(Đồ án hcmute) ảnh hưởng của thời gian oxi hóa lên cấu trúc và tính chất công nghệ của tinh bột sắn biến tính abwngf kỹ thuật điện phân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

ẢNH HUỞNG CỦA THỜI GIAN OXI HÓA
LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CƠNG NGHỆ
CỦA TINH BỘT SẮN BIẾN TÍNH
BẰNG KỸ THUẬT ÐIỆN PHÂN

GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
SVTH: HỒNG NGỌC TÂN
MSSV: 14116138

SKL 0 0 5 5 7 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2019

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2019-14116138

ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN OXI HĨA LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT

CƠNG NGHỆ CỦA TINH BỘT SẮN BIẾN TÍNH BẰNG KỸ THUẬT ĐIỆN PHÂN

GVHD: TS. TRỊNH KHÁNH SƠN
SVTH: HOÀNG NGỌC TÂN
MSSV: 14116138

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 01/2019

do an


i

do an


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình
đã chu cấp, động viên và ln là nguồn động lực để tôi học tập và rèn luyện tại trường cũng
như hồn thành khóa luận này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Cơng
nghệ Hóa học và Thực Phẩm, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh
đã truyền dạy kiến thức và tạo mọi điều kiện về thiết bị, cơ sở vật chất giúp tơi hồn thành
luận văn.
Xin chân thành cảm ơn thầy TS. Trịnh Khánh Sơn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn,
truyền dạy kiến thức, kinh nghiệm giúp tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp

ii

do an

iii

do an


iv

do an


v

do an


vi

do an


vii

do an


viii

do an

ix

do an


x

do an


xi

do an


MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ..................... Error! Bookmark not defined.
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ............................................................... Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC ..........................................................................................................................xii
DANH MỤC BẢNG.......................................................................................................... xiv
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................... xv
TĨM TẮT KHÓA LUẬN ...............................................................................................xvii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................................ 1
1.1.

Giới thiệu chung .................................................................................................... 1

1.2.

Cấu trúc hóa học của tinh bột .............................................................................. 1

1.3.

Đặc điểm chung của hạt tinh bột ......................................................................... 2

1.3.1.

Hình thái hạt tinh bột .................................................................................... 2

1.3.2.

Cấu trúc tinh thể ............................................................................................ 3

1.3.3.

Phổ FITR của tinh bột ................................................................................... 5

1.4.

Các tính chất của tinh bột .................................................................................... 6

1.4.1.

Khả năng tạo phức với iodine ....................................................................... 6

1.4.2.

Độ hòa tan và độ trương nở .......................................................................... 6

1.4.3.

Độ nhớt............................................................................................................ 7

1.4.4.

Sự thoái hóa ..................................................................................................... 7

1.5.

Kỹ thuật điện phân................................................................................................ 8

1.5.1.

Nước điện phân .............................................................................................. 8

1.5.2.

Các phản ứng chính xảy ra trong q trình điện phân .............................. 9

1.6.

Biến tính tinh bột bằng sodium hypochlorite ................................................... 11

1.7.

Cơ chế phản ứng oxi hóa .................................................................................... 11

1.8.

Các nghiên cứu trước đây .................................................................................. 13

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................................. 14
2.1. Vật liệu ..................................................................................................................... 14
2.2. Phương pháp............................................................................................................ 14
2.2.1. Oxy hóa tinh bột bằng kỹ thuật điện phân..................................................... 14
2.2.2. Xác định pH, ORP, nồng độ Chlorine (FAC) ................................................ 15
2.2.3. Xác định hàm lượng Carbonyl và carboxyl ................................................... 16

xii

do an


2.2.3. Độ hòa tan (Solubility index, SI) và độ trương nở (Swelling powder, SP) .. 17
2.2.4. Độ truyền suốt ................................................................................................... 18
2.2.5. Độ nhớt nội tại (intrinsic viscosity) ................................................................. 18
2.2.6. Độ ổn định đông- rã đông. ............................................................................... 19
2.2.8. Sự thay đổi cấu trúc hóa học của tinh bột ...................................................... 21
2.2.9. Loại hình tinh thể và mức độ tinh thể tương đối ........................................... 21
2.2.10. Hình thái hạt tinh bột ........................................................................................ 21
2.2.11. Sơ đồ nghiên cứu ................................................................................................ 21
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ...................................................................... 23
3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến các tính chất của nước điện phân và hiệu suất thu
hồi tinh bột ...................................................................................................................... 23
3.2. Kiểu hình tinh thể và mức độ tinh thể................................................................... 26
3.3. Sự thay đổi nhóm chức của tinh bột ...................................................................... 28

3.4. Carbonyl và Carbonxyl .......................................................................................... 31
3.5. Độ nhớt nội tại (intrinsic viscosity) ........................................................................ 33
3.6. Hàm lượng amylose................................................................................................. 35
3.7. Hình thái hạt tinh bột ............................................................................................. 37
3.8. Mức độ khử .............................................................................................................. 40
3.9. Độ truyền suốt (Paste clarity)................................................................................. 41
3.10. Độ hòa tan (SI), trương nở (SP) ........................................................................... 43
3.12. Độ ổn định đông-rã đông ...................................................................................... 46
Chương 4: Kết luận và đề xuất ......................................................................................... 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 49

xiii

do an


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1. Các cường độ đỉnh đặc trưng của tinh bột sắn ............................................. 27
Bảng 3. 2. Đỉnh hấp thu các nhóm chức chủ yếu của tinh bột...................................... 29
Bảng 3. 3. Tỷ lệ vùng α-helice (1047 cm-1)/vùng vô định hình (1022 cm-1), hiệu suất
thu hồi của các mẫu tinh bột sắn ...................................................................................... 30
Bảng 3. 4. Độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử, mức độ polymer hóa của các mẫutinh
bột ........................................................................................................................................ 34
Bảng 3. 5. Vị trí đỉnh, độ hấp thu và hàm lượng amylose của các mẫu tinh bột ......... 36

xiv

do an

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Hình ảnh cấu trúc cơ bản của amylose và amylopectin. Hình ảnh phóng to
cấu trúc phân tử (Pérez và Bertoft, 2010). ....................................................................... 2
Hình 1. 2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi quang học ánh sáng phân
cực hình ảnh của các loại tinh bột thô từ các giống khác nhau: (a) khoai môn; (b) hạt
dẻ; (c) gừng; (d) manioc (Pérez và Bertoft, 2010). ........................................................... 3
Hình 1. 3. Giản đồ tán xạ tia X của các tinh thể A, B, Cvà V (Zobel, 1988)...................... 5
Hình 2.1. Sơ đồ q trình oxy hóa tinh bột bằng kĩ thuật điện phân ........................... 15
Hình 2. 2. Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng thời gian oxi hóa bằng kỹ thuật điện phân .. 22

Hình 3. 1. Sự thay đổi nồng độ chlorine tổng trong quá trình điện phân..................... 24
Hình 3. 2. Sự thay đổi hiệu điện thế và cường độ dòng điện theo thời gian điện phân25
Hình 3. 3. Sự thay đổi pH và thế oxi hóa khử trong q trình điện phân .................... 25
Hình 3. 4. Kết quả XRD của tinh bột tự nhiên và tinh bột oxi hóa ............................... 27
Hình 3. 5. Phổ hồng ngoại (FTIR) của tinh bột từ số sóng 4400-400 cm-1 .................... 30
Hình 3. 6. Hàm lượng Carbonyl (CO/100GU) và Carboxyl (COOH/100GU) của tinh
bột sắn oxy hóa theo thời gian trong quá trình điện phân ............................................. 32
Hình 3. 7. Độ nhớt reduce (ηred) của các mẫu tinh bột oxy hóa khảo sát theo nồng độ
(g/ml) tại 30oC..................................................................................................................... 34
Hình 3. 8. Độ hấp thu của phức iodine-tinh bột của các mẫu tinh bột oxy hóa và tinh
bột tự nhiên......................................................................................................................... 36
Hình 3. 9. Ảnh quét kính hiển vi điện tử quét (SEM) của tinh bột tự nhiên và tinh bột
biến tính. 0MT, 15MT, 30MT, 45MT, 90MT, 120MT và 150MT tương ứng là mẫu
tinh bột sắn tự nhiên và các mẫu tinh bột sắn oxy hóa với thời gian điện phân lần lượt
là 15, 30, 45, 90, 120, 150 phút. ......................................................................................... 39
Hình 3. 10. Độ trong của gel tinh bột oxy hóa theo thời gian điện phân ...................... 42
Hình 3. 11. Mức độ đầu khử ở tinh bột oxy hóa theo thời gian điện phân ................... 42
Hình 3. 12. Độ trương nở của tinh bột oxy hóa và tinh bột tự nhiên tại các nhiệt độ . 45
Hình 3. 13. Độ hịa tan của tinh bột oxy hóa và tinh bột tự nhiên tại các điểm nhiệt độ
............................................................................................................................................. 45

Hình 3. 14. Sự ổn định lạnh đơng-rã đơng của các mẫu tinh bột oxy hóa và tinh bột
tự nhiên ............................................................................................................................... 47

xv

do an


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AEW: Acidic electrolyzed water
BD: Breakdown (Hiệu của độ nhớt cực đại và độ nhớt sau khi giữ tại nhiệt độ cực đại)
BU: Brabender unit = cm/g
FTIR: Fourier transform infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier)
NEW: Neutral electrolyzed water
SEM: Scanning eclectron microscopy (Kính hiển vi điện tử quét)
SI: Solubility index (Độ hòa tan)
SP: Swelling powder (Độ trương nở)
XRD: X-Ray diffraction (Nhiễu xạ tia X)
Cs: cộng sự

xvi

do an


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Trong nghiên cứu này tinh bột sắn được biến tính bằng các chất tạo thành từ quá trình
điện phân khơng màng ngăn NaCl. Các mẫu tinh bột sắn được biến tính ở các khoảng thời
gian 15, 30 45, 90, 120, 150 phút. Các tính chất về cấu trúc và các tính chất hóa lý được phân
tích để làm rõ ảnh hưởng của thời gian oxi hóa bằng kỹ thuật điện phân. Kết quả sau q

trình oxi hóa cho thấy hàm lượng carbonyl và carbonxyl tăng cao hơn tinh bột tự nhiên, sư
q trình depolymer hóa tinh bột, do đó các tính chất hóa lý của tinh bột bị thay đổi như độ
hòa tan tăng, độ trương nở giảm, độ truyền suốt tăng và độ ổn định lạnh đơng-rã động kém
hơn tinh bột tự nhiên. Sau q trình oxi hóa bề mặt hạt tinh bột xuất hiện các vệt lõm. Mức
độ depolymer hóa của phân tử tinh bột tăng khi tăng thời gian oxi hóa, khối lượng phân tử
trung bình giảm mạnh (2.3-238.81 lần) so với tinh bột tự nhiên. Những thay đổi về mặt cấu
trúc thông qua tán xạ tia X cho thấy sự khác biệt về tỉ lệ vùng tinh thể trên vùng vơ định hình
khi xử lý ở các thời gian oxi hóa. Qua đó cho thấy sự oxi hóa ưu tiên tấn cơng vào vùng vơ
định hình trước, sau đó mới oxi hóa vùng tinh thể.

xvii

do an


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu chung
Tinh bột là thành phần carbohydrate dự trữ chính trong thực vật và là polymer sinh

học tự nhiên lớn thứ 2 sau cellulose Q. Liu (2005). Các hạt tinh bột chủ yếu tìm thấy trong
hạt, rễ, củ, cũng như ở thân, lá, trái cây và thậm chí ở cả phấn hoa. Các loại hạt, như hạt ngô,
chứa đến 75% tinh bột (Pérez và Bertoft, 2010).
Hạt tinh bột có kích thước, hình thái sinh học, thành phần và cấu trúc phân tử phụ
thuộc vào nguồn gốc lồi thực vật. Tính chất của mỗi loại tinh bột phụ thuộc vào cấu trúc,
cấu trúc phân tử, hàm lượng và tính chất các thành phần hóa học cũng như chất vi lượng.
Mỗi tinh bột cần phải biến tính để tăng tính hữu ích và giá trị của nó, nhưng khơng chắc rằng
bất kì dẫn xuất nào tạo ra cũng được chấp nhận (Bemiller, 1997).
1.2.

Cấu trúc hóa học của tinh bột
Về mặt khoa học, tinh bột là polysaccharides, gồm một số monosaccharide hoặc các

phân tử đường (glucose) liên kết với nhau bằng liên kết (1-4) hoặc liên kết (1-6). Tinh bột
bao gồm 2 thành phần chính, amylose – về bản chất là một polymer mạch thẳng trong đó là
liên kết (1-4) D – glocose, thường chiếm 15% đến 20% tinh bột và amylopectin – một phân
tử phân nhánh lớn hơn, với liên kết α-(1-4) D – glucose và tồn tại khoảng 5% α- (1-6) D –
glucose. Trong một số trường hợp, tính bột biến tính có hàm lượng amylose tăng lên
(Bemiller, 1997). Hai loại phân tử có thể được phân biệt bởi kích thước phân tử và đặc tính
trong đó có thể hình dung bằng cách sự liên kết khác nhau của chúng với dung dịch iodine
(Greenwood, 1975).
Amylose và amylopectin có những đặc tính khác nhau. Amylose có khuynh hướng
thối hóa và tạo ra gel cứng và mạnh. Trong khi đó amylopectin lại phân tán trong nước ổn
định hơn, tạo ra các loại gel mềm và các màng yếu. Hàng rào giữa amylose và amylopectin
có sự hiện diện của phospholipid và lipid, điều này cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính chất
vật lí (Bemiller, 1997).
Trong hạt tinh bột, lipid có thể chiếm tới 1,5% khối lượng chất khô (Ross, 2012). Lipid
có trong hạt tinh bột được gọi là lipid tinh bột, chủ yếu tồn tại dưới dạng monoacyl lipid
(lysophospholipid và các acid béo tự do) và có mối quan hệ rõ ràng với thành phần amylose

1

do an


trong hạt (X. Wang và cs, 2012). Tuy nhiên, các hạt tinh bột cũng có các thành phần tạp chất
lipid cịn được gọi là lipid bề mặt hay lipid khơng tinh bột. Các tạp chất này bao gồm
triglyceride, glycolipid và các acid béo tự do có nguồn gốc từ màng lạp bột và các nguồn
không phải tinh bột. Một phần amylose trong hạt tinh bột tồn tại dưới dạng phức với lipid.

Protein trong hạt tinh bột chiếm số lượng tương đối nhỏ, khoảng 0,1-0,3%. Protein liên kết
với tinh bột và cũng liên kết với lipid ở bề mặt hạt. Cả lipid và protein đều ảnh hưởng đến
tính chất chức năng của tinh bột (Tester, Karkalas, và Qi, 2004). Sự có mặt của protein có
thể tạo ra các hợp chất màu và mùi không mong muốn thông qua phản ứng Maillard. Hơn
nữa, protein có thể ảnh hưởng đến sự tích điện bề mặt, tốc độ hydrate hóa và gây cản trở sự
tương tác giữa hạt tinh bột và enzyme thủy phân (Cui, 2005). Tinh bột cũng chứa một lượng
tương đối nhỏ (0,4%) khoáng (canxi, magiê, phốt pho, kali và natri) (Tester và cs, 2004).

Hình 1. 1. Hình ảnh cấu trúc cơ bản của amylose và amylopectin. Hình ảnh phóng to
cấu trúc phân tử (Pérez và Bertoft, 2010).
1.3.

Đặc điểm chung của hạt tinh bột
Tinh bột bao gồm hai loại phân tử amylose và amylopectin, được xếp vào loại hạt

tan không tương đối. Kích thước hạt có ảnh hưởng đến các đặc tính hóa lý của tinh bột, cũng
như các phương pháp được dùng để thu nhận tinh bột (Lindeboom, Chang, và Tyler, 2004).
1.3.1. Hình thái hạt tinh bột

2

do an


Hạt tinh bột xuất hiện với nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau (hình cầu, hình elip,
đa giác, tiểu cầu và bất thường). Chúng có đường kính từ 0,1 đến 200 mm tùy thuộc vào
nguồn gốc thực vật. nói chung sự khác biệt về hình thái bên ngồi là cần thiết, cho phép nhận
biết đặc trưng rõ ràng nguồn gốc của thực vật, quan sát được qua kính hiển vi quang học
(Bemiller, 1997). Kích thước hạt tinh bột sắn từ 5-35μm và có hình oval và cắt ngắn trên
mặt (Cui, 2005). Hạt tinh bột có mật độ dày đặc, có cấu trúc bán tinh thể thay đổi 15 – 45%,

mật độ khoảng 1,5g/cm3. Ở dạng hạt, tinh bột dễ bị phân riêng do trọng lực, lắng đọng, ly
tâm và lọc (Bemiller, 1997). Tinh bột khoai tây có hạt lớn nhất trong số tất cả các tinh bột.
Kích thước của hầu hết các hạt tinh bột ngũ cốc là nhỏ hơn so với các loại củ và tinh bột đậu
(Cui, 2005).

Hình 1. 2. Kính hiển vi điện tử qt (SEM) và kính hiển vi quang học ánh sáng phân
cực hình ảnh của các loại tinh bột thô từ các giống khác nhau: (a) khoai môn; (b) hạt
dẻ; (c) gừng; (d) manioc (Pérez và Bertoft, 2010).
1.3.2. Cấu trúc tinh thể
Tinh bột trong tự nhiên có cấu trúc bán tinh thể và có cấu trúc thứ bậc theo chu kì.
Cấu trúc tinh bột được hình thành từ 16 lần lặp lại luân phiên của phiến tinh thể (5-6nm) và
phiến vơ định hình (2-5nm), có độ dày 120-140nm và được bao quanh bằng vùng vơ định
hình (R. N. Waduge, 2012; S. Wang, Sharp, và Copeland, 2011; X. Wang và cs, 2012). Các

3

do an


lớp tinh thể và vơ định hình được sắp xếp với chiều dày theo chu kỳ 9-10nm (X. Wang và
cs, 2012).
Cấu trúc tinh thể đặc trưng bởi sự sắp xếp chuỗi amylopectin và apha helice từ đó
hình thành các dạng tinh thể. Có ba dạng tinh thể điển hình là tinh thể loại A, loại B và loại
C, các loại tinh thể có thể phân biệt được thơng qua phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD, XRay Difraction)(Ellis và cs, 1998). Trong các loại tinh thể, loại A và loại B thì độc lập với
các loại cịn lại, loại C là sự hỗn hợp giữa loại A và loại B (Lopez-Rubio, Flanagan, Shrestha,
Gidley, và Gilbert, 2008). Tinh thể loại V là kết quả tạo thành giữa phức amylose với các
chất không phân cực hoặc phân cực yếu như acid béo, chất nhũ hóa, butanol và iodine
(Sajilata, Singhal, Kulkarni, và safety, 2006). Ở ngũ cốc thường ở dạng tinh thể loại A (Van
Hung, Maeda, Miskelly, Tsumori, và Morita, 2008), tinh thể loại A cũng có ở các loại tinh
bột củ (Jayakody, Hoover, Liu, và Donner, 2007) và tinh bột lúa mạch giàu amylose

(Yoshimoto, Tashiro, Takenouchi, và Takeda, 2000). Cả hai loại tinh thể A và B đều có nền
tảng là hai sợi dây helice xoắn kép song song, trong đó tinh thể loại A có cấu trúc xoắn kép
chặt hơn và tinh thể B cho cấu trúc xoắn kép này thả lỏng hơn (Gernat, Radosta, Damaschun,
và Schierbaum, 1990). S. Hizukuri, Kaneko, and Takeda (1983); S. J. C. R. Hizukuri (1986)
đã chỉ ra rằng tinh bột với amylopectin co chiều dài chuỗi ngắn sẽ thuộc tinh thể loại A,
trong khi những loại tinh bột có amylopectin với chiều dài chuỗi trung bình sẽ thuộc tinh thể
loại B.
Trong kết quả XRD, tinh thể loại A có các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng khi nhiễu xạ ở 2θ
như 15 º, 17º, 18 º và 23 º (Chávez‐Murillo, Wang, và Bello‐Pérez, 2008; N. Singh, Inouchi,
và Nishinari, 2006). Đối với tinh thể loại B là 5.5 º, 14 º, 15 º, 17 º, 20 º và 22 º (Ohwada,
Ishibashi, Hironaka, và Yamamoto, 2003).
Mức độ tinh thể của hạt tinh bột dao động từ 15 - 45% (Lopez-Rubio và cs, 2008;
Zobel, 1988). Vùng tinh thể chỉ có amylopectin trong khi đó amylose chỉ có ở vùng vơ định
hình (French, 1984; Oostergetel và van Bruggen, 1989; Shi và Seib, 1995). Lớp tinh thể
của hạt tinh bột được tạo thành từ mạch xoắn kép amylopectin, sắp xếp theo phương tiếp
tuyến với bề mặt hạt, đầu không khử hướng vào bề mặt của hạt. Mức độ tinh thể phụ thuộc
vào hàm lượng nước. Mức độ tinh thể là 24% đối với tinh bột khoai tây đã sấy khơ bằng
khơng khí (19.8% ẩm), 29-35% đối với sản phẩm ướt (45-55% ẩm) và chỉ có 17% đối với

4

do an


tinh bột được sấy khơ bằng P2O5 và sau đó ngậm nước lại (Belitz, Grosch, và Schieberle,
2009).

Ngũ cốc

Củ

Củ và rễ

Phức amylose với chất
khơng phân cực

Góc tán xạ 2
Hình 1. 3. Giản đồ tán xạ tia X của các tinh thể A, B, Cvà V (Zobel, 1988)
1.3.3. Phổ FITR của tinh bột
Trong phân tích phổ, vùng phổ có ý nghĩa thực tiễn quan trọng là giữa 4000 và 400
cm-1 gồm bốn vùng nhỏ: <800 cm-1, 1500-800 cm-1, 3000-2800 cm-1 và vùng 3600-3000cm1

(Kizil, 2002). Vùng <800 cm-1 chứa những giao động phức tạp đặc trưng cho vịng pyranose

hình xương. Vùng 1500-800 cm-1: dạng hấp thu vùng này thường phức tạp, với các dải có
liên quan đến tương tác của các dao động. Trong vùng này sự rung động chiếm ưu thế là dao
động của khung pyranose trong phân tử glucose của tinh bột. Đây cũng là lý do mà thông tin
thu được từ phổ glucose được xem như tần số dao động của phân tử tinh bột (Cael, Koenig,
và Blackwell, 1975; Kizil, Irudayaraj, và Seetharaman, 2002) trong quá trình nghiên cứu
trên phân tử tinh bột đã nhận thấy sự hấp thu tại đỉnh 1242 cm-1 là do các CH2OH. Các dao
động liên quan đến nguyên tử carbon và hydro được quan sát ở vùng phổ 1500-3000 cm-1.
Sự hấp thu tại đỉnh 1344 cm-1 là do nhóm CH2 (Kizil và cs, 2002). Những dao động trong
vùng 900-950 cm-1 có nguồn gốc từ liên kết glycosis C-O-C (Cael và cs, 1975; Kizil và cs,
2002). Vùng phổ 3000-2800 cm-1: hấp thu ánh sáng giao động biến dạng CH2 (Kizil và cs,

5

do an


2002). Và vùng 3000-4000 cm-1 bao hàm 3000-3600cm-1 là vùng hấp thu của OH duỗi thẳng

của phân tử nước (Kizil và cs, 2002).
1.4.

Các tính chất của tinh bột

1.4.1. Khả năng tạo phức với iodine
Khi tương tác với iodine amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iodine có
thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương
pháp trắc quang. Phức hợp có λmax (bước sóng có độ hấp thu cao nhất) là 620nm, kết quả là
màu xanh tối. Có một mối quan hệ tuyến tính giữa chiều dài chuỗi glucan và ái lực liên kết
của nó với iodine (Knutson 1999). Bởi vì chiều dài chuỗi giảm khả năng liên kết với iodine
của polysaccharide giảm cũng như λmax. Ở 20oC, amylopectin có khả năng liên kết với iodine
0.2% (w/w) và phức hợp polysaccharide/iodine có λmax =550nm. Để phản ứng được với
iodine, phân tử amylose phải có dạng vịng xoắn ốc (Hanes và Cattle, 1938). Các dextrin có
ít hơn 6 gốc glucose khơng cho phản ứng với iodine vì khơng tạo được một vịng xoắn ốc
hồn chỉnh (Hanes và Cattle, 1938). Trong phức hợp, phân tử iodine được bao bọc bởi mạch
xoắn helice amylose (Saibene và Seetharaman, 2008; R. Waduge, Xu, và Seetharaman,
2010; R. N. Waduge, 2012).
Màu của phức giữa iodine và tinh bột phụ thuộc vào mức độ polymer (DP, degree of
polymerization) của mạch polymer. Màu của phức tinh bột-iodine có phổ màu từ nâu (DP2124), đỏ (DP 25-29), đỏ-tím (DP30-38), xanh-tím (DP 39-46), và xanh (DP > 47) (Cui, 2005).
1.4.2. Độ hịa tan và độ trương nở
Tinh bột khơng hịa tan trong nước lạnh nhưng khi gia nhiệt huyền phù tinh bột hạt
tinh bột bắt đầu trương nở nhanh chóng, từ đó gây ra sự thất thốt amylose (amylose
leaching) ra khỏi cấu trúc hạt và đồng thời độ nhớt của dung dịch sẽ tăng (Jobling, 2004).
Sự trương nở bị ảnh hưởng hàm lượng amylose, hàm lượng lipid và cấu trúc hạt tinh bột
(Hoover, 2001; J. Singh, Lelane, Stewart, và Singh, 2010).
Khả năng trương nở của hạt tinh bột giảm khi tăng hàm lượng amylose, hàm lượng
protein và monoglycerides (Blazek và Copeland, 2008). Độ trương nở của cịn phụ thuộc
vào kích thước hạt, hàm lượng amylopectin, mức độ nguyên vẹn của hạt, và nhiệt độ. Độ
trương nở là khả năng hấp thu và giữ nước của mỗi gram tinh bột (Gunaratne và Corke,

6

do an