Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm maltodexitrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp axit ở nhiệt độ cao và ứng dụng trong sản xuất bánh quy xốp

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài “Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp axit ở nhiệt độ cao và ứng dụng trong sản xuất bánh quy xốp”, tôi xin gửi lờ

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài “Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp axit ở nhiệt độ cao và ứng dụng trong sản xuất bánh quy xốp”, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Chủ nhiệm khoa Công Nghệ

Thực Phẩm, quý thầy cô giáo cùng các anh chị công tác tại phòng thí nghiệm Công Nghệ Thực Phẩm,phòng thí nghiệm MôiTrường, phòng thí nghiệm Hóa - Vi sinh, phòng thí nghiệm Sinh Học… trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt đề tài

Đặc biệt tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

T.S Thái Văn Đức người đã tận t nh hư ng n và gi p đ t i trong suốt thời gian thực hiện đ án nà

Cảm ơn chị Phan Thị Oanh học viên cao học l p 56CH-TP đã đ ng hành cùng tôi trong suốt thời gian làm đề tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn t i bố mẹ, anh chị m c ng t t cả ạn è đã ủng hộ động viên tôi trong suốt thời gian vừa qua

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 7 năm 2016

Sinh viên

Lê Thị H ng Sa

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

1.1.Gi i thiệu khái quát về tinh bột 4

1.1.1.Hình dạng và kích thư c của hạt tinh bột 4

1.1.2.Thành phần hoá học của tinh bột 5

1.1.3.Các tính ch t của tinh bột 7

1.2.Tinh bột bắp 10

1.3 Tinh bột biến tính 12

1.3.1 Khái quát về tinh bột biến tính 12

1.3.2 Các phương pháp iến tính tinh bộ 12

1.3.3 Biến tính bằng axit 13

1.3.4 Phân loại tinh bột biến tính 18

1.3.5 Ứng dụng tinh bột biến tính trong công nghệ thực phẩm 19

1.3.Maltodextrin 21

1.3.1.Định nghĩa và tính ch t 21

1.4.2 Ứng dụng Maltodextrin trong công nghiệp thực phẩm] 23

1.4.3 Yêu cầu ch t lượng của sản phẩm maltodextrin 23

1.5 Tổng quan về bánh quy 24

1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài 26

1.6.1 Ngoài nư c 26

1.6.2 Trong nư c 28

CHƯƠNG 2 NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Nguyên liệu 29

2.2 Hóa ch t và thiết bị nghiên cứu 29

2.2.1 Hóa ch t 29

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Phương pháp ố trí thí nghiệm và xử lí số liệu 30

2.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa - lý 38

2.3.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh 46

2.3.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 46

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đến chỉ số DE 49

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của n ng độ axit đến chỉ số DE 50

3.4 Các chỉ tiêu của Maltodextrin thành phẩm 54

3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin có DE=13 từ tinh bột bắp biến tính đến độ kiềm và độ trương nở của bánh quy xốp 55

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

4.1 Kết luận 60

4.2 Kiến nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Đặc điểm của một số hệ thống tinh bột 4

Bảng 1.2 Hàm lượng amylose và amylopectin trong tinh bột 6

Bảng 1.3 Nhiệt độ h hóa của một số tinh bột tự nhiên 8

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của tinh bột bắp 11

Bảng 1.5 Chỉ tiêu ch t lượng của tinh bột bắp 11

Bảng 1.6 Năng lượng hoạt hóa (%) của một số axit v cơ làm tác nhân thủy phân 14 Bảng 1.7 Một số tính ch t của các sản phẩm maltodextrin 22

Bảng1.8 Tiêu chuẩn ch t lượng của sản phẩm maltodextrin dạng bộ 24

Bảng 1.9 Sự khác nhau giữa ánh qu xốp và ánh qu dai………25

Bảng1.10 Một số chỉ tiêu hóa lý của bánh quy 26

Bảng 1.11 Chỉ tiêu cảm quan của bánh quy 26

Bảng 1.12 Chỉ tiêu vi sinh của bánh quy 26

Bảng 2.1 Thành phần tỷ lệ các nguyên liệu làm bánh quy xốp 36

Bảng 2.2 Mô tả thang điểm cho sản phẩm bánh quy xốp 47

Bảng 2.3 Hệ số quan trọng chỉ tiêu cảm quan của bánh quy xốp 49

Bảng 2.4 Các mức ch t lượng 49

Bảng 3.1.Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đến chỉ số DE 49

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của n ng độ axit đến chỉ số DE 51

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian biến tính đến chỉ số DE 53

Bảng 3.4.Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrincó DE=13 từ tinh bột bắp biến tínhđến độ kiềm và độ trương nở của bánh quy xốp 56

Bảng 3.5.Kết quả đánh giá ch t lượng cảm quan các sản phẩm bánh quy có bổ sung maltodextrin và m u đối chứng……… 57

Bảng 3.6 Kết quả phân tích các chỉ tiêu của m u đối chứng và m u có bổ sung 6% maltodextrin 58

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 C u tạo của tinh bột 5Hình 1.3 Hạt tinh bột bắp chụp ư i ánh sáng phân cực 10Hình 1.4 So sánh c u trúc hạt tinh bột bắp v i các hạt khác 11Hình 1.5 Các phương pháp iến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ tinh bột 13Hình 2.1 Quy trình sản xu t maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp axit 31

H nh 2.2 Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đến chỉ số DE 32

H nh 2.3 Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng n ng độ axit đến chỉ số DE 33

H nh 2.4 Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số DE 34

H nh 2.5 Sơ đ quy trình công nghệ sản xu t bánh quy xốp 35

H nh 3.1 Đ thị khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đến chỉ số DE 50

H nh 3.2 Đ thị khảo sát ảnh hưởng của n ng độ axit đến chỉ số DE 51Hình 3.3 Sự tha đổi màu sắc của tinh bột bắp biến tính trong 4 giờ ở các n ng độ axit khác nhau sau khi s y 52

H nh 3.4 Đ thị khảo sát ảnh hưởng của thời gian biến tính đến chỉ số DE 53Hình 3.5 Maltodextrin thành phẩm 54

MỞ ĐẦU

Tinh bột là một trong những nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp như c ng nghiệp gi y, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán vì những tính ch t đặc trưng của nó như tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo độ ai độ đàn h i độ xốp, có khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm Tuy nhiên tinh bột tự nhiên v n còn hạn chế nhiều tính ch t chưa đáp ứng được những yêu cầu khác nhau trong công nghiệp Vì vậy cần cải biến tinh bột, tức làm tha đổi c u trúc, tính ch t của tinh bột để tạo ra các d n xu t tinh bột

… khi đã có c u trúc hóa học tha đổi thì tinh bột d n xu t cũng sẽ thu được những tính ch t m i khác tinh bột ban đầu, nhờ vậ nâng cao được lĩnh vực ứng dụng và

từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế

Nư c ta nằm ở trong vùng khí hậu nhiệt đ i gió mùa, r t thuận lợi cho việc phát triển nhiều loại cây tr ng, trong đó các loại câ lương thực chiếm một vị trí quan trọng trong sản xu t nông nghiệp và là ngu n nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp sản xu t tinh bột.Tinh bột bắp có r t nhiều ứng dụng trong thực tế hiện nay Trong ngành công nghiệp thuốc, công nghiệp dệt, công nghiệp dầu khí, ngành hóa

ch t dầu khí đặc biệt được ứng dụng đa ạng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm nhằm ổn định c u trúc và tạo c u tr c đặc trưng cho sản phẩm V i nhiều ứng dụng như trên v thế mà các sản phẩm m i từ tinh bột bắp không ngừng được sản xu t và phát triển cho t i ngày nay.Hơn nữa, ngu n nguyên liệu bắp của

nư c ta r t d i dào.Theo thống kê của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn (NN&PTNT) năm 2015 th sản lượng ngô (bắp) nư c ta đứng thứ hai sau lúa V i đặc tính dễ tr ng, sản lượng cao đầu tư ít nên tinh ột bắp tương đối rẻ so v i các loại tinh t khác như tinh ột gạo khoai tâ … Nếu chỉ sử dụng ngu n tinh bột bắp

tự nhiên thì khả năng ứng dụng còn hạn chế đặc biệt trong công nghiệp thực phẩm.Để đa ạng hoá ứng dụng của tinh bột bắp vào các sản phẩm thực phẩm thì cần dùng những phương pháp nhằm làm tha đổi các tính ch t của tinh bột tự nhiên, các phương pháp đó gọi là các phương pháp iến tính tinh bột Tinh bột bị biến tính bởi các tác nhân vật lý, hoá học, sinh học làm cho các mạch tinh bột bị cắt ngắn đi

được nối dài thêm hoặc được sắp xếp lại trong không gian nhằm làm cho tinh bột

có nhiều tính ch t m i như: tăng độ nở độ dai, giảm ha tăng độ nh t Từ đó ứng dụng vào các sản phẩm thích hợp.Maltodextrin là một sản phẩm tinh bột biến tính

ư i tác nhân hoá học (axit) hoặc sinh học (enzym)

Hiện nay có 3 phương pháp iến tính tinh bột đã được sử dụng đó là phương pháp vật lý, phương pháp hóa học và phương pháp sinh học[5].Biến tính bằng phương pháp sinh học chủ yếu sử dụng enzym để cắt mạch tinh bột, tuy hiệu quả cao nhưng đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp đắt tiền… iến tính vật lý thì khá hạn chế, chỉ có một số loại biến tính nh t định Tinh bột biến tính bằng phương pháp axit đuợc biết đến từ r t s m, phương pháp nà có các ưu điểm nổi bật như: năng su t cao, dùng hóa ch t dễ kiếm, rẻ tiền, dễ tự động dây chuyền sản xu t[9] Vì vậy trong đề tài nà đề cập đến phương pháp iến tính tinh bột bằng phương pháp axit

để sản xu t maltodextrin Trong các sản phẩm thực phẩm hiện nay nhóm thực phẩm bánh kẹo luôn cần các đặc tính cảm quan về độ xốp độ bóng bề mặt…V i các đặc tính của maltodextrin r t phù hợp để sử dụng bổ sung vào như là một ch t phụ gia, tuy nhiên tỷ lệ bổ sung như thế nào là phù hợp và đạt các yêu cầu về an toàn vệ sinh thực phẩm để có các thông số đó thì cần phải khảo sát tỷ lệ bổ sung maltodextrin

vào sản xu t bánhquy xốp.Chính vì vậy việc lựa chọn đề tài“Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp axit ở nhiệt độ cao

và ứng dụng trong sản xuất bánh quy xốp” có tính c p thiết và ý nghĩa trong thực

tiễn sản xu t

 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Tạo maltodextrin chỉ sốDE>10 từ tinh bột bắp

Đưa maltodextrinứng dụng vào làm bánh quy xốp để nâng cao ch t lượng sản

phẩm và chọn tỷ lệ bổ sung maltodextrin phù hợp

 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Xây dựng quy trìnhsản xu t maltodextrin từ tinh bột bắpbiến tínhbằng

phương pháp axit ở nhiệt độ cao

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số DE, chọn các thông số phù hợp v i quy trình sản xu t.Xác định các chỉ tiêu ch t lượng của maltodextrin từ tinh bột bắp

biến tính

Khảo sát các tỷ lệ bổ sung maltodextrin vào sản xu t bánh quy xốp và chọn

tỷ lệ bổ sung thích hợp, xác định các chỉ tiêu lý hóa của sản phẩm

 Ý NGHĨA KHOA HỌC

Ngày nay tinh bột được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩmvà các lĩnh vực khác Ngoài những ưu điểm vốn có, tinh bột cũng có những nhược điểm, đáng ch ý nh t là tinh bột dễ bị suy thoái mạng lư i liên kết trong m i trường nhiệt

độ cao hoặc th p Chính vì vậy trong thập niên gần đâ các nhà khoa học ở nư c ta

và thế gi i tập trung nghiên cứu cải thiện các tính ch t lưu iến của tinh bột và chúng ta có thể tin rằng có một tiềm năng l n trong việc sử dụng các phương pháp độc đáo để phát triển thêm những loại tinh bột m i có giá trị cao hơn trong điều

kiện có sự th c đẩy thêm của khoa học cũng như sự lôi cuốn của người tiêu dùng

Việc sản xu t maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp axit ở nhiệt độ cao có thể t m được điều kiện tối ưu để thủy phân tinh bột bắp tạo maltodextrin.Ngoài ra hư ng nghiên cứu maltodextrin từ thuỷ phân tinh bột bắp là

hư ng m i sẽ tiết kiệm được chi phí sản xu t và đơn giản công nghệ

 Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Sản phẩm maltodextrin là một sản phẩm tạo ra từ tinh bột bắp, có những tính

ch t khác biệt hơn so v i tinh bột bắp tự nhiên.Từ đó ta có thể ứng dụng một cách

có hiệu quả trong sản xu t các sản phẩm thực phẩm.Maltodextrin là sự đa ạng hoá thêm ứng dụng của tinh bột bắp trong sản xu t công nghiệp cũng như đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng

Khả năng áp ụng các kết quả nghiên cứu trong đề tài vào thực tiễn cao do:

 Năng su t cao, dùng hóa ch t dễ kiếm, dễ tự động dây chuyền sản xu t

 Góp phần vào công nghiệp sản xu t các sản phẩm biến tính tinh bột để cung

c p đầ đủ v i số lượng l n đáp ứng nhu cầu thị trường v i giá rẻ

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu khái quát về tinh bột

1.1.1 Hình dạng và kích thước của hạt tinh bột[14], [16]

Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây.Tinh bột cũng có nhiều ở các loại củ như khoai tâ sắn, củ mài.Một lượng đáng kể tinh bột cũng có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau.Hình dạng và thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào giống câ điều kiện tr ng trọt

Tinh bột là loại polysaccharide khối lượng phân tử cao g m các đơn vị glucose được nối v i nhau bởi các liên kết α-glycoside, có công thức phân tử là (C6H10O5)n ở đâ n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu

Bảng 1.1.Đặc điểm của một số hệ thống tinh bột[13], [16]

tròn

Hạt tinh bột của t t cả hệ thống nêu trên có dạng hình tròn, hình bầu dục, hay

h nh đa giác Hạt tinh bột khoai tây l n nh t và bé nh t là hạt tinh bột thóc.Kích

thƣ c khác nhau d n đến những tính ch t cơ lý khác nhau nhƣ nhiệt độ h hóa, khả năng h p thụ xanh m t l n…

1.1.2 Thành phần hoá học của tinh bột[17]

Tinh bột không phải là một hợp ch t đ ng thể mà g m hai polysaccharide khác nhau: amylose và amylopectin Trong những nguyên liệu khác nhau thì hàm lƣợng amylose và amylopectin cũng kh ng giống nhau.Tỉ lệ amylose/amylopectin

x p xỉ ¼

Hình 1.1 Cấu tạo của tinh bột

Về c u tạo hóa học hai thành phần trên đều có chứa các đơn vị c u tạo là monosaccharide glucose Trong amylose các gốc glucos đƣợc gắn v i nhau nhờ liên kết α-1,4-glucoside và tạo nên một chuỗi dài bao g m từ 200-1000 gốc glucose Phân tử amylose bao g m một số chuỗi sắp xếp song song v i nhau trong đó các gốc glucose của từng chuỗi cuộn vòng lại hình xoắn ốc Phân tử glucose có một đầu

Hình 1.2 Một phần cấu trúc amylose và amylopectin Bảng 1.2 Hàm lƣợng amylose và amylopectin trong tinh bột [10]

Tinh bột amylose (%) amylopectin (%)

Khoai tây 19-22 (20-32) 78-81 Ngô (bắp) 21-23 (20-32) 77-79

Khả năng h t ẩm của tinh bột khá hơn o hạt tinh bột có c u tạo xốp Khi độ

ẩm tương đối của kh ng khí φ=75% th khả năng h t ẩm của tinh bột đến 10,33%, khi φ=100% th khả năng h t ẩm đến 20,92%

Góc quay cực của h tinh bột thường đặc trưng cho từng loại tinh bột: gạo (185,90), lúa mì (182,40), bắp (201,50), khoai tây (204,30)

1.1.3.2 Những tính chất vật lý của huyền phù tinh bột trong nước[2]

a Độ hòa tan của tinh bột

Amylose m i tách ra từ tinh bột có độ hòa tan cao song không bền nhanh chóng bị thoái hóa trở nên kh ng hòa tan trong nư c Amylopectin không hòa tan trong nư c ở nhiệt độ thường mà chỉ hòa tan trong nư c nóng

Trong m i trường axit tinh bột bị thủy phân và tạo thành “tinh ột hòa tan”.Nếu m i trường axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucose Còn m i trường kiềm, tinh bột bị ion hóa từng phần do có sự hydrat hóa tốt hơn Tinh ột bị kết tủa trong c n

b Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột

Khi hòa tan tinh bột vào nư c thì có sự tăng thể tích hạt do sự h p thụ nư c làm hạt tinh bột trương ph ng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột Độ tăng kích thư c trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nư c như sau: tinh ột bắp 9,1%, tinh bột khoai tây 12,7%, tinh bột khoai mì 28,4%[1] Trên 55-700C, các hạt tinh bột sẽ trương ph ng do h p thụ nư c vào các nhóm hydroxyl phân cực Khi đó độ nh t của dung dịch tăng mạnh Kéo dài thời gian xử

lý nhiệt có thể gây nổ v các hạt tinh bột, thủy phân từng phần và hòa tan phần nào các phần tử c u thành của tinh bột, kèm theo sự giảm độ nh t của dung dịch Như

vậy nhiệt độ để phá v hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ h hóa T thu c vào điều kiện h hóa như nhiệt độ, ngu n gốc tinh bột kích thư c hạt và pH m i trường, nhiệt độ phá v và trương nở hạt có thể biến đổi trong một khoảng khá rộng.Phần l n tinh bột bị h hóa khi n u và ở trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái

tự nhiên

Bảng 1.3 Nhiệt độ hồ hóa của một số tinh bột tự nhiên[15]

Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ h hóa (0C)

Độ nh t của tinh bột tăng lên trong m i trường kiềm, vì kiềm gây ion hóa các phân tử tinh bột khiến cho chúng hidrat hóa tốt hơn Ngoài ra n ng độ muối,

n ng độ đường cũng ảnh hưởng r t l n đến độ nh t của dung dịch

d Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel tinh bột

Tinh bột sau khi h hóa và để nguội các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại

v i nhau một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột v i c u trúc mạng 3 chiều để

tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có n ng độ vừa phải, phải được h hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó làm nguội ở trạng thái ên tĩnh

e Tính chất lưu biến

Trong dung dịch các phân tửamylose có khu nh hư ng liên kết lại v i nhau để tạo ra các tinh thể Khi sự liên kết xảy ra v i tốc độ chậm thì amylose sẽ tạo ra khối không tan của các hạt đã ị thoái hóa Khi tốc độ đạt nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo Amylose đã thoái hóa kh ng hòa tan trong nư c lạnh nhưng có khả năng liên kết v i một lượng nư c l n gần 4 lần trọng lượng của chúng Nếu để amylose trong một lượng nư c ít hơn 4 lần thì toàn bộ nư c sẽ bị h p thụ còn amylose sẽ tạo ra keo

1.1.3.3 Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột [10]

a Phản ứng thuỷ phân

Một tính ch t quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị glucose bằng axit hoặc bằng enzym Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt an đầu hoặc ở dạng h hóa hay dạng paste, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả

ở dạng h hóa Axit và enzym giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D-(1,4) glycoside Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nh t và sinh ra đường

th p cũng như các axit éo ã cao các st mạch thẳng và mạch vòng, các d n

xu t benzen có nhóm an hit các nitro paraffin… Khi tạo phức v i các amylose, các ch t tạo phức cũng chiếm vị trí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự iot Ngoài

ra, amylopectin còn cho phản ứng đặc trưng v i lectin

d Tính hấp thụ của tinh bột

Hạt tinh bột có c u tạo lỗ xốp nên khi tương tác v i các ch t bị h p thụ thì bề mặt bên trong và bên ngoài của tinh bột đều tham dự.Vì vậy trong quá trình bảo quản, s y và chế biến cần hết sức quan tâm đến tính ch t này.Các ion liên kết v i tinh bột thường ảnh hưởng đến đến khả năng h p thụ của tinh bột Khả năng h p thụ của các loại tinh bột phụ thuộc vào c u trúc bên trong của hạt và khả năng trương

nở của chúng

1.2 Tinh bột bắp [10]

Bắp thuộc họ Poacea (hòa thảo) là một cây tr ng phổ biến trên thế gi i

Hạt bắp thường có các thành phần chủ yếu sau đâ :

- L p vỏ quả chiếm 5-7% khối lượng hạt

- L p vỏ mỏng hạt chiếm 2% khối lượng hạt

- L p alơrông chiếm 6-8% khối lượng hạt

- Cuống chiếm 1,5% khối lượng hạt (dính hạt v i cùi)

- Phôi chiếm 10-19% khối lượng hạt

- Nội nhũ chiếm 72-75% khối lượng hạt (chứa 77-84% tinh bột)

Tinh bột bắp là một loại tinh bột ngũ cốc đặc trưng v i sự khác biệt là hàm lượng protein và khoáng th p Tinh bột bắp có t t cả các tính ch t của tinh bột tự nhiên v i một vài nét đặc trưng như đặc điểm không tạo bọt, không loãng trong dung dịch đang s i

Hạt tinh bột có c u tạo đơn h nh ạng r t khác nhau, thường có dạng cầu

ha đa iện tùy theo giống và vị trí của hạt tinh bột trong hạt bắp Kích thư c hạt tinh bột khoảng 6-30µm Nhiệt độ h hóa 62-67,50C, góc quay cực 201,50C

Hình 1.3 Hạt tinh bột bắp chụp dưới ánh sáng phân cực

Hình 1.4 So sánh cấu trúc hạt tinh bột bắp với các hạt khác

Thành phần chủ yếu của tinh bột bắp là glucid có l n một số ch t khác nhƣ protein, lipid và các loại khoáng nhƣ calcium iron so ium…ngoài ra tinh ột bắp

1.3 Tinh bột biến tính

1.3.1 Khái quát về tinh bột biến tính

Tinh bột biến tính còn gọi là tinh bột biến hình từ tinh bột tự nhiên, sử dụng các tác nhân gây biến tính như vật lý, enzym hoặc tác nhân hóa học để làm tha đổi tính ch t vật lý cũng như hóa học của tinh bột.Trong thực tế sản xu t, ứng v i mỗi sản phẩm thường đòi hỏi một loại tinh bột hoặc một d n xu t tinh bột nh t định.Có sản phẩm yêu cầu giàu amylose, lại có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nh t amylopectin Có sản phẩm cần tinh bột có độ hòa tan tốt độ dẻo trong, có dạng cần tinh bột bền không bị thoái hóa ở nhiệt độ th p

Vì vậ để có được các loại hình tinh bột phù hợp người ta phải biến tính tinh bột để cải tiến các tính ch t của sản phẩm tăng giá trị cảm quan, tạo mặt hàng

m i.Ngày nay tinh bột biến tính được sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩmlàm ch t đ ng tạo gel, tạo đặc, ch t ổn định, hoặc ch t tạo nhũ.Trong lĩnh vực ược phẩm tinh bột biến tính được sử dụng làm ch t d n thuốc nó cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác

1.3.2.Các phương pháp biến tính tinh bột[2]

1.3.2.1 Phương pháp biến tính vật lý

Là phương pháp iến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như ép nén

và h hóa tác dụng lên tinh bột để làm tha đổi một số tính ch t của nó nhằm phù hợpv i những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp nà là những tinh bột h hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm

1.3.2.2 Phương pháp biến tính hóa học

Là phương pháp sử dụng những hóa ch t cần thiết nhằm tha đổi tính ch t của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phương pháp iến tính hóa học là những tinh bột xử

lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa

1.3.2.3 Phương pháp biến tính sinh học

Phương pháp thủy phân bằng enzym là phương pháp iến tính tinh bột tiên tiến hiện nay, cho sản phẩm tinh bột biến tính chọn lọc không bị l n những hóa ch t

khác Sản phẩm của phương pháp nà là các loại đường glucose, fructose, các poliol như sorbitol, mannitol, các axit amin như l sin các rượu, các axit

Hình 1.5 Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ

tinh bột[7]

1.3.3 Biến tính bằng axit

1.3.3.1 Tác nhân thủy phân

Biến tính bằng axit là phương pháp iến tính hóa học.Dư i tác dụng của axit, một phần liên kết giữa các phân tử và trong phân tử tinh bột bị đứt làm cho kích thư c tinh bột giảm đi và ta thu được tinh bột có tính ch t m i.Axit v cơ thường được sử dụng là HCl, H2SO4.Trong các điều kiện tiến hành, tốc độ của quá trình thủy phân phụ thuộc vào hoạt động của axit đ m sử dụng

Singh và cộng sựđã so sánh các loại axit và tinh bột khác nhau t i quá trình thủy phân.HCl và HNO3 thủy phân tinh bột mạnh nh t.H3PO4 thủy phân yếu

nh t.H2SO4 tuy là một axit mạnh nhưng tác ụng thủy phân lại th p hơn so v i HCl

và HNO3 ở c ng điều kiện Khả năng thủy phân của axit lên tinh bột ngũ cốc là l n

nh t sau đó đến tinh bột cây họ đậu, tinh bột sắn và th p nh t là tinh bột khoai tây [25], [26]

Yêu cầu của ch t x c tác v cơ phải có năng lực hoạt hóa cao và không tác dụng oxy hóa mạnh.V i axit HNO3 có năng lực hoạt hóa cao nhưng kh ng nên dùng vì axit này có tác dụng oxy hóa quá mạnh

Không sử dụng kiềm trong phản ứng thuỷ phân cho thực phẩm vì kiềm thường làm cho sản phẩm th m màu hơn so v i dùng axit

Bảng 1.6 Năng lượng hoạt hóa (%) của một số axit vô cơ làm tác nhân thủy

Vì vậy trong sản xu t hay sử dụng HCl làm ch t xúc tác, không những do cường lực xúc tác của HCl cao hơn nhiều so v i các axit khác mà khi lượng HCl ư được trung hòa bằng Na2CO3, NaOH tạo thành NaCl không độc v i cơ thể con người

Yêu cầu HCl sử dụng trong thực phẩm là loại HCl c p thực phẩm, tinh khiết

và không chứa kim loại nặng

1.3.3.2 Cơ chế sự thủy phân tinh bột bằng axit[27]

a Cơ chế phản ứng thủy phân

Trong quá trình biến tính tinh bột thì phản ứng axit gây ra sự thủy phân liên kết glucoside trong phân tử tinh bột xảy ra ở 2 ư c như sau:

Sự t n c ng trư c hết vào v định hình, giàu amylopectin Đặc biệt là những điểm phân nhánh (1,6)-D glucoside dễ bị t n công

Sau đó t n công chậm chạp vào vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của amylopectin và amylose

Phản ứng thủy phân tinh bột bằng axit:

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

Hình 1.6.Sự thủy phân tinh bột

Do sự thủy phân này mà mạch tinh bột ngắn b t Đối v i tinh bột đã phân tán thì liên kết (1,4)-Dglucoside nhạy cảm v i sự phân giải axit hơn so v i những điểm phân nhánh (1,6)-D glucoside Tuy nhiên, trong tinh bột, những phần chứa nhiều liên kết (1,4)-Dglucoside đều có mặt trong vùng kết tinh hạt Vì vậy mà liên kết (1,6)-D glucoside trở nên nhạy cảm và dễ tiếp cận hơn so v i sự thủy phân axit

Sản phẩm của sự thủy phân không hoàn toàn tinh bột gọi là dextrin.Dextrin

là hỗn hợp của mono, oligo và polysaccharide Tùy theo ngu n gốc và điều kiện thủy phân, mức độ thủy phân mà sản phẩm thu được khác nhau về cả ch t lượng và phạm vi sử dụng Sản phẩm đa ạng nên tên gọi của ch ng trong thương mại cũng

r t khác nhau ví dụ dextrin trắng (white dextrin), dextrin thực phẩm (canary dextrin), mạch nha (starch syrup) Tên chung của chúng là gluxidex có kèm theo chỉ

số DE (Dextrose Equivalent) Đường glucose tinh khiết có chỉ số DE=100 Sản phẩm có chỉ số DE<20 gọi là malto-dextrin và DE>20 gọi là syroglucose khô

H+, to

Gluxi x thương phẩm là dạng bột mịn thu được bằng phương pháp s y phun dung dich thủy phân tinh bột

b Tính chất của tinh bột biến tính bằng axit[23]

Tinh bột biến tính bằng axit có sự tha đổi nhiều về tính ch t so v i tinh bột chưa iến tính và có thêm những đặc tính m i, chỉ còn giống tinh bột an đầu ở hình dạng vật lý, chỉ có sự tha đổi nhỏ về tính lư ng chiết mà không có sự tha đổi trực tiếp về hình dạng hạt

Độ nh t của h tinh bột biến tính bằng axit giảm th p Sự giảm độ nh t của

h tinh bột biến tính bằng axit là do phá hủ v ng định hình giữa các mixen của hạt

và làm yếu c u trúc của hạt r i d n đến sự phá hủy hạt ngay cả khi hạt trương kh ng đáng kể Nguyên nhân làm giảm độ nh t của h tinh bột là o độ hòa tan của nó trong nư c sôi r t l n cũng có nghĩa là pha gián đoạn của nó giảm đi

Chỉ số kiềm của tinh bột biến tính bằng axit tăng lên Chỉ số kiềm là lượng kiềm 0,1M tiêu tốn để hòa tan 10gram tinh bột khô ở nhiệt độ sôi trong thời gian 1 giờ Chỉ số kiềm có liên quan đến nhóm an hit Kích thư c phân tử tinh bột nhỏ thì số lượng nhóm an hit tăng lên Điều này phản ánh sự tăng chỉ số kiềm theo quá trình thủy phân

Khối lượng phân tử của tinh bột biến tính giảm, mức độ trùng hợp cũng giảm Kích thư c phân tử tinh bột giảm nhờ vào sự thủy phân bằng axit nghĩa là số nhóm khử tăng lên khi mức độ thủy phân tăng Nó được đo ằng chỉ số kiềm, chỉ số kiềm tăng khi mức độ thủ phân tăng

Tinh bột biến tính bằng phương pháp axit có độ bền màng cao.Vì vậy nó thích hợp trong việc ứng dụng đặc tính tạo gel, tạo màng cho sản phẩm

1.3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thủy phân của tinh bột

Tốc độ thủy phân tinh bột phụ thuộc vào r t nhiều yếu tố như loại axit, n ng

độ axit, nhiệt độ, c u trúc hạt tinh bột… Các yếu tố khác nhau sẽ ảnh hưởng đến quá trình thủy phân tinh bột ở những mức độ khác nhau

Singh và Ali đã nghiên cứu ảnh hưởng của axit v cơ (HCl HNO3, H2SO4 và H3PO4) đến quá trình thủy phân của một số loại tinh bột như bắp, khoai tây.Kết quả

nghiên cứu cho th y HCl và HNO3 thủy phân tinh bột mạnh nh t Các tác giả đã giải thích điều này là do sự khác nhau của hằng số tốc độ giữa các axit [25], [26] Bên cạnh đó khả năng thủy phân của tinh bột ngũ cốc (bắp l a) cao hơn so v i tinh bột khoai tâ Điều này phản ánh sự khác biệt trong tổ chức hạt và c u trúc phân tử của các loại tinh bột khác nhau Tinh bột ngũ cốc có phản ứng tốt hơn chứng tỏ chúng có chứa nhiều liên kết 1,6-glucoside hơn và axit ưu tiên t n công vào vùng vô định hình

Các nghiên cứu cũng cho th y thời gian ảnh hưởng mạnh đến mức độ thủy phân tinh bột.Thời gian thủy phân càng lâu thì tác nhân H+ càng có nhiều cơ hội để thâm nhập dần vào bên trong hạt tinh bột và phá hủy c u trúc hạt Sự biến đổi c u trúc hạt tinh bột theo thời gian thủ phân đã được nghiên cứu trên r t nhiều loại tinh bột Wang và các công sựđã nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thủ phân axit đến

sự biến đổi hình thái và c u trúc tinh thể của tinh bột khoai lang có ngu n gốc từ Trung Quốc, kết quả nghiên cứu cho th y sau 32 ngày thủy phân tinh thể hạt tinh bột khoai lang chuyển dần từ dạng C sang dạng A trong khi đó kích thư c hạt trung

nh tăng ở giai đoạn đầu thủ phân sau đó giảm từ 25,9 xuống còn 22,4 sau 16 ngày thủy phân [28]

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân.Hollo và Szejtli đã chỉ ra sự phụ thuộc logk đối v i nhiệt độ tuyệt đối gần như đường thẳng [21] Keerchoffcho rằng chính giá trị của hằng số tốc độ thủy phân dextrin t i mantose và mantose t i D-glucose có thể diễn bởi phương tr nh: logk=0,0552T-7,442 trong đó k là hằng số tốc độ thủy phân, T là nhiệt độ (0C) [20] Như vậy nhiệt độ cao sẽ càng đẩy nhanh quá trình thủy phân của tinh bột.Tuy nhiên nếu nhiệt độ thủ phân vượt quá nhiệt

độ h hóa của tinh bột sẽ gây hiện tượng phá hủy c u trúc hạt tinh bột do nhiệt và sẽ

r t khó kiểm soát Do đó để thu được các sản phẩm như mong muốn quá trình thủy phân tinh bột thường được thực hiện ở nhiệt độ th p hơn nhiệt độ h hóa của mỗi loại tinh bột như tinh ột khoai tây là khoảng 550C, tinh bột gạo là 700C và tinh bột sắn là khoảng 520C, tinh bột bắp là 670C

Tính ch t lý hóa của tinh bột biến tính cũng chịu ảnh hưởng của n ng độ axit

sử dụng trong quá trình thủy phân.Thirathumthavorn và Charoenrein đã so sánh ảnh hưởng của n ng độ axit và thời gian phản ứng đến biến đổi tính ch t lý hóa của tinh bột gạo biến tính bằng axit.N ng độ axit HCl trong dung dịch được biến đổi từ 0 đến 1N, trong khi thời gian phản ứng kéo dài từ 0 đến 60 giờ.Kết quả cho th y mức

độ trùng hợp và tính ch t nhiệt của sản phẩm chịu tác động từ sự tha đổi n ng độ axit hơn là sự kéo dài thời gian phản ứng [19].Ảnh hưởng của n ng độ axit đến mức

độ thủy phân một số loại tinh bột như ắp khoai tâ cũng được Robyt và các cộng

sự khảo sát[22] Các kết quả cho th y chỉ số trùng hợp của cả 3 loại tinh bột có thể được điều chỉnh bằng cách tha đổi n ng độ axit phản ứng, n ng độ axit cao sẽ cho chỉ số trùng hợp th p và ngược lại

Ngoài ra các yếu tố như n ng độ tinh bột, hiệu ứng muối…cũng ảnh hưởng đến mức độ thủy phân của tinh bột Langlois và Moyerđầu tiên đã chỉ ra ảnh hưởng của muối kim loại đến phản ứng thủy phân vào 0,0013% muối của molipden theo khối lượng tinh bột sẽ làm giảm xu hư ng kết tinh của các đoạn mạch bị phân cắt so

v i khi không có mặt của ion kim loại Ảnh hưởng tương tự cũng có thể nhận được khi thủy phân tinh bột có sử dụng xúc tác của các muối như Al Cu Tuy nhiên ảnh hưởng của các muối kim loại đến quá trình thủy phân tinh bột không thật sự rõ ràng

và chưa có nhiều tài liệu nghiên cứu sâu th o hư ng này [23] Trong khi đó n ng độ tinh bột được nghiên cứu thường nằm trong khoảng từ 25-50%, nếu n ng độ tinh bột quá cao sẽ cản trở sự phân tán của axit lên tinh bột và làm chậm quá trình thủy phân [21]

1.3.4 Phân loại tinh bột biến tính

Dựa trên bản ch t những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, Kovalxkaia (1994) chiatinh bột biến tính bằng hoá ch t thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột bị thay thế [27]

Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt liên kết C-O giữa các monome và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xu t hiện một số liên kết m i trong và giữa các phân tử C u trúc hạt của tinh bột có thể bị

phá v ít nhiều.Trong công nghệ thực phẩm, tinh bột loại nà ng để tạo c u trúc gel trong sản xu t bánh kẹo

Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính ch t của ch ng tha đổi do các nhóm hiđroxyl ở cacbon vị trí 2, 3 và 6 liên kết v i các gốc hoá học ha đ ng trùng hợp v i một hợp ch t cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polysaccharide có thể bị gắn vào nhau

Mức độ biến tính tinh bột được đặc trưng ởi độ thế (Degree of substitution – DS).DS là số nhóm hiđrox l ị thế trên một AGU (Anh rous Glucos Unit).Như

vậ độ thế có giá trị trong khoảng 0-3.Trong trường hợp này tính ch t của tinh bột

bị tha đổi rõ rệt.Th ng thường tinh bột loại nà có độ nh t và độ bền kết dính cao (được sử dụng để sản xu t các sản phẩm cần bảo quản) như tinh ột axetat, tinh bột photphat

1.3.5 Ứng dụng tinh bột biến tính trong công nghệ thực phẩm

Một số sản phẩm đạt ch t lượng cao phù hợp v i thị hiếu người tiêu dùng cần đạt một trong những yêu cầu như: trạng thái g l độ nh t sánh độ xốp độ cứng độ dai Về mặt thẩm mĩ của sản phẩm yêu cầu: độ trong độ đục, tính kết c u (nhão nhuyễn, mịn, tạo bọt), màu sắc…Tinh bột biến tính có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các tính ch t trên của sản phẩm ứng dụng mà tinh bột không biến tính

đ i khi kh ng có được.Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu và tài liệu của một số tác giả[15], [2] Tổng hợp những khả năng có thể ứng dụng tinh bột biến tính trong công nghiệp thực phẩmnhư sau:

1.3.5.1 Khả năng tạo gel

Những loại tinh bột như tinh ột bắp hay bột ngũ cốc có hàm lượng amylose cao có thể sản xu t ra những sản phẩm có tính tạo gel Các dạng biến tính axit của những loại tinh bột này có khả năng tạo gel l n hơn ạng không biến tính của chúng Tinh bột sắn dây biến tính axit cũng như tinh ột bắp biến tính oxi hóa tạo ra gel mềm hơn o đó nó được ứng dụng để tạo gel mềm cho các sản phẩm thuộc loại mứt quả đ ng

1.3.5.2 Khả năng tạo độ xốp, độ cứng

V i tinh bột có hàm lượng amylose cao thì có thể tạo ra những sản phẩm có

độ cứng tốt, nếu như sử dụng đủ năng lượng n u chín tinh bột và phá v phân tử amylose để chúng liên kết lại tạo thành gel cứng.Tinh bột bắp biến tính và các dextrin chứa hàm lượng amylose cao được sử dụng để tạo độ cứng cho các sản phẩm thuộc loại phomat

Các loại dong riềng, tinh bột bắp, tinh bột sắn sau khi biến tính axit có độ hòa tan cao dùng thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm bánh quy tạo độ xốp và

độ dòn cho bánh

1.3.5.3 Khả năng tạo độ trong, độ đục cho sản phẩm

Tinh bột đã h hóa thường có độ trong suốt nh t định.Chính độ trong suốt này

có ý nghĩa r t quan trọng đối v i nhiều sản phẩm

Tinh bột của các hạt ngũ cốc loại nếp, tinh bột của cũ rễ củ thường có h trong suốt hơn tinh ột của các loại ngũ cốc nh thường

1.3.5.4 Khả năng tạo kết cấu

Các loại tinh bột như tinh ột bắp biến tính hay tinh bột sắn có thể ứng dụng

để tạo kết c u có độ nhuyễn độ mịn màng cho sản phẩm Dựa vào khả năng nà của tinh bột biến tính người ta ứng dụng nó để thay thế một phần ch t ổn định trong sản xu t yoaurt, kem sữa…

Ngoài các chức năng tạo ra các tính ch t đặc trưng ở trên cho các loại sản phẩm tinh bột biến tính còn tham gia vào tính ổn định của sản phẩm khi bảo quản như: giữ mùi, giữ ẩm, và giảm b t tác động của vi sinh vật

1.3.5.5 Khả năng giữ mùi, giữ ẩm

Sự m t ẩm r t khó hạn chế đối v i b t kỳ một loại sản phẩm nào trong quá trình bảo quản.Tinh bột h hóa có ái lực v i nư c, nếu n u đ ng quy cách sẽ góp phần hạn chế sự m t ẩm này.Sử dụng các dextrin của sắn và tinh bột giàu amylose

sẽ tạo nên một l p màng ngăn cản sự m t ẩm

Một số loại dextrin thực phẩm và các tinh bột biến tính từ bắp, sắn được dùng

để giữ mùi và tính ổn định của thức uống, chống sự oxi hóa và m t màu

1.3.5.6 Hạn chế tác động của vi sinh vật

Trong quá trình bảo quản các sản phẩm thực phẩm hư hỏng do vi sinh vật gây

ra là không tránh khỏi và không thể ngăn chặn ch ng Nhưng tinh ột biến tính có thể làm giảm b t sự tác động của vi sinh vật Điều nà đặc biệt quan trọng trong công nghệ đ hộp, những thực phẩm giàu ch t béo hay ch t dầu như ơ đậu và nư c uống socola có thể được làm lỏng để đóng gói kh ằng cách cho vào những dextrin của tinh bột bắp hoặc tinh bột sắn

Bên cạnh việc sử dụng để tạo độ sánh và kết c u, tinh bột biến tính còn được

ng để giảm b t giá thành của sản phẩm, các thành phần đắt đỏ như ột cà chua, bột trái cây có thể pha thêmv i các loại tinh bột này Một số loại thực phẩm đắt tiền

mà có thành phần như ột khoai tây khô, bột trái cây khô và bột cacao có thể sử dụng để tạo hỗn hợp v i tinh bột biến tính hương liệu và các loại thực phẩm rẻ tiền hơn nhằm mang lại ý nghĩa kinh tế cao Tinh bột biến tính xtrin được sử dụng trong việc thay thế bơ trong k m đá sữa đá Dầu thực vật trong sala short ning… Tinh bột biến tính và xtrin được sử dụng r t thành công trong việc thay thế cazeinat trong ch t nhũ hóa thịt, cà phê sữa và phomat

1.3 Maltodextrin

1.3.1 Định nghĩa và tính chất[3]

Th o định nghĩa của cơ quan thực phẩm và thuốc của Hoa Kỳ (FDA) thì maltodextrin là các loại polysaccharide g m các gốc α-D-glucose liên kết v i nhau bằng liên kết 1-4 glycoside, có công thức (C6H10O5)n.H2O là sản phẩm thủy phân tinh bột không hoàn toàn (bằng enzym hoặc axit) có đương lượng dextrose (DE) từ

4 đến 20 Đương lượng Dextroza Equivalent viết tắt là DE là đại lượng chỉ khả năng khửđối v i chuẩn là 100% ở đường glucose (dextrose), hay là số gam tương đương D-glucose trong 100gam ch t khô của sản phẩm.Mức độ thủy phân tinh bột thường được đánh giá qua chỉ số DE.DE chỉ ra mức độ polyme (DP) của phân tử tinh bột –

số lượng các đơn vị monosacchride trong phân tử DE bắt ngu n từ công thức DE= 100÷ DP DE càng cao hàm lượng monosaccharide càng nhiều và chuỗi polyme càng ngắn.Tinh bột trư c khi thủy phân có chỉ số DE x p xỉ bằng 0.Đường nha có

DE là 40-44.Maltodextrin không cho màu v i iot [16, tr.153]

Đặc tính của maltodextrin phụ thuộc vào chỉ số DE nhận được, sản phẩm có thể ở dạng bột màu trắng hoặc dạng dung dịch đậm đặc Malto xtrin được thừa nhận là phụ gia cho thực phẩm và ược phẩm an toàn cho người dùng trực tiếp Đặc tính hóa lý tăng giảm phụ thuộc vào chỉ số DE như Hình 1.7

DE 4-7 Ít h t ẩm pH 4 5-5 0 hòa tan t i 15% ch t kh ung ịch có độ

nh t cao Hàm lượng glucos 0 3% maltos 0 9% ch t khô

DE 9-12 Ít h t ẩm ít ngọt ít tham gia phản ứng hóa nâu hòa tan t i 30%

1.4.2 Ứng dụng Maltodextrin trong công nghiệp thực phẩm [2]

Malto xtrin tan hoàn toàn trong nư c được chuyển hóa trong cơ thể tương

tự như tinh ột o đó maltodextrin thích hợp cho bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường Ngoài ra maltodextrin là ch t có r t ít và thậm chí không có vị ngọt, không có mùi tinh bột và không ảnh hưởng đến mùi vị các ch t khác Vì những đặc điểm đặc biệt nổi bật như trên nên hiện nay malto xtrin được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm

Năm 1959 maltodextrin lần đầu tiên có mặt trên thị trường Mỹ v i thương hiệu Frodex Malto xtrin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm và ược phẩm Sản phẩm có DE từ 4-7 được sử dụng để tạo màng mỏng

dễ tan và tự hủy được ng để bọc kẹo, bọc trái cây khi bảo quản đưa vào k m làm phụ gia cho các loại nư c xốt, làm ch t độn tạo viên trong công nghiệp sản xu t đ uống đặc biệt là đ uống cho trẻ m đ uống và thức ăn riêng cho vận động viên thể thao, làm kẹo gum mềm, làm ch t trợ s y, ch t giữ hương, yếu tố tạo hình Sản phẩm có DE từ 15-18 được sử dụng làm ch t kết dính, ch t tăng vị cho đ uống, đưa vào thành phần ơ sữa bột, cà phê hòa tan, làm mật vang các thành phần không phải đường

Maltodextrin có c u tr c đường đơn giản, tạo cảm giác ngon miệng và tiêu hóa dễ àng được sử dụng nhiều trong thức ăn trẻ m người già, bệnh nhân đặc biệt ành cho người bệnh tiểu đường và người già Malto xtrin được bổ sung vào sữa bò thay thế lactose Maltodextrin dùng sản xu t đ ăn kiêng ( i t) có cacbohydrat th p ành cho người giữ cân, giảm cân Dùng trong công nghiệp thịt,bột súp, thực phẩm c đặc

Năm 2002 hãng Chrom Mat gi i thiệu đ uống Metabolife giàu Vitamin B1, B2,B6, ch t khoáng, maltodextrin

1.4.3 Yêu cầu chất lượng của sản phẩm maltodextrin

Malto xtrin thu được ở dạng bột màu trắng, ít hút ẩm,tan tốt cho dung dịch trong, không màu, không ngọt hoặc ít ngọt và không bị thoái hóa

Theo QCVN 4-18:2011/BYT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm-nhóm chế phẩm tinh bột, thì yêu cầu kỹ thuật đối v i sản phẩm cuối cùng của

loại tinh bột biến tính tinh bột xử lý bằng axit có pH=4,8-7

Bảng 1.8 Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm maltodextrin dạng bột [3]

Thành phần (số g trong 100g sản phẩm)

Theo tiêu chuẩn của Grain Processing Corporation

Escherichia coli Không có

Bánh quy được sản xu t công nghiệp quy mô l n ở Anh và ngà na nó đã trở thành một sản phẩm quen thuộc v i mọi người trên thế gi i Từ lúc bắt đầu sản

xu t vào năm 1815 cho đến ngày nay, bánh không ngừng cải tiến về ch t lượng và

h nh áng để trở thành sản phẩm có nhiều chủng loại và có giá trị inh ư ng cao

Có hai loại bánh quy chính: xốp và dai Bánh quy xốp khác bánh quy dai ở chỗ nó xốp giòn, còn bánh quy dai thì ít xốp hơn.Bánh quy xốp khác v i bánh

quydai là do công thức sản xu t và quy trình công nghệ của hai loại ánh cũng khác nhau:

Bảng 1.9.Sự khác nhau giữa bánh quy xốp và bánh quy dai [11]

Đặc điểm

nguyên liệu

Hàm lượng đường và ch t béo cao hơn bánh quy dai

Do đặc trưng của bánh quy xốp là c u trúc bánh bên trong xốp, giòn Tuy nhiên chỉ sử dụng bột mì thì khả năng ph ng nở tạo c u trúc xốp còn hạn chế.V i đặc tính của tinh bột biến tính, sau khi biến tính bằng axit có độ hòa tan cao dùng thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm bánh quy tạo độ xốp và độ giòn cho bánh Ngoài ra nó còn tạo l p màng bóng trên bề mặt giúp giữ ẩm và tăng giá trị cảm quan.Trong công nghiệp sản xu t ánh qu thường bổ sung tinh bột biến tính trong quá tr nh nhào để có độ giòn, xốp thích hợp.Trong quá tr nh nư ng sẽ tạo trên

- Chỉ tiêu hóa lý

Bảng1.10 Một số chỉ tiêu hóa lý của bánh quy

Hàm lượng đường toàn phần (saccharose), %, không nhỏ hơn 15 Hàm lượng tro không tan trong axit HCl 10%, %, không l n hơn 0,1

- Chỉ tiêu cảm quan:

Bảng 1.11 Chỉ tiêu cảm quan của bánh quy

Bảng 1.12 Chỉ tiêu vi sinh của bánh bích quy

Vi khuẩn hiếu khí gây bệnh Kh ng được có

Escherichia coli Kh ng được có

Clostridium perfringens Kh ng được có

Tổng số vi khuẩn hiếu khí Không l n hơn 5.103 CFU/g

Coliform Không l n hơn 102CFU/g

N m mốc sinh độc tố Kh ng được có

Tổng số n m men, n m mốc Không l n hơn 102CFU/g

1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

1.6.1 Ngoài nước

Việc xửlý tinh bột h hóa bằng axit được tiến hành trư c năm 1811 khi Keerchofftạo ra được phân tử D-glucose từ tinh bột bằng cách thủy phân tinh bột

bằng axit [20] Sau đó xử lý tinh bột không h hóa bằng axit đã được Na g li đưa

ra, khi ông tìm th y sự hòa tan nhiều của hạt tinh bột và việc tạo thành những phân

tử tinh bột có mạch ngắn do xử lý tinh bột tự nhiên trong nư c v i 15% axit sunfuric ở 200C trong một tháng [24]

Lintner m i là người đầu tiên phát minh ra cách sản xu t tinh bột hòa tan bằng cách xử lý huyền phù tinh bột khoai tây v i HCl loãng 7,5% hay H2SO4 15% trong 7 ngà Sau đó lọc và rữa sạch tinh bột bằng nư c [20]

Tuy nhiên vào giữa năm 1897 đến năm 1901 th sản phẩm thương mại của tinh bột biến tính m i thực sự ra đời Đến năm 1987 Ro t J.F m tả sự biến tính tinh bột khoai tây và ngô sáp trong 4 loại ancol (methanol, etanol, 2- propanol, 1 - butanol) g m 0,36 % HCl ở 650C trong 60 phút, sản phẩm thu được chứa một lượng dextrin phân tử th p dễ hòa tan trong nư c Còn Fox và Robyt nghiên cứu sự thủy phân tinh bột khoai tây trong 4 loại ancol trên ở hai n ng độ là 0,35% và 6% (trọng lượng/thể tích) ở 250

C Tiếp đó Robyt và các cộng sự đã nghiên cứu biến tính tinh bột khoai tây, tinh bột ngô sáp vàng trong 4 loại dung môi trên ở nhiệt độ từ 5 đến

650C trong thời gian 72 giờ[22] Vào năm 1897 B llmas đã phát hiện ra việc sử dụng dung dich axit ở n ng độ th p, nhiệt độ cao để tạo nên tinh bột tương tự Ông đưa ra một phương pháp khác v i phương pháp Lintner là xử lý tinh bột trong dung dịch axit loãng hơn (1-3%), biến tính ở nhiệt độ 55-600C trong 12-14 giờ Kể đó

Du a đã phát minh ra qu tr nh sản xu t tinh bột biến tính được ứng dụng trong thương mại, sản xu t tinh bột hòa tan gần giống phương pháp Lintn r v i tinh bột

có n ng độ 12-150Be và dung dịch axit có n ng độ axit th p hơn (0 5-2%), biến tính ở nhiệt độ 55-600C trong thời gian 0,5-4,5 giờ Kể từ đó một số c ng nhân đã biến tính tinh bột bằng axit HCl, H2SO4 v i điều kiện n ng độ, nhiệt độ, thời gian khác nhau để tạo ra nhiều sản phẩm tinh bột biến tính khác nhau [20]

Ngà na th o Wurz urgngười ta đã iến tính tinh bột bằng cách đun nóng tinh bột loãng 36-40% ở nhiệt độ 40-600C (th p hơn nhiệt độ h hóa của tinh bột)

v i axit HCl trong nhiều giờ Sau đó trung hòa lọc, rửa s y khô

Singh và Aliđã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại axit khác nhau là axit HCl, HNO3 đến quá trình biến tính tinh bột trên nhiều tinh bột khác nhau như l a

mì, bắp kê đậu vàng đậu xanh, khoai tây và sắn[27]

xu t thuốc trừ sâu và nhang trừ muỗi Tác giả đã nghiên cứu được điều kiện sản

xu t dextrin trắng từ tinh bột sắn có DE<4 ở n ng độ axit 0,05% nhiệt độ 1250C thời gian dextrin hóa trên 4 giờ[6] Kết quả ứng dụng dextrin trắng thay thế 10%

ch t mang trong sản xu t thuốc trừ sâu Basudin 10H làm giảm giá thành sản phẩm 6,25% Dextrin vàng ứng dụng thay thế 30% bột kẹo làm tăng năng su t lên 1,2 lần, giảm giá thành 40% P.V.H ng đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quá trình biến tính các tinh bột sắn, khoai lang, khoai tây bằng axit HCl

n ng độ 1,5% so v i thể tích tinh bột ở nhiệt độ từ 45-550C [12] Ng.N.Dũng nghiên cứu sản xu t dextrin ứng dụng trong sản xu t nư c khoáng đã có kết quả đáng quan tâm [5]

Về phương pháp iến tính oxi hóa Ng.T.Tâm đã ng KMnO4 5% tỷ lệ 0,3% kết hợp v i HCl 10% cho vào quá trình biến tính tinh bột v i tỷ lệ 1,5% so v i tổng lượng tinh bột, kết quả thu được tinh bột có khả năng tạo gel cao Tác giả Đ.T.Lan

đã tiến hành biến tính tinh bột sắn v i tác nhân oxi hóa là KMnO4 n ng độ

0,25-0 3% trong m i trường axit HCl n ng độ 3% khối lượng tinh bột Kết quả nghiên cứu cho phép thay thế một phần Aga bằng tinh bột oxi hóa trên trong sản xu t bánh kẹo Còn khi oxi hóa tinh bột bằng hỗn hợp KMnO4 v i tỷ lệ 0,4-1% và KBrO4 tỷ lệ 0,6-0,9% so v i khối lượng tinh bột thì sản phẩm tinh bột biến tính trên được sử dụng làm ch t phụ gia cho bánh m nư ng M.V.Lề và các cộng sự đã xử lý tinh bột sắn bằng KMnO4 n ng độ 6mg/l trong m i trường axit HCl n ng độ 0 8% để tẩy trắng và làm biến tính tinh bột [13]