Nghiên cứu chế biến tinh bột ấu biến tính và ứng dụng trong sản xuất miến

UBND TỈNH AN GIANG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN TINH BỘT ẤU
BIẾN TÍNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG
SẢN XUẤT MIẾN

Chủ nhiệm đề tài:
ThS.HỒ MINH THẢO
ThS.TRẦN XUÂN HIỂN

Long Xuyên, tháng 6 năm 2014


UBND TỈNH AN GIANG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU CHẾ BIẾN TINH BỘT ẤU
BIẾN TÍNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG
SẢN XUẤT MIẾN

Cơ quan chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

TS.HỒ THANH BÌNH

ThS.TRẦN XUÂN HIỂN
ThS.HỒ MINH THẢO

Long Xuyên, tháng 6 năm 2014


LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chúng tơi thực
hiện. Thời gian thực hiện từ tháng 9/2012 đến tháng 8/2013; các số liệu, kết quả
trình bày trong báo cáo tổng kết thực hiện đề tài là trung thực, đúng theo thực tế
thực nghiệm và phân tích tại Khu Thí nghiệm – Thực hành (Trường Đại học An
Giang). Nếu có gì gian dối chúng tôi xin chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Long Xuyên, ngày 30 tháng 6 năm 2014
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

ThS.Trần Xuân Hiển
ThS. Hồ Minh Thảo

i


CHẤP NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở “Nghiên cứu chế biến tinh bột ấu
biến tính và ứng dụng trong sản xuất miến”, do tác giả Hồ Minh Thảo và Trần
Xuân Hiển, công tác tại Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm - Khoa Nông Nghiệp &

TNTN – Trường Đại học An Giang thực hiện. Tác giả đã báo cáo kết quả nghiên
cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo Trường Đại học An Giang thông
qua ngày 16/7/2014.
Thư ký

ThS.Nguyễn Thị Lan Phương

Phản biện 1

Phản biện 2

TS.Hồ Thanh Bình

KS.Bùi Thị Dung

Chủ tịch Hội đồng

PGS,TS Võ Văn Thắng

ii


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài mặc dù gặp nhiều khó khăn nhưng
được sự giúp đỡ, động viên của Ban Giám hiệu, Quý đồng nghiệp Khoa Nơng
Nnghiệp -TNTN đã giúp chúng tơi có động lực để vượt qua khó khăn trong q
trình thí nghiệm. Chúng tơi xin trân trọng gởi lời cảm ơn đến:
- Sở Khoa học và Công nghệ Tỉnh An Giang và Trường Đại học An Giang
đã cấp kinh phí cho chúng tơi thực hiện đề tài nghiên cứu này.

- Ban Chủ nhiệm Khoa Nơng nghiệp-TNTN và Bộ phận Quản lý Khu thực
hành thí nghiệm Trường Đại học An Giang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
chúng tôi thực hiện đề tài.
- Sinh viên Nguyễn Văn Sơn và Nguyễn Văn Quận (DH10TP) cùng tham
gia thực hiện thí nghiệm và xử lý số liệu.
- Các đồng nghiệp Bộ môn Công nghệ thực phẩm và các sinh viên khóa
DH10TP đã hết lịng hỗ trợ, đóng góp nhiều ý kiến q báu giúp đỡ chúng tơi
trong suốt q trình hồn thành đề tài.
- Cơ sở sản xuất miến Mỹ Khánh đã tạo điều kiện cho chúng tơi tham quan
quy trình chế biến miến.
Xin chân thành cảm ơn!

Long Xuyên, ngày 30 tháng 6 năm 2014
Tác giả thực hiện đề tài
ThS.Hồ Minh Thảo
ThS.Trần Xuân Hiển

iii


TĨM TẮT
Ấu là lồi cây thủy sinh được trồng nhiều ở Đồng Bằng Sơng Cửu Long, có
hàm lượng tinh bột cao nên rất thuận lợi để sản xuất tinh bột cũng như các sản
phẩm từ tinh bột. Tuy nhiên, hiện nay trên thị trường chưa có sản phẩm nào có giá
trị kinh tế được chế biến từ củ ấu. Ngoài ra, do hàm lượng amylose trong tinh bột
ấu tương đối thấp nên tinh bột ấu không thuận lợi cho để chế biến các sản phẩm
dạng sợi có độ dai cao như “miến”. Hiện nay, miến là sản phẩm được nhiều
người tiêu dùng ưa thích và phần lớn được chế biến từ tinh bột dong hay đậu
xanh, có giá thành cao. Nhằm nâng cao giá trị kinh tế của cây ấu và đa dạng hóa
các sản phẩm sợi trên thị trường, việc nghiên cứu chế biến tinh bột ấu và các sản

phẩm từ tinh bột ấu là rất cần thiết. Trên cở sở đó, nội dung nghiên cứu của đề tài
bao gồm:
1). Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi và tính chất của tinh
bột ấu trong quá trình tách chiết tinh bột.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước bổ sung và thời gian xay
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch natri bisunphite (NaHSO3)
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, phơi và độ ẩm dừng
2). Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp biến tính vật lý và hóa học đến sự
thay đổi các tính chất của tinh bột ấu.
- Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp biến tính nhiệt khơ
- Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp biến tính nhiệt ẩm
- Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp biến tính hóa học
3). Khảo sát khả năng ứng dụng của tinh bột ấu biến tính trong chế biến miến.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian giữ lạnh khối bột sau khi hồ hóa
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
1). Ảnh hưởng của các yếu tố trong các công đoạn sản xuất tinh bột đến hiệu
suất thu hồi và tính chất của tinh bột ấu.
- Lượng nước bổ sung và thời gian xay ảnh hưởng có ý nghĩa thống kế đến
hiệu suất thu hồi nhưng không tác động đến cấu trúc và độ tinh khiết tinh bột. Với
tỷ lệ nước:ấu = 1:1,5 và thời gian xay 8 phút cho hiệu suất thu hồi cao nhất
(15,42%).
- Dung dịch NaHSO3 có ảnh hưởng rất nhiều đến độ trắng sáng của tinh
bột nhưng hầu như khơng có ảnh hưởng đến các tính chất khác như khả năng
trương nở, hịa tan, độ bền gel và cấu trúc hạt tinh bột. Tuy nhiên việc sử dụng
NaHSO3 lớn hơn 0,15% sự khác biệt về màu sắc là không đáng kể. Mặt khác, nếu
bỏ qua dư lượng SO2 có trong mẫu trắng (0,0114%) thì việc sử dụng dung dịch
NaHSO3 với các nồng độ lên đến 0,25% vẫn an toàn cho người tiêu dùng do lượng
SO2 cịn lại trong sản phẩm là khơng đáng kể (0,0231%).
iv

- Việc sấy tinh bột ấu ở các khoảng nhiệt độ dưới 60oC là có thể chấp nhận
được về mặt chất lượng, kể cả quá trình phơi và độ ẩm dừng hầu như khơng ảnh
hưởng nhiều đến tính chất tinh bột. Tuy nhiên, để tinh bột có màu sắc tốt và tốc độ
sấy nhanh thì nên sấy tinh bột ấu ở 55oC đến 10% ẩm (w.b.) do đây là độ ẩm
thường gặp đối với những sản phẩm tinh bột.
2). Ảnh hưởng của các phương pháp biến tính vật lý và hóa học đến sự thay đổi
các tính chất của tinh bột ấu
- Tất cả các chế độ biến tính (vật lý và hóa học) đều có ảnh hưởng nhiều
đến hàm lượng amylose, khả năng trương nở, hòa tan, cấu trúc hạt tinh bột, màu
sắc và độ bền gel của tinh bột. Các phương pháp biến tính vật lý đã làm gia tăng
một lượng đáng kể hàm lượng amylose hoặc những phân tử có cấu trúc và tính
chất tương tự amylose, tăng độ bền gel. Đây là những tính chất rất cần khi chọn
lựa loại tinh bột để sản xuất những sản phẩm sợi có độ dai cao. Nghiệm thức tối
ưu cho biến tính nhiệt khơ là xử lý tinh bột với 27% độ ẩm ở nhiệt độ 110oC trong
autoclave 45 phút; cho nhiệt ẩm là xử lý tinh bột (tỷ lệ tinh bột : nước = 1:3) ở
55oC trong 16 giờ. Trong khi đó, các phương pháp biến tính hóa học đã làm giảm
đáng kể hàm lượng amylose và làm thay đổi nhiều tính chất khác của tinh bột.
Những thay đổi này là không mong muốn khi chọn lựa tinh bột để chế biến sản
phẩm sợi có độ dai cao như miến. Tuy nhiên, phương pháp biến tính bằng dung
dịch NaOH là không ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng amylose và làm tăng độ bền
gel nên được xem là chế độ biến tính phù hợp nhất trong các chế độ xử lý hóa học.
- Kết quả so sánh các chế độ biến tính tối ưu trong từng phương pháp biến
tính (nhiệt ẩm, nhiệt khơ và hóa học) cho thấy phương pháp biến tính nhiệt ẩm
(55oC; 16 giờ) là thích hợp nhất để tạo nên loại tinh bột ấu phù hợp để chế biến
sản phẩm miến.
3). Khả năng ứng dụng của tinh bột ấu biến tính trong chế biến miến.
- Việc thay thế tinh bột ấu bằng tinh bột đậu xanh đã giúp cải thiện đáng kể
chất lượng sản phẩm miến, tuy nhiên ở ở tỷ lệ đậu xanh cao hơn 20% sự thay đổi

chất lượng sản phẩm là không nhiều. Với mục đích thay thế lượng tinh bột đậu
xanh bằng tinh bột ấu biến tính càng nhiều càng tốt do tinh bột đậu xanh có giá
thành cao thì việc chọn thông số tỷ lệ đậu xanh 20% là phù hợp. Lượng nước bổ
sung không những ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn tác động đến kỹ
thuật chế biến và ở lượng nước bổ sung là 60% là phù hợp nhất cho 2 tiêu chỉ
này
- Việc kéo dài thời gian giữ lạnh khối bột sau khi hồ hóa đã giúp cải thiện
chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, sau 4 giờ sự thay đổi chất lượng là không đáng
kể.
- Sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột ấu biến tính và miến ấu không thay đổi
chất lượng trong thời gian bảo quản 3 tháng.
Từ khóa: củ ấu, đậu xanh, tinh bột, biến tính, sấy, miến,.....

v


MỤC LỤC
Trang

LỜI CAM ĐOAN

i

CHẤP NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG

ii

LỜI CẢM ƠN

iii

TÓM TẮT

iv

MỤC LỤC

vi

DANH SÁCH BẢNG

x

DANH SÁCH HÌNH

xiii

DANH MỤC GIẢI THÍCH KÝ HIỆU, VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

xv

LỜI MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1. Tổng quan về nguyên liệu

1.1.1. Ấu
1.1.2. Đậu xanh
1.2. Khái quát về tinh bột
1.2.1. Hình dạng và cấu trúc của tinh bột
1.2.2. Các tính chất chức năng của tinh bột
1.2.3. Các phương pháp biến tính tinh bột
1.3. Các phương pháp chế biến miền và chỉ tiêu chất lượng
1.4. Chất tẩy màu tinh bột
1.5. Các quá trình chế biến cơ bản có liên quan
1.5.1. Xử lý nguyên liệu
1.5.2. Quá trình xay
1.5.3. Quá trình lọc, lắng gạn tinh bột
1.5.4. Quá trình sấy
1.6. Các nghiên cứu có liên quan
1.6.1. Các nghiên cứu về xác định các tính chất của tinh bột ấu
1.6.2. Các nghiên cứu về biến tính tinh bột ấu, các loại tinh bột
khác và ứng dụng của chúng trong chế biến sản phẩm sợi

vi

3
3
6
7
7
9
11
12
14
14

14
15
15
15
16
16
17


CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
2.2. Hóa chất
2.3. Thiết bị
2.4. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
2.5. Quy trình trích ly tinh bột ấu và chế biến miến dự kiến
2.6. Nội dung nghiên cứu

21
21
21
21
21
22
23

2.6.1. Phân tích thành phần nguyên liệu

23

2.6.2. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian xay và

lượng nước bổ sung đến hiệu suất thu hồi, hình dạng và
độ tinh khiết của tinh bột ấu
2.6.3. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch
natri bisunphite đến các tính chất của tinh bột ấu
2.6.4. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ sấy, phơi và
độ ẩm dừng đến chất lượng tinh bột ấu
2.6.5. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp biến
tính vật lý đến sự thay đổi tính chất của tinh bột ấu
2.6.6. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp biến
tính hóa học đến sự thay đổi tính chất của tinh bột ấu
2.6.7. Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và
lượng nước bổ sung đến chất lượng sản phẩm
2.6.8. Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian giữ lạnh
khối bột sau khi hồ hóa đến chất lượng sản phẩm

23

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

24
26
27
30
32
34
36

3.1. Thành phần hóa học của nguyên liệu ấu

36

3.2. Ảnh hưởng của thời gian xay và lượng nước bổ sung đến hiệu
suất thu hồi, cấu trúc và độ tinh khiết của tinh bột ấu

37

3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian xay và lượng nước bổ sung
đến hiệu suất thu hồi và độ tinh khiết của tinh bột ấu

37

3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian xay và lượng nước bổ sung
đến hình dạng hạt tinh bột ấu

40

3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch natri bisunphite (NaHSO3)
đến tính chất của tinh bột ấu

41

vii


3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch natri bisunphite đến
màu sắc tinh bột ấu

42

3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch natri bisunphite đến

cấu trúc hạt tinh bột

42

3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch natri bisunphite đến
khả năng trương nở, hòa tan, độ bền gel và lượng SO2

43

3.4. Ảnh hưởng của chế độ sấy,phơi và độ ẩm dừng đến chất lượng
tinh bột ấu

46

3.4.1. Ảnh hưởng của chế độ sấy, phơi và độ ẩm dừng đến tốc
độ sấy

46

3.4.2. Ảnh hưởng của chế độ sấy,phơi và độ ẩm dừng đến màu
sắc tinh bột

47

3.4.3. Ảnh hưởng của chế độ sấy, phơi và độ ẩm dừng đến cấu
trúc, khả năng trương nở, hòa tan và độ bền gel tinh bột

49

3.5. Ảnh hưởng của các phương pháp biến tính vật lý đến sự thay

đổi tính chất của tinh bột ấu

52

3.5.1 Ảnh hưởng của phương pháp xử lý nhiệt khô

52

3.5.2. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý nhiệt ẩm

59

3.6. Ảnh hưởng của phương pháp biến tính hóa học đến sự thay
đổi tính chất của tinh bột ấu

65

3.6.1. Ảnh hưởng của phương pháp biến tính hóa học đến hàm
lượng amylose, độ bền gel, khả năng trương nở và hòa
tan của tinh bột

65

3.6.2. Ảnh hưởng của phương pháp biến tính hóa học đến cấu
trúc hạt tinh bột

67

3.6.3. Ảnh hưởng của phương pháp biến tính hóa học đến màu
sắc hạt tinh bột

68

3.7. So sánh ảnh hưởng của phương pháp biến tính vật lý và hóa
học đến sự thay đổi tính chất của tinh bột ấu

69

3.8. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung đến chất
lượng sản phẩm miến

71

viii


3.8.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung
đến thời gian nấu, tổn thất chất tan, khả năng hấp thu
nước của sản phẩm

71

3.8.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung
đến màu sắc sản phẩm trước và sau khi nấu

75

3.8.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung
đến giá trị cảm quan của sản phẩm

80

3.9. Ảnh hưởng của thời gian trữ lạnh khối bột sau khi hồ hóa đến
chất lượng sản phẩm

81

3.9.1. Ảnh hưởng của thời gian trữ lạnh khối bột sau khi hồ
hóa đến thời gian nấu, khả năng hấp thu nước và tổn
thất chất tan của sản phẩm

82

3.9.2. Ảnh hưởng của thời gian trữ lạnh khối bột sau khi hồ
hóa đến màu sắc của sản phẩm

85

3.9.3. Ảnh hưởng của thời gian trữ lạnh khối bột sau khi hồ
hóa đến giá trị cảm quan của sản phẩm

85

3.10. Thành phần hóa học của tinh bột ấu, tinh bột ấu biến tính và
miến ấu

86

3.11. Theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm

89

3.12. Ước tính giá thành sản phẩm

91

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
4.1.1. Tách chiếc tinh bột từ củ ấu

95
95
95

4.1.2. Biến tính tinh bột ấu

95

4.1.3. Chế biến sản phẩm miến từ tinh bột ấu biến tính

96

4.2. Kiến nghị

96

TÀI LIỆU THAM KHẢO

100

PHỤ CHƯƠNG A

pc1

PHỤ CHƯƠNG B

pc2

ix


DANH SÁCH BẢNG
Trang

Bảng 1. Diện tích gieo trồng ấu tỉnh An Giang trong năm 2010 và 2011

4

Bảng 2. Thành phần dinh dưỡng của củ ấu

5

Bảng 3. Thành phần hóa học của đậu xanh

6

Bảng 4. Đặc điểm của một số loại tinh bột

8

Bảng 5. Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột

10

Bảng 6. Các phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm

22

Bảng 7. Thành phần hóa học của nguyên liệu ấu

36

Bảng 8. Ảnh hưởng của thời gian xay đến hiệu suất thu hồi và độ tinh
khiết của tinh bột

38

Bảng 9. Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung khi xay (ấu : nước) đến hiệu
suất thu hồi và độ tinh khiết của tinh bột

39

Bảng 10. Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung khi xay (ấu : nước) và thời
gian xay đến hiệu suất thu hồi và độ tinh khiết của tinh bột

40

Bảng 11. Ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaHSO3 đến màu sắc tinh bột

42

Bảng 12. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, phơi đến màu sắc tinh bột

48

Bảng 13. Ảnh hưởng của độ ẩm dừng đến màu sắc tinh bột

48

Bảng 14. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy, phơi và ẩm dừng đến màu sắc TB

48

Bảng 15. Ảnh hưởng của các chế độ sấy, phơi và độ ẩm dừng đến khả
năng trương nở, hòa tan và độ bền gel của tinh bột

51

Bảng 16. Ảnh hưởng của các chế độ biến tính nhiệt khơ đến hàm lượng
amylose, khả năng trương nở, hòa tan và độ bền gel của tinh bột

55

Bảng 17. Ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu đến màu sắc tinh bột

56

x

Bảng 18. Ảnh hưởng của thời gian biến tính đến màu sắc tinh bột

57

Bảng 19. Ảnh hưởng của các chế độ biến tính nhiệt khơ đến màu sắc TB

57

Bảng 20. Ảnh hưởng của các chế độ biến tính nhiệt ẩm đến hàm lượng
amylose, khả năng hòa tan, trương nở và độ bền gel

61

Bảng 21. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến đến màu sắc của tinh bột ấu

63

Bảng 22. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến đến màu sắc của tinh bột ấu

63

Bảng 23. Ảnh hưởng của các chế độ biến tính nhiệt khơ màu sắc tinh bột

64

Bảng 24. Ảnh hưởng của các phương pháp biến tính hóa học đến hàm
lượng amylose,khả năng trương nở,hòa tan, độ bền gel của TB

65

Bảng 25. Ảnh hưởng của các phương pháp biến tính hóa học đến màu
sắc của tinh bột

68

Bảng 26. So sánh ảnh hưởng của phương pháp biến tính vật lý và hóa
học đến hàm lượng amylose, độ bền gel, khả năng trương nở và
hòa tan của tinh bột ấu

69

Bảng 27. So sánh ảnh hưởng của phương pháp biến tính vật lý và hóa
học đến màu sắc của tinh bột ấu

70

Bảng 28. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung đến thời
gian nấu, khả năng hấp thu nước và tổn thất chất tan sản phẩm

74

Bảng 29. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh bổ sung đến màu sắc sản phẩm

77

Bảng 30. Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung đến màu sắc sản phẩm

77

Bảng 31. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung đến màu

sắc của sản phẩm

78

Bảng 32. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh và lượng nước bổ sung đến giá
trị cảm quan của sản phẩm

79

Bảng 33. Ảnh hưởng của thời gian trữ lạnh đến màu sắc sản phẩm

83

Bảng 34. Ảnh hưởng thời gian giữ lạnh đến giá trị cảm quan sản phẩm

84

xi


Bảng 35. Danh mục các chỉ tiêu cảm quan và hệ số quan trọng tương ứng
của sản phẩm tinh bột ấu và tinh bột ấu biến tính

86

Bảng 36. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh bột ấu theo TCVN

86

Bảng 37. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh bột ấu biến tính theo TCVN

87

Bảng 38. Danh mục các chỉ tiêu cảm quan và hệ số quan trọng tương ứng
của sản phẩm miến ấu

87

Bảng 39. Đánh giá chất lượng sản phẩm miến ấu theo TCVN

88

Bảng 40. Thành phần hóa học của tinh bột ấu, tinh bột ấu biến tính, miến

88

Bảng 41. Các chỉ tiêu vi sinh vật của sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột ấu
biến tính và miến ấu

89

Bảng 42. Sự thay đổi mật số vi sinh vật sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột ấu
biến tính và miến ấu theo thời gian bảo quản

89

Bảng 43. Sự thay đổi độ ẩm sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột ấu biến tính
và miến ấu theo thời gian bảo quản

90

Bảng 44. Sự thay đổi hàm lượng amylose sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột
ấu biến tính và miến ấu theo thời gian bảo quản

90

Bảng 45. Sự thay đổi độ trắng sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột ấu biến tính
và miến ấu theo thời gian bảo quản

91

Bảng 46. Ước tính giá thành sản phẩm tinh bột ấu, tinh bột ấu biến tính
miến ấu

91

Bảng 47. Đánh giá cảm quan theo thang điểm 9

pc1

Bảng 48. Điểm đánh giá mức độ ưa thích theo thang điểm Hedonic

pc1

xii


DANH SÁCH HÌNH
Trang

Hình 1. Ngun liệu ấu

3

Hình 2. Cây và hạt đậu xanh

6

Hình 3. Cấu tạo của phân tử amylose và amylopectin

9

Hình 4. Các phương pháp biến tính tinh bột

11

Hình 5. Quy trình chế biến các sản phẩm sợi bằng phương pháp cắt (a)
và phương pháp ép đùn (b)

13

Hình 6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

24

Hình 7. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

25

Hình 8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

27

Hình 9. Sơ đồ bố trí thí nghiệm biến tính tinh bột bằng xử lý nhiệt khơ

28

Hình 10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm biến tính tinh bột bằng xử lý nhiệt ẩm

29

Hình 11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm biến tính hóa học

32

Hình 12. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 6

33

Hình 13. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 7

35

Hình 14. Nguyên liệu ấu trước và sau khi bóc vỏ cứng được sử dụng
trong nghiên cứu

36

Hình 15. Hình dạng hạt tinh bột ở các chế độ xay (nghiền) khác nhau

41

Hình 16. Ảnh hưởng nồng độ NaHSO3 đến cấu trúc hạt tinh bột

43

Hình 17. Ảnh hưởng nồng độ NaHSO3 đến khả năng trương nở và hịa
tan của tinh bột

43

Hình 18. Ảnh hưởng nồng độ NaHSO3 đến độ bền gel và dư lượng SO2

44

xiii


Hình 19. Sự giảm ẩm của tinh bột ấu khi sấy ở các điều kiện khác nhau
và phơi

46

Hình 20. Ảnh hưởng nhiệt độ sấy (oC) và phơi đến khả năng trương nở,
hịa tan và độ bền gel của tinh bột

50

Hình 21. Ảnh hưởng độ ẩm dừng (%) đến khả năng trương nở, hịa tan
và độ bền gel của tinh bột

50

Hình 22. Cấu trúc hạt tinh bột ở các chế độ sấy (phơi) và độ ẩm dừng

51

Hình 23. Ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu đến hàm lượng amylose, khả
năng trương nở, hịa tan và độ bền gel của tinh bột

53

Hình 24. Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến hàm lượng amylose, khả
năng trương nở, hòa tan và độ bền gel của tinh bột

54

Hình 25. Cấu trúc hạt tinh bột ở các chế độ biến tính nhiệt khơ

58

Hình 26. Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý đến hàm lượng amylose, khả năng
hòa tan, khả năng trương nở và độ bền gel của tinh bột

60

Hình 27. Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hàm lượng amylose, khả năng
hòa tan, khả năng trương nở và độ bền gel của tinh bột

60

Hình 28. Cấu trúc hạt tinh bột ở các chế độ biến tính nhiệt ẩm

62

Hình 29. Cấu trúc hạt tinh bột ở các chế độ biến tính hóa học

67

Hình 30. So sánh ảnh hưởng của phương pháp biến tính vật lý và hóa
học đến hàm lượng amylose, độ bền gel, khả năng trương nở và
hịa tan của tinh bột ấu

70

Hình 31. Ảnh hưởng của tỷ lệ đậu xanh đến thời gian nấu, khả năng hấp
thu nước và tổn thất chất tan của sản phẩm

72

Hình 32. Ảnh hưởng của lượng nước bổ sung đến thời gian nấu, khả
năng hấp thu nước và tổn thất chất tan của sản phẩm

73

Hình 33. Ảnh hưởng thời gian trữ lạnh khối bột sau khi hồ hóa đến thời
gian nấu, khả năng hấp thu nước và tổn thất chất tan của SP

82

Hình 34. Sản phẩm tinh bột ấu

93

Hình 35. Sản phẩm tinh bột ấu biến tính

93

xiv


Hình 36. Sản phẩm miến ấu

93

Hình 37. Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu

94

Hình 38. Quy trình chế biến tinh bột ấu

98

Hình 39. Quy trình chế biến tinh bột ấu biến tính

98

Hình 40. Quy trình chế biến sản phẩm miến ấu từ tinh bột ấu biến tính

99

xv


DANH MỤC GIẢI THÍCH KÝ HIỆU, VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ
- w.b. : Độ ẩm tính theo căn bản ướt (%).
- Bao bì PP : Bao bì làm từ polypropylen
- AOAC : Viết tắt của Association of Official Analytical Chemists (Hiệp hội
các nhà hố phân tích chính thống).
- Giá trị L : Độ sáng (L = 1000), tối (L = 0) của sản phẩm.
- Giá trị a : Thể hiện màu xanh lá cây (giá trị -), đỏ (giá trị +) của sản phẩm.
- Giá trị b : Thể hiện màu dương (giá trị -), vàng (giá trị +) của sản phẩm.
- Giá trị W : Độ trắng của sản phẩm được xác định từ các giá trị L, a và b
theo công thức :



W  100  100  L  a 2  b2
2



1

2

Hình dạng của sản phẩm miến trước và sau khi nấu được đánh giá thông qua
sự trắng sáng và bóng láng của sản phẩm.
Độ cứng sản phẩm trước khi nấu là khả năng gãy khi bẻ cong sợi miến.
Độ dai của sản phẩm sau khi nấu là khả năng chịu lực khi kéo sợi miến đến

khi đứt đơi.
Độ dính của sản phẩm khi nấu là việc ép 2 sợi miến lại với nhau rồi tách
chúng ra.

xv


LỜI MỞ ĐẦU
Trong các loại nguyên liệu có chứa tinh bột; ấu là nguồn nguyên liệu mới,
rất có triển vọng để thay thế cho đậu xanh trong chế biến miến do ấu rất dễ trồng;
năng suất cao; diện tích trồng ấu ở các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL),
nhất là các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ,… không ngừng gia tăng trong
thời gian gần đây.
Đậu xanh là nguyên liệu rất thích hợp để sản xuất những sản phẩm dạng
sợi, có độ dai cao như sản phẩm miến do tinh bột đậu xanh có hàm lượng amylose
cao (khoảng 40%), ít trương nở và độ nhớt ổn định trong suốt quá trình gia nhiệt.
Tuy nhiên do năng suất thấp, giá thành cao nên việc tìm kiếm một loại nguyên liệu
khác với sản lượng dồi dào, giá thành rẻ hơn để thay thế một phần hay toàn bộ đậu
xanh trong sản xuất miến là rất hữu ích và cần thiết. Tuy nhiên để chế biến miến,
các thuộc tính của tinh bột ấu tự nhiên không thể đáp ứng yêu cầu để sản xuất các
sản phẩm sợi như miến, cần phải thực hiện q trình biến đổi các tính chất của tinh
bột ấu để tạo ra loại tinh bột có những tính năng phù hợp để chế biến sản phẩm
sợi. Có rất nhiều phương pháp để biến tính tinh bột như phương pháp vật lý, hóa
học hay thủy phân bằng enzyme; các phương pháp biến tính khác nhau làm thay
đổi các tính chất đặc trưng của tinh bột theo những hướng khác nhau. Tuy nhiên,
trong các phương pháp biến tính đó có rất nhiều phương pháp không thể sử dụng
trong lĩnh vực chế biến vì lý do an tồn và vệ sinh thực phẩm. Trong chế biến các
sản phẩm thực phẩn dạng sợi như miến, biến tính tinh bột bằng các loại enzyme
được xem là phương pháp tốt nhất, tuy nhiên phải sử dụng những enzyme chuyên
dùng với giá thành rất cao, phải nhập từ nước ngồi nên thường khơng mang lại

hiệu quả kinh tế. Chính vì vậy, trong nghiên cứu này, các phương pháp biến tính
tinh bột bằng tác nhân vật lý và hóa học sẽ được sử dụng.
Ngồi ra, hiện nay các sản phẩm chế biến từ ấu rất ít và hầu như chưa có
sản phẩm thực phẩm nào có giá trị kinh tế cao được chế biến từ củ ấu, phần lớn
chúng được tiêu thụ dưới dạng nguyên liệu thô. Cho nên giá trị kinh tế từ việc gieo
trồng ấu mang lại hiện nay là chưa cao, chưa tương xứng với tiềm năng của nó.
Chính vì vậy, đề tài sẽ góp phần nâng cao giá trị sử dụng và kinh tế của củ ấu, thúc
đẩy việc trồng ấu của người nơng dân, góp phần giải quyết việc làm cho người dân
1


trong mùa lũ; cũng như giảm sự lệ thuộc vào nguyên liệu đậu xanh trong sản xuất
miến, góp phần đa dạng các sản phẩm thực phẩm dạng sợi.
 Mục tiêu của đề tài
Trên cơ sở đó, mục tiêu nghiên cứu của đề tài nhằm xây dựng quy trình ở quy
mơ phịng thí nghiệm chế biến các sản phẩm:
- Tinh bột ấu,
- Tinh bột ấu biến tính (bằng phương pháp vật lý và hóa học),
- Sản phẩm miến làm từ 70-80% tinh bột ấu biến tính và 20-30% đậu xanh
mà chất lượng sản phẩm không hề thua kém chất lượng miến làm từ đậu xanh trên
thị trường và đảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định hiện
hành.
Qua đó, góp phần nâng cao giá trị sử dụng và kinh tế của củ ấu, thúc đẩy
việc trồng ấu của người nông dân.
 Nội dung chủ yếu của đề tài
Nội dung nghiên cứu bao gồm 3 phần chính:
 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi và tính chất của tinh
bột ấu trong q trình sản xuất tinh bột.
 Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp biến tính vật lý và hóa học đến
sự thay đổi các tính chất của tinh bột ấu.

 Khảo sát khả năng ứng dụng của tinh bột ấu biến tính trong chế biến
miến.

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về nguyên liệu
1.1.1. Ấu
1.1.1.1. Đặc điểm hình thái và sinh trưởng của ấu
Cây ấu có tên khoa học là Trapa bispinosa Roxb. [T. natans L. var.
bispinosa Makino], là loài cây thủy sinh thường sống ở những nơi ngập nước, thân
ngắn, có nhiều lơng tơ và hai thứ lá:
- Lá nổi: có phao ở cuống, hình quả trám, mép trên có răng cưa, dài 4 - 5
cm, rộng 6 - 7 cm, cuống dài 6 - 15 cm, ở giữa có phao. Mặt trên của lá thì nhẵn,
màu lục thẫm. Mặt dưới màu hung đỏ, có lơng tơ. Cuống lá xốp ruột, phình ra có
tác dụng như cái phao để nổi lên trên mặt nước.
- Lá chìm (lá ngầm): nhọn mũi, thân dài, trơng gần giống như rễ, phiến lá
giảm, phiến xẻ lông chim nhưng rất nhỏ nên trơng chỉ cịn có các đường gân.
Cây củ ấu có hoa màu trắng mọc đơn độc hay mọc ở kẽ lá, có bốn lá đài,
bốn cánh hoa, bốn nhụy, bầu nhụy có hai ơ, mỗi ơ chứa một nỗn. Trái ấu cịn gọi
củ ấu có thân hình xoan với hai góc nhọn (cịn gọi là hai sừng) chìa ra hai bên.
Sừng dài 2 cm, đầu sừng hình mũi tên, sừng do các lá đài phát triển thành. Quả ấu
cao 3,5 cm, rộng 5 cm, trong quả chứa một hạt có nhiều bột ăn được (Đỗ Bích
Huy và ctv, 2004)

H n 1 Nguyên liệu ấu
“Nguồn: Phương Lam, 2010; Huỳnh Trần Thảo My, 2011và Nguyễn Văn Hậu, 2008”

Cây ấu được trồng nhiều nơi trong cả nước. Ch ng có thể sống được quanh
năm, sinh trưởng tốt và cho năng suất cao. Thời gian trồng ấu đến khi thu hoạch là
khoảng ba tháng và quá trình thu hoạch được chia làm nhiều đợt, mỗi đợt cách
nhau 10 - 15 ngày. Cây ấu thích hợp trồng ở những nơi ruộng nước có độ sâu
khơng q 0,5 m. Tuy gọi ấu là củ nhưng đ ng ra là quả vì khi già thì ấu rụng và
3


vùi xuống bùn cho nên ấu được gọi là củ. Củ ấu được trồng trong ao, hồ có nhiều
bùn thuộc trung du và đồng bằng. Người ta nhân giống ấu bằng quả ấu già, từ quả
sẽ sinh ra những dây ấu, dùng từ 4 - 5 dây ấu này nhổ sát gốc làm một tom (nhóm)
để đem cây nhân giống tiếp hoặc trồng hẳn ở những nơi có bùn để cho rễ bám
nhanh và để lá nổi trên mặt nước. Tuy nhiên, trong tự nhiên quả già sẽ rụng xuống
bùn và tái sinh thành cây con, dễ dàng lan tỏa trên diện tích rộng của mặt nước
(Võ Văn Chi, 2004).
1.1.1.2. Tình hình trồng ấu ở tỉnh An Giang
Hàng năm, khi mùa nước nổi đến là đồng ruộng ở khu vực ĐBSCL nói
chung, n Giang nói riêng lại ngập chìm trong nước. Thời gian này cũng là l c
nông nhàn của người dân nên họ thường nuôi trồng các loại cây trồng hoặc thu
sản khác để tăng thu nhập. Trong các loại rau và các cây thủy sinh được trồng
trong mùa lũ thì cây ấu được nhiều người nơng dân lựa chọn nhất. Theo số liệu
thống kê của Sở Nông Nghiệp và PTNT n Giang (2012), diện tích trồng ấu của
tỉnh trong năm 2011 là 210 hecta, tăng khoảng 34 hecta so với năm 2010; tập
trung nhiều nhất ở các huyện Chợ Mới, Ph Tân, Tân Châu và Long Xuyên. Số
liệu cụ thể về diện tích gieo trồng ấu của các huyện ở n Giang năm 2010 và 2011
qua các mùa vụ được thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1 Diện tíc gieo trồng ấu tỉn An Giang trong năm 2010 và 2011 (Đơn
vị tính: hecta)
Năm 2010

Năm 2011

Huyện, T ị,
Đơng
Xn

Hè
Thu

Thu
Đơng

Tổng

Đơng
Xn

-

-

-

-

-

Tân Châu

25,0

-

-

25,0

Phú Tân

-

-

70,0

Châu Thành

-

-

3,5
28,5

T àn p ố

Long Xuyên

Chợ Mới
Tổng

H

Thu
Đông

Tổng

-

5,6

5,6

20,0

-

-

20,0

70,0

-

-

77,8

77,8

-

-

-

1,0

-

1,0

2,0

76,0

81,5

-

-

106,0

106,0

2,0

146,0

176,5

20,0

1,0

189,4

210,4

Hè
Thu

“Nguồn: Sở Nông nghiệp và PTNT An Giang, 2012”
Thực tế mấy năm qua, cây ấu đã gi p cho nhiều gia đình nơng dân cải thiện
cuộc sống của mình trong suốt mùa nước nổi. Diện tích trồng ấu vào mùa nước ở
4


các tỉnh Đồng Tháp, n Giang, Cần Thơ, không ngừng gia tăng trong thời gian
gần đây. Tuy nhiên, những giá tr do việc gieo trồng ấu mang lại thật sự chưa
tương xứng với tiềm năng của nó do hiện nay trên th trường hầu như chưa có sản
phẩm giá tr kinh tế cao được chế biến từ ấu.
1.1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của ấu
Củ ấu chủ yếu được dùng luộc để ăn hoặc chế biến thành bột trộn với mật
hay đường làm bánh. Ngồi ra, ấu cịn được dùng để chế biến các món đặc sản
khác như ba ba hầm củ ấu, giò heo hầm củ ấu, th t heo quay nấu củ ấu với hành,
gừng. Một số loại chè cũng dùng củ ấu nấu với hạt sen, đường phèn,....

Bảng 2 Giá trị din dƣỡng của ấu (trong 100gr ăn được)
T àn p ần din
dƣỡng

Khoai
lang

Khoai
lang ng ệ

Khoai
môn

Khoai
sọ

Khoai
tây

Gạo tẻ

Ấu

Năng lượng (Kcal)

122

115

111

117

94

344

118

Protein (g)

0,8

1,2

1,5

1,8

2,0

7,9

3,6

Lipid (g)

0,2

0,3

0,2

0,1

-

1,0

0,5

Glucid (g)

28,5

27,1

25,2

26,5

21,0

76,2

24,0

Cellulose (g)

1,3

0,8

1,2

1,2

1,0

0,4

1,0

Calci (mg)

34

36

44

64

10

30

9,0

Phospho (mg)

49

56

44

75

50

104

49,0

Sắt (mg)

1,0

0,9

0,8

1,5

1,2

1,3

0,7

Vitamin B1(mg)

0,05

0,12

0,09

0,06

0,1

0,1

0,05

Vitamin B2 (mg)

0,05

0,05

0,03

0,03

0,05

0,03

1,9

“Nguồn: Từ Giấy và ctv, 1994”
Cũng như các loại củ khác, thành phần chủ yếu trong củ ấu là tinh bột.
Theo Từ Giấy và ctv (1994), trong 100 g ăn được của củ ấu thì có khoảng 24g tinh
bột, thấp hơn rất nhiều so với số liệu được báo cáo bởi Tulyathan và ctv (2005) là
trong củ ấu có chứa đến hơn 50 tinh bột trong đó hàm lượng amylose khoảng
30 , là một nguyên liệu rất phù hợp để sản xuất tinh bột dùng trong chế biến thực
phẩm và các ngành cơng nghiệp khác. Tuy nhiên, thành phần hóa học của ấu thay
đổi theo giống, điều kiện dinh dưỡng, tập quán trồng trọt và thời điểm thu hoạch.

5


1.1.2. Đậu xan
Đậu xanh tên tiếng anh là mung bean, green bean. Tên khoa học: Vigna
radiata (L.) Wilczek var. radiata (Phaseolus radiatus L.), thuộc họ Đậu Fabaceae.
Đậu xanh là cây thảo, mọc đứng cao cỡ 50 cm. Lá có 3 lá chét, có lơng ở cả
hai mặt. Chùm hoa ở nách lá. Hoa màu vàng lục. Quả đậu hình trụ mảnh, có lơng,
chứa nhiều hạt nhỏ hình trụ ngắn, gần hình cầu, thường có màu xanh. Trong các
nước nhiệt đới và á nhiệt đới, đậu xanh chiếm gần 10 diện tích và 5 sản lượng
của các loại đậu. Cây đậu xanh có nguồn gốc tù Ấn Độ và Trung Á, được phân bố
chủ yếu ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới. Đậu xanh có chu kỳ sinh trưởng ngắn 6080 ngày từ l c mọc mầm cho đến khi chín kỹ thuật, canh tác đơn giản, dễ luân
canh, tăng vụ, trồng xen canh trồng gối vụ với nhiều loại cây khác nên ngày càng
được phát triển mạnh ở các nước nhiệt đới và á nhiệt đới và đã trở thành cây rất
được ưa thích.

“Nguồn Mungbean.html”
Hình 2: Cây và ạt đậu xan

Cùng với các loại lương thực giàu tinh bột như gạo nếp, ngơ, sắn, khoai thì
các loại đậu trong đó có đậu xanh cũng là một nguồn giàu tinh bột. Đậu xanh có
hàm lượng protein cao (23 ), cùng với protein thì tinh bột là chất chiếm nhiều
nhất trong thành phần hóa học của hạt đậu (53 ). Trong thành phần hóa học của
đậu xanh cũng có chất béo, vitamin B - chất cần thiết cho sự chuyển hoá chất béo,
protein và carbohydrate. Đậu xanh là loại thức ăn nhiều kali, ít natri (bảng 3).
Bảng 3: Thành p ần óa ọc của đậu xan
T àn p ần din dƣỡng

100 g ăn đƣợc

Đơn vị

Năng lượng

328

kcal

Nước

12,4

g

Protein tổng

23,4

g

6


Chất béo

2,4

g

Glucid tổng

53,1

g

Chất xơ

4,7

g

Tro

2,4

g

Canxi (Ca)

64

mg

Phốt-pho (P)

377

mg

Sắt (Fe)

4,8

mg

6

mg

1.132

mg

Beta-caroten

30

mcg

Vitamin C

4

mg

Vitamin B1

0,7

mg

Vitamin B2

0,2

mg

Vitamin PP

2,4

mg

Natri (Na)
Kali (K)

“Nguồn Từ Giấy và ctv, 1994”
Trong các loại ngun liệu có chứa tinh bột thì đậu xanh là nguyên liệu rất
thích hợp để sản xuất những sản phẩm dạng sợi, có độ dai cao như sản phẩm miến

do đậu xanh có hàm lượng amylose cao (khoảng 40 ), ít trương nở và độ nhớt ổn
đ nh trong suốt quá trình gia nhiệt (Tan và ctv, 2009). Hàm lượng amylose là nhân
tố quyết đ nh đến tính chất hồ hóa của tinh bột và độ bền của gel do amylose có
khả năng thối hóa nhanh và liên kết tốt với các thành phần như protein, lipid hay
amylopectin để hình thành cấu tr c xoắn ốc phức tạp, tạo cấu tr c gel bền vững.
Tinh bột có hàm lượng amylose cao rất thích hợp cho sản xuất các sản phẩm sợi
có độ dai cao (Jane và ctv, 1999; Tan và ctv, 2009). Tuy nhiên do năng suất thấp,
giá thành cao nên việc tìm kiếm một loại nguyên liệu khác với sản lượng dồi dào,
giá thành rẻ hơn để thay thế một phần hay toàn bộ đậu xanh trong sản xuất miến là
rất hữu ích.
1.2. K ái quát về tin bột
1.2.1. H n dạng và cấu trúc của tin bột
Tinh bột là nguồn dinh dưỡng dự trữ của thực vật, do cây xanh quang hợp
tạo nên có nhiều trong các loại lương thực như hạt, củ, quả . Trong vi hạt, tinh
bột tồn tại dưới dạng hạt có kính thước khoảng từ 0,02 - 0,12 nm. Cấu tạo của vi
hạt khá phức tạp. Vì hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các
7