Nghiên cứu sản xuất tinh bột biến tính (maltodextrin) bằng phương pháp acid và ứng dụng làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa tan

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PHAN THỊ OANH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH (MALTODEXTRIN)
BẰNG PHƢƠNG PHÁP ACID VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT MANG
TRONG SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA – 2017


BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PHAN THỊ OANH

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BẮP BIẾN TÍNH (MALTODEXTRIN)
BẰNG PHƢƠNG PHÁP ACID VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT MANG
TRONG SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Công nghệ thực phẩm

Mã số:

60 54 01 01

Quyết định giao đề tài:
Quyết định thành lập hội đồng:
Ngày bảo vệ:
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
TS. THÁI VĂN ĐỨC
Chủ tịch hội đồng:

Khoa Sau đại học:

KHÁNH HÒA – 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả
nêu trong luận văn là trung thựcvà chƣa từng đƣợc công bố trong các công trình khác.
Tác giả luận văn

iii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài “Nghiên cứu sản xuất tinh bột biến tính (maltodextrin)
bằng phƣơng pháp acid và ứng dụng làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa
tan”, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Chủ nhiệm khoa Công nghệ Thực phẩm,
quý thầy cô giáo cùng các anh chị công tác tại phòng thí nghiệm Công nghệ thực
phẩm, phòng thí nghiệm Hóa - Vi sinh, viện Công nghệ sinh học và Môi trƣờng,
Trƣờng Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt đề tài.
Đặc biệt tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
T.S Thái Văn Đức, ngƣời đã tận tình hƣớng d n và gi p đ tôi trong suốt thời
gian thực hiện luận văn này.

Cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ luận văn đã gi p tôi những lời
khuyên quí giá để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, anh chị em cùng tất cả bạn bè đã
ủng hộ, động viên tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 01 năm 2017
Học viên

Phan Thị Oanh

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
ANOVA

Analysis Of Variance: Phân tích phƣơng sai

CFU

Colony – Forming Unit: Số đơn vị khuẩn lạc

Dd

Dung dịch

DF

Degree of Freedom: Số bậc tự do

F

Giá trị F (kiểm định Fisher), có độ tin cậy 95%

QHTN

Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm

FAO

Food and Agriculture Organization: Tổ chức nông lƣơng thế giới

N

Số thí nghiệm

QCVN

Qui chuẩn quốc gia

TCVN

Tiêu chuẩn quốc gia

VKHK

Vi khuẩn hiếu khí

VSV

Vi sinh vật

SX

Sản xuất

TB

Tinh bột

v


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ............................................................. v
MỤC LỤC ........................................................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................ xi
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN .............................................................................................. xii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................. 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH ................................... 4
1.1.1. Tổng quan về tinh bột .............................................................................................. 4
1.1.1.1. Hình dạng, đặc điểm, kích thƣớc hạt tinh bột ...................................................... 4
1.1.1.2. Thành phần hóa học của tinh bột .......................................................................... 5
1.1.1.3. Các tính chất của tinh bột ..................................................................................... 7
1.1.1.4. Tình hình sản xuất, sử dụng, nghiên cứu tinh bột trên thế giới và Việt Nam .............. 11
1.1.2. Khái quát về tinh bột bắp....................................................................................... 13

1.1.2.1. Sản xuất và giá trị dinh dƣ ng của bắp .............................................................. 13
1.1.2.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt bắp ....................................................... 14
1.1.3. Tổng quan về tinh bột biến tính (Modified starch) ............................................... 16
1.1.3.1. Khái quát về tinh bột biến tính ........................................................................... 16
1.1.3.2. Các phƣơng pháp biến tính tinh bột ................................................................... 16
1.1.3.3. Một số ứng dụng tinh bột biến tính ..............................................................................................21
1.1.3.4. Tình hình sản xuất, sử dụng, nghiên cứu tinh bột biến tính trên thế giới và Việt Nam.........24
1.2. TỔNG QUAN VỀ MALTODEXTRIN ................................................................... 25
1.2.1. Định nghĩa và tính chất.......................................................................................... 25
1.2.2. Yêu cầu chất lƣợng của sản phẩm maltodextrin............................................................................26
1.3. TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ HÒA TAN .................................................................. 27
1.3.1. Sản phẩm cà phê hòa tan ....................................................................................... 27
1.3.2. Thành phần hóa học............................................................................................... 28
CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 33
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU .............................................................................................. 33
vi


2.1.1. Nguyên liệu chính.................................................................................................. 33
2.1.2. Các chất phụ gia thực phẩm .................................................................................. 33
2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ........................................................... 34
2.2.1. Hóa chất ................................................................................................................. 34
2.2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ........................................................................................................34
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................ 36
2.3.1. Phƣơng pháp tổng thể ............................................................................................ 36
2.3.2. Phƣơng pháp hóa học và hóa sinh ......................................................................... 36
2.3.3. Phƣơng pháp hóa lý ............................................................................................... 36
2.3.4. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan cà phê bột ......................................................... 37
2.3.5. Phƣơng pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật ........................................................... 38
2.3.6. Phƣơng pháp toán học ........................................................................................... 38

2.3.7. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu .................................................... 41
2.3.7.1. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................... 41
2.3.7.2. Phƣơng pháp xử lý số liệu .................................................................................. 51
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................ 52
3.1. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN
TINH BỘT BẮP BẰNG PHƢƠNG PHÁP ACID Ở NHIỆT ĐỘ PHÒNG ................... 52
3.1.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ acid đến chỉ số DE ........................................... 52
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE ................................. 53
3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến chỉ số DE................................. 54
3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ACID, HÀM LƢỢNG TINH
BỘT VÀ THỜI GIAN THỦY PHÂN ĐẾN QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT
BẮP BẰNG PHƢƠNG PHÁP ACID HCl Ở NHIỆT ĐỘ PHÒNG BẰNG PHƢƠNG
PHÁP QHTN TYT 23 ...................................................................................................... 55
3.3. TỐI ƢU HÓA ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TINH BỘT BẮP BIẾN
TÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ACID Ở NHIỆT ĐỘ PHÒNG ..................................... 59
3.3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ acid và hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE của tinh bột bắp
biến tính ............................................................................................................................ 59
3.3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ acid và thời gian biến tính đến chỉ số DE của tinh bột
bắp biến tính .................................................................................................................... 61

vii


3.3.3. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột và thời gian biến tính đến chỉ số DE của tinh
bột bắp biến tính .............................................................................................................. 63
3.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ: NỒNG ĐỘ ACID,
HÀM LƢỢNG TINH BỘT VÀ THỜI GIAN BIẾN TÍNH ĐẾN ĐỘ NHỚT VÀ KHẢ NĂNG
HÒA TAN CỦA MALTODEXTRIN TRONG QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH............................ 65
3.5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ SẤY ĐẾN SỰ
BIẾN ĐỔI ĐỘ ẨM CỦA TINH BỘT BẮP BIẾN TÍNH THEO THỜI GIAN ............. 69

3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT MALTODEXTRIN TỪ TINH BỘT BẮP
BIẾN TÍNH ..................................................................................................................... 71
3.7. CÁC CHỈ TIÊU CỦA MALTODEXTRIN THÀNH PHẨM .................................. 73
3.8. ỨNG DỤNG TINH BỘT BẮP BIẾN TÍNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ACID
LÀM CHẤT MANG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÀ PHÊ HÒA TAN......... 75
3.8.1. So sánh khả năng hòa tan của cà phê hòa tan phối trộn từ maltodextrin sản xuất
từ tinh bột bắp biến tính và maltodetrin trong quy trình sản xuất của công ................... 76
3.8.2. So sánh điểm cảm quan mùi – trạng thái của cà phê hòa tan phối trộn từ
maltodextrin sản xuất từ tinh bột bắp biến tính và maltodetrin trong quy trình sản xuất
của công ty Đại Phát. ....................................................................................................... 77
3.9. SƠ BỘ TÍNH TOÁN CHI PHÍ NGUYÊN VẬT LIỆU ........................................... 79
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.............................................................................. 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 82
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 87

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo của tinh bột ........................................................................................ 5
Hình 1.2. Cấu trúc amilose ............................................................................................. 6
Hình 1.3. Amilose và amilopectin .................................................................................. 7
Hình 1.4. Phản ứng thủy phân của tinh bột .................................................................... 8
Hình 1.5. Các giai đoạn chính và những biến đổi enzyme tham gia trong việc chế
tác các sản phẩm thủy phân tinh bột ............................................................................. 20
Hình 1.6. Matoldextrin từ tinh bột bắp .......................................................................... 25
Hình 2.1. Tinh bột bắp ................................................................................................... 33
Hình 2.2. Thực nghiệm tối ƣu hóa các thông số kĩ thuật trong quá trình biến tính
tinh bột bằng phƣơng pháp acid .................................................................................... 40
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát .................................................................. 41

Hình 2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ acid đến chỉ số DE, khả năng hòa tan
và độ nhớt. ..................................................................................................................... 42
Hình 2.5. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE, khả năng
hòa tan và độ nhớt.......................................................................................................... 43
Hình 2.6. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian biến tính đến chỉ số DE, khả năng
hòa tan và độ nhớt.......................................................................................................... 44
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến sự biến đổi độ
ẩm của tinh bột bắp biến tính theo thời gian ................................................................. 46
Hình 2.8. Ứng dụng maltodxtrin làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa tan để
nâng cao chất lƣợng của sản phẩm ................................................................................ 47
Hình 2.9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm so sánh chất lƣợng cà phê hòa tan khi bổ sung
maltodextrin sản xuất từ tinh bột bắp biến tính và maltodextrin ĐC ............................ 49
Hình 3.1A. Ảnh hƣởng của nồng độ HCl đến chỉ số DE .............................................. 52
Hình 3.1B. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE .................................... 53
Hình 3.1C. Ảnh hƣởng của thời gian thủy phân đến chỉ số DE .................................... 54
Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ acid và hàm lƣợng tinh bột
đến chỉ số DE của tinh bột bắp biến tính ....................................................................... 59
Hình 3.3. Sự thay đổi màu sắc của tinh bột bắp biến tính trong 7 ngày ở các nồng
độ acid khác nhau sau khi sấy khô ................................................................................ 60

ix


Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ acid và thời gian biến tính
đến chỉ số DE của tinh bột bắp biến tính ....................................................................... 61
Hình 3.5. Sự thay đổi màu sắc của tinh bột bắp biến tính ............................................. 62
trong 7 ngày và 9 ngày .................................................................................................. 62
Hình 3.6. Biểu đồ biểu diễn ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột và thời gian biến
tính đến chỉ số DE của tinh bột bắp biến tính ............................................................... 63
Hình 3.7A. Ảnh hƣởng của nồng độ acid đến độ nhớt tinh bột bắp biến tính .............. 65

Hình 3.7B. Ảnh hƣởng hàm lƣợng tinh bột đến độ nhớt tinh bột bắp biến tính ........... 66
Hình 3.7C. Ảnh hƣởng của thời gian biến tính đến độ nhớt tinh bột bắp biến tính ...... 66
Hình 3.8A. Ảnh hƣởng của nồng độ acid đến độ hòa tan tinh bột bắp biến tính .......... 67
Hình 3.8B. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến độ hòa tan tinh bột bắp biến
tính ................................................................................................................................. 67
Hình 3.8C. Ảnh hƣởng của thời gian biến tính đến độ hòa tan tinh bột bắp biến
tính ................................................................................................................................. 68
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của nhiệt độ sấy đến sự biến đổi độ ẩm của tinh bột bắp
biến tính theo thời gian .................................................................................................. 69
Hình 3.10 . Màu sắc tinh bột bắp biến tính sau sấy ở các mức nhiệt độ khác nhau ...... 70
Hình 3.11. Sơ đồ quy trình sản xuất maltodextrin từ tinh bột bắp ................................ 71
ở nhiệt độ phòng ............................................................................................................ 71
Hình 3.12. Maltodextrin thành phẩm ............................................................................ 73
Hình 3.13. Bột cà phê hòa tan sau quá trình sấy phun .................................................. 75
Hình 3.14. Biểu đồ so sánh độ hòa tan của cà phê hòa tan giữa quy trình bổ sung
maltodextrin sản xuất và quy trình bổ sung maltodextrin (ĐC) của công ty Đại
phát ................................................................................................................................ 76
Hình 3.15A. Biểu đồ so sánh chất lƣợng cảm quan (mùi) của cà phê hòa tan giữa
quy trình bổ sung maltodextrin sản xuất và quy trình bổ sung maltodextrin (ĐC)
của công ty Đại phát ...................................................................................................... 77
Hình 3.15B. Biểu đồ so sánh chất lƣợng cảm quan (trạng thái) của cà phê hòa tan
giữa quy trình bổ sung maltodextrin sản xuất và quy trình bổ sung maltodextrin
(ĐC) của Công ty TNHH Đại phát ................................................................................ 77

x


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột tự nhiên ........................................... 9

Bảng 1.2. Chỉ tiêu chất lƣợng của tinh bột bắp ....................................................... 14
Bảng 1.3. Thành phần hóa học trung bình của hạt bắp (% chất khô) ..................... 15
Bảng 1.4. Sự phân bố các thành phần hóa học trong các bộ phận của ..................... 15
hạt bắp (%) ............................................................................................................... 15
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của tinh bột bắp ...................................................... 15
Bảng 1.6. Biến đổi tính chất hóa lý của maltodextrin theo giá trị DE .................... 25
Bảng 1.7. Một số tính chất của các sản phẩm maltodextrin ..................................... 26
Bảng 1.8. Tiêu chuẩn chất lƣợng của sản phẩm maltodextrin dạng bột .................. 27
Bảng 1.9. Yêu cầu về thành phần cà phê hòa tan ..................................................... 28
Bảng 1.10. Thành phần hóa học của nguyên liệu cà phê rang xay [ ........................ 30
Bảng 1.11. Thành phần hóa học về cà phê hòa tan .................................................. 31
Bảng 1.12. Đặc điểm kỹ thuật của cà phê hòa tan.................................................... 31
Bảng 2.1. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ................................................................ 34
Bảng 2.2. Kết quả xác định chỉ số DE của tinh bột bắp biến tínhtheo phƣơng
pháp acid ở nhiệt độ phòng theo mô hình thí nghiệm TYT 23 ................................ 39
Bảng 3.1. Các mức yếu tố......................................................................................... 56
Bảng 3.2. Kết quả xác định chỉ số DE của tinh bột bắp biến tính theo phƣơng
pháp acid ở nhiệt độ phòng theo mô hình thí nghiệm TYT 23 ................................ 57
Bảng 3.3. Phân tích ANOVA chỉ số DE của tinh bột bắp biến tính theo chế độ
thủy phân tinh bột đã chọn ....................................................................................... 58
Bảng 3.4. Kiểm chứng số liệu từ thực nghiệm và phƣơng trình hồi qui theo quá
trình biến tính tinh bột bắp đã chọn .......................................................................... 65
Bảng 3.5. Các chỉ tiêu chất lƣợng của maltodextrin sản xuất từ quy trình đề xuất.. 74
Bảng 3.6. Giá thành của nguyên liệu và hóa chất ................................................... 79

xi


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Nghiên cứu sản xuất tinh bột bắp biến tính (maltodextrin) bằng phƣơng pháp

acid và ứng dụng làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa tan
Tinh bột có vai trò dinh dƣ ng đặc biệt lớn vì trong quá trình tiêu hóa chúng bị
thủy phân thành đƣờng glucose là chất tạo nên nguồn calo chính của thực phẩm cho
con ngƣời. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính
chất lý hóa của chúng. Tinh bột thƣờng đƣợc dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực
phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, là các yếu tố kết dính
và làm đặc tạo độ cứng và độ đàn hồi cho nhiều thực phẩm. Trong công nghiệp, ứng
dụng tinh bột để xử lí nƣớc thải, tạo màng bao bọc kị nƣớc trong sản xuất thuốc nổ
nhũ tƣơng, thành phần chất kết dính trong công nghệ sơn.
Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thƣờng đòi hỏi
một dạng tinh bột hoặc một d n suất tinh bột nhất định. Có sản phẩm yêu cầu tinh bột
giàu amilose lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amilopectin. Có sản phẩm cần
dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị phân hủy ở nhiệt độ
thấp. Có loại cần độ dẻo độ trong, có loại không mong muốn những tính chất đó. Vì
vậy, để có đƣợc những loại hình tinh bột phù hợp ngƣời ta phải biến tính tinh bột.
Tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp acid đƣợc biết đến từ rất sớm vào năm
1811, công nghệ có nhƣợc điểm nhƣ ăn mòn thiết bị, sản phẩm có màu, có vị mặn, tạo
nhiều sản phẩm phụ khó tinh sạch. Tuy có nhƣợc điểm nhƣng phƣơng pháp này lại có
không ít các ƣu điểm nổi bật nhƣ năng suất cao, dùng hóa chất dễ kiếm, rẻ tiền, dễ tự
động dây chuyền sản xuất. Hơn nữa, với công nghệ ngày càng hiện đại chúng ta có thể
khắc phục các nhƣợc điểm trên. Vì vậy trong sản xuất công nghiệp việc sử dụng
phƣơng pháp biến tính tinh bột acid để thu dextrin, maltodextrin, siro, … ngày càng
đƣợc ứng dụng rộng rãi nhằm cung cấp đầy đủ với số lƣợng lớn, đáp ứng nhu cầu thị
trƣờng với giá rẻ.
Hiện nay trong sản xuất công nghiệp việc sử dụng phƣơng pháp biến tính tinh
bột acid để thu maltodextrin, dextrin, siro … ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi nhằm
cung cấp đầy đủ với số lƣợng lớn, đáp ứng nhu cầu thị trƣờng với giá rẻ. Sản phẩm có
DE từ 4-7 đƣợc sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự hủy đƣợc dùng để bọc kẹo,
bọc trái cây khi bảo quản, đƣa vào kem, làm phụ gia cho các loại nƣớc sốt, làm chất
phụ gia tạo viên trong công nghiệp dƣợc. Sản phẩm có DE từ 9-12 đƣợc dùng trong

xii


công nghiệp sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống cho trẻ em, đồ uống và thức ăn
riêng cho vận động viên thể thao, làm kẹo gum mềm, làm chất trợ sấy, chất giữ
hƣơng, yếu tố tạo hình. Sản phẩm có DE từ15-20 đƣợc làm chất kết dính, chất tăng vị
cho đồ uống, đƣa vào thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa tan làm chất mang. Chính vì
vậy việc thực hiện luận văn: “Nghiên cứu sản xuất tinh bột bắp biến tính
(maltodextrin) bằng phƣơng pháp acid và ứng dụng làm chất mang trong sản xuất cà
phê hòa tan”. Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất tinh bột biến tính
(maltodextrin) có chỉ số DE từ 15-20 bằng phƣơng pháp acid và ứng dụng làm chất
mang trong sản xuất cà phê hòa tan để nâng cao chất lƣợng của sản phẩm.
Phƣơng pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu sản xuất tạo ra maltodextrin thành phẩm từ tinh bột bắp biến tính
bằng phƣơng pháp acid ở nhiệt độ phòng. Tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng
đến quá trình biến tính: nồng độ acid, hàm lƣợng tinh bột và thời gian thủy phân là các
yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đáng kể đến quá trình biến tính. Tiến hành nghiên cứu
ảnh hƣởng của nồng độ acid, hàm lƣợng tinh bột và thời gian thủy phân đến quá trình
biến tính tinh bột bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm (QHTN TYT 23). Sản
phẩm thu đƣợc chỉ số DE, độ nhớt, độ hòa tan, đánh giá chất lƣợng cảm quan, chỉ tiêu
hóa học và vi sinh vật.
Sau khi biến tính tinh bột ở các điều kiện khác nhau tiến hành nghiên cứu quá
trình sấy ở các mức nhiệt độ từ 40, 45, 50, 550C để tìm đƣợc điều kiện sấy thích hợp
để sấy maltodextrin thành phẩm có chất lƣợng tốt về độ ẩm và màu sắc.
Sản phẩm maltodextrin có chỉ số DE phù hợp với mục đích nghiên cứu đƣợc
ứng dụng làm chất mang trong công nghệ sản xuất cà phê hòa tan tại Công ty TNHH
Đại Phát. Tiến hành nghiên cứu so sánh chất lƣợng của cà phê hòa tan phối trộn từ
maltodextrin có chỉ số DE = 19,35 sản xuất từ tinh bột bắp biến tính và maltodextrin
của công ty Đại Phát sử dụng trong quy trình sản xuất của họ. Sản phẩm thu đƣợc đánh
giá độ hòa tan và chất lƣợng cảm quan ở hai chỉ tiêu trạng thái và mùi của cà phê hòa tan.

Dữ liệu thực nghiệm đƣợc phân tích trên phần mềm Excel 2007, Design Expert
6.0 để phân tích ANOVA nhiều yếu tố, phân tích hồi qui tuyến tính, mô hình hồi qui
và bề mặt đáp ứng, độ tin cậy là 95% đƣợc áp dụng để làm rõ ảnh hƣởng của các yếu

xiii


tố khác nhau đến quá trình biến tính tinh bột bắp bằng phƣơng pháp acid, số liệu phân
tích đƣợc sử dụng để tính toán, vẽ đồ thị.
Kết quả thu đƣợc
1. Bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm đã xây dựng đƣợc các phƣơng
trình hồi quy và bằng các phƣơng pháp tƣơng quan đã mô tả ảnh hƣởng của các yếu tố
công nghệ đến sự thay đổi các tính chất của tinh bột biến tính bằng acid. Trong đó hàm
lƣợng tinh bột 10.4g, dung dịch acid HCl nồng độ 8.92%, thời gian thủy phân 9 ngày.
2. Xác định đƣợc nhiệt độ sấy thích hợp để sản xuất maltodextrin từ tinh bột
bắp biến tính là 500C với thời gian sấy 240 phút sẽ cho maltodextrin có độ ẩm đạt 5%.
3. Đã nghiên cứu ứng dụng maltodextrin làm chất mang trong sản xuất cà phê
hòa tan Công ty TNHH Đại Phát cũng cải thiện đáng kể các tính chất của thành phẩm
so với maltodextrin đƣợc bán ngoài thị trƣờng đáp ứng đƣợc nhu cầu của thị trƣờng
với giá rẻ.
Từ khóa: tinh bột bắp biến tính, maltodextrin, cà phê hòa tan, chất mang, sấy,
nhiệt độ, độ ẩm.

xiv


MỞ ĐẦU
Tinh bột có vai trò dinh dƣ ng đặc biệt lớn vì trong quá trình tiêu hóa chúng bị
thủy phân thành đƣờng glucoside là chất tạo nên nguồn calo chính của thực phẩm cho
con ngƣời. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính

chất lý hóa của chúng. Tinh bột thƣờng đƣợc dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực
phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, là các yếu tố kết dính
và làm đặc tạo độ cứng và độ đàn hồi cho nhiều thực phẩm. Trong công nghiệp, ứng
dụng tinh bột để xử lí nƣớc thải, tạo màng bao bọc kị nƣớc trong sản xuất thuốc nổ
nhũ tƣơng, thành phần chất kết dính trong công nghệ sơn.
Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thƣờng đòi hỏi
một dạng tinh bột hoặc một d n suất tinh bột nhất định. Có sản phẩm yêu cầu tinh bột
giàu amilose lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amilopectin. Có sản phẩm cần
dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị phân hủy ở nhiệt độ
thấp. Có loại cần độ dẻo độ trong, có loại không mong muốn những tính chất đó. Vì
vậy, để có đƣợc những loại hình tinh bột phù hợp ngƣời ta phải biến tính tinh bột.
Tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp acid đƣợc biết đến từ rất sớm vào năm
1811, công nghệ có nhƣợc điểm nhƣ ăn mòn thiết bị, sản phẩm có màu, có vị mặn, tạo
nhiều sản phẩm phụ khó tinh sạch. Tuy có nhƣợc điểm nhƣng phƣơng pháp này lại có
không ít các ƣu điểm nổi bật nhƣ năng suất cao, dùng hóa chất dễ kiếm, rẻ tiền, dễ tự
động dây chuyền sản xuất. Hơn nữa, với công nghệ ngày càng hiện đại chúng ta có thể
khắc phục các nhƣợc điểm trên. Vì vậy trong sản xuất công nghiệp việc sử dụng
phƣơng pháp biến tính tinh bột acid để thu dextrin, maltodextrin, siro, … ngày càng
đƣợc ứng dụng rộng rãi nhằm cung cấp đầy đủ với số lƣợng lớn, đáp ứng nhu cầu thị
trƣờng với giá rẻ [9], [10].
Hiện nay trong sản xuất công nghiệp việc sử dụng phƣơng pháp biến tính tinh
bột acid để thu maltodextrin, dextrin, siro … ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi nhằm
cung cấp đầy đủ với số lƣợng lớn, đáp ứng nhu cầu thị trƣờng với giá rẻ. Sản phẩm có
DE từ 4-7 đƣợc sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự hủy đƣợc dùng để bọc kẹo,
bọc trái cây khi bảo quản, đƣa vào kem, làm phụ gia cho các loại nƣớc sốt, làm chất
phụ gia tạo viên trong công nghiệp dƣợc. Sản phẩm có DE từ 9-12 đƣợc dùng trong
công nghiệp sản xuất đồ uống, đặc biệt là đồ uống cho trẻ em, đồ uống và thức ăn
riêng cho vận động viên thể thao, làm kẹo gum mềm, làm chất trợ sấy, chất giữ hƣơng,
1

yếu tố tạo hình. Sản phẩm có DE từ15-20 đƣợc làm chất kết dính, chất tăng vị cho đồ
uống, đƣa vào thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa tan làm chất mang. Chính vì vậy
việc thực hiện luận văn: “Nghiên cứu sản xuất tinh bột bắp biến tính
(maltodextrin) bằng phƣơng pháp acid và ứng dụng làm chất mang trong sản
xuất cà phê hòa tan”có ý nghĩa thiết thực.
Ý NGHĨA KHOA HỌC
Kết quả của đề tài là số liệu khoa học mới về nghiên cứu sản xuất maltodextrin
có chỉ số DE từ 15-20 bằng phƣơng pháp acid và ứng dụng làm chất mang trong sản
xuất cà phê hòa tan. Dữ liệu của luận văn là tài liệu tham khảo phục vụ cho việc
nghiên cứu, cán bộ kĩ thuật về lĩnh vực sản xuất cà phê hòa tan và làm phong phú
thêm nguồn tài liệu về ứng dụng tinh bột biến tính trong chế biến thực phẩm.
 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Sản phẩm maltodextrin là một sản phẩm tạo ra từ tinh bột bắp. Từ đó ta có thể
ứng dụng một cách có hiệu quả trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm. Maltodextrin
làm đa dạng hoá thêm ứng dụng của tinh bột bắp trong sản xuất công nghiệp cũng nhƣ
đáp ứng đƣợc nhu cầu của ngƣời tiêu dùng.
Khả năng áp dụng các kết quả nghiên cứu trong đề tài vào thực tiễn cao do:
Năng suất cao, dùng hóa chất dễ kiếm, dễ tự động dây chuyền sản xuất.
Đẩy mạnh hƣớng ứng dụng tinh bột biến tính nhằm mở rộng mặt hàng thực
phẩm có chất lƣợng cao, cung cấp đầy đủ với số lƣợng lớn, đáp ứng nhu cầu thị
trƣờng với giá thành hạ. Sử dụng các phụ gia nội địa, giảm lƣợng nhập ngoại và chủ
động trong sản xuất.
Góp phần phát triển ngành công nghiệp sản xuất các cây lƣơng thực và ngành
công nghiệp chế biến các sản phẩm tinh bột.
Kết quả của đề tài là cơ sở để các doanh nghiệp chế biến thực phẩm ứng dụng
vào việc phát triển nâng cao chất lƣợng sản phẩm.
 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu quy trình sản xuất tinh bột biến tính (maltodextrin) có chỉ số DE từ
15-20 bằng phƣơng pháp acid và ứng dụng làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa

tan để nâng cao chất lƣợng của sản phẩm.

2


 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố: nồng độ acid, thời gian thủy phân và hàm
lƣợng tinh bột bắp đến khả năng biến tính thành maltodextrin (chỉ số DE).
2. Nghiên cứu ảnh hƣởng của công đoạn sấy đến chất lƣợng maltodextrin.
3. Nghiên cứu ứng dụng maltodextrin làm chất mang trong sản xuất cà phê hòa tan để
nâng cao chất lƣợng của sản phẩm.

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN TÍNH
1.1.1. Tổng quan về tinh bột
1.1.1.1. Hình dạng, đặc điểm, kích thƣớc hạt tinh bột
Trong tự nhiên tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào, chỉ đứng sau
xenlulose. Tinh bột đại diện cho 60-90% sản lƣợng của các loại lƣơng thực nhƣ bắp,
khoai tây, lúa mì, khoai mì, sắn dây, gạo, đậu, ở một số quả nhƣ chuối, táo, rau ... Tinh
bột dự trữ trong cây dƣới dạng hạt [4]. Hạt tinh bột của tất cả nguyên liệu có dạng hình
tròn, hình bầu dục hay hình đa giác. Ngay cả trên cùng một loại nguyên liệu, hình dáng
và kích thƣớc của ch ng cũng không giống nhau [10]… Kích thƣớc của các hạt tinh
bột khác nhau cũng ảnh hƣởng đến tính chất cơ lý của tinh bột nhƣ nhiệt độ hồ hóa,
khả năng hấp thụ xanh metylen … Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp.
Ngày nay, quan sát dƣới kính hiển vi quang học và hiển vi điện tử, hình dáng và cấu
tạo hạt của một số tinh bột đã đƣợc minh họa rất rõ ràng [26], [60].
Tinh bột là loại polysaccaride có khối lƣợng phân tử cao gồm các đơn vị

glucose đƣợc nối với nhau bởi các liên kết α- glycoside, có công thức phân tử là
(C6H10O5)n, ở đây n có thể từ vài trăm đến hơn một triệu. Tinh bột chủ yếu có trong
hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột cũng có nhiều ở các loại củ nhƣ khoai tây, sắn, củ
mài. Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là amilose
(Am) có liên kết 1-4 glucoside và amilopectin (Ap) vừa có liên kết 1-4 glucoside và
liên kết 1-6 glucoside do vậy các chất này khác nhau về nhiều tính chất lí học và hóa
học [8].
Tỉ lệ amilose/amilopectin xấp xỉ trong đa số các loại tinh bột vào khoảng ¼.
Amilose có ƣu điểm tạo nhớt, tạo màng, amilopectin có ƣu điểm tạo độ dẻo, độ dai cho
sản phẩm khi sử dụng ở mức độ nhất định. Nếu lƣợng tinh bột nhiều sẽ làm sản phẩm
bị khô và làm mất đi tính đặc trƣng. Trong tinh bột gạo nếp và ngô nếp gần nhƣ 100%
là amilopectin. Trong tinh bột đậu xanh, dong riềng có hàm lƣợng amilose chiếm trên
dƣới 50% [8], [13].
Trong thực vật, tinh bột thƣờng có mặt dƣới dạng không hoà tan trong nƣớc. Do
đó có thể tích tụ một lƣợng lớn ở trong tế bào mà v n không bị ảnh hƣởng đến áp suất
thẩm thấu. Các hyđrat cacbon đầu tiên đƣợc tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh
chóng đƣợc chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này đƣợc gọi là tinh bột đồng
4


hoá, rất linh động, có thể đƣợc sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể
đƣợc chuyển hoá thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả, củ, rễ, thân và bẹ lá [59], [72].

Hình 1.1. Cấu tạo của tinh bột [13]
1.1.1.2. Thành phần hóa học của tinh bột
a. Thành phần cấu trúc của amilose
Trong vi hạt, tinh bột tồn tại dƣới dạng hạt có kích thƣớc trong khoảng từ 0,020,12 nm. Hạt tinh bột có dạng hình cầu, hình bầu dục hay hình đa diện. Cấu tạo và
kích thƣớc của hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt cũng nhƣ quá
trình sinh trƣởng của cây [8].
Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu tạo

lớp, trong mỗi lớp đều có l n lộn các amilose dạng tinh thể và amilopectin sắp xếp
theo phƣơng hƣớng tâm [13].
Nhờ phƣơng pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X thấy rằng trong hạt tinh bột
“nguyên thủy” các chuỗi polyglucoside của amilose và amilopectin tạo thành xoắn ốc
với ba gốc glucose một vòng [13].
Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35- 0,7 µm.
Trong khi đó chiều dày của một lớp hạt tinh bột là 0,1 µm. Hơn nữa các phân tử lại sắp
xếp theo hƣớng tâm nên các mạch glucoside và các polysaccharide phải ở dạng gấp
khúc nhiều lần [8].
Các mạch polysaccharide sắp xếp hƣớng tâm tạo ra độ tinh thể: Các mạch bên
của một phân tử amilopectin này nằm xen kẻ giữa các mạch bên giữa các phân tử kia.

5


Ngoài cách sắp xếp bên trong nhƣ vậy, các hạt tinh bột còn có vỏ bao phía
ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng vỏ hạt tinh bột khác với tinh bột bên trong,
chứa ít nƣớc hơn và bền đối với tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp
nhƣng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể xâm
nhập vào bên trong bằng con đƣờng khuếch tán [8], [13], [26].
Hầu hết, các loại tinh bột đều chứa hai loại polymer khác nhau về khối lƣợng
phân tử và cấu trúc hóa học: [13]
Amilose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose liên kết nhau
bởi liên kết α-1,4 glucoside.
Amilose “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là hàng
ngàn. Có hai loại amilose:
 Amilose có mức độ trùng hợp tƣơng đối thấp (khoảng 2000) thƣờng không có
cấu trúc bất thƣờng và bị phân li hoàn toàn bởi β-amilase.
 Amilose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc án ngữ đối với β-amilase nên
bị thủy phân 60%.

Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa, amilose
thƣờng có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amilose mới chuyển
thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đƣờng kính của xoắn ốc
là 12,97A0, chiều cao của vòng xoắn là 7,91A0. Các nhóm hydroxyl của các gốc
glucose đƣợc bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H [20], [76].

Hình 1.2. Cấu trúc amilose [13]

6


b. Thành phần cấu trúc của amilopectin
Amilopectin là loại polymer mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4
glucoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 glucoside [13].
Mỗi liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của chuỗi
mạch nhánh này khoảng 25-30 đơn vị glucose, phân tử amilopectin có thể chứa tới
100000 đơn vị glucose [11], [44].
Sự khác biệt giữa amilose và amilopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ ở
các phân tử amilose cũng thƣờng có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có những
tính chất giống amilopectin.
Trong tinh bột tỉ lệ amilose/amilopectin khoảng 1/4. Tỉ lệ này có thể thay đổi
bởi thời tiết, mùa vụ và cách chăm bón [76].

Hình 1.3. Amilose và amilopectin [50]
1.1.1.3. Các tính chất của tinh bột
a. Các phản ứng đặc trƣng của tinh bột
 Phản ứng thủy phân
Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các
đơn vị glucose bằng acid hoặc bằng enzyme. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt
ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng paste, còn enzyme chỉ thủy phân hiệu quả ở

dạng hồ hóa. Acid và enzyme giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng
cách thủy phân liên kết α-D-(1,4) glycoside. Đặc trƣng của phản ứng này là sự giảm
nhanh độ nhớt và sinh ra đƣờng [11], [13], [44].

7


Hình 1.4. Phản ứng thủy phân của tinh bột [13]
Trong nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt, xeton
và các nhóm cacboxyl. Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxi hóa và
điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxi hóa tinh bột trong môi trƣờng kiềm bằng
hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, tạo ra nhóm cacboxyl trên tinh bột
và một số nhóm cacbonyl. Quá trình này làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả
năng hòa tan trong nƣớc, đặc biệt trong môi trƣờng loãng [13], [44].
 Phản ứng tạo phức
Phản ứng rất đặc trƣng của tinh bột là phản ứng với iot. Khi tƣơng tác với iot,
amilose sẽ cho phức màu xanh đặc trƣng. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặc trƣng
để xác định hàm lƣợng amilose trong tinh bột bằng phƣơng pháp trắc quan. Để phản
ứng đƣợc thì amilose phải có dạng xoắn ốc đơn của amilose bao quanh phân tử iot.
Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iot vì không tạo đƣợc một
vòng xoắn ốc hoàn chỉnh [13].
 Tính hấp thụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tƣơng tác với các chất bị 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 cần hết sức quan tâm đến tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột
thƣờng ảnh hƣởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại
tinh bột phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trƣơng nở của chúng
[13], [20].

8

 Khả năng hấp thụ nƣớc và khả năng hòa tan của tinh bột
Khả năng hấp thụ nƣớc và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều chỉnh
đƣợc tỉ lệ của dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong chế biến thực phẩm, còn
có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Ngoài ra, tính chất này
cũng là cơ sở để lựa chọn tinh bột biến tính thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể [13], [43].
b. Những tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nƣớc
 Độ hòa tan của tinh bột
Amylose mới tách ra từ tinh bột có độ hòa tan tƣơng đối lớn song không bền
nhanh chóng bị phân hủy trở nên không hòa tan trong nƣớc. Amylopectin không hòa
tan trong nƣớc ở nhiệt độ thƣờng mà chỉ hòa tan trong nƣớc nóng.
Trong môi trƣờng acid tinh bột bị thủy phân và tạo thành “tinh bột hòa tan”.
Nếu môi trƣờng acid mạnh sản phẩm cuối cùng là glucose. Còn môi trƣờng kiềm, tinh
bột bị ion hóa từng phần do có sự hydrat hóa tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn. Vì
vậy, cồn là một tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột [13], [43], [44].
 Sự trƣơng nở
Khi hòa tan tinh bột vào nƣớc thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nƣớc làm hạt
tinh bột trƣơng phồng lên. Hiện tƣợng này gọi là hiện tƣợng trƣơng nở của tinh bột. Mức độ
tăng kích thƣớc trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nƣớc nhƣ sau: tinh bột bắp
9,1%, tinh bột khoai tây 12,7%, tinh bột khoai mì 28,4% [10], [13], [21].
 Tính chất hồ hóa của tinh bột
Nhiệt độ để phá v 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. Tùy thuộc vào điều kiện hồ hóa
nhƣ nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thƣớc hạt và pH môi trƣờng, nhiệt độ phá v và
trƣơng nở hạt có thể biến đổi trong một khoảng khá rộng. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa
khi nấu và ở trạng thái trƣơng nở đƣợc sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên [13], [43].
Bảng 1.1. Nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột tự nhiên [13]
Tinh bột tự nhiên
Bắp

Bắp nếp
Lúa miến
Lúa miến nếp
Gạo
Lúa mì
Sắn

Nhiệt độ hồ hóa (0C)
62-73
62,5-72
68-75
67,5-74
68-74,5
59,5-62,5
52-59
9


 Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hƣởng đến chất lƣợng
và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột chứa
nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết đƣợc với nhau, giữ nƣớc nhiều hơn khiến
cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di
chuyển khó hơn.
Một số yếu tố chính ảnh hƣởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột nhƣ: đặc
tính bên trong của tinh bột nhƣ kích thƣớc, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của
phân tử …[13], [20], [21], [44].
 Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel tinh bột
Tinh bột sau khi đƣợc hồ hóa và để nguội các phân tử sẽ tƣơng 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 đƣợc gel thì dung dịch tinh bột có nồng độ vừa phải, đƣợc hồ hóa để chuyển tinh
bột thành trạng thái hòa tan và sau đó làm nguội ở trạng thái yên tĩnh.
Khi gel tinh bột để nguội trong thời gian dài sẽ co lại và lƣợng dịch thể sẽ thoát
ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ làm tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau
đó cho tan giá [8], [13], [20], [43].
Tinh bột trong thực phẩm có tác dụng sau:
Là chất có khả năng tạo hình, tạo ra kết cấu đặc trƣng của nhiều sản phẩm thực
phẩm. Do có khả năng tƣơng tác nhiệt – nƣớc (hồ hóa) mà tinh bột có khả năng thay
đổi tính chất, trạng thái để tạo hình, tạo dáng cho sản phẩm, chẳng hạn tinh bột có thể
tạo ra độ đặc, độ dẻo, độ dai, độ dính, độ xốp, đô trong, tạo sợi, tạo màng cho các loại
thực phẩm khác nhau.
Tinh bột có khả năng tạo màng khi hồ hóa và tạo độ nhớt có tác dụng chống
thấm oxy và chất béo nên việc bổ sung tinh bột vào thực phẩm đặc biệt là các thực
phẩm giàu chất béo còn có tác dụng bảo quản chống oxy hóa chất béo và hạn chế sự
mất nƣớc làm giảm chất lƣợng thực phẩm [54], [72], [76].
Khi bị biến tính bởi các tác nhân lý hóa học, cấu trúc của tinh bột thay đổi và có
những tính chất chức năng mới. Lợi dụng tính chất này của tinh bột có thể tạo cho sản
phẩm một tính chất nhất định, chẳng hạn khi bị biến tính bởi muối phosphate làm cho
sản phẩm có độ đàn hồi, độ trong suốt cao [17], [58]. Nhƣ trong sản xuất surimi, lợi
dụng khả năng biến tính của tinh bột để làm tăng độ đàn hồi, độ chắc, độ bóng, độ
10


mịn, nhƣng nếu lƣợng tinh bột nhiều sẽ làm sản phẩm mất đi tính chất đặc trƣng [53].
Chẳng hạn khi tăng tỷ lệ tinh bột trong hỗn hợp tinh bột lòng trắng trứng sẽ làm cho
sản phẩm tăng tính kết dính, độ chắc, và mềm mại sau khi gia nhiệt [61]. Vì vậy muốn
đạt đƣợc đặc tính kết cấu theo ý muốn cần điều chỉnh tinh bột và lòng trắng trứng cân
xứng với các thành phần khác để tạo mức hàm ẩm hợp lý trong surimi [47]. Theo kết
quả nghiên cứu của Muhrbeck, Eliasson cho rằng khi tinh bột đƣợc bổ sung kết hợp
với albumin của huyết thanh bò cải thiện đƣợc độ dẻo, độ dai và độ bền đông kết của

surimi hơn khi bổ sung albumin của huyết thanh bò [67].
Tinh bột có hàm lƣợng amylopectin cao nhƣ tinh bột khoai tây có khả năng tạo
gel tốt, ngƣợc lại lƣợng amylopectin thấp nhƣ tinh bột sắn, tinh bột ngô sẽ tạo gel
cứng, yếu. Ngoài ra tinh bột khoai tây có khả năng tạo gel tốt do nhiệt độ hồ hóa thấp,
có khả năng liên kết một lƣợng nƣớc lớn và trƣơng nở [6].
1.1.1.4. Tình hình sản xuất, sử dụng, nghiên cứu tinh bột trên thế giới và Việt Nam
a. Trên thế giới
Việc sử dụng tinh bột đã biết đến từ rất sớm năm 3500 – 4000 trƣớc công
nguyên. Tuy nhiên việc sử dụng này không đƣợc lịch sử ghi chép lại. Con ngƣời chỉ
biết sử dụng tinh bột nhƣ một chất kết dính để liên kết.
Nhà sử học và triết học Caius Plinius Secundus đã miêu tả về việc làm nhẵn bề
mặt giấy bằng tinh bột l a mì vào năm 130 trƣớc công nguyên, Pliny đã mô tả việc sử
dụng tinh bột l a mì để làm trắng quần áo. Những tài liệu của Trung Quốc vào khoảng
năm 312 sau công nguyên đã mô tả kích thƣớc hạt tinh bột. L c đó, qui trình sản xuất
tinh bột nhƣ sau: hạt ngũ cốc đem ngâm trong nƣớc 10 ngày, sau đó ép và đem trộn
với nƣớc sạch. Tiếp sau đó đem lọc trên vải len, nƣớc lọc đem lắng, rửa lại với nƣớc
và phơi nắng. Kể từ đó tinh bột đƣợc biết đến và sử dụng với nhiều mục đích khác
nhau: làm cứng vải, làm thẩm mĩ, làm trắng quần áo … [26].
Tinh bột đƣợc sản xuất nhiều nơi trên thế giới. Trên 90% tinh bột sản xuất tại
Mỹ từ ngô, khoai tây, l a mì. Khoai tây cũng đóng vai trò quan trọng trong công
nghiệp tinh bột của Châu Âu nhƣ Pháp, Đức, Hà Lan và Thụy Điển. Tinh bột sắn và
tinh bột cọ (Sago starch) đƣợc sản xuất nhiều ở các quốc gia nhiệt đới nhƣ Brazil,
miền đông nƣớc Mỹ, Châu Phi … Có giá trị nhất là tinh bột huỳnh tinh đƣợc sản xuất
ở Châu Phi, Vincent, Caribean [10].

11