Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng tinh bột biến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ ANH ĐÀO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG TINH BỘT BIẾN
TÍNH TIỀN HỒ HÓA (TINH BỘT  )

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội – 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ ANH ĐÀO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG TINH BỘT BIẾN
TÍNH TIỀN HỒ HÓA (TINH BỘT  )

Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. TS. LƯƠNG HỒNG NGA
2. TS. NGUYỄN ĐÌNH TÙNG

Hà Nội – 2013


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .............................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................7
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................9
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN VĂN ...........................................................9
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..........................................................................10
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................10
1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ..........11
1.5. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN ......................................................11
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................13
1.1. KHÁI NIỆM TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ HÓA (TINH BỘT
α)…. .......................................................................................................................13
1.2. QUY TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỀN
HỒ HÓA. ...............................................................................................................13
1.3. CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT VÀ TINH BỘT SẮN .......14
1.3.1. Hình dạng, kích thước của hạt tinh bột và tinh bột sắn .............................14
1.3.2. Thành phần hạt tinh bột và tinh bột sắn .....................................................14
1.3.3. Cấu trúc của tinh bột và tinh bột sắn .........................................................15
1.3.4. Các tính chất của tinh bột và tinh bột sắn ..................................................19
1.4. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ BIẾN TÍNH TINH BỘT TIỀN HỒ HÓA.24
1.4.1. Nguyên liệu biến tính tinh bột tiền hồ hóa ................................................24
1.4.2. Thiết bị biến tính tinh bột tiền hồ hóa........................................................24
1.5. CƠ CHẾ VÀ TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ

HÓA .......................................................................................................................25
1.5.1. Cơ chế của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ..................................................25
1.5.2. Tính chất của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ..............................................27
1.6. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN
TÍNH TỪ SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ..........................................28

1


1.6.1. Tình hình sản xuất, sử dụng tinh bột và tinh bột sắn biến tính trên thế
giới… ...................................................................................................................28
1.6.2. Tình hình sản xuất, sử dụng tinh bột và tinh bột sắn biến tính ở Việt
Nam… .................................................................................................................31
1.7. ỨNG DỤNG CỦA TINH BỘT BIẾN TÍNH VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH
TIỀN HỒ HÓA (TINH BỘT α) ..........................................................................33
1.8. NHỮNG NGHIÊN CỨU Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ TINH BỘT
BIẾN TÍNH TIỀN HỒ HÓA (TINH BỘT α) ....................................................35
1.8.1. Những nghiên cứu trên thế giới về tinh bột biến tính tiền hồ hóa .............35
1.8.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam về tinh bột biến tính tiền hồ hóa..............37
CHƯƠNG II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............39
2.1. NGUYÊN LIỆU............................................................................................39
2.2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ...........................................................................39
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................................40
2.3.1. Một số phương pháp vật lý ........................................................................40
2.3.2. Một số phương pháp hóa lý .......................................................................41
2.3.3. Một số phương pháp hóa sinh ....................................................................42
2.3.4. Một số phương pháp cơ lý .........................................................................44
2.3.5. Phương pháp công nghệ.............................................................................45
2.3.6. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm .......................................................46
2.3.7. Phương pháp xử lý thống kê ......................................................................46

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................47
3.1. KHẢO SÁT MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA TINH BỘT SẮN, LỰA CHỌN
CHO NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH TINH BỘT .................................................47
3.2. NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC (HÌNH DẠNG) VÀ TÍNH
CHẤT LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT.................48
3.2.1. Chụp vi ảnh hạt tinh bột sắn qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) ...........48
3.2.2. Xác định thành phần amylose và amylopectin của tinh bột sắn nguyên
liệu… ...................................................................................................................49
3.2.3. Nồng độ tạo gel của tinh bột sắn................................................................50
2


3.2.4. Tỷ lệ hòa tan của tinh bột sắn ....................................................................50
3.3. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ HÓA. ......51
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khe hở giữa 2 trống sấy ...............................51
3.3.2. Ảnh hưởng tốc độ quay của trống sấy đến thời gian cư trú dịch tinh bột
bên trong giữa hai trống sấy ................................................................................52
3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới nhiệt độ bề mặt trống sấy, độ ẩm, năng suất
sản phẩm, độ dày màng, độ nhớt của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ...................53
3.3.4. Ảnh hưởng của chiều cao dịch hồ tới nhiệt độ bề mặt trống sấy, độ ẩm,
năng suất sản phẩm, độ dày màng, độ nhớt của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ...56
3.3.5. Ảnh hưởng của tốc độ quay đến nhiệt độ bề mặt trống sấy, độ ẩm, năng
suất sản phẩm, độ dày màng, độ nhớt của tinh bột biến tính tiền hồ hóa............59
3.4. TỐI ƯU HÓA ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ
ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ
HÓA… ...................................................................................................................62
3.4.1. Xây dựng ma trận thực nghiệm Box-Benhken. .........................................62
3.4.2. Thiết lập mô hình độ ẩm của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ......................64
3.4.3. Thiết lập mô hình năng suất sản phẩm của tinh bột biến tính tiền hồ hóa 65

3.4.4. Thiết lập mô hình độ dày màng của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ...........67
3.4.5. Lựa chọn chế độ tối ưu ..............................................................................69
3.5. ÁP DỤNG QUY TRÌNH TỐI ƯU TRÊN DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ
TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ HÓA CỦA RIAM NĂNG SUẤT 90kg
/h…. ........................................................................................................................70
3.6. NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC (HÌNH DẠNG) TINH BỘT
SẮN SAU KHI BIẾN TÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỀN HỒ HÓA.........73
3.6.1. Hình dạng màng tinh bột sắn biến tính tiền hồ hóa ...................................73
3.6.2. Sự thay đổi cấu trúc (hình dạng, kích thước) của tinh bột sắn sau khi biến
tính… ...................................................................................................................74
3.7. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA TINH BỘT BIẾN TÍNH
TIỀN HỒ HÓA .....................................................................................................75
3


3.7.1. Các chỉ tiêu hóa lý của tinh bột biến tính tiền hồ hóa................................75
3.7.2. Nồng độ tạo gel của tinh bột biến tính tiền hồ hóa ....................................75
3.7.3. Tỷ lệ hòa tan của tinh bột biến tính tiền hồ hóa.........................................76
3.8. ỨNG DỤNG TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ HÓA TRONG SẢN
XUẤT THỨC ĂN THỦY SẢN ...........................................................................76
3.8.1. Xác định một số thông số vật lý của viên thức ăn cho cá ..........................77
3.8.2. Độ hòa tan của viên thức ăn cho cá ...........................................................78
3.8.3. Độ thấm hút nước của viên thức ăn cho cá ...............................................79
3.8.4. Tốc độ rơi của viên thức ăn cho cá ............................................................80
KẾT LUẬN ..............................................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................82
Phụ lục. KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM TRÊN
PHẨM MỀM NEMRODW ....................................................................................87

4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TT

Ký hiệu/ Chữ viết tắt

Diễn giải

1
2

cm
rpm

centimet
vòng/phút

3
4

Kg
m2

kilô gam
mét vuông

5

cP

centipoit

6

BU

Barbender Unit

7
8
9

nm
TNHH
KN

Nanomet
Trách nhiệm Hữu hạn
Kim ngạch

10

KNXK

Kim ngạch xuất khẩu

5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
1Bảng 1.1: Tình hình xuất khẩu các sản phẩm tinh bột sắn của Thái Lan [1]. .......29
2Bảng 1.2: Thống kê thị trường xuất khẩu sắn và các sản phẩm từ sắn 3 tháng 2013
...................................................................................................................................31
3Bảng 3.1. Các chỉ tiêu đánh giá lựa chọn tinh bột sắn nguyên liệu .......................47
4Bảng 3.2. Hàm lượng amylose và amylopectin có trong tinh bột sắn ....................49
5Bảng 3.3. Nồng độ tạo gel của tinh bột sắn ............................................................50
6Bảng 3.4. Tỷ lệ hòa tan của tinh bột sắn.................................................................50
7Bảng 3.5. Giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố thực nghiệm ..................63
8Bảng 3.6. Kết quả tối ưu hóa ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ tới chất
lượng sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy hoạch Box-Benhken .................63
9Bảng 3.7. Giá trị hệ số hồi quy hàm Y1 ..................................................................64
10Bảng 3.8. Giá trị hệ số hồi quy hàm Y2 ................................................................65
11Bảng 3.9. Giá trị hệ số hồi quy hàm Y3 ................................................................67
12Bảng 3.10. Yếu tố ảnh hưởng chất lượng sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa
tối ưu .........................................................................................................................70
13Bảng 3.11. Kết quả sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa thu được ................70
14Bảng 3.12. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm tinh bột biến tính
tiền hồ hóa .................................................................................................................75
15Bảng 3.13. Nồng độ tạo gel của tinh bột sắn ........................................................76
16Bảng 3.14. Tỷ lệ hòa tan của tinh bột sắn.............................................................76
17Bảng 3.15. Một số thông số vật lý của viên thức ăn cho cá..................................77

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
1Hình 1.2. Sơ đồ quy trình biến tính tinh bột tiền hồ hóa ........................................13
2Hình 1.3. Cấu tạo phân tử amylose [48] ................................................................16
3Hình 1.4. Cấu tạo phân tử amylopectin [48] ..........................................................17

4Hình 1.5. Cấu trúc hạt tinh bột: Lớp mỏng vô định hình (amorphous), tinh thể
(crystalline) được xếp xen kẽ và các lớp vòng tròn vô định hình .............................18
5Hình 1.6. Cấu trúc tinh thể dạng A [48] .................................................................18
6Hình 1.7. Cấu trúc tinh thể dạng B [48] .................................................................19
7Hình 1.8. Thiết bị sấy kiểu 2 trống sấy ...................................................................25
8Hình 1.9. Sơ đồ biểu diễn quá trình dịch chuyển của dịch tinh bột với các nồng độ
khác nhau tại khe giữa hai trống sấy [63] ................................................................27
9Hình 2.2. Quy trình sản xuất viên thức ăn cho cá ..................................................45
10Hình 3.1. Vi ảnh tinh bột sắn với độ phóng đại 1500x .........................................48
11Hình 3.2. Vi ảnh tinh bột sắn với độ phóng đại 3000x .........................................49
12Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khe hở giữa hai trống sấy.........................51
13Hình 3.5. Ảnh hưởng tốc độ quay đến thời gian cư trú của dịch tinh bột tại khe
giữa hai trống sấy .....................................................................................................52
14Hình 3.6a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt độ bề mặt trống sấy .....................53
15Hình 3.6b. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa .....54
16Hình 3.6c. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến năng suất sản phẩm tinh bột biến tính
tiền hồ hóa tính trên giờ ............................................................................................54
17Hình 3.6d. Ảnh hưởng của nhiệt độ trống sấy đến năng suất sản phẩm tinh bột
biến tính tiền hồ hóa tính trên m2 .............................................................................55
18Hình 3.6e. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của tinh bột biến tính tiền hồ hóa
...................................................................................................................................56
19Hình 3.7a. Ảnh hưởng chiều cao dịch hồ đến nhiệt độ bề mặt trống sấy .............56
20Hình 3.7b. Ảnh hưởng chiều cao dịch hồ tinh bột đến độ ẩm sản phẩm tinh bột
biến tính tiền hồ hóa ..................................................................................................57
21Hình 3.7c. Ảnh hưởng chiều cao dịch hồ tinh bột đến năng suất sản phẩm tinh
bột biến tính tiền hồ hóa tính trên giờ.......................................................................57
7


22Hình 3.7d. Ảnh hưởng chiều cao dịch hồ tinh bột đến năng suất sản phẩm tính

trên m2 ......................................................................................................................58
23Hình 3.7e. Ảnh hưởng chiều cao dịch hồ tinh bột đến độ nhớt của tinh bột biến
tính tiền hồ hóa..........................................................................................................58
24Hình 3.8a. Ảnh hưởng tốc độ quay của trống sấy đến nhiệt độ bề mặt trống sấy 59
25Hình 3.8b. Ảnh hưởng tốc độ quay của trống sấy đến độ ẩm sản phẩm tinh bột
biến tính tiền hồ hóa ..................................................................................................59
26Hình 3.8c. Ảnh hưởng tốc độ quay của trống sấy đến khối lượng sản phẩm tinh
bột biến tính tiền hồ hóa tính trên giờ.......................................................................60
27Hình 3.8d. Ảnh hưởng tốc độ quay của trống sấy đến độ dày màng và khối lượng
sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa tính trên m2 ...............................................61
28Hình 3.8e. Ảnh hưởng của tốc độ quay trên trống sấy đến độ nhớt của tinh bột
biến tính tiền hồ hóa ..................................................................................................62
29Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ quay của trống sấy đến độ ẩm ......65
30Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ quay của trống sấy đến năng suất
sản phẩm ...................................................................................................................67
31Hình 3.11. Ảnh hưởng của chiều cao và tốc độ quay của trống sấy đến độ dày
màng ..........................................................................................................................68
32Hình 3.12. Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột biến tính tiền hồ hóa ......................71
33Hình 3.12. Vi ảnh của màng tinh bột sắn tiền hồ hóa với độ phóng đại 50x .......73
34Hình 3.13. Vi ảnh của tinh bột sắn tiền hồ hóa với độ phóng đại 300x ...............74
35Hình 3.14. Vi ảnh của tinh bột sắn tiền hồ hóa với độ phóng đại 2000x .............74
36Hình 3.16. Độ hòa tan của viên thức ăn cho cá....................................................78
37Hình 3.17. Độ thấm hút nước của viên thức ăn cho cá ........................................79
38Hình 3.18. Tốc độ rơi của viên thức ăn cho cá .....................................................80

8


MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN VĂN

Việt Nam là nước nông nghiệp nhiệt đới có rất nhiều loại nông sản khác nhau nên
nguồn tinh bột vô cùng phong phú từ hạt ngũ cốc, họ đậu, củ... Trong đó tinh bột được
sản xuất từ củ sắn là nguồn tinh bột công nghiệp chủ yếu ở nước ta. Nước ta có sản
lượng tinh bột sắn xuất khẩu đứng thứ 2 trên thế giới, sau Thái Lan. Do yêu cầu nâng
cao chất lượng sản phẩm nên đòi hỏi nguyên liệu và phụ gia đi kèm phải có những
yêu cầu mới. Tinh bột nguyên thuỷ thể hiện còn nhiều tính chất hạn chế, chưa đáp
ứng được yêu cầu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Vì thế, tinh bột được biến đổi
các tính chất của nó bằng các tác nhân vật lý, hóa học hay sinh học để thu được
dạng sản phẩm mới-Tinh bột biến tính- có nhiều tính chất mới như: dễ hòa tan
trong nước lạnh, dễ tạo dịch hồ, dịch hồ có độ trong suốt khác nhau, độ ổn định của
dịch hồ cao, độ nhớt của dịch hồ cao hơn hoặc thấp hơn dịch hồ nguyên thủy, là
chất ổn định, chất tạo ngọt.. Nhờ vậy sẽ nâng cao được hiệu quả sử dụng và hiệu
quả kinh tế.
Hiện nay có 3 phương pháp biến tính tinh bột chủ yếu: Biến tính tinh bột bằng
phương pháp hóa học, biến tính tinh bột bằng phương pháp vật lý và biến tính tinh
bột bằng phương pháp enzim. Mỗi phương pháp biến tính cho ra sản phẩm có tính
chất và ứng dụng khác nhau. Trong đó, biến tính tinh bột chỉ bằng tác nhân như
nước và nhiệt là những phương pháp đơn giản, dễ thực hiện mà vẫn thu được tinh
bột có tính chất và cấu trúc đã bị biến đổi theo mong muốn (Hartwig Fritze, 1973).
Sản phẩm tinh bột biến tính được biến tính theo phương pháp tiền hồ hóa làm
tăng độ nhớt, độ kết dính của dịch hồ và mục đích sử dụng của dạng sản phẩm này
như những chất phụ gia tạo liên kết, kết dính trong ứng dụng ở các lĩnh vực khác
nhau. Do có những tính chất như vậy nên tinh bột biến tính bằng phương pháp nhiệt
được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: như những phụ gia trong lĩnh vực chế
biến thực phẩm, đồ uống với mục đích giữ nước, giữ chất béo trong sản phẩm khỏi
bị oxy hóa, ổn định ẩm trong các sản phẩm thịt, ngành công nghiệp chế biến thức ăn
chăn nuôi (đặc biệt là thức ăn thủy sản), khai thác khoáng sản, dầu khí, ngành đúc,
công nghiệp dệt, giấy, ...
9

Công nghệ chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột α) thân thiện với
môi trường do không sử dụng hóa chất trong quá trình chế biến. Với việc thay đổi
các chế độ công nghệ cũng có thể tạo ra các sản phẩm tinh bột biến tính có những
tính chất tương đương và có thể thay thế các tinh bột biến tính bằng phương pháp
hóa học. Biến tính tinh bột bằng phương pháp tiền hồ hóa ít người nghiên cứu. Vì
vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất
lượng tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột )” nhằm nghiên cứu ảnh hưởng
của các yếu tố đến khả năng biến tính tinh bột bằng biện pháp tiền hồ hóa trên máy
sấy trống đôi, tìm những yếu tố chính ảnh hưởng đến quy trình công nghệ của tinh
bột biến tính tiền hồ hóa, nhằm đưa ra quy trình công nghệ biến tính tiền hồ hóa tối
ưu.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
 Xác định được các yếu tố công nghệ chính ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa .
 Xây dựng được quy trình công nghệ chế biến tinh bột biến tính từ tinh bột
sắn bằng phương pháp tiền hồ hóa (pregelatinized starch, tinh bột α) ở quy
mô công nghiệp và ứng dụng sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa làm
chất kết dính trong sản xuất thức ăn thủy sản.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến công nghệ sản xuất tinh bột
biến tính bằng phương pháp tiền hồ hóa:
-

Ảnh hưởng của chiều cao dịch hồ tinh bột tại khe giữa 2 trống sấy.

-

Ảnh hưởng của nhiệt độ trống sấy.

-

Ảnh hưởng tốc độ quay của trống sấy.

 Mô hình hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Tinh bột biến tính
trên máy sấy trống đôi.
 Ứng dụng: Áp dụng quy trình tối ưu trên dây chuyền thiết bị Tinh bột biến
tính tiền hồ hóa (Tinh bột ) của Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông
nghiệp (RIAM) năng suất 90kg/h và ứng dụng sản phẩm tinh bột biến tính
tiền hồ hóa làm chất kết dính trong sản xuất thức ăn thủy sản.
10


1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
a. Ý nghĩa khoa học
Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố công nghệ đến chất lượng sản
phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa có hệ thống về tính chất công nghệ là những
đóng góp đáng tin cậy, làm phong phú thêm nguồn tư liệu khoa học về biến tính
tinh bột bằng phương pháp nhiệt.
Ứng dụng kết quả nghiên cứu công nghệ cụ thể ở quy mô công nghiệp.
Bằng thực nghiệm, luận văn đã góp phần làm sáng tỏ khi thay đổi các yếu tố
công nghệ trong sản xuất tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột ) thì ảnh hưởng
tới chất lượng sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột ).
b. Ý nghĩa thực tế của luận văn
Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng
sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột ) là cơ sở khoa học giúp các nhà
công nghệ và sản xuất giảm bớt thời gian trong việc lựa chọn chế độ công nghệ để
nghiên cứu và sản xuất.
Từ kết quả nghiên cứu đã ứng dụng trên dây chuyền thiết bị Tinh bột biến tính
tiền hồ hóa (Tinh bột ) của Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp

năng suất 90 kg/h.
Kết quả của đề tài có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu khoa
học, thực tế sản xuất và mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc, tính chất và
ứng dụng của Tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột ).
1.5. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
Đã xây dựng được quy trình công nghệ chế biến tinh bột biến tính từ tinh bột
sắn bằng phương pháp tiền hồ hóa (pregelatinized starch, tinh bột α) ở quy mô công
nghiệp và đã ứng dụng để sản xuất được sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa
(Tinh bột ) ở quy mô công nghiệp. Sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa được
ứng dụng làm chất kính dính trong thức ăn thủy sản.
Sản phẩm tinh bột biến tính bằng phương pháp nhiệt còn mới với người sử
dụng trong nhiều ngành công nghiệp nước ta. Do vậy, việc nghiên cứu công nghệ là
11


hướng đi đón đầu kịp thời đáp ứng về nhu cầu công nghệ, đặc biệt là nhu cầu sử
dụng sản phẩm này trong ngành chế biến thức ăn thủy sản, ngành đúc, phân bón,
dầu khí.
Luận văn là công trình nghiên cứu đầy đủ các yếu tố công nghệ về biến tính
tinh bột sắn bằng phương pháp tiền hồ hóa (pregelatinized starch, tinh bột ) đầu
tiên tại Việt Nam. Sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa (Tinh bột ) được ứng
dụng làm chất kết dính trong thức ăn thủy sản.

12


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. KHÁI NIỆM TINH BỘT BIẾN TÍNH TIỀN HỒ HÓA (TINH BỘT α).
Tinh bột tiền hồ hóa, ngoài ra cũng được gọi là tinh bột ăn liền, là những tinh
bột đã được nấu sơ bộ và sấy trống để thu được những sản phẩm dễ dàng hòa tan

trong nước lạnh tạo thành dạng huyền phù ổn định (Hodeg & Osman, 1976).
1.2. QUY TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỀN
HỒ HÓA.
Tinh bột biến tính bằng phương pháp tiền hồ hóa với ưu điểm không sử dụng
hóa chất, không tiến hành phản ứng hóa học, chỉ bằng tác nhân như nước và nhiệt
để thay đổi một số tính chất của tinh bột. Bản chất quá trình biến tính tinh bột bằng
phương pháp tiền hồ hóa là hồ hóa tinh bột rồi sấy khô tinh bột đã hồ hóa để tạo ra
sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa. Quy trình biến tính tinh bột tiền hồ hóa
được thể hiện trong hình 1.1.
Tinh bột
Nước

Hòa trộn
Dịch tinh bột
Hồ hóa
Sấy khô

Màng tinh bột

Nghiền
Sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa
1Hình 1.2. Sơ đồ quy trình biến tính tinh bột tiền hồ hóa
13


Thuyết minh quy trình:
Tinh bột được hòa trộn trong nước tạo thành dịch tinh bột. Dịch tinh bột được
được rải đều lên khe giữa 2 trống sấy, 2 trống sấy ép sát nhau và quay ngược chiều
với vận tốc khác nhau. Quá trình hồ hóa tinh bột biến tính  được thực hiện chủ yếu
tại khe hở giữa 2 trống sấy. Khi này, dịch tinh bột chuyển sang dạng nhão dẻo, có

độ nhớt cao và được các trống sấy quay ngược chiều nhau kéo vào khe giữa trống
sấy, đồng thời giàn mỏng thành màng tinh bột bám trên bề mặt trống sấy. Màng tinh
bột được tiếp tục sấy khô cho đến khi gặp dao nạo. Dao nạo tỳ sát bề mặt trống sấy
tách màng tinh bột ra khỏi trống sấy, màng tinh bột sau khi được nghiền thu được
sản phẩm tinh bột biến tính tiền hồ hóa (tinh bột α).
1.3. CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT VÀ TINH BỘT SẮN
Tinh bột là một trong những polysacarit dự trữ dinh dưỡng rất quan trọng của
thực vật. Tinh bột được tổng hợp nhờ quá trình quang hợp của cây xanh và là nguồn
cung cấp năng lượng chính cho con người.
1.3.1. Hình dạng, kích thước của hạt tinh bột và tinh bột sắn
Tinh bột được phân lập từ các nguồn thực vật khác nhau thì biểu hiện các đặc
tính khác nhau , đặc trưng cho từng loại về hình dạng, kích thước, phân bố xắp xếp.
Do vậy hình dạng của hạt tinh bột của mỗi loại thực vật rất đa dạng, chúng có hình
dáng chính là hình tròn, hình bầu dục, hình oval, hình thon dài hay hình đa giác [2],
[38]. Hình dáng, cấu tạo và kích thước của các hạt tinh bột lại phụ thuộc vào giống
cây, điều kiện trồng trọt, sinh trưởng của cây và điều kiện dinh dưỡng [38]. Ngay
trong một giống tinh bột, hình dáng và kích thước của mỗi hạt cũng khác biệt.
Kích thước của hạt tinh bột rất đa dạng, chúng nằm trong khoảng từ < 1µm tới
hơn 100µm. Hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5 – 40µm với những hạt lớn 25 –
35µm, hạt nhỏ 5 – 15µm và nhiều hình dạng, chủ yếu là hình tròn, bề mặt nhẵn, một
bên mặt có chỗ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa [1].
1.3.2. Thành phần hạt tinh bột và tinh bột sắn
Thành phần chính để cấu tạo nên tinh bột là amylose và amylopectin. Amylose
và amylopectin là hai polymer cấu tạo từ các đường đơn α-D glucoza. Tỉ lệ và cấu
tạo của chúng quyết định cấu trúc cũng như tính chất của mỗi loại tinh bột.
14


Hàm lượng amylốte của tinh bột sắn khoảng 8-29%, nhưng nói chung đa số
các giống sắn có tỷ lệ amylose là 16-18% [1].

Ngoài ra tinh bột sắn còn chứa một lượng không đáng kể các chất như: Hàm
lượng protein của tinh bột sắn tối đa là 0.2%, hàm lượng tro tổng tối đa 0.2%, hàm
lượng xơ tối đa là 0.2% [1].
1.3.3. Cấu trúc của tinh bột và tinh bột sắn
Tinh bột không phải một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccarit khác
nhau: amylose và amylopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lý học và
hóa học.
 Cấu tạo và tính chất của amylose
Amylose là một polymer mạch thẳng có phân tử lượng từ 3.105 - 1.106, bao
gồm từ 500 – 2000 gốc D – glucoza. Các gốc glucoza liên kết với nhau chủ yếu
bằng liên kết α (1-4) glucozit. Amylose chứa khoảng 0.1% các liên kết phân nhánh
α (1-6) glucozit và liên kết với nhóm photphat [42].
Amylose 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 amylose
rất nhanh chóng tạo keo ngay khi ở nhiệt độ cao. Trong dung dịch, các phân tử
amylose có khuynh hướng liên kết lại với nhau tạo ra các tinh thể. Nếu tốc độ liên
kết này chậm thì amylose 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, amylose của tinh bột sắn cho phức màu xanh đặc trưng,
hấp thụ cực đại ở bước sóng 610 nm [45]. Iốt tinh khiết không cho màu xanh khi
thêm tinh bột hoặc amylose mà chỉ xảy ra khi iốt được pha trong KI hoặc HI. Nếu
đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, chuỗi amylose duỗi thẳng do đó iốt bị tách ra
khỏi dung dịch amylose nên dung dịch mất màu xanh. Vì vậy iôt có thể coi là thuốc
thử đặc hiệu để xác định hàm lượng amylose [2], [43]. Amylose của tinh bột sắn có
mức độ trùng hợp là 2700 đơn vị glucoza/ mạch trung bình, chiều dài đoạn mạch là
150, số nhánh trung bình là 18 [44].

15

2Hình 1.3. Cấu tạo phân tử amylose [48]
 Cấu tạo và tính chất của amylopectin
Khác với phân tử amylose, trong phân tử amilopectin ngoài liên kết α (1-4)
glucozit còn có liên kết nhánh α (1-6) glucozit, vì vậy ngoài cấu trúc mạch phân tử
amilopectin còn có cấu trúc mạch nhánh. Mức độ trùng hợp của amilopectin là trên
10.000 gốc glucoza và có 20 – 30 gốc glucoza giữa 2 điểm phân nhánh. Phân tử
lượng của amilopectin vào khoảng 5.108 [43].
Phân tử amylopectin là một phân tử phân nhánh bao gồm 3 chuỗi mạch [1],
[46]: A, B và C. Chúng đều có dạng mạch thẳng nhưng có chiều dài và vị trí phân
bố khác nhau. Chuỗi A có cấu trúc mạch thẳng nằm ở bên ngoài phân tử, chuỗi B
có cấu trúc mạch nhánh nằm ở trong, chuỗi C chỉ có một mạch duy nhất chứa nhóm
khử. Tỉ lệ giữa chuỗi A và chuỗi B cho biết mức độ phân nhánh của phân tử
amylopectin và là một trong những thông số quan trọng để đánh giá chất lượng.
Một vài amylopectin (như amylopectin của tinh bột khoai tây, tinh bột nghệ) có cầu
photphat nối giữa các nhóm hydroxyl, điều này làm tăng tính ưa nước và khả năng
trương nở của tinh bột [1]. Trong tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin là 82% và
phân tử lượng trung bình tương đối cao, 215.000g/mol [1]. Amylopectin của tinh
bột sắn có mức độ trùng hợp là 1.550, chiều dài nhánh trung bình là 40, số nhánh
trung bình là 39 [44]. Ngoài ra amylopectin của tinh bột sắn giá trị λmax là 550nm
[45].
16


Amilopectin có độ tinh khiết thấp hơn rất nhiều so với amylose, nó không có
khả năng liên kết với butanol hoặc với những chất hữu cơ khác. Khi hòa tan trong
nước sôi, amilopectin sẽ hấp thụ rất nhiều nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt
cao và rất bền vững . Phản ứng màu của amilopectin với iôt xảy ra do kết quả của
sự hình thành nên các hợp chất hấp thụ [3]. Phản ứng với lectin là phản ứng đặc
trưng của amilopectin. Liên kết giữa lectin với monosaccarit chủ yếu là liên kết
hydro. 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 [2].

3Hình 1.4. Cấu tạo phân tử amylopectin [48]
 Cấu trúc tinh thể của tinh bột và tinh bột sắn
Trong hạt tinh bột sắn chứa 2 thành phần chính là amylose và amylopectin, cả
hai thành phần này tham gia tạo tinh thể. Do sự sắp xếp của amylose và
amylopectin, hạt tinh bột chia thành 2 vùng: vùng vô định hình chứa chủ yếu
amylose và phần kết tinh chứa chủ yếu là amylopectin [2]. Lớp tinh thể của tinh bột
được tạo thành từ mạch xoắn kép amylopectin, sắp xếp theo phương tiếp tuyến với
bề mặt hạt, đầu không khử hướng ra bề mặt của hạt. Các lớp tinh thể và vô định
hình được sắp xếp với chiều dày là 9nm xen kẽ nhau. Trong lớp tinh thể các đoạn
17


mạch thẳng liên kết với nhau thành các sợi xoắn kép, xếp thành dãy và tạo thành
chùm, các phần mạch nhánh nằm trong các lớp vỏ vô định hình [49].

4Hình 1.5. Cấu trúc hạt tinh bột: Lớp mỏng vô định hình (amorphous), tinh thể
(crystalline) được xếp xen kẽ và các lớp vòng tròn vô định hình
Cấu trúc tinh thể dạng A: là dạng cấu trúc tinh thể được hình thành do quá
trình tác động của con người hay được tạo ra bởi các phân tử amylodextrin. Cấu
trúc dạng này thường được tìm thấy trong tinh bột của các hạt ngũ cốc như gạo,
ngô,..

5Hình 1.6. Cấu trúc tinh thể dạng A [48]
Trong cấu trúc A, các đường xoắn ốc được xếp chặt trong một ô nghiêng 4
cạnh, với các phân tử nước xếp xen kẽ, sự có mặt của nước rất quan trọng trong tổ
chức tinh thể của A. Trong cấu trúc tinh thể A, liên kết hydro được hình thành giữa
các phân tử tinh bột mà không cần có sự tham gia của nước [48], [51].

Cấu trúc tinh thể dạng B: Là dạng cấu trúc phổ biến nhất trong hạt tinh bột,
trong cấu trúc tinh thể dạng B các đường xoắn ốc được xếp chặt lại với nhau trong
một ô đơn vị 6 cạnh, tạo ra một trục trung tâm với sự có mặt của 36 phân tử nước.
18


Cấu trúc tinh thể tinh bột gốc tính dạng B không bắt màu với iot, nước là một thành
phần quan trọng trong việc hình thành nên cấu trúc tinh thể dạng B, nước tạo thành
liên kết chính: liên kết hydro giữa tinh bột – nước – tinh bột [48], [52].

6Hình 1.7. Cấu trúc tinh thể dạng B [48]
Cấu trúc tinh thể dạng C: Trong tinh bột gốc, cấu trúc tinh thể dạng C được
hình thành là do sự chuyển tiếp hay đan xen giữa cấu trúc tinh thể dạng B và tinh
thể dạng A, dạng này chủ yếu tìm thấy trong các loại đậu [32], [48].
Theo các nghiên cứu đã công bố thì hạt tinh bột sắn có cấu trúc kết tinh dạng
A là 90% và dạng B là 10% [1], [47].
1.3.4. Các tính chất của tinh bột và tinh bột sắn
 Tính chất hồ hóa của tinh bột
Khi hòa tinh bột vào nước do kích thước phân tử của tinh bột lớn nên đầu tiên
các phân tử nước sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột. Tại đây chúng sẽ
tương tác với nhóm hoạt động của tinh bột, tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liên kết
ở mắt xích nào đó của phân tử tinh bột yếu đi, do đó phân tử tinh bột bị xê dịch rồi
“rão” ra và trương lên [2], [32], [37]. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở
của hạt tinh bột. Khi đun nóng huyền phù tinh bột thì các hạt tinh bột tiếp tục bị
giãn nở, sẽ hút nước nhiều hơn, trở nên trong hơn, thể tích tăng đáng kể, độ nhớt
tăng lên và thu được hồ tinh bột. Nếu tiếp tục kéo dài xử lý nhiệt, hạt tinh bột bị vỡ,
bị thủy phân từng phần, làm hòa tan một phần các phân tử cấu thành nên tinh bột và
kéo theo làm giảm độ nhớt của dịch hồ [2].

19

Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hóa
khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa
khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Nhiệt
độ hồ hóa không những phụ thuộc vào nguồn gốc tinh bột mà còn phụ thuộc vào
kích thước, hàm lượng amylose và amylopectin của từng loại tinh bột. Amylose sắp
xếp thành chùm song song xếp chặt chẽ hơn amylopectin vốn cuốn lại thành hình
cầu, có cấu trúc khó cho nước đi qua. Các ion liên kết với tinh bột có ảnh hưởng
đến độ bền của các liên kết hydro bên trong của hạt. Trong quá trình hồ hóa thì các
hạt lớn bị hồ hóa đầu tiên, các hạt bé nhất sẽ bị hồ hóa sau cùng. Vì vậy nhiệt độ hồ
hóa không phải 1 điểm mà là một khoảng nhiệt độ [2], [54]. Tinh bột sắn có nhiệt
độ hồ hóa trong khoảng 58.5-70oC. Tinh bột sắn hồ hóa có độ trong cao. Chính vì
độ trong này và tính không vị của tinh bột sắn được sử dụng trong công nghiệp thực
phẩm để làm nhân bánh, nước xốt trong các món salad, tráng miệng… [1].
 Tính chất nhớt dẻo của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng lớn đến chất
lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử
tinh bột chứa nhiều hydroxyl có khả năng liên kết vối nhau làm cho phân tử tinh bột
tập hợp lại đồ sộ hơn, giữ nhiều phân tử nước khiến cho dung dịch có độ đặc, độ
dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó khăn hơn. Tính
chất này càng thể hiện mạnh mẽ ở hơn ở những tinh bột loại nếp (tinh bột giàu
amylopectin) [2], [32]. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột
là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên
trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc và sự bất đối xứng của phân tử.
Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, ion Ca2+, tác nhân oxi hoá, các thuốc thử phá huỷ
cầu hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột thay đổi, do đó làm cho
độ nhớt thay đổi theo [2], [32], [55]. Độ nhớt của tinh bột sắn tối thiểu khoảng
700BU (Barbender unit) [1].
 Tính chất hấp thụ

20


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 [35].
 Sự trương nở và hòa tan
Khi hòa trộn tinh bột vào nước, ở nhiệt độ thấp thì hạt tinh bột không bị hydrat
hóa nên không bị trương nở. Khi tăng dần nhiệt độ lên, hạt tinh bột sẽ hút nước và
tăng nhanh thể tích do phân tử tinh bột được cấu tạo từ các đơn phân glucose có
chứa nhiều nhóm –OH, có khả năng liên kết với nước. Nước kết hợp với các hạt
tinh bột tạo nên một khối có kích thước lớn đó là sự trương nở của hạt tinh bột [2].
Hơn nữa, khi gia nhiệt thì cấu trúc tinh thể của các hạt tinh bột sẽ bị phá vỡ do
các phân tử nước xen kẽ vào khoảng trống giữa các hạt tinh bột và tạo liên kết với
chúng. Các vùng vô định hình có cấu tạo không bền vừng, dễ bị nhiệt độ phá vỡ để
giải phóng ra các phân tử amylose hòa tan vào trong nước. Vì vậy độ hòa tan được
đánh giá bằng lượng amylose thoát ra và hòa tan vào dung dịch và dùng để xác định
khả năng phá vỡ hạt khi hồ hóa tinh bột [52].
 Tính chất lưu biến
Trong dung dịch các phân tử amylose 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 amylose 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.

Amylose 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 amylose một
lượng nước ít hơn 4 lần thì toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ còn amylose sẽ tạo ra keo.

21


Keo amylose ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, không thuận nghịch,
không có hiện tượng co. Nghiên cứu keo amylose 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 [2].
 Khả năng tạo gel của 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 hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các
mạch polyglucozit hoặc gián tiếp thông qua cầu phân tử nước [2], [55]. Trong tinh
bột chứa cả amylose và amylopectin nên trong gel tinh bột tồn tại cả hai vùng kết
tinh và vùng vô định hình. Tham gia vào vùng kết tinh có các phân tử amylose và
các đoản mạch amylopectin kết dính với nhau. Cấu trúc nhiều nhánh mà chủ yếu là
nhánh bên của phân tử amylopectin sẽ cản trở sự dàn phẳng và 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 hồi cho gel. Các tinh bột vừa chứa amylose và amylopectin
có khuynh hướng tạo gel như nhau khi ở nồng độ tương đối thấp. Gel từ tinh bột
giàu amylose thường có độ cứng và độ dàn hồi kém [2], [55]. Cấu trúc gel của tinh
bột sắn có độ bền cao hơn so với nhiều loại tinh bột ngũ cốc khác nên có rất nhiều
ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt đối với các sản phẩm phải bảo
quản trong thời gian dài [1].
 Sự thoái hóa
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 tan giá. Có hiện tượng thoái hóa là do hình thành nhiều
cầu hydro giữa các phân tử tinh bột, các phân tử amylose có mạch thẳng nên định
hướng với nhau dẽ dàng và tự do hơn các phân tử amylopectin. Vì thế mà hiện
tượng thoái hóa gần như chỉ liên quan tới các phân tử amylose là chủ yếu 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 [2].
22


 Khả năng tạo hình của tinh bột
 Khả năng tạo màng:
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 hydro và gián tiếp qua phân tử nước. Màng thu được từ dung
dịch có nồng độ thấp tốc độ bay hơi lớn thường có độ bền cao nhưng ứng suất nội
lớn. Khi làm khô chậm, màng kém bền hơn tuy nhiên lại không có ứng suất nội. Vì
vậy tốc độ bốc hơi nước phải được điều chỉnh hợp lý bằng cách thay đổi nhiệt độ,
thay đổi tốc độ chuyển dịch và trao đổi không khí, thay đổi độ nhớt và nồng độ tinh
bột trong dung dịch. Khi thay đổi các thông số này ta sẽ thu được màng có cấu trúc
và tính chất khác nhau. Để thu được màng gel có tính đàn hồi cao người ta thêm vào
các chất hoá dẻo. Chất hóa dẻo thường có cùng bản chất hóa học nhưng có trọng
lượng phân tử bé hơn. Với màng tinh bột thực phẩm người ta hay dùng glixerin làm
chất hóa dẻo để làm tăng khoảng cách giữa các phân tử, làm giảm lực Van der
Waals, do đó làm yếu đi lực cố kết nội và làm tăng động năng của các phân tử [2],
[56], [57].
 Khả năng phồng nở của tinh bột:
Khi tương tác với 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, xenlluloza. Khi

nhiệt độ tăng thì các tương tác kỵ nước giữa các 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 nở và làm tinh bột phồng nở. Các tinh bột amylopectin (tinh bột
gạo nếp) có cấu trúc chặt và khả năng không thấm khí lớn do đó khả năng phồng nở
lớn hơn. Với các tinh bột oxy 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. Đó
là cơ sở để sản xuất ra các sản phẩm như bánh phồng tôm, phồng nấm và snack [2].

23