Nghiên cứu quá trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme glucanotransferase và thử nghiệm sản xuất bún tươi đóng gói

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

MAI THỊ TRƯC GIANG

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT GẠO
BẰNG ENZYME α-GLUCANOTRANSFERASE VÀ
THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT BÖN TƯƠI ĐĨNG GĨI

Chun ngành: Cơng nghệ Thực phẩm và Đồ uống

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2012


Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT GẠO
BẰNG ENZYME α-GLUCANOTRANSFERASE VÀ
THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT BƯN TƯƠI ĐĨNG GĨI

Học viên thực hiện

: Mai Thị Trúc Giang

MSHV

: 09110151

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Lê Quang Trí

Bộ mơn

: Cơng nghệ Thực phẩm

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2012


CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ QUANG TRÍ

Cán bộ chấm phản biện 1: GS.TSKH. LƯU DUẨN

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Tr ƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 16 tháng 08 năm 2012
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. NGUYỄN XÍCH LIÊN

- Chủ tịch

2. TS. HUỲNH NGỌC OANH

- Thƣ ký

3. GS.TSKH. LƢU DUẨN

- Ủy viên

4. PGS.TS. ĐỐNG THỊ ANH ĐÀO

- Uỷ viên

5.TS. LÊ QUANG TRÍ

- Uỷ viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có)
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA TP. HCM

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÕNG ĐÀO TẠO SĐH

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp. HCM, ngày 06 tháng 08 năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên

: Mai Thị Trúc Giang

Phái

: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh

: 26/09/1985

Nơi sinh

: An Giang

Chuyên ngành

: Công nghệ Thực phẩm & Đồ uống

MSHV

: 09110151

1. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BIẾN TÍNH TINH BỘT GẠO

BẰNG ENZYME α-GLUCANOTRANSFERASE VÀ THỬ NGHIỆM SẢN
XUẤT BÚN TƢƠI ĐÓNG GĨI
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tối ƣu hố q trình biến tính tinh bột bằng enzyme α – glucanotransferase
để thu nhận tinh bột biến tính có tốc độ thối hóa chậm nhất.
- Khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính thay thế bột gạo trong quy trình sản suất
bún tƣơi.
3. NG ÀY G IAO NHIỆM VỤ: 01/2012
4. NG ÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/2012
5. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Lê Quang Trí
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MƠN
QL CHUN NG ÀNH

TS. LÊ QUANG TRÍ

PGS.TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN


LỜI CẢM ƠN
Có đƣợc thành quả nhƣ ngày hơm nay, với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành
cảm ơn đến:
 Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Lê Quang Trí đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tơi
trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp.
 PGS.TS. Đống Thị Anh Đào đã tận tình truyền đạt kiến thức quý báu và giúp
đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập.
 Gia đình đã tạo điều kiện và là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt thời
gian học vừa qua.
 Quý thầy cô trƣờng Đại học Bách Khoa, đặc biệt là các thầy cô trong Bộ

môn Công nghệ Thực phẩm đã giảng dạy, hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong những năm qua.
 Các thầy, cơ thuộc các phịng thí nghiệm của trƣờng Đại học Cơng Nghệ Sài
Gịn đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tơi hồn thành luận văn này.
 Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến bạn bè, đã động viên, giúp đỡ, trao
đổi, thảo luận các kết quả thu đƣợc để tơi hồn thành luận văn với khả năng
cao nhất.
 Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!

TPHCM, ngày 06 tháng 08 năm 2012
Mai Thị Trúc Giang


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này, chúng tơi biến tính tinh bột gạo từ giống thóc
IR50404 bằng enzyme 4 – α – glucanotransferase từ Thermus scotoductus (TSαGT)
để tạo ra tinh bột biến tính chậm thối hóa.
Nội dung nghiên cứu của chúng tôi bao gồm các phần nhƣ sau:
-

Khảo sát hàm lƣợng enzyme và thời gian xử lí enzyme để thu đƣợc tinh bột

biến tính có tốc độ thối hóa chậm.
-

Tối ƣu hoá bằng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm q trình biến tính

tinh bột bằng enzyme để thu đƣợc tinh bột biến tính có tốc độ thối hóa chậm nhất.
-

Khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính thay thế bột gạo trong quy trình sản suất

bún tƣơi.
Kết quả bƣớc đầu cho thấy: hàm lƣợng enzyme sử dụng và thời gian ủ enzyme
với tinh bột tối ƣu là 3,7 U/g tinh bột trong thời gian 6,8 giờ sẽ cho tinh bột chậm
thối hóa nhất với phần trăm lƣợng nƣớc tách ra từ gel tinh bột gạo bảo quản ở 4 o C
trong 5 ngày, thấp hơn 5 năm lần so với mẫu đối chứng. Tỷ lệ tinh bột gạo biến tính
thay thế bột gạo trong quy trình sản xuất bún tƣơi phù hợp là 6%, cho bún tƣơi có
cấu trúc mềm, có phần trăm lƣợng nƣớc tách ra thấp hơn mẫu đối chứng 2 lần.


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Mục lục ................................................................................................................................. i
Danh sách bảng..................................................................................................................... iv
Danh sách hình ..................................................................................................................... v
Danh sách các từ viết tắt...................................................................................................... vi
Lời mở đầu ............................................................................................................................ 1
Chương 1. Tổng quan ....................................................................................................... 2
1.1. Tinh bột ......................................................................................................................... 2
1.2. Tinh bột gạo................................................................................................................... 2
1.3. Tinh bột biến tính.......................................................................................................... 4
1.3.1. Tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý ........................................................ 5
1.3.2. Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa học ...................................................... 6
1.3.3. Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa sinh .................................................... 10
1.3.4. Ứng dụng của tinh bột biến tính .............................................................................. 11
1.4. Enzyme 4 – α – glucanotransferase (4αGTase, EC.2.4.1.25) ................................. 13

1.4.1. Nguồn gốc enzyme 4αGTase ................................................................................... 13
1.4.2. Chức năng của enzyme 4αGTase trong sinh vật ................................................... 13
1.4.3. Điều kiện hoạt động của enzyme 4αGTase ............................................................ 13
1.4.4 Cơ chế chuyển hóa tinh bột của enzyme 4αGTase ................................................ 14
1.4.5. Một số nghiên cứu ứng dụng của enzyme 4αGTase ............................................. 16
1.5. Sự hồ hóa tinh bột ......................................................................................................... 17
1.6. Sự thối hóa của tinh bột ............................................................................................. 18
1.7. Nguyên liệu gạo dùng trong sản xuất bún ................................................................. 25
1.7.1. Loại gạo sử dụng trong chế biến bún ...................................................................... 25
1.7.2.Thành phần hóa học chủ yếu của gạo dùng làm bún ............................................. 25
1.7.3. Đặc tính hóa lý của gạo chế biến bún ..................................................................... 26
Chương 2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu ................................................. 27
2.1. Nguyên liệu .................................................................................................................. 27

i


2.1.1. Thóc IR50404 ............................................................................................................ 27
2.1.2. Enzyme 4 – α – glucanotransferase ........................................................................ 27
2.1.3. Thiết bị và dụng cụ .................................................................................................... 27
2.1.4. Hóa chất ...................................................................................................................... 27
2.1.5. Địa điểm .................................................................................................................... 27
2.2. Sơ đồ nghiên cứu .......................................................................................................... 28
2.3. Quy trình chuẩn bị nguyên liệu và giải thích quy trình ........................................... 29
2.3.1. Quy trình sản xuất tinh bột gạo từ thóc dùng trong nghiên cứu .......................... 29
2.3.2. Quy trình sản xuất bột gạo dùng làm bún trong nghiên cứu ................................ 30
2.4. Biến tính tinh bột gạo bằng enzyme TSαGT............................................................. 35
2.4.1. Khảo sát hàm lượng enzyme TSαGT sử dụng ...................................................... 35
2.4.2. Khảo sát thời gian ủ tinh bột gạo với enzyme TSαGT ......................................... 36
2.4.3. Khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính (%) thay thế bột gạo trong quy trình sản

xuất bún tươi ......................................................................................................................... 38
Chương 3. Kết quả và bàn luận ..................................................................................... 42
3.1. Nguyên liệu ................................................................................................................... 42
3.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu ........................................................................ 42
3.1.2. Enzyme TSαGT ......................................................................................................... 43
3.2. Biến tính tinh bột gạo bằng enzyme TSαGT............................................................. 44
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme sử dụng (U/g tinh bột) đến hàm lượng
amylose của tinh bột biến tính trong điều kiện ủ tinh bột với enzyme trong 2 giờ .... 44
3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme sử dụng đến lượng nước tách ra (%) từ gel
tinh bột gạo khi bảo quản ở 4oC trong 5 ngày .................................................................. 45
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) với tinh bột gạo đến hàm lượng amylose
trong tinh bột gạo biến tính ................................................................................................ 48
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) đến lượng nước tách ra (%) của gel tinh
bột gạo khi bảo quản ở 4 oC trong 5 ngày ......................................................................... 50
3.2.5 Tối ưu hóa quá trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme TSαGT theo lượng
nước tách ra (%) từ gel tinh bột gạo bảo quản ở 4oC trong 5 ngày................................ 51
3.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính thay thế bột gạo trong quy trình làm
bún tươi ................................................................................................................................ 56

ii


3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến lượng nước tách ra (%)
của bún tươi .......................................................................................................................... 56
3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến độ cứng của bún tươi
khi bảo quản ở 4 oC trong 5 ngày ...................................................................................... 57
Chương 4. Kết luận và kiến nghị .................................................................................... 58
4.1. Kết luận .......................................................................................................................... 58
4.2. Kiến nghị........................................................................................................................ 58
Tài liệu tham khảo................................................................................................................ 59

Phụ lục ................................................................................................................................... 64

iii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1. Một vài đặc tính hóa lí quan trọng của amylose và amylopectin .................... 2
Bảng 1.2. Nhiệt độ tối ưu và một số sản phẩm chuyển hóa tinh bột của enzyme
4αGTase................................................................................................................................. 14
Bảng 1.3. Những sản phẩm tinh bột được tạo ra bởi enzyme 4αGTase ........................ 17
Bảng 1.4. Sự hồ hóa và thối hóa của tinh bột ................................................................. 22
Bảng 1.5. Hàm lượng amylose và protein của thóc dùng sản xuất bún tươi ................ 26
Bảng 3.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học của ngun liệu ................................ 42
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme (U/g tinh bột) sử dụng đến hàm lượng
amylose trong tinh bột biến tính ......................................................................................... 44
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme (U/g tinh bột) sử dụng đến lượng nước
tách ra (%) từ gel tinh bột gạo khi bảo quản ở 4 oC trong 5 ngày ................................... 45
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) đến hàm lượng amylose trong tinh
bột gạo biến tính ................................................................................................................... 48
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian xử lí enzyme (h) đến lượng nước tách ra (%) của
gel tinh bột gạo khi bảo quản ở 4 oC trong 5 ngày ............................................................ 50
Bảng 3.6. Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố trong phương pháp
biến tính tinh bột bằng enzyme........................................................................................... 52
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của các biến độc lập đến lượng nước tách ra (%) từ gel tinh bột
gạo bảo quản ở 4 oC trong 5 ngày ...................................................................................... 53
Bảng 3.8. Phân tích phương sai của mơ hình hồi qui trong những thử nghiệm biến tính
tinh bột bằng enzyme .......................................................................................................... 54
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến lượng nước tách ra
của bún tươi........................................................................................................................... 56
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến độ cứng của bún

tươi sau 5 ngày bảo quản ở 4 oC .......................................................................................... 57

iv


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét của tinh bột gạo thu được sau khi xử lí
NaOH ở các nồng độ khác nhau ............................................................................................ 3
Hình 1.2. Biểu diễn cơ chế chuyển hóa tinh bột của 4αGTase....................................... 15
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu................................................................................................. 28
Hình 2.2. Quy trình sản xuất tinh bột gạo từ thóc ............................................................ 29
Hình 2.3 Quy trình sản xuất bột gạo từ thóc dùng làm bún tươi .................................... 30
Hình 2.4. Máy bóc vỏ trấu (a); Máy xát gạo quy mơ nhỏ (b)......................................... 31
Hình 2.5 Cối xay bột 2 thớt đá............................................................................................ 34
Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hàm lượng enzyme sử dụng ...................... 35
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian ủ enzyme .................................... 36
Hình 2.8. Sơ đồ khối quy trình sản xuất bún tươi đóng gói ........................................... 38
Hình 2.9. Dụng cụ làm bún ................................................................................................ 40
Hình 2.10. Ép tạo hình và luộc bún .................................................................................. 40
Hình 3.1. Kết quả chạy điện di trên gel polyacrylamide của enzyme TSαGT đã được

tinh sạch ................................................................................................................................. 43
Hình 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme (U/g tinh bột) sử dụng đến hàm lượng
amylose (%) của tinh bột gạo biến tính ............................................................................. 44
Hình 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme (U/g tinh bột) sử dụng đến lượng nước
tách ra (%) của gel tinh bột gạo khi bảo quản ở 4oC trong 5 ngày ................................ 45
Hình 3.4. Phân tử cycloamylose chèn giữa hai đoạn amylose (a) trục z; (b) trục x [43]
................................................................................................................................................ 47
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) đến hàm lượng amylose của tinh bột
gạo biến tính.......................................................................................................................... 49

Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian ủ enzyme (h) đến lượng nước tách ra (%) của gel
tinh bột gạo khi bảo quản ở 4oC trong 5 ngày .................................................................. 50
Hình 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng enzyme (U/g tinh bột) và thời gian ủ enzyme với
tinh bột đến lượng nước tách ra (%) của gel tinh bột gạo bảo quản ở 4 oC trong 5 ngày
................................................................................................................................................ 55
Hình 3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột biến tính thay thế (%) đến lượng nước tách ra
của bún tươi (%) ................................................................................................................... 56
v


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
4αGTase:

enzyme 4 – α – glucanotransferase

TSαGT :

enzyme 4 – α – glucanotransferase từ Thermus scotoductus

vi


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

LỜI MỞ ĐẦU
Trong văn hóa ẩm thực Việt Nam, bún là thực phẩm phổ biến chỉ xếp sau cơm
và phở, có thể thay thế bữa ăn chính. Tuy nhiên, bún tươi hạn chế về hạn sử dụng,
nhanh chóng bị khơ cứng sau một đến hai ngày bảo quản do hiện tượng thối hóa tinh

bột xảy ra. Để hạn chế hiện tượng thối hóa, các nhà khoa học thực phẩm đã biến tính
tinh bột nguyên thủy bằng phương pháp vật lý, hóa học và sinh học. Tuy nhiên, biến
tính tinh bột bằng phương pháp vật lý rất khó điều khiển, biến tính tinh bột bằng
phương pháp hóa học khơng an tồn cho người sử dụng và ơ nhiễm mơi trường. Vì vậy,
phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme được ưu tiên nhất vì những phản ứng
enzyme có thể được kiểm sốt một cách đặc hiệu dưới những điều kiện an toàn và phản
ứng enzyme tạo ra ít sản phẩm phụ

[40].

Mặc khác, để đáp ứng nhu cầu thưởng thức các món ăn ngon được làm từ bún
mọi lúc mọi nơi mà không cần lo nghĩ đến việc mua bún tươi ở đâu ngon và hợp vệ
sinh, có thể mang theo khi đi du lịch, hoặc giải quyết những trường hợp cấp bách khi xa
chợ, có thể dự trữ trong nhà mà khơng c ần lo ngại về vấn đề thời gian sử dụng, rất cần
một cơng nghệ sản xuất bún tươi có tốc độ thối hóa chậm, hạn sử dụng dài.
Do đó, việc “nghiên cứu q trình biến tính tinh bột gạo bằng enzyme αglucanotransferase và thử nghiệm sản xuất bún tươi đóng gói” là hết sức cần thiết.
- Mục tiêu nghiên cứu:
Biến tính tinh bột gạo bằng enzyme 4 – α – glucanotransferase từ Thermus
scotoductus (TSαGT) và ứng dụng sản xuất bún tươi có tốc độ thối hóa chậm.
- Nội dung nghiên cứu:
+ Khảo sát hàm lượng enzyme và thời gian ủ enzyme với tinh bột gạo để thu được
tinh bột biến tính có tốc độ thối hóa chậm.
+ Tối ưu hố bằng phương pháp quy ho ạch thực nghiệm quá trình biến tính tinh
bột bằng enzyme để thu được tinh bột biến tính có tốc độ thối hóa chậm nhất.
+ Khảo sát tỷ lệ tinh bột gạo biến tính thay thế bột gạo trong quy trình sản suất bún
tươi.

1

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tinh bột [48]
Tinh bột là một carbohydrate khơng hịa tan trong nước và được thực vật sử dụng
như là một nguồn dự trữ glucose. Tinh bột hiện diện dưới dạng là những hạt bán tinh
thể (semi-crystalline) chủ yếu bao gồm hai polymer tạo nên từ những phân tử glucose
nhưng khác nhau về tính chất chức năng và cấu trúc.
Bảng 1.1. Một vài đặc tính hóa lí quan trọng của amylose và amylopectin [48]
Đặc tính

Amylose

Amylopectin

Mạch thẳng (liên kết α -1,4)

Mạch nhánh (α -1,4 ; α -1,6)

Khối lượng phân tử

~ 10 6 Daltons

~ 10 8 Daltons

Mức độ polymer hóa

1500 – 6000

3.10 5 – 3.106

Cấu trúc xoắn ốc

Mạnh

Yếu

Tạo màu với Iodine

Xanh

Đỏ tím

Sự thối hóa

Nhanh

Chậm

Đặc tính gel

Cứng, nhiệt độ tan chảy cao
(130 – 150 o C)

Mềm, nhiệt độ tan chảy thấp
55 – 70oC

Tốt

Yếu

Cấu trúc phân tử

Đặc tính tạo màng, sợi
1.2. Tinh bột gạo [17]

Tinh bột gạo được sử dụng như một phụ gia trong những sản phẩm thực phẩm và
những sản phẩm công nghiệp khác. Tinh bột gạo bao gồm những hạt có kích thước nhỏ
hơn 5 μm với dãy phân bố kích thước nhỏ, màu trắng, không mùi.
Tinh bột gạo với độ tinh sạch cao có hàm lượng protein trên bề mặt hạt cịn lại
phải thấp đến mức có thể để làm giảm thiểu sự hư hỏng suốt quá trình bảo quản vì tinh
bột gạo được xem là nguyên liệu ban đầu trong q trình biến đổi hóa học, lên men
hoặc trong những ứng dụng công nghiệp mong muốn khác.

2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

Sản xuất tinh bột gạo bằng phương pháp kiềm hóa [17]
Protein có trong gạo chiếm từ 7 – 8% (tính theo khối lượng chất khô), protein liên
kết chặt chẽ với bề mặt tinh bột hạt gạo và khó loại ra. Ngồi ra, kích thước hạt tinh bột
gạo nhỏ nên lắng chậm trong nước. Quá trình lắng chậm gây tổn thất trong suốt quá
trình tách và tinh sạch tinh bột gạo. Đây cũng là lý do làm cho việc tinh sạch tinh bột
gạo tốn kém hơn việc tinh sạch những tinh bột khác.
Nhược điểm

Thải ra môi trường một lượng lớn kiềm và muối gây tốn kém trong việc xử lý
nước thải ra.
Ưu điểm
Hiệu suất thu hồi cao, protein cịn sót lại thấp bởi phần lớn protein trong gạo là
glutelin – một loại protein hòa tan trong kiềm.
Ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến sự thay đổi hình thái hạt tinh bột gạo [27]

Hình 1.1. Hình ảnh kính hiển vi điện tử qt của tinh bột gạo thu được sau khi xử lí
NaOH ở các nồng độ khác nhau: a) 0.06%, b) 0.12%, c) 0.15%, d) 0.18%, e) 0.24%, f)
0.30% (khối lượng/thể tích) trong thời gian 24h, ở 20 oC, với tỷ lệ gạo:NaOH là 1:10
(khối lượng/thể tích)
- Hình a) cho thấy những hạt tinh bột hình lục giác vẫn cịn liên kết với nhau bởi
protein làm cho việc phân lập tinh bột khó khăn. Ngồi ra, những phần tử protein nhỏ
bé khơng bị phân giải bởi kiềm vẫn còn trong bột gạo nguyên thủy có thể được nhìn
thấy.
3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

- Hình b) khơng cịn phần tử protein được quan sát thấy. Tuy nhiên, nhìn chung
những hạt tinh bột vẫn cịn liên kết lại với nhau. Sự hiện diện của protein còn lại trong
tinh bột được xác định bởi kết quả đo phổ huỳnh quang.
- Hình c) và hình d) cho thấy những hạt tinh bột tách rời nhau, những hạt tinh bột
này có hình thái và kích thước trong khoảng 3 – 8 μm.
- Hình e) cho thấy những hạt tinh bột được phân lập khơng cịn ngun vẹn và
khối tinh bột thể hiện đặc tính giống gel.
- Hình f) gần như toàn bộ những hạt tinh bột được phân lập đã khơng cịn ngun

vẹn.
Điều này cho thấy khi xử lý kiềm ở nồng độ cao hơn 0.24% sẽ gây sự phá hủy
hình thái hạt tinh bột tuyến tính với nồng độ kiềm do “hiện tượng hồ hóa kiềm tính”
(alkaline gelatinization phenomenon).
1.3. Tinh bột biến tính [1], [8], [16]
Biến tính tinh bột là quá trình làm biến đổi cấu trúc và tác động lên các liên kết
hydro của tinh bột một cách có kiểm sốt để mở rộng phạm vi ứng dụng của tinh bột.
Ngoại trừ tinh bột biến tính vật lý (hồ hóa trước), sự biến đổi này chỉ diễn ra ở cấp độ
phân tử, hoặc ít hoặc khơng có thay đổi trên bề mặt bên ngoài c ủa hạt tinh bột. Do đó,
nguồn gốc thực vật của tinh bột vẫn có thể xác định được ở mức vi mơ.
Mục đích của biến tính tinh bột nhằm:
- Cải biến các tính chất của sản phẩm
- Tăng giá trị cảm quan
- Tạo mặt hàng mới
Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp biến tính
như sau:
- Phương pháp biến tính vật lý
- Phương pháp biến tính hóa học
- Phương pháp biến tính sinh học
- Phương pháp biến tính hóa sinh
- Biến tính bằng cách kết hợp các phương pháp trên

4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

1.3.1. Tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp vật lý

Tinh bột hồ hóa sơ bộ (pregeletinized starch)
Kiểu biến tính hồ hóa trước tạo cho tinh bột khả năng hồ hóa mà khơng c ần nấu.
Sản phẩm được gọi là “pregeletinized starch”, “pregel”, “pre–cooked starch” hay
“instant starch”. Phương pháp này có thể áp dụng cho cả tinh bột tự nhiên và tinh bột đã
biến tính bằng các phương pháp khác.
Nguyên tắc của phương pháp biến tính này là hồ hóa huyền phù tinh bột bằng
nhiệt rồi nhanh chóng sấy khơ để trả lại trạng thái bột khơ trước khi tinh bột bị thối
hóa. Trong thực tế, tinh bột được nấu và sấy khô cùng lúc, bằng cách dùng trống sấy, ép
đùn (extrusion) hoặc sấy phun. Trong kỹ thuật sấy bằng trống và ép đùn, hạt tinh bột
chịu nhiều tác động cơ học như nhiệt độ, lực cắt cơ học, áp suất nén cao, và bị thay đổi
cấu trúc nhiều. Ngược lại, trong kỹ thuật sấy phun, huyền phù tinh bột được hồ hóa và
sấy khơ đồng thời nhờ hơi nóng, do dó hạt tinh bột hầu như cịn ngun vẹn, rất ít bị
phá hủy bởi lực cắt và nhiệt. Sản phẩm này gọi là tinh bột CWS (cold water sweling
starch)
Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau:
- Trương nhanh trong nước
- Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản
- Bền khi ở nhiệt độ thấp
- Có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khí tốt
Do đó người ta thường dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ này trong mọi trường hợp khi
cần độ đặc, giữ nước mà không cần nấu.
Tinh bột xử lý nhiệt (Heat treated starch)
Trong các điều kiện có kiểm sốt, hạt tinh bột được xử lý và sau đó được trả về
trạng thái hạt ban đầu. Tinh bột sản phẩm khơng những duy trì được tính chất hồ hóa
đúng mức (cook–up) mà hồ tinh bột cịn có độ nhớt và độ bền được cải thiện.
Có 2 loại quá tình xử lý nhiệt, cả hai đều gây ra biến tính vật lý nhưng khơng hồ
hóa tinh bột, khơng phá hủy tính ngun vẹn của hạt, hoặc khơng làm mất tính lưỡng
chiết (birefringence).

5

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

- Q trình xử lý nhiệt hàm ẩm (heat–moisture treatment): tinh bột được làm ẩm
và gia nhiệt đến quá nhiệt độ hồ hóa, nhưng độ ẩm khơng đủ để q trình hồ hóa xảy ra.
Tinh bột xử lý nhiệt ẩm là dạng tinh bột biến tính vật lý lâu đời nhất.
- Q trình “annealing”: là quá trình gia nhiệt huyền phù tinh bột ở dưới nhiệt độ
hồ hóa và giữ trong một thời gian xác định.
Các sản phẩm tinh bột xử lý nhiệt này được xem là tinh bột nguyên thủy (native)
và do đó chỉ cần ghi trên nhãn là “tinh bột thực phẩm” (“food starch”).
Tinh bột xử lý vi sóng
Phương pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng được xem là một trong những
phương pháp “mới nhất” và “sạch nhất” hiện nay. Phương pháp này đang được nghiên
cứu và hoàn thiện để ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhằm thay thế các phương pháp
biến tính hóa học.
Ngun tắc chung tác dụng các tia bước sóng khá ngắn mang năng lượng cao
trong một khoảng thời gian xác định lên khối tinh bột (tinh bột có thể ở dạng khơ hay
dạng huyền phù).
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là ta có thể linh hoạt thay đổi các tia có
bước sóng khác nhau và thời gian thích hợp nhất nhằm thu được tinh bột có tính chất
như ý muốn: độ nhớt thích hợp, độ bền gel tăng, giảm khả năng thối hóa, giảm nhiệt
độ hồ hóa…
Tinh bột xử lý áp suất cao (high pressure treated starch)
Bên cạnh phương pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng thì phương pháp xử lý tinh
bột ở áp suất cao cũng được xem là một trong những phương pháp “mới nhất” và “sạch
nhất” hiện nay. Các nhà khoa học đang nghiên cứu những tính chất mới xuất hiện trên
tinh bột sau khi xử lý ở áp suất cao để ứng dụng chúng trong thực tế.

Tinh bột có thể được xử lý ở dạng hạt khơ hay dưới dạng huyền phù. Bằng cách
thay đổi cường độ áp suất, nhiệt độ xử lý và thời gian thích hợp thì tinh bột sau xử lý sẽ
có những tính chất như mong muốn: tinh bột hồ hóa ở nhiệt độ thường và trong nước
lạnh, độ bền gel tăng, khả năng thối hóa giảm, cải thiện độ trong, cấu trúc,…

6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

1.3.2. Tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp hóa học
Biến tính tinh bột bằng phương pháp hóa học là q tình biến tính thông dụng nhất
hiện nay. Dưới tác dụng của một lượng nhỏ các tác nhân hóa học được cho phép sử
dụng, tinh bột bị thay đổi tính chất. Q trình biến tính hóa học có thể thực hiện ở 3
trạng thái tinh bột:
- Trạng thái huyền phù (slurry), tinh bột phản ứng với tác nhân hóa học trong mơi
trường nước. Khi phản ứng kết thúc, tinh bột được lọc, rửa và sấy khô.
- Trạng thái sệt (paste), tinh bột được hồ hóa với tác động hóa học trong điều kiện
ít nước và khuấy trộn liên tục. Khi phản ứng kết thúc, tinh bột được sấy khô.
- Trạng thái rắn, tinh bột được làm ẩm bằng tác nhân hóa học trong nước, sấy, và
cuối cùng phản ứng ở nhiệt độ cao.
Tinh bột biến tính bằng cách cắt mạch (Degradation, conversion)
Biến tính tinh bột bằng phương pháp cắt mạch sẽ cho các sản phẩm tinh bột chứa
các polymer có khối lượng phân tử thấp và độ nhớt giảm, thích hợp dùng trong các sản
phẩm cần nồng độ chất khô cao như kẹo và các màng bao.
Tinh bột thủy phân bằng acid
Thủy phân acid là phương pháp được ứng dụng trong thương mại đầu tiên, từ
những năm 1900. Acid được cho vào huyền phù tinh bột trong một q trình được kiểm

sốt chặt chẽ, khuấy trộn liên tục trong điều kiện nhiệt độ tăng dần từ nhiệt độ môi
trường (25 oC) đến nhiệt độ hơi thấp hơn nhiệt độ trương nở của tinh bột (khoảng 55 o C)
cho đến khi đạt được mức độ thủy phân cần thiết. Chất phản ứng thường dùng là acid
hypochloride hoặc acid sulfuric.
Đây là quá trình thủy phân các liên kết α – 1,4 và α – 1,6 glucoside của tinh bột có
acid xúc tác. Sự thủy phân xảy ra ở các vùng vơ định hình của hạt tinh bột, làm giảm độ
dài mạch polymer, cấu trúc hạt yếu đi nhưng hình dạng hạt tinh bột khơng thay đổi.
Mục đích chính của q trình thủy phân tinh bột là làm giảm độ nhớt khi nóng của
hồ tinh bột (hot viscosity) để dùng trong các sản phẩm cần nồng nộ tinh bột cao mà
không bị đông đặc, khi làm nguội mới tạo thành gel có độ cứng cao. Sản phẩm được gọi
là tinh bột thủy phân bằng acid.

7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

Tinh bột oxy hóa và tinh bột được tẩy màu (bleaching)
Tinh bột có thể được biến tính bằng cách sử dụng các tác nhân oxy hóa trong
những điều kiện có kiểm sốt. Tùy thuộc vào loại tác nhân oxy hóa và liều lượng sử
dụng mà kiểu biến tính này được phân làm 2 dạng: oxy hóa và tẩy màu (bleaching)
- Q trình tẩy màu (bleaching): các tác nhân được phép sử dụng bao gồm
hydrogen peroxide (H2O2), ammonium persufate, sodium hoặc calcium hypochloride. Mục đích của q trình này là tẩy màu nhằm làm tăng độ trắng của tinh
bột, bằng cách oxy hóa các hợp chất như carotene, xanthophylls và các sắc tố khác. Mặt
dù mức độ xử lý thấp nhưng một số nhóm hydroxyl của tinh bột cũng bị oxy hóa tạo
thành các nhóm carboxyl với tỷ lệ các nhóm carboxyl tạo thành không quá 0,1% trên
tổng chất khô của sản phẩm. Tinh bột tẩy màu có các tính chất gần giống như tinh bột
nguyên liệu ban đầu nhưng chỉ số vi sinh thấp hơn do tác dụng của các chất oxy hóa sử

dụng.
- Q trình oxy hóa (oxidization): chỉ có sodium hypochloride được phép sử dụng
nhưng lượng sử dụng cho phép cao hơn nhiều so với quá trình tẩy. Quá trình này bao
gồm 2 tác động xảy ra đồng thời: gắn các nhóm carboxyl (COOH) và carbonyl (C–O)
lên mạch và depolymer hóa một phần các mạch tinh bột. Sự oxy hóa thường xảy ra ở
các carbon 2, 3 và 6 c ủa đơn vị D–glucose của mạch tinh bột. Người ta cho rằng khoảng
25% lượng tác nhân oxy hóa được dùng để cắt mạch carbon, trong khi 75% lượng tác
nhân còn lại dùng để oxy hóa các nhóm hydroxyl.
Tinh bột bị biến tính có độ nhớt thấp, độ trong cao và bền ở nhiệt độ thấp. Giống
như tinh bột thủy phân acid, hồ tinh bột oxy hóa khi nóng cũng có độ nhớt thấp do quá
trình cắt mạch tinh bột. Tuy nhiên, sự chiếm chỗ trong khơng gian của các nhóm
carboxyl và carbonyl cản trở các mạch tinh bột ngắn tiến lại gần và tái kết hợp với
nhau, do đó gel tạo thành mềm.
Dextrin
Dextrin là sản phẩm tạo thành bằng cách gia nhiệt khơ tinh bột khi có mặt acid
hoặc kiềm. Do đó, q trình tạo dextrin hóa trải qua 2 giai đoạn biến tính tinh bột: cắt
mạch và tái trùng hợp.

8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

- Giai đoạn đầu: phân giải phần nào các mạch tinh bột bằng phản ứng thủy phân.
Tinh bột được sấy tới độ ẩm 5–7%, có hoặc khơng có acid xúc tác. Sản phẩm tạo thành
gồm rất nhiều các polymer mạch ngắn.
- Giai đoạn hai: tái trùng hợp các polymer mạch ngắn này, chủ yếu bằng các liên
kết phân nhánh, tạo cấu trúc có độ phân nhánh cao. Quá trình được thực hiện bằng cách

tăng nhiệt độ với tốc độ tăng nhiệt được kiểm sốt, sau đó duy trì ở nhiệt độ thích hợp
trong thời gian xác định.
Tùy thuộc vào điều kiện dextrin hóa mà các quá trình phân giải và tái trùng hợp có
thể xảy ra đồng thời. Q trình dextrin hóa có thể tạo ra nhiều liên kết glucoside mới
ngoài các liên kết α–1,4 và α –1,6 có sẵn.
 Có 3 loại dextrin chính:
- Dextrin trắng: được tạo thành bằng cách gia nhiệt tinh bột ở nhiệt độ khơng cao
lắm (80–120oC), có acid xúc tác. Phản ứng xảy ra chủ yếu là phản ứng thủy phân cắt
mạch tinh bột.
- Dextrin vàng hay canary dextrin: sử dụng ít acid xúc tác hơn, gia nhiệt ở nhiệt độ
cao hơn (150–220oC) và thời gian dài hơn. Sản phẩm tạo thành gồm cả các sản phẩm
thủy phân và các sản phẩm tái trùng hợp.
- British gum: được sản xuất bằng cách sấy tinh bột trong thời gian sấy dài, nhiệt
độ cao (180–220oC) và tăng chậm, sử dụng rất ít hoặc khơng sử dụng chất xúc tác. Sản
phẩm chủ yếu là các polymer đã tái trùng hợp.
Tinh bột biến tính bằng cách làm bền hóa hoặc gắn thêm nhóm thế
(stabilization, substitution)
Tinh bột tự nhiên sau khi hồ hóa thường có xu hướng tạo thành các gel cứng do sự
sắp xếp và kết hợp của các phân tử amylose và tách nước (hiện tượng thối hóa). Để
hạn chế hiện tượng này, các nhóm hydroxyl trong phân tử tinh bột sẽ được làm bền
bằng liên kết với những nhóm chức hóa học cồng kềnh. Chúng sắp xếp dọc theo mạch
polymer tinh bột, chiếm chỗ trong không gian phân tử và cản trở các mạch polymer tái
kết hợp với nhau. Tinh bột biến tính bằng cách này thích hợp dùng trong các sản phẩm
thực phẩm cần làm lạnh hoặc lạnh đơng.
Hiệu quả của q trình bền hóa tinh bột phụ thuộc vào số lượng và bản chất của
nhóm thế. Mức độ thế (degree of substitution) DS là đại lượng đo số nhóm thế trên 100
9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

đơn vị anhydroglucose. Các tinh bột có DS thấp (DS < 0,2 tương ứng 2 nhóm thế trên
10 đơn vị glucose) là những tinh bột thương mại quan trọng. Khi độ DS tăng, tương tác
giữa các mạch polymer trong hạt tinh bột giảm, do dó q trình trương nở và hồ hóa
tinh bột xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn.
1.3.3. Tinh bột biến tính bằng phƣơng pháp hóa sinh
Thủy phân tinh bột bằng các enzyme chọn lọc là một q trình biến tính tinh bột
bằng phương pháp hóa sinh. Tùy thuộc vào mức độ thủy phân mà tạo thành một hỗn
hợp với các sản phẩm có độ dài mạch khác nhau như glucose (dextrose), maltose,
oligosaccharide, polysaccharide. Sản phẩm có phân tử lượng càng nhỏ thì độ ngọt càng
cao và chỉ số DE – số đương lượng đường khử (dextrose equicalent) càng cao, với chỉ
số DE – 100 tương ứng với dextrose tinh khiết và DE – 0 tương ứng với tinh bột tự
nhiên.
 Tinh bột xử lý bằng enzyme amylase
- α–amylase: là một endoenzyme, có khả năng phân cắt các liên kết α–1,4–
glycoside trên mạch tinh bột và tạo ra các sản phẩm có mạch ngắn dần, khơng thủy
phân được liên kết α–1,6 ở gần điểm phân nhánh. Khi thủy phân, độ nhớt của dịch tinh
bột bị giảm nhanh chóng, do đó quá trình thủy phân tinh bột bằng α- amylase cịn gọi là
q trình dịch hóa.
- β–amylase: là exoenzyme, có khả năng thủy phân tinh bột chậm chạp nhưng sâu
sắc. Nó tấn công từ đầu không khử của các mạch tinh bột và giải phóng ra từng đơn vị
maltose bằng cách thủy phân các liên kết α–1,4. Phản ứng dừng lại khi đến điểm phân
nhánh α–1,6 hoặc trước khi đến điểm phân nhánh nếu khơng cịn đủ số lượng đơn vị
glucose để phản ứng. Sản phẩm là đường maltose và các β–dextrin giới hạn, vì
polysachride này khơng bị phân cắt nữa.
- Glucoamylase: là endoenzyme, phản ứng cắt từng đơn vị glucose từ đầu khơng
khử của mạch tinh bột, có khả năng thủy phân cả liên kết α–1,4 và α–1,6 glycoside, và
quá trình thủy phân liên kết α–1,4 xảy ra nhanh hơn. Nếu thời gian phản ứng đủ lâu,

cuối cùng toàn bộ phân tử tinh bột sẽ được thủy phân hoàn toàn thành glucose, bất kể
mức độ phân nhánh c ủa các phân tử tinh bột.

10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

 Tinh bột xử lý bằng các enzyme cắt mạch nhánh (Debranching enyzme)
- Các enzyme cắt mạch nhánh (debranchinh enzyme): các enzyme này thủy phân
chọn lọc các liên α–1,6 glycoside. Có 2 loại enzyme này thường được sử dụng là
isoamylase và pullulanase, trong công nghiệp thường được thu nhận từ vi khuẩn.
- Cyclodextrin glycosyltransferase (CDGTase): enzyme này có thể tác động trên
hạt tinh bột đã biến tính, sản phẩm tạo thành là các mạch vòng chứa các đơn vị glucose
liên kết nhau bởi các liên kết α–1,4. Enzyme này cắt các liên kết trong mạch tinh bột để
tạo thành mạch thẳng chứa các đơn vị glucose, sau đó nối 2 đầu mạch lại tạo thành cấu
trúc vòng. CDGTase từ vi khuẩn được sử dụng để sản xuất các cyclodextrin chứa 6 (α–
cyclodextrin), 7 (β–cyclodextrin) hoặc 8 (ϒ– cyclodextrin) gốc glucose.
Tinh bột biến tính bằng cách kết hợp nhiều phương pháp
Do sự phát triển ngày càng lớn mạnh của ngành công nghệ thực phẩm và yêu cầu
ngày càng cao của các sản phẩm thực phẩm, tinh bột biến tính tạo ra phải đáp ứng tất cả
các u cầu và mục đích cơng nghệ. Chính vì lẽ đó, việc kết hợp nhiều phương pháp xử
lý tinh bột là hết sức cần thiết.
Nguyên tắc chung là lần lượt kết hợp các phương pháp vật lý, hóa học hay hóa
sinh xử lý tinh bột để đạt được mục đích cơng nghệ như mong muốn.
Ví dụ như khi ta cần một sản phẩm tinh bột có thể hồ hóa ở nhiệt độ thường đồng
thời độ nhớt thấp và giảm mức độ thối hóa xuống thấp nhất thì sẽ kết hợp xử lý nhiệt,
áp suất cao và dùng các hợp chất thích hợp để tạo liên kết ngang.

Loại tinh bột này ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi hơn do những
tính chất ưu việt của chúng.
1.3.4. Ứng dụng của tinh bột biến tính
- Tinh bột hồ hóa trước được dùng trong chế biến các thực phẩm ăn liền như bánh
pudding ăn liền và trong các ngành công nghiệp khác như khoan giếng dầu nhằm giữ
cho dung dịch khoan một lượng nước cần thiết.
- Tinh bột thủy phân acid đặc biệt hữu dụng trong công nghệ sản xuất kẹo cần quá
trình tạo gel. Các lo ại kẹo chứa tinh bột acid hóa thường mềm, cấu trúc dạng jelly, mềm
dẻo nhưng bền. Tinh bột acid hóa cũng được dùng trong công nghiệp dệt để hồ sợi, làm
cho sợi có độ bền và chịu được mài mịn. Trong sản xuất giấy, nó được dùng để làm
bóng giấy, giảm trầy xước và tăng chất lượng in của giấy.
11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

- Dextrin có độ nhớt tương đối thấp, khả năng tạo thành màng tốt, một số loại có
độ hịa tan trong nước cao, nên được dùng làm lớp phủ ngoài (coating) của các sản
phẩm thực phẩm và có thể thay thế nhiều loại gum đắt tiền. Một số dextrin đặc biệt có
độ nhớt cao được dùng làm chất thay thế cho chất béo (fat replacer) trong các sản phẩm
bánh sữa.
- Tinh bột tẩy màu thường dùng trong sản xuất thuốc. Tinh bột oxy hóa được sử
dụng để hồ hóa bề mặt trong sản xuất giấy, hồ sợi trong công nghiệp dệt. Trong thực
phẩm, tinh bột oxy hóa thường được dùng trong bột nhào và bánh mì để bao bọc các
nguyên liệu khác như thịt, cá, rau. Nó tạo cho bột nhào có độ kết dính tốt và cấu trúc
giịn cho sản phẩm khi chiên.
- Tinh bột acetate được sử dụng để hồ vải, sản xuất chỉ dai và mềm dẻo. Trong
thực phẩm, tinh bột acetate thường dùng làm chất làm đặc và chất ổn định cho nhiều

sản phẩm bao gồm cả sản phẩm cần bảo quản lạnh và đông lạnh. Tinh bột acetate
thương mại thường không bền khi đông lạnh và rã đông như tinh bột hydroxypropylate.
- Tinh bột octenylsuccinate được sử dụng là chất ổn định trong các sản phẩm thực
phẩm như các loại đồ uống và các loại nước xốt (salad dressing), làm tác nhân giữ mùi.
Tinh bột octenylsuccinate có ái l ực với các chất béo và dầu nên được dùng để thay thế
cho gum arabic trong hệ chất ổn định nhũ tương. Đây là ứng dụng quan trọng của tinh
bột octenylsuccinate và là đặc điểm ưu việt của nó so với các tinh bột biến tính khác.
- Hồ tinh bột phosphate có độ trong tốt, bền ở nhiệt độ thấp và có tính nhũ hóa.
Tinh bột này thường dùng để làm nước xốt do có khả năng cải thiện độ bền của hệ nhũ
tương dầu và giấm. Tinh bột hydroxypropylate được dùng trong các sản phẩm cần nhiệt
độ thấp hoặc các sản phẩm lạnh đơng.
- Tinh bột biến tính bằng cách tạo liên kết ngang được sử dụng nhiều trong công
nghệ thực phẩm trong các sản phẩm mà quy trình sản xuất địi hỏi nhiệt độ, pH và sự
khuấy trộn. Trong y học, tinh bột liên kết ngang với mức độ cao được dùng để pha chế
bột sát trùng trong phẫu thuật vì khơng bị trương lên khi thanh trùng bằng hơi nóng.
Tinh bột biến tính bằng phương pháp xử lý vi sóng hay áp suất cao là những sản phẩm
mới cịn đang được nghiên cứu và hồn thiện từng bước nên việc ứng dụng trong thực
tế hầu như chưa có. Nhưng với những tính chất ưu việt đã được nêu ra mà đặc biệt là

12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Quang Trí

chúng được xem là “sạch”, sau biến tính khơng khác gì so với tinh bột thường nên việc
ứng dụng rộng rãi loại tinh bột này trong tương lai gần sẽ khơng cịn gì trở ngại.
- Tinh bột biến tính bằng cách kết hợp nhiều phương pháp với nhau ngày càng thể
hiện được những tính năng cơng nghệ đặc thù nên việc ứng dụng trong thực tế dễ dàng

và phổ biến hơn. Với những ngành u cầu độ tinh sạch và tính năng cơng nghệ cao
như thực phẩm, y dược,… tinh bột này là sự lựa chọn thích hợp nhất.
1.4. Enzyme 4 – α – glucanotransferase (4αG Tase, EC.2.4.1.25)
1.4.1. Nguồn gốc enzyme 4αG Tase [38], [46]
Enzyme này cịn có những tên khác disproportionating enzyme, dextrin
glycosyltransferase,

hoặc

D–enzyme,

debranching

enzyme

maltodextrin-

glycosyltransferase, và dextrin transglycosylase.
Enzyme 4αGTase có mặt ở mơ tế bào thực vật với tên là D – enzyme, và được
nhận thấy lần đầu tiên trong tế bào mô của khoai tây. Ngồi ra, enzyme này cịn hiện
diện ở cả vi sinh vật với tên là amylomaltase. 4αGTase được nhận thấy trên Escherichia
coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas stutzeri, Streptococcus bovis, Streptococcus mitis...
1.4.2. Chức năng của enzyme 4αG Tase trong sinh vật [25]
Trong tự nhiên, enzyme 4αGTase tham gia vào hoạt động chuyển hóa glycogen
trong vi khuẩn và hình thành amylopectin trong quá trình sinh tổng hợp tinh bột ở thực
vật.
1.4.3. Điều kiện hoạt động của enzyme 4αG Tase [10], [19], [24], [46]
Ứng với mỗi vi sinh vật, 4αGTase có các đặc tính sinh hóa khác nhau. 4αGTase
bền nhiệt từ vi khuẩn Thermotoga maritima ưa nhiệt (phát triển ở nhiệt độ 55 – 90o C)
vẫn giữ được 90% hoạt tính ở nhiệt độ 55 – 80o C, nhiệt độ hoạt động tối thích là 70 oC.

Hoặc 4αGTase được phân lập từ vi khuẩn siêu ưa nhiệt cổ Pyrococcus sp. KODl
có nhiệt độ hoạt động tối ưu là 100 oC và pH hoạt động là 6 – 8, enzyme này bền nhiệt
đáng kể, có thể giữ hoạt tính sau khi xử lí nhiệt ở 100 oC trong thời gian 30 phút.
Enzyme 4αGTase từ Thermus scotoductus (TSαGT) hoạt động tối ưu ở điều kiện
pH 7.0 và nhiệt độ 75 oC, có tính bền nhiệt cao: 90% ho ạt tính enzyme vẫn cịn được giữ
sau khi ủ trong 120 phút ở 80 oC
13