ảnh hưởng của gốc phosphate đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn biến tính bằng liên kết ngang

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG






PHẠM HUYỀN TRÂN

ẢNH HƢỞNG CỦA GỐC PHOSPHATE ĐẾN MỘT
SỐ TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA TINH BỘT SẮN
BIẾN TÍNH BẰNG LIÊN KẾT NGANG


Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM





Cần Thơ, 2014


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG


Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:
ẢNH HƢỞNG CỦA GỐC PHOSPHATE ĐẾN MỘT
SỐ TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA TINH BỘT SẮN
BIẾN TÍNH BẰNG LIÊN KẾT NGANG


Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
Ths. Nguyễn Nhật Minh Phƣơng Phạm Huyền Trân
MSSV: 2111664
Lớp: CNTP K37




Cần Thơ, 2014
i

Luận văn đính kèm theo đây với đề tài: “ẢNH HƢỞNG CỦA GỐC
PHOSPHATE ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA TINH BỘT SẮN
BIẾN TÍNH BẰNG LIÊN KẾT NGANG” do Phạm Huyền Trân thực hiện và
báo cáo đã đƣợc hội đồng chấm luận văn thông qua.
Giảng viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện

Nguyễn Nhật Minh Phƣơng Phạm Huyền Trân

Cần Thơ, ngày…tháng… năm 2014
Chủ tịch hội đồng

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của tôi và Cô hƣớng dẫn. Kết quả, số
liệu đƣợc trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất
kì luận văn nào trƣớc đây.
Giảng viên hƣớng dẫn Sinh viên thực viên

Nguyễn Nhật Minh Phƣơng Phạm Huyền Trân

iii

LỜI CẢM TẠ
Xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Nhật Minh Phƣơng đã hết lòng
giúp đỡ và truyền đạt cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm quý báu để tôi hoàn
thành tốt luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy, Cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm
cũng nhƣ các Thầy Cô trong bộ môn khác đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực
hiện đề tài này.
Cảm ơn tất cả các anh chị quản lí phòng thí nghiệm cũng nhƣ tất cả các bạn trong
bộ môn Công nghệ thực phẩm đã hỗ trợ nhiệt tình cho tôi trong đề tài này.
Xin trân trọng cảm ơn!
Cần Thơ, ngày tháng năm 2014
Sinh viên thực hiện

Phạm Huyền Trân

iv

TÓM TẮT
Đề tài thực hiện nhằm mục đích khảo sát ảnh hƣởng của gốc phosphate đến một
số tính chất lý hóa của tinh bột sắn biến hình bằng cách tạo liên kết ngang với tác
nhân khác nhau. Các nhân tố khảo sát bao gồm (i) loại tác nhân: natri
trimetaphosphate (STMP), natri tripolyphosphate (STPP) và STMP/STPP (99/1,
w/w) (ii) nồng độ tác nhân (0−16%) (iii) thay đổi nhiệt độ (40−50
o
C) và thời gian
phản ứng (1−3 giờ) và (iv) thay đổi pH môi trƣờng biến hình (pH = 5−11). Đánh
giá kết quả của quá trình biến hình tinh bột sắn thông qua các chỉ tiêu: mức độ
trùng hợp (P
n
), độ hòa tan (%), độ trong của dung dịch hồ tinh bột (%T
650
).
Kết quả đƣợc ghi nhận nhƣ sau, quy trình sản xuất tinh bột sắn biến hình bằng
phƣơng pháp tạo liên kết ngang với tác nhân STMP/STPP (99/1, w/w) có nồng độ
từ 2−16%, nhiệt độ biến hình là 50
o
C trong thời gian 3 giờ, tinh bột biến hình thu
đƣợc có mức độ trùng hợp và các tính chất lý hóa khác nhau. Tinh bột biến hình
bằng phƣơng pháp tạo liên kết ngang có mức độ trùng hợp gia tăng đáng kể so với
tinh bột tự nhiên. Trong khi đó, độ hòa tan (%) và độ trong của dung dịch hồ tinh
bột (%T
650
) giảm đáng kể khi tăng nồng độ tác nhân, nhiệt độ, thời gian phản ứng

và pH môi trƣờng biến hình. Dƣ lƣợng phosphorus (%P) trong sản phẩm tinh bột
biến hình nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn FDA (<0,4%).
v

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ii
LỜI CẢM TẠ iii
TÓM TẮT iv
MỤC LỤC v
CHƢƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 GIỚI THIỆU 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU SẮN 3
2.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm 3
2.1.2 Giá trị dinh dƣỡng 8
2.1.3 Tinh bột sắn 10
2.1.4 Ứng dụng của tinh bột sắn trong công nghệ thực phẩm cũng nhƣ
ngành công nghiệp khác 11
2.2 Giới thiệu tổng quát về tinh bột 11
2.2.1 Tinh bột 11
2.2.2 Thành phần hóa học của tinh bột 14
2.2.3 Những tính chất của tinh bột 17
2.3 Giới thiệu tổng quát về tinh bột biến tính 25
2.3.1 Phƣơng pháp biến tính vật lý 26
2.3.2 Phƣơng pháp biến tính hóa học 29
2.3.3 Phƣơng pháp biến tính sinh học 40
2.4 Ứng dụng của tinh bột biến tính 42
2.4.1 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm 42
2.4.2 Ứng dụng trong y học 43

2.4.3 Ứng dụng trong công nghiệp 44
2.5 Ứng dụng của tinh bột biến tính bằng cách tạo liên kết ngang 46
3.1 PHƢƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 47
vi

3.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 47
3.1.2 Nguyên liệu 47
3.1.3 Dụng cụ thí nghiệm 47
3.1.4 Hóa chất 48
3.2 PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 48
3.3 NỘI DUNG VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 49
3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của loại tác nhân đến mức độ
liên kết ngang của tinh bột sắn 49
3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ tác nhân đến mức độ liên kết ngang
tinh bột sắn 50
3.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hƣởng nhiệt độ và thời gian biến tính
đến mức độ liên kết ngang của tinh bột sắn 51
3.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hƣởng pH đến mức độ liên kết ngang
của tinh bột sắn 52
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53
4.1 KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA TÁC NHÂN STMP, STPP ĐẾN
MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG . 53
4.1.1 Ảnh hƣởng của tác nhân biến tính đến mức độ trùng hợp của tinh
bột sắn ………………………………………………………………………53
4.1.2 Ảnh hƣởng của tác nhân biến tính đến độ trong của dung dịch hồ
tinh bột sắn 54
4.1.3 Ảnh hƣởng của tác nhân biến tính đến độ hòa tan của tinh bột sắn 56
4.2 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ STMP/STPP ĐẾN MỘT
SỐ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG 57
4.2.1 Ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân đến mức độ trùng hợp của tinh

bột sắn ………………………………………………………………………57
4.2.2 Ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân đến độ hòa tan của tinh bột sắn 60
4.2.3 Ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân đến độ trong của dung dịch hồ
tinh bột ………………………………………………………………………61
4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN ĐẾN MỘT SỐ
TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT SẮN LIÊN KẾT NGANG 63
vii

4.3.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian biến tính đến mức độ trùng
hợp của tinh bột sắn 63
4.3.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian biến tính đến độ hòa tan của
tinh bột sắn 64
4.3.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian biến tính đến độ trong của
dung dịch hồ tinh bột sắn 65
4.4 ẢNH HƢỞNG CỦA pH ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA TINH
BỘT SẮN BIẾN TÍNH LIÊN KẾT NGANG 66
4.4.1 Ảnh hƣởng của pH đến mức độ trùng hợp của tinh bột sắn 67
4.4.2 Ảnh hƣởng của pH đến độ hòa tan của tinh bột sắn 68
4.4.3 Ảnh hƣởng của pH đến độ trong của dung dịch hồ tinh bột sắn 69
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71
5.1 KẾT LUẬN 71
5.2 ĐỀ NGHỊ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO viii
PHỤ LỤC xi


viii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Sản lƣợng củ sắn tƣơi trên thế giới năm 2001 5

Bảng 2: Tình hình diện tích và sản lƣợng sắn ở Việt Nam 6
Bảng 3: Thành phần hóa học của tinh bột sắn 9
Bảng 4: Thành phần acid amin của củ sắn (trong 100g protid) 10
Bảng 5: Đặc điểm của một số loại tinh bột 13
Bảng 6: Hàm lƣợng amylose và amylopectin của một số tinh bột 15
Bảng 7: Bố trí thí nghiệm 3 51
Bảng 8: Dƣ lƣợng phosphorus (%P) so với tiêu chuẩn của FDA 59


ix

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1: Cây sắn 3
Hình 2: Cấu tạo củ sắn 7
Hình 3: Cấu trúc của tinh bột 12
Hình 4: Hình dạng của một số loại tinh bột (a) Tinh bột ngô (3000X) và 13
Hình 5: Cấu tạo phân tử Amylose 16
Hình 6: Cấu tạo phân tử Amylopectin 17
Hình 7: Sơ đồ hình thành gel của tinh bột 19
Hình 8: Ảnh điện tử quét (SEM) tinh bột ngô ở các nhiệt độ khác nhau (2500X) 20
Hình 9: Sơ đồ chuyển đổi Dextrin 29
Hình 10: Sơ đồ phân giải tinh bột bởi các enzyme 36
Hình 11: Ảnh điện tử quét (SEM) của tinh bột bắp tự nhiên và tinh bột bắp liên
kết ngang với nồng độ STMP/STPP khác nhau. 38
Hình 12: Tinh bột sắn 47
Hình 13: Một số thiết bị dùng trong thí nghiệm (a) Cân phân tích và (b) Máy ly
tâm 47
Hình 14: Quy trình sản xuất tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp tạo liên kết
ngang 49
Hình 15: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của tác nhân biến tính đến mức độ trùng

hợp của tinh bột sắn 53
Hình 16: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của tác nhân biến tính đến độ trong của
dung dịch hồ tinh bột sắn 55
Hình 17: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến độ hòa tan của tinh bột sắn biến hình và
tinh bột tự nhiên 57
Hình 18: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân đến mức độ trùng
hợp của tinh bột sắn 58
x

Hình 19: Biểu đồ tuyến tính thể hiện sự ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân biến tính
đến mức độ trùng hợp của tinh bột sắn 59
Hình 20: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân biến tính đến độ
hòa tan của tinh bột sắn ở 90
0
C 60
Hình 21: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân đến độ trong của
dung dịch hồ tinh bột sắn 62
Hình 22: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian biến tính đến
mức độ trùng hợp của tinh bột sắn 63
Hình 23: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian đến độ hòa tan
của tinh bột sắn ở 90
0
C 65
Hình 24: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian biến tính đến
độ trong của tinh bột sắn 66
Hình 25: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của pH đến mức độ trùng hơp của tinh
bột sắn 67
Hình 26: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của pH đến mức độ trùng hợp của tinh
bột sắn 68
Hình 27: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của pH đến độ hòa tan của tinh bột sắn 69

Hình 28: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hƣởng của pH đến độ trong của dung dịch hồ
tinh bột sắn 70

xi

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
STMP Sodium trimetaphosphate
STPP Sodium tripolyphosphate
CLCS Containing low corn starch
SEM Scanning electron microscope
DS Degree of substitution
STDEV Standard deviation
FDA Food and Drug Administration
FAO Food and Agriculture Organizatio
1

CHƢƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 GIỚI THIỆU
Việt Nam là quốc gia nông nghiệp có sản lƣợng lƣơng thực đứng thứ 2 trên thế
giới, lƣơng thực chiếm một vị trí vô cùng quan trọng trong sản xuất nông nghiệp
và cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp sản xuất tinh bột.
Ngoài là nguồn cung cấp năng lƣợng cho con ngƣời, tinh bột còn đóng vai trò
quan trọng trong các lĩnh vực khác bởi sự đa ứng dụng. Cụ thể, trong các ngành
công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, …đặc biệt là công nghiệp thực phẩm vì tinh
bột có những tính chất đặc thù nhƣ tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo độ
dai, độ đàn hồi, độ xốp, có khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm. Tuy
nhiên, tinh bột tƣ nhiên vẫn còn có những khuyết điểm nhất định hoặc chƣa đáp
ứng đƣợc yêu cầu khi chế biến, trong khi đó với tinh bột biến tính có thể đáp ứng
đƣợc các tính chất nhƣ mong muốn của nhà sản xuất. Vì vậy tinh bột biến tính dần
đƣợc phát triển kéo theo đó cũng có nhiều phƣơng pháp để biến tính tinh bột nhƣ:

tác nhân vật lý, tác nhân hóa học, tác nhân sinh học.
Nguyên liệu chế biến tinh bột rất đa dạng: tinh bột bắp, tinh bột sắn …trong đó,
tinh bột sắn và các sản phẩm từ tinh bột sắn đóng góp không nhỏ vào sự phát triển
của đất nƣớc. Tinh bột đƣợc biến tính bằng phƣơng pháp tạo liên kết ngang có
những tinh chất nhƣ sau: mức độ trùng hợp, nhiệt độ hồ hóa tăng, khả năng trƣơng
nở và độ hòa tan giảm. Tinh bột liên kết ngang có nhiều ứng dụng quan trọng
trong ngành công nghiệp thực phẩm nhƣ: giúp ổn định trạng thái nhũ tƣơng, tạo
bền gel, độ đặc, độ trong, chịu nhiệt độ cao trong sản xuất.
Chính vì những tính chất quan trọng trên, đề tài nghiên cứu tạo ra tinh bột sắn
biến tính liên kết ngang và khảo sát một số tính chất lý hóa của tinh bột biến tính
so với tinh bột tự nhiên.
2

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Đề xuất ra quy trình biến tính tinh bột với các thông số tối ƣu và khảo sát một số
tính chất lý hóa của tinh bột biến tính.
Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát sự ảnh hƣởng của loại tác nhân biến tính đến mức độ liên kết ngang
của tinh bột sắn.
- Khảo sát nồng độ tác nhân biến tính đến mức độ liên kết ngang và một số tính
chất lý hóa của tinh bột sắn.
- Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian và nhiệt độ biến tính đến mức độ liên kết
ngang và một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn.
- Khảo sát sự ảnh hƣởng của pH đến mức độ liên kết ngang và một số tính chất lý
hóa của tinh bột sắn.

3

CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU SẮN

2.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm
Cây sắn (khoai mì) tên tiếng Anh là Cassava hay còn gọi là Tapioca hoặc Manioc
(Hình 1) là một trong những loại cây có củ mọc ở hơn 80 quốc gia có khí hậu
nhiệt đới ẩm trên thế giới, cây sắn có nguồn gốc từ Brazil và Thái Lan (Murphy,
2010). Đây là một loại thực phẩm có năng lƣợng cao. Đối với nhiều ngƣời dân ở
vùng nhiệt đới, sắn là nguyên liệu chủ đạo. Sản lƣợng sắn hàng năm trên thế giới
khoảng 175 triệu tấn với diện tích canh tác 14,15 triệu hecta phân bố trên 80 quốc
gia. Ở các nƣớc nhiệt đới, hầu hết sắn sản xuất ra đƣợc sử dụng làm thức ăn cho
ngƣời, phần còn lại đƣợc làm thức ăn cho gia súc và sử dụng trong công nghiệp
tinh bột.








Hình 1: Cây sắn
(Nguồn: www.wikipedia/caysan)
Cây sắn là một loại cây sinh trƣởng lâu năm, cây có chiều cao từ 1 đến 5 m, thân
có ba lõi đơn hoặc phân nhánh. Các lá có thùy sâu, dạng chân vịt. Củ sắn nở to do
các tế bào tinh bột sắn lắng đọng tạo thành. Sự tạo thành củ thƣờng xảy ra từ ngày
thứ 45 đến ngày thứ 60 sau khi trồng và củ lớn dần lên liên tục. Thông thƣờng,
mỗi cây có từ 5 đến 10 củ phát triển tỏa tròn xung quanh gốc cây bởi quá trình
4

làm đặc thứ cấp của các tế bào nhu mô gỗ. Củ có dạng hình trụ hoặc thuôn dài từ
15 đến 100 cm với đƣờng kính từ 3 đến 15 cm. Củ gồm có vỏ ngoài (chu bì) có
màu trắng, nâu hoặc hồng nhạt. Củ sắn có một lớp vỏ mỏng (cortex) và một lõi

giàu tinh bột. Lõi thƣờng có màu trắng, nhƣng đôi khi có màu vàng hoặc pha
hồng. Với những phƣơng pháp trồng trọt thông thƣờng, năng suất củ thƣờng từ 5
đến 12 tấn/ha. Còn nếu sử dụng các phƣơng pháp trồng trọt tiên tiến nhƣ dùng
giống cao sản với các điều kiện chăm sóc tốt hơn, năng suất có thể tăng lên 40 –
60 tấn/ha. Sắn là một trong những cây có chỉ số chuyển đổi năng lƣợng mặt trời
cao nhất. Hàm lƣợng tinh bột trong các củ dày đặc có thể lên đến 25-35% khối
lƣợng củ tƣơi và đến 85% khối lƣợng theo căn bản khô. Năng suất của sắn, tính
theo calo cho mỗi diện tích đất trong một đơn vị thời gian có lẽ là cao nhất trong
số các cây hoa màu. Sắn có thể sinh ra 250x10
3
cal/ha/ngày so với 176x10
3
của
gạo, 110x10
3
của lúa mì, 200x10
3
của ngô. Theo tổ chức Lƣơng thực Nông sản
thế giới (FAO), từ năm 1975 đến 1980, 65% tổng sản lƣợng sắn sản xuất đƣợc con
ngƣời sử dụng, phần còn lại dùng cho thức ăn gia súc và sử dụng trong công
ngành công nghiệp. Việc sử dụng sắn làm thực phẩm thay đổi rất nhiều ở các quốc
gia khác nhau. Sử dụng trực tiếp bằng cách nƣớng hoặc nấu là cách thông thƣờng
ở hầu hết các nƣớc. Tuy sắn cung cấp đủ lƣợng calo khi sử dụng nhƣ một loại
thực phẩm nhƣng thực tế đã cho thấy nó vẫn có thể gây ra các triệu chứng suy
dinh dƣỡng nếu sử dụng bừa bãi, không bổ sung đầy đủ protein, vitamin…Tỉ lệ
mắc bệnh cao về dinh dƣỡng và thiếu protein hay calo ở trẻ em tại một số nƣớc
đang phát triển cho thấy cần có những biện pháp hiệu quả để cải thiện số lƣợng
cũng nhƣ chất lƣợng của các bữa ăn từ sắn. Những ngƣời bị ảnh hƣởng nhiều nhất
do suy dinh dƣỡng là những phụ nữ đang mang thai, các bà mẹ đang cho con bú
và trẻ em. Trong những chiến lƣợc đa dạng đấu tranh chống lại bệnh suy dinh

dƣỡng, việc làm giàu các bữa ăn từ sắn có tằm quan trọng không nhỏ (Sophie và
ctv, 1998).
5

Tinh bột là sản phẩm công nghiệp chính của sắn. Tuy tinh bột sắn có tính chất siêu
việt của vị nhạt nhƣng vẫn chƣa đƣợc sử dụng trong nhiều thực phẩm. Phƣơng
thức nấu thông thƣờng vẫn tồn tại và khuyết điểm của bột sắn và tinh bột chính là
tính dính của chúng khi nấu. Tính dính này có thể giảm đi nhờ các liên kết chéo
giữa các phân tử tinh bột sắn dẫn đến việc làm bền vững các hạt tinh bột. Các
phƣơng pháp gây biến tính khác nhau với mục đích làm bền vững các hạt tinh bột
đã giúp cải thiện các tính chất của tinh bột. Nếu các tác nhân gây biến tính tinh bột
sắn có giá trị dinh dƣỡng, thì sản phẩm cuối cùng cũng đƣợc tăng cƣờng về mặt
dinh dƣỡng. Tinh bột hồ hóa trƣớc với sự biến tính thích hợp có thể đƣợc sử dụng
trong thực phẩm dành cho trẻ em hay trong các loại thực phẩm khác (Nguyễn
Xích Liên và ctv, 2001). Tinh bột là nguồn cung cấp năng lƣợng chính cho con
ngƣời hay gia súc thuộc loại động vật không nhai lại. Lƣợng tinh bột từ lúa mì,
gạo, bắp, khoai tây vƣợt quá con số một tỷ tấn một năm. Ở Mỹ, khoảng 20 triệu
tấn tinh bột – chủ yếu làm từ bắp – đƣợc sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất công
nghiệp. Tại châu Âu, một lƣợng đáng kể tinh bột thu đƣợc từ khoai tây. Phần nhỏ
hơn nhƣng đang ngày một tăng trên thị trƣờng toàn cầu là tinh bột từ gạo, lúa mì,
đặc biệt là từ sắn (khoai mì). Sản lƣợng sắn trên thế giới đƣợc tổ chức FAO thống
kê thể hiện trong Bảng 1.
Bảng 1: Sản lƣợng củ sắn tƣơi trên thế giới năm 2001
Quốc gia
Sản lƣợng (tấn)
Nigeria
33.854.000
Brazil
24.481.356
Thái Lan

18.238.000
Congo
15.959.000
Indonesia
15.800.000
Ghana
7.854.440
Tanzania
5.757.968
Ấn Độ
5.800.000
Mozambique
5.361.974
Trung Quốc
3.750.900
Các nƣớc khác
38.723.751
Tổng cộng
175.617.389
(Nguồn: FAO, 2001)
6

Theo Viện khoa học và Công nghệ môi trƣờng, trƣờng Đại học Công nghệ Hà
Nội, Việt Nam là nƣớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau
Indonesia và Thái Lan. Năm 2006, diện tích đất trồng sắn đạt 475.000 ha, sản
lƣợng tinh bột sắn đạt 7.714.000 tấn. Thị trƣờng xuất khẩu chính của Việt Nam là
Trung Quốc và Đài Loan. Cùng với diện tích sắn đƣợc mở rộng, sản lƣợng cũng
nhƣ năng suất tinh bột sắn đƣợc sản xuất cũng tăng lên theo thời gian.
Ở Việt Nam sắn đƣợc trồng khắp nơi từ Nam ra Bắc, nhiều nhất là vùng trung du
miền núi. Hiện nay sắn là một trong những cây hoa màu quan trọng trong cơ cấu

lƣơng thực ở Việt Nam. Sản lƣợng sắn và diện tích trồng sắn đƣợc cho trong Bảng
2.
Bảng 2: Tình hình diện tích và sản lƣợng sắn ở Việt Nam
Năm
Diện tích (ha)
Sản lƣợng (tấn)
1939
19.500
97.230
1955
26.400
152.600
1958
16.500
154.400
1960
35.890
320.990
1964
121.159
896.260
1970
85.219
635.236
1975
84.956
681.032
1980
447.000
3.987.000

2000
237.600
1.986.300
2001
292.300
3.509.200
2002
337.000
4.438.000
2003
371.900
5.308.900
2004
383.600
5.572.800
(Nguồn: FAO, 2001)
Phân loại sắn:
Dựa theo màu sắc, thân cây, lá, vỏ, thịt củ,… ngƣời ta phân thành rất nhiều loại
sắn khác nhau. Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột ngƣời ta phân thành 2
loại: sắn đắng và sắn ngọt. Hai loại này khác nhau về hàm lƣợng tinh bột và độc
tố. Nhiều tinh bột thì hiệu quả kinh tế cao, nhiều độc tố thì quy trình công nghệ
phức tạp. Sắn đắng còn gọi là sắn dù, cây thấp (không cao quá 1,2 m), ít bị đỗ khi
gió to. Năng suất cao, củ mập, nhiều tinh bột, nhiều mủ và hàm lƣợng acid
7

cyanhydride cao. Ăn tƣơi dễ bị ngộ độc, chủ yếu để sản xuất tinh bột và sắn lát.
Sắn ngọt thì hàm lƣợng acid cyanhydride thấp, hàm lƣợng tinh bột thấp, ít độc tố,
ăn tƣơi không ngộ độc, dễ chế biến. Cấu tạo của củ sắn bao gồm: vỏ, thịt sắn và
lõi (Hình 2).

Hình 2: Cấu tạo củ sắn
(Nguồn: http://en. wikipedia.org/wiki/cau-tao-cu-san )
Kích thƣớc của một củ sắn tùy thuộc vào điều kiện khí hậu đất đai thổ nhƣỡng mà
dao động trong khoảng 0,1 -1,1m đƣờng kính 2 – 8cm.
Vỏ bao gồm vỏ gỗ và vỏ cùi:
- Vỏ gỗ: Chiếm 0,5 – 3% khối lƣợng củ, có màu trắng, vàng hoặc nâu. Vỏ gỗ cấu
tạo từ cellulose và hemicellulose, hầu nhƣ không có tinh bột. Nó có tác dụng bảo
vệ củ tránh khỏi những ảnh hƣởng cơ học và hóa học.
- Vỏ cùi (vỏ thịt): dày hơn vỏ gỗ nhiều, chiếm khoảng 20% trọng lƣợng củ. Cấu
tạo bao gồm lớp tế bào thành dày, thành tế bào cấu tạo từ cellulose, bên trong tế
bào là các hạt tinh bột, protein và dịch bào – trong dịch bào có chứa tannin, sắc tố,
độc tố, các enzyme… Vì vỏ cùi có nhiều tinh bột (5-8%) nên trong chế biến nếu
tách đi thì tổn thất, không tách đi thì khó khăn trong chế biến thậm chí gây độc hại
đến con ngƣời.
Thịt sắn: là thành phần chủ yếu của sắn, thành phần bao gồm cellulose và
pentosan ở vỏ tế bào, hạt tinh bột và nguyên sinh chất trong tế bào, glucid hòa tan

Vỏ gỗ
Vỏ cùi
Thịt khoai
Lõi
8

và rất nhiều các chất vi lƣợng khác. Những tế bào ở lớp ngoài thịt sắn chứa nhiều
tinh bột, càng sâu vào trong hàm lƣợng tinh bột càng giảm dần. Ngoài lớp tế bào
nhu mô còn chứa các tế bào thành cứng không chứa tinh bột, cấu tạo từ cellulose
nên cứng nhƣ gỗ - gọi là xơ. Loại tế bào này nhiều ở đầu cuống, sắn lƣu niên và
những củ biến dạng trong quá trình phát triển. Sắn lƣu 2 năm thì có một lớp xơ,
sắn lƣu 3 năm có hai lớp xơ.
Lõi: ở trung tâm, dọc suốt từ cuống tới chuôi củ, chiếm khoảng 0,3 – 1% khối

lƣợng toàn củ. Càng sát cuống, lõi càng lớn và nhỏ dần về phía chuôi củ. Lõi cấu
tạo chủ yếu từ cenllulose và hemicellulose. Sắn có lõi lớn và nhiều xơ thì hiệu
suất của máy xát giảm vì xơ cứng, hạn chế khả năng phá vỡ tế bào giải phóng tinh
bột.
2.1.2 Giá trị dinh dƣỡng
Trƣớc hết cây sắn góp phần thay thế thực phẩm ăn hằng ngày của con ngƣời, đây
là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quản cũng tƣơng đối ổn định nếu
đƣợc chế biến thành bột hay những thành phẩm sơ chế khác nhƣ: khoai mì lát,
miếng khoai mì…
Với nhu cầu công nghệ, khoai mì là nguồn nguyên liệu trong các ngành kỹ nghệ
nhẹ, ngành làm giấy. Ngoài ra, khoai mì còn là nguồn thức ăn tốt để cung cấp cho
gia súc.
Cũng nhƣ phần lớn các loại hạt và củ, thành phần chính của củ khoai mì là tinh
bột. Ngoài ra, trong khoai mì còn có các chất: đạm, muối khoáng, lipid, xơ và một
số vitamin B1, B2. Ngoài ra còn có các bộ phận khác nhƣ: cuống, rễ,… Các phần
này chủ yếu là cellulose cho nên sắn cuống dài và nhiều rễ thì tỷ lệ tinh bột thấp
và chế biến khó khăn. Thành phần hóa học của tinh bột sắn dao động khá rộng tùy
thuộc vào loại giống, điều kiện phát triển của cây và thời gian thu hoạch. Thành
phần hóa học của tinh bột sắn đƣợc thể hiện trong Bảng 3.

9

Bảng 3: Thành phần hóa học của tinh bột sắn
Thành phần
Hàm lƣợng (%)
Nƣớc
70,25
Tinh bột
21,45
Protein

1,12
Chất béo
0,4
Cenllulose
1,1
Đƣờng
5,13
Tro
0,54
(Nguồn: Ngô Kế Xương, 1997)
Hàm lƣợng tinh bột của sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ các yếu tố ảnh hƣởng
đến các thành phần nói chung, trong đó mức độ già có ý nghĩa rất lớn. Đối với
giống sắn một năm thì vụ chế biến có thể bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc từ tháng 4
năm sau, nhƣng vào đầu tháng 12 và tháng giêng thì hàm lƣợng tinh bột cao nhất.
Tháng 9, tháng 10 củ rất ít tinh bột, hàm lƣợng nƣớc cao, lƣợng chất hòa tan
nhiều, nhƣ vậy nếu chế biến sắn non không những tỷ lệ thành phẩm thấp mà còn
khó bảo quản tƣơi. Sang tháng 2, tháng 3 lƣợng tinh bột trong củ lại giảm vì một
phần phân hủy thành đƣờng để nuôi mầm non trong khi cây chƣa có khả năng
quang hợp. Đƣờng trong sắn chủ yếu là glucose và một lƣợng maltose, sacarose.
Sắn càng già thì lƣợng đƣờng càng giảm. Trong khi chế biến đƣờng hòa tan trong
nƣớc theo nƣớc dịch. Ngoài ra, trong sắn có độc tố, tannin, sắc tố và hệ enzyme
phức tạp. Những chất này gây khó khăn cho chế biến và nếu quy trình không thích
hợp cho sản phẩm có chất lƣợng kém.
Sắn chủ yếu là một thức ăn cung cấp năng lƣợng, 100g sắn khô cho 348 kcal xấp
xỉ với ngũ cốc. Trong sắn, tinh bột là thành phần có ý nghĩa hơn cả (amylose: 15-
25%, amylopectin: 75 – 85%). Tinh bột sắn có một số tính chất thuận lợi cho chế
biến thực phẩm nhƣ tinh bột khoai mì không có mùi nên không ảnh hƣởng đến
mùi vị đặc trƣng của thực phẩm, có thể dùng kết hợp với các thành phần có mùi
khác.Tinh bột khoai mì trong nƣớc sau khi gia nhiệt sẽ tạo thành dạng paste trong
suốt nên không ảnh hƣởng đến màu của thực phẩm. Hàm lƣợng amylopectin trong

tinh bột khoai mì cao nên gel tinh bột có độ nhớt, có độ dính cao và khả năng gel
10

bị thoái hóa thấp. Protid của sắn vừa ít về số lƣợng vừa thiếu cân đối về chất
lƣợng. Protid của sắn nghèo lysine, tryptophan, các acid amin và lƣu huỳnh.
(Bảng 4). Ngoài ra tổng lƣợng acid amin cần thiết của sắn thấp hơn nhiều so với
ngũ cốc và các thức ăn cơ bản khác.
Bảng 4: Thành phần acid amin của củ sắn (trong 100g protid)
Acid amin
Hàm lƣợng (%)
Lysine
3,0
Methionine
1,3
Tryptophan
0,3
Phenylalanine
3,3
Threonine
2,3
Valine
2,1
Leucine
3,1
Isoleucine
2,0
Arginine
4,0
Histidine
1,3

(Nguồn: Ngô Kế Xương, 1997)
Các loại bột, nhất là bột lọc lại càng ít protein và muối khoáng do mất mát trong
quá trình chế biến. Ngoài các thành phần hóa học trên, trong cây sắn còn có một
chất gây ngộ độc là manihotoxin. Đây là một loại glycoside có khả năng gây độc,
nhân dân ta thƣờng gọi là say sắn bởi vì khi gặp men tiêu hóa, acid gặp nƣớc thì
glucose sẽ bị thủy phân và giải phóng ra acid cyanhydride (HCN) có khả năng gây
ngộ độc.
2.1.3 Tinh bột sắn
Trong thiên nhiên, tinh bột có rất nhiều và tồn tại dƣới dạng hydrat carbon hữu cơ
tự nhiên. Nó có trong rễ, nhánh và hạt của cây xanh. Là một loại thức ăn nuôi
dƣỡng, tinh bột cung cấp năng lƣợng cho cây xanh trong lúc chúng ngủ hoặc nảy
mầm. Tinh bột cũng là một nguồn năng lƣợng quan trọng nhất đối với động vật và
con ngƣời. Chính vì thế, nó có vai trò quyết định trong đời sống chúng ta. Các
thống kê ngày nay cho thấy tinh bột có hơn bốn ngàn ứng dụng.
Các loại tinh bột chính có mặt trên thị trƣờng hiện nay gồm có: tinh bột khoai mì,
tinh bột khoai tây, bột bắp và bột mì. So sánh các loại tinh bột khác nhau thấy
11

rằng thành phần và tính chất của tinh bột khoai mì gắn với tinh bột khoai tây hơn
và tốt hơn bột bắp và bột mì. Tuy nhiên về mặt giá thành tinh bột khoai tây cao
hơn nhiều so với tinh bột khoai mì. Với các ƣu thế hấp dẫn về mặt tính chất và giá
thành, nhu cầu dùng tinh bột khoai mì dƣờng nhƣ đang tăng lên ở mọi nơi trên thế
giới.
2.1.4 Ứng dụng của tinh bột sắn trong công nghệ thực phẩm cũng nhƣ
ngành công nghiệp khác
- Chất độn: làm tăng độ đặc trong súp và trái cây đóng hộp, kem và dƣợc phẩm.
- Chất kết nối: tạo gel cho sản phẩm, giúp thực phẩm không bị khô khi nấu nhƣ
xúc xích, thịt hộp.
- Chất ổn định: Sử dụng khả năng giữ nƣớc cao, nhƣ trong kem, bột nở.
- Trong ngành dệt: giảm chỉ đứt trên khung dệt, dùng trong giai đoạn in làm chất

nhuộm và giữ màu. Tinh bột dùng cho giai đoạn thành phẩm sẽ tăng độ cứng và
trọng lƣợng (tinh bột thƣờng hoặc tinh bột oxy hóa).
- Chất làm đặc: sử dụng đặc tính bột nhão, nhƣ trong súp, thức ăn cho trẻ em,
nƣớc chấm, nƣớc dùng.
- Làm giấy: tăng cƣờng độ chắc, tăng cƣờng sức chống nếp gấp, tăng bề mặt và độ
bền, dùng cho giấy gợn sóng, giấy ép và bìa cứng. Làm chất kết nối trong công
nghiệp, giấy cứng làm trần nhà.
2.2 Giới thiệu tổng quát về tinh bột
2.2.1 Tinh bột
Tinh bột là loại polysaccaride khối lƣợng phân tử cao gồm các đơn vị glucose
đƣợc nối nhau bởi các liên kết α- glycoside, có công thức phân tử là (C
6
H
10
O
5
)
n
, ở
đây có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu. Tinh bột đƣợc tạo nên từ hai đơn vị:
amylose và amylopectin (Hình 3).


12

Hình 3: Cấu trúc của tinh bột
(Nguồn: Donald và ctv, 2004)
Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất
hóa lý của chúng. Tinh bột thƣờng dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho các thực
phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tƣơng, nhƣ các yếu tố kết
dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm. Ngoài ra tinh
bột còn nhiều ứng dụng trong dƣợc phẩm, công nghiệp dệt, hóa dầu
Tinh bột chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Trong tự nhiên tinh bột là
hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào, chỉ đứng sau cellulose. Tinh bột đƣợc
hình thành từ những hạt nhỏ trong suốt quá trình trƣởng thành và lớn lên của cây.
Trong thời kì dự trữ và nảy mầm, tinh bột là chất dự trữ năng lƣợng cho cây. Tinh
bột giữ chức năng sinh học giống nhau đối với con ngƣời, động vật, cũng nhƣ đối
với các sinh vật hạ đẳng. Trong thực vật, tinh bột thƣờng có mặt dƣới dạng không
hoà tan trong nƣớc nên có thể tích tụ một lƣợng nƣớc lớn trong tế bào mà vẫn
không ảnh hƣởng đến áp suất thẩm thấu. Do đó, có thể thu đƣợc một lƣợng lớn
tinh bột từ nhiều nguồn phong phú trong tự nhiên. Tinh bột đại diện cho 60 - 90%
tổng sản lƣợng các loại lƣơng thực nhƣ ngô, khoai tây, lúa mì, củ mì, sắn dây,
Khối tinh bột
(α-Dglucopyranose )