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

Header Page 1 of 126.

LUẬN VĂN:

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

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

Mở đầu
Nước ta nằm trong ở trong vựng khớ hậu nhiệt đới giú mựa, rất thuận lợi cho việc
phỏt triển nhiều loại cõy trồng trong đú cỏc loại cõy lương thực chiếm một vị trớ quan
trọng trong sản xuất nụng nghiệp và là nguồn nguyờn liệu chủ yếu của cụng nghiệp sản
xuất tinh bột.
Tinh bột là một trong những nguyờn liệu quan trọng cho nhiều nghành cụng
nghiệp như cụng nghiệp giấy, cụng nghiệp thực phẩm, cụng nghiệp dệt, cụng nghiệp keo
dỏn vỡ những tớnh chất đặc trưng của nú như tạo hỡnh, tạo dỏng, tạo khung, tạo độ dẻo,
độ dai, độ đàn hồi, độ xốp cú khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm. Tuy nhiờn
tinh bột tự nhiờn vẫn cũn hạn chế nhiều tớnh chất, chưa đỏp ứng được những yờu cầu
khỏc nhau trong cụng nghiệp. Vỡ vậy cần phải cải biến tinh bột, tức là làm thay đổi cấu
trỳc, tớnh chất của tinh bột bằng cỏc tỏc nhõn vật lớ, hoỏ học hoặc enzim để tạo ra cỏc
dẫn xuất tinh bột với cỏc phõn tử bị cắt ngắn đi, nối dài ra và sắp xếp lại, hoặc cỏc dẫn
xuất tinh của tinh bột với cỏc nhúm chức rượu bậc nhất trong phõn tử, bị oxi hoỏ đến
nhúm cacboxyl hoặc những dẫn xuất tinh bột với phõn tử được gắn nhúm chức hoỏ học
khỏc nhau… Khi đó cú cấu trỳc hoỏ học thay đổi thỡ tinh bột dẫn xuất cũng sẽ thu được
những tớnh chất mới khỏc tinh bột ban đầu. Nhờ vậy nõng cao được lónh vực ứng dụng
và từ đú nõng cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế. Hiện nay, cỏc sản phẩm tinh bột
biến tớnh nghiờn cứu ở nước ta rất đa dạng và được ứng dụng rộng rói trong cụng

nghiệp thực phẩm và cỏc nghành cụng nghiệp khỏc. Tuy nhiờn, hầu hết cỏc nghiờn cứu
đều chỉ dừng ở mức phũng thớ nghiệm. Cỏc sản phẩm tinh bột biến tớnh được sản xuất
với qui mụ cụng nghiệp trong nước hầu như chưa cú. Tinh bột biến tớnh sử dụng trong
cụng nghiệp hiện tại phải nhập ngoại với giỏ thành rất cao. Chớnh vỡ vậy, chỳng tụi
chọn đề tài ‘Nghiờn cứu biến tớnh tinh bột bằng cỏc phương phỏp hoỏ học’.
Nước ta cú nguồn nguyờn liệu tinh bột rất đa dạng và phong phỳ. Miền Trung với
điều kiện khớ hậu khắc nghiệt, thời tiết thất thường, đất đai kộm màu mỡ nhưng vẫn cú
được những nguồn nguyờn liệu tinh bột quan trọng, với năng suất và chất lượng cao như
khoai, sắn, sắn dõy, huỳnh tinh… Sắn là một loại cõy lương thực cú sản luợng cao nhất
hiện nay (Việt Nam hiện đang sản xuất hàng năm hơn hai triệu tấn sắn củ tuơi, đứng hàng

Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.

thứ 11 trờn thế giới về sản lượng sắn nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột đứng hàng thứ
3 sau Thỏi Lan và Indonexia). Trong những năm qua, cỏc sản phẩm từ sắn như sắn lỏt,
sắn viờn, tinh bột sắn… đó đỏp ứng được nhu cầu ngày càng tăng trong nước và đó bắt
đầu xuất khẩu, gúp phần khụng nhỏ vào sự phỏt triển của nghành lương thực thực phẩm
núi riờng cũng như sự phỏt triển kinh tế đất nước núi chung. Tinh bột sắn được ứng dụng
rộng rói trong nhiều lĩnh vực như cụng nghiệp dệt, cụng nghiệp giấy, cụng nghiệp chất
kết dớnh, dược phẩm, cụng nghiệp thực phẩm . Đú là lớ do chỳng tụi dựng tinh bột sắn
làm nguyờn liệu cho quỏ trỡnh thực nghiệm.
Nhiệm vụ của đề tài giải quyết cỏc vấn đề sau:


Nghiờn cứu phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng cỏch oxi hoỏ, bằng dung

dịch axit, bằng dung dịch kiềm.



Footer Page 3 of 126.

Nghiờn cứu sự thay đổi của tinh bột sau khi biến tớnh.


Header Page 4 of 126.

Phần tổng quan
Chương 1
tinh bột và cỏc phương phỏp biến tớnh tinh bột
1.1. Giới thiệu tổng quỏt về tinh bột
1.1.1. Khỏi niệm chung
Trong tự nhiờn tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào, chỉ đứng sau
xenlulozơ. Người ta thấy tinh bột cú trong cõy xanh, rễ, cành, hạt, củ và quả. Tinh bột
được hỡnh thành từ những hạt nhỏ (32) trong suốt quỏ trỡnh trưởng thành và lớn lờn của
cõy. Trong thời kỡ ‘ngủ’ và nảy mầm, tinh bột là chất dự trữ năng lượng cho cõy. Tinh
bột giữ chức năng sinh học giống nhau đối với con người, động vật, cũng như đối với cỏc
sinh vật hạ đẳng (15).
Trong thực vật, tinh bột thường cú mặt dưới dạng khụng hoà tan trong nước nờn
cú thể tớch tụ một lượng nước lớn trong tế bào mà vẫn khụng ảnh hưởng đến ỏp suất
thẩm thấu. Do đú, cú thể thu được một lượng lớn tinh bột từ nhiều nguồn phong phỳ
trong tự nhiờn. Tinh bột đại diện cho 60 - 90% tổng sản lượng cỏc loại lương thực như
ngụ, khoai tõy, lỳa mỡ, củ mỡ, sắn dõy, gạo, đậu, ở một số quả như chuối, tỏo, rau…
(15), (16), (32).
1.1.2. Hỡnh dỏng, kớch thước và cấu trỳc của hạt tinh bột

Footer Page 4 of 126.

Header Page 5 of 126.

Tinh bột dự trữ trong cõy dưới dạng hạt. Hạt tinh bột của tất cả cỏc hệ thống cú
dạng hỡnh trũn, hỡnh bầu dục hay hỡnh đa giỏc. Ngay cả trờn cựng loại nguyờn liệu,
hỡnh dỏng và kớch thước của chỳng cũng khụng giống nhau (15). Hạt tinh bột khoai tõy
cú kớch thước lớn hơn cả, của lỳa mỡ nhỏ hơn. Hạt tinh bột lỳa mỡ, lỳa mạch cấu trỳc
đơn giản hơn hạt tinh bột ngụ… (15), (32). Kớch thước của cỏc hạt tinh bột khỏc nhau
cũng ảnh hưởng đến tớnh chất cơ lớ của tinh bột như nhiệt độ hồ hoỏ, khả năng hấp thụ
xanh metylen… Hạt nhỏ cú cấu tạo chặt, hạt lớn cú cấu tạo xốp (15).
Cấu tạo bờn trong của hạt tinh bột khỏ phức tạp. Cú nhiều phỏng đoỏn bản chất
cấu trỳc bờn trong hạt nhưng khụng cú nhiều bằng chứng thực nghiệm. Trong luận ỏn
của mỡnh, Naegeli đó cung cấp một kho kiến thức về thực vật hỡnh thỏi học của tinh bột.
Đến thời của Meyer đó thiết lập khỏi niệm về cấu trỳc hạt được sự cụng nhận của nhiều
người nhất. Theo lý thuyết này, sự pha lẫn của cỏc phõn tử được sắp xếp trong hạt theo
phương thức xuyờn tõm. Sau đú, Samec đó cú những phỏt hiện về cấu tạo bờn ngoài của
tinh bột. Năm 1913, Reichert cú hàng trăm vi ảnh của nhiều loại tinh bột khỏc nhau. Cũn
Walton đó sưu tầm trờn 300 nghiờn cứu về tinh bột. Tất cả đều cho thấy tinh bột của mọi
nguồn khỏc nhau đều cú cấu tạo từ Amilozơ (Am) và Amilopectin (Ap) (15), (30). Cả
hai cấu tử này đều được cấu tạo từ ỏ- D glucozơ, cỏc gốc glucozơ trong chuỗi kết hợp với
nhau qua liờn kết ỏ -1,4 – glucozit. Ap cú cấu trỳc phõn nhỏnh, ở điểm phõn nhỏnh là
liờn kết 1, 6 - glucozit (16). Nhờ phương phỏp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X (15)
người ta thấy cỏc chuỗi polyglucozit của Am và Ap tạo thành xoắn ốc với ba gốc glucozơ
một vũng. Trong tinh bột của cỏc hạt ngũ cốc, cỏc phõn tử cú thể cú chiều dài 0.35 - 0.7
àm, trong khi đú chiều dày của một lớp ở hạt tinh bột là 0.1àm. Cỏc phõn tử sắp xếp theo
phương hướng tõm nờn cỏc mạch polysacarit phải ở dạng gấp khỳc nhiều lần.
Bảng 1.1. kớch thước của một số loại tinh bột (6), (15),(32)
Tờn gọi

Kớch thước

Tờn gọi

hạt(àm)

Ngụ

Footer Page 5 of 126.

5 – 30

Kớch thước hạt
(àm)

Tỏo

2 – 13


Header Page 6 of 126.

Lỳa mỡ

5 – 50

Khoai tõy

15 – 120

Gạo

3–8

Khoai lang

5 – 50

Đại mạch

5 – 40

Sắn

5 – 33

Lỳa

2 – 10

Huỳnh tinh

10 – 50

Đậu

30 – 50

Cõy thốt nốt

10 – 70

Chuối

5 – 60

Ngày nay, bằng phương phỏp hiển vi quang học và hiển vi điện tử, hỡnh dỏng và
cấu tạo hạt của một số tinh bột được minh hoạ rừ ràng. Nghiờn cứu của nhiều tỏc giả
(32), (35) cho thấy hỡnh dạng và kớch thước hạt của nhiều tinh bột như gạo, khoai tõy,
lỳa mỡ, lỳa mạch, ngụ, sắn huỳnh tinh… Theo đú tinh bột gạo cú hỡnh đa giỏc cú khuynh
hướng kết tụ với nhau thành chựm, tinh bột sắn cú cỏc hạt hỡnh cầu, hỡnh trứng và hỡnh
mũ, những cạnh bị nứt thường bị trũng, tinh bột khoai tõy cú hỡnh dạng elip dẹt và hỡnh
cầu, tinh bột ngụ cú hỡnh đa giỏc, một số hạt cú dạng hỡnh trũn, tinh bột lỳa mỡ cú dạng
cầu bằng phẳng hoặc hỡnh elip.
1.1.3. Thành phần hoỏ học của tinh bột
Tinh bột khụng phải là một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacarit khỏc nhau:
Am và Ap. Trong những nguyờn liệu khỏc nhau thỡ hàm lượng Am và Ap cũng khụng
giống nhau. Thường tỉ lệ Am và Ap của cỏc tinh bột bằng 1/4 như đó cho trờn bảng 1.2.

Footer Page 6 of 126.

Tinh bột

Amiloza (%)

Amilopectin (%)

Gạo nếp

Rất ớt

100

Gạo tẻ

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


Header Page 7 of 126.

Đại mạch

20 – 25

75 – 80

Lỳa mỡ

22 – 24 ( 23 – 28 )

76 – 78

Chuối

25 – 55

45 - 75

1.1.3.1. Cấu tạo và tớnh chất của Am
Phõn tử Am bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau. Am khi ở dạng tinh thể
cú cấu trỳc xoắn ốc, mỗi vũng xoắn gồm 6 phõn tử glucozơ. Khi ở trong hạt tinh bột,
trong dung dịch hoặc trạng thỏi bị thoỏi hoỏ, Am thường cú cấu trỳc mạch gión, khi thờm
tỏc nhõn kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc. ở trạng thỏi xoắn ốc, Am cho
màu xanh với iụt. Đường kớnh xoắn ốc là 12,97 Ao, chiều cao 7,91 Ao. Phõn tử Am cú
một đầu khử và một đầu khụng khử, trong đú đầu khử cú nhúm – OH glucozit. Cỏc gốc
của Am gắn lại với nhau nhờ liờn kết ỏ - 1,4 glucozit tạo nờn một chuỗi dài khoảng 500 2000 đơn vị glucozơ, phõn tử lượng trung bỡnh 10000 - 300000. Am mạch thẳng cú thể
tạo màng và sợi với độ bền và độ mềm dẻo cao. Trong khi đú phõn tử Ap phõn nhỏnh
nhiều nờn khụng thể tạo dạng sợi nhiều như Am và màng tạo thành thỡ dũn (15),
(32),(35).
Cấu tạo của Am được biểu diễn trờn hỡnh 1.2a.
CH2OH

O
OH

CH2OH

CH2OH

O

O
OH

OH

O

O
OH

OH

O

OH

Am mới tỏch ra từ hạt tinh bột thường cú độ hoà tan cao, song cũng khụng bền và
nhanh chúng bị thoỏi hoỏ. Trong đa số trường hợp dung dịch Am rất nhanh chúng tạo
keo ngay khi ở nhiệt độ cao. Trong dung dịch, cỏc phõn tử Am cú khuynh hướng liờn
kết lại với nhau tạo ra cỏc tinh thể. Nếu tốc độ liờn kết này chậm thỡ Am sẽ tạo thành
một khối khụng tan của cỏc hạt đó bị thoỏi hoỏ. Cũn nếu nhanh thỡ dung dịch chuyển

thành thể keo.

Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.

Khi tương tỏc với iụt, Am cho phức màu xanh đặc trưng. Iụt tinh khiết khụng cho
màu xanh khi thờm tinh bột hoặc Am mà chỉ xảy ra khi iụt được pha trong KI hoặc HI.
Nếu đun núng, liờn kết hydro bị cắt đứt, chuỗi Am duỗi thẳng do đú iụt bị tỏch ra khỏi
dung dịch Am nờn dung dịch mất màu xanh (15),(30).
Am cú khả năng tạo phức với rất nhiều cỏcc hợp chất hữu cơ cú cực và khụng cực.
Phức của vitamin A với Am thường bền và ớt bị oxi hoỏ. Do đú, sử dụng Am để bảo vệ
vitamin trong thuốc, trong thức ăn gia suc bằng cỏch cho nú tạo phức với Am (16).
1.1.3.2. Cấu tạo và tớnh chất của Ap
Trong phõn tử Ap, cỏc gốc glucozơ gắn với nhau khụng chỉ nhờ liờn kết 1 – 4 mà
cũn nhờ liờn kết 1- 6. Vỡ vậy cú cả cấu trỳc nhỏnh trong Ap. Phõn tử Ap chỉ cú một đầu
khử duy nhất (16).
Cấu tạo phõn tử amilopectin được biểu diễn trờn hỡnh 1.2b
CH2OH

CH2OH
O
OH

O
OH
O

O

OH

OH

CH2

CH2OH

O

O
OH

OH

O

O
OH

CH2OH
O
OH

OH

O

OH

Cấu trỳc phõn tử amilopectin bao gồm một nhỏnh trung tõm (chứa liờn kết 1 – 4)
từ cỏc nhỏnh này phỏt ra cỏc nhỏnh phụ cú chiều dài khoảng vài chục gốc glucozơ. Phõn
tử lượng của Ap cú khoảng 5.105-1.106. Ap được phõn bố ngoài hạt (33).
Khỏc hẳn với Am, Ap chỉ hoà tan trong nước khi đun núng và tạo nờn dung dịch
cú độ nhớt cao. Khi đun núng làm thay đổi sõu sắc và khụng thuận nghịch cấu trỳc phõn
tử Ap gõy trạng thỏi hồ hoỏ tinh bột. Phản ứng màu của Ap với iụt xảy ra do kết quả của
sự hỡnh thành nờn cỏc hợp chất hấp thụ (16). Phản ứng với lectin là phản ứng đặc trưng
của Ap. Liờn kết giữa lectin với monosaccarit chủ yếu là liờn kết hidro. Cỏc nhúm OH ở

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.

C2, C4, C6 của gốc monosacarit mới cú thể liờn kết được với lectin. Nghĩa là muốn kết tủa
được với lectin thỡ cỏc phõn tử polysacarit bắt buộc ở trạng thỏi nhỏnh (15).
1.1.4. Cỏc tớnh chất của tinh bột
1.1.4.1. Tớnh chất vật lý
a. Tớnh chất hấp thụ
Hạt tinh bột cú cấu tạo lỗ xốp nờn khi tương tỏc với cỏc chất hấp thụ thỡ bề mặt
bờn trong và bờn ngoài của tinh bột đều tham dự. Vỡ vậy trong quỏ trỡnh bảo quản, sấy
và chế biến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tõm tới vấn đề này.
Cỏc ion liờn kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột.
Khi nghiờn cứu khả năng hấp thụ cỏc chất điện li hữu cơ cú ion lớn như xanh metylen
(tớch điện dương) của tinh bột, người ta nhận thấy rằng tinh bột hấp thụ xanh metylen rất
tốt. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của cỏc loại tinh bột khụng giống nhau. Đường đẳng nhiệt
hấp thụ của cỏc loại tinh bột phụ thuộc cấu tạo bờn trong của hạt và khả năng trương nở
của chỳng (27).
b. Độ hoà tan của tinh bột
Am mới tỏch từ tinh bột cú độ hoà tan cao song khụng bền nhanh chúng bị thoỏi

hoỏ trở nờn khụng hoà tan trong nước. Ap khụng hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường
mà chỉ hoà tan trong nước núng.
Trong mụi trường axit tinh bột bị thuỷ phõn và tạo thành ‘tinh bột hoà tan’ . Nếu
mụi trường axit mạnh sản phẩm cuối cựng là glucozơ. Cũn mụi trường kiềm, tinh bột bị
ion hoỏ từng phần do cú sự hydrat hoỏ tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vỡ vậy cồn
là một dung mụi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột.
1.1.4.2. Tớnh chất hoỏ học của tinh bột
a. Phản ứng với iốt
Khi tương tỏc với iot Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vỡ vậy iốt cú thể coi
là thuốc thử đặc trưng để xỏc định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương phỏp trắc
quang. Để phản ứng được với iụt, cỏc phõn tử Am phải cú dạng xoắn ốc để hỡnh thành

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.

đường xoắn ốc đơn của Am bao quanh phõn tử iụt. Cỏc dextrin cú ớt hơn 6 gốc glucozơ
khụng cho phản ứng với iụt vỡ khụng tạo thành một vũng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và
một số muối KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng. Cloral hydrat và một số chất khỏc lại
ức chế cường độ phản ứng này.
Am với hỡnh thể xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iụt tương ứng với một
vũng xoắn ốc một phõn tử iụt. Trong phõn tử I2- Am, cỏc phõn tử iụt chui vào trong vựng
ưa bộo của xoắn ốc. Với Ap khi xảy ra tương tỏc với iụt, Ap cho màu tớm đỏ. Về bản
chất phản ứng màu với iụt của Ap xảy ra do sự hỡnh thành nờn hợp chất hấp phụ.
b. Khả năng tạo phức
Ngoài khả năng tạo phức với iụt, Am cũn cú khả năng tạo phức với nhiều hợp chất
hữu cơ cú cực cũng như khụng cú cực như: cỏc rượu no (izoamylic, butylic, izoprotylic),
cỏc rượu vũng, cỏc phenol, cỏc xeton thấp phõn tử, cỏc axit bộo dóy thấp cũng như cỏc
axit bộo dóy cao, cỏc este mạch thẳng và mạch vũng, cỏc dẫn xuất benzen cú nhúm

andehit, cỏc nitro parafin… .Khi tạo phức với cỏc Am, cỏc chất tạo phức cũng chiếm vị
trớ bờn trong dọc theo xoắn ốc tương tự iốt.
Ngoài ra, Ap cũn cho phản ứng đặc trưng với lectin. Về bản chất đõy là một phản
ứng giữa một protein với một polysacarit cú mạch nhỏnh. Khi lectin liờn kết với ỏ - D –
glucopiranozic nằm ở đầu cuối khụng khử của Ap thỡ sẽ làm cho Ap kết tủa và tỏch ra
khỏi dung dịch.
1.1.4.3. Tớnh chất lưu biến
Trong dung dịch cỏc phõn tử Am cú khuynh hướng liờn kết lại với nhau để tạo ra
cỏc tinh thể. Khi sự liờn kết xảy ra với tốc độ chậm thỡ Am sẽ tạo ra khối khụng tan của
cỏc hạt đó bị thoỏi hoỏ. Khi tốc độ đạt nhanh thỡ dung dịch chuyển thành thể keo.
Am đó thoỏi hoỏ khụng hoà tan trong nước lạnh nhưng cú khả năng liờn kết với
một lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chỳng. Nếu để Am một lượng nước ớt hơn
4 lần thỡ toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ cũn Am sẽ tạo ra keo.

Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.

Keo Am ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, khụng thuận nghịch, khụng cú
hiện tượng co. Nghiờn cứu keo Am dưới kớnh hiển vi điện tử, người ta thấy chỳng cú cấu
tạo hạt rừ rệt, chứng tỏ tớnh khụng tan của kiểu tinh thể (15).
1.1.4.4. Sự trương nở và hiện tượng hồ hoỏ của tinh bột
Khi hoà tan tinh bột vào nước thỡ cú sự tăng thể tớch hạt do sự hấp thụ nước làm
hạt tinh bột trương phồng lờn. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột.
Độ tăng kớch thước trung bỡnh của một số loại tinh bột khi ngõm vào nước như sau: tinh
bột bắp 9.1%, tinh bột khoai tõy 12.7%, tinh bột khoai mỡ 28.4% (36), (16). Một số kết
quả nghiờn cứu (30) đó xỏc định được cỏc yếu tố ảnh hưởng đến sự trương nở và hoà tan
của tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng của quỏ trỡnh sấy, sự lóo hoỏ tinh
bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của cỏc chất bộo cho vào…

Trờn 55 – 70 0C, cỏc hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào cỏc nhúm
hydroxyl phõn cực. Khi đú độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Kộo dài thời gian xử lý
nhiệt, cú thể gõy nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phõn từng phần và hoà tan phần nào cỏc phần tử
cấu thành của tinh bột, kốm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch. Như vậy nhiệt độ để
phỏ vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thỏi đầu cú mức độ oxi hoỏ khỏc nhau thành dung
dịch keo gọi là nhiệt hồ hoỏ (15), (16), (32), (35).
Nhiệt độ hồ hoỏ khụng phải là một điểm mà là một khoảng, nhiệt độ thấp nhất là
nhiệt đụ mà tại đú cỏc hạt tinh bột bắt đầu mất tớnh lưỡng chiết, cũn nhiệt độ cao nhất là
nhiệt độ tại đú cũn khoảng 10% hạt tinh bột chưa mất đi tớnh lưỡng chiết (15). Tuỳ thuộc
điều kiện hồ hoỏ như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kớch thước hạt và pH mụi trường,
nhiệt độ phỏ vỡ và trương nở hạt cú thể biến đổi trong một khoảng khỏ rộng.
Phần lớn tinh bột bị hồ hoỏ khi nấu và ở trạng thỏi trương nở được sử dụng nhiều
hơn ở trạng thỏi tự nhiờn.
Bảng nhiệt độ hồ hoỏ của một số tinh bột tự nhiờn (15)
Tinh bột tự

Nhiệt độ hồ hoỏ

nhiờn
Bắp

Footer Page 11 of 126.

62 -73


Header Page 12 of 126.

Bắp nếp

62.5 -72

Lỳa miến

68 -75

Lỳa miến nếp

67.5 -74

Gạo

68 -74.5

Lỳa mỡ

59.5

-

62.5
Sắn

52 – 59

1.1.4.5. Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tớnh chất quan trọng của tinh bột cú ảnh hưởng đến chất lượng
và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo. Phõn tử tinh bột chứa
nhiều nhúm hydroxyl cú khả năng liờn kết được với nhau làm cho phõn tử tinh bột tập
hợp lại đồ sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch cú độ đặc, độ dớnh, độ dẻo và

độ nhớt cao hơn, do đú cỏc phõn tử di chuyển khú hơn .
Yếu tố chớnh ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kớnh biểu
kiến của cỏc phõn tử hoặc của cỏc hạt phõn tỏn, đặc tớnh bờn trong của tinh bột như
kớch thước, thể tớch, cấu trỳc và sự bất đối xứng của phõn tử. Nồng độ tinh bột, pH,
nhiệt độ, ion Ca2+, tỏc nhõn oxi hoỏ, cỏc thuốc thử phỏ huỷ cầu hidro đều làm cho tương
tỏc của cỏc phõn tử tinh bột thay đổi, do đú làm cho độ nhớt thay đổi theo.
Độ nhớt của tinh bột tăng lờn trong mụi trường kiềm vỡ kiềm gõy ion hoỏ cỏc
phõn tử tinh bột khiến cho chỳng hidrat hoỏ tốt hơn. Ngoài ra, nồng độ muối, nồng độ
đường cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch.
1.1.4.6. Khả năng tạo gel và sự thoỏi hoỏ gel tinh bột
Tinh bột sau khi hồ hoỏ và để nguội cỏc phõn tử sẽ tương tỏc và sắp xếp lại với
nhau một cỏch cú trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trỳc mạng 3 chiều, để tạo được
gel thỡ dung dịch tinh bột phải cú nồng độ vừa phải, phải được hồ hoỏ để chuyển tinh bột
thành trạng thỏi hoà tan và sau đú được làm nguội ở trạng thỏi yờn tĩnh. Trong gel tinh

Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.

bột chỉ cú cỏc liờn kết hidro tham gia, cú thể nối trực tiếp cỏc mạch polyglucozit hoặc
giỏn tiếp thụng qua phõn tử nước .
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thỡ chỳng sẽ co lại và lượng dịch thể
sẽ tỏch ra, gọi là sự thoỏi hoỏ. Quỏ trỡnh này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đụng
rồi sau đú cho hoà tan ra. Tốc độ thoỏi hoỏ sẽ càng tăng khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt cực
đại khi pH = 7. Tốc độ thoỏi hoỏ sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH. Sự thoỏi hoỏ thường
kốm theo tỏch nước và đặc lại của cỏc sản phẩm dạng nửa lỏng cũng như gõy cứng lại
cỏc sản phẩm bỏnh mỡ (15).
1.1.4.7. Khả năng tạo hỡnh của tinh bột
Cũng như cỏc hợp chất cao phõn tử khỏc, tinh bột cú khả năng tạo màng rất tốt.

Để tạo màng, phõn tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tỏc trực tiếp với nhau
bằng liờn kết hidro và giỏn tiếp qua phõn tử nước. Để thu được màng gel cú tớnh đàn hồi
cao người ta thờm vào cỏc chất hoỏ dẻo (thường hay dựng glixerin) để chỳng làm tăng
khoảng cỏch giữa cỏc phõn tử, làm giảm lực Van der Van, do đú làm yếu đi lực cố kết
nội và làm tăng động năng của cỏc phõn tử (19).
Liờn kết của rất nhiều phõn tử Am và Ap nhờ lực Van der Van và liờn kết hidro
nờn tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định. Chớnh nhờ khả năng này mà người ta tạo
được cỏc sợi tinh bột ( sợi miến, bỳn…) (20), (30).
Do phõn tử Am dài nờn lực tương tỏc giữa cỏc phõn tử lớn và chỳng liờn kết với
nhau rất chặt, nhờ vậy mà sợi tạo thành chắc và dai. Đối với cỏc tinh bột giàu Ap, cỏc
mạch nhỏnh thường rất ngắn nờn lực tương tỏc giữa cỏc phõn tử rất yếu do đú độ bền đứt
kộm .
1.1.4.8. Khả năng phồng nở của tinh bột
Khi tương tỏc với cỏc chất bộo và cú sự tỏn trợ của nhiệt độ thỡ khối tinh bột sẽ
tăng thể tớch lờn rất lớn và trở nờn rỗng xốp. Ta biết rằng, chất bộo là chất khụng cú cực,
cú khả năng xuyờn thấm qua cỏc vật liệu gluxit như tinh bột, xenlulozơ. Khi tăng nhiệt
độ thỡ cỏc tương tỏc kị nước giữa cỏc phõn tử chất bộo phỏt triển rất mạnh nờn chỳng cú
khuynh hướng tụ lại với nhau, do đú cú khả năng xuyờn qua cỏc ‘cửa ải’ tinh bột. Đồng
thời nhiệt làm cho tinh bột bị hồ hoỏ và chớn, nhưng khụng khớ cũng như cỏc khớ cú

Footer Page 13 of 126.


Header Page 14 of 126.

trong khối bột khụng thấm qua màng tinh bột đó tẩm bộo, do đú sẽ làm tinh bột gión và
phồng nở. Cỏc tinh bột giàu Ap (tinh bột gạo nếp) dễ hoà tan trong nước ở 95oC hơn tinh
bột giàu Am nờn cú độ nhớt lớn hơn, khả năng khụng thấm khớ lớn do đú khả năng
phồng nở lớn hơn. Với cỏc tinh bột oxi hoỏ thỡ khả năng này càng mạnh vỡ cỏc phõn tử
tớch điện cựng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột cú kết cấu chặt. Vỡ

vậy, cú thể ứng dụng tớnh chất này để sản xuất bỏnh phồng tụm (15), (16).
1.2 Tinh bột biến tớnh và cỏc phương phỏp biến tớnh tinh bột
1.2.1. Tinh bột biến tớnh
Tinh bột ở dạng khụng biến tớnh, khi sử dụng trong cụng nghiệp thực phẩm bị hạn
chế. Vớ dụ, cỏc hạt tinh bột ngụ nếu ở dạng chưa biến tớnh, khi đun núng sẽ dễ dàng
hydrat hoỏ, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớt để tạo nờn một khối keo và dễ
chảy. Vỡ vậy làm hạn chế phạm vi ứng dụng của tinh bột này trong nhiều loại thương
phẩm (33). Nhược điểm của tinh bột tự nhiờn thể hiện ở tớnh chảy tự do hay tớnh kị
nước của hạt tinh bột; tớnh khụng hoà tan; tớnh kộm trương nở; độ nhớt tăng trong nước
lạnh; sự tăng quỏ hay khụng điều chỉnh được độ nhớt sau khi nấu. Sự dớnh kết hay tạo
hỗn hợp giống cao su đối với những loại tinh bột đó nấu, đặc biệt là ngụ nếp, khoai tõy,
tinh bột sắn, tớnh dễ thoỏi hoỏ khi kộo dài thời gian đun núng hay giảm pH, độ kộm
trong… (34).
Vỡ vậy để cú những loại hỡnh tinh bột phự hợp theo yờu cầu sử dụng người ta tiến
hành biến tớnh tinh bột. Núi chung mục đớch của biến tớnh tinh bột là làm thay đổi cấu
trỳc của phõn tử tinh bột bằng cỏc tỏc nhõn vật lớ, enzim hay hoỏ học. Từ đú mang lại
cho tinh bột nhiều tớnh chất mới. Vỡ thế nú mở phạm vi sử dụng của tinh bột trong nhiều
nghành cụng nghiệp khỏc nhau. Bất kỳ những tinh bột tự nhiờn nào mà những tớnh chất
lớ hoỏ bị thay đổi đều được xem là biến tớnh. Vỡ vậy mục đớch của việc tớnh tinh bột là
để tăng cường hoặc hạn chế những tớnh chất cố hữu của nú nhằm tăng khả năng làm đặc,
cải thiện mối liờn kết, tăng độ bền, cải thiện tớnh cảm quan, tạo được gel.
Tinh bột cú thể đựoc biến tớnh bằng nhiều cỏch cả về tớnh chất vật lớ lẫn hoỏ học. Dựa
vào bản chất của phương phỏp cú thể phõn loại cỏc phương phỏp biến tớnh tinh bột như
sau (15):

Footer Page 14 of 126.


Header Page 15 of 126.

 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn vật lớ.
 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn hoỏ học.
 Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng enzim.
1.2.2. Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn vật lớ
1.2.2.1. Biến tớnh trộn với chất rắn trơ
Tinh bột nếu hoà trộn trực tiếp vào nước thỡ sẽ vún cục. Để tinh bột hoà tan tốt
trước hết ta đem nú trộn với chất rắn trơ. Cỏc hợp chất khụng phải ion. Khi trộn đều với
cỏc chất này sẽ làm cho tinh bột cỏch biệt nhau về vật lớ do đú sẽ cho phộp chỳng hiđrat
hoỏ một cỏch độc lập và khụng kết lại thành cục (15).
1.2.2.2. Biến tớnh bằng hồ húa sơ bộ
Trước hết tinh bột được hồ hoỏ trong một lượng nước, sau đú sấy khụ. Dưới tỏc
dụng của nhiệt ẩm sẽ làm đứt cỏc liờn kết giữa cỏc phõn tử, làm phỏ huỷ cấu trỳc của hạt
tinh bột khi hồ hoỏ, cũng như sẽ tỏi liờn hợp một phần nào đú cỏc phõn tử khi sấy sau
này. Tinh bột hồ hoỏ sơ bộ cú những tớnh chất: trương nhanh trong nước; biến đổi chậm
cỏc tớnh chất khi bảo quản; bền khi ở nhiệt độ thấp; cú độ đặc và khả năng giữ nước, giữ
khớ tốt. Vỡ vậy tinh bột biến tớnh bằng hồ hú sơ bộ được dựng rộng rói trong trường hợp
cần độ đặc, giữ nước mà khụng cần nấu. Dựng tinh bột hồ hoỏ sơ bộ cũn trỏnh được tổn
thất cỏc chất bay hơi trong bỏnh ngọt, giữ được chất bộo… Ngoài ra, tinh bột hồ hoỏ sơ
bộ cũn được sử dụng trong cỏc nghành cụng nghiệp khỏc. Chẳng hạn, thờm tinh bột dạng
này vào cỏc dung dịch khoan (khi khoan cỏc giếng dầu mỏ) nhằm giữ cho dung dịch
khoan một lượng nước cần thiết.
1.2.2.3. Biến tớnh bằng gia nhiệt khụ ở nhiệt độ cao
Tinh bột được gia nhiệt khụ ở nhiệt độ cao từ 120 - 150oC, trong thời gian nhất
định (35). Sản phẩm thu được từ phương phỏp này gọi là dextrin và pirodextrin. Tinh bột
biến tớnh bằng phương phỏp này tạo cho nú cú độ hoà tan trong nước lạnh cao hơn tinh
bột ban đầu. Do đú, dextrin được sử dụng làm chất mang cỏc thành phần hoạt động như
cỏc bột thực phẩm hoặc dựng làm dung mụi hoặc chất mang cỏc chất màu. Pirodextrin
dựng làm chất đặc cho thuốc nhuộm sợi. Người ta thường dựng sản phẩm tinh bột biến

Footer Page 15 of 126.

Header Page 16 of 126.

tớnh bằng gia nhiệt khụ ở nhiệt độ cao để pha keo dỏn phong bỡ, dỏn nhón chai, băng
dớnh thựng cactụng. Trong cụng nghiệp dược, dextrin trắng được làm nguồn thức ăn
cacbon đồng hoỏ chậm. Thay cho glucozơ khi điều chế một số khỏng sinh bằng phương
phỏp lờn men, nú là chất độn (bổ sung) cho cỏc loại thuốc dưỡng bệnh, chất độn chuẩn
cho cỏc loại thuốc. Trong thức ăn dựng cho trẻ con và người lớn thỡ dextrin dễ nấu chớn,
dễ hấp thụ, dễ tiờu hoỏ.
1.2.3. Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng enzim
Dưới tỏc dụng của enzim amilaza, phõn tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiờn thành
những dextrin phõn tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucozơ một,
do đú mà tớnh chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo.
Enim ỏ - amilaza thuỷ phõn cỏc liờn kết ỏ – 1,4 trờn nhiều mạch và tại nhiều vị trớ
của cựng một mạch, giải phúng ra glucozơ và cỏc oligosacarit cú từ 2 đến 7 đơn vị
glucozơ, trong đú cú một glucozơ khử tận cựng ở dạng ỏ (15). Kết quả tỏc động của ỏ amilaza thường làm giảm nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột, do đú người ta cũn gọi là
amilaza dịch hoỏ. Cỏch thức tỏc dụng của ỏ – amilaza phụ thuộc vào nguồn gốc và bản
chất của cơ chất. Khi bị thuỷ phõn amilaza, sản phẩm cuối cựng chủ yếu là maltozơ và
maltotriozơ. Do maltotriozơ bền hơn nờn việc thuỷ phõn nú thành maltozơ và glucozơ
được thực hiện sau đú. Khi thuỷ phõn Ap trong dung dịch, ngoài glucozơ, maltozơ và
maltotriozơ cũn cú thờm cỏc dextrin giới hạn cú nhỏnh. Cỏc dextrin giới hạn này thường
cú chứa cỏc liờn kết ỏ – 1,6 của polyme ban đầu cộng với cỏc liờn kết ỏ -1,4 kề bờn, bền
với phản ứng thuỷ phõn. Tuỳ theo nguồn gốc của ỏ - amilaza, cỏc ỏ – dextrin giới hạn
này cú thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ. Enzim ỏ - amilaza xỳc tỏc thuỷ phõn cỏc liờn
kết ỏ -1,4 của Am và Ap từ đầu mạch khụng khử và giải phúng ra maltozơ. Tỏc động của
enzim sẽ ngừng lại ở chỗ sỏt với liờn kết ỏ– 1,6 .
Am thường bị emzin thuỷ phõn hoàn toàn trong khi đú trong cựng điều kiện thỡ
chỉ cú 55% Ap được chuyển hoỏ thành maltozơ. Phần cũn lại của sự thuỷ phõn Ap là
dextrin giới hạn cú phõn tử lượng cao và cú chứa tất cả cỏc liờn kết ỏ – 1,6 của phõn tử

ban đầu.

Footer Page 16 of 126.


Header Page 17 of 126.

Với ỏ - amilaza sẽ làm cho kớch thước phõn tử tinh bột giảm dần theo thời gian
tỏc dụng của nú. Dưới tỏc dụng của ỏ – amilaza, kết quả làm cho dung dịch tinh bột bị
loóng, độ nhớt giảm xuống. Do đú, nú được sử dụng trong cụng nghiệp dệt để rũ hồ vải
.Với õ- amilaza, nú phõn cắt phõn tử tinh bột thành maltozơ, làm biến tớnh tinh bột một
cỏch chậm hơn so với ỏ - amilza. Sự biến hỡnh tinh bột bởi amilaza dựng để nghiờn cứu
cấu trỳc của phõn tử glucogen và Ap (15).
1.2.4. Phương phỏp biến tớnh tinh bột bằng tỏc nhõn hoỏ học
Cả những phõn tử tinh bột ở dạng tự do và hạt đều là đối tượng đề biến tớnh hoỏ
học. Vỡ vậy tinh bột được biến tớnh bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau như biến tớnh
bằng axit, bằng phương phỏp oxi hoỏ, phương phỏp liờn kết ngang (như dạng gắn
photphat hay adiphat), phương phỏp este hoỏ hay chuyển đổi dẫn xuất dextrin. Sự thay
đổi về mặt tớnh chất vật lớ và hoỏ học của tinh bột mang lại nhiều ứng dụng trong cụng
nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm.
1.2.4.1. Biến tớnh bằng phương phỏp oxi hoỏ
Việc xử lớ tinh bột bằng cỏc chất oxi hoỏ đó được biết đến từ rất lõu và đó được
sử dụng rộng rói. Cơ chế của quỏ trỡnh oxi hoỏ cũng được biết đến để giải thớch về cấu
trỳc hoỏ học, kớch thước phõn tử tinh bột sau quỏ trỡnh oxi hoỏ. Đầu tiờn con người sử
dụng cỏc chất oxi hoỏ như: hydroperoxit, axit peraxetic, pemanganat pesunfat… chủ yếu
để làm trắng, loại bỏ cỏc chất bẩn và xử lớ quỏ trỡnh tiệt trựng mà khụng dựng để biến
tớnh tinh bột. Tuy nhiờn chủ yếu là việc sử dụng clorin để biến tớnh tinh bột ở những cấp
độ khỏc nhau. Nú làm biến đổi kớch thước phõn tử và cấu trỳc hoỏ học tự nhiờn của
phõn tử tinh bột. Quỏ trỡnh này đó được tiến hành thực nghiệm (35). Khi biến tớnh bằng
oxi hoỏ, hỡnh dạng tinh bột khụng thay đổi nhưng kớch thước tinh bột tẻ tăng lờn, trong

khi đú tinh bột nếp thỡ khụng thay đổi. Trong phõn tử tinh bột oxi hoỏ cú tạo ra cỏc
nhúm cacboxyl và nhúm cacbonyl. Sự oxi hoỏ thường xảy ra ở cỏc bon C2, C3, C6. Quỏ
trỡnh oxi hoỏ bằng halogen và natri hypoclorit cú thể xảy ra 4 trường hợp khỏc nhau tạo
ra cỏc sản phẩm riờng biệt tuỳ thuộc vào cỏc chất oxi hoỏ và mức độ oxi hoỏ.


Quỏ trỡnh oxi hoỏ bằng cỏch chuyển nhúm andehit thành nhúm cacboxyl

tạo ra cỏc aldonic, cú tờn là nhúm cuối axit D – gluconic:

Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.
CH 2OH

CH2OH
O
C

OH

O

O

oxy hãa
OH

O

H

OH
OH

OH



C

Quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm metyl ở C6 thành nhúm cacboxyl axit D –

gluconic (C8H10O7). Quỏ trỡnh oxi hoỏ cú thể tiến hành bằng dẫn xuất 6 –andehit:

O

O
C

CH2OH
O
O

OH

oxy hãa

Tho¸ i ph©n

O

OH
O

OH

HO

OH

OH
OH

OH

OH



C

OH
O

Quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm hydroxyl thứ hai thành nhúm xeton. Phản ứng này

chỉ ra quỏ trỡnh oxi hoỏ nhúm OH- thứ ba thành nhúm cacbonyl và chỉ ra sự cú mặt của
nhúm xeton:

CH2OH

CH2OH

O
O

O

oxy hãa ë C3

OH

O
OH
O



OH

Quỏ trỡnh oxi hoỏ 2,3 – glucol thành diandehit và dicacboxilic. Farley và

Hixon đó xỏc nhận phản ứng này lần đầu tiờn . ụng tiến hành oxi hoỏ với cỏc vị trớ nhúm
hydroxyl khỏc nhau và quỏ trỡnh oxi hoỏ xảy ra ở C1, C2, C3, C6 định lượng tớnh chất
của tinh bột.

CH2OH
O

oxy hãa

OH
OH

Footer Page 18 of 126.

O

O

O

oxy hãa

O

C

C

O

O

H

H

O

HO

C

C

O

O

OH


Header Page 19 of 126.

Tinh bột tham gia vào quỏ trỡnh oxi hoỏ phải chiụ tỏc dụng của chất oxi hoỏ trong
pha dị thể. Sự đa dạng về cấu trỳc và tớnh chất tinh bột dẫn đến nhiều phương phỏp khỏc
nhau làm cho hồ tinh bột oxi hoỏ cú nhiều cấu tạo và tớnh chất khỏc nhau.
Tớnh chất của tinh bột oxi hoỏ
Về hạt của tinh bột oxi hoỏ tương tự như tinh bột ban đầu. Chỳng cho vết màu
xanh với iot như tinh bột chưa biến hỡnh nhưng chỳng trắng hơn tinh bột ban đầu. Đú là
do phản ứng tẩy trắng của natri hypoclorit lờn cỏc vết bẩn tinh bột. Quỏ trỡnh xử lớ bằng
natri hypoclorit hoạt hoỏ quỏ trỡnh hoà tan cỏc vết bẩn làm cho chỳng được rửa sạch
khỏi tinh bột. Tuy nhiờn, tinh bột này nhạy cảm với nhiệt hơn, nếu chỳng được làm khụ ở
nhiệt độ cao chỳng cú khuynh hướng đổi màu.
Kết quả nghiờn cứu của Schmorak và cỏc cộng sự cho thấy quỏ trỡnh oxi hoỏ làm
tăng kớch thước hạt tinh bột lỳa mỡ khoảng dưới 16%. Ngược lại, khụng cú sự thay đổi
đối với tinh bột ngụ nếp. Một số tớnh chất khỏc của tinh bột oxi hoỏ bằng natri
hypoclorit là nhạy cảm với xanh metylen mà cú khả năng thay đổi màu của chất nhuộm.
Cỏc hạt tinh bột chưa biến tớnh khụng cú sự hấp thụ chọn lọc này.

Một số tớnh chất húa học của tinh bột đó được khảo sỏt trong suốt quỏ trỡnh oxi
hoỏ bằng natri hypoclorit. Một số tỏc giả đó nghiờn cứu sự thay đổi tớnh chất lớ hoỏ của
tinh bột trong suốt quỏ trỡnh oxi húa bằng natri hypoclorit dưới ảnh hưởng của kiềm .
Sự tạo ra nhúm cacboxyl và cacbonyl, sự đứt liờn kết glucorit xảy ra trong suốt
quỏ trỡnh oxi hoỏ phụ thuộc vào mức độ phản ứng. Núi chung khi mức độ phản ứng tăng
lờn thỡ trọng lượng phõn tử giảm, độ nhớt thực giảm, số nhúm cacbonyl và nhúm
cacboxyl tăng, tương quan giữa số nhúm cacbonyl và cacboxyl phụ thuộc vào điều kiện
phản ứng (35).
Quỏ trỡnh oxi hoỏ làm giảm độ nhớt hoặc làm tăng độ chảy của hồ. Vỡ thế nú cú
thể hồ húa trong nước ở nhiệt độ thấp hơn tinh bột chưa biến tớnh. Núi chung khi mức độ
oxi hoỏ tăng thỡ độ lỏng tăng. Tuy nhiờn, khi xử lớ ở nồng độ natri hypoclorit thấp dưới
điều kiện axit nhẹ hoặc kiềm loóng, hay quỏ trỡnh oxi hoỏ bằng cỏch điện phõn dung
dịch kiềm natri clorua thỡ độ nhớt thực tăng lờn (15).

Footer Page 19 of 126.


Header Page 20 of 126.

Theo Farley và Hixton, tinh bột oxi hoỏ cú nhiệt độ hồ hoỏ thấp hơn tinh bột ban
đầu phụ thuộc vào mức độ oxi hoỏ, mức độ oxi hoỏ càng cao thỡ nhiệt độ hồ hoỏ càng
giảm. Với phương phỏp này độ nhớt của tinh bột giảm trong suốt quỏ trỡnh hồ hoỏ. Sau
khi hồ hoỏ trong nước núng và lạnh, dạng hồ của tinh bột oxi hoỏ khụng đặc lờn và gần
như ở trạng thỏi lỏng. Vỡ vậy tinh bột oxi hoỏ được sử dụng để ổn định dạng hồ trong
một số sản phẩm .
Khả năng phõn lớp và ổn định hồ tinh bột oxi hoỏ cao hơn so với tinh bột biến
tớnh axit. Đú là thuộc tớnh chủ yếu để phỏt hiện sự hiện diện của nhúm cacboxyl trong
phõn tử tinh bột trong suốt quỏ trỡnh oxi hoỏ.
Kết quả nghiờn cứu của Felton và cỏc cộng sự cho thấy dạng hồ của tinh bột oxi
hoỏ bằng natri hypoclorit ứng dụng rất tốt trong sản xuất bỏnh kẹo gụm. Trong sản xuất

kẹo gụm, tinh bột biến tớnh bằng natri hypoclorit được sử dụng rộng rói hơn so với biến
tớnh bằng axit vỡ khả năng ổn định của nú cao hơn khi cú mặt của đường (15) và cho vị
hoàn thiện hơn so với tinh bột biến tớnh bằng axit.
Tinh bột oxi hoỏ bởi natri hypoclorit cú khuynh hướng tạo màng đồng nhất, ớt bị
co lại và ớt bị góy hơn so với những loại tinh bột biến tớnh bằng axit hoặc chưa biến
tớnh. Dạng màng của nú cú khả năng hoà tan trong nước cao hơn so với tinh bột chưa
biến tớnh hoặc biến tớnh bằng axit. Thuộc tớnh này là do nhúm ưa nước cacboxyl được
hỡnh thành trong quỏ trỡnh oxi hoỏ.
1.2.4.2. Biến tớnh bằng xử lớ tổ hợp để thu tinh bột keo đụng
Tinh bột khi xử lớ tổ hợp sẽ xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ tinh bột bằng oxi hoỏ và cú
thể ozon thoỏt ra trong phản ứng. Ngoài ra, cũn xảy ra phản ứng thuỷ phõn từng phần
tinh bột dưới tỏc dụng của axit. Khi tăng mức độ biến tớnh thỡ trọng lượng phõn tử tinh
bột, độ nhớt của hồ và nhiệt độ hồ hoỏ giảm. Đặc trưng của phương phỏp này là tinh bột
cú khả năng tạo đụng cao, khụng cũn mựi đặc biệt và cú độ trắng cao. Tinh bột keo đụng
được sử dụng làm chất ổn định trong sản xuất kem và cú thể dựng thay thấ aga – aga và
agaroit (15).
1.2.4.3. Biến tớnh bằng cỏch gắn thờm nhúm photphat

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.

Cú thể biến tớnh tinh bột thành tinh bột dihydrro photphat khi một nhúm chức của
H3PO4 được este hoỏ với nhúm OH của tinh bột hay tinh bột monohydro photphat nếu
hai nhúm chức của axit H3PO4 được este hoỏ (15). Đặc tớnh của biến tớnh tinh bột bằng
cỏch gắn thờm nhúm photphat là tăng khả năng tạo gel, tăng độ nhớt, tạo hỗn hợp kết
dớnh hơn và gel tạo thành bền khú thoỏi hoỏ.
Tinh bột biến tớnh bằng cỏch gắn thờm nhúm photphat được sử dụng trong cụng
nghiệp sản xuất giấy, dệt, chất kết dớnh. Ngoài ra, cũn sử dụng trong y học để tạo màng

mỏng nhằm xử lớ da bị thương và bị bỏng.
1.2.4.4. Biến tớnh tinh bột bằng cỏch tạo liờn kết ngang
Tinh bột khi cho tỏc dụng với axit boric thỡ nú sẽ cú tớnh chất khỏc, khi đú bốn
nhúm của hai mạch tinh bột nằm gần nhau tạo thành phức axit boric.
Núi chung, phõn tử bất kể nào cú khả năng phản ứng với hai (hoặc nhiều hơn)
nhúm hydroxyl đều tạo được liờn kết ngang giữa cỏc mạch tinh bột. Để tạo tinh bột biến
tớnh dựng trong thực phẩm và trong kỹ thuật, người ta dựng epiclohidrin và natri
metaphotphat làm tỏc nhõn phản ứng.
Người ta thấy rằng chỉ cần đưa một liờn kết ngang ứng với một trăm gốc glucozơ
thỡ đó cú thể loại trừ được sự cố khụng mong muốn của tinh bột cũng như ổn định được
độ nhớt của hồ. Trong trường hợp dựng oxiclophotphat để làm tỏc nhõn thỡ sản phẩm thu
được cú thể dựng làm nhựa trao đổi cation.
Một tớnh khỏc của tinh bột biến tớnh này dai hơn, dũn hơn và cứng hơn. Do đú nú
được dựng để rắc lờn mặt của găng tay phẫu thuật bằng cao su để tiệt trựng khụng bị
dớnh. Cỏc tinh bột cú liờn kết ngang cũn là thành phần của dung dịch để khoan dầu mỏ,
là thành phần của sơn, của gốm, làm chất kết dớnh trong cỏc viờn than, làm chất mang
cỏc chất điện li trong pin khụ (15).
1.2.4.5. Biến tớnh bằng axit
Dưới tỏc dụng của axit, một phần liờn kết giữa cỏc phõn tử và trong phõn tử tinh
bột bị đứt làm cho kớch thước tinh bột giảm đi và ta thu được tinh bột cú tớnh chất mới.

Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.

Người ta thường biến tớnh tinh bột bằng cỏch khuếch tỏn huyền phự tinh bột (36 40%) trong dung dịch axit vụ cơ rồi khuấy đều đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ hồ hoỏ của
tinh bột (thường 40 -600C) trong khoảng thời gian một đến nhiều giờ. Khi đạt đến độ
nhớt hay đạt đến độ biến hỡnh theo yờu thỡ axit được trung hoà và tinh bột thu hồi bằng
cỏch lọc hay li tõm, rửa và sấy khụ. Nồng độ axit, nhiệt độ, nồng độ tinh bột và thời gian

thuỷ phõn khỏc nhau tuỳ thuộc vào nhà sản xuất (27).
Axit vụ cơ thường sử dụng là HCl, H2SO4. Theo Ferrara thỡ hỗn hợp axit HCl và
HF dựng để xử lớ tinh bột sẽ tạo gel chậm hơn nhiều khi xử lớ HCl riờng rẽ. Trong quỏ
trỡnh biến tớnh tinh bột thỡ phản ứng axit gõy ra sự thuỷ phõn liờn kết glucozit trong
phõn tử tinh bột như sau:

+

OH

OH

O

O

H
H2O

OH

OH

OH

O

O

O

O

CH 2O H

CH 2O H

CH 2O H

CH 2OH

OH
OH

OH
OH

Do sự thuỷ phõn này mà mạch tinh bột ngắn bớt. Đối với tinh bột đó phõn tỏn thỡ
liờn kết (1,4) ỏ - D - glucozit nhạy cảm với sự phõn giải axit hơn so với những điểm phõn
nhỏnh (1,6 ) ỏ - D. Tuy nhiờn, trong tinh bột, những phần chứa nhiều liờn kết (1,4) ỏ - Dglucozit đều cú mặt trong vựng kết tinh hạt. Vỡ vậy mà liờn kết (1,6 ) ỏ - D- glucozit trở
nờn nhạy cảm và dễ tiếp cận hơn với sự thuỷ phõn axit.
Sự thuỷ phõn axit xảy ra ở hai bước sau:


Sự tấn cụng trước hết vào vụ định hỡnh, giàu Ap. Đặc biệt là những điểm

phõn nhỏnh (1,6 ) ỏ - D - glucozit dễ bị tấn cụng.


Sau đú tấn cụng chậm chạp vào vựng kết tinh và vựng cú tổ chức cao của

Ap và Am.
Sản phẩm của sự thuỷ phõn khụng hoàn toàn tinh bột gọi là dextrin. Dextrin là hỗn
hợp của mono, oligo và polysacarit. Tuỳ theo nguồn gốc và điều kiện thuỷ phõn, mức độ
thuỷ phõn mà sản phẩm thu được khỏc nhau về cả chất lượng và phạm vi sử dụng. Sản
phẩm đa dạng nờn tờn gọi của chỳng trong thương mại cũng rất khỏc nhau vớ dụ tinh bột
‘sụi loóng’ (thin boiling starch), kẹo Bristish (Bristish gum), dextrin trắng (white

Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.

dextrin), dextrin thực phẩm (canary dextrin), mạch nha (starch syrup) (33). Tờn chung
của chỳng là gluxidex cú kốm theo chỉ số DE (Dextrose Equivalent) để chỉ khả năng khử
tớnh theo glucozơ) của loại gluxidex đú. Đường glucozơ tinh khiết cú chỉ số DE = 100.
Sản phẩm cú chỉ số DE < 20 gọi là malto – dextrin và DE > 20 gọi là syro glucozơ khụ
(dried glucoza syrup). Gluxidex thương phẩm là dạng bột mịn thu được bằng phương
phỏp sấy phun dung dịch thuỷ phõn tinh bột (9).
Tớnh chất của tinh bột biến tớnh bằng axit
Tinh bột biến tớnh bằng axit cú sự thay đổi nhiều về tớnh chất so với tinh bột chưa
biến tớnh và cú thờm những đặc tớnh mới, chỉ cũn giống tinh bột ban đầu ở hỡnh dạng
vật lớ, chỉ cú sự thay đổi nhỏ vềtớnh lưỡng chiết mà khụng cú sự thay đổi trực tiếp về
hỡnh dạng hạt.
Độ nhớt của hồ tinh bột biến tớnh bằng axit giảm thấp. Sự giảm độ nhớt của hồ
tinh bột biến tớnh bằng axit là do phỏ huỷ vựng định hỡnh giữa cỏc mixen của hạt và làm
yếu cấu trỳc của hạt rồi dẫn đến sự phỏ huỷ hạt ngay cả khi hạt trương khụng đỏng kể
(27). Nguyờn nhõn làm giảm độ nhớt của hồ tinh bột là do độ hoà tan của nú trong nước
sụi rất lớn cũng cú nghĩa là pha giỏn đoạn của nú giảm đi.
Chỉ số kiềm của tinh bột biến tớnh bằng axit tăng lờn. Chỉ số kiềm là lượng kiềm

0.1 M tiờu tốn để hoà tan 10 g tinh bột khụ ở nhiệt độ sụi trong thời gian 1 giờ. Chỉ số
kiềm cú liờn quan đến nhúm andehit. Khi kớch thước phõn tử tinh bột nhỏ thỡ số lượng
nhúm andehit tăng lờn. Điều này phản ỏnh sự tăng chỉ số kiềm theo quỏ trỡnh thuỷ phõn.
Khối lượng phõn tử của tinh bột biến tớnh giảm, mức độ trựng hợp cũng giảm.
Vớ dụ, mức độ trựng hợp (Pn) của tinh bột khoai tõy giảm liờn tục theo thời gian. Cựng
thuỷ phõn tinh bột bằng HCl 0,2 N ở 450C thỡ sau 1 giờ biến tớnh mức độ trựng hợp là
1630, sau 4 giờ giảm xuống cũn 990. Kớch thước phõn tử tinh bột giảm nhờ vào sự thuỷ
phõn bằng axit nghĩa là số nhúm khử tăng lờn khi mức độ thuỷ phõn tăng. Nú được đo
bằng chỉ số kiềm. Chỉ số kiềm tăng khi mức độ thuỷ phõn tăng.
Tinh bột biến tớnh bằng phương phỏp axit cú độ bền màng cao. Vỡ vậy nú thớch
hợp trong việc ứng dụng đặc tớnh tạo gel, tạo màng cho sản phẩm. Độ bền gel của tinh
bột tăng lờn bằng cỏch hiệu chỉnh điều kiện sản xuất. Vỡ vậy nếu dưới điều kiện thường

Footer Page 23 of 126.


Header Page 24 of 126.

mà sự biến đổi được tiến hành với H2SO4 0.1 N ở thời gian phản ứng thỡ sẽ tạo thành
tinh bột biến tớnh cú độ bền gel lớn (26).
1.3. ứng dụng của tinh bột biến hỡnh
Một sản phẩm đạt chất lượng cao phự hợp với thị hiếu người tiờu dựng cần đạt
một trong những yờu cầu như: trạng thỏi gel, độ nhớt sỏnh, độ xốp, độ cứng, độ dai. Về
mặt thẩm mĩ của sản phẩm yờu cầu: độ trong, độ đục, tớnh kết cấu (nhóo nhuyễn, mịn,
tạo bọt), màu sắc… Tinh bột biến tớnh cú một vai trũ quan trọng trong việc tạo ra cỏc
tớnh chất trờn của sản phẩm ứng dụng mà tinh bột khụng biến tớnh đụi khi khụng cú
được. Trờn cơ sở tham khảo cỏc nghiờn cứu và tài liệu của một số tỏc giả (15), (21), (30),
(33) chỳng tụi cú thể tổng hợp những khả năng cú thể ứng dụng tinh bột biến hỡnh trong
cụng nghiệp thực phẩm như sau:
1.3.1. Khả năng tạo gel

Những loại tinh bột như tinh bột ngụ hay bột ngũ cốc cú hàm lượng Am cao cú thể
sản xuất ra những sản phẩm cú tớnh tạo gel. Cỏc dạng biến tớnh axit của những loại tinh
bột này cú khả năng tạo gel lớn hơn dạng khụng biến tớnh của chỳng. Tinh bột sắn dõy
biến tớnh axit cũng như tinh bột ngụ biến tớnh oxi hoỏ tạo ra gel mềm hơn, do đú nú
được ứng dụng để tạo gel mềm cho cỏc sản phẩm thuộc loại mứt quả đụng.
1.3.2. Khả năng tạo độ xốp, độ cứng
Với tinh bột cú hàm lượng Am cao thỡ cú thể tạo ra những sản phẩm cú độ cứng
tốt, nếu như sử dụng đủ năng lượng nấu chớn tinh bột và phỏ vỡ phõn tử Am để chỳng
liờn kết lại tạo thành gel cứng. Tinh bột ngụ biến tớnh và cỏc dextrin chứa hàm lượng
Am cao được sử dụng để tạo độ cứng cho cỏc sản phẩm thuộc loại phomat.
Cỏc loại dong riềng, tinh bột ngụ, tinh bột sắn sau khi biến tớnh axit cú độ hoà tan
cao dựng để thay thế một phần nguyờn liệu trong sản phẩm bỏnh quy tạo độ xốp và độ
dũn cho bỏnh.
1.3.3. Khả năng tạo độ trong, độ đục cho sản phẩm
Tinh bột đó hồ hoỏ thường cú độ trong suốt nhất định. Chớnh độ trong suốt này cú
ý nghĩa rất quan trọng đối với nhiều sản phẩm.

Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.

Tinh bột của cỏc hạt ngũ cốc loại nếp, tinh bột của củ, rễ củ thường cú hồ trong
suốt hơn tinh bột của cỏc loại ngũ cốc bỡnh thường.
1.3.4. Khả năng tạo kết cấu
Cỏc loại tinh bột như tinh bột ngụ biến tớnh hay tinh bột sắn cú thể ứng dụng để
tạo kết cấu cú độ nhuyễn, độ mịn màng cho sản phẩm. Dựa vào khả năng này của tinh bột
biến tớnh người ta ứng dụng nú để thay thế một phần chất ổn định trong sản xuất yoaurt,
kem sữa…
Ngoài cỏc chức năng tạo ra cỏc tớnh chất đặc trưng ở trờn cho cỏc loại sản phẩm

tinh bột biến tớnh cũn tham gia vào tớnh ổn định của sản phẩm khi bảo quản như: giữ
mựi, giữ ẩm và giảm bớt tỏc động của vi sinh vật.
1.3.5. Khả năng giữ mựi, giữ ẩm
Sự mất ẩm rất khú hạn chế đối với bất một loại sản phẩm nào trong quỏ trỡnh bảo
quản. Tinh bột hồ hoỏ cú ỏi lực với nước, nếu nấu đỳng quy cỏch sẽ gúp phần hạn chế sự
mất ẩm này. Sử dụng cỏc dextrrin của sắn và của tinh bột giàu Am sẽ tạo nờn một lớp
màng ngăn cản sự mất ẩm.
Một số loại dextrin thực phẩm và cỏc tinh bột biến tớnh từ ngụ, sắn củ được dựng
để giữ mựi và giữ tớnh ổn định của thức uống, chống sự oxi hoỏ và mất màu.
1.3.6. Hạn chế tỏc động của vi sinh vật
Trong quỏ trỡnh bảo quản cỏc sản phẩm thực phẩm, hư hỏng do vi sinh vật gõy ra
là khụng trỏnh khỏi và khụng thể ngăn chặn chỳng. Nhưng tinh bột biến tớnh cú thể làm
giảm bớt sự tỏc động của vi sinh vật. Điều này đặc biệt quan trọng trong cụng nghệ đồ
hộp. Những thực phẩm giàu chất bộo hay chất dầu như bơ đậu và nước uống socola cú
thể được làm lỏng, để đúng gúi khụ bằng cỏch cho vào những dextrin của tinh bột ngụ
hoặc tinh bột sắn.
Bờn cạnh của việc sử dụng để tạo độ sỏnh và kết cấu, tinh bột biến tớnh cũn được
dựng để làm giảm bớt giỏ thành của sản phẩm. Cỏc thành phần đắt đỏ như bột cà chua,
bột trỏi cõy cú thể pha thờm với cỏc loại tinh bột này. Một số loại thực phẩm đắt tiền mà
cú thành phần như bột khoai tõy khụ, bột trỏi cõy khụ và bột cacao cú thể sử dụng để tạo

Footer Page 25 of 126.