tinh bột biến tính

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM



MÔN: PHỤ GIA THỰC PHẨM

Đề tài: TINH BỘT BIẾN TÍNH

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Nhóm thực hiện: Nhóm 11
Lớp : DHTP7A
TP.Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 10 năm 2013


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học
Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung và Viện công nghệ Sinh học và
Thực phẩm nói riêng đã tạo điều kiện cho chúng em có một môi trường học tập
thoải mái về cơ sở hạ tầng cũng như cơ sở vật chất để chúng em hoàn thành tốt bài
tiểu luận này.
Chúng em chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhất Hoài đã tận tình giúp đỡ
chúng em tìm hiểu rõ môn Phụ gia thực phẩm.
Đồng cảm ơn sự góp ý của tất cả các bạn cùng lớp đã tận tình góp ý để nhóm
hoàn thành tốt bài tiểu luận.
Hy vọng thông qua những nổ lực tìm hiểu của tất cả các thành viên, nhóm

chúng em sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về tính chất và chức năng của tinh bột biến
tính. Từ đó, định hướng cho các môn học chuyên nghành, bổ sung kiến thức và
hoàn thành có hiệu quả năng lực chuyên môn.
Vì những giới hạn về kiến thức và thời gian nên nhóm không thể trình bày
một cách tốt nhất, sai sót là điều không thể tránh khỏi, mong Thầy và các bạn sẽ có
những ý kiến đóng góp để chúng em hoàn thiện hơn về những kiến thức của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

2


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
3


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

...............................................................................................................................................

MỤC LỤC

4


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết tinh bột là một trong những thành phần quan trọng
không thể thiếu đối với nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp giấy, công
nghiệp dệt, công nghiệp keo dán… và đặc biệt là ngành công nghiệp thực phẩm.
Đó là vì những tính chất đặc trưng của nó như tạo hình, tạo dáng, tạo

khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ dàn hồi, độ xốp, và khả năng tạo màng, tạp gel cho
nhiều sản phẩm. Tuy nhiên tinh bột tự nhiên vẫn còn hạn chế nhiều tính chất, chưa
đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau trong công nghiệp.
Vì vậy cần phải thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột bằng các tác nhân
vật lý, hóa học hoặc enzyme tạo ra các dẫn xuất tinh bột với các phân tử bị cắt
ngắn đi, nối dài ra và sắp xếp lại… để có những tính chất đa dạng hơn đáp ứng nhu
cầu. Đó gọi là tinh bột biến tính. Vậy biến tính tinh bột như thế nào? Hãy cùng tìm
hiểu về đề tài “TINH BỘT BIẾN TÍNH” để hiểu rõ hơn về cấu tạo, tính chất cũng
như công dụng của nó trong sản xuất thưc phẩm.

5


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH
I/ Khái niệm, cấu tạo và tính chất của tinh bột
1) Khái niệm
Tinh bột là loại polysaccarit có khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucozo được
nối với nhau bởi các liên kết -glycozit (C6H10O5)n.
Tinh bột bao gồm 2 thành phần chính: amilozơ và amilopectin. Cả hai đều có công
thức phân tử là (C6H10O5)n trong đó C6H10O5 là gốc α-glucozơ.
2) Cấu tạo và tính chất
a. Cấu trúc và tính chất của amiloza

Amilozơ chiếm 20-30% khối lượng tinh bột. Trong phân tử amilozơ các gốc αglucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozit tạo thành một chuỗi dài không phân
nhánh. Phân tử khối của amilozơ vào khoảng 150.000−600.000 (ứng
với n khoảng 1000−4000). Phân tử amilozơ không duỗi thẳng mà xoắn lại thành hình lò

xo.

6


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

a) Các gốc α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozơ
b) Mô hình phân tử amilozơ
Phân tử Am bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau. Am khi ở dạng tinh thể
có cấu trúc xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 phân tử glucozơ.Khi ở trong hạt tinh bột,
trong dung dịch hoặc trạng thái bị thoái hoá, Am thường có cấu trúc mạch giãn, khi thêm
tác nhân kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc.ở trạng thái xoắn ốc, Am cho
màu xanh với iôt. Đường kính xoắn ốc là 12,97 Ao, chiều cao 7,91 Ao.
Phân tử Am có một đầu khử và một đầu không khử, trong đó đầu khử có nhóm –
OH glucozit. Các gốc của Am gắn lại với nhau nhờ liên kết ỏ- 1,4 glucozit tạo nên một
chuỗi dài khoảng 500 -2000 đơn vị glucozơ, phân tử lượng trung bình 10000 - 300000.
Am mạch thẳng có thể tạo màng và sợi với độ bền và độ mềm dẻo cao. Trong khi đóphân
tử Ap phân nhánh nhiều nên không thể tạo dạng sợi nhiều như Am và màng tạo thành thì
dòn.
Am mới tách ra từ hạt tinh bột thường có độ hoà tan cao, song cũng không bền và
nhanh chóng bị thoái hoá. Trong đa số trường hợp dung dịch Am rất nhanh chóng tạo keo
ngay khi ở nhiệt độ cao. Trong dung dịch, các phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại
với nhau tạo ra các tinh thể. Nếu tốc độ liên kết này chậm thì Am sẽ tạo thành một khối
không tan của các hạt đã bị thoái hoá. Còn nếu nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo.
Khi tương tác với iôt, Am cho phức màu xanh đặc trưng. Iôt tinh khiết không cho
màu xanh khi thêm tinh bột hoặc Am mà chỉ xảy ra khi iôt được pha trong KI hoặc HI.
Nếu đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, chuỗi Am duỗi thẳng do đó iôt bị tách ra khỏi

dung dịch Am nên dung dịch mất màu xanh .
Am có khả năng tạo phức với rất nhiều cácc hợp chất hữu cơ có cực và không cực.
Phức của vitamin A với Am thường bền và ít bị oxi hoá.
b. Cấu trúc và tính chất của amilopectin
7


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Amilopectin chiếm khoảng 70-80% khối lượng tinh bột. Amilopectin có cấu tạo phân
nhánh. Cứ khoảng 20-30% mắt xích α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozit thì
tạo thành một chuỗi. Do có thêm liên kết từ C1 của chuỗi này với C6 của chuỗi kia qua
nguyên tử O (gọi là liên kết α-1,6-glicozit) nên chuỗi bị phân nhánh như mô tả ở hình
dưới. Phân tử khối của amilopectin vào khoảng từ 300.000−3.000.000 (ứng
với n từ 2000 đến 200.000).

a) Các gốc α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozơ
b) Mô hình phân tử amilozơ
Khác hẳn với Am, Ap chỉ hoà tan trong nước khi đun nóng và tạo nên
dung dịch có độ nhớt cao. Khi đun nóng làm thay đổi sâu sắc và không thuận nghịch cấu
trúc phân tử Ap gây trạng thái hồ hoá tinh bột. Phản ứng màu của Ap với iôt xảy ra do kết
quả của sự hình thành nên các hợp chất hấp thụ .Phản ứng với lectin là phản ứng đặc
trưng của Ap. Liên kết giữa lectin với monosaccarit chủ yếu là liên kết hidro. Các nhóm
OH ở C2, C4, C6của gốc monosacarit mới có thể liên kết được với lectin.Nghĩa là muốn
kết tủa được với lectin thì các phân tử polysacarit bắt buộc ở trạng thái nhánh.
8

Tiểu luận phụ gia thực phẩm

Cấu tạo
Tính chất

Amiloza
Gồm 6 gốc glucozo tạo thành 1 vòng
xoắn ốc, liên kết 1-4 Glicozit, tạo
mạch thẳng.
Độ hòa tan:
Dễ hòa tan
Tạo màu iot:
Cho màu xanh
Tạo độ bền

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Amilopectin
Gồm liên kết 1-4 Gluzit liên kết
với 1-6 Glycozit tạo thành chuỗi
xoắn ốc.
Khó hòa tan
Cho màu tím, đỏ.
Tạo độ nhớt.

Bảng tóm tắt cấu tạo của amilozo và amilopectin
c. Tính chất
-

Tính chất hấp thụ

Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hấp thụ thì bề mặt bên
trong và bên ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế
biến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này.
Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột.
Khi nghiên cứu khả năng hấp thụ các chất điện li hữu cơ có ion lớn như xanh
metylen (tích điện dương) của tinh bột, người ta nhận thấy rằng tinh bột hấp thụ xanh
metylen rất tốt. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột không giống
nhau. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu tạo bên trong của hạt
và khả năng trương nở của chúng
-

Độ hoà tan của tinh bột

Am mới tách từ tinh bột có độ hoà tan cao song không bền nhanh chóng bị thoái hoá
trở nên không hoà tan trong nước. Ap không hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ
hoà tan trong nước nóng.
9


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Trong môi trường axit tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành “tinh bột hoà tan”. Nếu môi
trường axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Còn môi trường kiềm, tinh bột bị ion
hoá từng phần do có sự hydrat hoá tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là
một dung môi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột.
-

Phản ứng với iốt

Khi tương tác với iot Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy iốt có thể coi là
thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương pháp trắc
quang. Để phản ứng được với iôt, các phân tử Am phải có dạng xoắn ốc để hình thành
đường xoắn ốc đơn của Am bao quanh phân tử iôt. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ
không cho phản ứng với iôt vì không tạo thành một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và
một số muối KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng. Cloral hydrat và một số chất
khác lại ức chế cường độ phản ứng này.
Am với hình thể xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iôt tương ứng với một vòng
xoắn ốc một phân tử iot. Trong phân tử I2 –Am, các phân tử iot chui vào trong vùng ưa
béo của xoắn ốc. Với Ap khi xảy ra tương tác với iot, Ap cho màu tìm đỏ. Về bản chất
phản ứng màu iot của Ap xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ.
-

Khả năng tạo phức

Ngoài khả năng tạo phức với iôt, Am còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp chất
hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no (izoamylic, butylic,
izoprotylic), các rượu vòng, các phenol, các xeton thấp phân tử, các axit béo dãy thấp
cũng như các axit béo dãy cao, các este mạch thẳng và mạch vòng, các dẫn xuất
benzen có nhóm andehit, các nitro parafin… .Khi tạo phức với các Am, các chất tạo
phức cũng chiếm vị trí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự iốt.
Ngoài ra, Ap còn cho phản ứng đặc trưng với lectin. Về bản chất đây là một phản
ứng giữa một protein với một polysacarit có mạch nhánh. Khi lectin liên kết với lien kết
-D – glucopiranozic nằm ở đầu cuối không khử của Ap thì sẽ làm cho Ap kết tủa và
tách ra khỏi dung dịch.

10

Tiểu luận phụ gia thực phẩm

-

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Tính chất lưu biến

Trong dung dịch các phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra các
tinh thể. Khi sự liên kết xảy ra với tốc độ chậm thì Am sẽ tạo ra khối không tan của các
hạt đã bị thoái hoá. Khi tốc độ đạt nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo.
Am đã thoái hoá không hoà tan trong nước lạnh nhưng có khả năng liên kết với một
lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chúng. Nếu để Am một lượng nước ít hơn 4 lần
thì toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ còn Am sẽ tạo ra keo.
Keo Am ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, không thuận nghịch, không có hiện
tượng co. Nghiên cứu keo Am dưới kính hiển vi điện tử, người ta thấy chúng có cấu tạo
hạt rõ rệt, chứng tỏ tính không tan của kiểu tinh thể .
-

Sự trương nở và hồ hóa tinh bột

Khi hoà tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ
nước làm hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của
tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như
sau: tinh bột bắp 9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai mì 28.4% . Một số kết
quả nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến sựtrương nở và hoà tan của
tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng của quá trình sấy, sự lão hoá tinh bột,
phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của các chất béo cho vào…

-

Độ nhớt của hồ tinh bột

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất
lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột
chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột
tập hợp lại đồ sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo
và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó hơn .

11


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Độ nhớt của tinh bột tăng lên trong môi trường kiềm vì kiềm gây ion hoá các phân tử
tinh bột khiến cho chúng hidrat hoá tốt hơn. Ngoài ra, nồng độ muối, nồng độ đường
cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch.
-

Khả năng tạo gel và thoái hóa gel tinh bột

Tinh bột sau khi hồ hoá và để nguội các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại với nhau
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 vừa phải, phải được hồ hoá để chuyển tinh bột
thành trạng thái hoà tan và sau đó được làm nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh
bột chỉ có các liên kết hidro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit
hoặc gián tiếp thông qua phân tử nước.

Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ
tách ra, gọi là sự thoái hoá. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi
sau đó cho hoà tan ra. Tốc độ thoái hoá sẽ càng tăng khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt cực đại
khi pH = 7. Tốc độ thoái hoá sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH. Sự thoái hoá thường kèm
theo tách nước và đặc lại của các sản phẩm dạng nửa lỏng cũng như gây cứng lại các sản
phẩm bánh mì.

-

Khả năng tạo hình của tinh bột

Cũng như các hợp chất cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng rất tốt.Để tạo
màng, phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng
liên kết hidro và gián tiếp qua phân tử nước. Để thu được màng gel có tính đàn hồi cao
người ta thêm vào các chất hoá dẻo (thường hay dùng glixerin) để chúng làm tăng
khoảng cách giữa các phân tử, làm giảm lực Van der Van, do đó làm yếu đi lực cố kết nội
và làm tăng động năng của các phân tử (19).
Liên kết của rất nhiều phân tử Am và Ap nhờ lực Van der Van và liên kết hidro nên
tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định. Chính nhờ khả năng này mà người ta tạo được
các sợi tinh bột ( sợi miến, bún…) (20), (30).
12


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Do phân tử Am dài nên lực tương tác giữa các phân tử lớn và chúng liên kết với
nhau rất chặt, nhờ vậy mà sợi tạo thành chắc và dai. Đối với các tinh bột giàu Ap, các
mạch nhánh thường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tử rất yếu do đó độ bền đứt

kém .
-

Khả năng phồng nở tinh bột

Khi tương tác với các chất béo và có sự tán trợ của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽ tăng
thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp. Ta biết rằng, chất béo là chất không có cực, có
khả năng xuyên thấm qua các vật liệu gluxit như tinh bột, xenlulozơ. Khi tăng nhiệt độ
thì các tương tác kị nước giữa các phân tử chất béo phát triển rất mạnh nên chúng có
khuynh hướng tụ lại với nhau, do đó có khả năng xuyên qua các ‘cửa ải’ tinh bột. Đồng
thời nhiệt làm cho tinh bột bị hồ hoá và chín, nhưng không khí cũng như các khí có trong
khối bột không thấm qua màng tinh bột đã tẩm béo, do đó sẽ làm tinh bột giãn và phồng
nở. Các tinh bột giàu Ap (tinh bột gạo nếp) dễ hoà tan trong nước ở 95 oC hơn
tinh bột giàu Am nên có độ nhớt lớn hơn, khả năng không thấm khí lớn do đó khả năng
phồng nở lớn hơn. Với các tinh bột oxi hoá thì khả năng này càng mạnh vì các phân tử
tích điện cùng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột có kết cấu chặt.Vì vậy,
có thể ứng dụng tính chất này để sản xuất bánh phồng tôm.
II/ Tinh bột biến tính
- Khái niệm: Tinh bột biến tính là tinh bột đã bị thay đổi lý tính của tinh bột như
tính tan, tính dính, màu sắc, mùi vị tinh bột nhằm mục đích tạo mặt hàng mới, tăng
giá trị cảm quan, cải biến các tính chất của sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử
-

dụng.
Phân loại: Dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột,
Kovalxkaia chia tinh bột biến tính bằng hóa 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 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.
13


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Nhóm tinh bột này có rất nhiều ứng dụng như tinh bột biến tính bằng acid được dùng để
phủ giấy, tăng độ bền của giấy, cải thiện chất lượng in… Trong công nghiệp thực phẩm,
tinh bột loại này dung 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
KMnO4 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 dung trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian
lên men và tăng chất lượng của bánh. Tinh bột oxi hóa bởi hydroclorit, H 2O2, 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 các
nhóm hydroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hóa học hay đông trùng hợp với
một chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccarit có thể bị gắn vào nhau do các liên
kết dạng cầu nối.
Mức độ biến tính tính bột được dặc 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 axetat, tinh bột photphat, tinh bột oxi hóa…
Khi bị biến tính thì các cấu trúc tinh bột bị biến đổi khác nhau tùy theo các phương
pháp biến tính với các tác nhân vật lí, hóa học, sinh học.
a. Tác nhân vật lí:

Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ
-

-

Cấu tạo: Dưới tác dụng của nhiệt ẩm liên kết giữa các phân tử bị đứt, cấu trúc của
hạt tinh bột bị phá hủy cũng như tái hợp một phần nào đó các phân tử khi sấy sau
này.
Tính chất: Khi bị hồ hóa sơ bộ có những tính chất: 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.

Biến tính bằng gia nhiệt ở nhiệt độ cao
14


Tiểu luận phụ gia thực phẩm
-

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Cấu tạo: Tinh bột được gia nhiệt ở nhiệt độ từ 120-150OC sản phẩm thu được là
phân tử nhỏ hơn là dextrin và pirodextrin.

Khi dextrin hóa thường xảy ra 2 phản ứng sau:
+ Phân giải tinh bột thành sản phẩm có khối lượng phân tử thấp hơn

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 glucozit: các liên kết

1-4 glucozit không bền trong amiloza lúc này sẽ chuyển thành liên kết 1-6
bền hơn.
+ Dưới tác dụng của nhiệt độ, tinh bột đã bị biến tính 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 (95-1200C), dextrin vàng (120-

1800C), pirodextrin (170-1950C).
- Tính chất
+ Tinh bột bị biến tính kiểu này có độ hòa tan trong nước lạnh cao hơn tinh bột ban
đầu.
+ Dung dịch dextrin có khả năng tạo màng, dính kết các bề mặt đồng nhất và không

đồng nhất. Thường dùng dextrin làm chất liên kết và chất keo dính để pha sơn. Do
dextrin có độ nhớt thấp nên có thể dựng ở nhiệt độ cao mà vẫn bền. Độ hòa tan
trong nước lạnh của dextrin cao hơn tinh bột .
+ Dextrin trắng có độ hòa tan cao trong nước lạnh thay đổi từ 0% đến 90%
và có mức độ phân nhánh trung bình xấp xỉ 3%.
+ Dextrin vàng thường có màu từ vàng nhạt đến nâu sẫm và có độ hòa tan rất đáng
kể, có mức độ phân nhánh trung bình trên 20%. Pirodextrin có mức độ phân nhánh
từ 20-25% và có khối lượng phân tử lớn hơn dextrin vàng do đó dung dịch cũng
bền hơn.
b. Tác nhân sinh học
15

Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme
Cấu tạo:Dưới tác dụng của enzyme amilaza, phân tử tinh bột bị cắt ngẫu nhiên thành
những dextrin phân tử thấp hoặc bị cắt thành 2 đơn vị glucozơ một.
Enzyme -amilaza thủy phân các liên kết -1,4 gly trên nhiều mạch và tại nhiều vị trí
của cùng một mạch, giải phóng ra glucozo và các oligosacrit có từ 2 đến 7 đơn vị
glucozo, trong đó có một glucozo khử tận cùng ở dạng . Kết quả đó thường làm giảm
nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột, do dó còn được gọi là amilaza dịch hóa. Khi bị
thủy phân amilaza, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là maltozo và maltotriozơ. Khi thủy phân
Ap trong dung dịch, ngoài glucozo, maltozo và maltotriozơ còn có them các dextrin giới
hạn có nhánh. Các dextrin giới hạn này thường có chứa các liên kết -1,6 của polymer
ban đầu cộng với các liên kết -1,4 kề bên, bền với phản ứng thủy phân. Tùy theo nguồn
gốc của -amilaza, các -dextrin giới hạn này có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ.
Enzyme -amilaza xúc tác thủy phân các liên kết -1,4 của Am và Ap từ đầu mạch
không khử và giải phóng ra maltozơ. Tác động của enzyme sẽ ngừng lai ở chỗ sát với
liên kết -1,6.
Am thường bị enzyme thủy phân hoàn toàn trong khi đó trong cùng điều kiện thì chỉ có
55% Ap được chuyển hóa thành maltozơ. Phần còn lại của sự thủy phân Ap là dextrin
giới hạn có phân tử lượng cao và có chứa tất cả các liên kết -1,6 của phân tử ban đầu.
-amilaza -amilaza sẽ làm cho kích thước phân tử tinh bột giảm dần theo thời gian tác
dụng của nó.
Sản phẩm thủy phân thu được:
Đường glucose tinh thể hoặc dung dịch (D-glucose), xiro giàu fructose hoặc fructose tinh
thể , xiro glucose và maltose, maltodextrin và xiro dextrin.
Các sản phẩm thuỷ phân như đường glucose, các loại xiro và maltodextrin thường

được phân loại dựa trên chỉ số DE Tinh bột có chỉ số DE bằng 0 do số lượng các
gốc khử có mặt rất ít. Thuỷ phân hoàn toàn tinh bột sẽ tạo ra đường glucose với
chỉ số DE 100. Các sản phẩm thuỷ phân ở mức độ trung gian sẽ có giá trị DE nằm trong
khoảng 0 – 100. Đường glucose thường chứa ít nhất 99.5% glucose, các
dạng xiro có DE trong khoảng từ 20 – 99.4 còn maltodextrin là những sản phẩm
có chỉ số DE từ 4 – 20. Tuy nhiên, DE không hoàn toàn thể hiện đúng mức độ
thuỷ phân đặc biệt đối với các sản phẩm xirô có cùng chỉ số DE nhưng khác nhau
ở thànhphẩn đường oligo do tinh bột được thuỷ phân với những nguồn enzyme và phươn
g pháp khác nhau. Trong trường hợp này, sản phẩm được đánh giá bởi thành
phần và nồng độ các đường DP1 ( glucose), DP2 ( maltose), DP3 (malto triose),
16


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

DP4( maltotetraose)…
Tính chất:
Kết quả là làm cho tinh bột bị loãng, độ nhớt giảm xuống.
Maltodextrin là một polysaccharide gồm các D-glucose liên kết với nhau bằng liên
kết α-1,4 glucoside
Maltodextrin thường được phân loại theo chỉ số DE
DE chỉ ra mức độ polyme (DP) của phân tử tinh bột số lượng của các đơn vị
monosaccharide trong phân tử.
- Khi chỉ số DE tăng sẽ ảnh hưởng đến các tính chất sau:
+ Mức độ hóa nâu ( do tăng lượng đường khử)
+ Khả năng hút ấm
+
+

+
+

Tính dẻo
Độ ngọt
Độ hòa tan
Tính thẩm thấu

- Khi chỉ số DE giảm sẽ dẫn theo các tính chất sau:
+ Khối lượng phân tử
+ Độ nhớt
+ Khả năng cố kết
+ Khả năng tạo màng
+ Ngăn chặn hiện tượng kết tinh đường
c. Tác nhân hóa học

Biến tính bằng phương pháp oxi hóa
-

Cấu tạo:

17


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Khi biến tính bằng oxi hóa, hình dạng tinh bột không thay đổi nhưng kích thước tinh bột
tẻ tăng lên, tinh bột nếp không thay đổi. Trong phân tử tinh bột oxi hóa tạo ra các nhóm

cacboxyl và nhóm cacbonyl. Sự oxi hóa thường xảy ra ở các nhóm cacbon C 2, C3, C6.
+

Quá trình oxi hóa bằng cách chuyển nhóm andehit thành nhóm cacboxyl tạo ra
các aldonic, có tên là nhóm cuối axit D-gluconic:

+

Quá trình oxi hóa nhóm metyl ở C6 thành nhóm cacboxyl axit Dgluconic(C8H10O7). Quá trình OXH có thể tiến hành bằng dẫn xuất 6-andehit:

+

Quá trình oxi hóa nhóm hydroxyl thứ hai thành nhóm xeton:

18


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

+

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Quá trình oxi hóa 2,3-glucol thành diandehit và dicacboxylic:

Tính chất của tinh bột oxi hóa

-

Tinh bột oxy hóa có màu rất trắng ( tinh bột càng trắng, mức độ oxy hóa
càng cao), nhiệt độ hồ hóa thấp, độ nhớt tăng chậm, gel tinh bột có độ trong cao và xu
hướng thoái hóa giảm.
Cấu tạo

-

Về hạt của tinh bột oxi hóa tương tự như tinh bột ban đầu. chúng cho vết màu xanh với
iot như tinh bột chưa biến tính nhưng trắng hơn. Đó là do phản ứng tẩy trắng của natri
hypoclorit lên các vết bẩn tinh bột. Quá trình xử lí bằng natri hypoclorit hoạt hóa quá
trình hòa tan các vết bẩn làm cho chúng được rửa sạch khỏi tinh bột. tuy nhiên tinh bột
này nhạy cảm với nhiệt hơn, nên chúng được làm khô ở nhiệt độ cao chúng có khuynh
hướng đổi màu.
-

Tính chất
Sự tạo ra nhóm cacbonyl, sự đứt liên kết glucozit xảy ra trong suốt quá trình oxi
hóa phụ thuộc vào mức độ phản ứng. Khi mức độ phản ứng tăng lên thì trọng
lượng phân tử giảm, độ nhớt thực giảm.
+ Quá trình oxi hóa làm giảm độ nhớt hoặc làm tăng độ chảy của nó. Vì thế nó có
thể hồ hóa trong nước ở nhiệt độ thấp hơn tinh bột chưa biến tính.
+ Khả năng phân lớp và ổn định hồ tinh bột oxi hóa cao hơn so với tinh bột biến
tính axit.
+ Tinh bột oxi hóa bởi natri hypoclorit có khuynh hướng tạo màng đồng nhất, ít bị
co lại và ít bị gãy hơn so với những loại tinh bột biến tính bằng axit. Dạng màng
của nó có khả năng hòa tan trong nước cao hơn so với tinh bột chưa biến tính
hoặc biến tính axit. Thuộc tính này là do nhóm ưa nước cacboxyl được hình thành
trong quá trình oxi hóa.
+

19


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Biến tính bằng xử lí tổ hợp để thu được tinh bột keo đông
-

Cấu tạo: Tinh bột khi xử lí tổ hợp sẽ xảy ra quá trình oxi hóa tinh bột bằng oxi
hóa và có thể ozon thoát ra trong phản ứng.
Tính chất: Khi tăng độ biến tính thì trọng lượng phân tử tinh bột, độ nhớt của hồ
và nhiệt độ hồ hóa giảm. Đặc trưng của phương pháp này là tinh bột có khả năng
tạo đông cao, không còn mùi đặc biệt và độ trắng cao.

Biến tính bằng cách gán thêm nhóm photphat
-

-

Cấu tạo: Có thể biến tính tinh bột thành tinh bột dihydro photphat khi một nhóm
chức của H3PO4 được este hóa với nhóm OH của tinh bột hay tinh bột monohydro
photphat nếu hai nhóm chức của axit H3PO4 được este hóa.
Tính chất

+ Duy trì được độ sệt không bị phá hủy trong môi truờng acid , nhiệt độ và

khuấy trộn..
+ Không tạo thành gel khi để yên ở nhiệt độ phòng.

+ Có độ bền khi làm lạnh và tan giá.
+ Không co lại khi để yên, có độ nhớt cao.
Biến tính tinh bột bằng cách tạo liên kết ngang
Cấu tạo: Tinh bột được cho tác dụng với axit boric thì nó sẽ có tính chất khác, khi
đó bốn nhóm của hai mạch tinh bột nằm gần nhau tạo thành phức axit boric. Nói
chung bất kể phân tử nào có khả năng phản ứng với hai (hoặc nhiều hơn) nhóm
hydroxyl đều tạo được liên kết ngang giữa các mạch tinh bột.
- Tính chất
+ Ổn định được độ nhớt của hồ, tinh bột biến tính dai hơn, dòn hơn và cứng hơn.
-

+ Đối với tinh bột liên kết ngang, nhiệt đột hồ hóa tăng tỷ lệ thuận, trong khi khả

năng trương nở lại tỷ lệ nghịch với lượng các liên kết ngang. Loại tinh bột này có
độ bền rất cao trong khoảng pH rộng ( ngay cả trong các thực phẩm acid và ưới tác
động của lực cơ học như khuấy).
Biến tính bằng axit

20


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Cấu tạo: Dưới tác dụng của axit, một phần liên kết giữa các phân tử và trong phân
tử tinh bột bị đứt làm cho kích thước tinh bột giảm đi và ta thu được tinh bột có
tính chất mới. Axit vô cơ thường dung là HCl và H2SO4. Trong quá trình biến tính
tinh bột thì phản ứng axit gây ra sự thủy phân liên kết glucozit trong phân tử tinh
bột như sau:

-

Mạch tinh bột lúc này ngắn hơn. Đối với tinh bột đã phân tán thì liên kết 1,4 - D
– glucozit nhạy cảm với sự phân giải axit hơn so với những điểm phân nhánh 1,6
-D.
Sự thủy phân axit vào 2 vị trí:
+
+

Vô định hình, giàu Ap, đặc biệt là những điểm phân nhánh 1,6 - D – glycozit.
Vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của Ap và Am.

Sản phẩm của sự thủy phân không hoàn toàn là dextrin. Dextrin là hỗn hợp của mono,
oligo và polisacrit.
+
+
+
+
+
+
+
+
+

Tính chất
Độ nhớt của hồ tinh bột biến tính bằng axit giảm thấp.
Chỉ số kiềm của tinh bột biến tính tăng lên khi mức độ thủy phân tăng.
Khối lượng phân tử của tinh bột giảm, mức độ trùng hợp cũng giảm.
Tinh bột biến tính có độ bền màng cao.

Giảm ái lực với iot
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 .
CHƯƠNG 2: CƠ CHẾ TẠO GEL CỦA TINH BỘT BIẾN TÍNH
Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một

cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều. Để tạo được gel thì
dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hoá để chuyển tinh
21


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

bột thành trạng thái hoà tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Khác với gel
protein, trong gel tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hydro tham gia. Liên kết hydro có
thể nối trực tiếp các mạch polyglucoside lại với nhau hoặc gián tiếp qua cầu phân tử nước
Vì tinh bột chứa cả amilopectin và amilose nên trong gel tinh bột có vùng kết tinh và
vùng vô định hình. Tham gia vào vùng kết tinh có các phân tử amiloza và các đoản mạch
amilopectin kết dính với nhau. Cấu trúc nhiều nhánh mà chủ yếu là các nhánh bên của
phân tử amilopectin sẽ cản trở sự dàn phẳng và sự kết tinh. Vùng kết tinh vừa nằm trong
các hạt đã trương vừa nằm trong dung dịch nước giữa các hạt sẽ tạo ra độ bền và độ đàn
tính của gel. Phần của đại phân tử Am và AP nối vào mixen kết tinh nhưng nằm trong
phần vô định hình ở giữa các mixen sẽ tạo cho gel một áp suất nhất định không bị phá
huỷ và trong một chừng mực đáng kể áp suất này do số lượng tương đối của các phân tử
trong phần vô định hình quyết định.
Các tinh bột vừa chứa Am và AP nên có khuynh hướng tạo gel như nhau khi ở nồng

độ tương đối thấp. Chỉ có tinh bột khoai tây là khả năng này kém hơn, có thể là do hàm
lượng Am của nó cao hơn nhưng trước hết là do độ dài bất thường và mức độ phân
nhánh yếu của Am sẽ cản trở sự uốn thẳng để tạo ra cấu trúc mixen. Các tinh bột giàu
amilopectin như tinh bột ngô nếp, có độ phân nhánh cao thường cản trở sự tạo gel khi ở
nồng độ thấp nhưng khi ở nồng độ cao (khoảng 30%) thì cũng tạo được gel.
Tinh bột cũng có thể đồng tạo gel với protein. Nhờ tương tác này mà khả năng giữ
nước, độ cứng và độ đàn hồi của gel protein được tốt hơn. Gel từ tinh bột giàu Am
thường cứng và đàn hối kém.

1.Sự hồ hóa tinh bột:
Tinh bột bắt đầu biến tính tạo gel ở nhiệt độ 60-70 oC và tuỳ thuộc vào từng loại
tinh bột mà có biến tính ở nhiệt độ khác nhau . Tuỳ loại tinh bột khác nhau có cấu trúc và
số lượng hạt khác nhau dẫn đến khả năng hấp thụ nước khác nhau. Khi tinh bột được xử
lý bằng nhiệt và ẩm đồng thời thì sẽ xảy ra hiện tượng hồ hoá,các hạt tinh bột sẽ trương
22


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

nở lên do hấp phụ nước vào các nhóm hydroxyl phân cực.Các hạt tinh bột lớn nhất sẽ
trương nở trước hết do cấu trúc kém bền nhất. Khi đó độ nhớt của huyền phù tinh bột
tăng mạnh vì các hạt tinh bột trương nở kết dính vào nhau.Tiếp tục xử lý sẽ gây vỡ hạt
tinh bột, thuỷ phân từng phần các phân tử cấu thành tinh bột,làm giảm độ nhớt của dung
dịch. Khi dung dịch rất đậm đặc thì tinh bột hình thành gel,độ nhớt tăng lên,đôi khi tạo
kết tủa.Thời gian tạo gel khác nhau tuỳ theo thời gian tác dụng nhiệt khác nhau làm cho
tất cả các hạt tinh bột trương nở hoàn toàn.
Loại tinh bột
Bắp nếp

Bắp nếp (Hạt tinh bột lớn hơn)
Lúa mì
Khoai mì
Khoai tây
Bắp giàu amylose

Nhiệt độ hồ hoá(oC)
62 – 72
63 – 72
52 – 63
59 – 70
56 – 66
110 – 120

Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột.

Những biến đổi của tinh bột trong quá trình tạo gel:
Tinh bột thô chưa được hấp thụ hơi ẩm không thể tạo
gel.Vậy sự tạo gel ở tinh bột là sự biến tính của tinh
bột trong môi trường ẩm dưới ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nếu chỉ gia nhiệt tinh bột thô thì xảy ra quá trình
dextrin hoá tinh bột, điều này ảnh hưởng tới độ nhớt
cũng như độ bền gel, làm độ nhớt và độ bền giảm. Nếu
chỉ cho quá trình xảy ra trong độ ẩm giới hạn (ít hơn
mức tối đa) thì quá trình xảy ra không hoàn toàn. Điều

23


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

này thường xảy ra trong lúc nướng bánh.
Bắt đầu đun dung dịch tinh bột bắp 5% thì tinh bột bắp
biến tính nhẹ,nước được hấp phụ nhẹ trên bề mặt hạt
tinh bột. Thậm chí ngay cả khi ở nhiệt độ phòng thì sự
hấp phụ nước cũng đã xảy ra. (27oC)
Khi đun dung dịch tinh bột bắp 5% tới 40 oC thì nước
được hấp phụ nhiều hơn trên bề mặt hạt tinh bột, các
liên kết hidro giữa mạch polymer tinh bột yếu dần. Vài
loại hạt tinh bột có thể hấp thụ nước.

Đun tới 50oC ,các liên kết hydro yếu đến mức đã có
thể cho nước đi vào bên trong hạt.

Tiếp tục đun dung dịch tới 60-65oC thì hạt tinh bột bắp
bắt đầu được hấp thụ nước, liên kết hydro càng yếu
hơn nữa.
Vài dạng phân tử amylose có thể hoạt động tự do, tách
khỏi bề mặt hạt làm cho càng nhiều nước được hấp thụ
và càng nhiều phân tử amylose tách ra hoạt động tự do
trong dung dịch keo phân tán bên ngoài hạt. Những
phân tử amylose dài có các dạng keo đặc trưng.

24


Tiểu luận phụ gia thực phẩm

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Vào khoảng giữa 60-70oC, sự biến đổi diễn ra một
cách rõ ràng hơn dưới tác dụng của các tác nhân như
gia nhiệt, tính chất của tinh bột …

Đến 70-90oC, hạt tinh bột đã trương nở cực đại, chuẩn
bị cho việc tạo gel.

Tới 90oC thì cấu trúc hạt vỡ ra, không còn liên kết
hydro giữa các mạch polymer tinh bột.

Sau khi hạt tinh bột bị phá huỷ, hình thành sự tái liên kết giữa các mạch polymer và tạo
thành dạng gel. Đây là dạng gel của amylose ,các phân tử liên kết với nhau bằng các liên
kết ngang và liên kết với nhánh của phân tử amylopectin.

25