chất tạo gel và sự thoái hóa của tinh bột.
Tinh bột sau khi hồ hoá và để nguội các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại với nhau
một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều, để tạo được gel thì
dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải, phải được hồ hoá để chuyển tinh bột thành
trạng thái hoà tan và sau đó được làm nguội ở trạng thái yên tĩnh.
Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hidro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch
polyglucozit hoặc gián tiếp thông qua phân tử nước.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ tách
ra, gọi là sự thoái hoá.
1.3.6. Khả năng tạo hình.
Liên kết của rất nhiều phân tử Am và Ap nhờ lực Van der Waals và liên kết hidro nên
tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định. Chính nhờ khả năng này mà người ta tạo được
các sợi tinh bột (sợi miến, bún….)

7


CHƯƠNG 2
TINH BỘT BIẾN TÍNH
2.1. Khái niệm tinh bột biến tính
Trong sản xuất thực phẩm ứng với mỗi loại sản phẩm đòi hỏi một dạng tinh bột hay
dẫn xuất tinh bột nhất định như tinh bột phải có độ hoài tan tốt, giàu amylose, amylopectin,
tính bền…
Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo ra các
phân tử polysaccharide có mạch ngắn hơn hay gắn các chất, các nhóm khác vào phân tử 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 lý, hóa học của tinh bột.
2.2. Tính chất của tinh bột biến tính
- Có khả năng làm đặc
- Tạo mối liên kết tốt
- Độ bền cao
- Tạo cho sản phẩm có tính cảm quan và tạo được gel
- Giảm ái lực với iot
- Độ nhớt đặc trưng bé hơn
- Áp suất thẩm thấu cao hơn
- Khi hồ hóa trong nước nóng hạt trương nở kém hơn
- Trong nước ấm có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa thì độ hòa tan cao hơn
- Nhiệt độ hồ hóa cao hơn tinh bột
- Chỉ số kiềm cao
2.3. Phân loại tinh bột
8


Theo International Numbering System for Food Additives (INS), tinh bột biến tính
(modified starch) được đánh số và đặt tên theo các nhóm sau:
1401 Acid-treated starch
1402 Alkaline treated starch
1403 Bleached starch
1404 Oxidized starch
1405 Starches, enzyme-treated
1410 Monostarch phosphate
1411 Distarch glycerol
1412 Distarch phosphate esterified with sodium trimetaphosphate
1413 Phosphated distarch phosphate
1414 Acetylated distarch phosphate
1420 Starch acetate esterified with acetic anhydride
1421 Starch acetate esterified with vinyl acetate
1422 Acetylated distarch adipate
1423 Acetylated distarch glycerol
1440 Hydroxypropyl starch
1442 Hydroxypropyl distarch phosphate
1450 Starch sodium octenyl succinate [4]
Còn nếu 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
9


trong và giữa các phân tử. Cấu trúc hạt của tinh bột có thể bị phá vỡ ít nhiều. Nhóm tinh bột
này có rất nhiều ứng dụng như tinh bột biến tính bằng acid được dùng để phủ giấy, tăng độ
bền của giấy, cải thiện chất lượng in...Trong công nghiệp thực phẩm, tinh bột loại này dùng
để tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo.
Tinh bột oxi hoá cũng được xếp và nhóm này. Một số loại tinh bột được oxi hoá bởi
KMnO4 trong môi trường acid được sử dụng thay thế aga, pectin trong sản xuất bánh kẹo,
kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ hộp. Các sản phẩm tinh bột oxi hoá yếu cũng
được dùng trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian lên men
và tăng chất lượng của bánh. Tinh bột oxi hoá bởi hypoclorit, H2O2, HI và muối của nó
được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp giấy.
Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay đổi do các nhóm
hydroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hoá học hay đồng trùng hợp với một hợp
chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccarit có thể bị gắn vào nhau do các liên kết dạng
cầu nối.
Mức độ biến tính tinh bột được đặc trưng bởi độ thế (Degree of substitution– DS). DS
là số nhóm hiđroxyl bị thế trên một AGU (Anhydrous Glucose Unit). Như vậy, độ thế có
giá trị trong khoảng 0-3. Trong trường hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt.
Thông thường tinh bột loại này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (được sử dụng để
sản xuất các sản phẩm cần bảo quản) như tinh bột axetat, tinh bột photphat, tinh bột oxi
hoá... [5]
2.4. Quy định liều lượng sử dụng tinh bột biến tính
2.4.1. Dextrin, tinh bột rang trắng, vàng
INS

Tên phụ gia

1400

Dextrin, tinh bột rang trắng, vàng

Mã nhóm
thực phẩm

Nhóm thực phẩm

ML
(mg/kg)

Ghi chú

10


01.2.1

Sữa lên men (nguyên chất)

GMP

CS243

01.6.1

Pho mát tươi

GMP

CS221,
CS273,
CS275

02.2.2

Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp

GMP

CS253

05.1.1

Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao

GMP

97&CS105

Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500

GMP

2.4.2. Tinh bột đã được xử lý bằng acid
INS

Tên phụ gia

1401

Tinh bột đã được xử lý bằng acid

Mã nhóm

Nhóm thực phẩm

thực phẩm
01.2.1
01.6.1
05.1.1
06.4.3

Sữa lên men (nguyên chất)
Pho mát tươi

Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao
Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm
tương tự

ML
(mg/kg)
GMP
GMP

Ghi chú
CS243
CS221,CS
273,CS275

GMP

97&CS105

GMP

CS249

GMP

CS166

GMP

CS119,

Cá bao bột, cá phi lê bao bột và sản phẩm thủy
09.2.2

sản bao bột đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác,
da gai

09.4

Cá, sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp,
kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được

CS094

bảo quản hoàn toàn
Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500

&CS070
GMP
11


2.4.3. Tinh bột đã được xử lý bằng kiềm
INS

Tên phụ gia

1402

Tinh bột đã được xử lý bằng kiềm

Mã nhóm
thực phẩm
01.2.1
01.6.1

Nhóm thực phẩm
Sữa lên men (nguyên chất)
Pho mát tươi

ML
(mg/kg)
GMP
GMP

Ghi chú
CS243
CS221,CS
273,CS275

02.2.2

Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp

GMP

CS253

05.1.1

Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao

GMP

97&CS105

GMP

CS249

GMP

CS166

06.4.3

Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm
tương tự
Cá bao bột, cá phi lê bao bột và sản phẩm thủy

09.2.2

sản bao bột đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác,
da gai
Cá, sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp,

09.4

kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được

CS119,
GMP

bảo quản hoàn toàn
Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500

CS094&C
S070

GMP

12


2.4.4. Tinh bột đã khử màu
INS

Tên phụ gia

1403

Tinh bột đã khử màu

Mã nhóm

Nhóm thực phẩm

thực phẩm
01.2.1
01.6.1

Sữa lên men (nguyên chất)

ML
(mg/kg)
GMP

Pho mát tươi

GMP

Ghi chú
CS243
CS221,CS
273,CS275

02.2.2

Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp

GMP

CS253

05.1.1

Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao

GMP

97&CS105

GMP

CS249

06.4.3

Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm
tương tự
Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500

GMP

2.4.5. Tinh bột xử lý oxy hóa
INS

Tên phụ gia

1404

Tinh bột xử lý oxy hóa

Mã nhóm

Nhóm thực phẩm

thực phẩm
01.2.1
01.6.1

Sữa lên men (nguyên chất)
Pho mát tươi

ML
(mg/kg)
GMP
GMP

Ghi chú
CS243
CS221,CS2
73,CS275

02.2.2

Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp

GMP

CS253

05.1.1

Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao

GMP

97&CS105

GMP

CS249

06.4.3

Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm
tương tự

13


Cá bao bột, cá phi lê bao bột và sản phẩm thủy
09.2.2

sản bao bột đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác,

GMP

CS166

da gai
Cá, sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp,
09.4

kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được

CS119,
GMP

bảo quản hoàn toàn
13.2

CS094
&CS070

Sản phẩm dinh dưỡng cho trẻ đến 36 tháng tuổi

Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500

5000

305, 355,
CS074

GMP

2.4.6. Tinh bột xử lý bằng enzyme
INS

Tên phụ gia

1405

Tinh bột xử lý bằng enzyme

Mã nhóm
thực phẩm
01.2.1
01.6.1

Nhóm thực phẩm
Sữa lên men (nguyên chất)
Pho mát tươi

ML
(mg/kg)
GMP
GMP

Ghi chú
CS243
CS221,CS
273,CS275

02.2.2

Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp

GMP

CS253

05.1.1

Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao

GMP

97&CS105

GMP

CS249

06.4.3

Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm
tương tự
Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500

GMP
[6]

2.5. Các phương pháp sản xuất tinh bột biến tính
Tinh bột ở dạng không biến tính, khi sử dụng trong công nghiệp thực phẩm bị hạn chế.
14


Ví dụ: Các hạt tinh bột ngô nếu ở dạng chưa biến tính, khi đun nóng sẽ dễ dàng hydrat
hoá, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớt để tạo nên một khối keo và dễ chảy. Vì vậy
làm hạn chế phạm vi ứng dụng của tinh bột này trong nhiều loại thương phẩm.
Nhược điểm của tinh bột tự nhiên thể hiện ở tính chảy tự do hay tính kị nước của hạt
tinh bột; tính không hoà tan; tính kém trương nở; độ nhớt tăng trong nước lạnh; sự tăng quá
hay không điều chỉnh được độ nhớt sau khi nấu. Sự dính kết hay tạo hỗn hợp giống cao su
đối với những loại tinh bột đã nấu, đặc biệt là ngô nếp, khoai tây, tinh bột sắn, tính dễ thoái
hoá khi kéo dài thời gian đun nóng hay giảm pH, độ kém trong…
Mục đích của việc biến tính tinh bột là để tăng cường hoặc hạn chế 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, mở rộng phạm vi sử dụng của tinh bột trong nhiều nghành công
nghiệp khác nhau..
Dựa vào bản chất có thể phân loại các phương pháp biến tính tinh bột như sau:
- Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí.
- Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học.
- Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme.
2.5.1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí
2.5.1.1. Biến tính trộn với chất rắn trơ
Tinh bột nếu hoà trộn trực tiếp vào nước thì sẽ vón cục. Để tinh bột hoà tan tốt trước
hết ta đem nó trộn với chất rắn trơ. Các hợp chất không phải ion. Khi trộn đều với các chất
này sẽ làm cho tinh bột cách biệt nhau về vật lí do đó sẽ cho phép chúng hyđrat hoá một
cách độc lập và không kết lại thành cục.
2.5.1.2. Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ
Trước hết tinh bột được hồ hoá trong một lượng nước, sau đó sấy khô. Dưới tác dụng
của nhiệt ẩm sẽ làm đứt các liên kết giữa các phân tử, làm phá huỷ cấu trúc của hạt tinh bột
khi hồ hoá, cũng như sẽ tái liên hợp một phần nào đó các phân tử khi sấy sau này.
15


Tinh bột hồ hoá sơ bộ có những tính chất: trương nhanh trong nước; biến đổi chậm các tính
chất khi bảo quản; bền khi ở nhiệt độ thấp; có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khí tốt.
Vì vậy tinh bột biến tính bằng hồ hó sơ bộ được dùng rộng rãi trong trường hợp cần độ
đặc, giữ nước mà không cần nấu.
Dùng tinh bột hồ hoá sơ bộ còn tránh được tổn thất các chất bay hơi trong bánh ngọt,
giữ được chất béo… Ngoài ra, tinh bột hồ hoá sơ bộ còn được sử dụng trong các nghành
công nghiệp khác. Chẳng hạn, thêm tinh bột dạng này vào các dung dịch khoan (khi khoan
các giếng dầu mỏ) nhằm giữ cho dung dịch khoan một lượng nước cần thiết.
2.5.1.3. Biến tính bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao
Tinh bột được gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao từ 120- 150oC, trong thời gian nhất định.
Sản phẩm thu được từ phương pháp này gọi là dextrin và pirodextrin. Tinh bột biến tính
bằng phương pháp này tạo cho nó có độ hoà tan trong nước lạnh cao hơn tinh bột ban đầu.
Do đó, dextrin được sử dụng làm chất mang các thành phần hoạt động như các bột thực
phẩm hoặc dùng làm dung môi hoặc chất mang các chất màu.
Pirodextrin dùng làm chất đặc cho thuốc nhuộm sợi. Người ta thường dùng sản phẩm
tinh bột biến tính bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao để pha keo dán phong bì, dán nhãn chai,
băng dính thùng cactông.
Trong công nghiệp dược, dextrin trắng được làm nguồn thức ăn cacbon đồng hoá chậm.
Thay cho glucose khi điều chế một số kháng sinh bằng phương pháp lên men, nó là chất độn
(bổ sung) cho các loại thuốc dưỡng bệnh, chất độn chuẩn cho các loại thuốc.
Trong thức ăn dùng cho trẻ con và người lớn thì dextrin dễ nấu chín, dễ hấp thụ, dễ
tiêu hoá.
2.5.2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme
Dưới tác dụng của enzyme amylase, phân tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiên thành
những dextrin phân tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucose một, do
đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo.

16


Enzyme - amylase thuỷ phân các liên kết - 1,4 trên nhiều mạch và tại nhiều vị trí
của cùng một mạch, giải phóng ra glucose và các oligosacarit có từ 2 đến 7 đơn vị glucose,
trong đó có một glucose khử tận cùng ở dạng . Kết quả tác động của - amylase thường
làm giảm nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột, do đó người ta còn gọi là amylase dịch hoá.
Cách thức tác dụng của - amylase phụ thuộc vào nguồn gốc và bản chất của cơ chất.
Khi bị thuỷ phân, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là maltose và maltotriose. Do maltotriose bền
hơn nên việc thuỷ phân nó thành maltose và glucose được thực hiện sau đó. Khi thuỷ phân
Ap trong dung dịch, ngoài glucose, maltose và maltotriose còn có thêm các dextrin giới hạn
có nhánh. Các dextrin giới hạn này thường có chứa các liên kết  – 1,6 của polyme ban đầu
cộng với các liên kết  -1,4 kề bên, bền với phản ứng thuỷ phân. Tuỳ theo nguồn gốc của
- amylase, các - dextrin giới hạn này có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucose. Enzyme amylase xúc tác thuỷ phân các liên kết - 1,4 của Am và Ap từ đầu mạch không khử và giải
phóng ra maltose. Tác động của enzyme sẽ ngừng lại ở chỗ sát với liên kết - 1,6.
Am thường bị emzin thuỷ phân hoàn toàn trong khi đó trong cùng điều kiện thì chỉ
có 55% Ap được chuyển hoá thành maltose. Phần còn lại của sự thuỷ phân Ap là dextrin
giới hạn có phân tử lượng cao và có chứa tất cả các liên kết - 1,6 của phân tử ban đầu.
Với - amylase sẽ làm cho kích thước phân tử tinh bột giảm dần theo thời gian tác
dụng của nó. Dưới tác dụng của – amylase, kết quả làm cho dung dịch tinh bột bị loãng,
độ nhớt giảm xuống. Do đó, nó được sử dụng trong công nghiệp dệt để rũ hồ vải .Với amylase, nó phân cắt phân tử tinh bột thành maltose, làm biến tính tinh bột một cách chậm
hơn so với - amilase. Sự biến hình tinh bột bởi amylase dùng để nghiên cứu cấu trúc của
phân tử glucogen và Ap.
2.5.3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học
Cả những phân tử tinh bột ở dạng tự do và hạt đều là đối tượng đề biến tính hoá học.
Vì vậy tinh bột được biến tính bằng nhiều phương pháp khác nhau như biến tính bằng acid,
bằng phương pháp oxi hoá, phương pháp liên kết ngang (như dạng gắn photphat hay
adiphat), phương pháp este hoá hay chuyển đổi dẫn xuất dextrin.
17


Sự thay đổi về mặt tính chất vật lí và hoá học của tinh bột mang lại nhiều ứng dụng
trong công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm.
2.5.3.1. Biến tính bằng phương pháp oxi hoá
Việc xử lí tinh bột bằng các chất oxi hoá đã được biết đến từ rất lâu và đã được sử dụng
rộng rãi. Cơ chế của quá trình oxi hoá cũng được biết đến để giải thích về cấu trúc hoá học,
kích thước phân tử tinh bột sau quá trình oxi hoá. Đầu tiên con người sử dụng các chất oxi
hoá như: hydroperoxit, acid peraxetic, pemanganat pesunfat… chủ yếu để làm trắng, loại bỏ
các chất bẩn và xử lí quá trình tiệt trùng mà không dùng để biến tính tinh bột. Tuy nhiên chủ
yếu là việc sử dụng clorin để biến tính tinh bột ở những cấp độ khác nhau. Nó làm biến đổi
kích thước phân tử và cấu trúc hoá học tự nhiên của phân tử tinh bột.
Khi biến tính bằng oxi hoá, hình dạng tinh bột không thay đổi nhưng kích thước tinh
bột tẻ tăng lên, trong khi đó tinh bột nếp thì không thay đổi. Trong phân tử tinh bột oxi hoá
có tạo ra các nhóm cacboxyl và nhóm cacbonyl. Sự oxi hoá thường xảy ra ở các bon C2, C3,
C6. Quá trình oxi hoá bằng halogen và natri hypoclorit có thể xảy ra 4 trường hợp khác nhau
tạo ra các sản phẩm riêng biệt tuỳ thuộc vào các chất oxi hoá và mức độ oxi hoá.
 Quá trình oxi hoá bằng cách chuyển nhóm andehit thành nhóm cacboxyl tạo
ra các aldonic, có tên là nhóm cuối acid D – gluconic:
CH2 OH

CH2OH
O
O

C

OH

H
OH

O

oxy hãa
O

C

OH

OH
OH

 Quá trình oxi hoá nhóm metyl ở C6 thành nhóm cacboxyl acid D – gluconic
(C8H10O7). Quá trình oxi hoá có thể tiến hành bằng dẫn xuất 6 –andehit:

18


O

O
C

CH2OH
O

oxy hãa

OH

O

O

C

OH
O

Tho¸ i ph©n
HO

OH

OH
O

OH
OH

OH

OH

OH

 Quá trình oxi hoá nhóm hydroxyl thứ hai thành nhóm xeton. Phản ứng này chỉ
ra quá trình oxi hoá nhóm OH- thứ ba thành nhóm cacbonyl và chỉ ra sự có mặt của nhóm
xeton:
CH2OH

CH2OH

O
O

O

oxy hãa ë C3

OH

O
OH
O

OH

 Quá trình oxi hoá 2, 3- glucol thành diandehit và dicacboxilic. Farley và Hixon
đã xác nhận phản ứng này lần đầu tiên, ông tiến hành oxi hoá với các vị trí nhóm hydroxyl
khác nhau và quá trình oxi hoá xảy ra ở C1, C2, C3, C6 định lượng tính chất của tinh bột.
CH2OH
O

oxy hãa

OH

O

O

O

OH

oxy hãa

O

C

C

O

O

H

H

O
HO

C

C

O

O

OH

Tinh bột tham gia vào quá trình oxi hoá phải chiụ tác dụng của chất oxi hoá trong pha
dị thể. Sự đa dạng về cấu trúc và tính chất tinh bột dẫn đến nhiều phương pháp khác nhau
làm cho hồ tinh bột oxi hoá có nhiều cấu tạo và tính chất khác nhau.
Tính chất của tinh bột oxi hoá
Về hạt của tinh bột oxi hoá tương tự như tinh bột ban đầu. Chúng cho vết màu xanh
với iot như tinh bột chưa biến hình nhưng chúng trắng hơn tinh bột ban đầu. Đó là do phản
ứng tẩy trắng của natri hypoclorit lên các vết bẩn tinh bột. Quá trình xử lí bằng natri
hypoclorit hoạt hoá quá trình hoà tan các vết bẩn làm cho chúng được rửa sạch khỏi tinh bột.
19


Tuy nhiên, tinh bột này nhạy cảm với nhiệt hơn, nếu chúng được làm khô ở nhiệt độ cao
chúng có khuynh hướng đổi màu.
Một số tính chất hóa học của tinh bột đã được khảo sát trong suốt quá trình oxi hoá
bằng natri hypoclorit. Một số tác giả đã nghiên cứu sự thay đổi tính chất lí hoá của tinh bột
trong suốt quá trình oxi hóa bằng natri hypoclorit dưới ảnh hưởng của kiềm.
Sự tạo ra nhóm cacboxyl và cacbonyl, sự đứt liên kết glucorit xảy ra trong suốt quá
trình oxi hoá phụ thuộc vào mức độ phản ứng. Nói chung khi mức độ phản ứng tăng lên thì
trọng lượng phân tử giảm, độ nhớt thực giảm, số nhóm cacbonyl và nhóm cacboxyl tăng,
tương quan giữa số nhóm cacbonyl và cacboxyl phụ thuộc vào điều kiện phản ứng.
Kết quả nghiên cứu của Felton và các cộng sự cho thấy dạng hồ của tinh bột oxi hoá
bằng natri hypoclorit ứng dụng rất tốt trong sản xuất bánh kẹo gôm. Trong sản xuất kẹo
gôm, tinh bột biến tính bằng natri hypoclorit được sử dụng rộng rãi hơn so với biến tính
bằng acid vì khả năng ổn định của nó cao hơn khi có mặt của đường và cho vị hoàn thiện
hơn so với tinh bột biến tính bằng acid.
Tinh bột oxi hoá bởi natri hypoclorit có khuynh hướng tạo màng đồng nhất, ít bị co lại
và ít bị gãy hơn so với những loại tinh bột biến tính bằng acid hoặc chưa biến tính. Dạng
màng của nó có khả năng hoà tan trong nước cao hơn so với tinh bột chưa biến tính hoặc
biến tính bằng acid. Thuộc tính này là do nhóm ưa nước cacboxyl được hình thành trong
quá trình oxi hoá.
2.5.3.2. Biến tính bằng xử lí tổ hợp để thu tinh bột keo đông
Tinh bột khi xử lí tổ hợp sẽ xảy ra quá trình oxi hoá tinh bột bằng oxi hoá và có thể
ozon thoát ra trong phản ứng. Ngoài ra, còn xảy ra phản ứng thuỷ phân từng phần tinh bột
dưới tác dụng của acid. Khi tăng mức độ biến tính thì trọng lượng phân tử tinh bột, độ nhớt
của hồ và nhiệt độ hồ hoá giảm. Đặc trưng của phương pháp này là tinh bột có khả năng tạo
đông cao, không còn mùi đặc biệt và có độ trắng cao. Tinh bột keo đông được sử dụng làm
chất ổn định trong sản xuất kem và có thể dùng thay thấ aga– aga và agaroit.
2.5.3.3. Biến tính bằng cách gắn thêm nhóm photphat

20


Có thể biến tính tinh bột thành tinh bột dihydrro photphat khi một nhóm chức của
H3PO4 được este hoá với nhóm -OH của tinh bột hay tinh bột monohydro photphat nếu hai
nhóm chức của acid H3PO4 được este hoá. Đặc tính của biến tính tinh bột bằng cách gắn
thêm nhóm photphat là tăng khả năng tạo gel, tăng độ nhớt, tạo hỗn hợp kết dính hơn và gel
tạo thành bền khó thoái hoá.
Tinh bột biến tính bằng cách gắn thêm nhóm photphat được sử dụng trong công
nghiệp sản xuất giấy, dệt, chất kết dính. Ngoài ra, còn sử dụng trong y học để tạo màng
mỏng nhằm xử lí da bị thương và bị bỏng.
2.5.3.4. Biến tính tinh bột bằng cách tạo liên kết ngang
Tinh bột khi cho tác dụng với acid boric thì nó sẽ có tính chất khác, khi đó bốn nhóm
của hai mạch tinh bột nằm gần nhau tạo thành phức acid boric.
Nói chung, phân tử bất kể nào có khả năng phản ứng với hai (hoặc nhiều hơn) nhóm
hydroxyl đều tạo được liên kết ngang giữa các mạch tinh bột. Để tạo tinh bột biến tính dùng
trong thực phẩm và trong kỹ thuật, người ta dùng epiclohidrin và natri metaphotphat làm tác
nhân phản ứng.
Người ta thấy rằng chỉ cần đưa một liên kết ngang ứng với một trăm gốc glucose thì
đã có thể loại trừ được sự cố không mong muốn của tinh bột cũng như ổn định được độ nhớt
của hồ. Trong trường hợp dùng oxiclophotphat để làm tác nhân thì sản phẩm thu được có
thể dùng làm nhựa trao đổi cation.
Một tính khác của tinh bột biến tính này dai hơn, dòn hơn và cứng hơn. Do đó nó được
dùng để rắc lên mặt của găng tay phẫu thuật bằng cao su để tiệt trùng không bị dính. Các
tinh bột có liên kết ngang còn là thành phần của dung dịch để khoan dầu mỏ, là thành phần
của sơn, của gốm, làm chất kết dính trong các viên than, làm chất mang các chất điện li trong
pin khô.
2.2.3.5. Biến tính bằng acid
Dưới tác dụng của acid, một phần liên kết giữa các phân tử và trong phân tử tinh bột
bị đứt làm cho kích thước tinh bột giảm đi và ta thu được tinh bột có tính chất mới.
21


Người ta thường biến tính tinh bột bằng cách khuếch tán huyền phù tinh bột (36 - 40%)
trong dung dịch acid vô cơ rồi khuấy đều đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột
(thường 40 -600C) trong khoảng thời gian một đến nhiều giờ. Khi đạt đến độ nhớt hay đạt
đến độ biến hình theo yêu thì acid được trung hoà và tinh bột thu hồi bằng cách lọc hay li
tâm, rửa và sấy khô. Nồng độ acid, nhiệt độ, nồng độ tinh bột và thời gian thuỷ phân khác
nhau tuỳ thuộc vào nhà sản xuất.
Acid vô cơ thường sử dụng là HCl, H2SO4. Theo Ferrara thì hỗn hợp acid HCl và HF
dùng để xử lí tinh bột sẽ tạo gel chậm hơn nhiều khi xử lí HCl riêng rẽ. Trong quá trình biến
tính tinh bột thì phản ứng acid gây ra sự thuỷ phân liên kết glucozit trong phân tử tinh bột
như sau:

+

OH

OH

O

O
OH

O

O

O

O

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

H
H2O

OH

OH

OH
OH

OH
OH

Do sự thuỷ phân này mà mạch tinh bột ngắn bớt. Đối với tinh bột đã phân tán thì liên
kết (1,4 ) - D- glucozit nhạy cảm với sự phân giải acid hơn so với những điểm phân nhánh
(1,6 ) - D. Tuy nhiên, trong tinh bột, những phần chứa nhiều liên kết (1,4) - D- glucozit
đều có mặt trong vùng kết tinh hạt. Vì vậy mà liên kết (1,6) - D- glucozit trở nên nhạy cảm
và dễ tiếp cận hơn với sự thuỷ phân acid.
Sự thuỷ phân acid xảy ra ở hai bước sau:
- Sự tấn công trước hết vào vô định hình, giàu Ap. Đặc biệt là những điểm phân nhánh

(1,6

) - D - glucozit dễ bị tấn công.
- Sau đó tấn công chậm chạp vào vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của Ap và Am.
Sản phẩm của sự thuỷ phân không hoàn toàn tinh bột gọi là dextrin. Dextrin là hỗn hợp
của mono, oligo và polysacarit. Tuỳ theo nguồn gốc và điều kiện thuỷ phân, mức độ thuỷ
phân mà sản phẩm thu được khác nhau về cả chất lượng và phạm vi sử dụng. Sản phẩm đa
dạng nên tên gọi của chúng trong thương mại cũng rất khác nhau ví dụ tinh bột ‘sôi loãng’

22


(thin boiling starch), kẹo Bristish (Bristish gum), dextrin trắng (white dextrin), dextrin thực
phẩm (canary dextrin), mạch nha (starch syrup).
Tên chung của chúng là gluxidex có kèm theo chỉ số DE (Dextrose Equivalent) để chỉ
khả năng khử tính theo glucose) của loại gluxidex đó. Đường glucose tinh khiết có chỉ số
DE = 100. Sản phẩm có chỉ số DE < 20 gọi là malto – dextrin và DE > 20 gọi là syro glucose
khô (dried glucoza syrup). Gluxidex thương phẩm là dạng bột mịn thu được bằng phương
pháp sấy phun dung dịch thuỷ phân tinh bột.
Tính chất của tinh bột biến tính bằng acid
Tinh bột biến tính bằng acid có sự thay đổi nhiều về tính chất so với tinh bột chưa
biến tính và có thêm những đặc tính mới, chỉ còn giống tinh bột ban đầu ở hình dạng vật lí,
chỉ có sự thay đổi nhỏ về tính lưỡng chiết mà không có sự thay đổi trực tiếp về hình dạng
hạt.
Độ nhớt của hồ tinh bột biến tính bằng acid giảm thấp. Sự giảm độ nhớt của hồ tinh
bột biến tính bằng acid là do phá huỷ vùng định hình giữa các mixen của hạt và làm yếu cấu
trúc của hạt rồi dẫn đến sự phá huỷ hạt ngay cả khi hạt trương không đáng kể. Nguyên nhân
làm giảm độ nhớt của hồ tinh bột là do độ hoà tan của nó trong nước sôi rất lớn cũng có
nghĩa là pha gián đoạn của nó giảm đi.
Chỉ số kiềm của tinh bột biến tính bằng acid tăng lên. Chỉ số kiềm là lượng kiềm 0.1
M tiêu tốn để hoà tan 10 g tinh bột khô ở nhiệt độ sôi trong thời gian 1 giờ. Chỉ số kiềm có
liên quan đến nhóm andehit. Khi kích thước phân tử tinh bột nhỏ thì số lượng nhóm andehit
tăng lên. Điều này phản ánh sự tăng chỉ số kiềm theo quá trình thuỷ phân.
Khối lượng phân tử của tinh bột biến tính giảm, mức độ trùng hợp cũng giảm. Ví dụ,
mức độ trùng hợp (Pn) của tinh bột khoai tây giảm liên tục theo thời gian. Cùng thuỷ phân
tinh bột bằng HCl 0,2 N ở 450C thì sau 1 giờ biến tính mức độ trùng hợp là 1630, sau 4 giờ
giảm xuống còn 990. Kích thước phân tử tinh bột giảm nhờ vào sự thuỷ phân bằng acid
nghĩa là số nhóm khử tăng lên khi mức độ thuỷ phân tăng. Nó được đo bằng chỉ số kiềm.
Chỉ số kiềm tăng khi mức độ thuỷ phân tăng.

23


Tinh bột biến tính bằng phương pháp acid có độ bền màng cao. Vì vậy nó thích hợp
trong việc ứng dụng đặc tính tạo gel, tạo màng cho sản phẩm. Độ bền gel của tinh bột tăng
lên bằng cách hiệu chỉnh điều kiện sản xuất. Vì vậy nếu dưới điều kiện thường mà sự biến
đổi được tiến hành với H2SO4 0.1 N ở thời gian phản ứng thì sẽ tạo thành tinh bột biến tính
có độ bền gel lớn.
2.6. Ứng dụng của tinh bột biến tính trong sản xuất thực phẩm
Tinh bột là một thành phần nguyên liệu thân thiện với người sử dụng nên chúng được
ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm và đồ uống. Tuy nhiên, một sản phẩm đạt chất
lượng cao phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng cần đạt một trong những yêu cầu như: trạng
thái gel, độ nhớt sánh, độ xốp, độ cứng, độ dai. Về mặt thẩm mĩ của sản phẩm yêu cầu: độ
trong, độ đục, tính kết cấu, màu sắc…
Tinh bột biến tính có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các tính chất trên của sản phẩm
ứng dụng mà tinh bột không biến tính đôi khi không có được như:
2.6.1. Khả năng tạo gel
Những loại tinh bột như tinh bột ngô hay bột ngũ cốc có hàm lượng Am cao có thể
sản xuất ra những sản phẩm có tính tạo gel. Các dạng biến tính acid của những loại tinh bột
này có khả năng tạo gel lớn hơn dạng không biến tính của chúng. Tinh bột sắn dây biến tính
acid cũng như tinh bột ngô biến tính oxi hoá tạo ra gel mềm hơn, do đó nó được ứng dụng
để tạo gel mềm cho các sản phẩm thuộc loại mứt quả đông.
2.6.2. Khả năng tạo độ xốp, độ cứng:
Với tinh bột có hàm lượng Am cao thì có thể tạo ra những sản phẩm có độ cứng tốt,
nếu như sử dụng đủ năng lượng nấu chín tinh bột và phá vỡ phân tử Am để chúng liên kết
lại tạo thành gel cứng. Tinh bột ngô biến tính và các dextrin chứa hàm lượng Am cao được
sử dụng để tạo độ cứng cho các sản phẩm thuộc loại phomat.
Các loại dong riềng, tinh bột ngô, tinh bột sắn sau khi biến tính acid có độ hoà tan cao
dùng để thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm bánh quy tạo độ xốp và độ dòn cho
bánh
24


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×