TINH bột LIÊN kết NGANG

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………………… 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT……………………………………2
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TINH BỘT…………………………… 2
1.Định nghĩa…………………………………………………………… 2
2.cấu trúc của tinh bột…………………………………………………….2
II. TÍNH NĂNG CỦA TINH BỘT…………………………………… 5
1. Tính hấp thụ……………………………………………………………5
2 .Độ hòa tan của tinh bột……………………………………………… 6
3. Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột………………… 6
4. Khả năng tạo gel, tạo hình và thoái hóa gel tinh bột…………… 8
5 .Khả năng tạo màng của tinh bột……………………………………… 9
6. Khả năng tạo sợi……………………………………………………… 9
7. Khả năng phồng nở của tinh bột………………………………………9
CHƯƠNG 2: BIẾN TÍNH TINH BỘT…………………………………………10
I. BIẾN TÍNH TINH BỘT……………………………………………… 11
1. Lịch sử hình thành và sản xuất tinh bột biến tính……………………11
2. Định nghĩa………………………………………………………… 11
3. Mục đích biến tính tinh bột……………………………………… 11
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH TINH BỘT………………………12
1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý…………… 13
1.1. Biến tính trộn với chất trơ……………………………… 13
1.2. Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ………………………………… 13
1.3. Biến tính bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao………………… 14
2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme……………………….14
3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng các tác nhân hóa học……… 15
3.1. Tinh bột oxy hóa…………………………………………… 15
3.2. Tinh bột ete hóa……………………………………………….15
3.3. Biến tính nhẹ bằng acid……………………………………….15
3.4. Tinh bột este hóa…………………………………………… 15
CHƯƠNG 3. TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG (TINH BỘT ESTE HÓA) 16

1
I. CƠ CHẾ BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẠO LIÊN
KẾT NGANG…………………………………………………………….16
II. QUI TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG – TINH BỘT
PHOTPHASE…………………………………………………………… 19
1. Quá trình khuấy……………………………………………………… 21
2. Quá trình điều chỉnh pH……………………………………………….22
3. Quá trình hòa trộn hỗn hợp……………………………………………22
4. Quá trình tách li tâm………………………………………………… 23
5. Quá trình sấy sơ bộ và quá trình nung…………………………………24
6. Quá trình làm nguội……………………………………………………26
7. Quá trình hòa trộn với nước, rửa và lọc……………………………….26
8. Quá trình sấy trước khi đem đi bảo quản…………………………… 27
9. Quá trình nghiền mịn, rây…………………………………………… 28
10. Quá trình đóng gói………………………………………………… 29
III. TÍNH CHẤT,ỨNG DỤNG VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA TINH BỘT
LIÊN KẾT NGANG…………………………………………… 30
1. Một số tính chất của tinh bột phosphate hóa………………………… 30
2. Một số ứng dụng trong thực phẩm………………………………… 31
3. Tình hình sản xuất và hướng phát triển trong tương lai……………….32
LỜI MỞ ĐẦU
2
 Tinh bột là một loại polysaccharide được tìm thấy nhiều trong các loại lương
thực hạt, quả, củ… Nó là nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo và gần như
vô tận. Tinh bột cùng với protein và lipit là một thành phần quan trọng bậc
nhất trong chế độ dinh dưỡng của người cũng như nhiều loài động vật khác.
 Ngoài ra tinh bột còn là một trong những nguyên liệu rẻ tiền được ứng dụng
rộng rãi nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp
dệt, giấy… Tuy vậy, tinh bột tự nhiên vẫn còn hạn chế nhiều tính chất chưa
đáp ứng được những mục đích sử dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực như

không tan trong nước lạnh, mất độ nhớt và giảm khả năng làm đặc sau khi
nấu. Ngoài ra, sự thoái hóa xảy ra khi mất sự sắp xếp cấu trúc trên tinh bột
hồ hóa, mà kết quả là sự tách nước trong hệ thống thực phẩm chứa nhiều
tinh bột… Do vậy, việc biến tính tinh bột được quan tâm rất lớn nhằm cải
thiện tính chất của nó đáp ứng nhu cầu sử dụng. Có rất nhiều phương pháp
biến tính tinh bột khác nhau được chia thành nhiều lĩnh vực như: vật lý, hóa
học, enzym. Việt Nam là một trong số những quốc gia Đông Nam Á có
nguồn tinh bột dồi dào, trong đó tinh bột sắn rất được quan tâm phát triển.
Tuy vậy, chủ yếu được sử dụng ở dạng nguyên liệu thô chưa biến tính, giá
3
thành rẻ. Do đó, cần phải biến tính tinh bột để tăng giá thành, đáp ứng nhu
cầu kỹ thuật và mục đích sử dụng khác.
 Xuất phát từ thực tế này, nhiều công trình nghiên cứu biến tính tinh bột đã
được thực hiện. Một trong những phương pháp được sử dụng để biến tính
tinh bột là tạo liên kết ngang (este hóa tinh bột).
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT
I. G iới thiệu chung về tinh bột:
1. Định nghĩa:
Tinh bột là loại polysaccarit thực vật tồn tại trong tự nhiên có khối lượng phân
tử cao, gồm các đơn vị glucozo được nối tiếp với nhau bởi liên kết α-glycoside.
Công thức phân tử của tinh bột là (C
6
H
10
O
5
)
n
trong đó n trong khoảng 50 đến
vài trăm nghìn. Tinh bột được tổng hợp nhờ quá trình quang hợp của cây và

được dự trữ trong cấu trúc của chúng dưới dạng tiềm tang [1].
2. Cấu trúc của tinh bột:
Tinh bột tồn tại dưới dạng hạt có kích thướt trong khoảng từ 2-120nm, hạt tinh
bột có dạng hình tròn, hình bầu dục hay đa giác. Tinh bột là hỗn hợp của hai
loại glucan là amylose (Am) và amylopectin (Ap) [1].
 Amylose là polysaccarit mạch thẳng gồm các đơn vị glucozo liên kết với
nhau bởi liên kết( α-1,4-glycoside). Phân tử Am có một đầu khử và một
đầu không khử. Am thường có cấu trúc hình mách giãn, khi thêm tác
nhân kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc [2].
Hình 1. Cấu trúc của amylose
4
Hình 2. Một phần cấu trúc không gian của amylose
Tính chất của Amylose[3]:
- Dễ hòa tan trong nước ấm, tạo dung dịch có độ nhớt không cao.
- Dung dịch không bền, ở nhiệt độ thấp chuyển sang trạng thái vô định
gây kết tủa không thuận nghịch gọi là sự thoái hóa tinh bột.
- Quá trình thủy phân amylose có thể tiến hành bằng các enzyme α-
amylase, glucoamylase.
- Dung dịch amylose rất dễ tạo keo, ngay cả khi ở nhiệt độ cao. Trong
dung dịch amylose có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra
các tinh thể.
- Phản ứng với iot cho màu xanh dương.
- Ngoài khả năng tạo phức với iot, Am còn có khả năng tạo phức với
các chất hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no, các
rượu vòng, các phenol, các xeton có phân tử thấp, các axits béo dãy
thấp cũng như các axit béo dãy cao, các este mạch thẳng hoặc mạch
vòng, các dẫn xuất benzene có nhóm andehit, các nitro paraffin…khi
tạo phức với Am, các chất tao phức cũng chiếm vị trí bên trong dọc
theo xoắn ốc tương tự như iot.
 Amylopectin là polysaccarit mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết (

α-1,4- glycoside) còn có mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên
kết ( α-1,6- glycoside). Có một đầu khử duy nhất nhưng có nhiều đầu
không khử [2].
5
Hình 2. Cấu trúc của amylopectin
Hình 3. Một phần cấu trúc không gian của amylopectin
Tính chất của Amylopectin[3]:
- Khó tan, trong nươc nóng bị hồ hoátaoj thành dung dịch keo có độ
nhớt cao.
- Trọng lượng phân tử của amylopectin từ 104 đến 106.
- Amylopectin có thể liên kết cộng hóa trị với phosphate, đặc biệt là
amylosepectin từ các loại củ.
6
- Amylopectin có khả năng gắn kết rất đặc trưng với lectin. Protein
này sẽ liên kết với gốc monosaccharide nằm ở đầu cuối không khử
của amylopectin làm cho amylopectin bị kết tủa và tách ra khỏi
dung dịch. Liên kết giữa amylopectin và lectin chủ yếu là kiên kết
hydro thông qua các nhóm OH ở cacbon số 3, 4, 6.
- Quá trình thủy phân Amylopectin cũng tương tự như thủy phân
amylose.
- Khi đun nóng trong nước , amylopectin tạo thành dung dịch đặc,
dính và có độ nhớt cao. Khác với amylose, amylopectin không bị
thoái hóa, khă năng tạo gel cũng kém ( trừ khi ở nồng độ rất cao ).
Tuy nhiên dung dịch amylopectin bị giảm độ nhớt rất nhanh trong
môi trường acid, trong quá trình hấp tiệt trùng và khi chịu một lực
cắt lớn.
- Phản ứng với iot cho màu xanh tím.
II. Tính năng của tinh bột:
• Tinh bột mang lại cho thực phẩm các đặc tính về mặt cấu trúc nhờ những
thay đổi trong và sau khi nấu. Các yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc

xác định cấu trúc của thực phẩm là khả năng trương nở, hồ hóa của tinh bột,
độ nhớt và độ trong của hồ ( paste ), khả năng tạo gel và hiện tượng thoái
hóa của tinh bột. Ngoài ra, khả năng tạo màng, tạo sợi, khả năng phồng nở
là những tính chất giúp tinh bột có thể tạo hình cho nhiều loại sản phẩm.
Các tính chất, chức năng của tinh bột được tạo ra dựa trên các tương tác
giữa tinh bột với nước, tinh bột với tinh bột và tinh bột với các chất khác.
1. Tính hấp thụ:
Ở trạng thái tự nhiên, các phân tử tinh bột liên kết với nhau bằng liên kết hydro
rất bền. Ở nhiệt độ lạnh, tinh bột vẫn có thể hấp thụ nước một cách thuận
nghịch nhưng với một lượng rất nhỏ. 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 thủy nhiệt cần
phải hết sức quan tâm tới vấn đề này. [4]Các ion liên kết với tinh bột thường
ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ các chất điện li
hữu cơ có ion lớn như xanh metylen ( tích điện dương) của tinh bột hấp thụ
xanh metylen rất tốt.
2. Độ hòa tan của tinh bột:
7
Am mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao song không bền nhanh chóng bị
thoái hóa và không tan trong nước.
Ap không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ hòa tan trong nước
nóng. Trong môi trường axit tinh bột bị thủy phân và tạo thành tinh bột hòa tan.
Nếu môi trường axit mạnh thì sản phẩm cuối cùng là glucozo. Còn trong môi
trường kiềm thì tinh bột bị ion hóa từng phần do có sự hydrat hóa tốt hơn. Tinh
bột kết tủa trong cồn, vì vậy cồn được sử dụng là dung môi để tăng để tăng hiệu
quả thu hồi bột.

Sơ đồ 1. Sự hòa tan của hạt tinh bột
3. Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột:
Khi hòa tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làm

cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở
của tinh bột. Trên 55-70 độ C, 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 lí nhiệt có thể gây ra nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân từng
phần và phần nào hòa tan phần nào các phân 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 hóa khác nhau thành dung dich keo gọi
là nhiệt độ hồ hóa. Quá trình hòa tan tinh bột vào nước, gia nhiệt cho đến khi
hạt tinh bột vỡ ra gọi là quá trình hồ hóa[5,6,7,8].
Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm, mà là một khoảng có nhiệt độ thấp
nhất là nhiệt độ mà tại đó các hạt tinh bột đầu tiên bắt đầu trương lên và nhiệt
độ cao nhất là nhiệt độ mà tại đó còn khoảng 10% hạt tinh bột chưa trương nở.
Nhiệt độ hồ háo phụ thuộc vào thành phần amylose và amylopectin. Các ion
8
phân tán Phá vở vỏ
hạt, đứt liên
kết các phân
tử
Hạt tinh bột Hấp thụ
nước qua vỏ
Ngưng tụ
nước lỏng
Hydrat hóa
và trương
nở
Dung dịch
kim loại liên kết với tinh bột cũng ảnh hưởng đến độ bền của liên kết hydro bên
trong phân tử tinh bột. Các chuỗi trong mạch tinh ột chứa các ion điện tích trái
dấu sẽ đẩy nhau làm lỏng lẻo cấu trúc tinh bột dẫn đến thay đổi nhiệt độ hồ hóa.
Các muối vô cơ ở nồng độ thấp phá hủy các liên kết hydro nên làm tăng khả

năng hòa tan của tinh bột, tuy nhiên, ở nồng độ cao nó gây hiện tượng kết tủa
tinh bột và giảm sự hydrat hóa. Các chất không điện li như đường, rượu cũng
ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hóa và làm cho nhiệt độ hồ hóa tăng lên.
Bảng 1. Bảng nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột tự nhiên
Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa
Bắp
62-73
Bắp nếp
62.5-72
Lúa miến
68-75
Lúa miến nếp
67.5-74
Gạo
68-74.5
Lúa mì
59.5-62.5
Sắn
52-59
Độ trong của tinh bột đã hồ hóa có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều sản phẩm,
nó làm tăng giá trị cảm quan của các thực phẩm này. Hồ tinh bột nếp thường
trong hơn hồ tinh bột tẻ. Đường làm tăng độ trong còn các chất nhũ hóa gây đục
hồ tinh bột . Các chất hoạt động bề mặt như sodium laurilsulphate dễ tạo phức
với amylose và có tác dụng làm tăng độ trong của hồ tinh bột.
Tính chất của tinh bột khi hồ hóa:
- Tính chất của tinh bột khi hồ hóa phụ thuộc vào: tỷ lệ và sự phân bố các
vùng kết tinh, tinh bột càng khó trương nở khi số vùng kết tinh lớn, các
nhóm hydroxyl của vùng vô định hình liên kết chặt chẽ.
- Tính nhớt, dẻo, độ trong của tinh bột khi bị hồ hoá: phụ thuộc vào thành
phần Am và Ap có trong các loại tinh bột. Tinh bột giàu Ap có độ đặc, độ

dính, độ dẻo, độ nhớt và độ trong cao hơn.
9
- Độ nhớt và độ dẻo của hồ tinh bột là một trong những tính chất quan trọng
ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều loại sản phẩm. Do khả năng
tập hợp lại với nhau và giữ được phân tử nước nhờ các liên kết hydro giữa
các nhóm hydroxyl mà dung dịch tinh bột ( đặc biệt là tinh bột nếp chứa
nhiều amylopectin ) có được những tính chất như độ đặc, độ dính, độ dẻo,
độ nhớt cao[9,10].
Hình 4. Hình (A) và (C) hạt tinh bột khi chưa bị hồ hóa. (B) và (D) hình ảnh
tinh bột sau khi được hồ hóa
4. Khả năng tạo gel, tạo hình và thoái hóa gel tinh bột:
- Tinh bột sau khi hồ hóa để nguội thì các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại
với nhau một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba
chiều. Để tạo thành gel thì: dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa
phải, được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan sau đó để
nguội ở trạng thái yên tĩnh[11,12].
10
- 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 hóa. Sự thoái hóa càng mạnh nếu gel để ở trạng
thái lạnh đông rồi sau đó cho tan giá.
5. Khả năng tạo màng của tinh bột[3]:
- Cho dung dịch tinh bột phân tán trong nước đến một nồng độ nhất định.
- Hồ hóa sơ bộ để tạo một độ nhớt phù hợp.
- Rót dung dịch tinh bột thành từng lớp mỏng trên bề mặt kim loại phẳng và
nhẵn.
- Gia nhiệt thích hợp. Khi đó các phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại
và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro và gián tiếp qua phân tử
nước.
- Khả năng tạo màng của tinh bôt được ứng dụng làm bánh tráng, bánh xèo,
bánh ướt…

6. Khả năng tạo sợi:
- Tinh bột có khả năng tạo sợi. Sợi tạo từ tinh bột giàu amiloza thường dai
hơn, bền hơn những sợi tinh bột thông thường.
- Ứng dụng khả năng tạo sợi của hạt tinh bột người ta dùng để sản xuất: bún,
miếng, bánh hỏi…
7. Khả năng phồng nở của hạt tinh bột[3]:
- Khi tương tác với chất béo và có sự tác động của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽ
tăng thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp.
- Các tinh bột giàu amylopectin có cấu trúc chặt và khả năng không thấm khí
lớn do đó khả năng phồng nở lớn hơn.
- Tinh bột nếp ( chứa nhiều amylopectin ) có cấu trúc chặt, khả năng không
thấm khí lớn nên khả năng phồng nở cũng lớn hơn. Tinh bột oxy hóa- do các
phân tử tích điện trái dấu đẩy nhau- nên cũng có khả năng phồng nở cao.
- Khả năng phồng nở của hạt tinh bột được ứng dụng để sản xuất: bánh phồng
tôm, bánh tiêu, xôi chiên, các loại bánh làm từ tinh bột gạo được chiên ngập
dầu…
11
Hình 5. Bánh bột chiên giòn
CHƯƠNG II. BIẾN TÍNH TINH BỘT
12
I. Biến tính tinh bột:
1. Lịch sử hình thành và sản xuất tinh bột biến tính:
Việc xử lý và biến tính tinh bột đã được tiến hành trước năm 1811, khi
Keerchoff tạo ra được phân tử D-glucose từ tinh bột bằng cách thủy phân
tinh bột trong axit. Sau đó xử lý tinh bột không axit đã được Naegeli đưa ra.
Lintner mới là người dầu tiên phát minh ra sản xuất tinh bột hòa tan bằng
cách xử lý huyền phù dung dịch tinh bột khoai tây trong HCl . sau đó, lọc và
rửa tinh bột bằng nước.
Từ 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 nồng

độ dung dịch axit thấp, nhiệt độ cao để tạo tinh bột biến tính. Ông đưa ra
phương pháp xử lý tinh bột trong axit loãng, biến tính ở nhiệt độ từ 50-60 độ
C trong 12-14h . kế đó, Duyea đã phát minh ra quy trình sản xuất tinh bột
13
biến tính được ứng dụng trong thương mại, sản xuất tinh bột hòa tan gần
giống với Lintner nhưng với thời gian biến tinh nhanh hơn, rýt ngắn được
thời gian sản xuất. kể từ đó, một số công nhân đã biến tính tinh bột và tạo ra
nhiều sản phảm tinh bột biến tính hơn.
Và từ đó, công nghiệp biến tính tinh bột đã được phát triển cho đến với
nhièu sản phẩm mới được ra đời và nhiều phương pháp biến tính mới đã
được sử dụng để sản xuất tinh bột biến tính như: tinh bột ete, biến tính bằng
enzyme, biến tính bằng tác nhân vật lý, biến tnh bằng phương pháp tạo liên
kết ngang, este hóa tinh bột…
2. Định nghĩa:
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,
axit, enzyme, các chất oxi hóa… dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc vật lý, hóa
học của tinh bột.
3. Mục đích biến tính tinh bột:
Tinh bột ở dạng không biến tính khi sử dụng trong công nghiệp thực phẩm
bị gặp nhiều hạn chế. Ví dụ, các hạt tinh bột ngô nếu ở dạng chưa biến tính,
khi đun nóng sẽ dễ dàng hydrat hóa, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ
nhớt để tạo nên một khối keo và để cháy. Vì vậy, làm ảnh hưởng đến phạm
vi sử dụng loại tinh bột này trong nhiều loại sản phẩm thực 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 tan, tính kém trương nở, độ nhớt tăng trong nước
lạnh, sự tăng quá nhanh 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 hóa khi kéo dài thời

gian đun nóng, giảm pH hay kém trong…
Vì vậy, để có những tinh bột phù hợp với yêu cầu sử dụng người ta tiến hành
biến tính tinh bột. Mục đích của việc biến tính tinh bột là:
 Làm thay đổi cấu trúc của tinh bột bằng các tác nhân vật lý, enzyme hay
hóa học.
14
 Khắc phục những nhược điểm của tinh bột tự nhiên: tăng độ kết dính, độ
trong, giảm hiện tượng thoái hóa của tinh bột…
 Tăng giá trị sử dụng của tinh bột.
 Tạo ra nhiều sản phẩm từ tinh bột…
II. Các phương pháp biến tính tinh bột:
Tinh bột có thể được biến tính bằng nhiều cách cả về tính chất vật lý lẫn hóa
học. Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp
biến tính tinh bột như sau :
 Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý.
 Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hóa học.
 Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme.
Hình 6. Các phương pháp biến tính tinh bột [13]
1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý:
Phương pháp biến tính vật lý: là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy
dùng các lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay
đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm
tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử
lý nhiệt ẩm.
15
1.1 Biến tính trộn với chất rắn trơ:
Tinh bột nếu hòa tan trực tiếp với nước sẽ vốn cục. Để tinh bột tan tốt trước
hết ta đem nó trộn với chất rắn trơ. Các hợp chất không phải ion. Khi trộn
với các chất này sẽ làm cho tinh bột cách biệt nhau về vật lý do đó sẽ cho
phép chũng hydrat hóa một cách độc lập và không kết lại thành cục.

1.2 Biến tinh bằng hồ hóa sơ bộ:
Trước hết tinh bột được hồ hóa trong một lượng nước, sau đó sấy khô. Dưới
tác dụng của nhiệt sẽ làm đứt các liên kết giữa các phân tử, làm phá hủy cấu
trúc của hạt tinh bột khi hồ hóa, cũng như sẽ tái liên hợp một phần nào đó
các phân tử sau khi qua quá trình sấy sau này. Tinh bột sau khi được hồ hóa
sơ bộ có những tính chất: trương nhanh trong nước, biến đổi chậm các tinh
chất khi bảo quản, bền ở nhiệt độ thấp, có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ
không khí. Vì vậy tinh bột biến tính bằng hồ hóa sơ bộ được dùng rộng rãi
trong trường hợp cần độ đặc, giữ nước mà không cần nấu. Dùng tinh bột hồ
hóa sơ bộ còn tránh được những tổn thất các chất bay hơi trong bánh ngọt,
giữ được chất béo…[14]
1.3 Biến tinh bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao:
Tinh bột được gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao từ 120-150
0
C , trong thời gian
nhất định. Sản phẩm thu được từ phương pháp này là dextrin và pirodextrin.
Tinh bột biến tính bằng phương pháp này tạo cho nó có độ hòa tan trong
nước lạnh cao hơn so với tinh bột ban đầu[15].
2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme:
Dưới tác dụng của enzim amilaza, 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 glucozơ một, do đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi
theo.Enzym α- amilaza thuỷ phân các liên kết α-1,4 trên nhiều mạch
và tại nhiều vị trí c a cùng một mạch, giải phóng ra glucozơ và các
oligosacarit có từ 2 đến 7 đơn vị glucozơ, trong đó có một glucozơ khử tận
cùng ở dạng α [7, 16 ]. Kết quả tác động của α-amilaza thường làm giảm
nhanh độ nhớt c a dung dịch tinh bột, do đó người ta còn gọi là amilaza dịch
hoá. Cách thức tác dụng của α-amilaza phụ thuộc vào nguồn gốc và bản
16
chất của cơ chất. Khi bị thuỷ phân amilaza, sản phẩm cuối cùng ch yếu

là maltozơ và maltotriozơ. Do maltotriozơ bền hơn nên việc thuỷ phân nó
thành maltozơ và glucozơ được thực hiện sau đó. Khi thuỷ phân Ap trong
dung dịch, ngoài glucozơ, maltozơ và maltotriozơ còn có thêm các dextrin
giới hạn có nhánh. Các dextrin giới hạn này thường có chứa các liên kết α-
1,6 của polyme ban đầu cộng với các liên kết α-1,4 kề bên, bền với phản ứng
thuỷ phân. Tuỳ theo nguồn gốc c a α- amilaza, các α- dextrin giới hạn này
có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ. Enzim α- amilaza xúc tác thuỷ phân
các liên kết α-1,4 c a Am và Ap từ đầu mạch không khử và giải
phóng ra maltozơ. Tác động c a enzim sẽ ngừng lại ở chỗ sát với liên kết α-
1,6 [17,18]. Amylozơ thường bị emzin thuỷ phân hoàn toàn trong khi đó
trong cùng điều kiện thì chỉ có 55% Ap được chuyển hoá thành maltozơ.
Phần còn lại của sự thuỷ phân Amilopectin là dextrin giới hạn có phân tử
lượng cao và có chứa tấtcả các liên kết α- 1,6 của phân tử ban đầu.
3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hóa học:
Phương pháp biến tính hóa học: là phương pháp sử dụng những hóa chất cần
thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương
pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este
hóa, phosphat hóa.
3.1 Tinh bột oxy hóa[3]:
Quá trình thủy phân và oxy hóa tinh bột sez sảy ra khi xử lý dung dịch
huyền phù tinh bột với hypochloride (HClO hay NaClO) ở nhiệt độ thấp
hơn nhiệt độ hồ hóa. Trong quá trình phản ứng kích thướt hạt tinh bột có
thay đổi chút ít, chiều dài mạch tinh bột giảm nhẹ do hiện tượng thủy phân.
Tinh bột oxy hóa có màu trắng, nhiệt độ hồ hóa thấp, độ nhớt tăng chậm, gel
tinh bột có độ trong cao và xu hướng thoái hóa giảm.
3.2 Tinh bột ete hóa[3]:
Khi huyền phù tinh bột nồng độ 30-40% phản ứng với ethylene oxide hay
propylene oxide trong môi trường kiềm sẽ tạo ra dẫn xuất hydroxyethyl hay
hydroxypropyl của tinh bột. Mức độ thay thế có thể kiểm soát được nhờ điều
17

chỉnh các điều kiện phản ứng. Loại tinh bột này có khả năng trương nở rất
tốt trong nước lạnh và ethanol.
3.3 Biến tính nhẹ bằng axit[3]:
Thủy phân nhẹ tinh bột bằng acid tạo ra một sản phẩm ít tan trong nước
lạnh, nhưng tan tốt trong nước nóng, có độ nhớt và hiện tượng thoái hóa
thấp. Tinh bột này dùng làm chất tạo độ đặc và làm màng film bảo vệ.
3.4 Tinh bột ester:
Tinh bột este là biến tính tinh bột bằng cách thay thế nhóm OH của tinh bột
bằng nhóm este. Mức độ thế của nhóm OH dọc theo chuỗi tinh bột thường
được gọi là mức độ trung bình thay thế (DS). Mức độ thế phải đảm bảo cho
sản phẩm tinh bột cacboxymetyl cuối cùng có độ thấm ướt tốt mà vẫn đạt
yêu cầu về độ trương nở. Mức độ thế là tỷ lệ mol tác nhân/D-glucoso, Mức
độ thế tối đa là 3, khi cả nhóm OH được thay thế trên mỗi đơn vị
glucose trong cùng một chuỗi tinh bột. Các tác nhân hữu cơ và vô cơ chủ
yếu được thay thế nhóm OH đã được FDA đưa ra được sử dụng trong thực
phẩm là andehyt acetic, vinyl acetat, H3PO4, HNO3…
Este hoá tinh bột có thể sử dụng các tác nhân vô cơ và dẫn xuất (H3PO4,
HNO3, HCl, muối photphat) hay các tác nhân hữu cơ RCOOH và dẫn
xuất (anhydrit, clo axit cacboxylic). Trong thực tế, được sử dụng nhiều nhất
là axit photphoric, axit axetic và dẫn xuất.
CHƯƠNG III. TINH BỘT LIÊN KẾT
NGANG (TINH BỘT ESTE HÓA)
I. Cơ chế biến tính tinh bột bằng phương pháp tạo liên kết ngang.
Nói chung, tinh bột có chứa hai loại hydroxyl quan trọng là (6-OH) và (2-
OH và 3-OH) có thể phản ứng với các tác nhân tạo lưới tạo ra tinh bột liên
kết ngang. Tinh bột tạo lưới nhằm hạn chế khả năng trương của hạt tinh bột
trong quá trình chế biến [19].
18
Bất kỳ phân tử nào có khả năng phản ứng với hai hoặc nhiều nhóm
hydroxyl đều tạo được liên kết ngang (tạo lưới) giữa các mạch tinh bột. Các

tác nhân tạo lưới cho phép bởi FDA như photpho oxyclorua, trimetaphotphat
các andehit, đianehit, diepoxy, N,N'- metylenbisacrylamit (M A), axit
boric là những chất có thể tạo lưới các mạch tinh bột. Quá trình tạo liên
kết ngang cũng cố các liên kết hydro trong hạt, cùng với các liên kết hoá học
hoạt động như cầu liên kết giữa các phân tử tinh bột. Các yếu tố quan trọng
ảnh hưởng đến phản ứng tạo liên kết ngang bao gồm thành phần hoá học của
tác nhân, nồng độ tác nhân, pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng [19,20].
Tạo lưới của tinh bột với oxyclophotpho là phản ứng diễn ra nhanh tạo ra
distarch phophate. Phản ứng này đặc biệt hiệu quả trong môi trường kiềm
với pH bằng 11 trong sự có mặt của Na
2
SO
4
[19,20,21].

Liên kết ngang của tinh bột phản ứng nhanh với adipate ở pH bằng 8 tạo ra
sản phẩm tinh bột biến tính kép.
19
Khi sử dụng tác nhân tạo lưới photpho oxyclorua, phản ứng diễn ra rất nhanh,
sản phẩm thu được có thể dùng làm nhựa trao đổi cation. Phản ứng tạo lưới của
tinh bột với natri trimetaphotphat (STMP) và epiclohydrin (EPI) diễn ra chậm hơn
nhiều. Các liên kết ngang được hình thành bởi photpho oxyclorua tỏ ra hiệu quả
hơn trong việc ngăn quá trình trương của hạt so với liên kết ngang thu được từ
phản ứng với STMP hay EPI [22,23].
Khi sử dụng tác nhân tạo lưới STMP trong môi trường kiềm sẽ thu được distarch
photphat. STMP là một phụ gia thực phẩm quan trọng nhất và là chất rắn có độc
tính thấp. Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp truyền thống là tiến hành phản ứng
trong pha lỏng thì rất khó đạt được mức độ tạolưới cao trong khoảng thời gian
ngắn. Sử dụng bức xạ vi sóng có thể cải thiện giá trị độ thế (DS) của tinh bột tạo
lưới và rút ngắn đáng kể thời gian phản ứng so với phương pháp truyền thống

[19,20].
Ngoài ra, quá trình tạo liên kết ngang cũng có thể được tiến hành bằng kỹ thuật tạo
nhũ tương, trong đó tinh bột được làm cho không tan trong nhũ tương nước trong
dầu để tạo các hạt hình cầu. Các vi hạt này được tạo lưới bằng trinatri
trimetaphotphat (TSTP) với hàm lượng khác nhau. Khi tăng hàm lượng TSTP thì
kích thước hạt và dung lượng mang tăng nhưng độ trương phụ thuộc nồng độ
20
TSTP theo hình chuông. Gần đây, vi hạt tinh bột được tạo thành từ kỹ thuật tạo
nhũ rất được quan tâm do nó được xem như phương tiện vận chuyển các thành
phần thực phẩm như vitamin, chất chống oxy hoá, các vi khuẩn sống có ích [22].
Quá trình tạo lưới c a tinh bột với EPI là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất
trong hoá học polysaccarit. Phản ứng của tinh bột với EPI tạo thành distarch
glyxerin, Mức độ tạo lưới cao hơn khi phản ứng được tiến hành trong dung môi
N,N'- dimetylformamit (DMF). Sản phẩm có khả năng liên kết nước cao hơn so
với tinh bột tự nhiên, tuy nhiên, khi tăng mức độ tạo lưới thì khả năng liên kết
nước giảm dần. Nếu tiến hành phản ứng có mặt amoniac, sản phẩm chứa nhóm
amin bậc được sử dụng để thu hồi thuốc nhuộm trong dung dịch nước [22,24].
Tuy nhiên đến nay, epiclohydrin không còn được sử dụng rộng rãi làm chất tạo
lưới trong công nghiệp thực phẩm bởi các nhà sản xuất tinh bột ở Mỹ cho rằng
chúng có thể gây ung thư.
21
Tinh bột cũng sẽ thu được tính chất mới khi cho tác dụng với axit boric. Khi đó 4
nhóm hydroxyl của hai mạch tinh bột nằm gần nhau sẽ tạo phức với axit boric
(phức bisdiol). Tinh bột sẽ dai hơn, giòn hơn và cứng hơn.
Ngoài ra, người ta cũng có thể sử dụng tác nhân tạo lưới là MBA hay tạo lưới bề
mặt bằng bức xạ tử ngoại [20,23].
II. Quy trình sản xuất tinh bột liên kết ngang – tinh bột phosphate:

22
Khuấy

Nước
Tinh bột sắn
NaOH khan
Điều chỉnh pH
dung dịch trimetaphotphat
Hòa trộn hỗn hợp
Tách li tâm
Sấy sơ bộ


1. Quá trình khuấy:
• Mục đích:
Hòa trộn đều hỗn hợp dung dịch huyền phù bao gồm: nước và tinh bột sắn. Các
phân tử tinh bột sẽ tiếp xúc trực tiếp với nước đồng thời thực hiện quá trình hút
nước, làm trương nở hạt tinh bột. Tạo thành dung dịch lỏng để thực hiện các
quá trình khuấy trộn các thành phần trimetaphotphat và NaOH khan ở những
giai đoạn tiếp theo.
Cách thực hiện:
23
Nước thải
Nung
Làm nguội
nước
Hòa trộn
Lọc và rửa
Nước thải
Nghiền mịn, rây
Sấy
Sản phẩm
Cho nước vào tinh bột sắn khô (độ ẩm <10%) vào máy khuấy với tỷ lệ tinh bột

và nước thường là theo tỉ lệ 2:1.
• Các biến đổi của quá trình:
Các hạt tinh bột sẽ hút nước, làm cho thể tích hạt tinh bột tăng lên, hạt tinh bột
sẽ bị trương nở, cấu trúc bên trong của hạt tịnh bột trở nên lỏng lẻo hơn.
• Các thiết bị máy khuấy trộn được sử dụng:
2. Quá trình điều chỉnh pH:
• Mục đích:
Quá trình điều chỉnh nồng độ pH của môi trường nhằm mục đích ổn định nồng
độ pH, đồng thời tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra. Vì phản ứng giữa tinh bột
và trimetaphotphat chỉ xảy ra trong điều kiện pH từ 8.5-10.5, cho nên ta phải
điều chỉnh nồng độ pH trong trong dung dịch sao cho thích hợp để phản ứng
xảy ra.
24
• Cách thực hiện:
Tinh bột sau khi được khuấy trộn với nước sẽ thu được dung dịch tinh bột lỏng.
Cho từ từ NaOH khan vào hỗn hợp dung dịch này với một nồng độ và khối
lượng thích hợp sao cho pH trong dung dịch phải đạt từ 8.5-10.5 để tạo điều
kiện cho phản ứng xảy ra.
• Các biến đổi:
Trong điều kiện pH các hạt tinh bột sẽ hấp thụ NaOH làm cho cấu trúc của hạt
tinh bột lỏng lẻo hơn, các liên kết của hạt tinh bột cũng không còn được bền
vững.
3. Quá trình hòa trộn hỗn hợp:
• Mục đích:
Các hạt tinh bột sẽ tiếp xúc trực tiếp với tác nhân tạo lưới là trimetaphotphat,
làm cho trimetaphotphat phân tán vào bên trong các hạt tinh bột. Quá trình này
làm đồng nhất hỗn hợp ban đầu, đồng thời tạo điều kiện cho các phản ứng hóa
học xảy ra cho quá trình tạo liên kết ngang.
• Cách tiến hành:
Cho dung dịch trimetaphotphat vào hỗn hợp dung dịch tinh bột và NaOH sau

khi được điều chỉnh pH phù hợp qua thiết bị hòa trộn với tỉ lệ thích hợp. Thực
hiện quá trình hòa trộn hỗn hợp trên trong vòng 30 phút. Sau đó hỗn hợp sẽ
được đem đi xử lí ở những công đoạn tiếp theo.
• Các biếnđổi:
Các hạt tinh bột sẽ tiếp thục thực hiện quá trình hút nước, làm trương nở hạt
tinh bột, đồng thời các phân tử trimetaphotphat cũng theo nước phân tán vào
bên trong hạt tinh bột để tới giai đoạn nung thì phản ứng giữ tinh bột và
trimetaphotphat sẽ diễn ra.
• Thiết bị hòa trộn:
25