Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp hoá học

THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
LI M U

OBO
OK S
.CO
M

Nc ta nm trong trong vựng khớ hu nhit i giú mựa, rt thun li cho
vic phỏt trin nhiu loi cõy trng trong ú cỏc loi cõy lng thc chim mt v trớ
quan trng trong sn xut nụng nghip v l ngun nguyờn liu ch yu ca cụng
nghip sn xut tinh bt.

Tinh bt l mt trong nhng nguyờn liu quan trng cho nhiu nghnh cụng
nghip nh cụng nghip giy, cụng nghip thc phm, cụng nghip dt, cụng nghip
keo dỏn vỡ nhng tớnh cht c trng ca nú nh to hỡnh, to dỏng, to khung, to
do, dai, n hi, xp cú kh nng to gel, to mng cho nhiu sn phm.
Tuy nhiờn tinh bt t nhiờn vn cũn hn ch nhiu tớnh cht, cha ỏp ng c nhng
yờu cu khỏc nhau trong cụng nghip. Vỡ vy cn phi ci bin tinh bt, tc l lm
thay i cu trỳc, tớnh cht ca tinh bt bng cỏc tỏc nhõn vt lớ, hoỏ hc hoc enzim
to ra cỏc dn xut tinh bt vi cỏc phõn t b ct ngn i, ni di ra v sp xp li,
hoc cỏc dn xut tinh ca tinh bt vi cỏc nhúm chc ru bc nht trong phõn t, b
oxi hoỏ n nhúm cacboxyl hoc nhng dn xut tinh bt vi phõn t c gn nhúm
chc hoỏ hc khỏc nhau Khi ó cú cu trỳc hoỏ hc thay i thỡ tinh bt dn xut
cng s thu c nhng tớnh cht mi khỏc tinh bt ban u. Nh vy nõng cao c
lónh vc ng dng v t ú nõng cao hiu qu s dng v hiu qu kinh t. Hin nay,
cỏc sn phm tinh bt bin tớnh nghiờn cu nc ta rt a dng v c ng dng
rng rói trong cụng nghip thc phm v cỏc nghnh cụng nghip khỏc. Tuy nhiờn,
hu ht cỏc nghiờn cu u ch dng mc phũng thớ nghim. Cỏc sn phm tinh bt

KIL

bin tớnh c sn xut vi qui mụ cụng nghip trong nc hu nh cha cú. Tinh bt
bin tớnh s dng trong cụng nghip hin ti phi nhp ngoi vi giỏ thnh rt cao.
Chớnh vỡ vy, chỳng tụi chn ti Nghiờn cu bin tớnh tinh bt bng cỏc phng
phỏp hoỏ hc.

Nc ta cú ngun nguyờn liu tinh bt rt a dng v phong phỳ. Min Trung
vi iu kin khớ hu khc nghit, thi tit tht thng, t ai kộm mu m nhng
vn cú c nhng ngun nguyờn liu tinh bt quan trng, vi nng sut v cht lng
cao nh khoai, sn, sn dõy, hunh tinh Sn l mt loi cõy lng thc cú sn lung



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
cao nht hin nay (Vit Nam hin ang sn xut hng nm hn hai triu tn sn c
tui, ng hng th 11 trờn th gii v sn lng sn nhng li l nc xut khu tinh
bt ng hng th 3 sau Thỏi Lan v Indonexia). Trong nhng nm qua, cỏc sn phm

KIL
OBO
OKS
.CO
M

t sn nh sn lỏt, sn viờn, tinh bt sn ó ỏp ng c nhu cu ngy cng tng
trong nc v ó bt u xut khu, gúp phn khụng nh vo s phỏt trin ca nghnh
lng thc thc phm núi riờng cng nh s phỏt trin kinh t t nc núi chung.
Tinh bt sn c ng dng rng rói trong nhiu lnh vc nh cụng nghip dt, cụng
nghip giy, cụng nghip cht kt dớnh, dc phm, cụng nghip thc phm . ú l lớ

do chỳng tụi dựng tinh bt sn lm nguyờn liu cho quỏ trỡnh thc nghim.
Nhim v ca ti gii quyt cỏc vn sau:


Nghiờn cu phng phỏp bin tớnh tinh bt bng cỏch oxi hoỏ, bng

dung dch axit, bng dung dch kim.


Nghiờn cu s thay i ca tinh bt sau khi bin tớnh.



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

KIL
OBO
OKS
.CO
M

PHẦN TỔNG QUAN
Chương 1:

TINH BỘT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH TINH BỘT
1.1. Giới thiệu tổng qt về tinh bột
1.1.1. Khái niệm chung

Trong tự nhiên tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào, chỉ đứng sau
xenlulozơ. Người ta thấy tinh bột có trong cây xanh, rễ, cành, hạt, củ và quả. Tinh bột

được hình thành từ những hạt nhỏ (32) trong suốt q trình trưởng thành và lớn lên của
cây. Trong thời kì ‘ngủ’ và nảy mầm, tinh bột là chất dự trữ năng lượng cho cây. Tinh bột
giữ chức năng sinh học giống nhau đối với con người, động vật, cũng như đối với các sinh
vật hạ đẳng (15).

Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng khơng hồ tan trong nước nên có
thể tích tụ một lượng nước lớn trong tế bào mà vẫn khơng ảnh hưởng đến áp suất thẩm
thấu. Do đó, có thể thu được một lượng lớn tinh bột từ nhiều nguồn phong phú trong tự
nhiên. Tinh bột đại diện cho 60 - 90% tổng sản lượng các loại lương thực như ngơ, khoai
tây, lúa mì, củ mì, sắn dây, gạo, đậu, ở một số quả như chuối, táo, rau… (15), (16), (32).
1.1.2. Hình dáng, kích thước và cấu trúc của hạt tinh bột

Tinh bột dự trữ trong cây dưới dạng hạt. Hạt tinh bột của tất cả các hệ thống có
dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa giác. Ngay cả trên cùng loại ngun liệu, hình
dáng và kích thước của chúng cũng khơng giống nhau (15). Hạt tinh bột khoai tây có kích
thước lớn hơn cả, của lúa mì nhỏ hơn. Hạt tinh bột lúa mì, lúa mạch cấu trúc đơn giản hơn
hạt tinh bột ngơ… (15), (32). Kích thước của các hạt tinh bột khác nhau cũng ảnh hưởng
đến tính chất cơ lí của tinh bột như nhiệt độ hồ hố, khả năng hấp thụ xanh metylen… Hạt
nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp (15).

Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp. Có nhiều phỏng đốn bản chất cấu
trúc bên trong hạt nhưng khơng có nhiều bằng chứng thực nghiệm. Trong luận án của
mình, Naegeli đã cung cấp một kho kiến thức về thực vật hình thái học của tinh bột. Đến
thời của Meyer đã thiết lập khái niệm về cấu trúc hạt được sự cơng nhận của nhiều người



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
nht. Theo lý thuyt ny, s pha ln ca cỏc phõn t c sp xp trong ht theo phng
thc xuyờn tõm. Sau ú, Samec ó cú nhng phỏt hin v cu to bờn ngoi ca tinh bt.

Nm 1913, Reichert cú hng trm vi nh ca nhiu loi tinh bt khỏc nhau. Cũn Walton

KIL
OBO
OKS
.CO
M

ó su tm trờn 300 nghiờn cu v tinh bt. Tt c u cho thy tinh bt ca mi ngun
khỏc nhau u cú cu to t Amiloz (Am) v Amilopectin (Ap) (15), (30). C hai cu t
ny u c cu to t - D glucoz, cỏc gc glucoz trong chui kt hp vi nhau qua
liờn kt -1,4 glucozit. Ap cú cu trỳc phõn nhỏnh, im phõn nhỏnh l liờn kt 1, 6 glucozit (16). Nh phng phỏp hin vi in t v nhiu x tia X (15) ngi ta thy cỏc
chui polyglucozit ca Am v Ap to thnh xon c vi ba gc glucoz mt vũng. Trong
tinh bt ca cỏc ht ng cc, cỏc phõn t cú th cú chiu di 0.35 - 0.7 m, trong khi ú
chiu dy ca mt lp ht tinh bt l 0.1m. Cỏc phõn t sp xp theo phng hng
tõm nờn cỏc mch polysacarit phi dng gp khỳc nhiu ln.

Bng 1.1. kớch thc ca mt s loi tinh bt (6), (15),(32)
Tờn gi

Kớch thc

Tờn gi

Kớch thc ht (m)

ht(m)

Ngụ
Lỳa mỡ

Go
i mch
Lỳa
u
Chui

5 30

Tỏo

2 13

5 50

Khoai tõy

15 120

38

Khoai lang

5 50

5 40

Sn

5 33

2 10

Hunh tinh

10 50

30 50

Cõy tht nt

10 70

5 60

Ngy nay, bng phng phỏp hin vi quang hc v hin vi in t, hỡnh dỏng v
cu to ht ca mt s tinh bt c minh ho rừ rng. Nghiờn cu ca nhiu tỏc gi
(32), (35) cho thy hỡnh dng v kớch thc ht ca nhiu tinh bt nh go, khoai tõy,
lỳa mỡ, lỳa mch, ngụ, sn hunh tinh Theo ú tinh bt go cú hỡnh a giỏc cú
khuynh hng kt t vi nhau thnh chựm, tinh bt sn cú cỏc ht hỡnh cu, hỡnh trng
v hỡnh m, nhng cnh b nt thng b trng, tinh bt khoai tõy cú hỡnh dng elip



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
dt v hỡnh cu, tinh bt ngụ cú hỡnh a giỏc, mt s ht cú dng hỡnh trũn, tinh bt lỳa
mỡ cú dng cu bng phng hoc hỡnh elip.

KIL
OBO
OKS

.CO
M

1.1.3. Thnh phn hoỏ hc ca tinh bt
Tinh bt khụng phi l mt hp cht ng th m gm hai polysacarit khỏc
nhau: Am v Ap. Trong nhng nguyờn liu khỏc nhau thỡ hm lng Am v Ap cng
khụng ging nhau. Thng t l Am v Ap ca cỏc tinh bt bng 1/4 nh ó cho trờn
bng 1.2.

Tinh bt

Amiloza (%)

Amilopectin (%)

Go np

Rt ớt

100

Go t

17 (18 - 20)

83

Khoai mỡ

17 (14 - 27)

83

Khoai tõy

19 - 22 (20 -32)

78 81

Ngụ

21 23 (20 32 )

77 79

i mch

20 25

75 80

Lỳa mỡ

22 24 ( 23 28 )

76 78

Chui

25 55

45 - 75

1.1.3.1. Cu to v tớnh cht ca Am

Phõn t Am bao gm mt chui sp xp song song nhau. Am khi dng tinh
th cú cu trỳc xon c, mi vũng xon gm 6 phõn t glucoz. Khi trong ht tinh
bt, trong dung dch hoc trng thỏi b thoỏi hoỏ, Am thng cú cu trỳc mch gión,
khi thờm tỏc nhõn kt ta vo Am mi chuyn thnh dng xon c. trng thỏi xon
c, Am cho mu xanh vi iụt. ng kớnh xon c l 12,97 Ao, chiu cao 7,91 Ao.
Phõn t Am cú mt u kh v mt u khụng kh, trong ú u kh cú nhúm OH
glucozit. Cỏc gc ca Am gn li vi nhau nh liờn kt - 1,4 glucozit to nờn mt
chui di khong 500 -2000 n v glucoz, phõn t lng trung bỡnh 10000 - 300000.
Am mch thng cú th to mng v si vi bn v mm do cao. Trong khi ú



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
phân tử Ap phân nhánh nhiều nên khơng thể tạo dạng sợi nhiều như Am và màng tạo
thành thì dòn (15), (32),(35).

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Cấu tạo của Am được biểu diễn trên hình 1.2a.

CH2OH

OH

CH2OH

O

O

OH

OH

CH2OH

O

O

O

OH

OH

O

OH

Am mới tách ra từ hạt tinh bột thường có độ hồ tan cao, song cũng khơng bền
và nhanh chóng bị thối hố. 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 khơng tan của các hạt đã bị thối hố. Còn nếu nhanh thì dung dịch
chuyển thành thể keo.

Khi tương tác với iơt, Am cho phức màu xanh đặc trưng. Iơt tinh khiết khơng
cho màu xanh khi thêm tinh bột hoặc Am mà chỉ xảy ra khi iơt được pha trong KI hoặc
HI. Nếu đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, chuỗi Am duỗi thẳng do đó iơt bị tách ra
khỏi dung dịch Am nên dung dịch mất màu xanh (15),(30).

Am có khả năng tạo phức với rất nhiều cácc hợp chất hữu cơ có cực và khơng
cực. Phức của vitamin A với Am thường bền và ít bị oxi hố. Do đó, sử dụng Am để
bảo vệ vitamin trong thuốc, trong thức ăn gia suc bằng cách cho nó tạo phức với Am
(16).

1.1.3.2. Cấu tạo và tính chất của Ap

Trong phân tử Ap, các gốc glucozơ gắn với nhau khơng chỉ nhờ liên kết 1 – 4
mà còn nhờ liên kết 1- 6. Vì vậy có cả cấu trúc nhánh trong Ap. Phân tử Ap chỉ có
một đầu khử duy nhất (16).

Cấu tạo phân tử amilopectin được biểu diễn trên hình 1.2b



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
CH2OH

CH2OH
O

OH

O

OH

O

O
OH

KIL
OBO
OKS
.CO
M

OH

CH2OH

CH2

O

O

OH

O

OH

OH

O

OH

CH2OH

O

OH

O
OH

Cấu trúc phân tử amilopectin bao gồm một nhánh trung tâm (chứa liên kết 1 –
4) từ các nhánh này phát ra các nhánh phụ có chiều dài khoảng vài chục gốc glucozơ.
Phân tử lượng của Ap có khoảng 5.105-1.106. Ap được phân bố ngồi hạt (33).
Khác hẳn với Am, Ap chỉ hồ tan trong nước khi đun nóng và tạo nên dung
dịch có độ nhớt cao. Khi đun nóng làm thay đổi sâu sắc và khơng thuận nghịch cấu
trúc phân tử Ap gây trạng thái hồ hố tinh bột. Phản ứng màu của Ap với iơt xảy ra do
kết quả của sự hình thành nên các hợp chất hấp thụ (16). 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, C6 của 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 (15).

1.1.4. Các tính chất của tinh bột
1.1.4.1. Tính chất vật lý
a. 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 ngồi của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong q 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 khơng 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 (27).



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
b. Độ hồ tan của tinh bột
Am mới tách từ tinh bột có độ hồ tan cao song khơng bền nhanh chóng bị

KIL
OBO
OKS
.CO
M

thối hố trở nên khơng hồ tan trong nước. Ap khơng hồ tan trong nước ở nhiệt độ
thường mà chỉ hồ tan trong nước nóng.

Trong mơi trường axit tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành ‘tinh bột hồ tan’ .
Nếu mơi trường axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Còn mơi trường kiềm, tinh
bột bị ion hố từng phần do có sự hydrat hố tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì
vậy cồn là một dung mơi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột.
1.1.4.2. Tính chất hố học của tinh bột
a. 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 iơt, các phân tử Am phải có dạng xoắn ốc để hình
thành đường xoắn ốc đơn của Am bao quanh phân tử iơt. Các dextrin có ít hơn 6 gốc
glucozơ khơng cho phản ứng với iơt vì khơng tạo thành một vòng xoắn ốc hồn 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 iơt tương ứng với một
vòng xoắn ốc một phân tử iơt. Trong phân tử I2- Am, các phân tử iơt chui vào trong
vùng ưa béo của xoắn ốc. Với Ap khi xảy ra tương tác với iơt, Ap cho màu tím đỏ. Về
bản chất phản ứng màu với iơt của Ap xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ.
b. Khả năng tạo phức

Ngồi khả năng tạo phức với iơt, Am còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp
chất hữu cơ có cực cũng như khơng 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.

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Ngồi 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
ỏ - D – glucopiranozic nằm ở đầu cuối khơng khử của Ap thì sẽ làm cho Ap kết tủa và

KIL
OBO
OKS
.CO
M

tách ra khỏi dung dịch.

1.1.4.3. 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 khơng tan
của các hạt đã bị thối hố. Khi tốc độ đạt nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo.
Am đã thối hố khơng hồ 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 tồn bộ nước sẽ bị hấp thụ còn Am sẽ tạo ra keo.

Keo Am ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, khơng thuận nghịch, khơng
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 khơng tan của kiểu tinh thể (15).
1.1.4.4. Sự trương nở và hiện tượng hồ hố của tinh bột

Khi hồ 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% (36),
(16). Một số kết quả nghiên cứu (30) đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến sự
trương nở và hồ tan của tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng của q
trình sấy, sự lão hố tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của các chất béo
cho vào…

Trên 55 – 70 0C, các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các
nhóm hydroxyl phân cực. Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Kéo dài thời gian
xử lý nhiệt, có thể gây nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phân từng phần và hồ tan phần nào các
phần tử cấu thành của tinh bột, kèm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch. Như vậy
nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hố khác nhau
thành dung dịch keo gọi là nhiệt hồ hố (15), (16), (32), (35).



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
Nhit h hoỏ khụng phi l mt im m l mt khong, nhit thp nht
l nhit ụ m ti ú cỏc ht tinh bt bt u mt tớnh lng chit, cũn nhit cao
nht l nhit ti ú cũn khong 10% ht tinh bt cha mt i tớnh lng chit (15).

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Tu thuc iu kin h hoỏ nh nhit , ngun gc tinh bt, kớch thc ht v pH
mụi trng, nhit phỏ v v trng n ht cú th bin i trong mt khong khỏ
rng.

Phn ln tinh bt b h hoỏ khi nu v trng thỏi trng n c s dng
nhiu hn trng thỏi t nhiờn.

Bng nhit h hoỏ ca mt s tinh bt t nhiờn (15)
Tinh bt t nhiờn

Nhit h hoỏ

Bp

62 -73

Bp np

62.5 -72

Lỳa min

68 -75

Lỳa min np

67.5 -74

Go

68 -74.5

Lỳa mỡ

59.5 - 62.5

Sn

52 59

1.1.4.5. nht ca h tinh bt

Mt trong nhng tớnh cht quan trng ca tinh bt cú nh hng n cht
lng v kt cu ca nhiu sn phm thc phm l nht v do. Phõn t tinh bt
cha nhiu nhúm hydroxyl cú kh nng liờn kt c vi nhau lm cho phõn t tinh
bt tp hp li s hn, gi nc nhiu hn khin cho dung dch cú c, dớnh,
do v nht cao hn, do ú cỏc phõn t di chuyn khú hn .

Yu t chớnh nh hng n nht ca dung dch tinh bt l ng kớnh biu
kin ca cỏc phõn t hoc ca cỏc ht phõn tỏn, c tớnh bờn trong ca tinh bt nh
kớch thc, th tớch, cu trỳc v s bt i xng ca phõn t. Nng tinh bt, pH,
nhit , ion Ca2+, tỏc nhõn oxi hoỏ, cỏc thuc th phỏ hu cu hidro u lm cho
tng tỏc ca cỏc phõn t tinh bt thay i, do ú lm cho nht thay i theo.



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Độ nhớt của tinh bột tăng lên trong mơi trường kiềm vì kiềm gây ion hố các
phân tử tinh bột khiến cho chúng hidrat hố tốt hơn. Ngồi ra, nồng độ muối, nồng độ

KIL
OBO
OKS
.CO

M

đường cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch.
1.1.4.6. Khả năng tạo gel và sự thối hố gel tinh bột

Tinh bột sau khi hồ hố 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 hố để chuyển
tinh bột thành trạng thái hồ tan và sau đó được làm nguội ở trạng thái n tĩnh. Trong
gel tinh bột chỉ có các liên kết hidro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch
polyglucozit hoặc gián tiếp thơng 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 thối hố. Q trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đơng
rồi sau đó cho hồ tan ra. Tốc độ thối hố sẽ càng tăng khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt
cực đại khi pH = 7. Tốc độ thối hố sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH. Sự thối hố
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 (15).

1.1.4.7. 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 hố 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).

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 .



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
1.1.4.8. Khả năng phồng nở của tinh bột
Khi tương tác với các chất béo và có sự tán trợ của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽ

KIL
OBO
OKS
.CO
M

tăng thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp. Ta biết rằng, chất béo là chất khơng có
cực, có khả năng xun 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 xun qua các ‘cửa ải’ tinh
bột. Đồng thời nhiệt làm cho tinh bột bị hồ hố và chín, nhưng khơng khí cũng như các
khí có trong khối bột khơng 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 hồ tan trong nước ở
95oC hơn tinh bột giàu Am nên có độ nhớt lớn hơn, khả năng khơng thấm khí lớn do
đó khả năng phồng nở lớn hơn. Với các tinh bột oxi hố 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 tơm (15),

(16).

1.2 Tinh bột biến tính và các phương pháp biến tính tinh bột
1.2.1. Tinh bột biến tính

Tinh bột ở dạng khơng biến tính, khi sử dụng trong cơng nghiệp thực phẩm bị
hạn chế. Ví dụ, các hạt tinh bột ngơ nếu ở dạng chưa biến tính, khi đun nóng sẽ dễ
dàng hydrat hố, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớt để tạo nên một khối keo và
dễ chảy. Vì vậy làm hạn chế phạm vi ứng dụng của tinh bột này trong nhiều loại
thương phẩm (33). Nhược điểm của tinh bột tự nhiên thể hiện ở tính chảy tự do hay
tính kị nước của hạt tinh bột; tính khơng hồ tan; tính kém trương nở; độ nhớt tăng
trong nước lạnh; sự tăng q hay khơng điều chỉnh được độ nhớt sau khi nấu. Sự dính
kết hay tạo hỗn hợp giống cao su đối với những loại tinh bột đã nấu, đặc biệt là ngơ
nếp, khoai tây, tinh bột sắn, tính dễ thối hố khi kéo dài thời gian đun nóng hay giảm
pH, độ kém trong… (34).

Vì vậy để có những loại hình tinh bột phù hợp theo u cầu sử dụng người ta
tiến hành biến tính tinh bột. Nói chung mục đích của biến tính tinh bột là làm thay đổi
cấu trúc của phân tử tinh bột bằng các tác nhân vật lí, enzim hay hố học. Từ đó mang
lại cho tinh bột nhiều tính chất mới. Vì thế nó mở phạm vi sử dụng của tinh bột trong



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
nhiều nghành cơng nghiệp khác nhau. Bất kỳ những tinh bột tự nhiên nào mà những
tính chất lí hố bị thay đổi đều được xem là biến tính. Vì vậy mục đích của việc tính
tinh bột là để tăng cường hoặc hạn chế những tính chất cố hữu của nó nhằm tăng khả
gel.

KIL

OBO
OKS
.CO
M

năng làm đặc, cải thiện mối liên kết, tăng độ bền, cải thiện tính cảm quan, tạo được

Tinh bột có thể đựoc biến tính bằng nhiều cách cả về tính chất vật lí lẫn hố học. Dựa
vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp biến tính tinh bột như
sau (15):

Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí.

Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hố học.
Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzim.

1.2.2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí
1.2.2.1. Biến tính trộn với chất rắn trơ

Tinh bột nếu hồ trộn trực tiếp vào nước thì sẽ vón cục. Để tinh bột hồ tan tốt
trước hết ta đem nó trộn với chất rắn trơ. Các hợp chất khơng phải ion. Khi trộn đều
với các chất này sẽ làm cho tinh bột cách biệt nhau về vật lí do đó sẽ cho phép chúng
hiđrat hố một cách độc lập và khơng kết lại thành cục (15).
1.2.2.2. Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ

Trước hết tinh bột được hồ hố trong một lượng nước, sau đó sấy khơ. Dưới tác
dụng của nhiệt ẩm sẽ làm đứt các liên kết giữa các phân tử, làm phá huỷ cấu trúc của
hạt tinh bột khi hồ hố, cũng như sẽ tái liên hợp một phần nào đó các phân tử khi sấy
sau này. Tinh bột hồ hố 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. Vì vậy tinh bột biến tính bằng hồ hó sơ bộ được dùng rộng rãi trong
trường hợp cần độ đặc, giữ nước mà khơng cần nấu. Dùng tinh bột hồ hố sơ bộ còn
tránh được tổn thất các chất bay hơi trong bánh ngọt, giữ được chất béo… Ngồi ra,
tinh bột hồ hố sơ bộ còn được sử dụng trong các nghành cơng nghiệp khác. Chẳng
hạn, thêm tinh bột dạng này vào các dung dịch khoan (khi khoan các giếng dầu mỏ)
nhằm giữ cho dung dịch khoan một lượng nước cần thiết.



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
1.2.2.3. Biến tính bằng gia nhiệt khơ ở nhiệt độ cao
Tinh bột được gia nhiệt khơ ở nhiệt độ cao từ 120 - 150oC, trong thời gian nhất

KIL
OBO
OKS
.CO
M

định (35). Sản phẩm thu được từ phương pháp này gọi là dextrin và pirodextrin. Tinh
bột biến tính bằng phương pháp này tạo cho nó có độ hồ tan trong nước lạnh cao hơn
tinh bột ban đầu. Do đó, dextrin được sử dụng làm chất mang các thành phần hoạt
động như các bột thực phẩm hoặc dùng làm dung mơi hoặc chất mang các chất màu.
Pirodextrin dùng làm chất đặc cho thuốc nhuộm sợi. Người ta thường dùng sản phẩm
tinh bột biến tính bằng gia nhiệt khơ ở nhiệt độ cao để pha keo dán phong bì, dán nhãn
chai, băng dính thùng cactơng. Trong cơng nghiệp dược, dextrin trắng được làm nguồn
thức ăn cacbon đồng hố chậm. Thay cho glucozơ khi điều chế một số kháng sinh
bằng phương pháp lên men, nó là chất độn (bổ sung) cho các loại thuốc dưỡng bệnh,
chất độn chuẩn cho các loại thuốc. Trong thức ăn dùng cho trẻ con và người lớn thì
dextrin dễ nấu chín, dễ hấp thụ, dễ tiêu hố.

1.2.3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzim

Dưới tác dụng của enzim amilaza, phân tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiên thành
những dextrin phân tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucozơ
một, do đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo.
Enim ỏ - amilaza thuỷ phân các liên kết ỏ – 1,4 trên nhiều mạch và tại nhiều vị
trí của cùng một mạch, giải phóng ra glucozơ và các oligosacarit có từ 2 đến 7 đơn vị
glucozơ, trong đó có một glucozơ khử tận cùng ở dạng ỏ (15). Kết quả tác động của ỏ
- amilaza thường làm giảm nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột, do đó người ta còn
gọi là amilaza dịch hố. Cách thức tác dụng của ỏ – amilaza phụ thuộc vào nguồn gốc
và bản chất của cơ chất. Khi bị thuỷ phân amilaza, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là
maltozơ và maltotriozơ. Do maltotriozơ bền hơn nên việc thuỷ phân nó thành maltozơ
và glucozơ được thực hiện sau đó. Khi thuỷ phân Ap trong dung dịch, ngồi glucozơ,
maltozơ và maltotriozơ còn có thêm các dextrin giới hạn có nhánh. Các dextrin giới
hạn này thường có chứa các liên kết ỏ – 1,6 của polyme ban đầu cộng với các liên kết
ỏ -1,4 kề bên, bền với phản ứng thuỷ phân. Tuỳ theo nguồn gốc của ỏ - amilaza, các ỏ

– dextrin giới hạn này có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ. Enzim ỏ - amilaza xúc
tác thuỷ phân các liên kết ỏ -1,4 của Am và Ap từ đầu mạch khơng khử và giải phóng
ra maltozơ. Tác động của enzim sẽ ngừng lại ở chỗ sát với liên kết ỏ– 1,6 .



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Am thường bị emzin thuỷ phân hồn tồn trong khi đó trong cùng điều kiện thì
chỉ có 55% Ap được chuyển hố thành maltozơ. Phần còn lại của sự thuỷ phân Ap là
ban đầu.

KIL

OBO
OKS
.CO
M

dextrin giới hạn có phân tử lượng cao và có chứa tất cả các liên kết ỏ – 1,6 của phân tử

Với ỏ - amilaza sẽ làm cho kích thước phân tử tinh bột giảm dần theo thời gian
tác dụng của nó. Dưới tác dụng của ỏ – amilaza, kết quả làm cho dung dịch tinh bột bị
lỗng, độ nhớt giảm xuống. Do đó, nó được sử dụng trong cơng nghiệp dệt để rũ hồ
vải .Với õ- amilaza, nó phân cắt phân tử tinh bột thành maltozơ, làm biến tính tinh bột
một cách chậm hơn so với ỏ - amilza. Sự biến hình tinh bột bởi amilaza dùng để
nghiên cứu cấu trúc của phân tử glucogen và Ap (15).

1.2.4. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hố học

Cả những phân tử tinh bột ở dạng tự do và hạt đều là đối tượng đề biến tính hố
học. Vì vậy tinh bột được biến tính bằng nhiều phương pháp khác nhau như biến tính
bằng axit, bằng phương pháp oxi hố, phương pháp liên kết ngang (như dạng gắn
photphat hay adiphat), phương pháp este hố hay chuyển đổi dẫn xuất dextrin. Sự thay
đổi về mặt tính chất vật lí và hố học của tinh bột mang lại nhiều ứng dụng trong cơng
nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm.

1.2.4.1. Biến tính bằng phương pháp oxi hố

Việc xử lí tinh bột bằng các chất oxi hố đã được biết đến từ rất lâu và đã được
sử dụng rộng rãi. Cơ chế của q trình oxi hố cũng được biết đến để giải thích về cấu
trúc hố học, kích thước phân tử tinh bột sau q trình oxi hố. Đầu tiên con người sử
dụng các chất oxi hố như: hydroperoxit, axit peraxetic, pemanganat pesunfat… chủ
yếu để làm trắng, loại bỏ các chất bẩn và xử lí q trình tiệt trùng mà khơng dùng để

biến tính tinh bột. Tuy nhiên chủ yếu là việc sử dụng clorin để biến tính tinh bột ở
những cấp độ khác nhau. Nó làm biến đổi kích thước phân tử và cấu trúc hố học tự
nhiên của phân tử tinh bột. Q trình này đã được tiến hành thực nghiệm (35). Khi
biến tính bằng oxi hố, hình dạng tinh bột khơng thay đổi nhưng kích thước tinh bột tẻ
tăng lên, trong khi đó tinh bột nếp thì khơng thay đổi. Trong phân tử tinh bột oxi hố
có tạo ra các nhóm cacboxyl và nhóm cacbonyl. Sự oxi hố thường xảy ra ở các bon
C2, C3, C6. Q trình oxi hố bằng halogen và natri hypoclorit có thể xảy ra 4 trường



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
hp khỏc nhau to ra cỏc sn phm riờng bit tu thuc vo cỏc cht oxi hoỏ v mc
oxi hoỏ.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Quỏ trỡnh oxi hoỏ bng cỏch chuyn nhúm andehit thnh nhúm cacboxyl
to ra cỏc aldonic, cú tờn l nhúm cui axit D gluconic:
CH2OH

CH 2 OH

O

C

OH

O

O

oxy hóa

O

H

C

OH

OH

OH

OH

Quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm metyl C6 thnh nhúm cacboxyl axit D
gluconic (C8H10O7). Quỏ trỡnh oxi hoỏ cú th tin hnh bng dn xut 6 andehit:

O

C

CH2OH

O
O

OH

oxy hóa

O

OH

OH
O

Thoái phân

HO

OH

O
C

OH
O

OH

OH
OH

OH

Quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm hydroxyl th hai thnh nhúm xeton. Phn ng
ny ch ra quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm OH- th ba thnh nhúm cacbonyl v ch ra s cú mt
ca nhúm xeton:

CH2OH

O

O

OH

OH

CH2OH

oxy hóa ở C3

O

O

O

OH

Quỏ trỡnh oxi hoỏ 2,3 glucol thnh diandehit v dicacboxilic. Farley v

Hixon ó xỏc nhn phn ng ny ln u tiờn . ụng tin hnh oxi hoỏ vi cỏc v trớ
nhúm hydroxyl khỏc nhau v quỏ trỡnh oxi hoỏ xy ra C1, C2, C3, C6 nh lng tớnh
cht ca tinh bt.



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

CH2OH
OH

OH

O

O
oxy hãa

oxy hãa

O

C

C

O

KIL
OBO

OKS
.CO
M

O

O

H

O

O

H

HO

C

C

O

O

OH

Tinh bột tham gia vào q trình oxi hố phải chiụ tác dụng của chất oxi hố
trong pha dị thể. Sự đa dạng về cấu trúc và tính chất tinh bột dẫn đến nhiều phương

pháp khác nhau làm cho hồ tinh bột oxi hố có nhiều cấu tạo và tính chất khác nhau.
Tính chất của tinh bột oxi hố

Về hạt của tinh bột oxi hố tương tự như tinh bột ban đầu. Chúng cho vết màu
xanh với iot như tinh bột chưa biến hình nhưng chúng trắng hơn tinh bột ban đầu. Đó
là do phản ứng tẩy trắng của natri hypoclorit lên các vết bẩn tinh bột. Q trình xử lí
bằng natri hypoclorit hoạt hố q trình hồ tan các vết bẩn làm cho chúng được rửa
sạch khỏi tinh bột. Tuy nhiên, tinh bột này nhạy cảm với nhiệt hơn, nếu chúng được
làm khơ ở nhiệt độ cao chúng có khuynh hướng đổi màu.

Kết quả nghiên cứu của Schmorak và các cộng sự cho thấy q trình oxi hố
làm tăng kích thước hạt tinh bột lúa mì khoảng dưới 16%. Ngược lại, khơng có sự thay
đổi đối với tinh bột ngơ nếp. Một số tính chất khác của tinh bột oxi hố bằng natri
hypoclorit là nhạy cảm với xanh metylen mà có khả năng thay đổi màu của chất
nhuộm. Các hạt tinh bột chưa biến tính khơng có sự hấp thụ chọn lọc này.
Một số tính chất hóa học của tinh bột đã được khảo sát trong suốt q trình oxi
hố bằng natri hypoclorit. Một số tác giả đã nghiên cứu sự thay đổi tính chất lí hố của
tinh bột trong suốt q trình oxi hóa bằng natri hypoclorit dưới ảnh hưởng của kiềm .
Sự tạo ra nhóm cacboxyl và cacbonyl, sự đứt liên kết glucorit xảy ra trong suốt
q trình oxi hố phụ thuộc vào mức độ phản ứng. Nói chung khi mức độ phản ứng
tăng lên thì trọng lượng phân tử giảm, độ nhớt thực giảm, số nhóm cacbonyl và nhóm
cacboxyl tăng, tương quan giữa số nhóm cacbonyl và cacboxyl phụ thuộc vào điều
kiện phản ứng (35).

Q trình oxi hố làm giảm độ nhớt hoặc làm tăng độ chảy của hồ. Vì thế nó có
thể hồ hóa trong nước ở nhiệt độ thấp hơn tinh bột chưa biến tính. Nói chung khi mức



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN

độ oxi hố tăng thì độ lỏng tăng. Tuy nhiên, khi xử lí ở nồng độ natri hypoclorit thấp
dưới điều kiện axit nhẹ hoặc kiềm lỗng, hay q trình oxi hố bằng cách điện phân

KIL
OBO
OKS
.CO
M

dung dịch kiềm natri clorua thì độ nhớt thực tăng lên (15).
Theo Farley và Hixton, tinh bột oxi hố có nhiệt độ hồ hố thấp hơn tinh bột
ban đầu phụ thuộc vào mức độ oxi hố, mức độ oxi hố càng cao thì nhiệt độ hồ hố
càng giảm. Với phương pháp này độ nhớt của tinh bột giảm trong suốt q trình hồ
hố. Sau khi hồ hố trong nước nóng và lạnh, dạng hồ của tinh bột oxi hố khơng đặc
lên và gần như ở trạng thái lỏng. Vì vậy tinh bột oxi hố được sử dụng để ổn định dạng
hồ trong một số sản phẩm .

Khả năng phân lớp và ổn định hồ tinh bột oxi hố cao hơn so với tinh bột biến
tính axit. Đó là thuộc tính chủ yếu để phát hiện sự hiện diện của nhóm cacboxyl trong
phân tử tinh bột trong suốt q trình oxi hố.

Kết quả nghiên cứu của Felton và các cộng sự cho thấy dạng hồ của tinh bột
oxi hố bằng natri hypoclorit ứng dụng rất tốt trong sản xuất bánh kẹo gơm. Trong sản
xuất kẹo gơm, tinh bột biến tính bằng natri hypoclorit được sử dụng rộng rãi hơn so
với biến tính bằng axit vì khả năng ổn định của nó cao hơn khi có mặt của đường (15)
và cho vị hồn thiện hơn so với tinh bột biến tính bằng axit.

Tinh bột oxi hố 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 hoặc chưa biến
tính. Dạng màng của nó có khả năng hồ tan trong nước cao hơn so với tinh bột chưa

biến tính hoặc biến tính bằng axit. Thuộc tính này là do nhóm ưa nước cacboxyl được
hình thành trong q trình oxi hố.

1.2.4.2. Biến tính bằng xử lí tổ hợp để thu tinh bột keo đơng

Tinh bột khi xử lí tổ hợp sẽ xảy ra q trình oxi hố tinh bột bằng oxi hố và có
thể ozon thốt ra trong phản ứng. Ngồi ra, còn xảy ra phản ứng thuỷ phân từng phần
tinh bột dưới tác dụng của axit. Khi tăng mức độ biến tính thì trọng lượng phân tử tinh
bột, độ nhớt của hồ và nhiệt độ hồ hố giảm. Đặc trưng của phương pháp này là tinh
bột có khả năng tạo đơng cao, khơng còn mùi đặc biệt và có độ trắng cao. Tinh bột keo
đơng được sử dụng làm chất ổn định trong sản xuất kem và có thể dùng thay thấ aga –
aga và agaroit (15).



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
1.2.4.3. Biến tính bằng cách gắn thêm nhóm photphat
Có thể biến tính tinh bột thành tinh bột dihydrro photphat khi một nhóm chức

KIL
OBO
OKS
.CO
M

của H3PO4 được este hố với nhóm OH của tinh bột hay tinh bột monohydro photphat
nếu hai nhóm chức của axit H3PO4 được este hố (15). Đặc tính của biến tính tinh bột
bằng cách gắn thêm nhóm photphat là tăng khả năng tạo gel, tăng độ nhớt, tạo hỗn hợp
kết dính hơn và gel tạo thành bền khó thối hố.

Tinh bột biến tính bằng cách gắn thêm nhóm photphat được sử dụng trong cơng
nghiệp sản xuất giấy, dệt, chất kết dính. Ngồi ra, còn sử dụng trong y học để tạo
màng mỏng nhằm xử lí da bị thương và bị bỏng.

1.2.4.4. Biến tính tinh bột bằng cách tạo liên kết ngang

Tinh bột khi 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, phân tử bất kể nào có khả năng phản ứng với hai (hoặc nhiều hơn)
nhóm hydroxyl đều tạo được liên kết ngang giữa các mạch tinh bột. Để tạo tinh bột
biến tính dùng trong thực phẩm và trong kỹ thuật, người ta dùng epiclohidrin và natri
metaphotphat làm tác nhân phản ứng.

Người ta thấy rằng chỉ cần đưa một liên kết ngang ứng với một trăm gốc
glucozơ thì đã có thể loại trừ được sự cố khơng mong muốn của tinh bột cũng như ổn
định được độ nhớt của hồ. Trong trường hợp dùng oxiclophotphat để làm tác nhân thì
sản phẩm thu được có thể dùng làm nhựa trao đổi cation.

Một tính khác của tinh bột biến tính này dai hơn, dòn hơn và cứng hơn. Do đó
nó được dùng để rắc lên mặt của găng tay phẫu thuật bằng cao su để tiệt trùng khơng
bị dính. Các tinh bột có liên kết ngang còn là thành phần của dung dịch để khoan dầu
mỏ, là thành phần của sơn, của gốm, làm chất kết dính trong các viên than, làm chất
mang các chất điện li trong pin khơ (15).
1.2.4.5. Biến tính bằng axit

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.

THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Người ta thường biến tính tinh bột bằng cách khuếch tán huyền phù tinh bột (36
- 40%) trong dung dịch axit vơ cơ rồi khuấy đều đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ hồ hố
của tinh bột (thường 40 -600C) trong khoảng thời gian một đến nhiều giờ. Khi đạt đến

KIL
OBO
OKS
.CO
M

độ nhớt hay đạt đến độ biến hình theo u thì axit được trung hồ và tinh bột thu hồi
bằng cách lọc hay li tâm, rửa và sấy khơ. Nồng độ axit, nhiệt độ, nồng độ tinh bột và
thời gian thuỷ phân khác nhau tuỳ thuộc vào nhà sản xuất (27).

Axit vơ cơ thường sử dụng là HCl, H2SO4. Theo Ferrara thì hỗn hợp axit HCl
và HF dùng để xử lí tinh bột sẽ tạo gel chậm hơn nhiều khi xử lí HCl riêng rẽ. Trong
q trình biến tính tinh bột thì phản ứng axit gây ra sự thuỷ phân liên kết glucozit
trong phân tử tinh bột như sau:
CH2OH

O

OH

CH 2O H

O
OH

CH 2O H

O

OH

O

OH

H+
H 2O

O

OH

OH

OH

CH2OH
OH

O

OH

Do sự thuỷ phân này mà mạch tinh bột ngắn bớt. Đối với tinh bột đã phân tán
thì liên kết (1,4) ỏ - D - glucozit nhạy cảm với sự phân giải axit hơn so với những điểm

phân nhánh (1,6 ) ỏ - D. Tuy nhiên, trong tinh bột, những phần chứa nhiều liên kết
(1,4) ỏ - D- glucozit đều có mặt trong vùng kết tinh hạt. Vì vậy mà liên kết (1,6 ) ỏ D- glucozit trở nên nhạy cảm và dễ tiếp cận hơn với sự thuỷ phân axit.
Sự thuỷ phân axit xảy ra ở hai bước sau:
•

Sự tấn cơng trước hết vào vơ định hình, giàu Ap. Đặc biệt là những điểm

phân nhánh (1,6 ) ỏ - D - glucozit dễ bị tấn cơng.
•
Ap và Am.

Sau đó tấn cơng chậm chạp vào vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của

Sản phẩm của sự thuỷ phân khơng hồn tồn tinh bột gọi là dextrin. Dextrin là
hỗn hợp của mono, oligo và polysacarit. Tuỳ theo nguồn gốc và điều kiện thuỷ phân,
mức độ thuỷ phân mà sản phẩm thu được khác nhau về cả chất lượng và phạm vi sử
dụng. Sản phẩm đa dạng nên tên gọi của chúng trong thương mại cũng rất khác nhau
ví dụ tinh bột ‘sơi lỗng’ (thin boiling starch), kẹo Bristish (Bristish gum), dextrin
trắng (white dextrin), dextrin thực phẩm (canary dextrin), mạch nha (starch syrup)



THệ VIEN ẹIEN Tệ TRệẽC TUYEN
(33). Tờn chung ca chỳng l gluxidex cú kốm theo ch s DE (Dextrose Equivalent)
ch kh nng kh tớnh theo glucoz) ca loi gluxidex ú. ng glucoz tinh khit
cú ch s DE = 100. Sn phm cú ch s DE < 20 gi l malto dextrin v DE > 20 gi

KIL
OBO
OKS

.CO
M

l syro glucoz khụ (dried glucoza syrup). Gluxidex thng phm l dng bt mn thu
c bng phng phỏp sy phun dung dch thu phõn tinh bt (9).
Tớnh cht ca tinh bt bin tớnh bng axit

Tinh bt bin tớnh bng axit cú s thay i nhiu v tớnh cht so vi tinh bt
cha bin tớnh v cú thờm nhng c tớnh mi, ch cũn ging tinh bt ban u hỡnh
dng vt lớ, ch cú s thay i nh vtớnh lng chit m khụng cú s thay i trc tip
v hỡnh dng ht.

nht ca h tinh bt bin tớnh bng axit gim thp. S gim nht ca h
tinh bt bin tớnh bng axit l do phỏ hu vựng nh hỡnh gia cỏc mixen ca ht v
lm yu cu trỳc ca ht ri dn n s phỏ hu ht ngay c khi ht trng khụng ỏng
k (27). Nguyờn nhõn lm gim nht ca h tinh bt l do ho tan ca nú trong
nc sụi rt ln cng cú ngha l pha giỏn on ca nú gim i.

Ch s kim ca tinh bt bin tớnh bng axit tng lờn. Ch s kim l lng
kim 0.1 M tiờu tn ho tan 10 g tinh bt khụ nhit sụi trong thi gian 1 gi.
Ch s kim cú liờn quan n nhúm andehit. Khi kớch thc phõn t tinh bt nh thỡ s
lng nhúm andehit tng lờn. iu ny phn ỏnh s tng ch s kim theo quỏ trỡnh
thu phõn.

Khi lng phõn t ca tinh bt bin tớnh gim, mc trựng hp cng gim.
Vớ d, mc trựng hp (Pn) ca tinh bt khoai tõy gim liờn tc theo thi gian. Cựng
thu phõn tinh bt bng HCl 0,2 N 450C thỡ sau 1 gi bin tớnh mc trựng hp l
1630, sau 4 gi gim xung cũn 990. Kớch thc phõn t tinh bt gim nh vo s
thu phõn bng axit ngha l s nhúm kh tng lờn khi mc thu phõn tng. Nú
c o bng ch s kim. Ch s kim tng khi mc thu phõn tng.

Tinh bt bin tớnh bng phng phỏp axit cú bn mng cao. Vỡ vy nú thớch
hp trong vic ng dng c tớnh to gel, to mng cho sn phm. bn gel ca tinh
bt tng lờn bng cỏch hiu chnh iu kin sn xut. Vỡ vy nu di iu kin



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
thường mà sự biến đổi được tiến hành với H2SO4 0.1 N ở thời gian phản ứng thì sẽ tạo
thành tinh bột biến tính có độ bền gel lớn (26).

KIL
OBO
OKS
.CO
M

1.3. ứng dụng của tinh bột biến hình
Một sản phẩm đạt chất lượng cao phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng cần đạt
một trong những u cầu như: trạng thái gel, độ nhớt sánh, độ xốp, độ cứng, độ dai.
Về mặt thẩm mĩ của sản phẩm u cầu: độ trong, độ đục, tính kết cấu (nhão nhuyễn,
mịn, tạo bọt), màu sắc… Tinh bột biến tính có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra
các tính chất trên của sản phẩm ứng dụng mà tinh bột khơng biến tính đơi khi khơng
có được. Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu và tài liệu của một số tác giả (15), (21),
(30), (33) chúng tơi có thể tổng hợp những khả năng có thể ứng dụng tinh bột biến
hình trong cơng nghiệp thực phẩm như sau:
1.3.1. Khả năng tạo gel

Những loại tinh bột như tinh bột ngơ hay bột ngũ cốc có hàm lượng Am cao có
thể sản xuất ra những sản phẩm có tính tạo gel. Các dạng biến tính axit của những loại
tinh bột này có khả năng tạo gel lớn hơn dạng khơng biến tính của chúng. Tinh bột sắn

dây biến tính axit cũng như tinh bột ngơ biến tính oxi hố tạo ra gel mềm hơn, do đó
nó được ứng dụng để tạo gel mềm cho các sản phẩm thuộc loại mứt quả đơng.
1.3.2. Khả năng tạo độ xốp, độ cứng

Với tinh bột có hàm lượng Am cao thì có thể tạo ra những sản phẩm có độ cứng
tốt, nếu như sử dụng đủ năng lượng nấu chín tinh bột và phá vỡ phân tử Am để chúng
liên kết lại tạo thành gel cứng. Tinh bột ngơ biến tính và các dextrin chứa hàm lượng
Am cao được sử dụng để tạo độ cứng cho các sản phẩm thuộc loại phomat.
Các loại dong riềng, tinh bột ngơ, tinh bột sắn sau khi biến tính axit có độ hồ
tan cao dùng để thay thế một phần ngun liệu trong sản phẩm bánh quy tạo độ xốp và
độ dòn cho bánh.

1.3.3. Khả năng tạo độ trong, độ đục cho sản phẩm

Tinh bột đã hồ hố thường có độ trong suốt nhất định. Chính độ trong suốt này
có ý nghĩa rất quan trọng đối với nhiều sản phẩm.



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
Tinh bột của các hạt ngũ cốc loại nếp, tinh bột của củ, rễ củ thường có hồ trong
suốt hơn tinh bột của các loại ngũ cốc bình thường.

KIL
OBO
OKS
.CO
M

1.3.4. Khả năng tạo kết cấu

Các loại tinh bột như tinh bột ngơ biến tính hay tinh bột sắn có thể ứng dụng để
tạo kết cấu có độ nhuyễn, độ mịn màng cho sản phẩm. Dựa vào khả năng này của tinh
bột biến tính người ta ứng dụng nó để thay thế một phần chất ổn định trong sản xuất
yoaurt, kem sữa…

Ngồi các chức năng tạo ra các tính chất đặc trưng ở trên cho các loại sản phẩm
tinh bột biến tính còn tham gia vào tính ổn định của sản phẩm khi bảo quản như: giữ
mùi, giữ ẩm và giảm bớt tác động của vi sinh vật.
1.3.5. Khả năng giữ mùi, giữ ẩm

Sự mất ẩm rất khó hạn chế đối với bất một loại sản phẩm nào trong q trình
bảo quản. Tinh bột hồ hố có ái lực với nước, nếu nấu đúng quy cách sẽ góp phần hạn
chế sự mất ẩm này. Sử dụng các dextrrin của sắn và của tinh bột giàu Am sẽ tạo nên
một lớp màng ngăn cản sự mất ẩm.

Một số loại dextrin thực phẩm và các tinh bột biến tính từ ngơ, sắn củ được
dùng để giữ mùi và giữ tính ổn định của thức uống, chống sự oxi hố và mất màu.
1.3.6. Hạn chế tác động của vi sinh vật

Trong q trình bảo quản các sản phẩm thực phẩm, hư hỏng do vi sinh vật gây
ra là khơng tránh khỏi và khơng thể ngăn chặn chúng. Nhưng tinh bột biến tính có thể
làm giảm bớt sự tác động của vi sinh vật. Điều này đặc biệt quan trọng trong cơng
nghệ đồ hộp. Những thực phẩm giàu chất béo hay chất dầu như bơ đậu và nước uống
socola có thể được làm lỏng, để đóng gói khơ bằng cách cho vào những dextrin của
tinh bột ngơ hoặc tinh bột sắn.

Bên cạnh của việc sử dụng để tạo độ sánh và kết cấu, tinh bột biến tính còn
được dùng để làm giảm bớt giá thành của sản phẩm. Các thành phần đắt đỏ như bột cà
chua, bột trái cây có thể pha thêm với các loại tinh bột này. Một số loại thực phẩm đắt
tiền mà có thành phần như bột khoai tây khơ, bột trái cây khơ và bột cacao có thể sử

dụng để tạo hỗn hợp với tinh bột biến tính, hương liệu và các loại thực phẩm rẻ tiền



THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN
hơn nhằm mang lại ý nghĩa kinh tế cao. Tinh bột biến tính, dextrin được sử dụng trong
việc thay thế bơ trong kem đá, sữa đá, dầu thực vật trong salad, shortening…

KIL
OBO
OKS
.CO
M

Tinh bột biến tính và dextrin được sử dụng rất thành cơng trong việc thay thế
cazeinat trong chất nhũ hố thịt, cà phê sữa và phomat.

Ngồi ra, tinh bột biến tính còn được sử dụng trong các nghành cơng nghiệp
khác như sản xuất giấy. Tinh bột oxi hố làm tăng số nhóm cacboxyl và một số nhóm
cacbonyl. Nó là ngun nhân làm thay đổi tính chất lí, hố của hạt tinh bột. Hầu hết
tinh bột oxi hố chứa khoảng 1.1% nhóm cacbonyl nhóm này đóng vai trò quan trọng
trong việc xác định tính chất của dẫn xuẫt của tinh bột sử dụng trong cơng nghiệp sản
xuất giấy. Trong nghành cơng nghiệp này tinh bột đóng một vai trò là chất kết dính
phủ cho chất màu. Tinh bột oxi hố khoảng 80 – 85% được sử dụng trong cơng nghiệp
sản xuất giấy.

Tinh bột biến tính cũng được sủ dụng như một chất bề mặt giấy và bìa
cactơng. ở đây, tinh bột oxi hố bít kín những lỗ trống làm tăng độ bền của bề mặt giấy
và cung cấp khả năng chịu mực.

Tinh bột oxi hố và axit hố được sử dụng để hồ sợi bơng, sợi pha và tơ nhân
tạo trong cơng nghiệp dệt. Nhờ độ nhớt của tinh bột biến tính giảm nhiều nên được
dùng rộng rãi trong cơng nghiệp dệt để hồ sợi dọc: sợi bơng có pha hoặc khơng pha,
sợi tổng hợp, sợi visco, axetat, tơ tằm. Ngồi ra, tinh bột biến tính bằng axit là tác nhân
làm thay đổi kích thước của sợi để tăng độ bền và tính chống mòn trong thao tác dệt.
Nó cũng được sử dụng trong việc hồn thành sợi vải, hầu hết là vải coton để tăng độ
cứng của sản phẩm.




KIL
OBO
OKS
.CO
M

THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN

Chương 2:

TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, SỬ DỤNG, NGHIÊN CỨU TINH BỘT VÀ
TINH BỘT BIẾN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI

2.1. Tình hình sản xuất và sử dụng các sản phẩm tinh bột trong nước và trên thế
giới

2.1.1. Lịch sử phát triển của nghành sản xuất tinh bột

Việc sử dụng tinh bột đã biết đến rất sớm từ những năm 3500 – 4000 trước

công nguyên. Tuy nhiên việc sử dụng này không được lịch sử ghi chép lại. Con người
chỉ biết sử dụng tinh bột như một chất kết dính để liên kết (33).

Nhà sử học và triết học Caius Plinius Secundus đã miêu tả về việc làm nhẵn bề
mặt giấy bằng tinh bột lúa mì vào năm 130 trước công nguyên. Pliny đã mô tả việc sử
dụng tinh bột lúa mì để làm trắng quần áo. Những tài liệu của Trung quốc vào khoảng
năm 312 sau công nguyên đã mô tả kích thước hạt tinh bột. Lúc đó, qui trình sản xuất
tinh bột như sau: hạt ngũ cốc đem ngâm trong nước 10 ngày, sau đó ép và đem trộn
với nước sạch. Tiếp sau đó đem lọc trên vải len, nước lọc đem lắng, rửa lại với nước
và đem phơi nắng. Kể từ đó tinh bột được biết đến và sử dụng với nhều mục đích khác
nhau: làm cứng vải, làm thẩm mĩ, làm trắng quần áo…

Khi công nghiệp tinh bột trở thành một nghành công nghiệp quan trọng, thì
người ta bắt đầu quan tâm đến quá trình biến đổi của tinh bột. Bắt đầu từ sự khám phá
quan trọng của Keerchoff vào năm 1811. Ông cho rằng đường có thể sản xuất từ tinh
bột khoai tây với axit là chất xúc tác trong quá trình thuỷ phân tinh bột. Sau đó là sự
khám phá tình cờ một phương pháp sản xuất dextrin hiện nay gọi là Gum Anh quốc.
ở Châu Âu, việc sử dụng tinh bột lúa mì và đại mạch đã cho tinh bột khoai tây
trắng được sản xuất một lượng lớn ở Netherlands và Đức.