Tài liệu Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp hoá học

Më ®Çu Níc ta n»m trong ë trong vïng khÝ hËu nhiÖt ®íi giã mïa, rÊt thuËn lîi cho viÖc ph¸t triÓn nhiÒu lo¹i c©y trång trong ®ã c¸c lo¹i c©y l¬ng thùc chiÕm mét vÞ trÝ quan träng trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp vµ lµ nguån nguyªn liÖu chñ yÕu cña c«ng nghiÖp s¶n xuÊt tinh bét. Tinh bét lµ mét trong nh÷ng nguyªn liÖu quan träng cho nhiÒu nghµnh c«ng nghiÖp nh c«ng nghiÖp giÊy, c«ng nghiÖp thùc phÈm, c«ng nghiÖp dÖt, c«ng nghiÖp keo d¸n v× nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc trng cña nã nh t¹o h×nh, t¹o d¸ng, t¹o khung, t¹o ®é dÎo, ®é dai, ®é ®µn håi, ®é xèp cã kh¶ n¨ng t¹o gel, t¹o mµng cho nhiÒu s¶n phÈm. Tuy nhiªn tinh bét tù nhiªn vÉn cßn h¹n chÕ nhiÒu tÝnh chÊt, cha ®¸p øng ®îc nh÷ng yªu cÇu kh¸c nhau trong c«ng nghiÖp. V× vËy cÇn ph¶i c¶i biÕn tinh bét, tøc lµ lµm thay ®æi cÊu tróc, tÝnh chÊt cña tinh bét b»ng c¸c t¸c nh©n vËt lÝ, ho¸ häc hoÆc enzim ®Ó t¹o ra c¸c dÉn xuÊt tinh bét víi c¸c ph©n tö bÞ c¾t ng¾n ®i, nèi dµi ra vµ s¾p xÕp l¹i, hoÆc c¸c dÉn xuÊt tinh cña tinh bét víi c¸c nhãm chøc rîu bËc nhÊt trong ph©n tö, bÞ oxi ho¸ ®Õn nhãm cacboxyl hoÆc nh÷ng dÉn xuÊt tinh bét víi ph©n tö ®îc g¾n nhãm chøc ho¸ häc kh¸c nhau… Khi ®· cã cÊu tróc ho¸ häc thay ®æi th× tinh bét dÉn xuÊt còng sÏ thu ®îc nh÷ng tÝnh chÊt míi kh¸c tinh bét ban ®Çu. Nhê vËy n©ng cao ®îc l·nh vùc øng dông vµ tõ ®ã n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ. HiÖn nay, c¸c s¶n phÈm tinh bét biÕn tÝnh nghiªn cøu ë níc ta rÊt ®a d¹ng vµ ®îc øng dông réng r·i trong c«ng nghiÖp thùc phÈm vµ c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Tuy nhiªn, hÇu hÕt c¸c nghiªn cøu ®Òu chØ dõng ë møc phßng thÝ nghiÖm. C¸c s¶n phÈm tinh bét biÕn tÝnh ®îc s¶n xuÊt víi qui m« c«ng nghiÖp trong níc hÇu nh cha cã. Tinh bét biÕn tÝnh sö dông trong c«ng nghiÖp hiÖn t¹i ph¶i nhËp ngo¹i víi gi¸ thµnh rÊt cao. ChÝnh v× vËy, chóng t«i chän ®Ò tµi ‘Nghiªn cøu biÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸c ph¬ng ph¸p ho¸ häc’. Níc ta cã nguån nguyªn liÖu tinh bét rÊt ®a d¹ng vµ phong phó. MiÒn Trung víi ®iÒu kiÖn khÝ hËu kh¾c nghiÖt, thêi tiÕt thÊt thêng, ®Êt ®ai kÐm mµu mì nhng vÉn cã ®îc nh÷ng nguån nguyªn liÖu tinh bét quan träng, víi n¨ng suÊt vµ chÊt lîng cao nh khoai, s¾n, s¾n d©y, huúnh tinh… S¾n lµ mét lo¹i c©y l¬ng thùc cã s¶n luîng cao nhÊt hiÖn nay (ViÖt Nam hiÖn ®ang s¶n xuÊt hµng n¨m h¬n hai triÖu tÊn s¾n cñ tu¬i, ®øng hµng thø 11 trªn thÕ giíi vÒ s¶n lîng s¾n nhng l¹i lµ níc xuÊt khÈu tinh bét ®øng hµng thø 3 sau Th¸i Lan vµ Indonexia). Trong nh÷ng n¨m qua, c¸c s¶n phÈm tõ s¾n nh s¾n l¸t, s¾n viªn, tinh bét s¾n… ®· ®¸p øng ® îc nhu cÇu ngµy cµng t¨ng trong níc vµ ®· b¾t ®Çu xuÊt khÈu, gãp phÇn kh«ng nhá vµo sù ph¸t triÓn cña nghµnh l¬ng thùc thùc phÈm nãi riªng còng nh sù ph¸t triÓn kinh tÕ ®Êt níc nãi chung. Tinh bét s¾n ®îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc nh c«ng nghiÖp dÖt, c«ng nghiÖp giÊy, c«ng nghiÖp chÊt kÕt dÝnh, dîc phÈm, c«ng nghiÖp thùc phÈm . §ã lµ lÝ do chóng t«i dïng tinh bét s¾n lµm nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh thùc nghiÖm. NhiÖm vô cña ®Ò tµi gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò sau:  Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸ch oxi ho¸, b»ng dung dÞch axit, b»ng dung dÞch kiÒm. 1  Nghiªn cøu sù thay ®æi cña tinh bét sau khi biÕn tÝnh. PhÇn tæng quan Ch¬ng 1 tinh bét vµ c¸c ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét 1.1. Giíi thiÖu tæng qu¸t vÒ tinh bét 1.1.1. Kh¸i niÖm chung Trong tù nhiªn tinh bét lµ hîp chÊt h÷u c¬ rÊt phæ biÕn vµ dåi dµo, chØ ®øng sau xenluloz¬. Ngêi ta thÊy tinh bét cã trong c©y xanh, rÔ, cµnh, h¹t, cñ vµ qu¶. Tinh bét ®îc h×nh thµnh tõ nh÷ng h¹t nhá (32) trong suèt qu¸ tr×nh trëng thµnh vµ lín lªn cña c©y. Trong thêi k× ‘ngñ’ vµ n¶y mÇm, tinh bét lµ chÊt dù tr÷ n¨ng lîng cho c©y. Tinh bét gi÷ chøc n¨ng sinh häc gièng nhau ®èi víi con ngêi, ®éng vËt, còng nh ®èi víi c¸c sinh vËt h¹ ®¼ng (15). 2 Trong thùc vËt, tinh bét thêng cã mÆt díi d¹ng kh«ng hoµ tan trong níc nªn cã thÓ tÝch tô mét lîng níc lín trong tÕ bµo mµ vÉn kh«ng ¶nh hëng ®Õn ¸p suÊt thÈm thÊu. Do ®ã, cã thÓ thu ®îc mét lîng lín tinh bét tõ nhiÒu nguån phong phó trong tù nhiªn. Tinh bét ®¹i diÖn cho 60 - 90% tæng s¶n lîng c¸c lo¹i l¬ng thùc nh ng«, khoai t©y, lóa m×, cñ m×, s¾n d©y, g¹o, ®Ëu, ë mét sè qu¶ nh chuèi, t¸o, rau… (15), (16), (32). 1.1.2. H×nh d¸ng, kÝch thíc vµ cÊu tróc cña h¹t tinh bét Tinh bét dù tr÷ trong c©y díi d¹ng h¹t. H¹t tinh bét cña tÊt c¶ c¸c hÖ thèng cã d¹ng h×nh trßn, h×nh bÇu dôc hay h×nh ®a gi¸c. Ngay c¶ trªn cïng lo¹i nguyªn liÖu, h×nh d¸ng vµ kÝch thíc cña chóng còng kh«ng gièng nhau (15). H¹t tinh bét khoai t©y cã kÝch thíc lín h¬n c¶, cña lóa m× nhá h¬n. H¹t tinh bét lóa m×, lóa m¹ch cÊu tróc ®¬n gi¶n h¬n h¹t tinh bét ng«… (15), (32). KÝch th íc cña c¸c h¹t tinh bét kh¸c nhau còng ¶nh hëng ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña tinh bét nh nhiÖt ®é hå ho¸, kh¶ n¨ng hÊp thô xanh metylen… H¹t nhá cã cÊu t¹o chÆt, h¹t lín cã cÊu t¹o xèp (15). CÊu t¹o bªn trong cña h¹t tinh bét kh¸ phøc t¹p. Cã nhiÒu pháng ®o¸n b¶n chÊt cÊu tróc bªn trong h¹t nhng kh«ng cã nhiÒu b»ng chøng thùc nghiÖm. Trong luËn ¸n cña m×nh, Naegeli ®· cung cÊp mét kho kiÕn thøc vÒ thùc vËt h×nh th¸i häc cña tinh bét. §Õn thêi cña Meyer ®· thiÕt lËp kh¸i niÖm vÒ cÊu tróc h¹t ®îc sù c«ng nhËn cña nhiÒu ngêi nhÊt. Theo lý thuyÕt nµy, sù pha lÉn cña c¸c ph©n tö ®îc s¾p xÕp trong h¹t theo ph¬ng thøc xuyªn t©m. Sau ®ã, Samec ®· cã nh÷ng ph¸t hiÖn vÒ cÊu t¹o bªn ngoµi cña tinh bét. N¨m 1913, Reichert cã hµng tr¨m vi ¶nh cña nhiÒu lo¹i tinh bét kh¸c nhau. Cßn Walton ®· su tÇm trªn 300 nghiªn cøu vÒ tinh bét. TÊt c¶ ®Òu cho thÊy tinh bét cña mäi nguån kh¸c nhau ®Òu cã cÊu t¹o tõ Amiloz¬ (Am) vµ Amilopectin (Ap) (15), (30). C¶ hai cÊu tö nµy ®Òu ®îc cÊu t¹o tõ α- D glucoz¬, c¸c gèc glucoz¬ trong chuçi kÕt hîp víi nhau qua liªn kÕt α -1,4 – glucozit. Ap cã cÊu tróc ph©n nh¸nh, ë ®iÓm ph©n nh¸nh lµ liªn kÕt 1, 6 - glucozit (16). Nhê ph¬ng ph¸p hiÓn vi ®iÖn tö vµ nhiÔu x¹ tia X (15) ngêi ta thÊy c¸c chuçi polyglucozit cña Am vµ Ap t¹o thµnh xo¾n èc víi ba gèc glucoz¬ mét vßng. Trong tinh bét cña c¸c h¹t ngò cèc, c¸c ph©n tö cã thÓ cã chiÒu dµi 0.35 - 0.7 µm, trong khi ®ã chiÒu dµy cña mét líp ë h¹t tinh bét lµ 0.1µm. C¸c ph©n tö s¾p xÕp theo ph¬ng híng t©m nªn c¸c m¹ch polysacarit ph¶i ë d¹ng gÊp khóc nhiÒu lÇn. B¶ng 1.1. kÝch thíc cña mét sè lo¹i tinh bét (6), (15),(32) Tªn gäi Ng« Lóa m× G¹o §¹i m¹ch Lóa §Ëu Chuèi KÝch thíc h¹t(µm) 5 – 30 5 – 50 3–8 5 – 40 2 – 10 30 – 50 5 – 60 Tªn gäi T¸o Khoai t©y Khoai lang S¾n Huúnh tinh C©y thèt nèt 3 KÝch thíc h¹t (µm) 2 – 13 15 – 120 5 – 50 5 – 33 10 – 50 10 – 70 Ngµy nay, b»ng ph¬ng ph¸p hiÓn vi quang häc vµ hiÓn vi ®iÖn tö, h×nh d¸ng vµ cÊu t¹o h¹t cña mét sè tinh bét ®îc minh ho¹ râ rµng. Nghiªn cøu cña nhiÒu t¸c gi¶ (32), (35) cho thÊy h×nh d¹ng vµ kÝch thíc h¹t cña nhiÒu tinh bét nh g¹o, khoai t©y, lóa m×, lóa m¹ch, ng«, s¾n huúnh tinh… Theo ®ã tinh bét g¹o cã h×nh ®a gi¸c cã khuynh híng kÕt tô víi nhau thµnh chïm, tinh bét s¾n cã c¸c h¹t h×nh cÇu, h×nh trøng vµ h×nh mò, nh÷ng c¹nh bÞ nøt thêng bÞ tròng, tinh bét khoai t©y cã h×nh d¹ng elip dÑt vµ h×nh cÇu, tinh bét ng« cã h×nh ®a gi¸c, mét sè h¹t cã d¹ng h×nh trßn, tinh bét lóa m× cã d¹ng cÇu b»ng ph¼ng hoÆc h×nh elip. 1.1.3. Thµnh phÇn ho¸ häc cña tinh bét Tinh bét kh«ng ph¶i lµ mét hîp chÊt ®ång thÓ mµ gåm hai polysacarit kh¸c nhau: Am vµ Ap. Trong nh÷ng nguyªn liÖu kh¸c nhau th× hµm lîng Am vµ Ap còng kh«ng gièng nhau. Thêng tØ lÖ Am vµ Ap cña c¸c tinh bét b»ng 1/4 nh ®· cho trªn b¶ng 1.2. Tinh bét G¹o nÕp G¹o tÎ Khoai m× Khoai t©y Ng« §¹i m¹ch Lóa m× Chuèi Amiloza (%) RÊt Ýt 17 (18 - 20) 17 (14 - 27) 19 - 22 (20 -32) 21 – 23 (20 – 32 ) 20 – 25 22 – 24 ( 23 – 28 ) 25 – 55 Amilopectin (%) 100 83 83 78 – 81 77 – 79 75 – 80 76 – 78 45 - 75 1.1.3.1. CÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña Am Ph©n tö Am bao gåm mét chuçi s¾p xÕp song song nhau. Am khi ë d¹ng tinh thÓ cã cÊu tróc xo¾n èc, mçi vßng xo¾n gåm 6 ph©n tö glucoz¬. Khi ë trong h¹t tinh bét, trong dung dÞch hoÆc tr¹ng th¸i bÞ tho¸i ho¸, Am thêng cã cÊu tróc m¹ch gi·n, khi thªm t¸c nh©n kÕt tña vµo Am míi chuyÓn thµnh d¹ng xo¾n èc. ë tr¹ng th¸i xo¾n èc, Am cho mµu xanh víi i«t. §êng kÝnh xo¾n èc lµ 12,97 Ao, chiÒu cao 7,91 Ao. Ph©n tö Am cã mét ®Çu khö vµ mét ®Çu kh«ng khö, trong ®ã ®Çu khö cã nhãm – OH glucozit. C¸c gèc cña Am g¾n l¹i víi nhau nhê liªn kÕt α - 1,4 glucozit t¹o nªn mét chuçi dµi kho¶ng 500 -2000 ®¬n vÞ glucoz¬, ph©n tö lîng trung b×nh 10000 - 300000. Am m¹ch th¼ng cã thÓ t¹o mµng vµ sîi víi ®é bÒn vµ ®é mÒm dÎo cao. Trong khi ®ã ph©n tö Ap ph©n nh¸nh nhiÒu nªn kh«ng thÓ t¹o d¹ng sîi nhiÒu nh Am vµ mµng t¹o thµnh th× dßn (15), (32),(35). CÊu t¹o cña Am ®îc biÓu diÔn trªn h×nh 1.2a. 4 CH2OH CH2OH O OH CH2OH O OH O OH O O OH OH OH O Am míi t¸ch ra tõ h¹t tinh bét thêng cã ®é hoµ tan cao, song còng kh«ng bÒn vµ nhanh chãng bÞ tho¸i ho¸. Trong ®a sè trêng hîp dung dÞch Am rÊt nhanh chãng t¹o keo ngay khi ë nhiÖt ®é cao. Trong dung dÞch, c¸c ph©n tö Am cã khuynh híng liªn kÕt l¹i víi nhau t¹o ra c¸c tinh thÓ. NÕu tèc ®é liªn kÕt nµy chËm th× Am sÏ t¹o thµnh mét khèi kh«ng tan cña c¸c h¹t ®· bÞ tho¸i ho¸. Cßn nÕu nhanh th× dung dÞch chuyÓn thµnh thÓ keo. Khi t¬ng t¸c víi i«t, Am cho phøc mµu xanh ®Æc trng. I«t tinh khiÕt kh«ng cho mµu xanh khi thªm tinh bét hoÆc Am mµ chØ x¶y ra khi i«t ®îc pha trong KI hoÆc HI. NÕu ®un nãng, liªn kÕt hydro bÞ c¾t ®øt, chuçi Am duçi th¼ng do ®ã i«t bÞ t¸ch ra khái dung dÞch Am nªn dung dÞch mÊt mµu xanh (15),(30). Am cã kh¶ n¨ng t¹o phøc víi rÊt nhiÒu c¸cc hîp chÊt h÷u c¬ cã cùc vµ kh«ng cùc. Phøc cña vitamin A víi Am thêng bÒn vµ Ýt bÞ oxi ho¸. Do ®ã, sö dông Am ®Ó b¶o vÖ vitamin trong thuèc, trong thøc ¨n gia suc b»ng c¸ch cho nã t¹o phøc víi Am (16). 1.1.3.2. CÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña Ap Trong ph©n tö Ap, c¸c gèc glucoz¬ g¾n víi nhau kh«ng chØ nhê liªn kÕt 1 – 4 mµ cßn nhê liªn kÕt 1- 6. V× vËy cã c¶ cÊu tróc nh¸nh trong Ap. Ph©n tö Ap chØ cã mét ®Çu khö duy nhÊt (16). CÊu t¹o ph©n tö amilopectin ®îc biÓu diÔn trªn h×nh 1.2b CH2OH CH2OH O OH O OH O O OH OH CH2OH CH2 O O OH CH2OH OH O O OH OH O OH O OH CÊu tróc ph©n tö amilopectin bao gåm mét nh¸nh trung t©m (chøa liªn kÕt 1 – 4) tõ c¸c nh¸nh nµy ph¸t ra c¸c nh¸nh phô cã chiÒu dµi kho¶ng vµi chôc gèc glucoz¬. Ph©n tö lîng cña Ap cã kho¶ng 5.105-1.106. Ap ®îc ph©n bè ngoµi h¹t (33). Kh¸c h¼n víi Am, Ap chØ hoµ tan trong níc khi ®un nãng vµ t¹o nªn dung dÞch cã ®é nhít cao. Khi ®un nãng lµm thay ®æi s©u s¾c vµ kh«ng thuËn nghÞch cÊu tróc ph©n tö Ap g©y tr¹ng th¸i hå ho¸ tinh bét. Ph¶n øng mµu cña Ap víi i«t x¶y ra 5 do kÕt qu¶ cña sù h×nh thµnh nªn c¸c hîp chÊt hÊp thô (16). Ph¶n øng víi lectin lµ ph¶n øng ®Æc trng cña Ap. Liªn kÕt gi÷a lectin víi monosaccarit chñ yÕu lµ liªn kÕt hidro. C¸c nhãm OH ë C2, C4, C6 cña gèc monosacarit míi cã thÓ liªn kÕt ®îc víi lectin. NghÜa lµ muèn kÕt tña ®îc víi lectin th× c¸c ph©n tö polysacarit b¾t buéc ë tr¹ng th¸i nh¸nh (15). 1.1.4. C¸c tÝnh chÊt cña tinh bét 1.1.4.1. TÝnh chÊt vËt lý a. TÝnh chÊt hÊp thô H¹t tinh bét cã cÊu t¹o lç xèp nªn khi t¬ng t¸c víi c¸c chÊt hÊp thô th× bÒ mÆt bªn trong vµ bªn ngoµi cña tinh bét ®Òu tham dù. V× vËy trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, sÊy vµ chÕ biÕn thuû nhiÖt cÇn ph¶i hÕt søc quan t©m tíi vÊn ®Ò nµy. C¸c ion liªn kÕt víi tinh bét thêng ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng hÊp thô cña tinh bét. Khi nghiªn cøu kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c chÊt ®iÖn li h÷u c¬ cã ion lín nh xanh metylen (tÝch ®iÖn d¬ng) cña tinh bét, ngêi ta nhËn thÊy r»ng tinh bét hÊp thô xanh metylen rÊt tèt. §êng ®¼ng nhiÖt hÊp thô cña c¸c lo¹i tinh bét kh«ng gièng nhau. §êng ®¼ng nhiÖt hÊp thô cña c¸c lo¹i tinh bét phô thuéc cÊu t¹o bªn trong cña h¹t vµ kh¶ n¨ng tr¬ng në cña chóng (27). b. §é hoµ tan cña tinh bét Am míi t¸ch tõ tinh bét cã ®é hoµ tan cao song kh«ng bÒn nhanh chãng bÞ tho¸i ho¸ trë nªn kh«ng hoµ tan trong níc. Ap kh«ng hoµ tan trong níc ë nhiÖt ®é thêng mµ chØ hoµ tan trong níc nãng. Trong m«i trêng axit tinh bét bÞ thuû ph©n vµ t¹o thµnh ‘tinh bét hoµ tan’ . NÕu m«i trêng axit m¹nh s¶n phÈm cuèi cïng lµ glucoz¬. Cßn m«i trêng kiÒm, tinh bét bÞ ion ho¸ tõng phÇn do cã sù hydrat ho¸ tèt h¬n. Tinh bét bÞ kÕt tña trong cån, v× vËy cån lµ mét dung m«i tèt ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ thu håi bét. 1.1.4.2. TÝnh chÊt ho¸ häc cña tinh bét a. Ph¶n øng víi ièt Khi t¬ng t¸c víi iot Am sÏ cho phøc mµu xanh ®Æc trng. V× vËy ièt cã thÓ coi lµ thuèc thö ®Æc trng ®Ó x¸c ®Þnh hµm lîng Am trong tinh bét b»ng ph¬ng ph¸p tr¾c quang. §Ó ph¶n øng ®îc víi i«t, c¸c ph©n tö Am ph¶i cã d¹ng xo¾n èc ®Ó h×nh thµnh ®êng xo¾n èc ®¬n cña Am bao quanh ph©n tö i«t. C¸c dextrin cã Ýt h¬n 6 gèc glucoz¬ kh«ng cho ph¶n øng víi i«t v× kh«ng t¹o thµnh mét vßng xo¾n èc hoµn chØnh. Axit vµ mét sè muèi KI, Na 2SO4 t¨ng cêng ®é ph¶n øng. Cloral hydrat vµ mét sè chÊt kh¸c l¹i øc chÕ cêng ®é ph¶n øng nµy. Am víi h×nh thÓ xo¾n èc hÊp thô ®îc 20% khèi lîng i«t t¬ng øng víi mét vßng xo¾n èc mét ph©n tö i«t. Trong ph©n tö I2- Am, c¸c ph©n tö i«t chui vµo trong vïng a bÐo cña xo¾n èc. Víi Ap khi x¶y ra t¬ng t¸c víi i«t, Ap cho mµu tÝm ®á. VÒ b¶n chÊt ph¶n øng mµu víi i«t cña Ap x¶y ra do sù h×nh thµnh nªn hîp chÊt hÊp phô. b. Kh¶ n¨ng t¹o phøc 6 Ngoµi kh¶ n¨ng t¹o phøc víi i«t, Am cßn cã kh¶ n¨ng t¹o phøc víi nhiÒu hîp chÊt h÷u c¬ cã cùc còng nh kh«ng cã cùc nh: c¸c rîu no (izoamylic, butylic, izoprotylic), c¸c rîu vßng, c¸c phenol, c¸c xeton thÊp ph©n tö, c¸c axit bÐo d·y thÊp còng nh c¸c axit bÐo d·y cao, c¸c este m¹ch th¼ng vµ m¹ch vßng, c¸c dÉn xuÊt benzen cã nhãm andehit, c¸c nitro parafin… .Khi t¹o phøc víi c¸c Am, c¸c chÊt t¹o phøc còng chiÕm vÞ trÝ bªn trong däc theo xo¾n èc t¬ng tù ièt. Ngoµi ra, Ap cßn cho ph¶n øng ®Æc trng víi lectin. VÒ b¶n chÊt ®©y lµ mét ph¶n øng gi÷a mét protein víi mét polysacarit cã m¹ch nh¸nh. Khi lectin liªn kÕt víi α - D – glucopiranozic n»m ë ®Çu cuèi kh«ng khö cña Ap th× sÏ lµm cho Ap kÕt tña vµ t¸ch ra khái dung dÞch. 1.1.4.3. TÝnh chÊt lu biÕn Trong dung dÞch c¸c ph©n tö Am cã khuynh híng liªn kÕt l¹i víi nhau ®Ó t¹o ra c¸c tinh thÓ. Khi sù liªn kÕt x¶y ra víi tèc ®é chËm th× Am sÏ t¹o ra khèi kh«ng tan cña c¸c h¹t ®· bÞ tho¸i ho¸. Khi tèc ®é ®¹t nhanh th× dung dÞch chuyÓn thµnh thÓ keo. Am ®· tho¸i ho¸ kh«ng hoµ tan trong níc l¹nh nhng cã kh¶ n¨ng liªn kÕt víi mét lîng níc lín gÇn 4 lÇn träng lîng cña chóng. NÕu ®Ó Am mét lîng níc Ýt h¬n 4 lÇn th× toµn bé níc sÏ bÞ hÊp thô cßn Am sÏ t¹o ra keo. Keo Am ë nhiÖt ®é thêng lµ mét khèi tr¾ng ®ôc, kh«ng thuËn nghÞch, kh«ng cã hiÖn tîng co. Nghiªn cøu keo Am díi kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö, ngêi ta thÊy chóng cã cÊu t¹o h¹t râ rÖt, chøng tá tÝnh kh«ng tan cña kiÓu tinh thÓ (15). 1.1.4.4. Sù tr¬ng në vµ hiÖn tîng hå ho¸ cña tinh bét Khi hoµ tan tinh bét vµo níc th× cã sù t¨ng thÓ tÝch h¹t do sù hÊp thô níc lµm h¹t tinh bét tr¬ng phång lªn. HiÖn tîng nµy gäi lµ hiÖn tîng tr¬ng në cña tinh bét. §é t¨ng kÝch thíc trung b×nh cña mét sè lo¹i tinh bét khi ng©m vµo níc nh sau: tinh bét b¾p 9.1%, tinh bét khoai t©y 12.7%, tinh bét khoai m× 28.4% (36), (16). Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu (30) ®· x¸c ®Þnh ®îc c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn sù tr¬ng në vµ hoµ tan cña tinh bét nh lo¹i vµ nguån gèc tinh bét, ¶nh hëng cña qu¸ tr×nh sÊy, sù l·o ho¸ tinh bét, ph¬ng thøc xö lý nhiÖt Èm, ¶nh hëng cña c¸c chÊt bÐo cho vµo… Trªn 55 – 70 0C, c¸c h¹t tinh bét sÏ tr¬ng phång do hÊp thô níc vµo c¸c nhãm hydroxyl ph©n cùc. Khi ®ã ®é nhít cña dung dÞch t¨ng m¹nh. KÐo dµi thêi gian xö lý nhiÖt, cã thÓ g©y næ vì h¹t tinh bét, thuû ph©n tõng phÇn vµ hoµ tan phÇn nµo c¸c phÇn tö cÊu thµnh cña tinh bét, kÌm theo sù gi¶m ®é nhít cña dung dÞch. Nh vËy nhiÖt ®é ®Ó ph¸ vì h¹t, chuyÓn tinh bét tõ tr¹ng th¸i ®Çu cã møc ®é oxi ho¸ kh¸c nhau thµnh dung dÞch keo gäi lµ nhiÖt hå ho¸ (15), (16), (32), (35). NhiÖt ®é hå ho¸ kh«ng ph¶i lµ mét ®iÓm mµ lµ mét kho¶ng, nhiÖt ®é thÊp nhÊt lµ nhiÖt ®« mµ t¹i ®ã c¸c h¹t tinh bét b¾t ®Çu mÊt tÝnh lìng chiÕt, cßn nhiÖt ®é cao nhÊt lµ nhiÖt ®é t¹i ®ã cßn kho¶ng 10% h¹t tinh bét cha mÊt ®i tÝnh lìng chiÕt (15). Tuú thuéc ®iÒu kiÖn hå ho¸ nh nhiÖt ®é, nguån gèc tinh bét, kÝch thíc h¹t vµ pH m«i trêng, nhiÖt ®é ph¸ vì vµ tr¬ng në h¹t cã thÓ biÕn ®æi trong mét kho¶ng kh¸ réng. 7 PhÇn lín tinh bét bÞ hå ho¸ khi nÊu vµ ë tr¹ng th¸i tr¬ng në ®îc sö dông nhiÒu h¬n ë tr¹ng th¸i tù nhiªn. B¶ng nhiÖt ®é hå ho¸ cña mét sè tinh bét tù nhiªn (15) Tinh bét tù nhiªn B¾p B¾p nÕp Lóa miÕn Lóa miÕn nÕp G¹o Lóa m× S¾n 1.1.4.5. §é nhít cña hå tinh bét NhiÖt ®é hå ho¸ 62 -73 62.5 -72 68 -75 67.5 -74 68 -74.5 59.5 - 62.5 52 – 59 Mét trong nh÷ng tÝnh chÊt quan träng cña tinh bét cã ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng vµ kÕt cÊu cña nhiÒu s¶n phÈm thùc phÈm lµ ®é nhít vµ ®é dÎo. Ph©n tö tinh bét chøa nhiÒu nhãm hydroxyl cã kh¶ n¨ng liªn kÕt ®îc víi nhau lµm cho ph©n tö tinh bét tËp hîp l¹i ®å sé h¬n, gi÷ níc nhiÒu h¬n khiÕn cho dung dÞch cã ®é ®Æc, ®é dÝnh, ®é dÎo vµ ®é nhít cao h¬n, do ®ã c¸c ph©n tö di chuyÓn khã h¬n . YÕu tè chÝnh ¶nh hëng ®Õn ®é nhít cña dung dÞch tinh bét lµ ®êng kÝnh biÓu kiÕn cña c¸c ph©n tö hoÆc cña c¸c h¹t ph©n t¸n, ®Æc tÝnh bªn trong cña tinh bét nh kÝch thíc, thÓ tÝch, cÊu tróc vµ sù bÊt ®èi xøng cña ph©n tö. Nång ®é tinh bét, pH, nhiÖt ®é, ion Ca2+, t¸c nh©n oxi ho¸, c¸c thuèc thö ph¸ huû cÇu hidro ®Òu lµm cho t¬ng t¸c cña c¸c ph©n tö tinh bét thay ®æi, do ®ã lµm cho ®é nhít thay ®æi theo. §é nhít cña tinh bét t¨ng lªn trong m«i trêng kiÒm v× kiÒm g©y ion ho¸ c¸c ph©n tö tinh bét khiÕn cho chóng hidrat ho¸ tèt h¬n. Ngoµi ra, nång ®é muèi, nång ®é ®êng còng ¶nh hëng rÊt lín ®Õn ®é nhít cña dung dÞch. 1.1.4.6. Kh¶ n¨ng t¹o gel vµ sù tho¸i ho¸ gel tinh bét Tinh bét sau khi hå ho¸ vµ ®Ó nguéi c¸c ph©n tö sÏ t¬ng t¸c vµ s¾p xÕp l¹i víi nhau mét c¸ch cã trËt tù ®Ó t¹o thµnh gel tinh bét víi cÊu tróc m¹ng 3 chiÒu, ®Ó t¹o ®îc gel th× dung dÞch tinh bét ph¶i cã nång ®é võa ph¶i, ph¶i ®îc hå ho¸ ®Ó chuyÓn tinh bét thµnh tr¹ng th¸i hoµ tan vµ sau ®ã ®îc lµm nguéi ë tr¹ng th¸i yªn tÜnh. Trong gel tinh bét chØ cã c¸c liªn kÕt hidro tham gia, cã thÓ nèi trùc tiÕp c¸c m¹ch polyglucozit hoÆc gi¸n tiÕp th«ng qua ph©n tö níc . Khi gel tinh bét ®Ó nguéi mét thêi gian dµi th× chóng sÏ co l¹i vµ lîng dÞch thÓ sÏ t¸ch ra, gäi lµ sù tho¸i ho¸. Qu¸ tr×nh nµy sÏ cµng t¨ng m¹nh nÕu gel ®Ó ë l¹nh ®«ng råi sau ®ã cho hoµ tan ra. Tèc ®é tho¸i ho¸ sÏ cµng t¨ng khi gi¶m nhiÖt ®é vµ sÏ ®¹t cùc ®¹i khi pH = 7. Tèc ®é tho¸i ho¸ sÏ gi¶m khi t¨ng hoÆc gi¶m pH. Sù tho¸i ho¸ thêng kÌm theo t¸ch níc vµ ®Æc l¹i cña c¸c s¶n phÈm d¹ng nöa láng còng nh g©y cøng l¹i c¸c s¶n phÈm b¸nh m× (15). 1.1.4.7. Kh¶ n¨ng t¹o h×nh cña tinh bét 8 Còng nh c¸c hîp chÊt cao ph©n tö kh¸c, tinh bét cã kh¶ n¨ng t¹o mµng rÊt tèt. §Ó t¹o mµng, ph©n tö tinh bét sÏ dµn ph¼ng ra, s¾p xÕp l¹i vµ t¬ng t¸c trùc tiÕp víi nhau b»ng liªn kÕt hidro vµ gi¸n tiÕp qua ph©n tö níc. §Ó thu ®îc mµng gel cã tÝnh ®µn håi cao ngêi ta thªm vµo c¸c chÊt ho¸ dÎo (thêng hay dïng glixerin) ®Ó chóng lµm t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ph©n tö, lµm gi¶m lùc Van der Van, do ®ã lµm yÕu ®i lùc cè kÕt néi vµ lµm t¨ng ®éng n¨ng cña c¸c ph©n tö (19). Liªn kÕt cña rÊt nhiÒu ph©n tö Am vµ Ap nhê lùc Van der Van vµ liªn kÕt hidro nªn t¹o ®îc ®é dai hay ®é bÒn ®øt nhÊt ®Þnh. ChÝnh nhê kh¶ n¨ng nµy mµ ngêi ta t¹o ®îc c¸c sîi tinh bét ( sîi miÕn, bón…) (20), (30). Do ph©n tö Am dµi nªn lùc t¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö lín vµ chóng liªn kÕt víi nhau rÊt chÆt, nhê vËy mµ sîi t¹o thµnh ch¾c vµ dai. §èi víi c¸c tinh bét giµu Ap, c¸c m¹ch nh¸nh thêng rÊt ng¾n nªn lùc t¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö rÊt yÕu do ®ã ®é bÒn ®øt kÐm . 1.1.4.8. Kh¶ n¨ng phång në cña tinh bét Khi t¬ng t¸c víi c¸c chÊt bÐo vµ cã sù t¸n trî cña nhiÖt ®é th× khèi tinh bét sÏ t¨ng thÓ tÝch lªn rÊt lín vµ trë nªn rçng xèp. Ta biÕt r»ng, chÊt bÐo lµ chÊt kh«ng cã cùc, cã kh¶ n¨ng xuyªn thÊm qua c¸c vËt liÖu gluxit nh tinh bét, xenluloz¬. Khi t¨ng nhiÖt ®é th× c¸c t¬ng t¸c kÞ níc gi÷a c¸c ph©n tö chÊt bÐo ph¸t triÓn rÊt m¹nh nªn chóng cã khuynh híng tô l¹i víi nhau, do ®ã cã kh¶ n¨ng xuyªn qua c¸c ‘cöa ¶i’ tinh bét. §ång thêi nhiÖt lµm cho tinh bét bÞ hå ho¸ vµ chÝn, nhng kh«ng khÝ còng nh c¸c khÝ cã trong khèi bét kh«ng thÊm qua mµng tinh bét ®· tÈm bÐo, do ®ã sÏ lµm tinh bét gi·n vµ phång në. C¸c tinh bét giµu Ap (tinh bét g¹o nÕp) dÔ hoµ tan trong níc ë 95oC h¬n tinh bét giµu Am nªn cã ®é nhít lín h¬n, kh¶ n¨ng kh«ng thÊm khÝ lín do ®ã kh¶ n¨ng phång në lín h¬n. Víi c¸c tinh bét oxi ho¸ th× kh¶ n¨ng nµy cµng m¹nh v× c¸c ph©n tö tÝch ®iÖn cïng dÊu sÏ ®Èy nhau, nhÊt lµ khi s¶n phÈm chøa tinh bét cã kÕt cÊu chÆt. V× vËy, cã thÓ øng dông tÝnh chÊt nµy ®Ó s¶n xuÊt b¸nh phång t«m (15), (16). 1.2 Tinh bét biÕn tÝnh vµ c¸c ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét 1.2.1. Tinh bét biÕn tÝnh Tinh bét ë d¹ng kh«ng biÕn tÝnh, khi sö dông trong c«ng nghiÖp thùc phÈm bÞ h¹n chÕ. VÝ dô, c¸c h¹t tinh bét ng« nÕu ë d¹ng cha biÕn tÝnh, khi ®un nãng sÏ dÔ dµng hydrat ho¸, tr¬ng nhanh råi vì h¹t lµm gi¶m ®é nhít ®Ó t¹o nªn mét khèi keo vµ dÔ ch¶y. V× vËy lµm h¹n chÕ ph¹m vi øng dông cña tinh bét nµy trong nhiÒu lo¹i th¬ng phÈm (33). Nhîc ®iÓm cña tinh bét tù nhiªn thÓ hiÖn ë tÝnh ch¶y tù do hay tÝnh kÞ níc cña h¹t tinh bét; tÝnh kh«ng hoµ tan; tÝnh kÐm tr¬ng në; ®é nhít t¨ng trong níc l¹nh; sù t¨ng qu¸ hay kh«ng ®iÒu chØnh ®îc ®é nhít sau khi nÊu. Sù dÝnh kÕt hay t¹o hçn hîp gièng cao su ®èi víi nh÷ng lo¹i tinh bét ®· nÊu, ®Æc biÖt lµ ng« nÕp, khoai t©y, tinh bét s¾n, tÝnh dÔ tho¸i ho¸ khi kÐo dµi thêi gian ®un nãng hay gi¶m pH, ®é kÐm trong… (34). V× vËy ®Ó cã nh÷ng lo¹i h×nh tinh bét phï hîp theo yªu cÇu sö dông ngêi ta tiÕn hµnh biÕn tÝnh tinh bét. Nãi chung môc ®Ých cña biÕn tÝnh tinh bét lµ lµm thay 9 ®æi cÊu tróc cña ph©n tö tinh bét b»ng c¸c t¸c nh©n vËt lÝ, enzim hay ho¸ häc. Tõ ®ã mang l¹i cho tinh bét nhiÒu tÝnh chÊt míi. V× thÕ nã më ph¹m vi sö dông cña tinh bét trong nhiÒu nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c nhau. BÊt kú nh÷ng tinh bét tù nhiªn nµo mµ nh÷ng tÝnh chÊt lÝ ho¸ bÞ thay ®æi ®Òu ®îc xem lµ biÕn tÝnh. V× vËy môc ®Ých cña viÖc tÝnh tinh bét lµ ®Ó t¨ng cêng hoÆc h¹n chÕ nh÷ng tÝnh chÊt cè h÷u cña nã nh»m t¨ng kh¶ n¨ng lµm ®Æc, c¶i thiÖn mèi liªn kÕt, t¨ng ®é bÒn, c¶i thiÖn tÝnh c¶m quan, t¹o ®îc gel. Tinh bét cã thÓ ®ùoc biÕn tÝnh b»ng nhiÒu c¸ch c¶ vÒ tÝnh chÊt vËt lÝ lÉn ho¸ häc. Dùa vµo b¶n chÊt cña ph¬ng ph¸p cã thÓ ph©n lo¹i c¸c ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét nh sau (15):  Ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng t¸c nh©n vËt lÝ.  Ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng t¸c nh©n ho¸ häc.  Ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng enzim. 1.2.2. Ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng t¸c nh©n vËt lÝ 1.2.2.1. BiÕn tÝnh trén víi chÊt r¾n tr¬ Tinh bét nÕu hoµ trén trùc tiÕp vµo níc th× sÏ vãn côc. §Ó tinh bét hoµ tan tèt tríc hÕt ta ®em nã trén víi chÊt r¾n tr¬. C¸c hîp chÊt kh«ng ph¶i ion. Khi trén ®Òu víi c¸c chÊt nµy sÏ lµm cho tinh bét c¸ch biÖt nhau vÒ vËt lÝ do ®ã sÏ cho phÐp chóng hi®rat ho¸ mét c¸ch ®éc lËp vµ kh«ng kÕt l¹i thµnh côc (15). 1.2.2.2. BiÕn tÝnh b»ng hå hãa s¬ bé Tríc hÕt tinh bét ®îc hå ho¸ trong mét lîng níc, sau ®ã sÊy kh«. Díi t¸c dông cña nhiÖt Èm sÏ lµm ®øt c¸c liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö, lµm ph¸ huû cÊu tróc cña h¹t tinh bét khi hå ho¸, còng nh sÏ t¸i liªn hîp mét phÇn nµo ®ã c¸c ph©n tö khi sÊy sau nµy. Tinh bét hå ho¸ s¬ bé cã nh÷ng tÝnh chÊt: tr¬ng nhanh trong níc; biÕn ®æi chËm c¸c tÝnh chÊt khi b¶o qu¶n; bÒn khi ë nhiÖt ®é thÊp; cã ®é ®Æc vµ kh¶ n¨ng gi÷ níc, gi÷ khÝ tèt. V× vËy tinh bét biÕn tÝnh b»ng hå hã s¬ bé ®îc dïng réng r·i trong trêng hîp cÇn ®é ®Æc, gi÷ níc mµ kh«ng cÇn nÊu. Dïng tinh bét hå ho¸ s¬ bé cßn tr¸nh ®îc tæn thÊt c¸c chÊt bay h¬i trong b¸nh ngät, gi÷ ®îc chÊt bÐo… Ngoµi ra, tinh bét hå ho¸ s¬ bé cßn ®îc sö dông trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Ch¼ng h¹n, thªm tinh bét d¹ng nµy vµo c¸c dung dÞch khoan (khi khoan c¸c giÕng dÇu má) nh»m gi÷ cho dung dÞch khoan mét lîng níc cÇn thiÕt. 1.2.2.3. BiÕn tÝnh b»ng gia nhiÖt kh« ë nhiÖt ®é cao Tinh bét ®îc gia nhiÖt kh« ë nhiÖt ®é cao tõ 120 - 150 oC, trong thêi gian nhÊt ®Þnh (35). S¶n phÈm thu ®îc tõ ph¬ng ph¸p nµy gäi lµ dextrin vµ pirodextrin. Tinh bét biÕn tÝnh b»ng ph¬ng ph¸p nµy t¹o cho nã cã ®é hoµ tan trong níc l¹nh cao h¬n tinh bét ban ®Çu. Do ®ã, dextrin ®îc sö dông lµm chÊt mang c¸c thµnh phÇn ho¹t ®éng nh c¸c bét thùc phÈm hoÆc dïng lµm dung m«i hoÆc chÊt mang c¸c chÊt mµu. Pirodextrin dïng lµm chÊt ®Æc cho thuèc nhuém sîi. Ngêi ta thêng dïng s¶n phÈm tinh bét biÕn tÝnh b»ng gia nhiÖt kh« ë nhiÖt ®é cao ®Ó pha keo d¸n phong b×, d¸n 10 nh·n chai, b¨ng dÝnh thïng cact«ng. Trong c«ng nghiÖp dîc, dextrin tr¾ng ®îc lµm nguån thøc ¨n cacbon ®ång ho¸ chËm. Thay cho glucoz¬ khi ®iÒu chÕ mét sè kh¸ng sinh b»ng ph¬ng ph¸p lªn men, nã lµ chÊt ®én (bæ sung) cho c¸c lo¹i thuèc dìng bÖnh, chÊt ®én chuÈn cho c¸c lo¹i thuèc. Trong thøc ¨n dïng cho trÎ con vµ ngêi lín th× dextrin dÔ nÊu chÝn, dÔ hÊp thô, dÔ tiªu ho¸. 1.2.3. Ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng enzim Díi t¸c dông cña enzim amilaza, ph©n tö tinh bét hoÆc bÞ c¾t ngÉu nhiªn thµnh nh÷ng dextrin ph©n tö thÊp hoÆc bÞ hoÆc bÞ c¾t thµnh tõng phÇn hai ®¬n vÞ glucoz¬ mét, do ®ã mµ tÝnh chÊt cña dung dÞch tinh bét còng thay ®æi theo. Enim α - amilaza thuû ph©n c¸c liªn kÕt α – 1,4 trªn nhiÒu m¹ch vµ t¹i nhiÒu vÞ trÝ cña cïng mét m¹ch, gi¶i phãng ra glucoz¬ vµ c¸c oligosacarit cã tõ 2 ®Õn 7 ®¬n vÞ glucoz¬, trong ®ã cã mét glucoz¬ khö tËn cïng ë d¹ng α (15). KÕt qu¶ t¸c ®éng cña α - amilaza thêng lµm gi¶m nhanh ®é nhít cña dung dÞch tinh bét, do ®ã ngêi ta cßn gäi lµ amilaza dÞch ho¸. C¸ch thøc t¸c dông cña α – amilaza phô thuéc vµo nguån gèc vµ b¶n chÊt cña c¬ chÊt. Khi bÞ thuû ph©n amilaza, s¶n phÈm cuèi cïng chñ yÕu lµ maltoz¬ vµ maltotrioz¬. Do maltotrioz¬ bÒn h¬n nªn viÖc thuû ph©n nã thµnh maltoz¬ vµ glucoz¬ ®îc thùc hiÖn sau ®ã. Khi thuû ph©n Ap trong dung dÞch, ngoµi glucoz¬, maltoz¬ vµ maltotrioz¬ cßn cã thªm c¸c dextrin giíi h¹n cã nh¸nh. C¸c dextrin giíi h¹n nµy thêng cã chøa c¸c liªn kÕt α – 1,6 cña polyme ban ®Çu céng víi c¸c liªn kÕt α -1,4 kÒ bªn, bÒn víi ph¶n øng thuû ph©n. Tuú theo nguån gèc cña α - amilaza, c¸c α – dextrin giíi h¹n nµy cã thÓ chøa 3, 4 hoÆc 5 ®¬n vÞ glucoz¬. Enzim α - amilaza xóc t¸c thuû ph©n c¸c liªn kÕt α -1,4 cña Am vµ Ap tõ ®Çu m¹ch kh«ng khö vµ gi¶i phãng ra maltoz¬. T¸c ®éng cña enzim sÏ ngõng l¹i ë chç s¸t víi liªn kÕt α– 1,6 . Am thêng bÞ emzin thuû ph©n hoµn toµn trong khi ®ã trong cïng ®iÒu kiÖn th× chØ cã 55% Ap ®îc chuyÓn ho¸ thµnh maltoz¬. PhÇn cßn l¹i cña sù thuû ph©n Ap lµ dextrin giíi h¹n cã ph©n tö lîng cao vµ cã chøa tÊt c¶ c¸c liªn kÕt α – 1,6 cña ph©n tö ban ®Çu. Víi α - amilaza sÏ lµm cho kÝch thíc ph©n tö tinh bét gi¶m dÇn theo thêi gian t¸c dông cña nã. Díi t¸c dông cña α – amilaza, kÕt qu¶ lµm cho dung dÞch tinh bét bÞ lo·ng, ®é nhít gi¶m xuèng. Do ®ã, nã ®îc sö dông trong c«ng nghiÖp dÖt ®Ó rò hå v¶i .Víi β- amilaza, nã ph©n c¾t ph©n tö tinh bét thµnh maltoz¬, lµm biÕn tÝnh tinh bét mét c¸ch chËm h¬n so víi α - amilza. Sù biÕn h×nh tinh bét bëi amilaza dïng ®Ó nghiªn cøu cÊu tróc cña ph©n tö glucogen vµ Ap (15). 1.2.4. Ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng t¸c nh©n ho¸ häc C¶ nh÷ng ph©n tö tinh bét ë d¹ng tù do vµ h¹t ®Òu lµ ®èi tîng ®Ò biÕn tÝnh ho¸ häc. V× vËy tinh bét ®îc biÕn tÝnh b»ng nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau nh biÕn tÝnh b»ng axit, b»ng ph¬ng ph¸p oxi ho¸, ph¬ng ph¸p liªn kÕt ngang (nh d¹ng g¾n 11 photphat hay adiphat), ph¬ng ph¸p este ho¸ hay chuyÓn ®æi dÉn xuÊt dextrin. Sù thay ®æi vÒ mÆt tÝnh chÊt vËt lÝ vµ ho¸ häc cña tinh bét mang l¹i nhiÒu øng dông trong c«ng nghiÖp thùc phÈm vµ phi thùc phÈm. 1.2.4.1. BiÕn tÝnh b»ng ph¬ng ph¸p oxi ho¸ ViÖc xö lÝ tinh bét b»ng c¸c chÊt oxi ho¸ ®· ®îc biÕt ®Õn tõ rÊt l©u vµ ®· ®îc sö dông réng r·i. C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh oxi ho¸ còng ®îc biÕt ®Õn ®Ó gi¶i thÝch vÒ cÊu tróc ho¸ häc, kÝch thíc ph©n tö tinh bét sau qu¸ tr×nh oxi ho¸. §Çu tiªn con ngêi sö dông c¸c chÊt oxi ho¸ nh: hydroperoxit, axit peraxetic, pemanganat pesunfat… chñ yÕu ®Ó lµm tr¾ng, lo¹i bá c¸c chÊt bÈn vµ xö lÝ qu¸ tr×nh tiÖt trïng mµ kh«ng dïng ®Ó biÕn tÝnh tinh bét. Tuy nhiªn chñ yÕu lµ viÖc sö dông clorin ®Ó biÕn tÝnh tinh bét ë nh÷ng cÊp ®é kh¸c nhau. Nã lµm biÕn ®æi kÝch thíc ph©n tö vµ cÊu tróc ho¸ häc tù nhiªn cña ph©n tö tinh bét. Qu¸ tr×nh nµy ®· ®îc tiÕn hµnh thùc nghiÖm (35). Khi biÕn tÝnh b»ng oxi ho¸, h×nh d¹ng tinh bét kh«ng thay ®æi nhng kÝch thíc tinh bét tÎ t¨ng lªn, trong khi ®ã tinh bét nÕp th× kh«ng thay ®æi. Trong ph©n tö tinh bét oxi ho¸ cã t¹o ra c¸c nhãm cacboxyl vµ nhãm cacbonyl. Sù oxi ho¸ thêng x¶y ra ë c¸c bon C2, C3, C6. Qu¸ tr×nh oxi ho¸ b»ng halogen vµ natri hypoclorit cã thÓ x¶y ra 4 trêng hîp kh¸c nhau t¹o ra c¸c s¶n phÈm riªng biÖt tuú thuéc vµo c¸c chÊt oxi ho¸ vµ møc ®é oxi ho¸.  Qu¸ tr×nh oxi ho¸ b»ng c¸ch chuyÓn nhãm andehit thµnh nhãm cacboxyl t¹o ra c¸c aldonic, cã tªn lµ nhãm cuèi axit D – gluconic: CH2 OH CH2OH O C OH O O oxy hãa O H C OH OH OH OH  Qu¸ tr×nh oxi ho¸ nhãm metyl ë C6 thµnh nhãm cacboxyl axit D – gluconic (C8H10O7). Qu¸ tr×nh oxi ho¸ cã thÓ tiÕn hµnh b»ng dÉn xuÊt 6 –andehit: O O C CH 2OH O O OH oxy hãa O OH O Tho¸i ph©n HO OH OH OH C OH O OH OH OH  Qu¸ tr×nh oxi ho¸ nhãm hydroxyl thø hai thµnh nhãm xeton. Ph¶n øng nµy chØ ra qu¸ tr×nh oxi ho¸ nhãm OH - thø ba thµnh nhãm cacbonyl vµ chØ ra sù cã mÆt cña nhãm xeton: 12 CH2OH O CH2OH O oxy hãa ë C3 OH O O OH OH O  Qu¸ tr×nh oxi ho¸ 2,3 – glucol thµnh diandehit vµ dicacboxilic. Farley vµ Hixon ®· x¸c nhËn ph¶n øng nµy lÇn ®Çu tiªn . «ng tiÕn hµnh oxi ho¸ víi c¸c vÞ trÝ nhãm hydroxyl kh¸c nhau vµ qu¸ tr×nh oxi ho¸ x¶y ra ë C 1, C2, C3, C6 ®Þnh lîng tÝnh chÊt cña tinh bét. CH2OH O O OH OH O O oxy hãa oxy hãa O H C C O O H O HO C C O O OH Tinh bét tham gia vµo qu¸ tr×nh oxi ho¸ ph¶i chiô t¸c dông cña chÊt oxi ho¸ trong pha dÞ thÓ. Sù ®a d¹ng vÒ cÊu tróc vµ tÝnh chÊt tinh bét dÉn ®Õn nhiÒu ph¬ng ph¸p kh¸c nhau lµm cho hå tinh bét oxi ho¸ cã nhiÒu cÊu t¹o vµ tÝnh chÊt kh¸c nhau. TÝnh chÊt cña tinh bét oxi ho¸ VÒ h¹t cña tinh bét oxi ho¸ t¬ng tù nh tinh bét ban ®Çu. Chóng cho vÕt mµu xanh víi iot nh tinh bét cha biÕn h×nh nhng chóng tr¾ng h¬n tinh bét ban ®Çu. §ã lµ do ph¶n øng tÈy tr¾ng cña natri hypoclorit lªn c¸c vÕt bÈn tinh bét. Qu¸ tr×nh xö lÝ b»ng natri hypoclorit ho¹t ho¸ qu¸ tr×nh hoµ tan c¸c vÕt bÈn lµm cho chóng ®îc röa s¹ch khái tinh bét. Tuy nhiªn, tinh bét nµy nh¹y c¶m víi nhiÖt h¬n, nÕu chóng ®îc lµm kh« ë nhiÖt ®é cao chóng cã khuynh híng ®æi mµu. KÕt qu¶ nghiªn cøu cña Schmorak vµ c¸c céng sù cho thÊy qu¸ tr×nh oxi ho¸ lµm t¨ng kÝch thíc h¹t tinh bét lóa m× kho¶ng díi 16%. Ngîc l¹i, kh«ng cã sù thay ®æi ®èi víi tinh bét ng« nÕp. Mét sè tÝnh chÊt kh¸c cña tinh bét oxi ho¸ b»ng natri hypoclorit lµ nh¹y c¶m víi xanh metylen mµ cã kh¶ n¨ng thay ®æi mµu cña chÊt nhuém. C¸c h¹t tinh bét cha biÕn tÝnh kh«ng cã sù hÊp thô chän läc nµy. Mét sè tÝnh chÊt hãa häc cña tinh bét ®· ®îc kh¶o s¸t trong suèt qu¸ tr×nh oxi ho¸ b»ng natri hypoclorit. Mét sè t¸c gi¶ ®· nghiªn cøu sù thay ®æi tÝnh chÊt lÝ ho¸ cña tinh bét trong suèt qu¸ tr×nh oxi hãa b»ng natri hypoclorit díi ¶nh hëng cña kiÒm . Sù t¹o ra nhãm cacboxyl vµ cacbonyl, sù ®øt liªn kÕt glucorit x¶y ra trong suèt qu¸ tr×nh oxi ho¸ phô thuéc vµo møc ®é ph¶n øng. Nãi chung khi møc ®é ph¶n øng t¨ng lªn th× träng lîng ph©n tö gi¶m, ®é nhít thùc gi¶m, sè nhãm cacbonyl vµ 13 nhãm cacboxyl t¨ng, t¬ng quan gi÷a sè nhãm cacbonyl vµ cacboxyl phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn ph¶n øng (35). Qu¸ tr×nh oxi ho¸ lµm gi¶m ®é nhít hoÆc lµm t¨ng ®é ch¶y cña hå. V× thÕ nã cã thÓ hå hãa trong níc ë nhiÖt ®é thÊp h¬n tinh bét cha biÕn tÝnh. Nãi chung khi møc ®é oxi ho¸ t¨ng th× ®é láng t¨ng. Tuy nhiªn, khi xö lÝ ë nång ®é natri hypoclorit thÊp díi ®iÒu kiÖn axit nhÑ hoÆc kiÒm lo·ng, hay qu¸ tr×nh oxi ho¸ b»ng c¸ch ®iÖn ph©n dung dÞch kiÒm natri clorua th× ®é nhít thùc t¨ng lªn (15). Theo Farley vµ Hixton, tinh bét oxi ho¸ cã nhiÖt ®é hå ho¸ thÊp h¬n tinh bét ban ®Çu phô thuéc vµo møc ®é oxi ho¸, møc ®é oxi ho¸ cµng cao th× nhiÖt ®é hå ho¸ cµng gi¶m. Víi ph¬ng ph¸p nµy ®é nhít cña tinh bét gi¶m trong suèt qu¸ tr×nh hå ho¸. Sau khi hå ho¸ trong níc nãng vµ l¹nh, d¹ng hå cña tinh bét oxi ho¸ kh«ng ®Æc lªn vµ gÇn nh ë tr¹ng th¸i láng. V× vËy tinh bét oxi ho¸ ®îc sö dông ®Ó æn ®Þnh d¹ng hå trong mét sè s¶n phÈm . Kh¶ n¨ng ph©n líp vµ æn ®Þnh hå tinh bét oxi ho¸ cao h¬n so víi tinh bét biÕn tÝnh axit. §ã lµ thuéc tÝnh chñ yÕu ®Ó ph¸t hiÖn sù hiÖn diÖn cña nhãm cacboxyl trong ph©n tö tinh bét trong suèt qu¸ tr×nh oxi ho¸. KÕt qu¶ nghiªn cøu cña Felton vµ c¸c céng sù cho thÊy d¹ng hå cña tinh bét oxi ho¸ b»ng natri hypoclorit øng dông rÊt tèt trong s¶n xuÊt b¸nh kÑo g«m. Trong s¶n xuÊt kÑo g«m, tinh bét biÕn tÝnh b»ng natri hypoclorit ®îc sö dông réng r·i h¬n so víi biÕn tÝnh b»ng axit v× kh¶ n¨ng æn ®Þnh cña nã cao h¬n khi cã mÆt cña ®êng (15) vµ cho vÞ hoµn thiÖn h¬n so víi tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit. Tinh bét oxi ho¸ bëi natri hypoclorit cã khuynh híng t¹o mµng ®ång nhÊt, Ýt bÞ co l¹i vµ Ýt bÞ g·y h¬n so víi nh÷ng lo¹i tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit hoÆc cha biÕn tÝnh. D¹ng mµng cña nã cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong níc cao h¬n so víi tinh bét cha biÕn tÝnh hoÆc biÕn tÝnh b»ng axit. Thuéc tÝnh nµy lµ do nhãm a níc cacboxyl ®îc h×nh thµnh trong qu¸ tr×nh oxi ho¸. 1.2.4.2. BiÕn tÝnh b»ng xö lÝ tæ hîp ®Ó thu tinh bét keo ®«ng Tinh bét khi xö lÝ tæ hîp sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh oxi ho¸ tinh bét b»ng oxi ho¸ vµ cã thÓ ozon tho¸t ra trong ph¶n øng. Ngoµi ra, cßn x¶y ra ph¶n øng thuû ph©n tõng phÇn tinh bét díi t¸c dông cña axit. Khi t¨ng møc ®é biÕn tÝnh th× träng lîng ph©n tö tinh bét, ®é nhít cña hå vµ nhiÖt ®é hå ho¸ gi¶m. §Æc trng cña ph¬ng ph¸p nµy lµ tinh bét cã kh¶ n¨ng t¹o ®«ng cao, kh«ng cßn mïi ®Æc biÖt vµ cã ®é tr¾ng cao. Tinh bét keo ®«ng ®îc sö dông lµm chÊt æn ®Þnh trong s¶n xuÊt kem vµ cã thÓ dïng thay thÊ aga – aga vµ agaroit (15). 1.2.4.3. BiÕn tÝnh b»ng c¸ch g¾n thªm nhãm photphat Cã thÓ biÕn tÝnh tinh bét thµnh tinh bét dihydrro photphat khi mét nhãm chøc cña H3PO4 ®îc este ho¸ víi nhãm OH cña tinh bét hay tinh bét monohydro photphat nÕu hai nhãm chøc cña axit H3PO4 ®îc este ho¸ (15). §Æc tÝnh cña biÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸ch g¾n thªm nhãm photphat lµ t¨ng kh¶ n¨ng t¹o gel, t¨ng ®é nhít, t¹o hçn hîp kÕt dÝnh h¬n vµ gel t¹o thµnh bÒn khã tho¸i ho¸. 14 Tinh bét biÕn tÝnh b»ng c¸ch g¾n thªm nhãm photphat ®îc sö dông trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt giÊy, dÖt, chÊt kÕt dÝnh. Ngoµi ra, cßn sö dông trong y häc ®Ó t¹o mµng máng nh»m xö lÝ da bÞ th¬ng vµ bÞ báng. 1.2.4.4. BiÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸ch t¹o liªn kÕt ngang Tinh bét khi cho t¸c dông víi axit boric th× nã sÏ cã tÝnh chÊt kh¸c, khi ®ã bèn nhãm cña hai m¹ch tinh bét n»m gÇn nhau t¹o thµnh phøc axit boric. Nãi chung, ph©n tö bÊt kÓ nµo cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi hai (hoÆc nhiÒu h¬n) nhãm hydroxyl ®Òu t¹o ®îc liªn kÕt ngang gi÷a c¸c m¹ch tinh bét. §Ó t¹o tinh bét biÕn tÝnh dïng trong thùc phÈm vµ trong kü thuËt, ngêi ta dïng epiclohidrin vµ natri metaphotphat lµm t¸c nh©n ph¶n øng. Ngêi ta thÊy r»ng chØ cÇn ®a mét liªn kÕt ngang øng víi mét tr¨m gèc glucoz¬ th× ®· cã thÓ lo¹i trõ ®îc sù cè kh«ng mong muèn cña tinh bét còng nh æn ®Þnh ®îc ®é nhít cña hå. Trong trêng hîp dïng oxiclophotphat ®Ó lµm t¸c nh©n th× s¶n phÈm thu ®îc cã thÓ dïng lµm nhùa trao ®æi cation. Mét tÝnh kh¸c cña tinh bét biÕn tÝnh nµy dai h¬n, dßn h¬n vµ cøng h¬n. Do ®ã nã ®îc dïng ®Ó r¾c lªn mÆt cña g¨ng tay phÉu thuËt b»ng cao su ®Ó tiÖt trïng kh«ng bÞ dÝnh. C¸c tinh bét cã liªn kÕt ngang cßn lµ thµnh phÇn cña dung dÞch ®Ó khoan dÇu má, lµ thµnh phÇn cña s¬n, cña gèm, lµm chÊt kÕt dÝnh trong c¸c viªn than, lµm chÊt mang c¸c chÊt ®iÖn li trong pin kh« (15). 1.2.4.5. BiÕn tÝnh b»ng axit Díi t¸c dông cña axit, mét phÇn liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö vµ trong ph©n tö tinh bét bÞ ®øt lµm cho kÝch thíc tinh bét gi¶m ®i vµ ta thu ®îc tinh bét cã tÝnh chÊt míi. Ngêi ta thêng biÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸ch khuÕch t¸n huyÒn phï tinh bét (36 - 40%) trong dung dÞch axit v« c¬ råi khuÊy ®Òu ®Õn nhiÖt ®é nhá h¬n nhiÖt ®é hå ho¸ cña tinh bét (thêng 40 -600C) trong kho¶ng thêi gian mét ®Õn nhiÒu giê. Khi ®¹t ®Õn ®é nhít hay ®¹t ®Õn ®é biÕn h×nh theo yªu th× axit ®îc trung hoµ vµ tinh bét thu håi b»ng c¸ch läc hay li t©m, röa vµ sÊy kh«. Nång ®é axit, nhiÖt ®é, nång ®é tinh bét vµ thêi gian thuû ph©n kh¸c nhau tuú thuéc vµo nhµ s¶n xuÊt (27). Axit v« c¬ thêng sö dông lµ HCl, H2SO4. Theo Ferrara th× hçn hîp axit HCl vµ HF dïng ®Ó xö lÝ tinh bét sÏ t¹o gel chËm h¬n nhiÒu khi xö lÝ HCl riªng rÏ. Trong qu¸ tr×nh biÕn tÝnh tinh bét th× ph¶n øng axit g©y ra sù thuû ph©n liªn kÕt glucozit trong ph©n tö tinh bét nh sau: CH2O H CH 2O H O OH O OH CH2O H O OH O OH H+ H2O CH 2O H O OH OH OH OH O OH Do sù thuû ph©n nµy mµ m¹ch tinh bét ng¾n bít. §èi víi tinh bét ®· ph©n t¸n th× liªn kÕt (1,4) α - D - glucozit nh¹y c¶m víi sù ph©n gi¶i axit h¬n so víi nh÷ng 15 ®iÓm ph©n nh¸nh (1,6 ) α - D. Tuy nhiªn, trong tinh bét, nh÷ng phÇn chøa nhiÒu liªn kÕt (1,4) α - D- glucozit ®Òu cã mÆt trong vïng kÕt tinh h¹t. V× vËy mµ liªn kÕt (1,6 ) α - D- glucozit trë nªn nh¹y c¶m vµ dÔ tiÕp cËn h¬n víi sù thuû ph©n axit. Sù thuû ph©n axit x¶y ra ë hai bíc sau:  Sù tÊn c«ng tríc hÕt vµo v« ®Þnh h×nh, giµu Ap. §Æc biÖt lµ nh÷ng ®iÓm ph©n nh¸nh (1,6 ) α - D - glucozit dÔ bÞ tÊn c«ng.  Sau ®ã tÊn c«ng chËm ch¹p vµo vïng kÕt tinh vµ vïng cã tæ chøc cao cña Ap vµ Am. S¶n phÈm cña sù thuû ph©n kh«ng hoµn toµn tinh bét gäi lµ dextrin. Dextrin lµ hçn hîp cña mono, oligo vµ polysacarit. Tuú theo nguån gèc vµ ®iÒu kiÖn thuû ph©n, møc ®é thuû ph©n mµ s¶n phÈm thu ®îc kh¸c nhau vÒ c¶ chÊt lîng vµ ph¹m vi sö dông. S¶n phÈm ®a d¹ng nªn tªn gäi cña chóng trong th¬ng m¹i còng rÊt kh¸c nhau vÝ dô tinh bét ‘s«i lo·ng’ (thin boiling starch), kÑo Bristish (Bristish gum), dextrin tr¾ng (white dextrin), dextrin thùc phÈm (canary dextrin), m¹ch nha (starch syrup) (33). Tªn chung cña chóng lµ gluxidex cã kÌm theo chØ sè DE (Dextrose Equivalent) ®Ó chØ kh¶ n¨ng khö tÝnh theo glucoz¬) cña lo¹i gluxidex ®ã. §êng glucoz¬ tinh khiÕt cã chØ sè DE = 100. S¶n phÈm cã chØ sè DE < 20 gäi lµ malto – dextrin vµ DE > 20 gäi lµ syro glucoz¬ kh« (dried glucoza syrup). Gluxidex th¬ng phÈm lµ d¹ng bét mÞn thu ®îc b»ng ph¬ng ph¸p sÊy phun dung dÞch thuû ph©n tinh bét (9). TÝnh chÊt cña tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit Tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit cã sù thay ®æi nhiÒu vÒ tÝnh chÊt so víi tinh bét cha biÕn tÝnh vµ cã thªm nh÷ng ®Æc tÝnh míi, chØ cßn gièng tinh bét ban ®Çu ë h×nh d¹ng vËt lÝ, chØ cã sù thay ®æi nhá vÒtÝnh lìng chiÕt mµ kh«ng cã sù thay ®æi trùc tiÕp vÒ h×nh d¹ng h¹t. §é nhít cña hå tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit gi¶m thÊp. Sù gi¶m ®é nhít cña hå tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit lµ do ph¸ huû vïng ®Þnh h×nh gi÷a c¸c mixen cña h¹t vµ lµm yÕu cÊu tróc cña h¹t råi dÉn ®Õn sù ph¸ huû h¹t ngay c¶ khi h¹t tr ¬ng kh«ng ®¸ng kÓ (27). Nguyªn nh©n lµm gi¶m ®é nhít cña hå tinh bét lµ do ®é hoµ tan cña nã trong níc s«i rÊt lín còng cã nghÜa lµ pha gi¸n ®o¹n cña nã gi¶m ®i. ChØ sè kiÒm cña tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit t¨ng lªn. ChØ sè kiÒm lµ lîng kiÒm 0.1 M tiªu tèn ®Ó hoµ tan 10 g tinh bét kh« ë nhiÖt ®é s«i trong thêi gian 1 giê. ChØ sè kiÒm cã liªn quan ®Õn nhãm andehit. Khi kÝch thíc ph©n tö tinh bét nhá th× sè lîng nhãm andehit t¨ng lªn. §iÒu nµy ph¶n ¸nh sù t¨ng chØ sè kiÒm theo qu¸ tr×nh thuû ph©n. Khèi lîng ph©n tö cña tinh bét biÕn tÝnh gi¶m, møc ®é trïng hîp còng gi¶m. VÝ dô, møc ®é trïng hîp (Pn) cña tinh bét khoai t©y gi¶m liªn tôc theo thêi gian. Cïng thuû ph©n tinh bét b»ng HCl 0,2 N ë 45 0C th× sau 1 giê biÕn tÝnh møc ®é trïng hîp lµ 1630, sau 4 giê gi¶m xuèng cßn 990. KÝch thíc ph©n tö tinh bét gi¶m nhê 16 vµo sù thuû ph©n b»ng axit nghÜa lµ sè nhãm khö t¨ng lªn khi møc ®é thuû ph©n t¨ng. Nã ®îc ®o b»ng chØ sè kiÒm. ChØ sè kiÒm t¨ng khi møc ®é thuû ph©n t¨ng. Tinh bét biÕn tÝnh b»ng ph¬ng ph¸p axit cã ®é bÒn mµng cao. V× vËy nã thÝch hîp trong viÖc øng dông ®Æc tÝnh t¹o gel, t¹o mµng cho s¶n phÈm. §é bÒn gel cña tinh bét t¨ng lªn b»ng c¸ch hiÖu chØnh ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt. V× vËy nÕu díi ®iÒu kiÖn thêng mµ sù biÕn ®æi ®îc tiÕn hµnh víi H2SO4 0.1 N ë thêi gian ph¶n øng th× sÏ t¹o thµnh tinh bét biÕn tÝnh cã ®é bÒn gel lín (26). 1.3. øng dông cña tinh bét biÕn h×nh Mét s¶n phÈm ®¹t chÊt lîng cao phï hîp víi thÞ hiÕu ngêi tiªu dïng cÇn ®¹t mét trong nh÷ng yªu cÇu nh: tr¹ng th¸i gel, ®é nhít s¸nh, ®é xèp, ®é cøng, ®é dai. VÒ mÆt thÈm mÜ cña s¶n phÈm yªu cÇu: ®é trong, ®é ®ôc, tÝnh kÕt cÊu (nh·o nhuyÔn, mÞn, t¹o bät), mµu s¾c… Tinh bét biÕn tÝnh cã mét vai trß quan träng trong viÖc t¹o ra c¸c tÝnh chÊt trªn cña s¶n phÈm øng dông mµ tinh bét kh«ng biÕn tÝnh ®«i khi kh«ng cã ®îc. Trªn c¬ së tham kh¶o c¸c nghiªn cøu vµ tµi liÖu cña mét sè t¸c gi¶ (15), (21), (30), (33) chóng t«i cã thÓ tæng hîp nh÷ng kh¶ n¨ng cã thÓ øng dông tinh bét biÕn h×nh trong c«ng nghiÖp thùc phÈm nh sau: 1.3.1. Kh¶ n¨ng t¹o gel Nh÷ng lo¹i tinh bét nh tinh bét ng« hay bét ngò cèc cã hµm lîng Am cao cã thÓ s¶n xuÊt ra nh÷ng s¶n phÈm cã tÝnh t¹o gel. C¸c d¹ng biÕn tÝnh axit cña nh÷ng lo¹i tinh bét nµy cã kh¶ n¨ng t¹o gel lín h¬n d¹ng kh«ng biÕn tÝnh cña chóng. Tinh bét s¾n d©y biÕn tÝnh axit còng nh tinh bét ng« biÕn tÝnh oxi ho¸ t¹o ra gel mÒm h¬n, do ®ã nã ®îc øng dông ®Ó t¹o gel mÒm cho c¸c s¶n phÈm thuéc lo¹i møt qu¶ ®«ng. 1.3.2. Kh¶ n¨ng t¹o ®é xèp, ®é cøng Víi tinh bét cã hµm lîng Am cao th× cã thÓ t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm cã ®é cøng tèt, nÕu nh sö dông ®ñ n¨ng lîng nÊu chÝn tinh bét vµ ph¸ vì ph©n tö Am ®Ó chóng liªn kÕt l¹i t¹o thµnh gel cøng. Tinh bét ng« biÕn tÝnh vµ c¸c dextrin chøa hµm lîng Am cao ®îc sö dông ®Ó t¹o ®é cøng cho c¸c s¶n phÈm thuéc lo¹i phomat. C¸c lo¹i dong riÒng, tinh bét ng«, tinh bét s¾n sau khi biÕn tÝnh axit cã ®é hoµ tan cao dïng ®Ó thay thÕ mét phÇn nguyªn liÖu trong s¶n phÈm b¸nh quy t¹o ®é xèp vµ ®é dßn cho b¸nh. 1.3.3. Kh¶ n¨ng t¹o ®é trong, ®é ®ôc cho s¶n phÈm Tinh bét ®· hå ho¸ thêng cã ®é trong suèt nhÊt ®Þnh. ChÝnh ®é trong suèt nµy cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi nhiÒu s¶n phÈm. Tinh bét cña c¸c h¹t ngò cèc lo¹i nÕp, tinh bét cña cñ, rÔ cñ thêng cã hå trong suèt h¬n tinh bét cña c¸c lo¹i ngò cèc b×nh thêng. 1.3.4. Kh¶ n¨ng t¹o kÕt cÊu C¸c lo¹i tinh bét nh tinh bét ng« biÕn tÝnh hay tinh bét s¾n cã thÓ øng dông ®Ó t¹o kÕt cÊu cã ®é nhuyÔn, ®é mÞn mµng cho s¶n phÈm. Dùa vµo kh¶ n¨ng nµy cña 17 tinh bét biÕn tÝnh ngêi ta øng dông nã ®Ó thay thÕ mét phÇn chÊt æn ®Þnh trong s¶n xuÊt yoaurt, kem s÷a… Ngoµi c¸c chøc n¨ng t¹o ra c¸c tÝnh chÊt ®Æc trng ë trªn cho c¸c lo¹i s¶n phÈm tinh bét biÕn tÝnh cßn tham gia vµo tÝnh æn ®Þnh cña s¶n phÈm khi b¶o qu¶n nh: gi÷ mïi, gi÷ Èm vµ gi¶m bít t¸c ®éng cña vi sinh vËt. 1.3.5. Kh¶ n¨ng gi÷ mïi, gi÷ Èm Sù mÊt Èm rÊt khã h¹n chÕ ®èi víi bÊt mét lo¹i s¶n phÈm nµo trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n. Tinh bét hå ho¸ cã ¸i lùc víi níc, nÕu nÊu ®óng quy c¸ch sÏ gãp phÇn h¹n chÕ sù mÊt Èm nµy. Sö dông c¸c dextrrin cña s¾n vµ cña tinh bét giµu Am sÏ t¹o nªn mét líp mµng ng¨n c¶n sù mÊt Èm. Mét sè lo¹i dextrin thùc phÈm vµ c¸c tinh bét biÕn tÝnh tõ ng«, s¾n cñ ®îc dïng ®Ó gi÷ mïi vµ gi÷ tÝnh æn ®Þnh cña thøc uèng, chèng sù oxi ho¸ vµ mÊt mµu. 1.3.6. H¹n chÕ t¸c ®éng cña vi sinh vËt Trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n c¸c s¶n phÈm thùc phÈm, h háng do vi sinh vËt g©y ra lµ kh«ng tr¸nh khái vµ kh«ng thÓ ng¨n chÆn chóng. Nhng tinh bét biÕn tÝnh cã thÓ lµm gi¶m bít sù t¸c ®éng cña vi sinh vËt. §iÒu nµy ®Æc biÖt quan träng trong c«ng nghÖ ®å hép. Nh÷ng thùc phÈm giµu chÊt bÐo hay chÊt dÇu nh b¬ ®Ëu vµ níc uèng socola cã thÓ ®îc lµm láng, ®Ó ®ãng gãi kh« b»ng c¸ch cho vµo nh÷ng dextrin cña tinh bét ng« hoÆc tinh bét s¾n. Bªn c¹nh cña viÖc sö dông ®Ó t¹o ®é s¸nh vµ kÕt cÊu, tinh bét biÕn tÝnh cßn ®îc dïng ®Ó lµm gi¶m bít gi¸ thµnh cña s¶n phÈm. C¸c thµnh phÇn ®¾t ®á nh bét cµ chua, bét tr¸i c©y cã thÓ pha thªm víi c¸c lo¹i tinh bét nµy. Mét sè lo¹i thùc phÈm ®¾t tiÒn mµ cã thµnh phÇn nh bét khoai t©y kh«, bét tr¸i c©y kh« vµ bét cacao cã thÓ sö dông ®Ó t¹o hçn hîp víi tinh bét biÕn tÝnh, h¬ng liÖu vµ c¸c lo¹i thùc phÈm rÎ tiÒn h¬n nh»m mang l¹i ý nghÜa kinh tÕ cao. Tinh bét biÕn tÝnh, dextrin ®îc sö dông trong viÖc thay thÕ b¬ trong kem ®¸, s÷a ®¸, dÇu thùc vËt trong salad, shortening… Tinh bét biÕn tÝnh vµ dextrin ®îc sö dông rÊt thµnh c«ng trong viÖc thay thÕ cazeinat trong chÊt nhò ho¸ thÞt, cµ phª s÷a vµ phomat. Ngoµi ra, tinh bét biÕn tÝnh cßn ®îc sö dông trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c nh s¶n xuÊt giÊy. Tinh bét oxi ho¸ lµm t¨ng sè nhãm cacboxyl vµ mét sè nhãm cacbonyl. Nã lµ nguyªn nh©n lµm thay ®æi tÝnh chÊt lÝ, ho¸ cña h¹t tinh bét. HÇu hÕt tinh bét oxi ho¸ chøa kho¶ng 1.1% nhãm cacbonyl nhãm nµy ®ãng vai trß quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh tÝnh chÊt cña dÉn xuÉt cña tinh bét sö dông trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt giÊy. Trong nghµnh c«ng nghiÖp nµy tinh bét ®ãng mét vai trß lµ chÊt kÕt dÝnh phñ cho chÊt mµu. Tinh bét oxi ho¸ kho¶ng 80 – 85% ®îc sö dông trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt giÊy. Tinh bét biÕn tÝnh còng ®îc sñ dông nh mét chÊt bÒ mÆt giÊy vµ b×a cact«ng. ë ®©y, tinh bét oxi ho¸ bÝt kÝn nh÷ng lç trèng lµm t¨ng ®é bÒn cña bÒ mÆt giÊy vµ cung cÊp kh¶ n¨ng chÞu mùc. 18 Tinh bét oxi ho¸ vµ axit ho¸ ®îc sö dông ®Ó hå sîi b«ng, sîi pha vµ t¬ nh©n t¹o trong c«ng nghiÖp dÖt. Nhê ®é nhít cña tinh bét biÕn tÝnh gi¶m nhiÒu nªn ®îc dïng réng r·i trong c«ng nghiÖp dÖt ®Ó hå sîi däc: sîi b«ng cã pha hoÆc kh«ng pha, sîi tæng hîp, sîi visco, axetat, t¬ t»m. Ngoµi ra, tinh bét biÕn tÝnh b»ng axit lµ t¸c nh©n lµm thay ®æi kÝch thíc cña sîi ®Ó t¨ng ®é bÒn vµ tÝnh chèng mßn trong thao t¸c dÖt. Nã còng ®îc sö dông trong viÖc hoµn thµnh sîi v¶i, hÇu hÕt lµ v¶i coton ®Ó t¨ng ®é cøng cña s¶n phÈm. Ch¬ng 2 T×nh h×nh s¶n xuÊt, sö dông, nghiªn cøu tinh bét vµ tinh bét biÕn h×nh trªn thÕ giíi 2.1. T×nh h×nh s¶n xuÊt vµ sö dông c¸c s¶n phÈm tinh bét trong níc vµ trªn thÕ giíi 2.1.1. LÞch sö ph¸t triÓn cña nghµnh s¶n xuÊt tinh bét ViÖc sö dông tinh bét ®· biÕt ®Õn rÊt sím tõ nh÷ng n¨m 3500 – 4000 tríc c«ng nguyªn. Tuy nhiªn viÖc sö dông nµy kh«ng ®îc lÞch sö ghi chÐp l¹i. Con ngêi chØ biÕt sö dông tinh bét nh mét chÊt kÕt dÝnh ®Ó liªn kÕt (33). Nhµ sö häc vµ triÕt häc Caius Plinius Secundus ®· miªu t¶ vÒ viÖc lµm nh½n bÒ mÆt giÊy b»ng tinh bét lóa m× vµo n¨m 130 tríc c«ng nguyªn. Pliny ®· m« t¶ viÖc sö dông tinh bét lóa m× ®Ó lµm tr¾ng quÇn ¸o. Nh÷ng tµi liÖu cña Trung quèc vµo kho¶ng n¨m 312 sau c«ng nguyªn ®· m« t¶ kÝch thíc h¹t tinh bét. Lóc ®ã, qui tr×nh s¶n xuÊt tinh bét nh sau: h¹t ngò cèc ®em ng©m trong níc 10 ngµy, sau ®ã Ðp vµ ®em trén víi níc s¹ch. TiÕp sau ®ã ®em läc trªn v¶i len, níc läc ®em l¾ng, röa l¹i víi níc vµ ®em ph¬i n¾ng. KÓ tõ ®ã tinh bét ®îc biÕt ®Õn vµ sö dông víi nhÒu môc ®Ých kh¸c nhau: lµm cøng v¶i, lµm thÈm mÜ, lµm tr¾ng quÇn ¸o… Khi c«ng nghiÖp tinh bét trë thµnh mét nghµnh c«ng nghiÖp quan träng, th× ngêi ta b¾t ®Çu quan t©m ®Õn qu¸ tr×nh biÕn ®æi cña tinh bét. B¾t ®Çu tõ sù kh¸m ph¸ 19 quan träng cña Keerchoff vµo n¨m 1811. ¤ng cho r»ng ®êng cã thÓ s¶n xuÊt tõ tinh bét khoai t©y víi axit lµ chÊt xóc t¸c trong qu¸ tr×nh thuû ph©n tinh bét. Sau ®ã lµ sù kh¸m ph¸ t×nh cê mét ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt dextrin hiÖn nay gäi lµ Gum Anh quèc. ë Ch©u ¢u, viÖc sö dông tinh bét lóa m× vµ ®¹i m¹ch ®· cho tinh bét khoai t©y tr¾ng ®îc s¶n xuÊt mét lîng lín ë Netherlands vµ §øc. ë Ch©u MÜ, nhµ m¸y tinh bét ®Çu tiªn do Gilbert s¸ng lËp ë Vtica, New york n¨m 1807, sau ®ã ®îc thay ®æi ®Ó s¶n xÊt tinh bét ng« n¨m 1849. Sù thay ®æi tõ bét m× sang tinh bét b¾p b¾t ®Çu b»ng nh÷ng tiÕn bé trong s¶n xuÊt cña Thomas Kingsford vµo n¨m 1842, trong ®ã tinh bét ng« ®îc tinh chÕ b»ng ph¬ng ph¸p kiÒm. Nhµ m¸y bét m× George Fox b¾t ®Çu tõ n¨m 1842 ë Cincinnati còng ®îc biÕn ®æi thµnh nhµ m¸y bét b¾p vµo n¨m 1854. ViÖc sö dông tinh bét khoai t©y t¨ng nhanh cho ®Õn n¨m 1895, cã 64 nhµ m¸y ho¹t ®éng trong ®ã 44 lµ ë Vlaine. gÇn ba th¸ng ho¹t ®éng ®· s¶n xuÊt 24 triÖu pound tinh bét chñ yÕu cung cÊp cho c¸c nhµ m¸y dÖt. Sau kh¸m ph¸ cña Keerchoff vµo n¨m 1811, siro dextrose, tøc lµ D – glucoz¬ (sweet dextrose) cã thÓ s¶n xuÊt b»ng con ®êng thuû ph©n tinh bét b»ng axit, nhiÒu nhµ m¸y ®îc x©y dùng ®Ó s¶n xuÊt siro ngät. trong vßng mét n¨m , c¸c nhµ m¸y ®îc x©y dùng ë Munich, Dreseen, Bochman vµ Thorin. N¨m 1876, níc §øc mét m×nh ®· cã 47 nhµ m¸y s¶n xuÊt siro dextrose tõ tinh bét khoai t©y ®Ó s¶n xuÊt 33 triÖu pound siro vµ 11 triÖu pound chÊt ngät ®Æc. Nhµ m¸y siro cã dung tÝch 30 gallon mçi ngµy ®îc kh¸nh thµnh n¨m 1831 ë c¶ng Sacket Harbor, New York nhng sím thÊt b¹i. N¨m 1880, cã 140 nhµ m¸y tinh bét s¶n xuÊt tinh bét ng«, lóa m×, khoai t©y vµ g¹o. N¨m 1902, c«ng ty tinh chÕ ®êng glucoz¬ s¸t nhËp víi c«ng ty tinh bét quèc gia trë thµnh c«ng ty s¶n xuÊt ng«, ®· chiÕm 80% s¶n lîng trong nghµnh c«ng nghiÖp tinh bét ng«, víi n¨ng suÊt 65000 gi¹ mçi ngµy. Cuéc chiÕn th¶m khèc vÒ gi¸ c¶ gi÷a c¸c c«ng ty cuèi cïng lµ sù ra ®êi cña c«ng ty tinh chÕ ng« vµo n¨m 1906. §Õn 1958, c«ng ty nµy ®· lµ c«ng ty tèt nhÊt vµ cã s¶n lîng cao nhÊt cña níc MÜ. 2.1.2. T×nh h×nh s¶n xuÊt vµ sö dông c¸c s¶n phÈm tinh bét trªn thÕ giíi Tinh bét xuÊt hiÖn kh¾p n¬i trªn thÕ giíi thùc vËt nhng chØ cã mét sè nguyªn liÖu ®îc dïng phæ biÕn trong th¬ng m¹i. Trªn 90% tinh bét s¶n xuÊt t¹i Mü tõ ng«, khoai t©y, lóa m×. Khoai t©y còng ®ãng vai trß quan träng trong c«ng nghiÖp tinh bét cña Ch©u ¢u nh Ph¸p, §øc, Hµ Lan vµ Thôy §iÓn. Tinh bét s¾n vµ tinh bét cä (Sago starch) ®îc s¶n xuÊt nhiÒu ë c¸c quèc gia nhiÖt ®íi nh Brazil, miÒn ®«ng níc Mü, Ch©u Phi (45)… Cã gi¸ trÞ nhÊt lµ tinh bét huúnh tinh ® îc s¶n xuÊt ë Ch©u Phi, St. Vincent, Caribean (35). Theo tµi liÖu ®îc cung cÊp bëi A.C.C n¨m 1996 th× s¶n kîng nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm tinh bét trªn thÕ giíi vµ EU vµo n¨m 1995 xÊp xØ 37.10 6 tÊn ®îc s¶n xuÊt tõ ng«, s¾n lóa m× vµ khoai t©y, trong ®ã 27.6 10 6 tÊn (74%) lµ tinh bét ng«, 3.7106 (10%) lµ tinh bét s¾n, 2.9 106(8%) lµ tinh bét lóa m× vµ 2.7 106 (7%) lµ tinh bét 20