TINH bột LIÊN kết NGANG

Ngoài ra, sự thoái hóa xảy ra khi mất sự sắp xếp cấu trúc trên tinh bột hồ hóa, mà kết quả là sự tách nước trong hệ thống thực phẩm chứa nhiều tinh bột… Do vậy, việc biến tính tinh bột đ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT………2

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TINH BỘT……… 2

1.Định nghĩa……… 2

2.cấu trúc của tinh bột……….2

II. TÍNH NĂNG CỦA TINH BỘT……… 5

1 Tính hấp thụ………5

2 Độ hòa tan của tinh bột……… 6

3 Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột……… 6

4 Khả năng tạo gel, tạo hình và thoái hóa gel tinh bột……… 8

5 Khả năng tạo màng của tinh bột……… 9

6 Khả năng tạo sợi……… 9

7 Khả năng phồng nở của tinh bột………9

CHƯƠNG 2: BIẾN TÍNH TINH BỘT………10

I. BIẾN TÍNH TINH BỘT……… 11

1. Lịch sử hình thành và sản xuất tinh bột biến tính………11

2. Định nghĩa……… 11

3. Mục đích biến tính tinh bột……… 11

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH TINH BỘT………12

1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý……… 13

1.1. Biến tính trộn với chất trơ……… 13

1.2. Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ……… 13

1.3. Biến tính bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao……… 14

2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme……….14

3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng các tác nhân hóa học……… 15

3.1. Tinh bột oxy hóa……… 15

3.2. Tinh bột ete hóa……….15

3.3. Biến tính nhẹ bằng acid……….15

3.4. Tinh bột este hóa……… 15

CHƯƠNG 3 TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG (TINH BỘT ESTE HÓA) 16

I. CƠ CHẾ BIẾN TÍNH TINH BỘT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẠO LIÊN

KẾT NGANG……….16

II. QUI TRÌNH SẢN XUẤT TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG – TINH BỘT PHOTPHASE……… 19

1. Quá trình khuấy……… 21

2. Quá trình điều chỉnh pH……….22

3. Quá trình hòa trộn hỗn hợp………22

4. Quá trình tách li tâm……… 23

5. Quá trình sấy sơ bộ và quá trình nung………24

6. Quá trình làm nguội………26

7. Quá trình hòa trộn với nước, rửa và lọc……….26

8. Quá trình sấy trước khi đem đi bảo quản……… 27

9. Quá trình nghiền mịn, rây……… 28

10. Quá trình đóng gói……… 29

III. TÍNH CHẤT,ỨNG DỤNG VÀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG……… 30

1. Một số tính chất của tinh bột phosphate hóa……… 30

2. Một số ứng dụng trong thực phẩm……… 31

3. Tình hình sản xuất và hướng phát triển trong tương lai……….32

LỜI MỞ ĐẦU

 Tinh bột là một loại polysaccharide được tìm thấy nhiều trong các loại lương thực hạt, quả, củ… Nó là nguồn nguyên liệu có khả năng tái tạo và gần như

vô tận Tinh bột cùng với protein và lipit là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của người cũng như nhiều loài động vật khác

 Ngoài ra tinh bột còn là một trong những nguyên liệu rẻ tiền được ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, giấy… Tuy vậy, tinh bột tự nhiên vẫn còn hạn chế nhiều tính chất chưa đáp ứng được những mục đích sử dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực như không tan trong nước lạnh, mất độ nhớt và giảm khả năng làm đặc sau khi nấu Ngoài ra, sự thoái hóa xảy ra khi mất sự sắp xếp cấu trúc trên tinh bột

hồ hóa, mà kết quả là sự tách nước trong hệ thống thực phẩm chứa nhiều tinh bột… Do vậy, việc biến tính tinh bột được quan tâm rất lớn nhằm cải thiện tính chất của nó đáp ứng nhu cầu sử dụng Có rất nhiều phương pháp biến tính tinh bột khác nhau được chia thành nhiều lĩnh vực như: vật lý, hóa học, enzym Việt Nam là một trong số những quốc gia Đông Nam Á có nguồn tinh bột dồi dào, trong đó tinh bột sắn rất được quan tâm phát triển Tuy vậy, chủ yếu được sử dụng ở dạng nguyên liệu thô chưa biến tính, giá

thành rẻ Do đó, cần phải biến tính tinh bột để tăng giá thành, đáp ứng nhu cầu kỹ thuật và mục đích sử dụng khác.

 Xuất phát từ thực tế này, nhiều công trình nghiên cứu biến tính tinh bột đã được thực hiện Một trong những phương pháp được sử dụng để biến tính tinh bột là tạo liên kết ngang (este hóa tinh bột)

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT

I. G iới thiệu chung về tinh bột:

1. Định nghĩa:

Tinh bột là loại polysaccarit thực vật tồn tại trong tự nhiên có khối lượng phân

tử cao, gồm các đơn vị glucozo được nối tiếp với nhau bởi liên kết α-glycoside

Công thức phân tử của tinh bột là (C6H10O5)n trong đó n trong khoảng 50 đến vài trăm nghìn Tinh bột được tổng hợp nhờ quá trình quang hợp của cây và được dự trữ trong cấu trúc của chúng dưới dạng tiềm tang [1]

2. Cấu trúc của tinh bột:

Tinh bột tồn tại dưới dạng hạt có kích thướt trong khoảng từ 2-120nm, hạt tinh bột có dạng hình tròn, hình bầu dục hay đa giác Tinh bột là hỗn hợp của hai loại glucan là amylose (Am) và amylopectin (Ap) [1]

 Amylose là polysaccarit mạch thẳng gồm các đơn vị glucozo liên kết với nhau bởi liên kết( α-1,4-glycoside) Phân tử Am có một đầu khử và một đầu không khử Am thường có cấu trúc hình mách giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc [2]

Hình 1 Cấu trúc của amylose

Hình 2 Một phần cấu trúc không gian của amylose

Tính chất của Amylose[3]:

- Dễ hòa tan trong nước ấm, tạo dung dịch có độ nhớt không cao

- Dung dịch không bền, ở nhiệt độ thấp chuyển sang trạng thái vô định gây kết tủa không thuận nghịch gọi là sự thoái hóa tinh bột

- Quá trình thủy phân amylose có thể tiến hành bằng các enzyme α- amylase, glucoamylase

- Dung dịch amylose rất dễ tạo keo, ngay cả khi ở nhiệt độ cao Trong dung dịch amylose có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra các tinh thể

- Phản ứng với iot cho màu xanh dương

- Ngoài khả năng tạo phức với iot, Am còn có khả năng tạo phức với các chất hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no, các rượu vòng, các phenol, các xeton có phân tử thấp, các axits béo dãy thấp cũng như các axit béo dãy cao, các este mạch thẳng hoặc mạch vòng, các dẫn xuất benzene có nhóm andehit, các nitro paraffin…khi tạo phức với Am, các chất tao phức cũng chiếm vị trí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự như iot

 Amylopectin là polysaccarit mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết ( α-1,4- glycoside) còn có mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết ( α-1,6- glycoside) Có một đầu khử duy nhất nhưng có nhiều đầu không khử [2]

Hình 2 Cấu trúc của amylopectin

Hình 3 Một phần cấu trúc không gian của amylopectin

Tính chất của Amylopectin[3]:

- Khó tan, trong nươc nóng bị hồ hoátaoj thành dung dịch keo có độ nhớt cao

- Trọng lượng phân tử của amylopectin từ 104 đến 106

- Amylopectin có thể liên kết cộng hóa trị với phosphate, đặc biệt là amylosepectin từ các loại củ

- Amylopectin có khả năng gắn kết rất đặc trưng với lectin Protein này sẽ liên kết với gốc monosaccharide nằm ở đầu cuối không khử của amylopectin làm cho amylopectin bị kết tủa và tách ra khỏi dung dịch Liên kết giữa amylopectin và lectin chủ yếu là kiên kết hydro thông qua các nhóm OH ở cacbon số 3, 4, 6.

- Quá trình thủy phân Amylopectin cũng tương tự như thủy phân amylose

- Khi đun nóng trong nước , amylopectin tạo thành dung dịch đặc, dính và có độ nhớt cao Khác với amylose, amylopectin không bị thoái hóa, khă năng tạo gel cũng kém ( trừ khi ở nồng độ rất cao ) Tuy nhiên dung dịch amylopectin bị giảm độ nhớt rất nhanh trong môi trường acid, trong quá trình hấp tiệt trùng và khi chịu một lực cắt lớn

- Phản ứng với iot cho màu xanh tím

II. Tính năng của tinh bột:

• Tinh bột mang lại cho thực phẩm các đặc tính về mặt cấu trúc nhờ những thay đổi trong và sau khi nấu Các yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc của thực phẩm là khả năng trương nở, hồ hóa của tinh bột,

độ nhớt và độ trong của hồ ( paste ), khả năng tạo gel và hiện tượng thoái hóa của tinh bột Ngoài ra, khả năng tạo màng, tạo sợi, khả năng phồng nở

là những tính chất giúp tinh bột có thể tạo hình cho nhiều loại sản phẩm Các tính chất, chức năng của tinh bột được tạo ra dựa trên các tương tác giữa tinh bột với nước, tinh bột với tinh bột và tinh bột với các chất khác

2. Độ hòa tan của tinh bột:

Am mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao song không bền nhanh chóng bị

thoái hóa và không tan trong nước

Ap không hòa tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ hòa tan trong nước

nóng Trong môi trường axit tinh bột bị thủy phân và tạo thành tinh bột hòa tan Nếu môi trường axit mạnh thì sản phẩm cuối cùng là glucozo Còn trong môi

trường kiềm thì tinh bột bị ion hóa từng phần do có sự hydrat hóa tốt hơn Tinh bột kết tủa trong cồn, vì vậy cồn được sử dụng là dung môi để tăng để tăng hiệu quả thu hồibột

Sơ đồ 1 Sự hòa tan của hạt tinh bột

3. Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột:

Khi hòa tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làm cho hạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột Trên 55-70 độ C, các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các nhóm hydroxyl phân cực Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh

Kéo dài thời gian xử lí nhiệt có thể gây ra nổ vỡ hạt tinh bột, thủy phân từng

phần và phần nào hòa tan phần nào các phân tử cấu 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 hóa khác nhau thành dung dich keo gọi

là nhiệt độ hồ hóa Quá trình hòa tan tinh bột vào nước, gia nhiệt cho đến khi

hạt tinh bột vỡ ra gọi là quá trình hồ hóa[5,6,7,8]

Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm, mà là một khoảng có nhiệt độ thấp

nhất là nhiệt độ mà tại đó các hạt tinh bột đầu tiên bắt đầu trương lên và nhiệt

độ cao nhất là nhiệt độ mà tại đó còn khoảng 10% hạt tinh bột chưa trương nở Nhiệt độ hồ háo phụ thuộc vào thành phần amylose và amylopectin Các ion

phân tán Phá vở vỏ

hạt, đứt liên kết các phân

tử

Hạt tinh bột Hấp thụ

nước qua vỏ

Ngưng tụ nước lỏng

Hydrat hóa

và trương

nở

Dung dịch

kim loại liên kết với tinh bột cũng ảnh hưởng đến độ bền của liên kết hydro bên trong phân tử tinh bột Các chuỗi trong mạch tinh ột chứa các ion điện tích trái dấu sẽ đẩy nhau làm lỏng lẻo cấu trúc tinh bột dẫn đến thay đổi nhiệt độ hồ hóa Các muối vô cơ ở nồng độ thấp phá hủy các liên kết hydro nên làm tăng khả năng hòa tan của tinh bột, tuy nhiên, ở nồng độ cao nó gây hiện tượng kết tủa tinh bột và giảm sự hydrat hóa Các chất không điện li như đường, rượu cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hóa và làm cho nhiệt độ hồ hóa tăng lên.

Bảng 1 Bảng nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột tự nhiên

Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa

Độ trong của tinh bột đã hồ hóa có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều sản phẩm,

nó làm tăng giá trị cảm quan của các thực phẩm này Hồ tinh bột nếp thường trong hơn hồ tinh bột tẻ Đường làm tăng độ trong còn các chất nhũ hóa gây đục

hồ tinh bột Các chất hoạt động bề mặt như sodium laurilsulphate dễ tạo phức với amylose và có tác dụng làm tăng độ trong của hồ tinh bột

Tính chất của tinh bột khi hồ hóa:

- Tính chất của tinh bột khi hồ hóa phụ thuộc vào: tỷ lệ và sự phân bố các vùng kết tinh, tinh bột càng khó trương nở khi số vùng kết tinh lớn, các nhóm hydroxyl của vùng vô định hình liên kết chặt chẽ

- Tính nhớt, dẻo, độ trong của tinh bột khi bị hồ hoá: phụ thuộc vào thành phần Am và Ap có trong các loại tinh bột Tinh bột giàu Ap có độ đặc, độ dính, độ dẻo, độ nhớt và độ trong cao hơn

- Độ nhớt và độ dẻo của hồ tinh bột là một trong những tính chất quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều loại sản phẩm Do khả năng tập hợp lại với nhau và giữ được phân tử nước nhờ các liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl mà dung dịch tinh bột ( đặc biệt là tinh bột nếp chứa nhiều amylopectin ) có được những tính chất như độ đặc, độ dính, độ dẻo,

độ nhớt cao[9,10]

Hình 4 Hình (A) và (C) hạt tinh bột khi chưa bị hồ hóa (B) và (D) hình ảnh

tinh bột sau khi được hồ hóa

4. Khả năng tạo gel, tạo hình và thoái hóa gel tinh bột:

- Tinh bột sau khi hồ hóa để nguội thì các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại với nhau một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều Để tạo thành gel thì: dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan sau đó để nguội ở trạng thái yên tĩnh[11,12]

- Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ tách ra gọi là sự thoái hóa Sự thoái hóa càng mạnh nếu gel để ở trạng thái lạnh đông rồi sau đó cho tan giá.

5. Khả năng tạo màng của tinh bột[3]:

- Cho dung dịch tinh bột phân tán trong nước đến một nồng độ nhất định

- Hồ hóa sơ bộ để tạo một độ nhớt phù hợp

- Rót dung dịch tinh bột thành từng lớp mỏng trên bề mặt kim loại phẳng và nhẵn

- Gia nhiệt thích hợp Khi đó các phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại

và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro và gián tiếp qua phân tử nước

- Khả năng tạo màng của tinh bôt được ứng dụng làm bánh tráng, bánh xèo, bánh ướt…

6. Khả năng tạo sợi:

- Tinh bột có khả năng tạo sợi Sợi tạo từ tinh bột giàu amiloza thường dai hơn, bền hơn những sợi tinh bột thông thường

- Ứng dụng khả năng tạo sợi của hạt tinh bột người ta dùng để sản xuất: bún, miếng, bánh hỏi…

7. Khả năng phồng nở của hạt tinh bột[3]:

- Khi tương tác với chất béo và có sự tác động của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽ tăng thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp

- Các tinh bột giàu amylopectin có cấu trúc chặt và khả năng không thấm khí lớn do đó khả năng phồng nở lớn hơn

- Tinh bột nếp ( chứa nhiều amylopectin ) có cấu trúc chặt, khả năng không thấm khí lớn nên khả năng phồng nở cũng lớn hơn Tinh bột oxy hóa- do các phân tử tích điện trái dấu đẩy nhau- nên cũng có khả năng phồng nở cao

- Khả năng phồng nở của hạt tinh bột được ứng dụng để sản xuất: bánh phồng tôm, bánh tiêu, xôi chiên, các loại bánh làm từ tinh bột gạo được chiên ngập dầu…

Hình 5 Bánh bột chiên giòn

CHƯƠNG II BIẾN TÍNH TINH BỘT

I. Biến tính tinh bột:

1. Lịch sử hình thành và sản xuất tinh bột biến tính:

Việc xử lý và biến tính tinh bột đã được tiến hành trước năm 1811, khi

Keerchoff tạo ra được phân tử D-glucose từ tinh bột bằng cách thủy phân tinh bột trong axit Sau đó xử lý tinh bột không axit đã được Naegeli đưa ra.Lintner mới là người dầu tiên phát minh ra sản xuất tinh bột hòa tan bằng cách xử lý huyền phù dung dịch tinh bột khoai tây trong HCl sau đó, lọc và rửa tinh bột bằng nước

Từ năm 1897 đến năm 1901 thì sản phẩm thương mại của tinh bột biến tính mới thực sự ra đời vào năm 1897 Bellmas đã phát hiện ra việc sử dụng nồng

độ dung dịch axit thấp, nhiệt độ cao để tạo tinh bột biến tính Ông đưa ra phương pháp xử lý tinh bột trong axit loãng, biến tính ở nhiệt độ từ 50-60 độ

C trong 12-14h kế đó, Duyea đã phát minh ra quy trình sản xuất tinh bột

biến tính được ứng dụng trong thương mại, sản xuất tinh bột hòa tan gần giống với Lintner nhưng với thời gian biến tinh nhanh hơn, rýt ngắn được thời gian sản xuất kể từ đó, một số công nhân đã biến tính tinh bột và tạo ra nhiều sản phảm tinh bột biến tính hơn.

Và từ đó, công nghiệp biến tính tinh bột đã được phát triển cho đến với nhièu sản phẩm mới được ra đời và nhiều phương pháp biến tính mới đã được sử dụng để sản xuất tinh bột biến tính như: tinh bột ete, biến tính bằng enzyme, biến tính bằng tác nhân vật lý, biến tnh bằng phương pháp tạo liên kết ngang, este hóa tinh bột…

2. Định nghĩa:

Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo

ra các phân tử polysaccharide có mạch ngắn hơn hay gắn các chất, các nhóm khác vào phân tử tinh bột… dưới tác dụng của các tác nhân như nhiệt độ, axit, enzyme, các chất oxi hóa… dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc vật lý, hóa học của tinh bột

3. Mục đích biến tính tinh bột:

Tinh bột ở dạng không biến tính khi sử dụng trong công nghiệp thực phẩm

bị gặp nhiều hạn chế Ví dụ, các hạt tinh bột ngô nếu ở dạng chưa biến tính, khi đun nóng sẽ dễ dàng hydrat hóa, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớt để tạo nên một khối keo và để cháy Vì vậy, làm ảnh hưởng đến phạm

vi sử dụng loại tinh bột này trong nhiều loại sản phẩm thực phẩm Nhược điểm của tinh bột tự nhiên thể hiện ở tính chảy tự do hay tính kị nước của hạt tinh bột, tính không tan, tính kém trương nở, độ nhớt tăng trong nước lạnh, sự tăng quá nhanh hay không điều chỉnh được độ nhớt sau khi nấu Sự dính kết hay tạo hỗn hợp giống cao su đối với những loại tinh bột đã nấu, đặc biệt là ngô nếp, khoai tây, tinh bột sắn, tính dễ thoái hóa khi kéo dài thời gian đun nóng, giảm pH hay kém trong…

Vì vậy, để có những tinh bột phù hợp với yêu cầu sử dụng người ta tiến hành biến tính tinh bột Mục đích của việc biến tính tinh bột là:

 Làm thay đổi cấu trúc của tinh bột bằng các tác nhân vật lý, enzyme hay hóa học

 Khắc phục những nhược điểm của tinh bột tự nhiên: tăng độ kết dính, độ trong, giảm hiện tượng thoái hóa của tinh bột…

 Tăng giá trị sử dụng của tinh bột

 Tạo ra nhiều sản phẩm từ tinh bột…

II. Các phương pháp biến tính tinh bột:

Tinh bột có thể được biến tính bằng nhiều cách cả về tính chất vật lý lẫn hóa học Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp biến tính tinh bột như sau :

 Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý

 Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hóa học

 Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme

Hình 6 Các phương pháp biến tính tinh bột [13]

1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý:

Phương pháp biến tính vật lý: là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như ép, nén và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử

lý nhiệt ẩm

1.1 Biến tính trộn với chất rắn trơ:

Tinh bột nếu hòa tan trực tiếp với nước sẽ vốn cục Để tinh bột tan tốt trước hết ta đem nó trộn với chất rắn trơ Các hợp chất không phải ion Khi trộn với các chất này sẽ làm cho tinh bột cách biệt nhau về vật lý do đó sẽ cho phép chũng hydrat hóa một cách độc lập và không kết lại thành cục

1.2 Biến tinh bằng hồ hóa sơ bộ:

Trước hết tinh bột được hồ hóa trong một lượng nước, sau đó sấy khô Dưới tác dụng của nhiệt sẽ làm đứt các liên kết giữa các phân tử, làm phá hủy cấu trúc của hạt tinh bột khi hồ hóa, cũng như sẽ tái liên hợp một phần nào đó các phân tử sau khi qua quá trình sấy sau này Tinh bột sau khi được hồ hóa

sơ bộ có những tính chất: trương nhanh trong nước, biến đổi chậm các tinh chất khi bảo quản, bền ở nhiệt độ thấp, có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ không khí Vì vậy tinh bột biến tính bằng hồ hóa sơ bộ được dùng rộng rãi trong trường hợp cần độ đặc, giữ nước mà không cần nấu Dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ còn tránh được những tổn thất các chất bay hơi trong bánh ngọt, giữ được chất béo…[14]

1.3 Biến tinh bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao:

Tinh bột được gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao từ 120-1500C , trong thời gian nhất định Sản phẩm thu được từ phương pháp này là dextrin và pirodextrin Tinh bột biến tính bằng phương pháp này tạo cho nó có độ hòa tan trong nước lạnh cao hơn so với tinh bột ban đầu[15]

2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme:

Dưới tác dụng của enzim amilaza, phân tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiên thành những dextrin phân tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucozơ một, do đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo.Enzym α- amilaza thuỷ phân các liên kết α-1,4 trên nhiều mạch

và tại nhiều vị trí c a cùng một mạch, giải phóng ra glucozơ và các

oligosacarit có từ 2 đến 7 đơn vị glucozơ, trong đó có một glucozơ khử tận cùng ở dạng α [7, 16 ] Kết quả tác động của α-amilaza thường làm giảm nhanh độ nhớt c a dung dịch tinh bột, do đó người ta còn gọi là amilaza dịch hoá Cách thức tác dụng của α-amilaza phụ thuộc vào nguồn gốc và bản

chất của cơ chất Khi bị thuỷ phân amilaza, sản phẩm cuối cùng ch yếu

là maltozơ và maltotriozơ Do maltotriozơ bền hơn nên việc thuỷ phân nó thành maltozơ và glucozơ được thực hiện sau đó Khi thuỷ phân Ap trong dung dịch, ngoài glucozơ, maltozơ và maltotriozơ còn có thêm các dextrin giới hạn có nhánh Các dextrin giới hạn này thường có chứa các liên kết α-1,6 của polyme ban đầu cộng với các liên kết α-1,4 kề bên, bền với phản ứng thuỷ phân Tuỳ theo nguồn gốc c a α- amilaza, các α- dextrin giới hạn này

có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ Enzim α- amilaza xúc tác thuỷ phân các liên kết α-1,4 c a Am và Ap từ đầu mạch không khử và giải phóng ra maltozơ Tác động c a enzim sẽ ngừng lại ở chỗ sát với liên kết α- 1,6 [17,18] Amylozơ thường bị emzin thuỷ phân hoàn toàn trong khi đó trong cùng điều kiện thì chỉ có 55% Ap được chuyển hoá thành maltozơ Phần còn lại của sự thuỷ phân Amilopectin là dextrin giới hạn có phân tử lượng cao và có chứa tấtcả các liên kết α- 1,6 của phân tử ban đầu

3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hóa học:

Phương pháp biến tính hóa học: là phương pháp sử dụng những hóa chất cần thiết nhằm thay đổi tính chất của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa

3.1 Tinh bột oxy hóa[3]:

Quá trình thủy phân và oxy hóa tinh bột sez sảy ra khi xử lý dung dịch

huyền phù tinh bột với hypochloride (HClO hay NaClO) ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa Trong quá trình phản ứng kích thướt hạt tinh bột có thay đổi chút ít, chiều dài mạch tinh bột giảm nhẹ do hiện tượng thủy phân Tinh bột oxy hóa có màu trắng, nhiệt độ hồ hóa thấp, độ nhớt tăng chậm, gel tinh bột có độ trong cao và xu hướng thoái hóa giảm

3.2 Tinh bột ete hóa[3]:

Khi huyền phù tinh bột nồng độ 30-40% phản ứng với ethylene oxide hay propylene oxide trong môi trường kiềm sẽ tạo ra dẫn xuất hydroxyethyl hay hydroxypropyl của tinh bột Mức độ thay thế có thể kiểm soát được nhờ điều

chỉnh các điều kiện phản ứng Loại tinh bột này có khả năng trương nở rất tốt trong nước lạnh và ethanol.

3.3 Biến tính nhẹ bằng axit[3]:

Thủy phân nhẹ tinh bột bằng acid tạo ra một sản phẩm ít tan trong nước lạnh, nhưng tan tốt trong nước nóng, có độ nhớt và hiện tượng thoái hóa thấp Tinh bột này dùng làm chất tạo độ đặc và làm màng film bảo vệ

3.4 Tinh bột ester:

Tinh bột este là biến tính tinh bột bằng cách thay thế nhóm OH của tinh bột bằng nhóm este Mức độ thế của nhóm OH dọc theo chuỗi tinh bột thường được gọi là mức độ trung bình thay thế (DS) Mức độ thế phải đảm bảo cho sản phẩm tinh bột cacboxymetyl cuối cùng có độ thấm ướt tốt mà vẫn đạt yêu cầu về độ trương nở Mức độ thế là tỷ lệ mol tác nhân/D-glucoso, Mức

độ thế tối đa là 3, khi cả nhóm OH được thay thế trên mỗi đơn vị

glucose trong cùng một chuỗi tinh bột Các tác nhân hữu cơ và vô cơ chủ yếu được thay thế nhóm OH đã được FDA đưa ra được sử dụng trong thực phẩm là andehyt acetic, vinyl acetat, H3PO4, HNO3…

Este hoá tinh bột có thể sử dụng các tác nhân vô cơ và dẫn xuất (H3PO4, HNO3, HCl, muối photphat) hay các tác nhân hữu cơ RCOOH và dẫn xuất (anhydrit, clo axit cacboxylic) Trong thực tế, được sử dụng nhiều nhất

là axit photphoric, axit axetic và dẫn xuất

CHƯƠNG III TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG (TINH BỘT ESTE HÓA)

I. Cơ chế biến tính tinh bột bằng phương pháp tạo liên kết ngang.

Nói chung, tinh bột có chứa hai loại hydroxyl quan trọng là (6-OH) và

(2-OH và 3-(2-OH) có thể phản ứng với các tác nhân tạo lưới tạo ra tinh bột liên kết ngang Tinh bột tạo lưới nhằm hạn chế khả năng trương của hạt tinh bột trong quá trình chế biến [19]

Bất kỳ phân tử nào có khả năng phản ứng với hai hoặc nhiều nhóm hydroxyl đều tạo được liên kết ngang (tạo lưới) giữa các mạch tinh bột Các tác nhân tạo lưới cho phép bởi FDA như photpho oxyclorua, trimetaphotphat các andehit, đianehit, diepoxy, N,N'- metylenbisacrylamit (M A), axit boric là những chất có thể tạo lưới các mạch tinh bột Quá trình tạo liên kết ngang cũng cố các liên kết hydro trong hạt, cùng với các liên kết hoá học hoạt động như cầu liên kết giữa các phân tử tinh bột Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến phản ứng tạo liên kết ngang bao gồm thành phần hoá học của tác nhân, nồng độ tác nhân, pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng [19,20].

Tạo lưới của tinh bột với oxyclophotpho là phản ứng diễn ra nhanh tạo ra distarch phophate Phản ứng này đặc biệt hiệu quả trong môi trường kiềm với pH bằng 11 trong sự có mặt của Na2SO4[19,20,21]

Liên kết ngang của tinh bột phản ứng nhanh với adipate ở pH bằng 8 tạo ra sản phẩm tinh bột biến tính kép

Khi sử dụng tác nhân tạo lưới photpho oxyclorua, phản ứng diễn ra rất nhanh, sản phẩm thu được có thể dùng làm nhựa trao đổi cation Phản ứng tạo lưới của tinh bột với natri trimetaphotphat (STMP) và epiclohydrin (EPI) diễn ra chậm hơn nhiều Các liên kết ngang được hình thành bởi photpho oxyclorua tỏ ra hiệu quả hơn trong việc ngăn quá trình trương của hạt so với liên kết ngang thu được từ phản ứng với STMP hay EPI [22,23].

Khi sử dụng tác nhân tạo lưới STMP trong môi trường kiềm sẽ thu được distarch photphat STMP là một phụ gia thực phẩm quan trọng nhất và là chất rắn có độc tính thấp Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp truyền thống là tiến hành phản ứng trong pha lỏng thì rất khó đạt được mức độ tạolưới cao trong khoảng thời gian ngắn Sử dụng bức xạ vi sóng có thể cải thiện giá trị độ thế (DS) của tinh bột tạo lưới và rút ngắn đáng kể thời gian phản ứng so với phương pháp truyền thống [19,20]

Ngoài ra, quá trình tạo liên kết ngang cũng có thể được tiến hành bằng kỹ thuật tạo nhũ tương, trong đó tinh bột được làm cho không tan trong nhũ tương nước trong dầu để tạo các hạt hình cầu Các vi hạt này được tạo lưới bằng trinatri trimetaphotphat (TSTP) với hàm lượng khác nhau Khi tăng hàm lượng TSTP thì kích thước hạt và dung lượng mang tăng nhưng độ trương phụ thuộc nồng độ