Nghiên cứu quy trình sản xuất tinh bột từ hạt Mít theo TCVN để sử dụng làm phụ gia thực phẩm

Tinh bột là một loại nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp,trong đó, khoảng 60% tinh bột được sản xuất trên thế giới hàng năm được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và 4

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành

SỐ họp đồng: 2020.01.033 HĐ-KHCN

Chủ nhiệm đề tài: CN Văn Chí Khang

Đơn vị công tác: Viện Kỳ Thuật Công nghệ cao NTT

Thời gian thực hiện: 06 tháng (Từ tháng 01/2020 đến tháng 06/2020)

TPHCM, ngày 30 thảng 6 năm 2020

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN VỀ MÍT 3

1.1 Đặcđiếm cấu tạo, nguồn gốc, vai trò cùa cây mít 3

1.2 GĨỚĨ thiệu về tinh bột 4

1.2.1 Giới thiệuchung 4

1.2.2 cấu trúc của tinh bột 6

1.2.3 Tính chất vật lý của tinh bột 8

1.2.4 Tính chất hóa học của tinh bột 9

1.2.5 Mộtsốphuơng pháp biến tính tinh bột 11

1.2.6 GĨỚÍthiệuvề tinh bộthạtmít 11

1.2.7 Carboxymethyl hóa tinh bột 12

1.2.7.1 Cơ checarbomethyl hóatinh bột 12

1.2.7.2 Úng dụng của tinh bộtcarboxymethyl 13

1.2.8 Nghiên cứu tinhbộthạt mít ởViệt Namvà thế giới 14

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆƯ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 17

2.1 Mụctiêu nghiên cứu 17

2.2 Nội dung nghiên cứu 17

2.3 Nguyên liệu, hóa chất,dụng cụ vàthiếtbị 17

2.4 Phuơng pháp phân tích 18

2.4.1 Phuong pháp xác định thành phần chính của hạtmít,tinhbộtvàtinhbột biến tính CMS 18

2.4.2 Xác định đặc tính hóa lý của tinh bột 18

2.4.3 Đặc trunghình thái và cấu trúc của tinh bột 19

2.4.4 Đánhgiácảm quan 19

2.4.5 Xác định độ thế(DS) của tinh bột biến tính 19

2.4.6 Xác địnhhiệu suất phản ứng (RE) của tinh bột biến tính 20

2.5 Tiến trình thínghiệm 21

2.5.1 Quytrình tách vàthuhồitinh bột từhạt mít 21

2.5.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOH trong quá trình sơchế 22

2.5.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm NaOH trong quá trình sơ chế 22

2.5.1.3 So sánh ảnh hưởng của phương pháp xử lý cơ học vàphươngpháp ngâm NaOH 23

2.5.1.4 Khảo sátảnhhưởngtỉ lệ khốilượng hạtmít và nướctrongquá trình nghiền 23

2.5.1.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian trongquá trình nghiền 24

2.5.1.6 Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi trong quá trình tinh sạch 24

2.5.1.7 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/ dung môi trong quá trình tinh sạch 25

2.5.1.8 Khảo sát ảnh hưởng của số lần rửa trong quá trình tinhsạch 25

2.5.1.9 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sấy đếnchất lượng của tinh bột 26

2.5.1.10 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến chất lượng cùatinh bột 26

2.5.2 Quytrình carboxymethyl hóa tinh bột 27

2.5.2.1 Khảo sát ảnh hưởng cùa tỉ lệ dung môi IPA/ nước 28

2.5.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/ tinh bột 28

2.5.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệnMCA/ nAGU 29

2.5.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nNaOH/nMCA 29

2.5.2.5 Khảo sát ảnh hưởng cùa nhiệt độ phản ứng 30

2.5.2.6 Khảo sát ảnh hưởng của thời gianphản ứng 30

2.5.3 Xử lýsốliệu 31

CHƯƠNG 3: KỂT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Khảo sát quá trình táchvàthuhồitinhbột từ hạt mít 32

3.1.1 Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOHưong quá trình sơchế 32

3.1.2 Thí nghiệm 2: khao sátảnh hưởng của thời gian ngâm NaOH trong quátrinh sơ chế 33 3.1.3 Thí nghiệm3: so sánh ảnh hưởng của phươngphápxử lý cơ học và phương pháp ngâm NaOH 34

3.1.4 Thí nghiệm4: khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khốilượnghạt mít vànước trong quá trình

nghiền 35

3.1.5 Thí nghiệm 5:khảo sát ảnh hưởng thờigian trong quá trình nghiền 35

3.1.6 Thí nghiệm 6: khảo sát ảnh hưởng của loại dungmôitrong quá trình tinh sạch 37

3.1.7 Thí nghiệm 7: khảo sátảnhhưởngcủa tỉ lệ mầu/dung môi trong quá trình tinh sạch 38 3.1.8 Thí nghiệm 8 : khao sát ảnh hưởng của số lần rửa trong quá trình tinh sạch 39

3.1.9 Thínghiệm 9: khảo sátảnhhưởng củathời gian say đếnchấtlượngcùa tinh bột 4O 3.1.10 Thí nghiệm 10: khảo sát ảnh hưỏng nhiệt độ sấy đen chất lượng của tinh bột 41

3.1.11 ứngdụng của tinh bộtkhiphối trộn vào sản phẩm bánh bông lan 42

3.2 Khảo sát quá trìnhtạo thành tinhbột CMS 43

3.2.1 Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dungmôiIPA/ nước 43

3.2.2 Thí nghiệm 2: khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/tinh bột 45

3.2.3 Thí nghiệm 3: khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nMCA/ nAGU 46

3.2.4 Thí nghiệm 4: khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nNaOH/nMCA 48

3.2.5 Thí nghiệm 5: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 49

3.2.6 Thí nghiệm 6: khảo sát ảnh hưởng cùa thời gian phản ứng 51

3.3 Xác định một số thànhphần chính trong hạt mít, tinh bột(JS) và tinhbột biến tính (CMS) 52

3.4 Xác định một số tính chất lý, hoá của tinh bột 53

3.4.1 Độnhót của tinh bộthạt mít 53

3.4.2 Độ hòa tanvà khả năngtrương nở 54

3.4.3 Vi ảnh và kích thước hạt 55

3.4.4 NhiềuxạXRD 55

3.4.5 Phổhồng ngoại FT-IR 56

CHƯƠNG 4: KẾT LƯẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

4.1 Kết luận 57

4.2 Kiến nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 1: PHÂN TÍCH THỐNGKÊ 62

PHỤ LỤC 2:ẢNH SẢN PHÀM 81

PHỤ LỤC 3: DANH MỤC CÁC CÒNG TRÌNH ĐẢ CÒNG Bố 82

PHỤ LỤC 4: HỢP ĐỒNG, THUYẾT MINHĐÈCƯƠNG 83

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỦ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu/chữ viết tắt Ý nghĩa tương ứng

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Câymít và các phụ phẩmcủa quả mít 4

Hình 1.2: cấu trúc của hạttinhbột 7

Hình 1.3: Phảnứngthủy phân của tinh bột 10

Hình 2.1: Quy trình tách và thu hồi tinh bộttừ hạt mít 21

Hình 2.2: Sơđồ quy trình carboxymethyl hóa tinh bột 27

Hình 3.1: Thiết bị tách vỏ lụa hạt mít 35

Hình 3.2: Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng hạt mít và nước đến hiệusuất thu hồi tinh bột 35

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian nghiền đến hiệu suất thu hồi tinhbột 36

Hình 3.4: Ảnh hưởng của thờigian sấyđến độ ẩm của tinh bột 40

Hình 3.5: Ảnh hưởng của nhiệtđộ sấy đến độ ấm cùa tinh bột 41

Hình 3.6: Mức độ yêu thích cùa các mầu bánh bông lan 43

Hình 3.7: Biểu đồ biểuhiện ảnh hưởng nồng độ dungmôi đến DS và RE 44

Hình 3.8: Biểu đồ biểuhiện ảnh hưởngtỉ lệ dung môi/tinh bột đến DS và RE 45

Hình 3.9: Biểu đồ thể hiệnảnh hưởng tỉ lệ nMCA/nAGƯ đến DS và RE 47

Hình 3.10: Biểu đồthể hiện ảnh hưởngtỉ lệ nNaOH/ nMCAđến DS và RE 48

Hình 3.11: Bieu đồthế hiệnsựảnh hưởng của nhiệt độ đến DS và RE 50

Hình 3.12: Biếu đồthể hiệnsựảnh hưởng của thời gian phản ứng đến DS và RE 51

Hình 3.13: Độnhớt của tinh bộthạt mít 53

Hình 3.14: Độ hòa tan cùatinh bột hạt mít 54

Hình 3.15: Khả năngtrương nởcủa tinh bột hạt mít 54

Hình 3.16: Ảnh SEM của tinh bột hạtmít với độ phóng đại 1000 và 5000 55

Hình 3.17: Giản đồ nhiều xạ XRD của tinh bột hạt mít 55

Hình 3.18: Phổ IR của tinh bột hạtmít 56

Bảng 2.1: Bảng bốtrí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng cùa nồng độ NaOH lên cấu trúc

lệchmàu sắc dE 25Bảng 2.7: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng cùa tỉ lệ mẫu/ dung môi lên tổng

chênh lệch màu sắc dE 25

Bảng 2.8: Bảng bốtrí thí nghiệm the hiện sự ảnh hưởng của số lầnrửa lên tongchênh

lệch màu sắc dE 26Bảng 2.9: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng cùa thời gian sấy lên độ ẩmtinhbột 26

Bảng 2.10: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệtđộ sấy lên độ ẩm tinhbột 27Bảng 2.11: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi IPA/ nước

đến DS và RE 28

Bảng 2.12: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng củatỉ lệ dung môi/tinh bột đến

DS và RE 29

Bảng 2.13: Bảng bố trí thí nghiệm the hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ nMCA/ nAGƯ đến DS và RE 29

Bảng 2.14: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ nNaOH/ nMCA đến DS và RE 30

Bảng 2.15: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệtđộphản ứng đến DS và RE 30

Bảng 2.16: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến DS và RE 31

Bảng 3.1: Ket quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOH trong quá trình sơ chế 32

Bảng 3.2: Ket quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâmNaOH trong quá trình sơ che33 Bảng 3.3: Ket quả so sánh ảnh hưởng của phươngpháp xử lý cơhọc và phương pháp ngâm NaOH 34

Bảng 3.4: Hệ so L, a, b và dE khi tinh sạch ở loại dung môi khác nhau 37

Bảng 3.5: Hệ so L, a, b và dE khi tinh sạch ở tỉ lệ mẫu và ethanol khác nhau 38

Bảng 3.6: Hệ so L, a, b và dE khi tinh sạch ở tỉ lệ mẫu và ethanol khác nhau 39

Bảng 3.7: Hệ so L, a và b củatinh bộtờ thời gian sấy khác nhau 40

Bảng 3.8: Hệ so L, a và b củatinh bột khi sấy ởnhiệt độ khácnhau 41

Bảng 3.9: Bánh bông lan ở các tỉ lệ phối trộn tinh bột hạtmít khác nhau 42

Bảng 3.10: Ket quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dungmôi IP A 43

Bảng 3.11: Ket quả khảo sát tỉ lệ dungmôi/ tinh bột 45

Bảng 3.12: Ket quả khảo sát tỉ lệ số mol MCA/ so molAGU 46

Bảng 3.13: Kết quả khảo sát tỉ lệ nNaOH/ nMCA 48

Bảng 3.14: Ket quả khảo sát nhiệt độ phản ứng 49

Bảng 3.15: Ketquả khảo sát thời gian phảnứng 51

Bảng 3.16: Mộtsố thànhphần chính cùa nguyên liệu (sau khi tách vỏ) và tinh bột 52

TÓM TẤT KẾT QUẢ NGHIÊN cửu

- Bộ thông sô quytrình tách và thu hôi tinh

bột mít và tạo tinh bột biến tínhhạt mít

- 1 bàibáo tạpchí KH&CN NTT

- Bộ thôngsố quy trình táchvàthu hồi tinh bột mít và tạo tinh bộtbiến tính hạt mít

- 1 bài báo trong nước

cho thu hoạch đạt 3.793 ha, năng suất tính trên diện tích cho sản phấm là 19.3 tấn/ha, sản

lượng thu hoạch đạt hơn 73.515 tấn/năm Nhìn chung, việc canh tác mít được phânbổ đều,trong đó, tập trung nhiềunhất ở các địa phươngnhưThị xã Cai Lậy(1.250 ha), huyện Cai

Lậy(1.962ha) và huyện Cái Bè(1.367ha) Song song đó, huyện Tân Phước và huyện Châu Thành cũng đang được mở rộng canh tác, đạt lần lượt 335 ha, 159 ha diện tích trồng, cho

năng suất tương ứng 2.498 tấn/năm và 1.692 tấn/năm

Ngoài ra, de on định phát trien sản xuấtcâymíttrongthời giantới, SởNông nghiệp và

Phát triển Nông thôn Tiền Giang đã hỗ trợ tập huấn hướng dần nông dân kỳ thuật trồng, chăm sóc, quản lýtốt các loại sâu bệnh hại trên cây mít Tăng cường chuyển giao các tiến

bộ kỳ thuật vào sảnxuất, sản xuất an toàn và truy xuất nguồn gốc Hiện nay, phần lớn quảmítđượctiêu thụ theo hình thức ăn tươi, xuấtkhẩuchủ yếusang TrungQuốc và HànQuốc (70% tổng sản lượng) Bên cạnh đó, thực tế trên địa bàn tỉnh có 5 nhà máy chế biếnđông

lạnh (công ty, công ty chế biến nông sản Hải Thành, công ty Thiên Hà ) thu mua chế biến

mít và phát trien các sản phấm như: mít tách múi, mít sấy, mít đông lạnh, Điều này tạo

cơhội thúc đẩy việc mở rộng quy môtrồngmítcủa người nông dân bởinhững yếu tố thuận

lợicùa việc chuyển đối sang loại cây này Tuy nhiên, việc phát triến quá nhanh về lâu dài

sè dần đến tình trạng cung vượt quá cầu, thương lái ép giá khi sản lượng quá nhiều Bên

cạnh đó, đầu ra của nguồn phụ phẩm từ mít cũng là một bài toán chưa có lời giải cho xuhướng phát triển chung nàytrênđịa bàn tỉnh Tiền Giang

Tinh bột không những là nguồn thực phẩm nuôi sống con người mà còn là một trong

nhữngnguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệpnhư thựcphẩm, vật liệu, giấy,dệt, keo dán nhờ những tính chất đặc trưng củanó Tuynhiên, tinh bột tự nhiên vẫn cònhạn chế ở nhiều tính chất, chưađáp ứng hoàn toànnhu cầutrongnhiều lĩnh vực Vì vậy, từ

lâucác nhà khoa học đã tìm cáchbiến tính tinh bộtđể thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh

bột, nhờđó nâng cao hiệu quả sử dụng và hiệuquả kinh tế

Bên cạnh đó, sựgia tăng nhu cầu tinh bộtđược táchtừ nguồn pho biến (ngũ cốc, khoai

lang, khoai tây, sắn ) trong các sản phàm thực phấm cơ bản có ảnh hưởng lớn tới việc cung cấp các nguồntài nguyên thiên nhiên này Các nghiên cứu về tinh bột hiện nay có xu

hướng tập trung tìm kiếm các nguồn tinh bột mới Việc sử dụng các loại tinh bột mới như

tinh bột phân tách từ hạt, củ và rề của các loại câykhôngphố biếnnhư câyhọ đậu, cây thân

củ và một số loại trái cây chophép mởrộngphạm vi các tính chất mong muốn của tinhbột Điều này rất cần thiết để phát triển các sản phẩm mớitrong lĩnh vực thực phẩm, dược

phẩm và vật liệu

Hiệnnay, cùng với sự phát triển cùa nhiều công nghệ mới, việc phân tách và biến tính

tinh bộttừ các nguồn không phổ biến được xem là hướng đi đầy hứa hẹn do tận dụng tối

đa và nâng cao giátrị sử dụng nguồn nông sản trong nước, không cạnh tranh với nhu cầu

tiêu thụ tinh bộthàng ngày củacon người Bên cạnh đó, công nghệ này còn tận dụng được nguồn nguyên liệu phong phú với những tính chất độc đáo phục vụ cho các ngành công

nghiệp

Trên cơ sởđó,chúng tôiđã lựa chọn đề tàinghiêncứu: “ Nghiên cứu quy trình sản xuất

tinh bột từ hạt mít theo TCVN để sử dụng làm phụ gia thực phẩm Nội dung nghiên cứubao gồm:

- Khảo sátcác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách và thu hoi tinh bộttừ hạt mít

- Khảo sát cácyếu tố ảnh hưởng đến quá trình carboxymethyl hóa tinh bộtmít

- Phân tíchxácđịnh,đánhgiá thành phần và tính chat, chấtlượngtinh bột theo TCVN

- ứng dụng của tinh bột hạt mít khi phối vào sản phẩm thực phẩm

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN VÈ MÍT1.1 Đặc điểm cấu tạo, nguồn gốc, vai trò của cây mít

Mít (tên tiếng anh là Jackfruit) với tên khoa học Artocarpus heterophyllus, họ:Moraceae, Chi: Artocarpus, đây là loài thực vật ăn quả, mọc pho biến ở Đông Nam Á và

Brazil Mítcó rấtnhiều giống khác nhau, mồi loạitrái vàphẩm chất khác biệt nhau rất xa

như mít mật, mít tố nữ, mít nghệ và mít Thái Kích thước chênh lệch, có giống trái nặngđến vàichục kg, có giống trái nặng chỉ 300g - 400g Cây mít thuộc loại cây gồ cao từ 8-15

m Cây mít ra quả sau 3 năm tuổi và quả của nó là loại phức, hình bầu dục kích thước từ

(30-60) cmđến(20-30) cm Mítra trái vào giữa mùa xuân và chín vào cuối thánghè (tháng

7-8), là một loại trái cây không chỉ giàu dinh dường mà nhiều bộ phận của nó còn là vị

thuốc tot

Quả mít là một loạitrái câycó nhiềuthịt, ngọt và thơm Ngoại trừ lớp vỏ gai, nhữngphầncòn lại củaquảmítđềuăn được Quảmítchứa nhiều hàm lượng đường, cónhiệtlượng

cao Quảmít to có trọng lượng từ 8-13 kg, một so giống có trái nhỏhon nặng từ 1,4- 4.5 kg

vỏ dày ghồ ghề và có nhiều gai nhọn Bên trong chứa nhiều múi ăn được, múi có màu vàng tươi, dày, ráo, giòn ngọt và thơm, hạt nhỏ, ít xơ Hạtmítcómàu nâuđậm đến nâu, hạt hình elíp, dài khỏang 2-3 cm, đường kính khoảng 1-1.5 cm, có một lóp vỏ màutrắngbao quanh

Hạt cứng có chứa nhiều tinh bột và có the bảo quản khoảng 1 tháng trongđiều kiện nhiệt

độ thấp Nó có tác dụng bo trung ích khí, hạ khí, thông trung tiện, nhẹ mình, chống đói, giảm ho

Hình 1.1: Cây mít và các phụ phẩm của quả mít Bảng 1.1: Thành phần hóa học của quả mít (trên 100g phần ăn được)

A Phân tích tương đối

1.2 Giới thiệu về tinh bột

1.2.1 Giói thiệu chung

Tinh bột là sảnphấm dự trừ chính của nhiều loại cây trong quan trọng về mặt kinh

tế như lúa mì, gạo, ngô, sắn và khoai tây [1] Hạt tinh bột được cấutạo chủ yếu từ 2 loại

a-glucan là amylose và amylopectin với hàm lượng chiếm 98 - 99% so với tông khối lượng

chấtkhô [2] Ngoài ra, hạttinhbộtcòn chứa protein, lipid vàkhoáng chiếm hàmlượng thấp

nhưng đóngvai trò quan trọng trong tính chất lý hóa của tinh bột [3-5] Thành phần tro cơbản trong tinh bột là phosphorus, calcium (CaO), potassium (K?O), sodium (Na?O) và

silicon (S1O2) [6] Tinh bột là một loại nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp,trong đó, khoảng 60% tinh bột được sản xuất trên thế giới hàng năm được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và 40% còn lại trong các lĩnh vực như chất làm dày, tạomàng, tạo gel, vi bao, chấttạo đục và chất tạo nhũ [4,6] Trong các ứngdụng của tinh bột, hiện tượng hồ hóa và thóai hóa được xem là những tính chấtsơ bộvà quan trọng nhất của

tinh bột [4], Hạt mít là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng rất cao Hạt mít chứa một lượng

lớn các hợp chatpolyphenol và prebiotic Ngoài ra, Hạtmít còn là thực phấm giàutinh bột

(chiếm khoảng 22 %) và chấtxơ(3,19 %)

Bảng 1.2: Giá trị dinh dưỡng cùa hạt mít

Bên cạnh các nguôn tinh bột p

lô biên(lúa mì,ngô, khoai tây vàsăn), tinh bột từ cây

họ đậu, các loại câythân rề, câythân cỏ và từcác loại hạtđược coi là nguồntinh bột khôngphố biến Trong những năm gần đây, việc chiếtxuất và biến tính tinh bột từ các nguồnphobiến và không phổ biếnngày càng được quan tâm nghiên cứu Đã có rấtnhiềubàibáo, sáchtham khảo và công trình khoa học có liên quan đến lĩnh vực này được công bố số lượngcác nghiên cửu được công bố trong 5 năm từ 2010 - 2014 trên Scopus và Web ofKnowledge được đưa ra trong bảng 1.2

Bảng 1.3: số lượng các nghiên cứu về tinh bột được công bố trên Scopus và W.0.K giai

Các nghiên cứu cho thây, tinh bột không phô biên hoàn toàn có thê thay thê được

nguồn tinh bột phổ biếndo sự tương đồng vềcáctínhchất lí hóa Tuy nhiên, vần có sựkhácbiệt đáng kể về tính chất của tinh bột lấy từ các nguồn này do sự khác biệt về tỉ lệ amylose/amylopectin và đặc tính của các phân từ Các thànhphần như protein, lipid vàcác nhómphosphate cũng tạo nên những đặc tính khác biệt quan trọng giữatinh bột từ nguồnphổ biến và không phổ biến, ở quy mô công nghiệp, tinh bột được tách từ hạt của ngũ cốc (ngô, lúa mì, gạo), củ (khoai tây), rề (sắn, khoai lang) Trên thế giới, khoảng 48,5 triệutấntinh bột được sản xuất mồi năm trong đó chủ yếu là tinh bột ngô nhưng các loại tinh bột

khác như sắn, khoai lang, khoai tây và lúa mì cũng được sản xuất với khối lượng lớn ớ châu Âu, hàng năm khoảng 7,7 triệu tấn tinh bột nguyên liệu được sản xuất từ 19,1 triệu

tấn nguyênliệu thô, trong đóbao gồm 8,8 triệu tấn khoai tây; 5,9triệutấn ngôvà 4,4triệutấn lúa mì [9], Hiện nay, nhiều nguồn tinh bộtmới cũng đượckhai thác như khoai sọ, đậu xanh, đậu Hà Lan, [10,11] Sản lượng tinh bột toàn thế giới năm 2008 ước đạt khoảng

66triệu tấn, trong đó Mỹ là nước sản xuất nhiều nhất, sau đó đến châuÂu và châu Á

1.2.2 Cấu trúc ciia tinh bột

Cấu trúc của tinh bột: tinh bột gồm 2 thành phần chính là amylose (chiếm khoảng

20-30%) và amylopectin (chiếm khoảng 70-80%) Amylose là polysaccharide mạch thănggồm các đơn vị glucose liên kết với nhau bởi liên kết a-l,4-glycosidic có chiều dài trung

bình khoảng 500-20.000 đơn vị glucosetuỳ thuộc nguồn gốc của cây [12]

OH

Hình 1.2: cấu trúc của hạttinh bộtAmylopectin là polysaccharide mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết a-1,4-glycosidic còncó mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết a-l,6-glycosidic Bằng

phương pháp tán xạ ánh sáng người ta đã xác định được phân tử lượng cùa amylopectinvào khoảng 5.107 [13] Amylopectin có the chứa tới hơn một triệu đơn vị glucose nhưng chiều dài của chuồi mạch nhánh tuyến tính lại chỉ có khoảng 25-30 đơn vị glucose [14]

Phân tử amylopectin có cấu tạo như những chùm nho trong đó có xen kẽ hai loại vùng:vùng có cấu tạo chặt, sắp xếp có trật tự và cóđộtinh thế (vùng kết tinh) do đókhó bị thuỷ

phân và vùng thứ hai sắp xếp kém trật tự có nhiều điểm phân nhánh và không có độ tinh

the (vùng vô địnhhình) nên dề bị thuỷ phân Tỷ lệ amylose và amylopectin trong tinh bột

có thể ảnh hưởngtới tính chất tinh bột trong quá trình gia công và tính chất của sản phấm cuối [15] Nhìn chung, tỷ lệ amylose/amylopectin trong tinh bột khoảng 1/4, tỷ lệ này cóthe thay đổi ít nhiều phụ thuộc vào nguồn gốc tinh bột Trong tinh bột nếp (gạo nep, ngô

nếp), gần như 100% là amylopectin, trong tinh bột đậu xanh, dong riềng, hàm lượngamylose chiếm trên 50% [13]

Bảng 1.4: Tỷ lệ amylose vàamylopectin của một số loại tinh bột [16]

STT Tinh bột Amylose (%) Amylopectin (%)

1 bột tồntại dưới dạng hạt có kích thước trong k

nh tròn, hìnhbầu dục hayđa giác

số phân tửamylose cũng cóthể tham giavào các xoắn kép amylopectinnày Vùngvô định

hình trong hạt tinh bột bao gom phân tử amylose trật tự ngầu nhiênvàamylopectin

Tinh bột không tan trong nước lạnh nhưng nó hút ẩm mạnh và hấp thụ nước thuận

nghịch Gia nhiệt huyền phù tinh bột làm phá vỡ liên ket hydro bên trong hạt tinh bột vàtinh bột bắt đầu hồ hoá Hạt tinhbột sè trươngnhanh gấp nhiều lần thetích ban đầu cùa nó

Các phân tử amylose mạch thắng thoát ra khỏi hạt và đi vào dung dịch Huyền phù chứahồn hợp các phân tử amylose mạch thẳng, hạt trương, các mảnh hạt vờ và tuỳ thuộc vào

lượng nước có mặt sè tạo thành gel

1.2.3 Tính chất vật lý của tinh bột

❖ Tính chất hấp thụ

Hạt tinh bộtcó cấu tạo lồ xốp nên khi tương tác với các chất hấp thụ thì bềmặt bêntrong và bên ngoài củatinh bột đều tham dự Vì vậy, trong quá trình bảo quản, sấy và chế

biến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này

❖ Độ hoà tan ciia tinh bột

Amylose mới tách từ tinh bột có độ hoà tan cao song không bền nhanh chóng bị

thoái hoá trở nên không hoà tan trong nước Amylopectin không hoàtantrongnước ở nhiệt

độ thường mà chỉhoà tan trong nước nóng

Trong môi trường acid tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành "tinh bột hoà tan" Nếu

môi trường acid mạnh sản phẩm cuối cùng là glucose Trong môi trường kiềm, tinh bộtbị ion hoá từngphần do có sự hydrat hoá tốt hơn Tinhbột bị kết tủa trongcồn, vì vậy cồn làmột dung môi tốt đe tăng hiệu quả thu hồi bột [17],

❖ Sự trương nở và hiện tượng hồ hoá của tinh bột

Khi hoàtan tinh bột vào nước thì có sựtăng the tích hạt do sựhấp thụ nước làmhạttinh bột trươngphong lên Hiện tượng nàygọi là hiện tượng trương nở của tinh bột [18,19].Tuỳ thuộc điều kiện hồ hoá như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH môi

trường, nhiệt độ phá vỡ và trương nởhạt có the biếnđối trong một khoảng khá rộng

❖ Độ nhớt ciia hồ tinh bột

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng và

kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt Phân tử tinh bột chứa nhiều nhóm

hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập họp lại đo sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn, do đó các phântử di chuyển khó hơn [20,21]

❖ Khả năng tạo gel, tạo hình và sự thoái hoá gel tỉnh bột

Các phân tử tinhbột saukhi hồ hoá và để nguội sè tương tácvà sắp xếp lại với nhau

một cách có trật tự đe tạothành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều Đe tạo được gel thì dung dịch tinh bột với nong độ phù hợp được hồ hoá đe chuyển tinh bột thành trạng thái

hoà tan và sauđó được làm nguội Trong geltinhbột chỉcó các liên kết hydro tham gia, có

the nối trực tiếp cácmạchpolyglucozite hoặc gián tiếpthông qua phân tử nước [22,23]

1.2.4 Tính chất hóa học của tinh bột

Tinh bột làmộtpolymer carbohydrate tự nhiên có phân tử lượnglớn với nhiều nhóm hydroxyl trong phân tử nên chúng có the tham gia các phản ứng thủy phân, oxy hóa, ether

hóa, ester hóavà vớiiod

❖ Phản ứng thủy phân

Một tính chất quan trọng củatinh bộtđược ứngdụng nhiều trongcông nghiệp làcác liên kết giữa các đơn vị glucose dễ dàng bị thủy phân bang acid hay enzyme Acid có theđược dùng để thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hay ởdạng hồ hóa, trong khi enzymechỉ thủyphân có hiệuquả đối với tinh bộtở dạng hạt trương nởhay dạng paste Tất cảcác loại tinh bột đều dễ bị thủy phân bang acid thành D-glucose Mộtso enzyme thường được

dùng đe thủy phân tinh bột là a- amilaza, p- amilaza Đặc trưng của phản ứng này là sự

giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường

Hình 1.3: Phản ứng thủyphân của tinh bột

❖ Phản ứng oxi hóa

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có the b Ị oxi hóatạo thành andehyt, xetonvà tạothành cácnhómcacboxyỉ Quátrình oxyhóa phụ thuộc vào chấtoxy hóavàđiều kiện phản

ứng Phản ứng này tạo ra những nhóm carboxyl dọc theo phân tử tinh bột cũng như một

lượng nhỏ nhóm carboxyl Oxy hóa tinh bột bằng hypochloride cũng làm giảm chiều dài

mạch tinh bột, làm tăng tínhtancủa nótrongnước, đặc biệttrongkiềm loãng Các chấtoxyhóa khác như periodate tấn công vào các nhóm-OH bậc 2 liền kề, chuyển nó thành aldehid

và cắt liên kết giữa cacbon 2 và 3

❖ Phản ứng ester hóa, ether hoá

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có the tiến hành ether hoá, ester hoá Một so

monome vinyl đã được dùng đe ghép lên tinh bột Quá trình ghép được thực hiện khi các

gốc tự do tấn công lên tinh bộtvà 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 trongmôi trườngacid Khi đó xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo liên kết ngang giữa các phân tử tinh bột gầnnhau Sản phấm tạo thành không có khả năng tan trongnước

❖ Phản ứng tạo phức

Phản ứng rất đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iod Khi tương tác với iod,amylose (Am) sẽ cho phức màu xanh đặc trưng VI vậy, iod có thế coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang Đe phản ứng được với iod, các phân tử Am phải có dạng xoắn ốc đe hình thành đường xoắn ốc đơn

của Am bao quanh phân tử iod Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iod vì không tạo thành mộtvòng xoắn ốc hoànchỉnh Acid và một số muối KI, Na2SƠ4

tăng cườngđộphản ứng

Amiloza với cấuhình xoắn ốc hấpthụ được 20% khốilượng iod, tương ứng với một

vòng xoắn một phân tử iod Amilopectin tương tác với iot cho màu nâu tím về bản chất

phản ứngmàuvới iod làhình thànhnên hợp chấthấp thụ

1.2.5 Một số phương pháp biến tính tinh bột

Biếntính tinh bột là quátrìnhthay đổi cấu trúc phân tử củatinh bột, tạo ra các phân

từ polysaccharide có mạch ngắn hơnhaygắncác chất, các nhóm khác vào phântừtinhbột.Dưới tác dụng của các tác nhân biến tính, tinh bột bị thay đổi về cấu trúc vật lý, hóa học

của tinh bột Sự đa dạng về các phươngpháp biến tính dần đến các tính chất cùa tinh bộtngày càng được mởrộng và cải thiện, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành công

nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm

❖ Phương pháp vật lý: dựa trêncác lựcvật lý như ép,nén và ho hóatác dụng lêntinh

bột đelàm thay đối một số tínhchấtcủatinhbột Mộtsố các phương pháp vật lýtrongcông

nghệ biến tính tinh bột, gom:

> Phươngpháp trộn với chấtrắn trơ

> Hồ hóa sơbộ

> Gia nhiệt khô ởnhiệt độ cao

❖ Phương pháp hóa học: sử dụng những hóa chất cần thiết nhằm gắn các gốc cần

thiếtvào mạch tinh bột để làm thayđổi các tính chất đặc trưng củatinh bột Sản phẩm biến

tính hóahọc rất đa dạng,một số các phươngpháp hóa họcthông thường, bao gồm:

> Biến tính bangacid

> Biến tính bằng kiềm

> Biến tính bằngoxy hóa

> Biến tính bằngcách tạo liên kết ngang

> Biến tính bằng cách gắn thêm các gốc phosphate

1.2.6 Giới thiệu về tinh bột hạt mít • • •

Hạt mít là thực phấm có giá trị dinh dưỡng rất cao, chứamột lượng lớn các hợp chất

polyphenol và prebiotic Ngoài ra, Hạt mít còn là thực phẩm giàu tinh bột (chiếm khoảng

22%theokhối lượng tươi) vàchất xơ Tinh bột là sảnphẩm dừ trữ chính của nhiều loại cây

trồng quan trọng như lúa mì, gạo, sắn, khoai tây, cũngnhư trong hạt mít Hạttinh bộtđượccấu tạo chủ yếu từ 2 loại a-glucan là amylose và amylopectin với hàm lượng chiếm 98 - 99% so với tống khối lượng chất khô Ngoài ra, hạt tinh bột còn chứa protein, lipid và

khoáng chiếm hàm lượng thấp nhưng đóng vai trò quan trọng trong tính chất lý hóa của

tinh bột Thành phần tro cơ bản trong tinh bột là phosphorus, calcium (CaO), potassium

(K2O), sodium (Na2Ơ) vàsilicon (S1O2) Tinh bột là một loại nguồnnguyên liệu quan trọng

trong công nghiệp, trong đó, khoảng 60% tinh bột được sản xuất trên thế giới hàng năm

được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và 40% còn lại trong các lình vực như

chất làm dày, tạo màng, tạo gel, vi bao, chấttạo đục và chấttạo nhũ

1.2.7 Carboxymethyl hóa tinh bột

1.2.7.1 Cơ chế carbomethyl hóa tinh bột

Tinh bộtcarboxymethyl là một loại tinh bột biến tính quan trọng có những tính chất

riêng biệtdo sựcó mặt của một nhóm chức âm điện (-CH2COO-) Tinh bột carboxymethyl

monocloacetic acid (MCA) trong sự có mặtcủa natri hydroxit Phương pháp này dựa trên

tổng hợp ether của Williamson, phản ứng thường được tiến hành với sự có mặt của bazơ mạnh làm tăng độ ái nhân của nhóm hydroxyl, nhằm trợ giúp khảnăng trương của hạttinhbột Đây là phản ứng biến tính tinh bột được quan tâm nghiên cứu nhiều trong những năm

gần đây Độ thế là đại lượng quantrọng nhất để đánh giá mức độ biến tính carboxymethylhoá tinh bột [24]

Trong mộtmắt xích củaphân tử tinhbộtcó một nhóm-OH đính lên carbonbậc 1 vàhai nhóm -OH đính trêncarbon bậc 2 Trong đó, nhóm -OHtrên C2 hoạt động hơnđối với

tác nhâncarboxymethyl so với các nhóm -OH trên C3 vàCó bởi vì nhóm -OH trên C2 nằmgần đầu hemiacetan nên có tính acid cao hơn

Phản ứngcarboxymethyl hoá tinh bột xảy ra theo hai bước [24]:

Bước 1: NaOH phản ứng vớinhóm hydroxyl cùatinh bột(ROH) cho nhóm ankoxit

theo phản ứng :

Bước 2: Nhóm carboxymethyl được tạo thành bằng phản ứng SN2 giữa tinh bột

ankoxit và natri monocloacetat (SMCA) theo phản ứng:

SMCA và NaOH cóthế phản ứng tạo thành sản phẩm phụ natri glycolat theo phản ứng:

SMCA cũng có thế phản ứng với nước,nhưngphản ứng này chậm hơnnhiều so với

phản ứng giữa SMCAvới NaOH

Natri glycolat có thể phản ứng tiếp với chính nó hoặc với SMCA tạo thành natri điglycolat:

Hai phản ứng sau trở nên đáng chú ý khi có lượng lớnnatri glycolat

1.2.7.2 ủng dụng của tinh bột carboxymethyl

CMS làmộttinh bột biến tính quan trọng với cáctínhchấtđồngnhấtdocócác nhómchức tích điện âm CH2COO- Sự có mặt của các nhóm carboxymethyl làm gián đoạn cấu

trúc sắp xếp của tinh bộttự nhiênvà ảnh hưởng đến sự kết hợp lại của tinh bột đãhồ hóa

Biến tính tinh bột làm giảm nhiệtđộ hồ hóa, tăng khả năng hòa tan và cải thiện khả năng

bảo quản

CMS có ứng dụng rộngrãi trong các ngành công nghiệp, sử dụng chủ yếu cho mục

đích làm đặc, bảo quản, lưu trữ nước trong công nghiệp dược phâm, CMS còn được gọi

là tinh bột natri glycolat, thường được sử dụng như chất rã Nó cũng được sử dụng như mộttác nhân làm dày trong in dệt vàđặc biệt là tác nhân hồ sợi cho các sợi ưa nước [25]

CMC cũng được sử dụngrộng rãi trong các ngành công nghiệp tương tự Tuy nhiên, CMS

không chỉ có nhiều lợi thế hơn mà còn có giá thành rẻ hơn Vì vậy CMS có thể thay thếCMC trong nhiều ứng dụng côngnghiệp [25]

Trong lĩnh vực dầu: CMS ứng dụng để kiểm soát độ mất chất lỏng trong bùn khoan, tăng

độ nhớtvà tăng khả năng giữ nước của bùn

Trong công nghiệp dệt may: CMS thay thế alginat truyền thống với giá thành chỉbằng một nửa

Trong xâydựng: CMS có the sử dụng đế giữ nướctrong bộtbê tôngvà bột màu, là

chất kết dính choxi măng, cát

Trongcông nghiệp dược phàm,CMS, còn được gọi làtinh bột natri glycolat, thườngđược sử dụng như là một tác nhân phân rã CMS được liệt kê trong dược dien Hoa Kỳ và

dược điển Anh, được coi là an toàn và được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như là

mộtthànhphầncủa rấtnhiều loại nước sốt và thức ăn sẵn (ăn nhanh) Gautam Sen và SagarPal [26] đã nghiên cứu điều che được một loại thuốc (acid acetylsalixylic) từ tinh bột

carboxymethyl bằng phản ứng cùa tinh bột với muối natri của acid monochloroacetic có

mặtnatri hydroxit trong môi trườngnước

Tinh bột carboxymethyl được sử dụng như một tá dược, một loại tác nhân liên kết

để hoạt hóa thuốc Do có chứa amylose, tinh bột có khả năng hình thành một phức hệ baothể, với nhiều thành phần thực phẩm như dầu, acid béo và chất tạo mùi vị Vì vậy, chúnghoạtđộng như chấtbao và giúp tăng thời gian sửdụng của sản phấm

Tinh bột carboxymethylcùng với tinh bột cắt mạch được sửdụng làm tá dược rã Tỷ

lệ thường dùng là 2 - 6% Đâylàtádượcgâyrãviên rất nhanh dokhả năng trương nở mạnh

trong nước Khả năng rã ít bị ảnh hưởng bởi lực nén Tinh bột carboxymethyl sử dụng làm

tá dượccó các tên thươngmại như EXPLOTAB, STARCH 1500, VIVASTAR

1.2.8 Nghiên cứu tinh bột hạt mít ờ Việt Nam và thế giới

Năm 2011, Rengsutthi and Charoenrein nghiên cứu tính chất hóa lý của tinh bộttừ

hạt mít đe ứng dụng làm chất làm dày và ơn định cho tương ớt vàđăng trên tạp chí

LWT-Food Science and Technology Ket quả nghiên cứu chỉ ra rằng tinh bột hạt mít có hàm lượng amylose cao hơn và kích thước hạt nhỏ hơn nhiều tinh bột bẳp và khoai tây Nhiệt

độ hồ hóa và độ nhớt cuối của tinh bột hạt mít cao hơn tinh bột bắp và khoai tây Tinh bộthạt mít bền nhiệt hơn và chịutác động cơ học tốt hơn tinh bột bắp và khoai tây Tinh bộthạt mít dùng làmchất làm dày và ổn định phù họp cho tương ớt do sựtách serum thấp và

độ nhớt cao khi bảo quản Ngoài ra, tương ớt bổ sung tinh bột hạt mítcũng đạt chất lượng

cảm quan tốt

Năm 2014, Trêntạp chí uy tínFood Chemistry đã công bố nghiên cứu của Madruge

và các cộng sự về tính chấthóa học, hình thái và chức năng của tinh bột từ hạt mít và chỉ

ra rằng hạt mít mềm và cứng chứa 92.8% và 94.5% tinh bột Hình thái tinh bột hạt mít

giống tinh bột ngũ cốc Khả năng hồ hóa và hòa tan của tinh bột hạt mít tăng khi nhiệt độ

tăng

Năm 2016, Jayus và cộng sự đã công bo trên tập chí Agriculture and Agricultural

Science Procedia về kết quả nghiên cứu đặc tính hóa lý của bộthạtmítđược sản xuấtbằng

phương pháp lênmen bởi vikhuan Lactobacillusplantarum Ketquảnghiên cứu chỉ ra rằng

khi thực hiện thời gian lên men dài hơnthì độ trắng của tinh bột hạt mítcao hơn Ngoài ra,cấu trúcmạch tinh bột không có sự khác biệt giữa hạt mít lên men vàkhông lên men Tuy

nhiên có sự khác nhau về hàm lượng oligosaccharides đó là thời gian lên men dài hơn thì bột hạt mítcó hàm lượng raffinose cao hơn nhưng hàm lượng các oligosaccharides phân tử

cao như stachyose và verbascose lại bị giảm Từ kếtquảnghiêncứu có the thấy rang enzyme

được sinh ra trong quá trình lên menbởivikhuẩn Lactobacillus plantarum có thểphân giải

các oligosaccharides phân tửcao hơn là raffinose

Năm 2017, Choy và các cộng sự đã phân lập, đặc tính và sử dụng tinh bột hạt mít

làm chất kết lắngtiềm năngtrong xửlý nước và chỉ ra rằnghạt mít chứa trên 50% tinhbộttổng số Năng suất tinh bộttừ hạt mít đạt 18% qua quá trình trích ly bằng kiềm Hạt tinh bột thu được có dạnghình chuông kích thước từ 1,1 đến41,6 pm Tinh bột hạtmít được sử

dụng để loại bở huyền phù dạng kaolin và tảo Chlorella sp trong nước qua cơ chế hấp thụ

và kết họp cho kết quả khả quan

Năm 2017, Carla Giovana Lucaciovà các cộng sự đã đánh giáphươngpháp trích lylêncác đặc tính về cấu trúc của tinh bột từ hai loại mít Ketquả thu được rằng hàm lượng

amylose của loại mít cứng là 24-32% vàcao hơn loại mít mềm Ngoài ra, khitrích ly bằng

dung dịch NaOH Dungmôi kiềm sẽ làm giảm kích thước hạt, có the gây ra hiện tượng hồhóa tinh bột Ngoài ra, NaOH sè làm giảm đáng kể đến chỉ số tinh thể và sẽ làm thay đổihình thái hạt

Lê Thị Hồng Thúyvàcác đồng sự (2018) đãbiến tính tinh bột hạt mít theo phương

pháp carboxymethyl tong hợp và cho thấyđược rằng bề mặt cùacác hạt tinh bột biến tính

có vết nứt nhẹ và kíchthước của các hạt cóđộ dao động từ 13,74 đến 20,22 pm

CHƯƠNG 2

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu củađề tài là xây dựng quy trình sản xuấttinh bột và tinh bột

biến tính từ hạt mít (Artocarpus hetegophyllus) theo TCVN đế sử dụng làm phụ gia thực

phẩm Với mục tiêuđó đề tài đuợc chia thànhcác nội dungcụ thể nhưsau:

- Nghiên cứu thành công quy trình sản xuất tinh bột và tinh bột biến tính từhạt mít

theo TCVN để sử dụng làmphụ gia thực phẩm

- Phân tíchvà đánh giá chất lượngtinh bột thông qua các chỉ tiêu bao gồm: cảm quan, hiệu suất thu hồi, độ ẩm, tổng chênh lệch màu sắc dE

- Phân tích vàđánh giá chất lượng tinh bột biến tính thông quan hai chỉ tiêu: độ thế

DS và hiệu suất thuhồi RE

2.2 Nội dung nghiên cứu

Đe đạt được mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

- Khảo sát các yếu to ảnh hưởng đến quá trình tách vàthu hồi tinh bột từ hạt mít

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình carboxymethyl hóa tinh bột mít

- Phân tích, xác định, đánh giá thành phần và tính chất, chất lượng tinh bột theo TCVN

- ứng dụng của tinh bột hạt mítkhi phốivào sản phẩmthựcphẩm

2.3 Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị

- Nguyên liệu là hạt mít được thu gom tại các cơ sở che biến các sản phẩm từ mít

thuộc tỉnh Tiền Giang

- Hóa chat: Acid acetic, Acid chlohydric, Acid monochloacetic, Methanol, Natri

hydroxide, Isopropanol, Phenolphthalein

- Dụng cụ: Các dụng cụ dùng trong quá trình nghiên cứu là dụng cụ thủy tinh thông

dụng: cốc thủy tinh, pipet vạch, pipet bầu, đũa thủy tinh, bình định mức, bình tam giác, phiễu chiết

- Thiết bị: Một số thiết bị sử dụng nghiên cứu: máy đo pH, cân điện từ4 số, máy lytâm, máy hút chân không, máy đo độ nhớt, máy khuấy từ gia nhiệt, be điều nhiệt siêu âm, tủsấy, lò nung

2.4 Phương pháp phân tích

2.4.1 Phương pháp xác định thành phần chính của hạt mít, tinh bột

- Hàm lượng tro: xác định bằng phương pháp nung ở nhiệt độ 550°C (TCVN

9939:2013);

- Protein tổng số: xác định theo phươngpháp Kjeldahl (Pts = Nts X 6,25);

- Lipid: xác định bằng phương pháp Soxhlet (TCVN 9938:2013);

- Độ ẩm: xác định theo TCVN 9934:2013;

- Hàm lượng xơ thô: xác định theo phương pháp Schaven cải tiến;

- Màu sắc: sử dụngmáy đo màu cầm tay theo hệ so L a* b*

- Hàm lượng carbohydrate tổng: được tính theo công thức:

%Carbohydrate=100- (% độ ẩm + % tro+ % protein+ % lipit)

2.4.2 Xác định đặc tính hóa lý ciía tinh bột

- Khả năng trương nở và độ hoà tan: xác định theo phương pháp củaNisit và cộng sự[26] Cân 2 g tinh bột vào bình địnhmức và dùng nước cất định mức tới 100 mL, đưa

vào nồi cách thuỷ ở các nhiệt độ: 30, 40, 50, 60, 70, 80°C trong 30 phút, khuấy đều Sau đó ly tâm với tốcđộ 4000 vòng/phút trong 15 phútthu được hai phần: tinh bột kết

lắng và nước dịch, đem sấy khô cả 2 phần riêng biệt để xác định khả năng trương nở

và độ hoà tan của tinh bột

+ Khả năng trương nở (g/g mầu) của tinh bột tính theo côngthức:

m2Trong đó: mi: khối lượng tinh bột sau ly tâm (g);

m2: khối lượngtinh bột sau ly tâm đà sấy khô (g)

+ Độ hoà tan (%) tính theo công thức:

mTrong đó: m3: khối lượng chấthoà tan trong dung dịch sau ly tâm (g);

m: khối lượng mẫu thử

- Độ nhớt: xác định theo phương pháp của Spychaj và cộng sự [27], Hoà tan 10 g tinh

bột khô vào nước cất sao cho tổng khối lượng nướcvà tinh bột là 200 g Đun sôi hồn

hợp trong 10 phút để hồ hoá hoàn toàn Thực hiện phép đo độ nhớt bằng nhớt kế quayBrookfield (Mỳ) với tốc độ khuấy 100 rpm và quá trình hạ nhiệt độ từ 60°C đen 30°C

2.4.3 Đặc trưng hình thái và cấu trúc của tinh bột

- Hình thái bề mặt hạt tinh bột: được phântích SEMthực hiện trênthiết bị FM-6510LV

(JEOL - Nhật Bản) của ViệnKhoa học vật liệu, Viện Hàn lâm khoahọc và Công nghệ Việt

Nam

- Phổ hồng ngoại FTIR: được thực hiện trênthiết bị FTI IMPACTNicolet410trongvùng4000-400cnr' tại Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Mầu được sấykhô 2ngày trong tủ sấy chân khôngở 60 °C và sử dụng kỳ thuật épviên vóiKBr

- Đánh giá cấu trúc hạt: được đo trên máy nhiễu xạ XRD - Rơnghen SIEMENS D5000

tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam với điều kiện đo: tếbào CuKoo (À =0.15406 nm), u =35 kv, I = 35 mA, góc quét(co-29) từ 5° - 80°

- Xác định độ trắng của tinh bột mít: thông số L*,a*,b* của mầu tinh bột bằng thiết bị

2.4.4 Đánh giá cảm quan

Mầu sẽ được đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79 với mức độ yêu thích trên

thang điểm 5 từ rất ghét đến rất thích Người thử mầukhông được đào tạo có độ tuổi từ 20đến 25 tuổi là sinh viên, nhân viên và giảng viên của trường đại học Nguyễn Tất Thành.Mầucó mức độ yêuthíchcao nhất sè được chọn đeđánh giá các tính chất hóahọc của mầu

phân tích

2.4.5 Xác định độ thế (DS) của tinh bột biến tính

DS được định nghĩa là số nhóm thế trung bình của mồi đơn vị anhydroglucose(AGU) AGU chứaba nhóm hydroxyl, vì thế DS có thế đạt tối đa là 3

Độ thế(DS)cùatinh bột CMSđượcxác địnhtheo phương phápcùa Olayide và cộng

sự [28] Acid hoá các nhóm carboxymethyl trong CMS bằng dung dịch HC1 5% Tinh bột acid hoá sau đó được kết tủatrong methanol Lọc, rửa bangmethanol và sấy ở 50°C Tinh

bột khô được hòa tan bằng một lượng dư dung dịch NaOH 0,lN Chuẩn độ lượng NaOH

dư bằng dung dịch HC1 0,lN

Độ thếcủa tinh bột CMS được tính theo công thức:

Trong đó:

Ma: phân tử khối (gam/mol) của glucose khan (Ma = 162g/mol);

Mc: khối lượng mol củanhóm carboxymethyl (Mc=58g/mol);

wc: hàm lượng nhóm carboxymethyl, tính theo % trọng lượng cùa mẫu:

w ^CxMcx(Vtr-V,n)xlQ-3 :: 100

C: nồng độ HC1 dùng đe chuẩn độ(mol/L);

vtr: thetích HC1 dùng để chuẩn mầu trắng (mL);

vm: thể tích HC1 dùng để chuẩn mầu (mL);

m: khối lượng củamầu thử (g);wm: hàm ẩm(%)

2.4.6 Xác định hiệu suất phản ứng (RE) của tinh bột biến tính

Hiệu suất phản ứng (RE) làthướcđo số lượng cácnhóm cacboxymetyl liên kếttrongtinh bột Hiệu suất phản ứng (RE) đượctính theo công thức [28]:

_,_,_DSxl00

DStTrong đó DSt là DS lý thuyết, là DS giới hạn tối đa khi các chất phản ứng (MCA

hoặc NaOH) chuyển hóa hoàn toàn mà không tạo thành natri glycolat DStđược tính theo công thức:

DSt= MCA-° khi nNaOH.O > nMCA.O

nAGU,0

DSt= V1OUI> khi nNaOH.O < IlMCA.O

nAGU.O

Hình 2.1: Quy trình tách và thu hồi tinh bộttừhạt mít

Quy trình tách và thu hồi tinh bột hạt mít (JS):

Tinh bộthạtmítđược tríchly theo phương pháp của Mehnaz và cộng sự có sửa đổi

để phù họp với điều kiện thực nghiệm Lựa chọn hạt mít còn tươi, nguyênhạt, đem sấy để

tách bỏ lóp vỏ trắng Sau đó, hạt mít sẽ được loại bỏ lớp vỏ nâu bằng tác nhân vật lý Rửa sạch hạt và đem nghiền cùng nước Tiến hành phân ly tách dịch bào ngay sau khi nghiền

để loại bở bã Sau khi lắng dịch bào khoảng 16 giờ nhằm tách protein và khoáng có trong

tinh bột, loại bỏphầnnước đethuhồiphầntinh bột rắn Rửa tinh bột ởmột số lần nhất định

vàđemđi sấy đến ẩm độ xác định

Hiệu suất thu hồi tinh bột được tính theo công thức:

m0

Trong đó: ms: khối lượng tinh bột thu hồi (g);

mo: khối lượng nguyên liệuđầu(g)

2.5.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOH trong quá trình sơ chế

Mục đích: Chọn được nồng độ NaOH thích hợp

Yeu tố cố định: Thời gian ngâm (40 phút)

Yếu tố thay đổi:Nồng độ NaOH (0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%)

Chỉ tiêuđánh giá: cấu trúc sản phấm

Bảng 2.1: Bảng bố trí thí nghiệm thế hiện sự ảnh hưởng của nồngđộ NaOH lêncấu trúc sản phẩm tinh bột

2.5.I.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm NaOH trong quá trình sơ chế

Mục đích: Chọn được thời gian ngâm thích họp

Yeu tố cố định: Nồng độngâm (là kết quả của mục 2.5.1.1)

Yếu tố thay đổi: Thời gian ngâm NaOH (20 phút, 40 phút, 60 phút, 80 phút, 100 phút)

Chỉ tiêu đánh giá: cấu trúc sản phẩm

Bảng 2.2: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của thời gianngâm lêncấu trúc sản phẩm tinh bột

STT Thời gian NaOH

Mục đích: Chọn được phương pháp sơ chế thích hợp

Yeu tố thay đổi: Phương pháp sơ chế vỏ nâu (xử lý cơhọc và ngâmNaOH)

Chỉ tiêuđánh giá: cấu trúc sản phấm

Bảng 2.3: Bảng bố trí thí nghiệm the hiện sự ảnh hưởng của phương pháp sơ chế

lên cấu trúc sản phẩm tinh bột

STT Phương pháp sơ chế Cấu trúc sản phẩm

2.5.1.4 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng hạt mít và nước trong quá trình nghiền

Mục đích: Chọn được tỉ lệ khối lượng nước và hạt mít phù hợp

Yeu tố cố định: thời gian nghiền (2 phút)

Yeu tố thay đối: tỉ lệ khối lượng hạt mít và nước (1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 1/5)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệm được bố trí theo kiêu ngẫu nhiên đầy đủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu đánh giá: hiệu suất thu hồi (%)

Bảng 2.4: Bảng bố tríthí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng hạtmítvànước lên hiệu suất thu hoi tinhbột

2.5.1.5 Khảo sát ảnh hưởng của thòi gian trong quá trình nghiền

Mục đích: Chọn được thời gian nghiền thích họp

Yeu tố cố định: tỉ lệ khối lượng hạt mít vànước (là kết quả cùa mục 2.5.1.4)

Yeu tố thay đối: thời giannghiền (1 phút, 2 phút, 3 phút, 4 phút, 5 phút)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệm được bố trí theo kiêu ngầu nhiên đầy đủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu đánh giá: hiệu suất thu hồi (%)

Bảng 2.5: Bảng bố tríthí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian nghiền lên

hiệu suất thu hồi tinh bột

STT Thời gian nghiền

(phút) Hiệu suất thu hồi (%)

2.5.I.6 Khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi trong quá trình tinh sạch

Mục đích: Chọn được loại dung môi thích hợp

Yeu tố cố định: tỉ lệ mầu/ dung môi (1/4), so lần rửa (2 lần)

Yeu tố thay đổi: loại dung môi (khôngtinh sạch, nước, ethanol)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệm được bố trí theo kiểungẫu nhiên đầy đủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu đánh giá: tống chênh lệch màu sắc dE.

Bảng 2.6: Bảng bố tríthí nghiệmthể hiện sự ảnh hưởng của loại dung môi lên tổng chênh lệch màu sắc dE

1 Không tinh sạch

2.5.I.7 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/ dung môi trong quá trình tinh sạch

Mục đích: Chọn được tỉ lệ mẫu/ dung môi thích họp

Yeu tố cố định: loại dung môi (làkết quả của mục 2.5.1.6), số lần rửa (2 lần)

Yeu tố thay đổi: tỉ lệ mầu/ dung môi (1/2, 1/4, 1/6, 1/8)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệm được bố trí theo kiêu ngầu nhiên đầy đủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu đánh giá: tong chênh lệch màu sắc dE

Bảng 2.7: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu/ dungmôi

lên tổng chênh lệch màu sắc dE

STT Ti lệ mẫu/ dung môi

Yeu tố thay đối: số lầnrửa (1 lần, 2 lần, 3 lần,4 lần, 5 lần)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệmđược bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầyđủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêuđánh giá: tong chênh lệchmàu sắc dE

Bảng 2.8: Bảng bố tríthí nghiệmthê hiện sự ảnh hưởng của số lần rửa lên tông

2.5.I.9 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sây đên chat lượng của tinh bột

Mục đích: Chọn được thời gian sấy phùhợp

Yếu tố cố định: nhiệtđộ sấy (40C)

Yếu tố thay đổi: thời gian sấy (6h, 12h, 18h, 24h, 30h)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệmđược bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầyđủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêuđánh giá: độ ẩm tinh bột (%)

Bảng 2.9: Bảng bố tríthí nghiệmthể hiện sự ảnh hưởng của thời gian sấy lên độ

2.5.1.10 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến chất lượng của tinh bột

Mục đích: Chọn được nhiệtđộ sấy thích hợp

Yeu to cố định: thời gian sấy (là kết quả cùa mục 2.5.1.9)

Yếu tố thay đổi: nhiệtđộ sấy (3ƠC,40C, 50C, 60C, 70C)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệmđược bố trí theo kiểu ngẫu

nhiên đầy đủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêuđánh giá: độ ấm tinh bột (%)

Bảng 2.10: Bảng bố trí thí nghiệm thế hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ sấylên độ

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình carboxymethyl hóa tinh bột

Quy trình carboxymethyl hóa tinh bột:

Phản ứng tiến hành trong bình cầu ba co 250mL được trang bị máy khuấy từ gianhiệt, nhiệt ke vàống sinh hàn hồi lưu Cân một lượng chính xác tinh bột nguyên liệu, hòatan bằng dung dịch NaOH 5% (trong isopropanol) thích hợp, khuấy đều tạo huyền phùtrong30 phút, sau đó gia nhiệtđến nhiệtđộ phản ứng

Dung dịch MCA (trong isopropanol), sau khi được trung hòa bằng NaOH đến pH phùhợp và gia nhiệt đến nhiệtđộ phản ứng được thêm vào hồnhợp huyền phù và tiếp tục

khuấy để tối đa hóa phản ứng của tinh bột và MCA Kết thúc phản ứng, trunghoà hồn họp

bang CH3COOH Lọc và rửa sản phẩm bang ethanol 85%, sấy khô sản phẩm trong tủ sấy

ở 50°C trong24giờ

2.5.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của ti lệ dung môi IPA/ nước

Mục đích: Chọn được tỉ lệ dung môi IPA/ nước thích họp

Yếu tố cố định: tỉ lệ dung môi/ tinh bột (8/1), tỉ lệnMCA/ nAGU (1), tỉ lệ nNaOH/

nMCA (1.5), nhiệt độ phản ứng (50C),thời gian phảnứng (90 phút)

Yếu tố thay đổi: tỉ lệ dung môi IPA/ nước (6/4, 7/3, 8/2, 9/1, 10/0)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệmđược bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầyđủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêuđánh giá: độ thế DS và hiệu suất phảnứng RE (%)

Bảng 2.11: Bảng bố trí thí nghiệm thể hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ dungmôi IPA/

2.5.2.2 Khảo sát ảnh hưởng ciia ti lệ dung môi/ tinh bột

Mục đích: Chọn được tỉ lệ dung môi/ tinh bột thíchhợp

Yeu to co định: tỉ lệ dung môi IPA/nước (là kết quả của mục 2.5.2.1), tỉ lệ nMCA/ nAGU (1), tỉ lệ nNaOH/ nMCA (1.5), nhiệt độ phản ứng (50C), thời gian phản ứng (90

phút)

Yếu tố thay đổi: tỉ lệ dung môi/tinh bột (5/1, 6/1, 7/1, 8/1, 9/1, 10/1)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệmđược bố trí theo kiêu ngẫu

nhiên đầyđủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu đánh giá: độ thế DS và hiệu suất phản ứng RE (%)

Bảng 2.12: Bảng bố trí thí nghiệm thế hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/tinh

2.5.2.3 Khảo sát ảnh hưởng ciia tỉ lệ nMCA/ nAGƯ

Mục đích: Chọn được tỉ lệ nMCA/ nAGUthích hợp

Yeu to cố định: tỉ lệ dung môi IPA/ nước (là kết quả của mục 2.5.2.1), tỉ lệ dungmôi/tinh bột (làkết quả của mục 2.5.2.2), nNaOH/ nMCA(1.5), nhiệtđộ phản ứng(5ƠC),

thời gian phản ứng (90 phút)

Yếu tố thay đổi: tỉ lệ nMCA/ nAGU (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3)

Bố trí thí nghiêm: bố tríthí nghiệm 1 yếu tố, thí nghiệmđược bố trí theo kiểu ngẫu nhiên đầy đủ (CRD) Thí nghiệm lặp lại 3 lần

Chỉ tiêu đánh giá: độ the DS và hiệu suất phảnứng RE (%)

Bảng 2.13: Bảng bố trí thí nghiệm the hiện sự ảnh hưởng của tỉ lệ nMCA/ nAGU

2.5.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nNaOH/ nMCA

Mục đích: Chọn được tỉ lệ nNaOH/ nMCA thích hợp

Yeu tố cố định: tỉ lệ dung môi IPA/ nước (là kết quả cùa mục 2.5.2.1), tỉ lệ dung

môi/tinh bột (là kếtquả của mục 2.5.2.2), tỉ lệ nMCA/ nAGU (làkếtquả cùa mục 2.5.2.3),nhiệt độphản ứng (5ƠC), thời gian phản ứng (90 phút)