PHẦN ỨNG DỤNG CÁC SẢN PHẨM THỦY PHÂN

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân 1 Cây sắn ở Việt Nam 2 Enzym thuỷ phân tinh bột 3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym 5 Sản xuất maltodextrine 6 Sản xuất sirop glucose và đường tin

PHẦN ỨNG DỤNG

CÁC SẢN PHẨM THỦY PHÂN

CÁC SẢN PHẨM TINH BỘT SẮN

THỦY PHÂN

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Cây sắn

 Cây sắn- khoai mì, một trong số những

lọai cây cỏ mọc ở hơn 80 quốc gia có khí hậu nhiệt đới ẩm trên thế giới

 Ở các nước nhiệt đới, sắn được sử dụng

 Làm thức ăn cho người,

 Còn lại, thức ăn gia súc và công nghiệp tinh bột

 Các sản phẩm khác: cồn nhiên liệu, đường ngọt, siro giàu fructose…

 Hàm lượng amylopectin cao: độ nhớt

cao, xu hướng thóai hóa thấp, độ bền gel cao

Tính chất tinh bột sắn

 Nhiệt độ hồ hóa: 58,5-70oC

 Độ nhớt: cao, tính chất quan trọng giúp tinh bột

có nhiều ứng dụng

 Độ nở và độ hòa tan cao

 Độ trong cao và không vị: sử dụng trong công nghiệp thực phẩm làm nhân bánh, nước sốt…

 Khi làm ngưội tinh bột ở nhiệt độ cao, các phân

tử polysaccharid có thể tạo ra một dạng cấu

trúc gel

Hình 1 Sản lượng tinh bột sắn một số nước

Đánh giá

 Thái lan là nước đứng đầu trên thế giới

về sản xuất và xuất khẩu tinh bột sắn

 Thái lan là nước duy nhất sản xuất các dạng tinh bột sắn biến tính ở quy mô

công nghiệp

 Những mặt hàng từ sắn đã mang lại

nguồn thu nhập đáng kể cho Thái Lan và đang có tiềm năng phát triển mạnh trong tương lai (Bảng 2)

Bảng 1: Tình hình xuất khẩu các sản phẩm tinh bột sắn của Thái Lan

Bảng 2: Hiện trạng và tiềm năng sử dụng, chế biến sắn

 Nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng hàng thứ

ba trên thế giới sau Thái Lan và Indonesia

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Enzym thủy phân tinh bột

 Năm 1996, thị trường enzym toàn cầu đạt 1.4 tỷ USD

 Năm 1997, 1.6 tỷ USD và tăng từ 6,5 đấn

10% mỗi năm

 Trong công nghiệp bột giặt, công nghiệp

thực phẩm, công nghiệp biến tính tinh bột

sử dụng các enzym như protease, amylase, lipase, cellulase chiếm 70% tổng khối

lượng enzym sử dụng

Hình 2 Enzym thủy phân tinh bột tiêu thụ trong năm 1996

Enzym khác gồm amylase từ nấm mốc,

α-amylase không bền nhiệt và β-α-amylase

 Amylase: một trong những hệ enzym quan

trọng nhất trong ngành công nghệ sinh học hiện nay

Một số amylase quan trọng

 α-amylase

 Thủy phân liên kết 1,4-α-D glucoside của phân tử

amylose một các ngẫu nhiên

 Có thể nhận được từ nhiều loài vi khuẩn, nấm men,

nấm mốc nhưng α-amylase vi khuẩn vẫn được sử

dụng nhiều hơn

 β-amylase

 Thủy phân từ đầu không khử của mạch amylose,

amylopectin và glycogen, cắt lần lượt các liên kết

glucoside tạo ra maltose

 Có nguồn gốc thực vật

 pHopt cao hơn α- amylase

 Glucoamylase

 Enzym thủy phân liên kết α -1,4 và α -1,6 glucoside

từ đầu không khử cuả mạch tinh bột tạo ra đường glucose

 Thu nhận từ nhiều nguồn như thực vật, động vật và

vi sinh vật

 Các enzym khác

 α –glucosidase: thủy phân rất tốt đường đôi và các

oligosaccharide

 Pullulanase, exopullulanase, isoamylase sử dụng

kết hợp với β-amylase, GA trong sản xuất các sản phẩm siro hay đường glucose

Bảng: Một số enzym sử dụng trong tinh bột thủy phân

Các giai đọan chính và những biến đổi enzym

tham giam trong việc chế tác các sản phẩm thủy phân tinh bột

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Phản ứng thủy phân tinh bột

 Là quá trình thủy phân

liên kết giữa các đơn vị

glucose bằng acid hoặc

Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym- Các sản phẩm đường ngọt từ tinh bột sắn

 Các sản phẩm đường ngọt từ tinh bột là những sản phẩm của quá trình thủy phân tinh bột bằng acid hoặc enzym

 Sản phẩm có nhiều ứng dụng: đường glucose tinh thể hoặc dung dịch (D-glucose), siro giàu

fructose hoặc fructose tinh thể, siro glucose và maltose, maltodextrin, cyclodextrine

 Các sản phẩm tinh bột thủy phân như đường

glucose, các loại siro và maltose dextrine: phân loại dựa trên chỉ số DE –dextrose equivalent

 Chỉ số DE là đại lượng chỉ khả năng khử so với chuẩn là 100% ở đường glucose (dextrose) hay

là số gam tương đương D-glucose trong 100g chất khô của sản phẩm

 Đường glucose: chứa ít nhất 99,5%

glucose

 Các dạng siro: DE trong khoảng 20-99,4

 Maltodextrin: DE khoảng 4-20

 Sản phẩm chứa fructose: hàm lượng

fructose, sản phẩm chuẩn chứa 42, 55, 90% fructose

 Đường fructose tinh thể chứa ít nhất 99% fructose sạch

Sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm

đường ngọt từ tinh bột

 Tinh bột bắp là nguồn chủ yếu để sản xuất tinh bột biến tính, bên cạnh còn có tinh bột từ lúa mì, gạo, khoai tây và sắn đang ngày càng được sử dụng nhiều

 Từ năm 1989-1990 tới năm 1992-1993:

7,3-8,2% sản lượng bắp được sử dụng để sản xuất các sản phẩm đường ngọt từ tinh bột

 Trong đó, 2/3 để sản xuất siro giàu fructose, 1/3 để sản xuất các loại siro và đường glucose

 1992, Mỹ sản xuất 6 triệu tấn siro fructose, 2,8 triệu tấn siro glucose, 680 nghìn tấn siro

glucose

 Việc tiêu thụ các sản phẩm đường ngọt từ tinh bột tăng nhanh từ cuối những năm

1970, công nghiệp đồ uống sử dụng siro frucrose thay đường saccharose

 Khoảng năm 1988-1992 lượng đường

ngọt từ bắp và đường saccharose: 53%

và 46% trên tổng số lượng các chất ngọt được sử dụng

 Lượng tiêu thụ mỗi loại sản phẩm đường ngọt từ bắp đều tăng 10-12% từ năm

1988-1992

 Đạt 8,7 triệu tấn vào năm 1992

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Phương pháp thủy phân tinh bột

 Thủy phân tinh bột bằng acid

 Thủy phân tinh bột bằng enzym

 Phương pháp acid-enzym

Phương pháp enzym

 Dùng enzym để thủy phân tinh bột

 Quy trình sản xuất glucose theo phương pháp enzym chia làm hai giai đoạn:

 Giai đoạn hồ hoá và dịch hoá bằng α-

Phương pháp acid-enzym

 Kết hợp hai phương pháp acid và enzym

 Giai đoạn đầu dùng acid, giai đoạn sau

dùng enzym

 Thủy phân bằng acid đến DE qui định 12%, sau đó trung hoà, và thủy phân

8-bằng enzym đến khi đạt DE 97-98%

Ưu điểm của phương pháp sản

xuất đường glucose bằng

 Đầu tư vào thiết bị ít hơn, thiết bị ít phức tạp

hơn, vì không cần thiết bị chống acid

 Nồng độ đường và độ tinh khiết cao hơn

(phương pháp acid glucose chiếm 92%,

phương pháp enzym 98%)

Phương pháp sử dụng ở nước ta

 Trong ngành đường, sản xuất glucose theo

phương pháp acid và đường nha bằng mầm thóc

 Việc sản xuất theo phương pháp enzym còn ít

và đang nghiên cứu

 Trong công nghệ bánh kẹo, glucose, mạch nha sản xuất từ mầm thóc chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật làm kẹo do hàm lượng glucose, dextrine trong đường nha còn thấp

 Cần ứng dụng nghiện cứu sản xuất các loại

siro từ enzym để đạt hiệu quả kinh tế, hạ giá thành sản phẩm

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Sản xuất maltodextrin từ tinh

bột sắn

 Theo định nghĩa của Cơ Quan thực phẩm và

thuốc của Hoa Kì (FDA): maltodextrin là các loại polysaccharide không ngọt, có công thức

(C6H10O5)n.H2O, là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn (bằng enzym hoặc acid), có

đương lượng dextrose (DE) từ 4-20

 Đặc tính của maltose dextrine phụ thuộc vào chỉ

số DE nhận được

 Sản phẩm dạng bột hoặc dạng dung dịch đậm đặc

 Là phụ gia cho thực phẩm và dược phẩm an

toàn cho người dùng trực tiếp

Đặc tính lý hoá của maltodextrine

Sơ đồ 1 Biến đổi tính chất lý hoá của

maltodextrin theo giá trị DE

Bảng 3 Một số tính chất của các sản phẩm maltodextrine

Quá trình sản xuất

 Lựa chọn nguyên liệu

 Quá trình thủy phân

 Thu nhận sản phẩm

Nguyên liệu

 Tinh bột sắn: nguồn nguyên liệu dồi dào,

rẻ tiền, chất lượng phù hợp cho sản xuất maltodextrin

 Tinh bột ban đầu càng tinh, hàm lượng protein càng ít, chất lượng dịch thủy

phân càng tốt, ít bị sẫm màu, tinh chế

càng dễ dàng

Quá trình thủy phân

 Nguyên liệu → Hồ hóa (nhiệt độ cao >1000C)

→ thủy phân

 Hiện nay, acid HCl vẫn được sử dụng để sản xuất maltodextrin và có những hạn chế:

 độ nhớt dung dịch sản phẩm thu được cao

 Sản phẩm ngọt quá mức yêu cầu

 Nhiều tạp chất

 Sẫm màu

Hình 3 Sản xuất maltodextrine liên tục bằng phương pháp enzym

Thu nhận sản phẩm

 Dung dịch sau thủy phân chứa khoảng 0,9-1,9% các chất lơ lửng (phần tử protein, lipid có trong nguyên liệu ban đầu, tinh bột chưa thủy phân

…) và bị sẫm màu → cần lọc và tẩy màu bằng than hoạt tính→ thu dung dịch trong, hoàn toàn không màu và không mùi

 Dịch maltodextrin→pha loãng (nồng độ chất khô 20%) → tẩy màu bằng than hoạt tính (0,2-0,3% chất khô) →lọc (bằng phương pháp lọc hút chân không hay lọc khung bản)→cô đặc chân không

→dung dịch (nồng độ chất khô 50-70%)

 Dịch maltodextrin →pha loãng →tẩy màu

→lọc→sấy phun → sản phẩm dạng bột hay

dạng hạt màu trắng

Chất lượng sản phẩm

 Dạng bột màu trắng, ít hút ẩm, tan tốt cho dung dịch trong, không màu, không ngọt hoặc ít ngọt

Bảng 4 Tiêu chuẩn chất lượng của maltodextrin dạng bột

Ứng dụng

 Trong sản xuất bột sữa dừa

 Trong sản xuất trà hoà tan

 Trong sản xuất bơ đậu phộng

Ứng dụng trong sản xuất bột

sữa dừa

 Sữa dừa: sản phẩm có giá trị cao, được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày nhưng dễ hư hỏng do tác nhân hóa lý và vi sinh vật

 Bột sữa dừa: thuận tiện về vận chuyển và bảo

quản

 Sữa dừa tươi không thể sấy trực tiếp thành bột

do hàm lượng chất béo quá cao→cần phụ gia để phối trộn thêm

 Ở Việt Nam, dùng sữa gầy nhưng sữa gầy đắt

và phải nhập khẩu→giá thành sản phẩm cao

 Thái Lan, Malaysia, maltodextrin được sử dụng rộng rãi làm phụ gia để sấy phun sữa dừa tươi

→ sản phẩm bột sữa dừa

Ứng dụng trong sản xuất bơ đậu phộng

 Maltodextrin: thành phần phối trộn quan trọng trong sản xuất bơ đậu phộng

 Chất làm bền cấu trúc cho bơ đậu phộng, tạo sự đồng nhất, chống hiện tượng phân tách chất béo

 Chất mang hương vị rất tốt và tạo độ mịn cho sản phẩm

Các sản phẩm tinh bột sắn

thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

Sản xuất siro glucose và đường glucose tinh thể

 Quá trình đường hoá

 Quá trình tinh sạch

 Các sản phẩm thương mại

 Tính chất

 Ứng dụng

Quá trình đường hoá

 Hiệu suất glucose thu được chỉ đạt 88% bởi tạo ra các sản phẩm phân hủy do

acid

 Thủy phân bằng phương pháp

acid-enzym hiệu suất thu hồi glucose tăng 94%

92- Tăng lên tới 95-97% với quá trình thủy phân hoàn toàn bằng enzym: α-amylase trong quá trình d ịch hoá và glucomylase trong quá trình đường hoá

Quá trình tinh sạch

 Dung dịch đường glucose được tinh

sạch thành nhiều sản phẩm khác nhau như siro glucose, glucose dung dịch, glucose tinh thể

 Làm trong dung dịch bằng lọc chân

không

 Tẩy màu bằng than hoạt tính (dạng bột hoặc dạng hạt) và trao đổi ion

Sản phẩm thương mại

 Hai dạng: dung dịch và tinh thể

 Đường glucose tinh thể: kết tinh dung dịch 96% glucose ở nồng độ 75-78% chất khô

95- Dung dịch siro glucose: sản phẩm thu được sau tinh sạch và cô đặc

 Quy trình sản xuất

Ứng dụng

Bảng 5 Phân bố sử dụng glucose trong công nghiệp tại

Mỹ (1992)

Ứng dụng

 Trong sản xuất bánh mì: tăng khả năng lên

men, tăng độ dai của vỏ bánh mì, cải thiện

màu, mùi vị, cấu trúc của bánh

 Trong bánh ngọt: tăng thể tích, cấu trúc

 Sản phẩm kem và đồ tráng miệng lạnh: mang lại cấu trúc mềm mại, vị ngọt dịu, khả năng

Các sản phẩm tinh bột sắn thủy phân

1 Cây sắn ở Việt Nam

2 Enzym thuỷ phân tinh bột

3 Thủy phân tinh bột sắn bằng enzym

5 Sản xuất maltodextrine

6 Sản xuất sirop glucose và đường tinh thể

7 Sản xuất sirop fructose

4 Phương pháp thủy phân tinh bột

 Là sản phẩm được sản xuất từ tinh bột bằng

phương pháp enzym thông qua hai giai đọan chính:

 Thủy phân tinh bột thành glucose

 Đồng phân hoá để chuyển glucose thành fructose

Sơ đồ các phản ứng thủy phân

Quá trình chuyển hóa

Tính chất

 Fructose tinh khiết: ở dạng tinh thể có

màu trắng, vị ngọt gấp 1,7 lần vị ngọt của saccharose

 Dễ tan trong nước và không tan trong

dung môi hữu cơ

Quy trình sản xuất sirofructose bằng phương pháp enzym