nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chế biến sữa khoai lang tím nhật

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





PHẠM KIỀU NGÂN


NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUY
TRÌNH CHẾ BIẾN SỮA KHOAI LANG TÍM NHẬT



Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM







Cần Thơ 2013
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang i

Luận văn đính kèm theo đây với tựa đề tài “NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƢỞNG ĐẾN QUY TRÌNH CHẾ BIẾN SỮA KHOAI LANG TÍM NHẬT” do
sinh viên Phạm Kiều Ngân thực hiện đã đƣợc hội đồng chấm luận văn thông qua.

Giáo viên hƣớng dẫn Giáo viên phản biện




PGS.TS Nguyễn Minh Thủy


Cần Thơ, ngày tháng năm 2013
Chủ tịch hội đồng














Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang ii

LỜI CẢM TẠ
Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp ở phòng thí nghiệm D101, Bộ môn
Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trƣờng Đại hoc

Cần Thơ, em đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ của quý thầy cô, anh chị và các bạn
trong bộ môn.
Trƣớc tiên em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Minh Thủy, giảng viên chính Bộ
môn Công nghệ thực phẩm đã tận tình hƣớng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm
quý báu giúp em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong trƣờng Đại học Cần Thơ nói chung, các
quý thầy cô Bộ môn Công nghệ thực phẩm nói riêng đã trang bị kiến thức cho em
trong những năm học qua.
Xin gởi lời cảm ơn đến cô Dƣơng Kim Thanh, cán bộ trong phòng thí nghiệm Bộ
môn Công nghệ thực phẩm, anh Đinh Công Dinh, các anh chị và tập thể các bạn
sinh viên Công nghệ thực phẩm khóa 36 đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn
thành đề tài này với khả năng cao nhất.

Phạm Kiều Ngân














Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang iii

TÓM LƢỢC
Sữa khoai lang tím là một sản phẩm tương đối mới được chế biến nhằm mục đích
đa dạng hóa các sản phẩm từ khoai lang tím. Nghiên cứu thực hiện bao gồm: khảo
sát quá trình thủy phân tinh bột khoai lang tím bằng enzyme α-amylase Termamyl
SC ở các mức nồng độ (0,02÷0,08%) và thời gian (20÷40 phút), enzyme
glucoamylase ở các mức nồng độ (0,04÷0,08%) và thời gian (60÷180 phút), tỉ lệ
kem sữa (1÷3%), tỉ lệ chất nhũ hóa glycerol (0,1÷0,5%). Các chỉ tiêu chất lượng
(độ Brix, độ nhớt, hàm lượng đường khử, màu sắc) và giá trị cảm quan sản phẩm
được phân tích.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong quá trình thủy phân tinh bột khoai lang tím
enzyme α-amylase hoạt động tối ưu ở nồng độ 0,05%, thời gian 40 phút, nhiệt độ
80
o
C, enzyme glucoamylase hoạt động tối ưu ở nồng độ 0,06%, thời gian 180 phút,
nhiệt độ 60
o
C. Bên cạnh đó, tỷ lệ phối chế kem sữa là 2% và tỷ lệ chất nhũ hóa
glycerol bổ sung là 0,3% cho sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan
cao nhất.

Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang iv

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1
CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2
2.1 NGUYÊN LIỆU KHOAI LANG TÍM 2
2.1.1 Nguồn gốc và phân bố 2
2.1.2 Đặc tính thực vật 3
2.1.3 Thành phần hóa học 4
2.1.4 Sắc tố anthocyanin trong khoai lang tím 5
2.1.5 Vai trò của hợp chất anthocyanin 10
2.2 CHẤT BÉO SỮA 11
2.3 TINH BỘT 13
2.3.1 Giới thiệu về tinh bột 13
2.3.2 Cấu tạo 13
2.3.3 Một số tính chất của tinh bột 14
2.4 HỆ ENZYME AMYLASE 15
2.4.1 Emzyme α-amylase (EC.3.2.1.1) 16
2.3.2 Enzyme Glucoamylase (EC.3.2.1.3) 18
CHƢƠNG 3 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
3.1 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 22

3.1.1 Địa điểm, thời gian thực hiện 22
3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 22
3.1.3 Hóa chất 23
3.1.4 Nguyên liệu 23
3.2 PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 24
3.2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 24
3.2.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai
lang bằng enzyme α-amylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. 25
3.2.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai
lang bằng enzyme glucoamylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. 25
3.2.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ phối chế đến chất lƣợng sản
phẩm. 26
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang v

3.2.5 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hƣởng của chất nhũ hóa glycerol đến độ đồng
nhất của sản phẩm. 27
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29
4.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU KHOAI LANG TÍM 29
4.2 ẢNH HƢỞNG CỦA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN TINH BỘT KHOAI
LANG TÍM ĐẾN CHẤT LƢỢNG SỮA KHOAI LANG TÍM 29
4.2.1 Ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme α-
amylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. 29
4.2.2 Ảnh hƣởng của quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme
glucoamylase đến chất lƣợng sữa khoai lang tím. 31
4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA TỶ LỆ PHỐI CHẾ ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM
32
4.3.1 Đánh giá cảm quan sản phẩm 32
4.3.2 Màu sắc của sản phẩm 33
4.3.3 Phân tích thành phần sản phẩm 35

4.4 ẢNH HƢỞNG CỦA CHẤT NHŨ HÓA GLYCEROL ĐẾN ĐỘ ĐỒNG
NHẤT CỦA SẢN PHẨM 35
4.4.1 Độ đồng nhất 35
4.4.2 Màu sắc của sản phẩm 36
CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 38
5.1 KẾT LUẬN 38
5.2 ĐỀ NGHỊ 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
PHỤ LỤC 1 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH viii
PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ THỐNG KÊ xvii







Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang vi

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Củ khoai lang 2
Hình 2.2 Cây khoai lang 4
Hình 2.3 Cấu tạo khung cơ bản của anthocyanin 6
Hình 2.4 Sự biển đổi màu Anthocyanin theo pH 8
Hình 2.5 Biểu đồ biểu diễn độ hấp thu ánh sáng của anthocyanin 9
Hình 2.6 Cấu tạo của tinh bột 14
Hình 2.7 Enzyme α-amylase 17
Hình 2.8 Enzyme Glucoamylase 18
Hình 2.9 Glycerol 21

Hình 4.1 Điểm cảm quan của sản phẩm sữa khoai lang tím theo các tỉ lệ phối chế
khác nhau 33
Hình 4.2 Màu sắc của sản phẩm sữa khoai lang tím theo các tỷ lệ phối chế khác
nhau 34
Hình 4.3 Sản phẩm sữa khoai lang tím theo các tỷ lệ phối chế kem sữa khác nhau 34
Hình 4.4 Giá trị màu của sản phẩm sữa khoai lang tím theo các tỷ lệ glycerol khác
nhau 37
Hình 4.5 Sữa khoai lang tím trƣớc và sau khi bổ sung glycerol 37
Hình 5.1 Sản phẩm sữa khoai lang tím tiệt trùng 38
Hình 5.2 Quy trình sản xuất sữa khoai lang tím đề nghị 39












Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang vii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang (100g) 5
Bảng 2.2 Sáu nhóm anthocyanin 7
Bảng 2.3 Thành phần chất béo có trong sữa bò 12
Bảng 2.4 Một số tính chất của α-amylase từ các nguồn khác nhau 18

Bảng 2.5 Một số tính chất của glucoamylase 19
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu và phƣơng pháp phân tích 28
Bảng 4.1 Thành phần hóa học của khoai lang tím 29
Bảng 4.2 Độ Brix của dịch thủy phân bằng enzyme α-amylase ở các mức nồng độ
và thời gian thủy phân khác nhau 30
Bảng 4.3 Độ nhớt (cP) của dịch thủy phân bằng enzyme α-amylase ở các mức nồng
độ và thời gian thủy phân khác nhau 31
Bảng 4.4 Hàm lƣợng đƣờng khử (%) của dịch thủy phân bằng enzyme
glucoamylase ở các mức nồng độ và thời gian khác nhau 32
Bảng 4.5 Thành phần sữa khoai lang tím theo các tỉ lệ phối chế 35
Bảng 4.6 Mức độ lắng và hình thái của sản phẩm sau khi bổ sung glycerol 36

Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 1

CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Khoai lang là một trong năm cây có củ quan trọng (sắn, khoai lang, khoai mỡ, khoai
sọ, khoai tây). Nếu không tính khoai tây (cây có củ cho vùng ôn đới) thì khoai lang
là cây có củ đứng sau sắn ở các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới (Trịnh Xuân Ngọ và
Đinh Thế Lộc, 2004).
Ở nƣớc ta, khoai lang là một trong bốn cây lƣơng thực chính sau lúa, ngô, sắn.
Khoai lang tím là một giống khoai lang có nguồn gốc từ Nhật Bản mới đƣợc nhập
về trồng ở nƣớc ta và đã cho kết quả rất khả quan, đem lại thu nhập ổn định cho
ngƣời nông dân. Những vùng trồng khoai lang lớn nhƣ Kiên Giang, Vĩnh Long,
Đắk Nông, Lâm Đồng thì đều là giống có nguồn gốc từ Nhật. Tuy không phải là cây
trồng có diện tích và sản lƣợng lớn nhƣng nông dân một số nơi đã trở nên giàu có
nhờ khoai lang nhƣ Đắk Nông, Vĩnh Long.
Trong khoai lang tím có chứa nhiều tinh bột và sắc tố anthocyanin, đây là một chất
màu không những tạo ra màu sắc đẹp mà còn có nhiều tác dụng có ích đối với sức

khỏe con ngƣời. Anthocyanin từ khoai lang tím có thể cung cấp màu tự nhiên cho
một số loại thực phẩm do tính ổn định với nhiệt độ, ánh sáng và thƣờng đƣợc sử
dụng trong nƣớc trái cây, đồ uống có cồn, mứt, bánh kẹo, bánh mì, đồ ăn nhẹ và mì
(Montilla et al., 2011).
Trong vài năm gần đây, công nghệ chế biến các sản phẩm từ khoai lang tím đã bắt
đầu đƣợc quan tâm. Khoai lang tím có thể đƣợc dùng làm lƣơng thực cho ngƣời,
thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu chế biên tinh bột, rƣợu, cồn, si rô, nƣớc giải khát,
bánh kẹo, phụ gia dƣợc phẩm, màng phủ sinh học Để tăng thêm sự phong phú, đa
dạng của các sản phẩm từ khoai lang, việc nghiên cứu quy trình chế biến sữa khoai
lang tím Nhật không chỉ là sự kết hợp hài hòa giữa việc sử dụng nguồn nguyên liệu
sẵn có trong tự nhiên với việc ứng dung công nghệ trong chế biến thực phẩm mà
còn tạo ra sản phẩm mới có chất lƣợng và giá trị kinh tế cao.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xây dựng quy trình sản xuất sữa khoai lang tím trên cơ sở khảo sát ảnh hƣởng của
các yếu tố (nồng độ và nhiệt độ tối ƣu của chế phẩm enzyme α-amylase và
glucoamylase trong quá trinh thủy phân tinh bột, tỷ lệ phối chế các thành phần bổ
sung) đến chất lƣợng sữa khoai lang tím.



Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 2

CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 NGUYÊN LIỆU KHOAI LANG TÍM
2.1.1 Nguồn gốc và phân bố
Khoai lang (Hình 2.1) có tên khoa học là Ipomoea Batatas, thuộc chi Khoai lang
(Ipomoea), họ Bìm bìm (Convolvulaceae). Khoai lang có nguồn gốc nguyên thủy từ
vùng nhiệt đới châu Mỹ. Theo Engel (1970) từ những mẫu khoai lang khô thu đƣợc
tại hang động Chilca canyon (Peru) sau khi phân tích phóng xạ cho thấy có độ tuổi

từ 8000 đến 10000 năm. Theo OBrien (1972) và Yen (1982) trung tâm khởi nguyên
chính xác của khoai lang là trung hoặc Nam Mỹ. Nhƣng cây khoai lang thực sự lan
rộng ở châu Mỹ khi ngƣời châu Âu đầu tiên đặt chân tới (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh
Thế Lộc, 2004). Vì vậy, khoai lang đƣợc coi là nguồn lƣơng thực quan trọng của
ngƣời Mayan ở Trung mỹ và ngƣời Péruvian ở vùng núi Andet (Nam Mỹ), sau đó
phổ biến sang các nƣớc khác ở Châu Âu nhƣ Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Châu Á
nhƣ Ấn Độ, Trung Quốc, Philippin, Indonesia, Việt Nam…

Hình 2.1 Củ khoai lang
(Nguồn:
Trên thế giới, cây khoai lang đƣợc trồng ở 111 nƣớc khác nhau, trong đó có 101
nƣớc là các nƣớc đang phát triển sản xuất và tiêu thụ hầu hết sản lƣợng khoai lang
của toàn thế giới. Theo số liệu thống kê của FAO năm 2001, diện tích trồng khoai
lang trên thế giới đạt 9,076 triệu ha, năng suất bình quân 14,92 tấn/ha và tổng sản
lƣợng 135,448 triệu tấn. So sánh giữa các châu lục với nhau thì châu Á trồng khoai
lang nhiều nhất (khoảng 90%), sau đó châu Phi (khoảng 5%) và các châu lục khác
khoảng 5%.
Trung Quốc là nƣớc trồng nhiều khoai lang nhất trên thế giới. Những năm trƣớc
1960 lƣợng khoai lang đƣợc sử dụng 50% làm lƣơng thực, 30% làm thức ăn gia súc,
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 3

khoảng 10% làm nguyên liệu chế biến tinh bột và nấu rƣợu, cồn. Tuy nhiên từ
những năm 1970 trở về sau lƣợng củ khoai lang sử dụng làm lƣơng thực đã giảm
xuống còn 15%, sử dụng làm nguyên liệu chế biến đã tăng lên dến 44% và 30%
dùng làm thức ăn gia súc.
Ở Nhật Bản theo số liệu thống kê thì năm 1984 nông dân sử dụng 6% khoai lang
làm lƣơng thực, 30% làm rau và nguyên liệu chế biến, khoảng 29% đƣợc dùng để
chế biến tinh bột, 12% dùng làm thức ăn gia súc (Woolfe, 1992).
Trên thế giới hiện có trên 7000 giống khoai, trong đó có 1944 giống cao sản. Trong

673 giống khoai đƣợc canh tác nhiều trên thế giới, có 25 giống cho củ màu trắng,
185 giống cho củ màu kem, 220 giống cho củ màu vàng, 143 giống cho củ màu cam
và 64 giống cho củ màu tím.
Ayamurasaki là loại khoai lang tím chứa hàm lƣợng anthocyanin cao đƣợc phát
triển bởi Trạm thí nghiệm nông nghiệp quốc gia Kyushu (KNAES), Nhật Bản vào
năm 1995. Trung tâm khu vực của CTCRI, Bhubaneswar (Ấn Độ) đã phát triển một
dòng ST13 có hàm lƣợng anthocyanin cao.Ở Indonesia, ba giống khoai lang tím
(MSU 01.017-16, MSU 01.022-12 và MSU 01.022-7) đã đƣợc phát triển. Nhiều
giống PIS khác nhau từ Thái Lan rất giàu anthocyanin (Maniyam Nedunchezhiyan
and Ramesh, 2010).
Khoai lang ở Việt Nam có nhiều giống với ba nguồn xuất xứ chính là Trung Quốc,
Mỹ và Nhật Bản, nhƣng giống có tính hàng hoá cao đƣợc trồng thành những vùng
lớn nhƣ Kiên Giang, Vĩnh Long, Đắk Nông, Lâm Đồng thì đều là giống có nguồn
gốc từ Nhật. Tuy không phải là cây trồng có diện tích và sản lƣợng lớn nhƣng nông
dân một số nơi đã trở nên giàu có nhờ khoai lang nhƣ Đắk Nông, Vĩnh Long.Giống
khoai lang tím Nhật do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hƣng
Lộc chọn tạo và giới thiệu từ tổ hợp Murasa Kimasari polycross nguồn gốc Nhật
Bản. Giống đã đƣợc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận giống năm
1997, hiện phổ biến trong sản xuất phía Nam và bán nhiều ở các siêu thị. (Nguồn:

2.1.2 Đặc tính thực vật
Khoai lang là loài cây thân thảo (Hình 2.2), sống hằng năm, thân mềm bò hoặc leo,
hoa lƣỡng tính, quả sóc, lá đơn mọc cách, lá đều đặn hoặc có khía (Trịnh Xuân Ngọ
và Đinh Thế Lộc, 2004).
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 4



Hình 2.2 Cây khoai lang

(Nguồn:
- Thân: chủ yếu là thân bò, dài 1,5-2m, có thể dài 3-4m cho đến 7m nếu cho mọc tự
nhiên, thân phát triển thành nhiều nhánh.
- Rễ: rễ phình thành củ tròn dài, màu đỏ, trắng, vàng hay tím. Lớp cùi thịt có màu
từ trắng, vàng, cam hay tím. Trên đốt thân có rể khí sinh, khi chạm đất các rể này
phát triển thành rể dinh dƣỡng.
- Lá: lá có nhiều dạng, các lá mọc cách, thƣờng là hình tim xẻ ba thùy sâu hay cạn,
có cuống dài.
- Hoa: hoa hình chuông có cuống dài, màu tím nhạt, trắng hay vàng. Hoa thƣờng
mọc ở nách lá hoặc đầu ngọn thân, mọc riêng rẽ hoặc thành chùm 3-7 hoa. Mỗi hoa
chỉ nở một lần vào lúc sáng sớm và héo vào lúc giữa trƣa (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh
Thế Lộc, 2004).
2.1.3 Thành phần hóa học
Về thành phần hóa học (Bảng 2.1), khoai lang đƣợc xem nhƣ nguồn cung cấp calo
là chủ yếu, nó cho lƣợng calo cao hơn khoai tây (113 calo so với 175calo/100g).
Thành phần dinh dƣỡng chính của khoai lang là đƣờng và tinh bột, ngoài ra còn các
thành phần khác nhƣ: protein, các vitamin (vitamin C, tiền vitamin A, B1, B2,
B6…), các chất khoáng (K, Ca, Mg, P, Fe ) góp phần quan trọng trong dinh dƣỡng
của con ngƣời, nhất là ở các nƣớc nghèo, đang phát triển (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh
Thế Lộc, 2004).
Khoai lang tím có chứa hàm lƣợng anthocyanin cao có tác dụng chống oxy hóa
mạnh, ngăn ngừa ung thƣ, chức năng bảo vệ gan và giảm các nguy cơ về tim mạch.


Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 5

Bảng 2.1 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang (100g)
Thành phần
Đơn vị

Hàm lƣợng
Nƣớc
g
77,28
Đƣờng
g
4,18
Protein
g
1,57
Béo
g
0,05
Carbohydrate
g
20,12
Chất tro
g
0,49
Chất xơ
g
3,00
Vitamin C
Vitamin A
mg
2,40
μg
709,00
Vitamin E
mg

0,26
Vitamin B6
mg
0,21
Thiamin
mg
0,08
Riboflavin
mg
0,06
Calcium
mg
30,00
Potassium
mg
337,00
Magnesium
mg
25,00
(Nguồn:
2.1.4 Sắc tố anthocyanin trong khoai lang tím
2.1.4.1 Giới thiệu
Anthocyanin (Anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos – nghĩa là màu xanh) là sắc tố
tan trong nƣớc thuộc nhóm hợp chất flavonoid, rất phổ biến trong thực vật (Paz-
mino-Duran et al., 2001). Anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp. Tuy nhiên, trên
thực tế anthocyanin không chỉ hiện thị dƣới màu xanh mà nó còn có màu đỏ, màu
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 6

do sự phối hợp giữa xanh và đỏ. Anthocyanin hiện diện trong hoa, lá, thân và cả rễ

của thực vật.
Anthocyanins là thành phần hóa học cung cấp màu sắc tự nhiên cho nhiều loại trái
cây và rau quả nhƣ quả việt quất, khoai lang tím, bắp cải đỏ và nho đỏ.
Anthocyanins từ khoai lang tím có thể cung cấp màu tự nhiên cho một số loại thực
phẩm do tính ổn định với nhiệt độ cao và ánh sáng và thƣờng đƣợc sử dụng trong
nƣớc trái cây, đồ uống có cồn , mứt, bánh kẹo, bánh mì, đồ ăn nhẹ và mì. Có một số
giống thƣơng mại của khoai lang tím, có thể thay đổi kích thƣớc, hình dạng và màu
sắc. Trong thập kỷ qua giống khoai lang tím chủ yếu phát triển ở Nhật Bản và giống
mới có hàm lƣợng anthocyanin cao đã đƣợc phát triển do sự tích tụ anthocyanin
thấp từ giống khoai lang màu tím bản địa. Trong số đó, giống quan trọng là
Ayamurasaki và Yamagawamurasaki (Montilla et al., 2011).
2.1.4.2 Cấu trúc hóa học của Anthocyanin
Anthocyanin đƣợc xem nhƣ flavonoid có sƣờn carbon C
6
C
3
C
6
. Anthocyanin là
glycoside của các anthocyanidin với monosaccharide (glucose, galactose, rhamnose,
xylose…), disaccharide và trisaccharide ở các vị trí 3; 3 và 5; 5 và 7. Anthocyanidin
ít tan trong nƣớc hơn anthocyanin và không thấy tồn tại tự do trong thiên nhiên (Bùi
Hữu Thuận, 2000). Cấu tạo khung cơ bản của anthocyanin đƣợc thể hiện ở Hình
2.3.

Hình 2.3 Cấu tạo khung cơ bản của anthocyanin
(Nguồn: )
Anthocyanin là các dẫn xuất của polyhydroxyl và methoxyl của flavylium. Có 6
anthocyanin phổ biến trong thực phẩm (Bảng 2.2), nó khác nhau do độ hydroxyl và
methoxyl hóa vòng B.


Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 7


Bảng 2.2 Sáu nhóm anthocyanin
Anthocyanin
R1
R2
Pelargonidin
- H
- H
Cyanidin
- H
- OH
Delphinidin
- OH
- OH
Peonidin
- H

- OCH
3

Petunidin
- OH
- OCH
3

Malvidin
- OCH
3

- OCH
3
(Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010)
Các kim loại Mg, Fe, Al, K có trong anthocyanin kim loại. Anthocyanin còn liên
kết với các chất hữu cơ khác.
Trong khoai lang tím tồn tại dạng 3-O-(2-O-β-D-glucopyranosy-β-D-
glucopyranoseside)-5-O-β-D-glucoside của cyanidin và peonidin (Montilla et al.,
2011). Dựa vào tỷ lệ peonidin/cyanidin, khoai lang tím đƣợc chia thành hai nhóm:
peonidin/cyanidin > 1: lƣợng lớn peonidin, nhóm sắc tố đỏ làm chủ đạo.
peonidin/cyanidin < 1: lƣợng lớn cyanidin, nhóm sắc tố xanh làm chủ đạo.
2.4.1.3 Tính chất của anthocyanin
Sắc tố anthocyanin phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau bao gồm cả cấu trúc và
nồng độ của các chất màu, pH, nhiệt độ, cƣờng độ ánh sáng, chất lƣợng và sự hiện
diện của các sắc tố khác nhau, kim loại ion, enzyme, oxy, acid ascorbic,
đƣờng…(Jenshi roobha et al., 2011)
Anthocyanin tinh khiết ở dạng phân tử hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực
nên tan tốt trong dung môi phân cực. Anthocynin hòa tan tốt trong nƣớc và trong
dịch bão hòa, khi kết hợp với phân tử đƣờng anthocyanin sẽ hòa tan tốt hơn (Huỳnh

Thị Kim Cúc và ctv., 2004).
Màu sắc của anthocyanin đƣợc xác định bởi cấu trúc hóa học và môi trƣờng bên
ngoài. Có thể 2 anthocyanin khác nhau cho màu giống nhau hay 2 anthocyanin
giống nhau lại cho màu khác nhau (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010).
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 8

Khi tăng số nhóm hydroxyl vào phân tử sẽ làm cho nó chuyển từ màu hồng sang
màu xanh. Khi thay nhóm hydroxyl bằng nhóm methoxyl sẽ làm ngƣợc lại khuynh
hƣớng đổi màu (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010). Mức độ methyl hóa nhóm OH trong
vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ. Nếu nhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với
gốc đƣờng thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lƣợng gốc đƣờng đính vào nhiều
hay ít (Lê Ngọc Tú và ctv., 2005). Tuy nhiên, màu của anthocyanin thay đổi mạnh
nhất phụ thuộc vào pH của môi trƣờng.
Ở pH thấp, anthocyanin thƣờng có màu đỏ và trở nên không màu khi ở pH cao rồi
thành xanh dƣơng ở pH cao hơn nữa. Ở pH = 1 các anthocyanin thƣờng ở dạng
muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4-5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ
cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7-8 lại về dạng bazơ quinoidal
anhydro màu xanh. Ở pH cao hơn, các anthocyanin tự do sẽ bị phân rã thông qua
chromenol và α-diketone tạo thành aldehyde và acid carboxylic (Huỳnh Thị Kim
Cúc và ctv., 2004). Sự biển đổi màu anthocyanin theo pH đƣợc biểu diễn ở Hình
2.4.


Hình 2.4 Sự biển đổi màu Anthocyanin theo pH
(Nguồn:
Anthocyanin có bƣớc sóng hấp thụ trong miền ánh sáng nhìn thấy, khả năng hấp thu
cực đại ở bƣớc sóng từ 510-540. Độ hấp thu là yếu tố liên quan mật thiết đến màu
sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch và nồng độ
anthocyanin. Thông thƣờng pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thu lớn, nồng độ

anthocyanin càng lớn độ hấp thu càng mạnh. Độ hấp thu bƣớc sóng của anthocyanin
đƣợc biễu diễn ở Hình 2.5.


Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 9



Hình 2.5 Biểu đồ biểu diễn độ hấp thu ánh sáng của anthocyanin
(Nguồn: )
2.4.1.4 Sự thoái hóa của anthocyanin
Anthocyanin dễ bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ, nó bị phân hủy chậm ở nhiệt độ thƣờng
và nhanh ở nhiệt độ cao.
Oxy gây thoái hóa anthocyanin. Sự hiện diện của oxy cùng với nhiệt độ cao hình tổ
hợp bất lợi gây thoái hóa anthocyanin. Các màu anthocyanin không ổn định trƣớc
ánh sáng. Sản phẩm có hai nối dilycoside đƣợc acyl hóa, metyl hóa là những
anthocyanin của rƣợu vang ổn định nhất đối với ánh sáng (Nguyễn Thị Thu Thủy,
2010). H
2
O
2
oxi hóa athocyanin. Vitamin C có thể gây hƣ hỏng một số anthocyanin
trong bảo quản trái cây do H
2
O
2
sinh ra khi vitamin C bị oxy hóa bởi oxy với hiện
diện của ion Cu
+

.
Các enzyme thủy phân hay oxy hóa ảnh hƣởng đến anthocyanin. Enzyme thủy phân
ảnh hƣởng đến anthocyanin nhất là glycosidase, chúng thủy phân nối 3-glycosidic
làm anthocyanin trở nên ít ổn định và mất màu nhanh. Phenol oxydase cũng gây ra
sự thoái hóa anthocyanin (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010). Các enzyme làm mất màu
anthocyanin đƣợc gọi là anthocyanase. Chúng có thể bị vô hoạt ở 90-100
o
C trong
45-60 phút.
Anthocyanin ngƣng tụ với chính nó và các chất hữu cơ khác tạo thành phức chất với
protein, tanin, flavonoic, polysaccharide. Phản ứng này làm gia tăng màu của
anthocyanin, bền hơn trong chế biến và tồn trữ. Màu ổn định của rƣợu vang đỏ
đƣợc cho là sự tự liên kết của anthocyanin. Các chất này ít nhạy cảm với pH, sự liên
kết ở vị trí C
4
chống lại sự mất màu do SO
2
. Những phản ứng ngƣng tụ khác có thể
dẫn đến sự mất màu: một số chất nhân hạch aminoacid, catechin, … có thể ngƣng tụ
với flavylium cho chất không màu (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010).
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 10

Anthocyanin có thể nối với kim loại: Nối chelate, muối… Các dẫn xuất thƣờng có
màu khác nhau theo khuynh hƣớng xanh hơn hợp chất dẫn xuất (Nguyễn Thị Thu
Thủy, 2010).
Các yếu tố khác cũng có thể ảnh hƣởng đến màu anthocyanin trong mô là nồng độ,
tỷ lệ tƣơng đối trong hỗn hợp các anthocyanin, ảnh hƣởng các sắc tố khác nhƣ
carotenoids, chlorophyll. Dung môi khác hơn nƣớc nhƣ rƣợu cũng có thể ảnh hƣởng
đến màu của anthocyanin.

2.1.5 Vai trò của hợp chất anthocyanin
2.1.5.1 Đối với thực vật
Trong giới thực vât, chlorophyll là loại chất màu chiếm ƣu thế và đóng vai trò rất
quan trọng trong quá trình quang hợp. Sự xuất hiện của chất màu khác, không phải
màu xanh (anthocyanin, carotenoid), thƣờng nhằm mục đích chính là tạo tƣơng
phản, thu hút các loài động vật, tạo điều kiện cho quá trình thụ phấn và phát tán hạt
giống của cây. Ngoài ra anthocyanin còn giúp che chở diệp lạp, bảo vệ diệp lạp
chống lại cƣờng độ ánh sáng cao, ngăn sự ức chế quá trình quang hợp.
2.1.5.2 Đối với sức khỏe con ngƣời
Mặc dù chỉ đƣợc cơ thể hấp thu ở một lƣợng rất nhỏ, các phân tử anthocyanin sau
khi đƣợc chuyển hóa có thể biểu hiện những hoạt tính nhƣ chống ung thƣ, chống xơ
vữa động mạch, chống viêm, ức chế mức độ thẩm thấu, độ vỡ của mao mạch, ức
chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu và thúc đẩy sự tạo thành cytokine từ đó điều
hòa các phản ứng miễn dịch. Tất cả các phản ứng này đều dựa trên khả năng chống
oxy hóa của các anthocyanin. Cũng nhờ khả năng này, các hợp chất anthocyanin
còn bảo vệ màng dạ dày chống lại những thƣơng tổn do sự oxy hóa, vì vậy hoãn lại
giai đoạn đầu của bệnh ung thƣ dạ dày, ung thƣ ruột và ruột kết. Hoạt tính và thành
phần của hệ vi khuẩn đƣờng ruột có thể bị thay đổi sau khi dùng dịch trích từ các
loại quả mọng có chứa các hợp chất flavonoid gồm cả anthocyanin.
- Hoạt tính chống oxy hóa
Trong tế bào có những hệ enzyme và các chất chống oxy hóa giúp chống lại tác
động xấu bởi các gốc tự do. Các chất chống oxy hóa tự nhiên có trong thực phẩm
nhƣ (α-tocopherol và acid ascorbic) cũng có vai trò quan trọng giúp ngăn chặn hình
thành các gốc tự do.
Các hợp chất flavonoid nói chung trong đó có anthocyanin chống oxy hóa bằng
cách quét các gốc tự do, hay phản ứng với các gốc peroxy tham gia vào phản ứng
oxy hóa dây chuyền. Nhờ vào khả năng cho các gốc tự do H
+
, các hợp chất này có
thể ức chế đƣợc các phản ứng peroxy hóa lipid.

Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 11

Hoạt tính chống oxy hóa của anthocyanin là do aglycon quyết định. Số lƣợng các
gốc đƣờng ở vị trí C
3
có vai trò rất quan trọng đến khả năng chống oxy hóa, số
lƣợng phân tử đƣờng càng ít khả năng chống oxy hóa càng cao.
- Hoạt tính chống ung thƣ
Tất cả các căn bệnh ung thƣ đều do sự hình thành, tăng trƣởng và suy vong của các
tế bào bất bình thƣờng. Các khối u là do sự tích tụ các tế bào với số lƣợng lớn hơn
nhu cầu cần thiết cho sự phát triển, sửa chữa và hoạt động của mô. Các aglycon có
trong các loại anthocyanin phổ biến nhất nhƣ cyanidin, delphinidin, maldivin,
pelargonidin và petunidin đều có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung
thƣ dạ dày, ruột kết, phổi, lồng ngực. Nhóm hydroxyl tự do ở nhóm C
3
trong dạng
cấu trúc flavylium của anthocyanidin góp phần ức chế sự phát triển của các dòng tế
bào ung thƣ của ngƣời. Ngoài ra, số nhóm hydroxyl và methoxyl trong vòng B của
cyanidin cũng ảnh hƣởng rất lớn đến khả năng ức chế các dòng ung thƣ đƣợc
nghiên cứu. Hoạt tính ức chế cao nhất thuộc về maldivin, vốn có nhóm hydroxyl ở
vị trí 3 và 4’ và nhóm methoxyl ở vị trí 3’ và 5’.
- Hoạt tính chống các bệnh tim mạch
Các hợp chất flavanoid nói chung và các anthocyanin nói riêng có khả năng làm
giảm nguy cơ mắc bệnh động mạch vành bởi khả năng ngăn chặn sự oxy hóa của
các lipoprotein có tỉ trọng thấp (LDL) trong huyết tƣơng. Sự oxy hóa các hợp chất
này đƣợc xem nhƣ một bƣớc quan trọng trong sự hình thành các khối xơ vữa động
mạch và từ đó dẫn đến bệnh động mạch vành (Nguồn: ).
2.2 CHẤT BÉO SỮA
Chất béo sữa đƣợc coi là thành phần quan trọng. Về mặt dinh dƣỡng, chất béo có độ

sinh năng lƣợng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E). Đối với
các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hƣởng đến mùi vị, trạng thái của sản phẩm.
Có tới 98-99% chất béo của sữa là các triglycerid, 1-2% còn lại là các phospholipid,
cholesterol, caroten, vitamin A, D, E, K (Lâm Xuân Thanh, 2004).
Trong sữa có 18 acid béo. Mỗi glycerol có thể kết hợp với ba phân tử acid béo mà
ba acid béo này có thể cùng loại hoặc khác loại. Vì vậy số glycerid (triglycerid)
khác nhau là vô cùng lớn (Lâm Xuân Thanh, 2004).
Chất béo sữa thƣờng chiếm khoảng 2,5 – 6,0% thành phần của sữa. Tùy thuộc vào
giống và chế độ dinh dƣỡng trong thức ăn của bò thì hàm lƣợng chất béo trong sữa
là khác nhau. Đối với bò hàm lƣợng béo khoảng 3,9% (Lâm Xuân Thanh, 2004).
Thành phần chất béo có trong sữa bò đƣợc thể hiện ở Bảng 2.3.

Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 12

Bảng 2.3 Thành phần chất béo có trong sữa bò
(Lê Văn Việt Mẫn, 2004)
Chất béo sữa tồn tại dƣới dạng các cầu mỡ. Các cầu mỡ có đƣờng kính từ 0,1 đến
20 μm (đƣờng kính trung bình từ 3 đến 4 μm). Trong 1 ml sữa có khoảng 3000 –
4000 triệu cầu mỡ. Các cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925
g/cm
3
) và chúng có xu hƣớng nổi lên trên bề mặt sữa tạo thành một lớp váng sữa.
Mỗi một thể cầu sữa đƣợc bao bọc bởi một lớp màng mỏng. Các thể hình cầu đó là
các cầu mỡ và màng bao của chúng đƣợc tạo thành chủ yếu từ protein và các
phosphatit. Màng bao của các cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho chúng
không bị phá hủy bởi các enzyme có trong sữa (Lâm Xuân Thanh, 2004).
Thành phần
Hàm lƣợng (% so với tổng khối
lƣợng chất béo)

Lipid đơn giản
98,5
- Glyceride: triglyceride
diglyceride
95-96
2-3
monoglyceride
0,1
- Cholesteride (Ester của acid béo và
cholesterol)
- Ceride (Ester của acid béo và rƣợu cao
phân tử)
0,03

0,02
Lipid phức tạp
1,0
Các hợp chất tan trong chất béo
0,5
- Cholesterol
0,3
- Acid béo tự do
0,1
- Hydrocarbon
0,1
- Vitamin A, D, E, K
Vết
- Rƣợu: phytol, palmitic, stearic, oleic
Vết
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ

Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 13

Chất béo sữa là một thành phần sinh năng lƣợng cao trong sữa và là chỉ tiêu quan
trọng để đánh giá chất lƣợng sữa tƣơi. Do đó, trong quá trình bảo quản cần phải
thƣờng xuyên khuấy sữa tƣơi nguyên liệu định kỳ để ngăn các hạt mỡ sữa kết dính
lại với nhau.
Các phosphatit và glicolipit đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành các màng
cầu mỡ. Trong thành phần của chúng có các acid béo hòa tan trong chất béo và acid
béo hòa tan trong nƣớc.
Hàm lƣợng các phosphatit và glicolipit khoảng 0,031 – 0,05%. Màng của các cầu
mỡ chứa xấp xỉ 60% các phosphatit và lƣợng phosphatit trong sữa đầu gấp 2 – 3 lần
trong sữa bình thƣờng. (Lâm Xuân Thanh, 2004)
2.3 TINH BỘT
2.3.1 Giới thiệu về tinh bột
Tinh bột là polysaccaride chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột có
nhiều trong các loại cây lƣơng thực, do đó các loại lƣơng thực đƣợc coi là nguồn
nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Nguồn tinh bột rất đa dạng, trong đó phổ
biến nhất là từ các hạt ngũ cốc nhƣ lúa mì, bắp, gạo, khoai tây… hay từ các loại củ
nhƣ khoai tây, khoai lang, khoai mì… Ngoài ra một lƣợng đáng kể tinh bột cũng có
trong các nhóm cây họ đậu nhƣ đậu nành, đậu xanh… Tinh bột từ các loài thực vật
khác nhau, hay cùng một giống cây trồng nhƣng phát triển dƣới các điều kiện khác
nhau thì đều khác nhau cả về hình thái, tính chất công nghệ và các tính chất chức
năng tƣơng ứng.
2.3.2 Cấu tạo
Tinh bột (Hình 2.6) là hỗn hợp của hai loại glucan là amylose và amylopectin đƣợc
tạo thành từ các đơn vị là glucopyranose. Hầu hết các loại tinh bột đều chứa 20-
30% amylose. Trong khi đó cũng có tinh bột có amylose với hàm lƣợng cao (hơn
50% khối lƣợng tinh bột) nhƣ tinh bột đậu xanh, dong riềng và hàm lƣợng
amylopectin xấp xỉ 100% khối lƣợng tinh bột nhƣ tinh bột bắp nếp, gạo nếp
Tinh bột có bản chất bán tinh thể với nhiều mức độ tinh thể hóa khác nhau, thƣờng

từ 15-45% khi ở dạng hạt. 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 trong khi
phần mạch nhánh nằm trong các lớp vô định hình. Ngƣời ta ƣớc tính rằng có
khoảng 80% các phân tử amylopectin nằm trong cấu trúc chùm và khoảng 10-20%
các phân tử amylosepectin tham gia vào liên kết giữa các chùm với nhau. Amylose
ngoài tham gia vào việc tạo nên các chuỗi xoắn kép, còn xuất hiện trong cấu trúc
tinh thể của tinh bột dƣới dạng phức với lipid.
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 14


Hình 2.6 Cấu tạo của tinh bột
(Nguồn:
Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng, gồm những đơn vị glucose liên kết với
nhau bằng liên kết α -1,4 glycoside, trong đó có khoảng 0,1% số phân tử glucose
liên kết với nhau bằng liên kết α-1,6 glycoside. Trọng lƣợng phân tử amylose trong
khoảng 10
5
-10
6
. Amylose thƣờng có dạng cuộn xoắn ốc, mỗi vòng xoắn có 6 đơn vị
glucose. Các nhóm hydroxyl của các gốc glucose đƣợc bố trí ở phía ngoài xoắn ốc,
bên trong là các nhóm C-H. Khi tƣơng tác với iod, amylose sẽ cho phức màu xanh
đặc trƣng. Amylose dễ hòa tan trong nƣớc ấm tạo thành dung dịch có độ nhớt không
cao. Khi nhiệt độ dung dịch hạ thấp, amylose dễ bị thoái hóa và tạo ra các kết tủa
không thuận nghịch.
Cấu tạo của amylopectin lớn và có tỉ lệ phân nhánh khá lớn. Trọng lƣợng
amylopectin khoảng 10
7
-10

8
. Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch
chính có liên kết α-1,4 glycoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết
α-1,6 glycoside, tỷ lệ khoảng 4%. Trung bình mỗi nhánh của amylopectin chứa
khoảng 15-30 gốc glucose. Tƣơng tự amylose, amylosepectin cũng có cấu trúc xoắn
kép với các chuỗi helix song song. Khác với amylose, amylopectin không bị thoái
hóa, khả năng tạo gel cũng kém (Hoàng Kim Anh, 2008).
2.3.3 Một số tính chất của tinh bột
- Tính trƣơng nở và hồ hóa của hạt tinh bột
Phần lớn hạt tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái trƣơng nở đƣợc sử dụng nhiều
hơn ở trạng thái tự nhiên. Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa nhƣ sau: hạt tinh bột
trƣơng lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa
tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel. Khi ngâm hạt tinh bột trong
nƣớc ở nhiệt độ thƣờng, ta nhận thấy có sự tăng thể tích của tinh bột là do nƣớc
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 15

đƣợc hấp thụ vào trong, làm hạt tinh bột trƣơng phồng lên, đây chính là hiện tƣợng
trƣơng nở của hạt tinh bột. Khả năng trƣơng nở của hạt trong nƣớc tăng khi nhiệt độ
tăng và đến một lúc nào đó tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Khi tinh bột
đƣợc gia nhiệt với sự tham gia của nƣớc hay sử dụng phƣơng pháp hấp sử dụng
autoclave, cấu trúc hạt bị phá vỡ và lúc này nhóm –OH của nƣớc tạo liên kết hydro
với với nhóm –OH của phân tử amylose và amylopectin. Điều này làm tăng khả
năng hòa tan và trƣơng nở của hạt. Nhiệt độ hồ hóa của hầu hết tinh bột nằm trong
khoảng 60 – 80
0
C.
- Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột, ảnh hƣởng đến chất lƣợng và kết
cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm, đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có

nhiều nhóm hydroxyl, có khả năng liên kết đƣợc với nhau làm cho các phân tử tinh
bột tập hợp lại, giữ nhiều nƣớc hơn, khiến dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và
độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hƣởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là
đƣờng kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính cấu trúc
phân tử tinh bột nhƣ kích thƣớc, thể tích, và sự bất đối xứng. Nồng độ tinh bột, pH,
nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các hóa chất phá hủy liên kết hydro đều làm cho tƣơng
tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh
bột.
- Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tƣơng tác nhau và sắp xếp lại
một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng không gian ba chiều.
Để tạo đƣợc gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải đƣợc
hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó đƣợc để nguội ở trạng
thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực
tiếp giữa các mạch amylose và amylopectin hoặc đƣợc nối gián tiếp qua phân tử
nƣớc.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại, các phân tử amylose có thể bị
tách nƣớc và liên kết lại với nhau thông qua liên kết hydro, quá trình này gọi là quá
trình thoái hóa. Kết quả amylose sẽ tách lớp lắng xuống. Quá trình thoái hóa diễn ra
mạnh trong hồ tinh bột tự nhiên giàu amylose (Hoàng Kim Anh, 2008).
2.4 HỆ ENZYME AMYLASE
Hệ enzyme amylase phổ biến trong thế giới sinh vật, đƣợc sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp, y học và nhiều lĩnh vực quốc dân khác. Các enzyme amylase có trong
nƣớc bọt, dịch tiêu hóa của ngƣời và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ
khuẩn, nấm men và vi khuẩn. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 16

tác sự phân giải các liên kết nội phân tử trong polysaccharide với sự tham gia của
nƣớc.

R.R’ + H – OH RH + R’OH
Enzyme amylase chia làm hai nhóm:
- Endoamylase (α-amylase, EC.3.2.1.1) thủy phân các liên kết glucoside nằm trong
chuỗi polysaccharide. Nhóm này lại chia ra làm hai nhóm nhỏ:
 α-1,4-glucano hydrolase
 α-1,6-glucano hydrolase. Nhóm nhỏ này bao gồm: isoamylase (EC.3.2.1.68)
hay pullulanase (EC.3.2.2.41)
- Exoamylase thủy phân liên kết glucoside tinh bột từ đầu không khử của chuỗi
polysaccharide. Nhóm này gồm có:
 β-amylase (Ec 3.2.1.2)
 Amyloglucosidase (glucoamylase) (EC 3.2.1.3)
Cơ chế tổng quát của amylase trong thủy phân tinh bột nhƣ sau:








2.4.1 Emzyme α-amylase (EC.3.2.1.1)
Enzyme α-amylase (Hình 2.7) (endo-1,4-D-glucan glucohydrolase, EC.3.2.1.1) là
enzyme ngoại bào thủy phân liên kết 1,4-α-D-glucoside của phân tử amylose một
cách ngẩu nhiên. Đó cũng là những endo-enzyme phân cắt bên trong mạch tinh bột.
Các α-amylase đƣợc phân loại theo hoạt động và tính chất của chúng. Enzyme α-
amylase thủy phân tinh bột cho sản phẩm là các đƣờng tự do đƣợc xếp vào nhóm
“đƣờng hóa” và loại thủy phân tinh bột không tạo ra các đƣờng đơn đƣợc xếp vào
loại “dịch hóa” (Hoàng Kim Anh và cộng sự, 2004).
α - amylase
Pullulanase

Dextrin + oligosaccharid
Dextrin
Tinh bột
β - amylase
Amyloglucosidase
Maltose
Glucose
Dextrin
Luận văn tốt nghiệp đại học khóa 36 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ
Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 17


Hình 2.7 Enzyme α-amylase
(Nguồn: />amylase.htm)
Enzyme α-amylse có thể thu nhận đƣợc từ nhiều loại vi khuẩn, nấm men và nấm
mốc. Enzyme α-amylase vi khuẩn Bacillus là loài vi sinh vật quan trọng nhất đƣợc
sử dụng để sản xuất amylase trong công nghiệp bằng phƣơng pháp nuôi cấy bề sâu.
Nhiều nghiên cứu đã đề cập đến sản xuất α-amylase bền nhiệt từ các chủng
B.amyloliquefaciens và B.licheniformis. Loại α-amylase vi khuẩn chuẩn đƣợc sản
xuất từ Bacillus subtilis, nhiệt độ hoạt động tối ƣu là 70-85
o
C.
Khả năng chịu nhiệt của α-amylase phụ thuộc vào pH, hàm lƣợng muối canxi, nồng
độ cơ chất. α-amylase của vi khuẩn bền trong ion calcium. Một số đƣợc hoạt hóa
bởi NaCl.
Các ion kim loại nặng nhƣ đồng, sắt thƣờng ức chế hoạt động của enzyme. Khi thủy
phân tinh bột, α-amylase thƣờng tạo ra các sản phẩm có tỉ lệ nhƣ sau: 5% glucose,
7% maltose, 13% maltotriose, 4% maltotetraose, 16% maltopentaose, 22%
maltohexaose, 33% dextrin cao phân tử.
Enzyme α-amylase của nấm sợi thƣờng đƣợc thu nhận từ Aspergillus niger và

Aspergilus oryzae. Enzyme α-amylase của nấm sợi thƣờng kém bền nhiệt hơn α-
amylase của vi khuẩn và rất dễ bị biến tính trƣớc khi tinh bột đƣợc gelatin hóa. Khi
cho enzyme amylase của nấm sợi thủy phân tinh bột sẽ tạo ra các sản phẩm có tỷ lệ
nhƣ sau: 8% glucose, 32% maltotriose, 18% maltotetraose, 9% maltopentaose, 4%
maltohexaose, 33% dextrin cao phân tử (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004).
Một số tính chất của α-amylase từ các nguồn khác nhau đƣợc thể hiện ở Bảng 2.4.