nghiên cứu sản xuất tinh bột từ khoai nưa (amorphophallus trifolium)

MỞ ĐẦUNước ta nằm trong ở trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, rất thuận lợi cho việcphát triển nhiều loại cây trồng trong đó các loại cây lương thực chiếm một vị trí quantrọng trong sả

MỞ ĐẦU

Nước ta nằm trong ở trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, rất thuận lợi cho việcphát triển nhiều loại cây trồng trong đó các loại cây lương thực chiếm một vị trí quantrọng trong sản xuất nông nghiệp và là nguồn nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp sảnxuất tinh bột

Tinh bột là một trong những nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệpnhư công nghiệp giấy, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán vàhiện nay đang nghiên cứu sản xuất ethanol nhiên liệu sinh học… Vì nó những tính chấtđặc trưng như tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp có khảnăng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm Nước ta có nguồn nguyên liệu tinh bột rất đadạng và phong phú Điển hình như miền Trung với điều kiện khí hậu khắc nghiệt, thời tiếtthất thường, đất đai kém màu mỡ nhưng vẫn có được những nguồn nguyên liệu tinh bộtquan trọng, với năng suất và chất lượng cao như khoai, sắn, sắn dây, huỳnh tinh… Hiệnnay sắn là một loại cây lương thực sản xuất tinh bột lớn nhất nước ta Trong những nămqua, các sản phẩm từ sắn như sắn lát, sắn viên, tinh bột sắn… đã đáp ứng được nhu cầungày càng tăng trong nước và đã bắt đầu xuất khẩu, góp phần không nhỏ vào sự phát triểncủa nghành lương thực thực phẩm nói riêng cũng như sự phát triển kinh tế đất nước nói

chung Ngoài một số cây truyền thống trên thì hiện nay cây khoai nưa (Amorphophallus trifolium) có hàm lượng tinh bột khá cao và đang được công ty Tùng Vinh trồng thí điểm

tại một số tỉnh như: Đắc Lắc- Buôn Ma Thuộc, Đà Lạt, Huế, Trà Vinh cho thấy cây thíchnghi được với nhiều điều kiện khí hậu khác nhau và trong 100g nưa khô tinh bột chiếm75,16g (Võ Văn Chi, 2012) vì vậy cây khoai nưa là một nguồn thu tinh bột đáng kể trongtương lai Chính vì thế để góp phần đa dạng hóa các sản phẩm tinh bột trong nước nên tôi

quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu sản xuất tinh bột từ củ nưa (Amorphophallus trifolium)” làm đề tài tốt nghiệp của mình.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1 Giới thiệu về cây nưa và củ nưa.

1.1.1 Đặc tính thực vật của cây nưa và củ nưa.

 Theo “Từ điển cây thuốc Việt Nam” của Võ Văn Chi (2012) tên khoa học cây

Chi (genus): Amorphophallus

Loài (species): A.Trifolium

 Đặc điểm: Củ khoai nưa (Amorphophallus Trifolium) thuộc họ ráy (Araceae), là

loại cây thảo có củ lớn hình cầu lõm, đường kính có thể tới 25cm; trước ra hoa,sau ra lá Mỗi lá chia làm 3 nhánh, các nhánh lại chia đốt, phiến lá xẻ thuỳ sâu hìnhlông chim, các thuỳ cuối hình quả trám thuôn, nhọn đầu; cuống lá thon, dài 40-80cm, nhẵn, màu xanh lục, có điểm các chấm trắng; Cụm hoa có mo lớn, phần bao

mo màu lục nhạt điểm các vết lục thẫm, ở phía mép màu hung tím, mặt trong màu

đỏ thẫm Trục hoa dài gấp đôi mo, quả mọng

 Cây khoai nưa được trồngnhiều ở Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam và Philippin Ở nước ta, các dân tộc ởmột số vùng đồi núi thuộc các tỉnh Quảng Ninh, Lạng Sơn, Hà Bắc… đã có tậpquán trồng khoai này từ lâu đời, gần đây Trà Vinh, Đà Lạt, Huế là tỉnh bắt đầutrồng phổ biến loại cây này.

 Cây khoai nưa có đặc điểm sinh lý quan trọng là một loại cây chịu được bóng râm,

có thể trồng khoai nưa dưới các cây ăn quả trong vườn

 Cây Khoai nưa có khả năng chịu hạn cao

 Cây khoai nưa có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau Tuy nhiên, đất thịt tơixốp và khả năng thoát nước tốt thì thích hợp với khoai nưa, khi thu hoạch củ sẽ caohơn về năng suất và chất lượng

 Cây khoai nưa là một loại cây ưa canxi, nếu trồng trên đất chua thì nên bón thêm

Hình 1.1: Cây nưa Trifolium

 Cây khoai nưa có thể trồng quanh năm nhưng thời vụ tốt nhất là trồng vào mùaxuân Riêng các tỉnh miền trung cần tránh những tháng có gió Lào khô và nóng(tháng 6, 7, 8).

 Cây khoai nưa không kén đất nhưng trồng khoai nưa thích hợp trên đất phù sa, đấtnâu đỏ trên đá vôi (chân núi) và đất đồi núi mức độ thoái hoá chưa mạnh, đất ẩm,hàm lượng mùn khá

 Kỹ thuật trồng

 Trồng chủ yếu bằng chồi củ: Cắt củ khoai nưa ra làm nhiều mảnh (đã lấy hết phầnbột) Mỗi mảnh củ làm giống để trồng phải có một số mắt (chồi) và có một ít rễ.Trước khi trồng phải chấm mặt trong của mảnh củ giống vào tro bếp

 Chuẩn bị đất trồng: Cuốc đất, đập tơi nhỏ, lên luống, chạy theo đường đồng mức.Hoặc cũng có thể đào từng hố 30 x 30 x 30 cm, nếu đất xấu cần phải bón lót phânchuồng hoại và phân lân Đặt các mảnh khoai xuống hố, phủ đất lên, dấn chặt, sau

đó phủ thêm một lớp đất mỏng mịn Sau cùng trên mặt hố, phủ thảm mục khô đểgiữ ẩm và hạn chế cỏ dại mọc

 Mỗi hố trồng cách nhau 50 x 50 cm, chạy theo đường đồng mức hàng cách hàng 1

 Khi cây khoai nưa ra hoa, cắt bỏ hoa để các chất dinh dưỡng tập trung vào củ

 Trong năm đầu, từ chồi mắt sẽ mọc ra một dọc lá, đến cuối năm dọc này sẽ lụi đi.Vào đầu năm sau, từ củ sẽ mọc lên một cụm hoa màu đỏ, khi cụm hoa tàn sẽ mọclên một dọc mới của năm thứ 2, sau đó sẽ lụi đi vào cuối năm này

 Thu hoạch

 Củ khoai nưa có thể to lên trong đất qua nhiều năm nhưng dùng để ăn nên thuhoạch củ 1-2 năm đầu vì càng để lâu củ càng kém phẩm chất.

 Mỗi hốc khoai cho 1 củ lớn và nhiều củ nhỏ xung quanh, nặng trung bình 2kg Nếutrồng trên đất tốt, bón nhiều phân, củ có thể nặng tới 5-6kg thậm chí có nơi cho củnặng tới 10kg

 Sau khi đào dỡ, thu hoạch củ, rũ sạch đất để vào nơi khô ráo, thoáng gió, có thể đểđược khá lâu

 Bộ phận dùng: Củ, thân, rễ.

 Đối với nông dân khoai nưa có thể trồng để lấy củ ăn Củ Khoai nưa có kích thướclớn, nếu thu hoạch sớm khi chưa già thì bở mà ít ngứa, để quá vụ mới bới thìsượng, không bở mà ngứa; để sang năm thì ngứa nhiều không ăn được Khoai nưabới sớm thì chỉ gọt vỏ, ngâm nước vo gạo độ nửa ngày, rồi nấu với một nhúmmuối độ 1 giờ là ăn được Đối với củ già, củ to thì phải xử lý bằng cách dùng vôi,tro để kiềm hoá Ta thường dùng loại củ này bổ đôi hay bổ tư thành miếng nhỏ,ngâm nước phèn một đêm, rồi nấu với một cục vôi trong 1 giờ thì mới hết ngứa.Muốn dự trữ để dùng dần thì cũng phải thái miếng ngâm nước phèn một đêm, đemphơi, rồi ngâm với nước nóng hoà vôi trong 1/2 ngày đem phơi khô

1.1.2 Thành phần hoá học của củ nưa: Trong 100g củ nưa khô có (Võ Văn Chi, 2012).

1.1.3 Một số giống nưa tại Việt Nam:

 Amorphophallus coudercii Bogn: Loài này trước đây chỉ biết có ở Campuchia.

Mới phát hiện có ở Việt Nam (Bà Rịa-Vũng Tàu: Côn Đảo)

 Amorphophallus coaetaneus (S Y Liu & S J Wei - Nưa củ nối): Loài này phân

bố khá rộng rãi từ nam Trung Quốc tới Bắc miền Trung Việt Nam

 Amorphophallus dzui Hett: Loài này chỉ biết có ở Việt Nam (Ninh Bình: CúcPhương; Thanh Hoá: Bá Thước).

 Amorphophallus corrugatus (N E Brown - Nưa đầu nhăn): Loài này trước đây chỉ

biết có ở Mianma và Thái Lan Mới phát hiện có ở Việt Nam (Cao Bằng: TràLĩnh)

 Amorphophallus harmandii ( Engler & Gehrm): Loài này trước đây chỉ biết có ở

Campuchia, nay phát hiện có ở Việt Nam (Thừa Thiên Huế)

 Amorphophallus longicomus (Hett & Serebryany - Nưa vòi dài): Loài này mới chỉ

biết có ở Việt Nam (Đắk Lắk và Ninh Thuận)

 Amorphophallus Trifolium ( nưa 3 lá): Loài này trước đây chỉ biết có ở campuchia,

mới phát hiện ở Việt Nam (Huế)

 Amorphophallus orchroleucus (Hett & Nguyễn Văn Dư - Nưa mo vàng): Loài

này mới chỉ biết có ở Việt Nam (Quảng Bình: Phong Nha-Kẻ Bàng)

 Amorphophallus sinuatus (Hett & Nguyễn Văn Dư): Loài này chỉ biết có ở Việt

Nam (Ninh Bình: Cúc Phương)

 Amorphophallus synandrifer (Hett & Nguyễn Văn Dư - Nưa hoa đực khối): Loài

này chỉ biết có ở Việt Nam (Ninh Thuận: Cà Ná)

 Amorphophallus tuberculatus (Hett & Nguyễn Văn Dư): Loài này mới chỉ biết có

ở Việt Nam (Quảng Bình: Phong Nha Kẻ Bàng)

 Steudnera colocasiifolia C Koch: Trước đây loài này chỉ biết có ở Trung Quốc,

gần đây phát hiện có ở Việt Nam (Ninh Bình: Cúc Phương)

 Homalomena vietnamense (J Bogner & Nguyễn Văn Dư): Loài này chỉ biết có ở

Việt Nam (Thừa Thiên Huế tới Khánh Hoà)

 Một số hình ảnh về hoa nưa và cây nưa:

Hình 1.3: a) Nưa Couder (Côn Đảo-Việt Nam); b) Nưa Corrugatus (Cao

Bằng-Việt Nam); c) Nưa Scaber; d) Nưa Panomemsis; e) Nưa Paeoniifolius.

1.2 Giới thiệu tổng quát về tinh bột

1.2.1 Khái niệm chung

 Trong tự nhiên tinh bột là hợp chất hữu cơ rất phổ biến và dồi dào, chỉ đứng sau

xenlulose Người ta thấy tinh bột có trong cây xanh, rễ, cành, hạt, củ và quả Tinh bột

được hình thành từ những hạt nhỏ (Roy L Whistler ,1984) trong suốt quá trình trưởng

thành và lớn lên của cây Trong thời kì ‘ngủ’ và nảy mầm, tinh bột là chất dự trữ năng

lượng cho cây Tinh bột giữ chức năng sinh học giống nhau đối với con người, động vật,

cũng như đối với các sinh vật hạ đẳng (Hoàng Kim Anh, 2008)

cde

 Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng không hoà tan trong nước nên cóthể tích tụ một lượng nước lớn trong tế bào mà vẫn không ảnh hưởng đến áp suất thẩmthấu Do đó, có thể thu được một lượng lớn tinh bột từ nhiều nguồn phong phú trong tựnhiên Tinh bột đại diện cho 60 - 90% tổng sản lượng các loại lương thực như ngô, khoaitây, lúa mì, củ mì, sắn dây, gạo, đậu, ở một số quả như chuối, táo, rau… (Hoàng KimAnh, 2008), (Lê Ngọc Tú & CS, 2000), (Roy L Whistler, 1984).

1.2.2 Hình dáng, kích thước và cấu trúc của hạt tinh bột

 Tinh bột dự trữ trong cây dưới dạng hạt Hạt tinh bột của tất cả các hệ thống códạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa giác Ngay cả trên cùng loại nguyên liệu, hìnhdáng và kích thước của chúng cũng không giống nhau (Hoàng Kim Anh, 2008) Hạt tinhbột khoai tây có kích thước lớn, của lúa mì nhỏ hơn Hạt tinh bột lúa mì, lúa mạch cấutrúc đơn giản hơn hạt tinh bột ngô… (Hoàng Kim Anh, 2008), (Maura M Bean and Carole

S Setser 1994, New York) Kích thước của các hạt tinh bột khác nhau cũng ảnh hưởngđến tính chất cơ lí của tinh bột như nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh metylen…Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp (Hoàng Kim Anh, 2008)

Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp Có nhiều phỏng đoán bản chất cấutrúc bên trong hạt tinh bột Trong luận án của Naegeli (1887), ông đã cung cấp một khokiến thức về thực vật hình thái học của tinh bột Đến thời của Meyer (1895) đã thiết lậpkhái niệm về cấu trúc hạt được sự công nhận của nhiều người nhất Theo lý thuyết này, sựpha lẫn của các phân tử được sắp xếp trong hạt theo phương thức xuyên tâm Sau đó,Samec(1897) đã có những phát hiện về cấu tạo bên ngoài của tinh bột Năm 1913,Reichert có hàng trăm vi ảnh của nhiều loại tinh bột khác nhau Còn Walton(1915) đã sưutầm trên 300 nghiên cứu về tinh bột Tất cả đều cho thấy tinh bột của mọi nguồn khácnhau đều có cấu tạo từ Amylose (Am) và Amylopectin (Ap) (Hoàng Kim Anh, 2008),(Harry W Leach, L.D MeCowen and Thomas J Schoch, 1959) Cả hai cấu tử này đềuđược cấu tạo từ α- D glucozơ, các gốc glucozơ trong chuỗi kết hợp với nhau qua liên kết

(Lê Ngọc Tú & CS, 2000) Nhờ phương pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X (HoàngKim Anh, 2008) người ta thấy các chuỗi polyglucozit của Am và Ap tạo thành xoắn ốcvới ba gốc glucozơ một vòng Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có thể cóchiều dài 0,35 – 0,7 µm, trong khi đó chiều dày của một lớp ở hạt tinh bột là 0,1µm Cácphân tử sắp xếp theo phương hướng tâm nên các mạch polysacarit phải ở dạng gấp khúcnhiều lần.

Bảng 1.1 : Kích thước hạt của một số loại tinh bột (Mai Văn Lề, Bùi Đức Hợi, 1986).

Tên gọi Kích thước hạt

(µm)

(µm)

 Ngày nay, bằng phương pháp hiển vi quang học và hiển vi điện tử, hình dáng vàcấu tạo hạt của một số tinh bột được minh hoạ rõ ràng hơn Nghiên cứu của nhiều tác giả(Maura M Bean and Carole S Setser 1994, New York), (Wurzurb, O B, 1984) cho thấyhình dạng và kích thước hạt của nhiều tinh bột như gạo, khoai tây, lúa mì, lúa mạch,ngô, sắn huỳnh tinh… Theo đó tinh bột gạo có hình đa giác có khuynh hướng kết tụ vớinhau thành chùm, tinh bột sắn có các hạt hình cầu, hình trứng và hình mũ, những cạnh bịnứt thường bị trũng, tinh bột khoai tây có hình dạng elip dẹt và hình cầu, tinh bột ngô cóhình đa giác, một số hạt có dạng hình tròn, tinh bột lúa mì có dạng cầu bằng phẳng hoặchình elip

Hình1.4: Hình ảnh kích thướt một số loại hạt tinh bột

1.2.3 Thành phần hoá học của tinh bột

Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacarit khác nhau: Am và

Ap Trong những nguyên liệu khác nhau thì hàm lượng Am và Ap cũng không giốngnhau Thường tỉ lệ Am và Ap của các tinh bột bằng ¼

(duoclieu.net)

Bảng 1.2 : Bảng hàm lượng Amylose và Amylopectin của một số loại tinh bột (Bùi Đức Hợi, 2009).

1.2.3.1 Cấu tạo và tính chất của Am

 Phân tử Am bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau Am khi ở dạng tinh thể

có cấu trúc xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 phân tử glucoza Khi ở trong hạt tinh bột,trong dung dịch hoặc trạng thái bị thoái hoá, Am thường có cấu trúc mạch giãn, khi thêmtác nhân kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc Ở trạng thái xoắn ốc, Am chomàu xanh với iôt Đường kính xoắn ốc là 12,97 Ao, chiều cao 7,91 Ao Phân tử Am cómột đầu khử và một đầu không khử, trong đó đầu khử có nhóm – OH glucozit Các gốccủa Am gắn lại với nhau nhờ liên kết α - 1,4 glucozit tạo nên một chuỗi dài khoảng 500 -

2000 đơn vị glucozơ, phân tử lượng trung bình 10000 - 300000 Am mạch thẳng có thểtạo màng và sợi với độ bền và độ mềm dẻo cao Trong khi đó phân tử Ap phân nhánhnhiều nên không thể tạo dạng sợi nhiều như Am và màng tạo thành thì dòn (Hoàng KimAnh,2008), (Maura M Bean and Carole S Setser,1994,New York),( Wurzurb, O B, 1984)

Hình1.5: Công thức cấu tạo Am

 Am mới tách ra từ hạt tinh bột thường có độ hoà tan cao, song cũng không bền vànhanh chóng bị thoái hoá Trong đa số trường hợp dung dịch Am rất nhanh chóng tạokeo ngay khi ở nhiệt độ cao Trong dung dịch, các phân tử Am có khuynh hướng liên kếtlại với nhau tạo ra các tinh thể Nếu tốc độ liên kết này chậm thì Am sẽ tạo thành mộtkhối không tan của các hạt đã bị thoái hoá Còn nếu nhanh thì dung dịch chuyển thànhthể keo

 Khi tương tác với iôt, Am cho phức màu xanh đặc trưng Iôt tinh khiết không chomàu xanh khi thêm tinh bột hoặc Am mà chỉ xảy ra khi iôt được pha trong KI hoặc HI.Nếu đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, chuỗi Am duỗi thẳng, iôt thăng hoa do nhiệt độ,

do đó iôt bị tách ra khỏi dung dịch Am nên dung dịch mất màu xanh (Hoàng Kim Anh,2008), (Harry W Leach, L.D MeCowen and Thomas J Schoch, 1959)

 Am có khả năng tạo phức với rất nhiều các hợp chất hữu cơ có cực và không cực.Phức của vitamin A với Am thường bền và ít bị oxi hoá Do đó, sử dụng Am để bảo vệvitamin trong thuốc, trong thức ăn gia súc bằng cách cho nó tạo phức với Am (Lê Ngọc

Tú & CS, 2000)

1.2.3.2 Cấu tạo và tính chất của Ap

 Trong phân tử Ap, các gốc glucozơ gắn với nhau không chỉ nhờ liên kết 1 – 4 mà còn nhờ liên kết 1- 6 Vì vậy có cả cấu trúc nhánh trong Ap Phân tử Ap chỉ có một đầu khử duy nhất (Lê Ngọc Tú & CS, 2000).

OOH

OH

OH

CH2OHOH

OOH

CH2OH

OH

Hình1.6: Công thức cấu tạo Ap

 Cấu trúc phân tử amilopectin bao gồm một nhánh trung tâm (chứa liên kết 1 – 4) từcác nhánh này phát ra các nhánh phụ có chiều dài khoảng vài chục gốc glucozơ Phân tửlượng của Ap có khoảng 107-108 (Hoàng Kim Anh, 2008)

 Khác hẳn với Am, Ap chỉ hoà tan trong nước khi đun nóng và tạo nên dung dịch có

độ nhớt cao Khi đun nóng làm thay đổi sâu sắc và không thuận nghịch cấu trúc phân tử

Ap gây trạng thái hồ hoá tinh bột Phản ứng màu của Ap với iôt xảy ra do kết quả của sựhình thành nên các hợp chất hấp thụ (Lê Ngọc Tú & CS, 2000) Phản ứng với lectin làphản ứng đặc trưng của Ap Liên kết giữa lectin với monosaccarit chủ yếu là liên kếthidro Các nhóm OH ở C2, C4, C6 của gốc monosacarit mới có thể liên kết được với lectin.Nghĩa là muốn kết tủa được với lectin thì các phân tử polysacarit bắt buộc ở trạng tháinhánh (Hoàng Kim Anh, 2008)

1.2.4 Các tính chất của tinh bột

1.2.4.1 Tính chất vật lý

a Tính chất hấp thụ

 Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hấp thụ thì bề mặt bêntrong và bên ngoài của tinh bột đều tham dự Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chếbiến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này

 Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột.Khi nghiên cứu khả năng hấp thụ các chất điện li hữu cơ có ion lớn như xanh metylen(tích điện dương) của tinh bột, người ta nhận thấy rằng tinh bột hấp thụ xanh metylen rấttốt Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột không giống nhau Đường đẳng nhiệthấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu tạo bên trong của hạt và khả năng trương nởcủa chúng (Cowie, J M O naand Greenwood, C T, 1957)

b Độ hoà tan của tinh bột

 Am mới tách từ tinh bột có độ hoà tan cao song không bền nhanh chóng bị thoáihoá trở nên không hoà tan trong nước Ap không hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường

mà chỉ hoà tan trong nước nóng

 Trong môi trường axit tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành ‘tinh bột hoà tan’ Nếumôi trường axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucozơ Còn môi trường kiềm, tinh bột bịion hoá từng phần do có sự hydrat hoá tốt hơn Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn

là một dung môi tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột

1.2.4.2 Tính chất hoá học của tinh bột

a Phản ứng với iốt

 Khi tương tác với iốt Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Vì vậy iốt có thể coi làthuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương pháp trắcquang Để phản ứng được với iôt, các phân tử Am phải có dạng xoắn ốc để hình thànhđường xoắn ốc đơn của Am bao quanh phân tử iôt Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ

một số muối KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng Cloranhydrat và một số chất khác lại

ức chế cường độ phản ứng này (Bùi Đức Hợi, 2009)

 Am với hình thể xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iôt tương ứng với mộtvòng xoắn ốc một phân tử iôt Trong phân tử I2- Am, các phân tử iôt chui vào trong vùng

ưa béo của xoắn ốc Với Ap khi xảy ra tương tác với iôt, Ap cho màu tím đỏ Về bản chấtphản ứng màu với iôt của Ap xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ

b Khả năng tạo phức

 Ngoài khả năng tạo phức với iôt, Am còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp chấthữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no (izoamylic, butylic, izoprotylic),các rượu vòng, các phenol, các xeton thấp phân tử, các axit béo dãy thấp cũng như cácaxit béo dãy cao, các este mạch thẳng và mạch vòng, các dẫn xuất benzen có nhómandehit, các nitro parafin… Khi tạo phức với các Am, các chất tạo phức cũng chiếm vịtrí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự iốt

 Ngoài ra, Ap còn cho phản ứng đặc trưng với lectin Về bản chất đây là một phảnứng giữa một protein với một polysacarit có mạch nhánh Khi lectin liên kết với α - D –glucopiranozic nằm ở đầu cuối không khử của Ap thì sẽ làm cho Ap kết tủa và tách rakhỏi dung dịch

1.2.4.3 Tính chất lưu biến

 Am đã thoái hoá không hoà tan trong nước lạnh nhưng có khả năng liên kết vớimột lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chúng Nếu để Am một lượng nước ít hơn

4 lần thì toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ và sẽ tạo ra keo

 Keo Am ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, không thuận nghịch, không cóhiện tượng co Nghiên cứu keo Am dưới kính hiển vi điện tử, người ta thấy chúng có cấutạo hạt rõ rệt, chứng tỏ tính không tan của kiểu tinh thể (Hoàng Kim Anh, 2008)

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

 Khi hoà tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làmhạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột

Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như sau: tinhbột bắp 9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai mì 28.4% (2001 AACC AnnualMeeting, Charlotte, North Carolina, October 14- 18, 2001) Một số kết quả nghiên cứu(Harry W Leach, L.D MeCowen and Thomas J Schoch, 1959) đã xác định được các yếu

tố ảnh hưởng đến sự trương nở và hoà tan của tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnhhưởng của quá trình sấy, sự lão hoá tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng củacác chất béo cho vào,…

 Trên 55 – 70 0C, các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các nhómhydroxyl phân cực Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh Kéo dài thời gian xử lýnhiệt, có thể gây nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phân từng phần và hoà tan phần nào các phần tửcấu thành của tinh bột, kèm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch Như vậy nhiệt độ để phá

vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hoá khác nhau thành dung dịchkeo gọi là nhiệt hồ hoá

 Nhiệt độ hồ hoá không phải là một điểm mà là một khoảng, nhiệt độ thấp nhất lànhiệt độ mà tại đó các hạt tinh bột bắt đầu mất tính lưỡng chiết (Bùi Đức Hợi, 2009), cònnhiệt độ cao nhất là nhiệt độ tại đó còn khoảng 10% hạt tinh bột chưa mất đi tính lưỡngchiết Tuỳ thuộc điều kiện hồ hoá như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pHmôi trường, nhiệt độ phá vỡ và trương nở hạt có thể biến đổi trong một khoảng khá rộng

 Phần lớn tinh bột bị hồ hoá khi nấu và ở trạng thái trương nở được sử dụng nhiềuhơn ở trạng thái tự nhiên

Bảng1.3: Nhiệt độ hồ hoá của một số tinh bột tự nhiên (Hoàng Kim Anh, 2008)

Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hoá(oC)

1.2.4.5 Độ nhớt của hồ tinh bột (Hoàng Kim Anh, 2008)

 Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng vàkết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo Phân tử tinh bột chứa nhiềunhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại

đồ sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độnhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó hơn

 Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính biểukiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kíchthước, thể tích, cấu trúc và sự bất đối xứng của phân tử Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ,ion Ca2+, tác nhân oxi hoá, các thuốc thử phá huỷ cầu hidro đều làm cho tương tác củacác phân tử tinh bột thay đổi, do đó làm cho độ nhớt thay đổi theo

 Độ nhớt của tinh bột tăng lên trong môi trường kiềm vì kiềm gây ion hoá các phân

tử tinh bột khiến cho chúng hydrat hoá tốt hơn Ngoài ra, nồng độ muối, nồng độ đườngcũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch

1.2.4.6 Khả năng tạo gel và sự thoái hoá gel tinh bột

 Tinh bột sau khi hồ hoá và để nguội các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại vớinhau một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều, để tạo đượcgel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải, phải được hồ hoá để chuyển tinh bộtthành trạng thái hoà tan và sau đó được làm nguội ở trạng thái yên tĩnh Trong gel tinhbột chỉ có các liên kết hidro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit hoặcgián tiếp thông qua phân tử nước

 Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và lượng dịch thể sẽtách ra, gọi là sự thoái hoá Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồisau đó cho hoà tan ra Tốc độ thoái hoá sẽ càng tăng khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt cực đạikhi pH = 7 Tốc độ thoái hoá sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH Sự thoái hoá thường kèmtheo tách nước và đặc lại của các sản phẩm dạng nửa lỏng cũng như gây cứng lại các sảnphẩm bánh mì (Hoàng Kim Anh, 2008)

1.2.4.7 Khả năng tạo hình của tinh bột

 Cũng như các hợp chất cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng rất tốt Đểtạo màng, phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhaubằng liên kết hidro và gián tiếp qua phân tử nước Để thu được màng gel có tính đàn hồicao người ta thêm vào các chất hoá dẻo (thường hay dùng glixerin) để chúng làm tăngkhoảng cách giữa các phân tử, làm giảm lực Van der Van, do đó làm yếu đi lực cố kếtnội và làm tăng động năng của các phân tử (Banks, W, Greendwood, C, T, & MuirD,D,1971)

 Liên kết của rất nhiều phân tử Am và Ap nhờ lực Van der Van và liên kết hidronên tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định Chính nhờ khả năng này mà người ta tạođược các sợi tinh bột (sợi miến, bún…) (Banks, W, Greenwood, C T, 1975), (Harry W

 Do phân tử Am dài nên lực tương tác giữa các phân tử lớn và chúng liên kết vớinhau rất chặt, nhờ vậy mà sợi tạo thành chắc và dai Đối với các tinh bột giàu Ap, cácmạch nhánh thường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tử rất yếu do đó độ bền đứtkém.

1.2.4.8 Khả năng phồng nở của tinh bột

 Khi tương tác với các chất béo và có sự tán trợ của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽtăng thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp Ta biết rằng, chất béo là chất không có cực,

có khả năng xuyên thấm qua các vật liệu gluxit như tinh bột, xenlulozơ Khi tăng nhiệt

độ thì các tương tác kị nước giữa các phân tử chất béo phát triển rất mạnh nên chúng cókhuynh hướng tụ lại với nhau, do đó có khả năng xuyên qua các ‘cửa ải’ tinh bột Đồngthời nhiệt làm cho tinh bột bị hồ hoá và chín, nhưng không khí cũng như các khí có trongkhối bột không thấm qua màng tinh bột đã tẩm béo, do đó sẽ làm tinh bột giãn và phồng

nở Các tinh bột giàu Ap (tinh bột gạo nếp) dễ hoà tan trong nước ở 95oC hơn tinh bộtgiàu Am nên có độ nhớt lớn hơn, khả năng không thấm khí lớn do đó khả năng phồng nởlớn hơn Với các tinh bột oxi hoá thì khả năng này càng mạnh vì các phân tử tích điệncùng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột có kết cấu chặt Vì vậy, có thểứng dụng tính chất này để sản xuất bánh phồng tôm (Lê Ngọc Tú & CS, 2000)

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tinh bột trong và ngoài nước

1.3.1 Lịch sử phát triển của ngành sản xuất tinh bột

 Việc sử dụng tinh bột đã biết đến rất sớm từ những năm 3500 – 4000 trước côngnguyên Tuy nhiên việc sử dụng này không được lịch sử ghi chép lại Con người chỉ biết

sử dụng tinh bột như một chất kết dính để liên kết (Roy L Whistler, 1984)

 Nhà sử học và triết học Caius Plinius Secundus đã miêu tả về việc làm nhẵn bề mặtgiấy bằng tinh bột lúa mì vào năm 130 trước công nguyên Ông đã mô tả việc sử dụngtinh bột lúa mì để làm trắng quần áo Những tài liệu của Trung quốc vào khoảng năm 312sau công nguyên đã mô tả kích thước hạt tinh bột Lúc đó, qui trình sản xuất tinh bột như

sau: hạt ngũ cốc đem ngâm trong nước 10 ngày, sau đó ép và đem trộn với nước sạch.Tiếp sau đó đem lọc trên vải len, nước lọc đem lắng, rửa lại với nước và đem phơi nắng.

Kể từ đó tinh bột được biết đến và sử dụng với nhiều mục đích khác nhau: làm cứng vải,làm thẩm mĩ, làm trắng quần áo…

 Khi công nghiệp tinh bột trở thành một nghành công nghiệp quan trọng, thì người

ta bắt đầu quan tâm đến quá trình biến đổi của tinh bột Bắt đầu từ sự khám phá quantrọng của Keerchoff vào năm 1811 Ông cho rằng đường có thể sản xuất từ tinh bột khoaitây với axit là chất xúc tác trong quá trình thuỷ phân tinh bột Sau đó là sự khám phá tình

cờ một phương pháp sản xuất dextrin hiện nay gọi là Gum Anh quốc

 Ở Châu Âu, việc sử dụng tinh bột lúa mì và đại mạch đã cho tinh bột khoai tâytrắng được sản xuất một lượng lớn ở Netherlands và Đức

 Ở Châu Mĩ, nhà máy tinh bột đầu tiên do Gilbert sáng lập ở Vtica, New york năm

1807, sau đó được thay đổi để sản xất tinh bột ngô năm 1849 Sự thay đổi từ bột mì sangtinh bột bắp bắt đầu bằng những tiến bộ trong sản xuất của Thomas Kingsford vào năm

1842, trong đó tinh bột ngô được tinh chế bằng phương pháp kiềm Nhà máy bột mìGeorge Fox bắt đầu từ năm 1842 ở Cincinnati cũng được biến đổi thành nhà máy bột bắpvào năm 1854 Việc sử dụng tinh bột khoai tây tăng nhanh cho đến năm 1895, có 64 nhàmáy hoạt động trong đó 44 là ở Vlaine gần ba tháng hoạt động đã sản xuất 24 triệu poundtinh bột chủ yếu cung cấp cho các nhà máy dệt

 Sau khám phá của Keerchoff vào năm 1811, siro dextrose, tức là D – glucozơ(sweet dextrose) có thể sản xuất bằng con đường thuỷ phân tinh bột bằng axit, nhiều nhàmáy được xây dựng để sản xuất siro ngọt Trong vòng một năm, các nhà máy được xâydựng ở Munich, Dreseen, Bochman và Thorin Năm 1876, nước Đức một mình đã có 47nhà máy sản xuất siro dextrose từ tinh bột khoai tây để sản xuất 33 triệu pound siro và 11triệu pound chất ngọt đặc

 Nhà máy siro có dung tích 30 gallon mỗi ngày, được khánh thành năm 1831 ở cảngSacket Harbor, New York nhưng sớm thất bại Năm 1880, có 140 nhà máy tinh bột sảnxuất tinh bột ngô, lúa mì, khoai tây và gạo Năm 1902, công ty tinh chế đường glucozơ sátnhập với công ty tinh bột quốc gia trở thành công ty sản xuất ngô, đã chiếm 80% sảnlượng trong nghành công nghiệp tinh bột ngô, với năng suất 65000 giạ mỗi ngày Cuộcchiến thảm khốc về giá cả giữa các công ty cuối cùng là sự ra đời của công ty tinh chếngô vào năm 1906 Đến 1958, công ty này đã là công ty tốt nhất và có sản lượng cao nhấtcủa nước Mĩ.

1.3.2 Tình hình sản xuất và sử dụng các sản phẩm tinh bột trên thế giới

 Tinh bột xuất hiện khắp nơi trên thế giới thực vật nhưng chỉ có một số nguyên liệuđược dùng phổ biến trong thương mại Trên 90% tinh bột sản xuất tại Mỹ từ ngô, khoaitây, lúa mì Khoai tây cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp tinh bột của Châu

Âu như Pháp, Đức, Hà Lan và Thụy Điển Tinh bột sắn và tinh bột cọ (Sago starch) đượcsản xuất nhiều ở các quốc gia nhiệt đới như Brazil, miền đông nước Mỹ, Châu Phi… Cógiá trị nhất là tinh bột huỳnh tinh được sản xuất ở Châu Phi, St Vincent, Caribean(Wurzurb, O B, 1984)

 Theo tài liệu được cung cấp bởi A.C.C năm 1996 thì sản kượng nguyên liệu và sảnphẩm tinh bột trên thế giới và EU vào năm 1995 xấp xỉ 37.106 tấn được sản xuất từ ngô,sắn lúa mì và khoai tây, trong đó 27.6 106 tấn (74%) là tinh bột ngô, 3.7106 (10%) là tinhbột sắn, 2.9 106(8%) là tinh bột lúa mì và 2.7 106 (7%) là tinh bột khoai tây Tinh bộtđược sản xuất vượt trội ở các nước công nghiệp hoá cao như Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản

1.3.3 Tình hình sản xuất và sử dụng tinh bột ở Việt Nam

 Ở nước ta, lương thực chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và lànguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp, trong đó có công nghiệp sảnxuất tinh bột và các dẫn xuất của tinh bột Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinhbột là các loại củ như sắn, khoai lang, khoai tây, dong riêng, huỳnh tinh, nưa… Và các

nguyên liệu hạt như hạt gạo, ngô (Võ Văn Chi, 2012) Trong những năm gần đây, năngsuất và diện tích trồng các cây lương thực nói trên ngày càng tăng Năm 1997, diện tíchtrồng ngô là 12253 ha với sản lượng 1034200 tấn/năm, diện tích trồng khoai lang là 4018

ha với sản lượng 2399900 tấn/năm, diện tích trồng sắn 277400 ha với sản lượng 2211500tấn/năm Như vậy, hàng năm nước ta có 2 triệu tấn sắn củ (Niên Giám thống kê 1998, Nhàxuất bản thống kê) Hiện nay, chính phủ đang tập trung nỗ lực đẩy mạnh thâm canh đểtăng sản lượng lúa ngô, mở rộng diện tích cây trống sản lượng từ 2 triệu tấn năm 2000tăng lên 2.183 triệu tấn năm 2003, đầu tư phát triển vùng nguyên liệu cho 41 nhà máychế biến sắn, sản lượng phấn đấu đạt 3.2 triệu tấn/năm (Lê Huy Ngọ, 2003) Ngoài racòn có các nguồn nguyên liệu khác như khoai tây, dong riềng, nưa… cũng có một sảnlượng đáng kể

 Tuy nhiên, một phần nhỏ các nguồn nguyên liệu nói trên mới chỉ được chế biếnthành các sản phẩm thực phẩm như tinh bột, đường mật tinh bột, mì chính, miến sợi, hạttrân châu… theo nhiều quy trình khác nhau với qui mô lớn, vừa và nhỏ (FAO, 1995),(Nguyễn Công Ngữ, 1989) Còn lại chủ yếu được làm thức ăn cho gia súc (Đặng VănLợi, 2000)

 Tinh bột chủ yếu sản xuất theo phương pháp thủ công nên hiệu xuất thu hồi thấp,hàm lượng tinh bột chưa cao và phẩm chất chưa tốt Gần đây ở nước ta đã nhập một sốdây chuyền công nghệ chế biến tinh bột sắn trên qui mô công nghiệp Một số nhà máychế biến tinh bột như: Vi thai tapico.Co, ltd ở Gia Lai, VedanViệt Nam EnterpriseCo.Ltd ở Đồng Nai, Formosatapico Co.Ltd ở Quảng Nam, hai nhà máy sản xuất tinh bộtsắn ở tỉnh Tây Ninh do Singapo và Thái Lan đầu tư, nhà máy tinh bột sắn Sơn Tịnh –Quảng Ngãi… Gần đây, năm 2012 công ty Tùng Vinh liên kết với công ty Nhật đangtriển khai dự án lắp đặt nhà máy sản xuất và chế biến khoai nưa tại huyện Hóc Môn (tpHCM) và đồng thời chuyển giao giống nưa trồng tại một số tỉnh như Đà Lạt, Huế, TràVinh, Đắc lắc…

1.3.4 Những phương pháp nghiên cứu về tinh bột trên thế giới và ở nước ta hiện

có ưu điểm nhanh và tiện lợi hơn nhiều so với phương pháp nêu ở trên

 Một số nghiên cứu về cây nưa trên thế giới

 Zhao.J,Zhang.D và CS (2010), viết trên tạp chí nghiên cứu thực phẩm quốc tế17: 113-1124: Phát triển kỹ thuật xử lý hai giai đoạn có chi phí thấp để sản xuấtbột nưa có hàm lượng lưu huỳnh thấp

Nghiên cứu này đã đề xuất một kỹ thuật mới xử lý hai giai đoạn với chi phíthấp nhằm sản xuất bột nưa tinh khiết có hàm lương lưu huỳnh thấp Kỹ thuậtnày kết hợp giữa kỹ thuật chế biến truyền thống khô và ướt Nghiên cứu baogồm việc sử dụng các kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất công nghiệp Kết quảcủa phương pháp kết hợp giữa chế biến khô và ướt trong việc sản xuất bột nưatinh khiết là đã đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng của tiêu chuẩn côngnghiệp Trung Quốc cho bột nưa Bột nưa thu được bằng kỹ thuật này có sảnlượng , độ nhớt hàm lượng lưu huỳnh thấp

 Manzo Shimizu và CS (1973), đã được cấp bằng sáng chế của Mỹ với côngtrình nghiên cứu: Phương pháp tách có chọn lọc bột nưa từ củ nưa (180,405)Sáng chế này đã đưa ra phương pháp chiết xuất bột nưa từ củ nưa(Amorphophallus Konjac) Sản xuất bằng phương pháp nghiền ướt, bột nưa saukhi tách ra được mang đi quạt thổi (hoặc sàng) để loại bỏ bụi trong quá trìnhsản xuất để đáp ứng tiêu chuẩn sạch của bột nưa.

 Vladimir Vuksan và CS (2000) đã có bài viết về lợi ích từ việc dùng thức ănlỏng có độ nhớt cao từ củ nưa trong vấn đề về Hội chứng kháng insulin Kếtquả được ghi nhận trong quá trình thử nghiệm trao đổi chất được kiểm soát củacác tác giả trên Chất xơ hòa tan gần đây đã được công nhận về việc giảm nguy

cơ phát triển bệnh tiểu đường và bệnh tim Để kiểm tra giả thuyết này, các tácgiả trên đã nghiên cứu hiệu quả của việc bổ sung chế độ ăn giàu carbohydratevới chất xơ từ Konjac Mannan (KJM) về kiểm soát chuyển hóa trong cơ thể vớicác syndro kháng insulin

 Ở nước ta, một số nghiên cứu công bố đã khảo sát và so sánh được kích thước,hình dạng, nhiệt độ hồ hoá, độ nhớt, độ nở của tinh bột sắn với các tinh bột khoai ngô.Một số tác giả đã so sánh được một số tính chất như hình dạng, kích thước, hàm lượng

Am trong tinh bột sắn, khoai lang, khoai tây, dong riềng (Phạm Văn Hùng, 2000)

 Một số nghiên cứu về cây nưa tại Việt Nam

 Nguyễn Văn Dư và CS (2011) đã nghiên cứu một số loài Amorphophallus (Araceae) và giá trị cao của chúng.

 Nguyễn Tiến An và Cs (2010) đã nghiên cứu đặc tính của Glucomannan từ một

số loài Amorphophallus tại Việt Nam Đến 2011, nhóm nghiên cứu đã tách và

xác định đặc tính của chất xơ từ Amorphophallus corrugatus tại Việt Nam

1.3.5 Ứng dụng hiện nay của tinh bột nưa tại một số nước trên thế giới và Việt

su, konyaku, các loại mứt…, thực phẩm chay bionic konjac

 Chế biến gia đình: tinh bột nưa sử dụng như tác nhân tạo gel trong một

số sản phẩm như súp, cháo, đậu phụ và một số món ăn chay konyaku…,ngoài ra tinh bột nưa còn dùng để pha nước uống

 Y học: tinh bột nưa tại Trung Quốc sử dụng lâu đời trong y học cổ truyền với

các tác dụng như: giải độc, ức chế khối u, giảm huyết ứ, hóa lỏng đờm, ho,bỏng… Hiện nay tại Nhật Bản, Trung Quốc và một số nước còn nghiên cứuchiết suất glucomannan bổ sung vào viên nan làm thực phẩm chức năng

 Việt Nam:

 Thực phẩm:

 Công nghiệp: Hiện nay củ nưa tại Việt Nam thường trồng để sản xuấtbột, tinh bột và trong giai đoạn nghiên cứu ứng dụng trong một số sảnphẩm thực phẩm khác như: kẹo cao su, rau câu, miến sợi…

 Chế biến gia đình: tinh bột nưa dùng để uống như tinh bột sắn dây,Ngoài ta tinh bột khoai nưa còn ứng dụng trong làm bánh, chế biến cácmón ăn chay với đầy đủ các món từ kho,xào, súp, gỏi đến chè

 Y học: Tinh bột nưa được dùng như một loại thuốc dân gian, người dân cho

rằng bột nưa có tính chất lành, có tác dụng tăng cường sức khỏe nên ai bị bệnh

tật thương tích đều được khuấy bột nưa cho uống Ngòai ra bột nưa có tác dụngtrị đau dạ dày, cầm máu trong dạ dày và ruột kết, cầm máu vết thương, trị tiêuchảy, kiết lỵ và bệnh phù…

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU2.1 Địa điểm, thời gian nghiên cứu:

Địa điểm nghiên cứu: tại phòng thí nghiệm công nghệ hóa học của khoa CôngNghệ Thực Phẩm trường Đại học Kỹ Thuật Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh và ViệnSinh Học Nhiệt Đới 9/621 Xa Lộ Hà Nội, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, Tp HCM

và kết quả phân tích thành phần hóa học được gửi tại Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích ThíNghiệm TP.HCM số 2 Nguyễn Văn Thủ, P Đa Kao, Quận 1, TP HCM

Thời gian nghiên cứu từ ngày 31/12/2012 – 12/04/2013

2.2 Nguyên vật liệu:

Nguyên liệu chính để sử dụng trong đề tài nguyên cứu này là củ nưa Củ nưa sửdụng được mua ở Trà Vinh, củ được lựa chọn ngẫu nhiên, không hư hỏng.

Hình 2.1: a) Củ nưa Trifolium:; b) Củ nưa Trifolium bổ đôi.

2.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất thí nghiệm:

2.4 Phương pháp nguyên cứu

2.4.1 Sơ đồ quy trình dự kiến

Tinh bột nưa

Bã lọcLọc

Định lượng tinh bột Hàm lượng protein

Tỉ lệ thải bỏ Hàm lượng vitaminC Xác định hàm lượng tro

Màu, cấu trúc: quan sát bằng mắt Mùi: ngửi thử

Vị: nếm thử

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình dự kiến thu hồi tinh bột nưa

2.4.2 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát

- Khả năng tạo gel, tạo màng, tạo sợi.

Quan sát và mếm: màu, mùi, vị, cấu trúc

Xác định hàm lượng Amylose Cảm quan

Thành phẩm

Hóa học Xác định: khả năng hydrat hóa, độ tro.

Khai thác tinh bột Phương pháp ướt

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN

2.4.3 Các phương pháp phân tích nguyên liệu.

2.4.3.1 Phương pháp đánh giá cảm quan

Màu sắc:

 VỎ: Cho củ nưa đã rửa sạch vào đĩa sứ trắng, quan sát bằng mắt và dùng từthích hợp diễn tả như: nâu, nâu sẫm, vàng nâu

 Thịt củ: cắt đôi củ nưa quan sát bằng mắt và dùng từ ngữ diễn tả: trắng tinh,trắng vừa, trắng.

Mùi: Cắt củ nưa ra cho lên đĩa tiến hành ngửi và nhận xét về mùi, có mùi đặc trưng

hay không có mùi đặc trưng

Vị: Cắt một ít nếm thử dùng từ ngữ thích hợp diễn tả như: đắng nhẹ (hơi đắng), đắng

nồng, đắng gắt

Cấu trúc: Cắt đôi củ khoai nưa quan sát bằng mắt và dùng từ ngữ thích hợp diễn tả

trạng thái cấu trúc dựa vào vết cắt láng mịn hay sần sùi

2.4.3.2 Phương pháp phân tích hóa lý nguyên liệu.

2.4.3.2.1 Phương pháp xác định độ ẩm củ nưa (TCVN 4048:2011)

 Nguyên tắc: Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô đến khối lượng không

đổi Dựa vào khả năng tách rời hơi nước và các chất dễ bay hơi khỏi mẫu trong cùngmột áp suất và nhiệt độ Dùng sức nóng làm bay hơi nước trong sản phẩm thực phẩm.Cân sản phẩm trước và sau khi sấy, từ đó tính được độ ẩm của sản phẩm

 Phương pháp: Lấy một khối lượng mẫu chính xác đến 0,01g sấy trong tủ sấy điện

ở nhiệt độ 1050C trong vòng 6 giờ để loại hết nước của mẫu

Lấy 3 mẫu củ nưa cho vào 3 chén sứ đã sấy trước và cân sẵn Sau đó cho mẫu cần xácđịnh độ ẩm vào tủ sấy và sấy trong vòng 6 giờ đến khi khối lượng không thay đổi, lấy

ra cho vào bình hút ẩm đến khi nguội rồi mang ra cân chính xác đến 0,01g

Độ ẩm X (%) được tính bằng công thức:

X =

(P1−P2)(P1−P3)∗100Trong đó: P1: khối lượng chén cân và củ nưa trước khi sấy

P2: khối lượng chén cân và củ nưa sau khi sấy

P3: khối lượng chén cân khi không có củ nưa

 Bố trí thí nghiệm:

STT Khối lượng

chén P 3 ( g)

Khối lượng chén và củ nưa trước khi sấy P 1 (g)

2.4.3.2.2 Phương pháp xác định độ chua củ nưa (phương pháp chuẩn độ).

 Nguyên tắc: dùng phương pháp chuẩn độ với dung dịch chuẩn NaOH 0,1N với chỉ

thị Phenolphthalin (PP) 1% để trung hòa lượng acid có trong mẫu

 Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố 3 lần lặp lại.

 Phương pháp:

- Cân 5g củ nưa chính xác đến 0,01g, nghiền nhỏ trong cối sứ, cho vào bình tamgiác 150ml hoặc 250ml

- Thêm 50ml nước cất và 5 giọt PP 1% Nếu củ nưa dính ở thành bình thì dùng bình

STT Khối lượng củ nưa

sử dụng (g)

Thể tích NaOH chuẩn độ (ml)

Kết quả

X ( 0 T)

123

Kết quả độ chua trung bình ( 0 T)

- Tiến hành chuẩn độ với dung dịch chuẩn NaOH 0,1N đến khi dung dịch chuyểnsang màu hồng nhạt, bền trong 30 giây thì dừng chuẩn độ, ghi lại VNaOH tiêu tốn.

2.4.3.3 Phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu.

 Mục đích : Trong công nghệ sản xuất tinh bột việc kiểm tra, xác định thành phần

hóa học của nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng vì nó có liên quan đến chất lượng củasản phẩm và hiệu quả sản xuất

 Bố trí thí nghiệm :

2.4.3.3.1 Định lượng tinh bột trong củ nưa bằng phương pháp tách tinh bột và sấy.

 Mục đích: Tiến hành thí nghiệm nhằm xác định hàm lượng tinh bột trong nguyên

liệu nưa ban đầu

 Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố 3 lần lặp lại.

 Cách tiến hành: Cân 2g mẫu nưa nghiền thật nhuyễn, cho một ít ether ethyliquos

(C2H5-O-C2H5), khuấy đều, rồi chuyển vào phễu lọc Buchner, mở máy hút chân không,hút khô Rửa hai lần bằng ether, hai lần bằng cồn 10o và hai lần bằng nước cất Hút thậtkhô dung môi Chuyển cặn và giấy lọc vào becher, thêm 25ml HCl 20%, khuấy kỹ chotan hết tinh bột, định mức thành 100ml bằng nước cất, lọc

Hút 50ml dịch lọc cho vào becher có chứa 110ml cồn 96o, khuấy và để yên 10-12 giờtrong tủ lạnh cho tinh bột kết tủa hết

Chuẩn bị một miếng giấy lọc đã sấy khô đến khối lượng không đổi và cân biết khốilượng, đặt lên phễu Buchner, lọc kết tủa tinh bột Rửa bằng 200ml cồn 700, rồi với cồn

990 đến hết phản ứng Cl- (thử bằng nitrat bạc trong môi trường HNO3 1%)

Sấy giấy lọc ở 1300C trong 1 giờ, để nguội trong bình hút ẩm, cân

Kết quả: hàm lượng tinh bột (%) được tính theo công thức:

Trong đó: Mm- khối lượng mẫu củ nưa sử dụng (g)

Mg- khối lượng giấy lọc đã sấy khô đến lượng không đổi (g)M- khối lượng giấy và mẫu sau sấy (g)

2.4.3.3.2 Xác định hàm lượng protein trong củ nưa (a36an016(Ref.AOAC 992.23)).

Mẫu được gửi đi phân tích tại trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm TP.HCM địa chỉ

số 2 Nguyễn Văn Thủ, P Đa Kao, Quận 1, TP.HCM

Phương pháp phân tích trung tâm sử dụng là: a36an016(Ref.AOAC 992.23)

2.4.3.3.3 Xác định hàm lượng tro của nguyên liệu củ nưa (TCVN 5253-90).

 Nguyên tắc: Xác định hàm lượng tro theo phương pháp xác định hàm lượng trotoàn phần.Tro là cặn vô cơ còn lại khi đốt cháy củ nưa trong một điều kiện nhấtđịnh Tro hoá mẫu bằng nhiệt Sau đó xác định hàm lượng tro bằng phương phápkhối lượng

 Bố trí thí nghiệm:

STT Khối lượng

chén P 0 ( g)

Khối lượng chén và củ nưa trước khi nung

 Phương pháp: Để định lượng tro dùng cân kỹ thuật cân một lượng củ nưa cho vào

chén sứ đã nung kỹ và xác định khối lượng Cho vào chén khoảng 5 giọt H2SO4 đểlên bếp điện có cát, đốt cho mẫu cháy đến khi không còn khói màu trắng Tiếp tụcđưa vào lò nung và nâng nhiệt từ từ để tro hóa cặn ở nhiệt độ 5500C  6000C đếnkhi tro có màu trắng, bông và tơi xốp

Sau đó lấy chén cân ra làm nguội và cho vào bình hút ẩm, sau 30 phút lấy ra cânchính xác

Hàm lượng tro X (%) tính theo công thức:

A (1−0,01 b)

Trong đó: Po: khối lượng chén nung (g)

A: khối lượng mẫu dùng để phân tích (g)P: khối lượng chén và tinh bột trước khi nung (g)

P1: khối lượng chén và tinh bột sau khi nung (g)B: khối lượng tro lấy được (P1-Po)

b: độ ẩm của mẫu mang phân tích, %

2.4.3.3.4 Xác định tỉ lệ thải bỏ vỏ.

 Mục đích: Tiến hành thí nghiệm nhằm xác định lượng vỏ bỏ đi trong quá trình

sản xuất tinh bột từ củ nưa

 Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố 3 lần lặp

 Phương pháp: cân 100g nguyên liệu củ nưa, rửa sạch làm ráo, gọt vỏ, đem cân

phần sử dụng Ta có % thải bỏ được tính:

X = 100− A

Trong đó: X là phần trăm thải bỏ (%)

A là khối lượng nguyên liệu nưa sau gọt vỏ (g)

B là khối lượng ban đầu của nguyên liệu củ nưa (g)

2.4.3.3.5 Xác định hàm lượng vitamin C trong nguyên liệu củ nưa (Phương pháp chuẩn độ Iốt).

 Nguyên tắc: Dùng phương pháp chuẩn độ iod để xác định lượng axit ascorbic có

- Lấy 10ml dung dịch từ bình định mức cho vào erlen, thêm 5 giọt hồ tinh bột vàđem định phân bằng KIO3/KI 0,001N tới khi xuất hiện màu xanh

STT Khối lượng củ nưa

sử dụng (g)

Thể tích KIO 3 /KI 0,001N chuẩn độ

(ml)

Kết quả

X ( 0 )

123

Kết quả độ chua trung bình ( 0 )