NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC












NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH
ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM







Giáo viên hướng dẫn: KS. Diệp Thanh Tùng
Họ và Tên sinh viên: Nguyễn Quốc Thắng




Tp.HCM, 2013

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />i

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
TÓM TẮT iv
ABSTRACT v
DANH SÁCH CÁC HÌNH vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG vii
Chương 1 3
1.1 Đặt vấn đề 3
1.2 Mục đích đề tài 3
1.3 Nội dung đề tài 3
1.4 Yêu cầu đề tài 4
Chương 2 5
2.1 Tổng quan tinh bột 5
2.1.1 Cấu tạo 5
2.1.2 Cấu trúc tinh thể 7
2.1.3 Các phản ứng tiêu biểu 7
2.1.3.1 Phản ứng thủy phân 7
2.1.3.2 Phản ứng tạo phức 7
2.1.3.3 Tính hấp thụ của tinh bột 8
2.1.3.4 Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột 8
2.1.4 Những tính chất vật lý của huyền phù tinh bột trong nước 9
2.1.4.1 Tính hòa tan của tinh bột 9
2.1.4.2 Sự trương nở 9
2.1.4.3 Tính chất hồ hóa của tinh bột 9
2.1.4.4 Tính chất cơ kết cấu của hồ tinh bột 9
2.1.4.5 Khả năng tạo gel và thoái hóa gel 10
2.2 Tinh bột biến tính 10

2.2.1 Tổng quan 10
2.2.2 Phân loại tinh bột biến tính 10
2.2.3 Phương pháp biến tính tinh bột 11
2.2.3.1 Phương pháp vật lý 11
2.2.3.2 Phương pháp hóa học 13
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />ii

2.2.3.3 Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang 17
2.2.3.4 Enzyme 18
2.3 Ứng dụng tinh bột biến tính 19
2.3.1 Ứng dụng trong bánh mì nướng 19
2.3.2 Làm chất ổn định sữa chua 20
2.3.3 Sản xuất bánh phồng tôm 20
2.3.4 Sản xuất bánh quy xốp 20
2.3.5 Sản xuất giò chả 20
Chương 3 21
3.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm 21
3.2 Nguyên vật liệu, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 21
3.2.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm 21
3.2.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 21
3.3 Phương pháp thí nghiệm 21
3.3.1 Phương pháp biến tính bằng axit 22
3.3.2 Phương pháp biến tính bằng bazơ 23
3.3.3 Phương pháp biến tính bằng H
2
O
2
23
3.3.4 Thử nghiệm sử dụng tinh bột biến tính ổn định cấu trúc sữa chua 24
Chương 4 26

4.1 Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột không biến tính – mẫu đối chứng
26
4.2 Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột biến tình bằng axit 26
4.3 Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột biến tính bằng NaOH pH = 10 27
4.4 Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột biến tính bằng H
2
O
2
0,3% 28
4.5 Ứng dụng tinh bột biến tính ổn định cấu trúc sữa chua 29
4.5.1 pH của các mẫu sản phẩm 29
4.5.2 Mối quan hệ giữa độ nhớt và tốc độ cắt của các mẫu sữa chua có bổ
sung tinh bột biến tính 30
4.5.3 So sánh ứng suất cắt và tốc độ cắt của các mẫu sản phẩm sữa chua . 32
4.5.4 Tiến hành đo cấu trúc các mẫu sữa chua 34
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 38
PHỤ LỤC A 39
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />iii

PHỤ LỤC B 42

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />iv

TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu sản xuất tinh bột biến tính và ứng dụng
trong chế biến thực phẩm” được tiến hành tại phòng thí nghiệm I4, Bộ Môn
Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời
gian từ đến .
Các thí nghiệm được bố trí nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian biến

tính đối với các phương pháp biến tính khác nhau lên độ nhớt của tinh bột biến
tinhCác chất được sử dụng để biến tính tinh bột là HCl, NaOH và H
2
O
2
và thời
gian biến tính được lựa chọn theo 3 mức 0,5 – 1 – 1,5h.
Kết quả phân tích thời gian chảy cho thấy HCl mang lại hiệu quả cao nhất
trong việc cắt đứt chuỗi phân tử tinh bột.Thí nghiệm ứng dụng tinh bột biến tính
lên sữa chua cũng chỉ ra rằng tinh bột biến tính bằng HCl đem lại cấu trúc gel
vững chắc nhất nhưng có thể ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm vì làm thay đổi pH
của hệ.



Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />v

ABSTRACT
The study "Research about modified starch production and applications
in food processing" was conducted in the laboratory I4, Department of Chemical
Technology, University of Agriculture and Forestry, Ho ChiMinh, from to.
The experiment was arranged in order to examine the influence of the
modified time for different modification methods on the viscosity of the starch
processing. In which the time factor is performed at different time intervals - 0.5 h;
1h; 1.5 h. Processing methods are classified based on modified substances - acids,
bases, H
2
O
2
.

Treatment results in excel, then make a comparison between the modified
method modified in the same period of time, compare the elements in the same
time a modified method. After a series of comparative method, we find the optimal
conditions of modified method and modified time.
Then implementation of modified starch in optimal conditions. Test
conducted on samples and sensory evaluation by morphological and structural
products.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Cấu trúc phân tử tinh bột 5
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử Amylose 6
Hình 2.3: Cấu trúc phân tử Amylopectin 6
Hình 2.4: Cơ chế phản ứng thủy phân 7
Hình 2.5: Biến tính bằng phương pháp gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao 13
Hình 2.6: Quy trình sản xuất theo phương pháp Robyt 15
Hình 2.7: Quy trình sản xuất theo phương pháp Ali và Kemf 16
Hình 2.8: Quy trình sản xuất tinh bột biến tính bằng tác nhân oxy hóa mạnh 16
Hình 2.9: Tạo liên kết ngang trong tinh bột 17
Hình 2.10: Quy trình biến tính tinh bột bằng enzyme 19
Hình 3.1: Sơ đồ biến tính tinh bột bằng axit 22
Hình 3.2: Sở đồ biến tinh bột bằng NaOH 23
Hình 3.3: Sơ đồ biến tính tinh bột bằng H
2
O
2
24
Hình 4.1: Sự phụ thuộc của thời gian chảy vào thời gian biến hình của tinh bột biến
tính tại nồng độ HCl 0,25M 26
Hình 4.2: Biến tính tinh bột bằng HCl 27

Hình 4.3: Sự phụ thuộc của thời gian chảy vào thời gian biến hình của tinh bột biến
tính bằng NaOH pH = 10 27
Hình 4.4: Sự phụ thuộc của thời gian chảy vào thời gian biến hình của tinh bột biến
tính bằng H
2
O
2
0,3% 28
Hình 4.5: Phối trộn tinh bột biến tính vào sữa chua 29
Hình 4.6: Mối quan hệ giữa độ nhớt và tốc độ cắt của các mẫu sữa chua có bổ sung
tinh bột biến tính 31
Hình 4.7: Quan hệ của ứng suất cắt và tốc độ cắt của các mẫu sữa chua 33
Hình 4.8: Đo độ nhớt của sữa chua có bổ sung tinh bột biến tính 34
Hình 4.9: Đo cấu trúc sữa chua 35



Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Nhiệt độ hồ hóa các loại tinh bột 8
Bảng 3.1: Khảo sát thời gian biến tính và nồng độ của HCl 22
Bảng 3.2 : Khảo sát thời gian biến tính bằng NaOH pH = 10 23
Bảng 3.3: Khảo sát thời gian biến tính bằng H
2
O
2
24
Bảng 4.1: Thời gian chảy của tinh bột không biến tính 26
Bảng 4.2: Giá trị pH của các mẫu sữa chua 29

Bảng 4.3: Kết quả đo cấu trúc của các mẫu sữa chua 34

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />3



Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Tinh bột từ lâu đã được sử dụng một cách phổ biến và rộng rãi trong đời sống
của mỗi người. Chúng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như làm bánh,
vật liệu trong dược phẩm, công nghiệp dệt,… Tuy nhiên những ứng dụng đó vẫn
chưa khai thác hết tiềm năng của tinh bột.
Trước thực trạng đó, các hoạt động nghiên cứu chuyên sâu về ứng dụng của
tinh bột biến tính đã được tiến hành nhằm mở rộng tính ứng dụng cao của tinh bột
trong đời sống hiện tại. Ví dụ: các hoạt động nghiên cứu sử dụng tinh bột biến tính
làm bao bì sinh học thay thế cho bao bì có nguồn gốc từ hóa dầu, sử dụng tinh bột
biến tính dùng làm chất ổn định, chất tạo gel, tạo đặc trong thực phẩm,
Nguyên liệu để sản xuất ra tinh bột biến tính chủ yếu từ nguồn tinh bột mì,
tinh bột bắp. Và để không làm ảnh hưởng đến an ninh lương thực của vì vậy tinh
bột mì được ưu tiên sử dụng. Nhằm tìm ra một hướng sản xuất mới từ một nguồn
nguyên liệu khác – bột bắp – và khảo sát lại đặc tính tạo gel và độ nhớt của dịch
nhằm xem xét khả năng phù hợp trong ứng dụng vào thực phẩm.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó và được sự cho phép của Bộ môn Công Nghệ
Hóa Học, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng
dẫn của KS. Diệp Thanh Tùng, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sản
xuất tinh bột biến tính để ứng dụng trong bảo quản, chế biến thực phẩm”.
1.2 Mục đích đề tài
 Nghiên cứu biến tính tinh bột trên nền bột bắp.
 Đánh giá ảnh hưởng của tác nhân biến tính và thời gian biến tính lên

tinh bột khi được sử dụng làm phụ gia thực phẩm.
1.3 Nội dung đề tài
 Thực hiện biến tính tinh bột bằng các tác nhân khác nhau như: axit
(HCl), bazơ (NaOH), tác nhân oxy hóa mạnh (H
2
O
2
).
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />4

 Phân tích sự ảnh hưởng của yếu tố thời gian lên sự biến tính của tinh
bột.
 Thử nghiệm sử dụng tinh bột biến tính làm phụ gia trong sản xuất sữa
chua.
1.4 Yêu cầu đề tài
 Tìm ra sựảnh hưởng của các tác nhân biến tính (axit, bazo, tác nhân
oxy hóa mạnh) và thời gian biến tính lên tính chất của tinh bột.
 Đánh giá được ảnh hưởng của tinh bột biến tính lên cấu trúc của sản
phẩm thực phẩm (sữa chua).
 Thử nghiệm sử ảnh hưởng về đặc tính độ nhớt của thực phẩm (sữa
chua).
 Không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm khi cho vào, đạt được
yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm.
 Có khả năng dùng làm phụ gia trong thực phẩm.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />5



Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan tinh bột
2.1.1 Cấu tạo
Tinh bột là một polysaccharide bao gồm các đơn vị D-glucose nối với nhau
bởi các liên kết - glycozide, có công thức phân tử là (C
6
H
10
O
5
)
n
(n có thể từ vài

trăm đến hơn 1 triệu). Tinh bột có dạng hạt màu trắng và được tạo nên bởi hai loại
polymer là amylose và amylopectin.Tỉ lệ amylose/amylopectin xấp xỉ trong gạo
nếp hoặc ngô nếp gần như 100% là amylopectin.


Hình 2.1: Cấu trúc phân tử tinh bột
 Amylose
Là polysaccharide mạch thẳng, cấu tạo gồm các gốc D- glucopyranose, liên
kết nhau bằng liên kết α-1-4-glycoside. Trọng lượng phân tử của amylose khoảng
105-106.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />6

Hình 2.2: Cấu trúc phân tử Amylose
Có 2 loại amylose:
 Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp (khoảng 1000-2000) và
bị phân ly hoàn toàn bởi β-amylase.
 Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, chỉ bị β-amylase phân hủy
60%.
Amylose có thể hòa tan trong nước nóng đến nồng độ 15%, dung dịch kiềm
loãng, acid dicloacetic, acid formic, aldehyde formic,… cũng có khả năng hòa tan
amylase. Dung dịch amylose thu được có độ nhớt tương đối cao.
Amylose có khả năng tương tác với iod cho màu xanh đặt trưng, phức hợp
hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 620nm.
 Amylopectin
Amylopectin là polysaccharide mạch thẳng phân nhánh, cấu tạo gồm các góc
-D-glucopyranose, liên kết nhau bằng liên kết -1-4- glycoside trên mạch chính,
tại các điểm phân nhánh, các gốc glucose liên kết nhau bằng liên kết -1-6-
glycoside. Mỗi nhánh trong phân tử amylopectin chứa khoảng 15-30 gốc
glucose.Phân tử lượng amylopectin từ 10

7
-10
8
.


Hình 2.3: Cấu trúc phân tử Amylopectin
Amylopectin có khẳ năng gắn kết đặt trưng với lectin ở đầu cuối không khử
của nó tạo kết tủa.Dựa vào tính chất này người ta có thể tách amylopectin ra khỏi
tinh bột. Amylopectin cũng có khả năng kết hợp với iod (khoảng 0,2% khối lượng)
tạo phức hợp hấp thụ mạnh nhất ở 550nm.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />7

Khi đun nóng trong nước, amylopectin tạo dung dịch trong, đặc, dính và có
độ nhớt cao. Amylopectin không bị thoái hóa, khả năng tạo gel kém.
2.1.2 Cấu trúc tinh thể
Hạt tinh bột có dạng hình tròn, hình bầu dục, hay hình đa giác. Trong cùng
một loại tinh bột, hình dáng và kích thước hạt có thể khác nhau.
Tinh bột có bản chất bán tinh thể với nhiều mức độ tinh thể hóa khác
nhau.Khả năng tạo cấu trúc tinh thể của tinh bột liên quan chủ yếu đến thành phần
amylopectin.Trong lớp tinh thể, các đoạn mạch thẳng của amylopectin liên kết với
nhau thành các sợi xoắn kép, xếp thành dãy và tạo thành chùm, phần mạch nhánh
nằm ở các lớp vô định hình.Các lớp tinh thể và vô định hình của amylopectin tập
hợp thành các cấu trúc hình cầu có kích thước khác nhau.Thành phần amylose của
tinh bột, ngoài việc tham gia tạo cấu trúc xoắn còn hiện diện trong cấu trúc tinh
thể của tinh bột dưới dạng phức hợp với lipid.
2.1.3 Các phản ứng tiêu biểu
2.1.3.1 Phản ứng thủy phân

Hình 2.4: Cơ chế phản ứng thủy phân

Phản ứng thủy phân cắt đứt liên kết - D (1,4) glycoside bằng các tác nhân
acid hoặc enzyme. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu, dạng hồ hóa
hay dạng paste. Còn enzyme, chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa.Một số
enzyme thường dùng là -amylase, β-amylase.Đặc trưng của phản ứng này là sự
giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường.
2.1.3.2 Phản ứng tạo phức
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />8

Phản ứng đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iod.Khi tương tác với iod,
amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Để phản ứng được thì các phân tử
amylose phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amylose bao
quanh phân tử iod. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với
iod vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Acid và một số muối như:
KI, Na
2
SO
4
tăng cường độ phản ứng.
Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iod, tương ứng
với một vòng xoắn một phân tử iod.Amylopectin tương tác với iod cho màu nâu
tím.Về bản chất phản ứng màu với iod là hình thành hợp chất hấp thụ.
Ngoài khả năng tạo phức với iod, amylose 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
thơm, phenol, các xento phân tử lượng thấp.
2.1.3.3 Tính hấp thụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì bề
mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự.Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy
và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này.Các ion liên kết với tinh bột

thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột.Khả năng hấp thụ của các
loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của
chúng.
2.1.3.4 Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột

Bảng 2.1: Nhiệt độ hồ hóa các loại tinh bột
Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa
Ngô 62 – 73
Ngô nếp 62 – 72
Lúa miền 68 – 75
Lúa miền nếp 67 – 74
Gạo 68 – 74
Lúa mì 59 – 62
Sắn 52 – 59
Khoai tây 59 – 70

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />9

Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép
điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình công
nghiệp, còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất
nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinh bột và
nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là cơ
sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể.
2.1.4 Những tính chất vật lý của huyền phù tinh bột trong nước
2.1.4.1 Tính hòa tan của tinh bột
Tinh bột không hòa tan trong nước lạnh. Hòa tan trong dung dịch kiềm và
một số muối kim loại nặng. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, cồn là tác nhân tốt để
tăng hiệu quả thu hồi tinh bột.
2.1.4.2 Sự trương nở

Khi ngâm tinh bột vào nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm cho
hạt tinh bột trương phồng lên. Đây là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột. Các
loại tinh bột khác nhau sẽ có độ trương nở khác nhau.
2.1.4.3 Tính chất hồ hóa của tinh bột
Ở nhiệt độ thường tinh bột hấp thụ 25-50% nước. Khi tăng nhiệt độ hạt tinh
bột bị trương nở (liên kết hydro bị phá vỡ) tinh bột bị thay đổi trạng thái. Đó là
hiện tượng hồ hóa tinh bột.
Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái ban đầu có mức độ oxi
hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa không
phải một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Các biến đổi hóa lý khi hồ
hóa như sau: hạt tinh bột trương nở, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân
tửmạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel.
Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH mà
nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn.
2.1.4.4 Tính chất cơ kết cấu của hồ tinh bột
Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau
làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có
độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt
của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt
phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />10

bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các
thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột
thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột.
2.1.4.5 Khả năng tạo gel và thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp
xếp lại 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 đậm đặc vừa phải, phải được
hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng

thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực
tiếp các mạch polyglycoside hoặc gián tiếp qua phân tử nước.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ
thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh
đông rồi sau đó cho tan giá.
2.2 Tinh bột biến tính
2.2.1 Tổng quan
Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi
một dạng tinh bột hoặc một dẫn suất tinh bột nhất định như: tinh bột phải có độ
hòa tan tốt, giàu amylose, amylopectin, tính bền…
Biến hình tinh bột tức là biến đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột để mang lại
cho tinh bột nhiều tính chất mới.
Mục đích biến hình tinh bột:
 Giảm sự thoái hóa tinh bột;
 Thay đổi độ nhớt bằng cách thay đổi trọng lượng phân tử ;
 Gia tăng sự ổn định khi làm lạnh hoặc cấp đông – rã đông;
 Tăng giá trị cảm quan;
 Tạo mặt hàng mới.
2.2.2 Phân loại tinh bột biến tính
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 monomer và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />11

hiện một số liên kết mới 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: 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 hóa cũng được xếp vào nhóm này. Một số loại tinh bột được oxi
hóa bởi KMnO
4
trong môi trường acid được sử dụng thay thế agar, pectin trong
sản xuất bánh kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ hộp. Các sản phẩm
tinh bột oxi hóa yếu cũng được dùng trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí
của khối bột nhào, giảm thời gian lên men và tăng chất lượng bánh. Tinh bột oxi
hóa bởi hypoclorid, H
2
O
2
, 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
nhóm hydroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hóa học hay đồng trùng hợp
với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polysaccharide 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 hydroxyl 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
acetate, tinh bột phosphate, tinh bột oxi hóa…
2.2.3 Phương pháp biến tính tinh bột
Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp như
sau:
 Phương pháp biến hình vật lý
 Phương pháp biến hình hóa học
 Phương pháp biến hình bằng enzyme.
2.2.3.1 Phương pháp 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.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />12

 Trộn với chất rắn trơ
Tinh bột có ái lực với nước nhưng nếu hòa tan trực tiếp vào nước thì sẽ bị
vón cục. Có thể làm cho tinh bột phân tán tốt vào nước nếu đầu tiên đem trộn nó
với chất rắn trơ. Khi trộn đồng đều sẽ làm cho các hạt tinh bột cách biệt nhau về
vật lý do đó sẽ cho phép chúng hydrate hóa một cách độc lập và không kết thành
khối.
 Biến hình bằng hồ hóa sơ bộ
Tinh bột ban đầu được hồ hóa trong một lượng thừa nước, sau đó sấy phun
hoặc là sấy thùng quay. Dưới tác dụng nhiệt ẩm làm đứt các liên kết giữa các phân
tử, làm phá vỡ cấu trúc của các hạt tinh bột khi hồ hóa.
Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau:
 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.
Do đó, người ta thường dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ trong trường hợp khi cần
độ đặc, giữ nước mà không cần nấu.
Tinh bột loại này nếu đi từ tinh bột amylopectin thì sẽ làm tăng độ tươi cho
sản phẩm, tăng độ trong suốt, độ đàn hồi cũng như làm bền độ nhớt.
 Gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao
Dextrin là sản phẩm phân giải nửa vời của tinh bột. Thực tế pirodextrin thu
được khi gia nhiệt tinh bột khô ở nhiệt độ 175-195
o
C trong thời gian 7-18h.

Phương pháp chế tạo pirodextrin như sau:
 Phun axit (với lượng 0,05-0,15% trọng lượng tinh bột ) vào tinh bột có
độ ẩm khoảng 5%. Có thể dùng AlCl
3
làm chất xúc tác. Cũng có thể
cho thêm các tác nhân kiềm tính như Canxi phosphate, Natri
bicacbonate hoặc Tritanolamine làm chất đệm (để làm giảm bớt độ
acid khi ở nhiệt độ cao). Sau khi sấy nhẹ tinh bột đến độ ẩm từ 1-5%
thì tiến hành dextrin hóa trong thiết bị trộn có gia nhiệt bằng hơi, bằng
dầu hoặc đốt nóng trực tiếp. Dextrin hóa xong thì làm nguội. Khi
dextrin hóa thường xảy ra 2 phản ứng:
 Phân giải tinh bột thành sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hơn
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />13

 Phản ứng tái trùng hợp các sản phẩm vừa mới tạo thành ở trên chủ yếu
bằng liên kết 1-6 tạo cấu trúc có độ phân nhánh cao
Ở giai đoạn đầu phản ứng thủy phân là chủ yếu, nên độ nhớt của tinh bột lúc
này bị giảm rất mạnh. Khi tăng nhiệt độ lên thì phản ứng tái trùng hợp mới trở
thành phản ứng chính.
Ngoài ra ở nhiệt độ cao còn xảy ra phản ứng chuyển glycoside: các liên kết
1-4 glycoside không bền trong amyloza lúc này sẽ chuyển thành liên kết 1-6 bền
hơn.


Hình 2.5: Biến tính bằng phương pháp gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao
Dưới tác dụng của nhiệt độ, tinh bột đã bị biến hình một cách sâu sắc, do đó
nhiều tính chất cũng bị thay đổi theo, độ hòa tan tăng, hàm lượng dextrin tăng,
đường khử tăng rồi giảm, độ nhớt giảm, màu sắc thay đổi.
Phụ thuộc vào nhiệt độ ta sẽ thu được dextrin trắng (95-120
0

C), dextrin vàng
(120-180
0
C), pirodextrin (170-195
0
C).
2.2.3.2 Phương pháp hóa học
Sử dụng các phản ứng ester, eter, acid hay kiềm hóa, sản phẩm chủ yếu của
phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý acid tinh bột eter, este hóa,
phosphate hóa.
 Acid
Dưới tác dụng của acid một phần các liên kết giữa các phân tử và trong phân
tử tinh bột bị đứt. Do đó làm cho kích thước phân tử giảm đi và tinh bột thu được
những tính chất mới.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />14

Trong sản xuất công nghiệp, người ta cho khuếch tán tinh bột (huyền phù
tinh bột 12-15Bx) trong dung dịch acid vô cơ có nồng độ 1-3%, rồi khuấy đều ở
nhiệt độ 50-55
0
C trong 12-14h. Sau đó trung hòa, lọc rửa và sấy khô.
Tinh bột biến tính bằng acid so với tinh bột ban đầu có những tính chất sau:
 Giảm ái lực với iod;
 Độ nhớt đặc trưng bé hơn ;
 Áp suất thẩm thấu cao hơn do khối lượng phân tử trung bình bé 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;
 Chỉ số kiềm cao hơn.

Có 2 phương pháp biến hình bằng acid đó là:
 Biến hình bằng acid trong môi trường ancol;
 Biến hình bằng acid trong môi trường nước.
 Phương pháp biến tính bằng acid trong môi trương ancol
Tạo ra những sản phẩm tinh bột mạch ngắn hơn, các dextrin hoặc các đường.
Trong môi trường ancol như ethanol hoặc methanol, do các ancol này có độ phân
cực nhỏ hơn nước nên độ phân ly của acid tham gia xúc tác cũng nhỏ hơn, do đó
phản ứng thủy phân làm biến dạng tinh bột diễn ra chậm hơn so với trong môi
trường nước. Vi vậy chúng ta có thể điều chỉnh và khống chế quá trình biến hình
tinh bột để tạo ra các sản phẩm có mạch phân tử mong muốn một cách dễ dàng
hơn và đạt hiệu suất thu hồi cao hơn.
Quy trình sản xuất theo phương pháp Robyt (cho sắn):
Acid HCl đậm đặc trộn với 100ml môi trường, sau đó khuấy đều, đậy kín
miệng bình và biến hình trong 72 giờ.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />15


Hình 2.6: Quy trình sản xuất theo phương pháp Robyt
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân cắt mạch tinh bột trong quá trình
biến hình chủ yếu là nhiệt độ, hàm lượng acid, nồng độ dịch tinh bột và loại môi
trường.Khả năng phân cắt mạch tinh bột biểu thị bằng chỉ số mức độ trùng hợp
mạch tinh bột.
 Phương pháp biến tính bằng acid trong môi trương nước
Quy trình theo phương pháp Ali và Kemf:

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />16

Hình 2.7: Quy trình sản xuất theo phương pháp Ali và Kemf
Biến hình trong môi trường ethanol và methanol đắt tiền, tái chế phức tạp,

thời gian dài, tốn nhiều thiết bị, giá thành cao. Biến hình bằng acid trong môi
trường nước khắc phục được những nhược điểm trên.
Tinh bột khô được phân tán trong nước thành dịch huyền phù với nồng độ
33% và biến hình với xúc tác là dung dịch acid HCl 0,5N ở 50
o
C trong điều kiện
khuấy trộn liên tục. Khi biến hình kết thúc, trung hòa bằng dung dịch NaOH 1N
đến trung tính và rửa sạch tinh bột bằng máy ly tâm siêu tốc và nước nhiều
lần.Cuối cùng là sấy, nghiền, rây để thành phẩm có W<12%.
 Phương pháp biến tính bằng kiềm
Trong môi trường kiềm, tinh bột hòa tan rất dễ vì kiềm làm ion hóa từng
phần và do đó làm cho sự hydrate hóa tốt hơn. Kiềm có thể phá hủy tinh bột từ đầu
nhóm cuối khử thông qua dạng enol. Sự phá hủy kiềm cũng có thể xảy ra ngẫu
nhiên ở mạch nhất là khi có mặt oxi và có gia nhiệt.
 Tác nhân oxy hóa mạnh
Với tác nhân oxi hóa là NaOCl chứa 6% Clo tự do

Hình 2.8: Quy trình sản xuất tinh bột biến tính bằng tác nhân oxy hóa mạnh
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />17

Hiện nay tác nhân được dùng phổ biến là hypoclorite. Dùng dung dịch Natri
hypoclorite có chứa 5-10% Clo tự do hoặc dùng nước javel có chứa 6% Clo tự do.
Tinh bột khô khuấy trộn trong nước và NaOH 0,01N thành huyền phù tinh
bột có nồng độ 33-34% và có pH=8-10. Để biến hình cho dung dịch NaClO có
chứa 5-10% Clo tự do, khuấy đều ở nhiệt độ 21-31
o
C cho đến khi đạt mức độ oxi
hóa cần thiết (4-6h). Sau đó tiến hành trung hòa hỗn hợp bằng HCl 0,01N đến
pH=6-6,5. Để tách Clo còn lại dùng Natrithiosunfate 0,1N, để kiểm tra quá trình
tách Clo hoàn toàn tiến hành thử bằng dung dịch KI 0,1N. Nếu còn Clo tự do sẽ

đẩy I
-
tạo thành I
2
làm cho hồ tinh bột chuyển sang màu xanh. Tiếp tục cho
Na
2
S
2
O
3
cho đến khi không còn Clo tự do. Tiến hành rửa lại bằng nước và li tâm
nhiều lần cho đến khi thử các hóa chất hòa tan trong nước không còn nữa. Để thử
xem còn muối lưu huỳnh không dùng H
2
SO
4
và đun nhẹ. Nếu có kết tủa lưu huỳnh
màu vàng xuất hiện, sau khi tách hết các chất hòa tan, tiến hành sấy 35
o
C đến độ
ẩm 10-12%, nghiền nhỏ, sàng và bảo quản.
2.2.3.3 Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang
Nhằm tạo ra liên kết cộng hóa trị giữa các nhóm hydroxyl (OH
-
) trên cùng
một phân tử hoặc hai phân tử khác nhau. Bất kì phân tử nào có khả năng phản ứng
với hai (hay nhiều hơn) nhóm hydroxyl đều tạo ra được liên kết ngang giữa các
mạch 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 aicd

boric, khi đó giữa các mạch polyglycoside sẽ tạo ra các liên kết ngang như trong
hình.

Hình 2.9: Tạo liên kết ngang trong tinh bột
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />18

Các tác nhân tạo liên kết ngang với tinh bột như: monosodium phosphate
(SOP), sodium trimetaphosphate (STMP), sodium tripoly phosphate,
epichlorhydrin, phosphoryl chloride (POCl
3
)…
2.2.3.4 Enzyme
Là phương pháp biến tính tinh bột tiên tiến cho sản phẩm tinh bột biến tính
chọn lọc không bị lẫn những hóa chất khác. Sản phẩm thủy phân bằng enzyme của
phương pháp này là các loại đường glucose, fructose, các poliol như sorbitol,
mannitol.
Enzyme -amylase (EC .3.2.1.1): Các enzyme phân cắt liên kết ở nội mạch
(đầu khử) giải phóng ra glucose và các oligosaccharit có từ 2-7 đơn vị glucose.
Enzyme β-amylase (EC .3.2.1.2): Các enzyme phân cắt liên kết -1,4 ở ngoại
mạch (đầu không khử) giải phóng ra maltose có dạng β.
 Enzyme đặc hiệu với liên kết -1,6:
Pululanaza (EC.3.2.1.41): Enzyme này có thể thủy phân các liên kết -1,6
của tinh bột, glucogen, pululan và các dextrin giới hạn. Sự định vị của liên kết -
1,6 có ảnh hưởng lớn tới tác động của enzyme. Sự có mặt của 2 liên kết -1,4 nằm
kề bên liên kết -1,6 là điều kiện cần thiết cho enzyme phân cắt liên kết này.
Isoamilaza (EC.3.2.1.68): Enzyme này không có khẳ năng thủy phân pulutan
và không thể cắt đứt liên kết -1,6 của các phân tử chứa ít hơn ba liên kết -1,4
 Enzyme đặc hiệu liên kết -1,4 và -1,6:
Amiloglusidaza (EC.3.2.1.3) có thể giải phóng ra β-D glucose bằng cách thủy
phân lặp lại nhiều lần các liên kết -1,4 của mạch -glucan từ đầu không khử.

Chúng thủy phân được các liên kết -1,6 và -1,3 nhưng mức độ rất chậm.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />19


Hình 2.10: Quy trình biến tính tinh bột bằng enzyme
2.3 Ứng dụng tinh bột biến tính
2.3.1 Ứng dụng trong bánh mì nướng
Trong bánh mì nướng thì protein lúa mì và đặc biệt là gluten đóng một vai trò
quan trọng để hình thành kết cấu của bánh mì. Tuy nhiên, tinh bột là thành phần
chính và cũng góp phần vào sự hình thành cấu trúc và chất lượng của bột bánh mì.
Các trạng thái của tinh bột góp phần vào kết cấu của sản phẩm nướng. Nghiên cứu
gần đây cho thấy rằng tinh bột biến tính được phát triển để ngăn chặn các thuộc
tính không mong muốn của tinh bột, ảnh hưởng đến tính chất của khối bột và chất
lượng của bánh mì. Một số tinh bột biến tính sử dụng trong bánh mì nướng như:
hydroxypropylated, acetyl hóa,liên kết ngang.
Mẫu bánh mì chế biến từ bột thay thế hydroxypropylated và acetyl hóa tinh
bột sắn có một kết cấu dính, trong khi bánh mì với tinh bột sắn phosphoryl hóa
liên kết ngang có một cảm giác khô. Các bột thay thế bằng tinh bột sắn tự nhiên
hydroxypropylated và acetyl cho thấy độ nhớt cao và các sự cố lớn hơn, trong khi
với phosphoryl hóa tinh bột sắn liên kết ngang cho thấy độ nhớt thấp hơn và các
sự cố nhỏ hơn so với bột lúa mì. Những kết quả này nghĩa là trang thái nhớt của
tinh bột hồ hóa ảnh hưởng đến kết cấu của bánh mì.Bằng cách sử dụng tinh bột
biến tính, có thể kiểm soát kết cấu của sản phẩm và phát triển bánh mì có kết cấu
khác nhau từ bột mì.


Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />