LUẬN văn CÔNG NGHỆ hóa NGHIÊN cứu THĂM dò ỨNG DỤNG TINH bột gạo DÙNG TRONG mỹ PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU THĂM DÒ ỨNG DỤNG
TINH BỘT GẠO DÙNG TRONG MỸ PHẨM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

CNKH. Vương Ngọc Chính

Phú Tấn Khương

KS. Lương Huỳnh Vũ Thanh

MSSV: 2063969
Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32

Tháng 11/2010


Trường Đại học Cần thơ

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Công Nghệ
Bộ môn Công Nghệ Hóa Học

--------------------Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
NĂM HỌC 2010 – 2011
1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn
Vương Ngọc Chính
Lương Huỳnh Vũ Thanh
2. Tên đề tài: “Nghiên cứu thăm dò ứng dụng tinh bột gạo dùng trong mỹ
phẩm”
3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm hóa hữu cơ, bộ môn Công nghệ Hóa học,
khoa Công nghệ, trường Đại học Cần Thơ.
4. Số lượng sinh viên thực hiện: 01 sinh viên.
5. Họ và tên sinh viên: Phú Tấn Khương

MSSV: 2063969

Lớp: Công nghệ hóa học

Khóa 32

6. Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu xem tinh bột gạo có thể là nguyên liệu tạo sản
phẩm mỹ phẩm, ứng dụng vào các hệ thống dẫn truyền các hoạt chất vào da.
7. Các nội dung chính của đề tài


Quá trình làm bột gạo từ gạo nguyên liệu



Đánh giá tinh bột gạo nguyên liệu



Dùng giản đồ RVU định hướng ứng dụng của tinh bột nguyên liệu.



Biến tính và đánh giá tính chất tinh bột gạo sau biến tính.



Phối chế và đánh giá sản phẩm nền hệ tinh bột hấp phụ và nền Thixogel.

8. Yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: hóa chất và thiết bị.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiên đề tài: 250.000 đồng.
DUYỆT CỦA CÁN BỘ CƠ SỞ

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Vương Ngọc Chính


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, con người đang có xu hướng trở lại sử dụng những sản phẩm có
nguồn gốc từ thiên nhiên. Các sản phẩm mỹ phẩm như lotion, cream và phấn cũng
không phải là một ngoại lệ. Thật vậy, các nguyên liệu từ hóa chất tổng hợp đang
dần được hạn chế và thay thế bằng các loại nguyên liệu có nguồn gốc từ thiên

nhiên, đặc biệt là tinh bột gạo, một loại nguyên liệu dồi dào và có tìm năng ứng
dụng đa dạng vào các sản phẩm mỹ phẩm.
Tinh bột là một trong những thành phần được sử dụng nhiều trong các công
thức phấn vì nó không chỉ có tính hút ẩm, mà còn là chất mang dầu, chất mang
thành phần hoạt tính trong các công thức phấn. Sử dụng tinh bột trong mỹ phẩm
hiện nay là một xu hướng của nhiều công ty sản xuất mỹ phẩm vì nó có nguồn gốc
từ thiên nhiên, cũng như hiệu quả cao và an toàn. Tuy nhiên, tinh bột chưa được xử
lý thường không đáp ứng tốt được những yêu cầu trong mỹ phẩm, nên cần thiết biến
tính để cải thiện tính chất vật lý và hóa học.
Trên cơ sở đó, đề tài của tôi khảo sát khả năng ứng dụng của một số loại
tinh bột gạo vào mỹ phẩm, với phương pháp biến tính bằng dung dịch acid HCl
trong các môi trường khác nhau, nhằm cải thiện một số đặc tính lý hóa của tinh bột,
để tinh bột gạo trở thành một nguyên liệu cho hệ thống dẫn truyền tinh bột hấp phụ,
đặc trưng là các công thức phấn.


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian năm năm được học tại trường Đại học Cần Thơ tôi đã
tổng hợp được nhiều kiến thức có ích trong cuộc sống cũng như trong học tập.
Sau những ngày tháng ngồi trên ghế nhà trường và kết quả mong mỏi cuối
cùng của tôi cũng như bao bạn bè khác là được nhận bằng tốt nghiệp ra trường, để
có được những kiến thức làm hành trang bước vào cuộc sống. Chính đều đó làm tôi
không thể nào quên ơn của các Thầy, các Cô đã tận tâm truyền đạt kiến thức, những
kinh nghiệm trong công tác giảng dạy, vì thế tôi xin chân thành cảm ơn đến:
Cô Vương Ngọc Chính – là giáo viên hướng dẫn trực tiếp đã tận tình chỉ bảo
tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Thầy Lương Huỳnh Vũ Thanh – là giáo viên hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ
tôi trong quá trình làm luận văn.
Các Thầy, Cô trong bộ môn Công nghệ Hóa Học đã tận tình giúp đỡ tôi
trong quá trình làm luận văn.

Cùng gia đình, tất cả bạn bè và người thân yêu đã động viên giúp đỡ tôi hoàn
thành tốt luận văn.
Và cuối cùng tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong các khoa
và bộ môn khác tận tâm giảng dạy cho tôi những kiến thức trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành!


DANH MỤC BẢNG
Bảng1.1: Một số thông số của một vài loại tinh bột ................................................ 1
Bảng 3.1: Kết quả đánh giá cảm quan các loại gạo nguyên liệu ............................. 36
Bảng 3.2: Kết quả hiệu suất làm bột gạo từ gạo nguyên liệu gạo ban đầu .............. 37
Bảng 3.3: Kết quả đánh giá cảm quan các loại tinh bột gạo nguyên liệu ................ 38
Bảng 3.4: Giá trị d50 của các loại gạo nguyên liệu và bột Talc ............................... 41
Bảng 3.5: Giá trị độ nhớt của các loại tinh bột gạo nguyên liệu ............................ 43
Bảng 3.6: Độ hấp phụ nước và dầu của các loại tinh bột gạo nguyên liệu .............. 43
Bảng 4.1: Hiệu suất quá trình biến tính các loại tinh bột ........................................ 45
Bảng 4.2: Giá trị d50 của các loại gạo sau khi biến tính bằng AC-C-96 .................. 47
Bảng 4.3: Độ nhớt của các loại gạo sau khi biến tính bảng AC- C-96 .................... 50
Bảng 4.4: Giá trị thể hiện hàm lượng nước bị hấp phụ ......................................... 51
Bảng 4.5: Giá trị thể hiện hàm lượng dầu bị hấp phụ ........................................... 51
Bảng 4.6: Giá trị d50 của các loại gạo biến tính bằng AC-C-70 .............................. 53
Bảng 4.7: Độ nhớt của các loại tinh bột sau khi biến tính bằng AC-C-70 ............... 56
Bảng 4.8: Giá trị thể hiện hàm lượng nước bị hấp phụ .......................................... 56
Bảng 4.9: Giá trị thể hiện hàm lượng dầu bị hấp phụ ............................................ 57
Bảng 4.10: Giá trị d50 của các loại gạo biến tính bằng AC-H ................................. 59
Bảng 4.11: Độ nhớt của các loại tinh bột biến tính bằng AC-H.............................. 61
Bảng 4.12: Giá trị thể hiện hàm lượng nước bị hấp phụ ........................................ 62
Bảng 4.13: Giá trị thể hiện hàm lượng dầu bị hấp phụ ......................................... 62
Bảng 4.14: Giá trị thể hiện hàm lượng nước bị hấp phụ bởi bột gạo TN ............... 63
Bảng 4.15: Giá trị thể hiện hàm lượng dầu bị hấp phụ bởi bột gạo TN .................. 63

Bảng 4.16 : Giá trị độ hấp phụ nước, dầu theo độ ẩm của gạo TN ......................... 64
Bảng 4.17: Giá trị thể hiện hàm lượng nước bị hấp phụ bởi bột gạo MB ............... 65
Bảng 4.18: Giá trị thể hiện hàm lượng dầu bị hấp phụ bởi bột MB ........................ 65
Bảng 4.19 : Giá trị độ hấp phụ nước, dầu theo độ ẩm của gạo MB........................ 66
Bảng 4.20: Giá trị thể hiện lượng nước bị hấp phụ bởi bột gạo JM ........................ 67
Bảng 4.21: Giá trị thể hiện hàm lượng dầu bị hấp phụ bởi bột gạo JM ................... 67
Bảng 4.22 : Giá trị độ hấp phụ nước, dầu theo độ ẩm của gạo JM.......................... 68
Bảng 4.23: Giá trị thể hiện lượng nước bị hấp phụ bởi bột gạo CD ........................ 69


Bảng 4.24: Giá trị thể hiện lượng dầu bị hấp phụ bởi bột gạo CD .......................... 69
Bảng 4.25: Giá trị độ hấp phụ nước, dầu theo độ ẩm của gạo CD .......................... 70
Bảng 4.30: Kết quả đánh giá độ mịn mướt của các loại gạo nguyên liệu và sau khi
biến tính ................................................................................................................ 71
Bảng 5.1 : Đánh giá sản phẩm cơ bản của nền Thixogel ........................................ 73
Bảng 5.2: Đánh giá công thức nền của phấn dùng trong việc hút ẩm. ................... 73


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cấu tạo của tinh bột ................................................................................. 2
Hình 1.2: Cấu tạo của Amylose .............................................................................. 3
Hình 1.3: Amylose cấu trúc mạch giãn và cấu trúc xoắn ốc. .................................. 4
Hình 1.4: Cấu trúc amylopectin .............................................................................. 5
Hình 1.5: Phản ứng thủy phân của tinh bột ............................................................. 7
Hình 1.6: Mạch tinh bột.......................................................................................... 8
Hình 2.1: Giản đồ RVU ......................................................................................... 34
Hình 3.1: Hình ảnh của các hạt gạo nguyên liệu gạo ban đầu ................................. 36
Hình 3.2: Vi ảnh tinh bột gạo Tài Nguyên nguyên liệu .......................................... 38
Hình 3.3: Vi ảnh tinh bột gạo Một Bụi nguyên liệu ............................................... 39
Hình 3.4: Vi ảnh tinh bột gạo Jasmin nguyên liệu .................................................. 39

Hình 3.5: Vi ảnh tinh bột gạo Chợ Đào nguyên liệu .............................................. 39
Hình 4.1: Vi ảnh tinh bột TN biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 96o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 48
Hình 4.2: Vi ảnh tinh bột MB biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 96o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 48
Hình 4.3:Vi ảnh tinh bột JM biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 96o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 49
Hình 4.4: Vi ảnh tinh bột CD biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 96o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 49
Hình 4.5: Vi ảnh tinh bột TN biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 70o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 54
Hình 4.6:Vi ảnh tinh bột MB biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 70o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 54
Hình 4.7:Vi ảnh tinh bột JM biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 70o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 54
Hình 4.8: Vi ảnh tinh bột CD biến tính bằng acid trong môi trường ethanol 70o,
nguyên liệu ............................................................................................................ 55
Hình 4.9: Vi ảnh tinh bột TN sau khi biến tính bằng acid trong môi trường nước,
nguyên liệu ............................................................................................................ 59


Hình 4.10:Vi ảnh tinh bột MB sau khi biến tính bằng acid trong môi trường nước và
nguyên liệu ............................................................................................................ 60
Hình 4.11:Vi ảnh tinh bột JM sau khi biến tính bằng acid trong môi trường nước và
nguyên liệu ............................................................................................................ 60
Hình 4.12: Vi ảnh tinh bột CD sau khi biến tính bằng acid trong môi trường nước và
nguyên liệu ............................................................................................................ 60


DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1: Biểu diễn quá trình làm tinh bột gạo từ gạo nguyên liệu ban đầu ......... 37
Đồ thị 3.2: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo TN nguyên liệu ........................ 40
Đồ thị 3.3: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo MB nguyên liệu ....................... 40
Đồ thị 3.4: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo JM nguyên liệu ........................ 40
Đồ thị 3.5: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo CD nguyên liệu ........................ 41
Đồ thị 3.6: Đồ thị phân bố kích thước hạt của bột Talc .......................................... 41
Đồ thị 3.7: Biểu diễn kích thước hạt của các loại gạo nguyên liệu so với bột Talc ..41
Đồ thị 3.8: Giản đồ RVU của các loại gạo nguyên liệu .......................................... 42
Đồ thị 3.9: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của các loại tinh bột gạo
nguyên liệu .......................................................................................................... ..44
Đồ thị 4.1: Hiệu suất quá trình biến tính các loại tinh bột gạo ................................ 46
Đồ thị 4.2: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo TN biến tính bằng AC-C-96..... 46
Đồ thị 4.3: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo MB biến tính bằng AC-C-96 .... 46
Đồ thị 4.4: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo JM biến tính bằng AC-C-96 ..... 47
Đồ thị 4.5: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo CD biến tính bằng AC-C-96 .... 47
Đồ thị 4.6: Biểu diễn d50 của các loại gạo biến tính bằng AC-C-96 ........................ 47
Đồ thị 4.7: Giản đồ RVU của các loại gạo sau khi biến tính bằng AC-C-96........... 50
Đồ thị 4.8: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của tinh bột gạo biến tính AC-C-96 .. 51
Đồ thị 4.9: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo TN biến tính bằng AC-C-70..... 52
Đồ thị 4.10: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo MB biến tính bằng AC-C-70 .. 52
Đồ thị 4.11: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo JM biến tính bằng AC-C-70 ... 52
Đồ thị 4.12: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo CD biến tính bằng AC-C-70 .. 53
Đồ thị 4.13: Biểu diễn d 50 của các loại gạo sau khi biến tính bằng AC-C-70 .......... 53
Đồ thị 4.14: Giản đồ RVU của các loại tinh bột gạo sau khi biến tính bằng
AC-C-70................................................................................................................ 55
Đồ thị 4.15: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của tinh bột gạo biến tính bằng
AC-C-70................................................................................................................ 57
Đồ thị 4.16: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo TN biến tính bằng AC-H ........ 58
Đồ thị 4.17: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo MB biến tính bằng AC-H ....... 58
Đồ thị 4.18: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo JM biến tính bằng AC-H ........ 58

Đồ thị 4.19: Đồ thị phân bố kích thước hạt của gạo CD biến tính bằng AC-H ....... 58
Đồ thị 4.20: Biểu diễn d 50 của các loại tinh bột biến tính bằng AC-H .................... 59
Đồ thị 4.21: Giản đồ RVU của các loại tinh bột biến tính bằng AC-H ................... 61
Đồ thị 4.22: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của tinh bột biến tính bằng AC-H. .. 62
Đồ thị 4.23 :Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của bột TN biến tính ....................... 64
Đồ thị 4.24: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của gạo TN biến tính bằng AC-H theo
độ ẩm .................................................................................................................... 64
Đồ thị 4.25: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của tinh bột gạo MB biến tính ........ 65
Đồ thị 4.26: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của gạo MB biến tính bằng AC-H
theo độ ẩm ............................................................................................................. 66
Đồ thị 4.27: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của bột JM biến tính ....................... 67
Đồ thị 4.28: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của gạo JM biến tính bằng AC-H theo
độ ẩm .................................................................................................................... 68
Đồ thị 4.29: Độ hấp phụ, nước tương đối của tinh bột CD biến tính ..................... 69
Đồ thị 4.30: Độ hấp phụ nước, dầu tương đối của gạo CD biến tính bằng AC-H theo
độ ẩm .................................................................................................................... 70


DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 3.1: Quy trình thực hiện tổng quát ............................................................... 25
Sơ đồ 3.2: Quy trình biến tính tinh bột bằng acid ................................................... 27
Sơ đồ 3.3: Sơ đồ phối chế phấn ............................................................................. 28
Sơ đồ 3.4. Sơ đồ phối chế Thixogel ....................................................................... 30


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC SƠ ĐỒ-ĐỒ THỊ
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 1
1.1. Tổng quan về tinh bột .................................................................................... 1
1.1.1. Giới thiệu chung..................................................................................... 1
1.1.2. Thành phần hóa học của tinh bột ........................................................... 2
1.1.3. Tính chất vật lý và phản ứng hóa học của tinh bột .................................. 5
1.1.4. Tinh bột biến tính ................................................................................... 9
1.2. Ứng dụng của tinh bột.................................................................................... 12
1.2.1. Trong thực phẩm .................................................................................... 12
1.2.2. Trong một số ngành công nghiệp ........................................................... 13
1.3. Tinh bột trong mỹ phẫm ................................................................................ 13
1.3.1. Trong các sản phẩm phấn ....................................................................... 14
1.3.2. Trong các sản phẩm rắn ......................................................................... 16
1.3.3. Trong các sản phẩm kem, lotion ............................................................. 16
1.4. Các con đường dẫn truyền các hoạt chất vào da ............................................. 17
1.4.1. Dẫn truyền qua lớp sừng ........................................................................ 17
1.4.2. Dẫn truyền qua lỗ chân lông và tuyến mồ hôi ......................................... 18
1.4.3. Dẫn truyền thông qua các lỗ phân cực .................................................... 18
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHI .................................................................. 22
2.1.1. Mục đích . .............................................................................................. 22
2.1.2. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 22
2.2. Nguyên liệu-Dụng cụ-Hóa chất thí nghiệm .................................................... 23
2.2.1. Nguyên liệu ............................................................................................ 23
2.2.2. Hóa chất ................................................................................................. 23
2.2.3. Thiết bị................................................................................................... 23
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 24
2.3.1. Đánh giá nguyên liệu gạo ban đầu .......................................................... 24
2.3.2. Quy trình thực hiện tổng quát ................................................................. 25

2.3.3. Sản xuất bột gạo từ gạo nguyên liệu ...................................................... 26
2.3.4. Biến tính tinh bột bằng acid HCl trong những môi trường khác nhau ..... 27
2.3.5. Phối chế nền của hai hệ thống dẫn truyền ............................................... 28
2.3.6. Các chỉ tiêu đánh giá tinh bột ................................................................. 33
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM........................................................... 36
3.1. Chuẩn bị nguyên liệu ..................................................................................... 36
3.1.1. Đánh giá nguyên liệu gạo ban đầu .......................................................... 36
3.1.2. Đánh giá quá trình làm bột gạo từ gạo nguyên ........................................ 37


3.1.3. Đánh giá các loại tinh bột gạo ................................................................ 38
3.2. Khảo sát biến tính các loại tinh bột gạo .......................................................... 45
3.2.1. Khảo sát biến tính tinh bột gạo các loại bằng dung dịch acid HCl (1.8%)
trong môi trường Ethanol 960 (AC-C-96) .............................................................. 46
3.2.2. Khảo sát biến tính tinh bột gạo các loại bằng dung dịch acid HCl (4.3%)
trong môi trường nước (AC-H) ............................................................................. 57
3.2.3. So sánh tính chất hấp phụ dầu và nước của các loại gạo qua ba phương pháp
biến tính................................................................................................................ 63
3.3. Thăm dò phối chế nền của sản phẩm mỹ phẩm .............................................. 72
3.3.1. Thăm dò phối chế nền sản phẩm theo hướng dẫn truyền Thixogel.......... 72
3.3.2. Thăm dò phối chế nền của sản phẩm theo hướng dẫn truyền tinh bột hấp phụ
............................................................................................................................. .73
KẾT LUẬN
PHỤ LỤC


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1.

Tổng quan về tinh bột
1.1.1. Giới thiệu chung:
Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây như

khoai tây, sắn, củ mài. Thêm vào đó, một lượng đáng kể tinh bột cũng có trong các
loại quả như chuối và nhiều loại rau. Như đã biết, tinh bột là sản phẩm quang hợp
của cây xanh, nó được tạo ra trong tế bào thực vật hạt lạp không màu. Thông
thường hàm lượng tinh bột được giữ lại trong củ, rễ, hạt, thân là từ 2 – 70%, nhưng
trong lá thường không quá 1 – 2%. Về hình dạng và thành phần hóa tinh bột, nó phụ
thuộc vào giống cây và điều kiện trồng trọt nên tinh bột có thể được chia thành ba
hệ thống:[1]
- Hệ thống tinh bột của các hạt cốc.
- Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu.
- Hệ thống tinh bột của các củ.
Đặc điểm của một số hệ tinh bột:
Bảng1.1: Một số thông số của một vài loại tinh bột [1]

Nguồn

Kích thước
hạt, nm

Hình dáng

Hàm lượng Nhiệt độ hồ
amylose, %

0

hoá, C

Hạt ngô

10-30

Đa giác hoặc tròn 25

67-75

Lúa mì

5-50

Tròn

20

56-80

Lúa mạch đen

5-50

Tròn dài

46-62

Đại mạch

5-40

Bầu dục

68-90

Yến mạch

5-12

Đa giác

55-85

Lúa

2-10

Đa giác

13-35

70-80

Đậu đỗ

30-50

Tròn

46-54

60-71

Kiều mạch

5-15

Tròn dẹp

Chuối

5-60

Tròn

17

Khoai tây

1-120

Bầu dục

23

1

56-69

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.2. Thành phần hóa học của tinh bột
Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai polysaccharide
khác nhau là: amylose và amylopectin, với tỷ lệ amylose và amylopectin xấp xỉ ¼
(tỷ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc loại tinh bột, thời tiết, mùa vụ và cách chăm
bón). Trong tinh bột nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) thì gần như 100% là amylopectin,
còn trong đậu xanh hàm lượng amylose chiếm trên dưới 50%. Tinh bột là loại
polysaccharide khối lượng phân tử cao, gồm các đơn vị glucose được nối với nhau
bởi các liên kết  - glycoside, có công thức hóa học là (C6H12O6)n (n có thể từ vài
trăm đến hơn 1 triệu).[1-3]

Hình 1.1 Cấu tạo của tinh bột [1]

* Cấu tạo của amylose
Trong vi hạt, tinh bột tồn tại dưới dạng hạt có kích thước trong khoảng từ
0,02 - 0,12nm. Hạt tinh bột của tất cả các hệ có dạng hình tròn, hình bầu dục hay
hình đa diện. Cấu tạo và kích thước của hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều
kiện trồng trọt cũng như quá trình sinh trưởng của cây.
Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu tạo
lớp, bên trong mỗi lớp là hỗn hợp các amylose dạng tinh thể và amylopectin sắp sếp
theo dạng hướng tâm.
Nhờ phương pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X, ta thấy rằng trong hạt
tinh bột nguyên thủy các chuỗi polyglucoside của amylose và amylopectin tạo thành
xoắn ốc với ba gốc glucosse một vòng.

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Cấu tạo của amylose

Hình 1.2: Cấu tạo của Amylose [1]

Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35-0,7 m ,
trong khi đó chiều dày của một lớp hạt tinh bột là 0,1 m . Hơn nữa các phân tử lại
sắp xếp theo hướng tâm nên các mạch glucoside của các polysaccharide phải ở dạng
gấp khúc nhiều lần. Các mạch polysaccharide sắp xếp hướng tâm tạo ra độ tinh thể:
các mạch bên của một amylopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch phân tử bên kia.
[1]
Ngoài cách sắp xếp như vậy, mỗi 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
ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng
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 đường khuếch tán.[1]
Amylose là chuỗi polymer mạch thẳng được tạo nên từ các đơn vị D-glucose
( từ 500-2000 đơn vị glucose), được liên kết với nhau bởi những liên kết  -1,4
glycoside. Có hai loại amylose:
- Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp (khoảng 2000) thường không
có cấu trúc bất thường và bị phân hủy hoàn toàn bởi  - amylase.
- Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc án ngữ đối với  amylase nên chỉ bị phân hủy 60%.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa amylose
thường có cấu trúc hình mạch giãn, nên khi thêm tác nhân kết tủa vào thì amylose
chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đường kính
của xoắn ốc là 12,97A◦, chiều cao của vòng xoắn ốc là 7,91A◦. Các nhóm hydroxyl
của các gốc glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H.

Hình 1.3: Amylose cấu trúc mạch giãn và cấu trúc xoắn ốc.[1]

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

* Thành phần cấu trúc của amylopectin
Amylopectin là một polymer mạch nhánh, nên 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.

Hình 1.4: Cấu trúc amylopectin [1]

Liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của chuổi
mạch nhánh này khoảng 25-30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tới
100.000 đơn vị glucose. [1]
Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi
lẽ ở các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có
những tính chất giống như amylopectin.[1]
1.1.3. Tính chất vật lý và phản ứng hóa học của tinh bột
* Tính chất vật lý
* Độ tan của tinh bột
Amylose mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao hơn song không bền nên
nhanh chóng bị thoái hóa trở nên không hòa tan trong nước. Amylopectin khó tan

trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng.[1-4]
Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu
hồi tinh bột
* Tính trương nở của tinh bột
Khi ngâm tinh bột vào trong nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp phụ nước,
làm cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở
5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

của hạt tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm
vào nước như sau: tinh bột bắp (9,1%), tinh bột khoai tây (12,7%), tinh bột sắn
(28,4%).[1 - 4]
* Tính chất hồ hóa của tinh bột
Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái ban đầu có mức oxy 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 thiên nhiên.
Các biến đổi hóa lý khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độ trong suốt
và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với
nhau để tạo thành gel. Tinh bột biểu hiện tính ưu nước do sự tồn tại của nhóm –OH
trong cấu tạo của amylose và amylopectin. Khi gia nhiệt, sự phân tán của những hạt
tinh bột sẽ làm yếu liên kết hydro nội phân tử giữa các mạch polymer, do đó kết quả
là tinh bột sẽ trương nở. Đây là sự bắt đầu mạnh mẽ của hiện tượng tạo gel.[1- 4]
Nhiệt độ hồ hóa tinh bột không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ
nhất định. Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc của tinh bột, kích thước
hạt, pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn.
* Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất
lượng của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có

nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau nên làm cho phân tử tinh
bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo
và có độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột
là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc 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, cùng
với các yếu tố bên ngoài như nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các
thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột
thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột.[1-4]
* Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác với nhau và
sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột và có trúc mạng ba chiều.
Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch
6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

polyglucoside hoặc gián tiếp qua các phân tử nước. Để tạo được gel thì dung dịch
tinh bột phải có độ đậm đặc vừa đủ, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành
trạng thái hòa tan và sau đó để nguội ở trạng thái yên tĩnh.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ
thoát ra, đó gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ diễn ra mạnh mẽ nếu gel được giữ
lạnh đông rồi sau đó cho tan băng.[1-4]
* Các phản ứng đặc trưng 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. Một số enzyme thường dùng là α- amylase, β- amylase. Cả acid và
enzyme đều là thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D

(1,4) glycoside. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra
đường.[1]

Hình 1.5: Phản ứng thủy phân của tinh bột [1]

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxy hóa tạo thành aldehyde,
cetone và tạo thành các nhóm carboxyl. Quá trình oxy hóa thay đổi tùy thuộc vào
tác nhân oxy hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxy hóa tinh bột trong
môi trường kiềm bằng hypochlorite là một trong những phản ứng thông dụng, tạo ra
nhóm carboxyl trên tinh bột và một số lượng nhóm carbonyl. Quá trình này còn làm

7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nước, đặc biệt trong
môi trường loãng.[1]

Hình 1.6: Mạch tinh bột [1]

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành eter hóa, este hóa. Một số
monomer vinyl đã được dùng để ghép lên tinh bột. Quá trình ghép được thực hiện
khi các gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên tinh bột ở các
nhóm hydroxyl. Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả năng phản ứng với
aldehyde trong môi trường acid. Khi đó xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo liên kết ngang
giữa các phân tử tinh bột gần nhau. Sản phẩm tạo thành không có khả năng tan
trong nước.[1]
* Phản ứng tạo phức
Phản ứng tạo phức đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iodine. Khi tương

tác với iodine, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iodine có thể xem
là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương
pháp trắc quang. Để phản ứng với iodine xảy ra thì các phân tử amylose phải có
dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amylose bao quanh phân tử
iodine. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iodine vì không
tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Trong khi đó, acid và một số muối như KI,
Na2SO4 được xem như làm tăng cường độ phản ứng.[1]
Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iodine, tương
ứng với một vòng xoắn một phân tử iodine. Amylopectin tương tác với iodine cho
màu nâu tím. Về bản chất phản ứng màu với iodine là hình thành nên hợp chất hấp
thụ.[1]
Ngoài khả năng tạo phức với iodine, amylose còn có khả năng tạo phức với
nhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm,
phenol, các cetone phân tử lượng thấp.[1]

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

* Tính hấp phụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với chất bị hấp phụ thì bề
mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Chất hấp phụ trên tinh bột không chỉ
hấp thụ trên bề mặt tinh bột mà còn hấp phụ cục bộ và bên trong hạt tinh bột. Bên
cạnh đó, khả năng hấp phụ của tinh bột còn bị ảnh hưởng bởi các ionic liên kết với
nó. Do vậy, khả năng hấp phụ của các loại tinh bột phụ thuộc vào cấu trúc bên trong
của hạt và khả năng trương nở của chúng.[1]
* Khả năng hấp phụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột
Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép
điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong các quá trình

công nghiệp, nó còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt.
Rất nhiều tính chất của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinh bột và nước (tính
chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là cơ sở để lựa
chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: Để sản xuất các
sản phẩm nước uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thì nên chọn tinh bột biến hình
nào có độ hòa tan cao nhất.[1-4]
1.1.4. Tinh bột biến tính
Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi
một dạng tinh bột hoặc một dẫn suất tinh bột nhất định. Có sản phẩm yêu cầu tinh
bột giàu amylose, lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amylopectin. Có sản
phẩm cần dạng tinh bột có độ hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị thoái
hóa ở nhiệt độ thấp. Có loại cần độ dẻo, độ trong, có loại không mong muốn những
tính chất đó. Vì vậy, để có được những loại hình tinh bột phù hợp người ta phải biến
tính tinh bột.[1]
Mục đích của quá trình biến tính:
- Cải thiện tính chất của sản phẩm
- Tăng giá trị cảm quan
- Tạo mặt hàng mới
Các phương pháp biến tính:
Dựa vào bản chất của phương pháp, ta có thể phân thành các phương pháp
như sau:
9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

* Phương pháp biến tính vật lý
- Trộn với chất rắn trơ
- Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ
- Biến tính tinh bột bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao.[1]

* Phương pháp biến tính hóa học
* Biến tính bằng acid
Dưới tác dụng của acid một phần các liên kết giữa các phân tử và trong phân
tử tinh bột bị đứt. Do đó làm cho kich thước phân tử giảm đi và tinh bột thu được
những tính chất mới.[1]
Trong sản xuất công nghiệp, người ta cho khuếch tán tinh bột (huyền phù
tinh bột 12-15Bx) trong dung dịch axit vô cơ có nồng độ 1-3%, rồi khuấy đều ở
nhiệt độ 50-55◦C trong 12-14 giờ. Sau đó trung hòa, lọc rửa và sấy khô.
Tinh bột được biến tính bằng acid so với ban đầu có những tính chất sau:
- Giảm ái lực với iodine.
- Độ nhớt đặc trưng giảm.
- Áp suất thẩm thấu cao hơn do khối lượng phân tử trung bình giảm.
- Khi hồ hóa trong nước nóng hạt trương nở kém.
- Khả năng hòa tan trong nước ấm (có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa) thì cao
hơn.
- Nhiệt độ hồ hóa cao hơn.
- Chỉ số kiềm cao hơn.
Ứng dụng: Vì có độ nhớt thấp nên được dùng trong công nghiệp dệt để hồ
sợi, sản xuất kẹo đông, làm bóng giấy để tăng chất lượng in và mài mòn.
Có 2 phương pháp biến tính bằng acid đó là:
- Biến tính bằng acid trong môi trường alcol.
- Biến tính bằng acid trong môi trường nước.

* Biến tính bằng acid trong môi trường alcol
Tạo ra những sản phẩm tinh bột mạch ngắn hơn các dextrin hoặc các đường.
Trong môi trường alcol như ethanol hoặc methanol, do các alcol này có độ phân cực
nhỏ hơn nước nên độ phân ly của acid tham gia xúc tác cũng nhỏ hơn; do đó phản
ứng thủy phân làm biến dạng tinh bột diễn ra chậm hơn so với trong môi trường
10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

nước. Vì vậy chúng ta có thể điều chỉnh và khống chế quá trình biến tính tinh bột để
tạo ra các sản phẩm có mạch phân tử mong muốn một cách dễ dàng hơn và đạt hiệu
suất thu hồi cao hơn.[1]
Các yếu tố ảnh hưởng đến phân cắt mạch của tinh bột
Chủ yếu là nhiệt độ, hàm lượng acid, nồng độ dịch tinh bột và loại môi
trường. Khả năng phân cắt mạch tinh bột biểu thị bằng chỉ số mức độ trùng hợp
mạch tinh bột.[1-2]

* Biến tính bằng acid trong môi trường nước
Biến tính trong môi trường ethanol, methanol thì đắt tiền, tái chế phức tạp,
thời gian dài, tốn nhiều thiết bị, giá thành cao. Tuy nhiên, biến hình bằng acid trong
môi trường nước khắc phục được những nhược điểm trên.
Tinh bột khô được phân tán trong nước thành dịch huyền phù với nồng độ
33% và biến hình với xúc tác là dung dịch acid HCl 0,5N ở 50 ◦C trong điều kiện
khuấy trộn liên tục. Khi biến hình kết thúc, trung hòa bằng dung dịch NaOH 1N đến
trung tính và rửa sạch tinh bột bằng máy ly tâm siêu tốc và nước nhiều lần. Cuối
cùng là sấy, nghiền, rây để thành phẩm có W<12%.[1]
* Biến tính tinh bột bằng môi trường kiềm:
Trong môi trường kiềm, tinh bột hòa tan rất dễ vì kiềm làm ion hóa từng
phần và do đó làm cho sự hydrat hóa tốt hơn. Kiềm có thể phá hủy tinh bột từ đầu
nhóm cuối khử thông qua dạng enol. Sự phá hủy kiềm cũng có thể xảy ra ngẫu
nhiên ở giữa mạch nhất là khi có mặt oxy và có gia nhiệt.[1]
* Biến tính tinh bột bằng oxy hóa
Thông thường tinh bột được oxy hóa bằng hypochlorite.
Nét đặc trưng của tinh bột đã được oxy hóa là độ trắng: tinh bột càng trắng
thì mức độ oxy hóa càng cao.[1]
Trong phân tử của tinh bột oxy hóa tạo ra các nhóm carboxyl và carbonyl,

đồng thời xảy ra phân ly một số liên kết D-glucoside, do đó làm giảm kích thước
phân tử.[1]
Nếu mức độ oxy hóa khá cao thì hạt trong quá trình hồ hóa bị phá hủy hoàn
toàn và tạo ra dung dịch trong suốt. Nếu đưa lên bảng kính lớp hồ rất mỏng của tinh
bột oxy hóa rồi để khô thì thu được màng mềm, trong và rất dễ hòa tan.[1]
11


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Ngoài ra còn có các phương pháp khác
* Biến tính tinh bột bằng phương pháp xử lý tổ hợp để thu nhận tinh bột keo
đông. Tinh bột biến tính dạng này có khả năng keo đông cao, không còn mùi đặc
biệt và có độ trắng cao nên thường làm chất ổn định trong sản xuất kem và thay thế
agar và agaroide.[1]
* Biến tính bằng cách tạo liên kết ngang: tinh bột liên kết ngang là tinh bột
biến tính thu nhận từ tinh bột tự nhiên sau khi một số nhóm chức của acid được este
hóa với các nhóm OH của tinh bột. Liên kết ngang ảnh hưởng sâu sắc đến độ nhớt
của tinh bột. Tinh bột có DLS thấp vẫn cho độ nhớt cao hơn so với tinh bột gốc.
Ngay cả ở mức độ thấp thì liên kết ngang vẫn cho mức độ ổn định trạng thái và cải
thiện hỗn hợp dạng paste. Nói chung khi liên kết ngang càng tăng thì tinh bột có thể
chịu được sự thay đổi trong quá trình nấu và tạo paste.[1]
* Biến tính sinh học tinh bột
Có hai phương pháp.
* Biến tính tinh bột bằng phản ứng thủy phân enzyme để thu được dextrin và
các sản phẩm đặc thù.[1]
* Biến tính tinh bột bằng phản ứng tổng hợp có enzyme và sự chế tác
clodextrin.[1]

1.2.

Ứng dụng của tinh bột
1.2.1. Trong thực phẩm
Tinh bột biến tính bằng phương pháp acid được ứng dụng rộng rãi trong các

ngành công nghiệp. Bên cạnh làm chất ổn định, còn có khả năng tan dễ dàng trong
nước ấm, là một phụ gia quan trọng để sản xuất các sản phẩm hòa tan như cà phê,
bột trái cây, bột sữa chua, bột đậu nành và các loại trà uống khác. Một trong số ứng
dụng quan trọng nữa là tạo độ giòn, độ xốp cho sản phẩm. Tinh bột enzyme hóa
thường dùng làm chất làm đặc trong súp, thức ăn cho trẻ em, nước chấm, kem, …
Tinh bột phosphate dùng để làm ổn định trạng thái nhũ tương, ổn định độ bền, độ
đặc, …[25-4]

12