Tài liệu Báo cáo tính năng công nghệ của tinh bột

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM ---------- BÁO CÁO MÔN : HÓA HỌC THỰC PHẨM ĐỀỀ TÀI TÍNH NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA TINH BỘT GVHD: Th.S. Đặng Thị Ngọc Dung NHÓM 3 PHẠM MẠNH QUYẾẾT : 13116112 MÃ VĂN TUẤẾN : 13116181 NÌNH VĂN CƯỜNG : 13116011 TP HCM-2014 MỤC LỤC I. Tổng quan về tinh bột……………………………………………….....1 1. Amylose……………………………………………………………….2 a) Cấu trúc hóa học……………………………………………….2 b) Độ hòa tan, tính lưu biến………………………………………3 c) Cấu trúc xoắn…………………………………………………..3 d) Khả năng tạo phức……………………………………………..4 e) Các tính chất đặc trưng………………………………………...4 2. Amylopectin…………………………………………………………..5 a) Cấu trúc hóa học……………………………………………….5 b) Độ hòa tan, tính lưu biến………………………………………7 c) Cấu trúc xoắn………………………………………………......7 d) Khả năng tạo phức……………………………………………..7 e) Các tính chất đặc trưng………………………………………...7 II. Cấu trúc tinh thể của tinh bột…………………………………………8 III. Tính năng công nghệ của tinh bột……………………………………10 1. Khả năng hấp thụ nước và sự hồ hóa của tinh bột……………………10 2. Độ trong của hồ tinh bột………………………………………………12 3. Khả năng tạo sợi của tinh bột…………………………........................12 4. Khả năng phồng nở của tinh bột………………………………………13 5. Khả năng tạo màng của tinh bột………………………………………14 6.Tính chất nhớt dẻo của tinh bột.............................................................15 7. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa tinh bột …….....................................16 IV. Ứng dụng của tinh bột………………………………………………….17 1. Tinh bột………………………………………………………………...17 2. Tinh bột biến tính………………………………………………………18 Tài liệu tham khảo………………………………………………….....................24 I. Tổng quan vềề tinh bột  Tinh bột là polisaccarit chủ yềếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây.Trong tự nhiền tinh bột là hợp châết hữu cơ râết ph ổ biềến và dồềi dào , chỉ đứng sau xenlulozơ. Tinh bột được hình thành từ nh ững h ạt nhỏ trong suồết quá trình trưởng thành và l ớn lền c ủa cây. Trong th ời kì ‘ngủ’ và nảy mâềm , tinh bột là châết dự trữ năng l ượng cho cây . Tinh bột giữ chức năng sinh học giồếng nhau đồếi v ới con ng ười và đ ộng v ật . Trong thực vật ,tinh bột thường có mặt dưới dạng khồng hòa tan trong nước nền có thể tích tụ một lượng nước lớn trong tềế bào mà khồng ảnh hưởng đềến áp suâết thẩm thâếu . Do đó, có th ể thu đ ược m ột lượng lớn tinh bột từ nhiềều nguồền phong phú trong t ự nhiền . Tinh b ột đại diện cho 60%-90% tổng sản lượng các loại lương thực như ngồ, khoai tây , lúa mì , củ săến , săến dây , gạo , đậu, ở m ột sồế qu ả nh ư chuồếi , táo .Hàm lượng và thành phâền hóa học của tinh b ột ph ụ thu ộc vào giồếng cây , điềều kiện trồềng trọt.  Tinh bột khồng phải là một châết riềng biệt , nó bao gồềm 2 thành phâền là amilozo và amilopectin . Hai châết này khác nhau vềề tính châết v ật lý cũng như tính châết hóa học .Dựa vào sự khác nhau đó có th ể phân chia được 2 thành phâền trền để điềều chềế dạng tinh khiềết . Các ph ương pháp để tách và xác định hàm lượng amilozơ và amilopectin là - Chiềết rút amilozơ băềng nước nóng - Kềết tủa amilozơ băềng rượu - Hâếp thụ chọn lọc amilozơ trền xenlulozơ .  Tinh bột là loại polisaccarit có khồếi lượng phân tử cao gồềm các đ ơn v ị Glucozơ được nồếi với nhau bởi các liền kềết -Glycozit , có cồng th ức phân t ử là (C6H10O5)n , ở đây có thể từ vài trăm đềến hơn 1 triệu . Tinh bột giữ vai trò trong cồng nghiệp thực phẩm do những tính châết vật lý của chúng . Tinh bột thường được dùng làm châết tạo nhớt sánh cho các thực phẩm d ạng lỏng hoặc là tác nhân làm bềền keo hoặc nhũ tương nh ư các yềếu tồế dính và làm đặc tạo độ cứng , độ đàn hồềi cho nhiềều loại thực phẩm . Ngoài ra , tinh bột còn nhiềều ứng dụng trong dược phẩm, cồng ngiệp dệt, hóa dâều. 1. Amylose. a) Cấu trúc hóa học. - Amylose là một polymer mạch thẳng cấu tạo từ D – glucopyranose nhờ các liên kếtα – 1,4 – glucozit. Hình I.1. Công thức cấu tạo của Amylose. - Quá trình thủy phân của amylose có thể được tiến hành bằng các enzyme α – amylose, β – amylase và glucoamylase. - Trong amylose có khoảng 0,1 % các liên kết phân nhánh α – 1,6 nên β – amylase thường không thể thủy phân được amylose một cách hoàn toàn. - Trọng lượng phân tử amylose trong khoảng 105 – 106 . - Mức độ polymer hóa DP ( Degree of Polymerisation ) từ 1000 – 2000 (thấp) và 4500 – 6000 ( cao ). Hình I.2. cấu trúc một phần của amylose. b) Độ hoà tan tính lưu biến. - Amylose thu được bằng phương pháp công nghiệp thường là sản phẩm thoái hóa nên không hòa tan. - Amylose mới tách ra từ tinh bột bằng phương pháp tạo phức với n – butanol ở dạng bột xốp khô, có thể hòa tan dễ dàng trong nước nóng đến 15%. - Amylose cũng có thể hòa tan trong dung dịch kiềm loãng, tại nồng độ kiềm tối ưu. - Do trọng lượng phân tử lớn và có cấu tạo mạch thẳng nên độ nhớt của dung dịch amylose thu được cũng cao. - Dung dịch amylose rất dễ tạo keo, ngay cả khi ở nhiệt độ cao. Tốc độ tạo keo là hàm của thời gian, nhiệt độ, pH, nồng độ và phương pháp hòa tan. c) Cấu trúc xoắn. - Tham gia vào thành phần cấu tạo trong cấu trúc tinh thể dạng B là các sợi amylose xoắn kép song song ngược chiều, được sắp xếp cạnh nhau thao hình lục giác, vùng tâm của hình lục giác chứa đầy nước. Hình I.3 cấu trúc xoắn của amilose. - Cấu trúc tinh thể tinh bột dạng A tương tự như dạng B, nhưng tâm hình lục giác không chứa nước mà chứa nước mà là một chuỗi xoắn kép khác, khiến cho toàn bộ “ bó sợi “ có cấu trúc chặt chẽ hơn và trong trường hợp này chỉ có 8 phân tử nước nằm xen kẽ giữa các chuỗi xoắn kép. - Điều kiện môi trường có thể làm thay đổi cấu hình của các chuỗi xoắn kép. - Nhiều phân tử như iodine, acid béo, các ester của acid béo, acid hydroxycarboxylic, có khả năng tạo thành một dạng mắt lưới với amylose. - Kích thước của phòng helix ( khoảng 13,7 A0 – 16,2 A0 ) có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng tạo phức của amylose. d) Khả năng tạo phức. - Amylose, đặc biệt là từ ngũ cốc có thể tạo phức với một lượng tương đối lớn lipid. - Lipid làm tăng độ bền của cấu trúc helix, và giảm khả năng trương nở của tinh bột ngũ cốc. - Khả năng này có thể được cải thiện khi có mặt một số alcohol, như etanol, amyl alcohol,Chính các alcohol này chui vào bên trong vòng xoắn ưa béo và đẩy lipid ra khỏi cấu trúc helix. - Các phức được làm khô thường rất bền, ví dụ phức giữa amylose và vitamin A, tính chất này được dùng để tránh hiện tượng oxy hóa, bảo vệ vitamin A trong thuốc và thức ăn gia súc. e) Các tính chất đặc trưng. - Phản ứng đặc trưng với iodine cho màu xanh dương. - Dung dịch không bền, ở nhiệt độ thấp chuyển sang trạng thái vô định gây kết tủa không thuận nghịch gọi là sự thoái hóa tinh bột. Bảng I.1.Thành phần amilose và amilopectin của một số loại tinh bột: Loại tinh bột Amylose % Amilopectin,% Gạo 18.5 81.5 Nếp 0.3 99.7 Bắp 24 76 Đậu xanh 54 46 Khoai tây 20 80 Khoai lang 19 81 Khoai mì 17 83 2. Amylopectin. a) Cấu tạo hóa học. - Amylopectin là một glucan phân nhánh - Trong phân tử Amylopectin ngoài liên kết α – 1,4, tỷ lệ liên kết phân nhánh α – 1,6 chiếm khoảng 4 %. - Trung bình, mỗi nhánh của amylopectin chứa khoảng 15 – 30 gốc glucose. Hình I.3 Một phần cấu trúc của amylopectin. - Amylopectin có khối lượng phân tử nằm trong khoảng 500 ngàn đến 1000000 dalton. - Amylopectin thường phân bố ở phía ngoài hạt tinh bột. - Cấu tạo của amylopectin còn lớn và dị thể hơn amyloza nhiều.Trong tinh bột tỉ lệ amyloza/amylopectin khoảng ¼.Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc vào thời tiết mùa vụ hay cách chăm bón. - Sự khác biệt giữa amylose với amylopectin không phải luôn luôn rõ nét.Bởi lẽ các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có những tính chất giống như amylopectin. Hình I.4. Dạng amylopectin của tinh bột. b) - Độ hòa tan. Amylopectin chỉ tan được trong nước ở nhiệt độ cao tạo thành dung dịch có độ nhớt cao và rất bền vững. Amylopectin không có khả năng tạo phức với butanol và các hợp chất hữu cơ khác,không bị hấp thụ trên cellulose c) - Cấu trúc xoắn. Tương tự amylose, amylopectin cũng có cấu trúc xoắn kép với các chuỗi helix song song. - Cấu trúc tinh thể của tinh bột có liên quan chặt chẽ đến thành phần amylopectin và khả năng tạo chuỗi xoắn kép. d) - Khả năng tạo phức. Amylopectin không có khả năng tạo phức với butanol và các hợp chất hữu cơ khác,không bị hấp thụ trên cellulose e) - Các tính chất đặc trưng. Amylose bắt màu xanh với Iodine,màu này mất đi khi đun nóng, hiện lại màu khi nguội. - Amylose bị kết tủa bởi rượu butylic.Trong phân tử amylose có một đầu có tính khử và một đầu không có tính khử. - Quá trình thủy phân tương tự như amylose, β – amylase không thủy phân được các liên kết nhánh α – 1,6. Phần mạch nhánh còn sót lại được gọi là các dextrin giới hạn. - Khi đung nóng trong nước, tạo thành dung dịch đặc, trong, dính và có độ nhớt cao. Độ nhớt giảm nhanh trong môi trường acid, trong quá trình hấp tiệt trùng và khi chịu một lực cắt. - Amylopectin không bị thoái hóa, khả năng tạo gel cũng kém ( trừ khi ở nồng độ rất cao ). II. - - - CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA TINH BỘT. Hạt tinh bột có dạng hình tròn, bầu dục hoặc đa giác. Hạt tinh bột khoai tây có kích thước lớn nhất, còn hạt tinh bột gạo có kích thước nhỏ nhất. Trong cùng một loại tinh bột, hình dáng kích thước của các hạt cũng không giống nhau. Kích thước các hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ lý khác nhau như nhiệt độ hồ hóa, khả năng hấp thụ xanh methylene, Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, còn hạt lớn thường có cấu tạo xốp hơn. Hình II.1. cấu trúc tinh thể của một số loại hạt tinh bột. Cấu trúc tinh thể: Tinh bột có bản chất bán tinh thể với nhiều mức độ khác nhau, thường từ 15 – 45 % khi ở dạng hạt. Theo nhiều tác giả, amylose có khả năng tạo các chuỗi xoắn kép và có vai trò trong việc tạo cấu trúc tinh thể của tinh bột. Nhưng một số nghiên cứu mới đây lại cho rằng khả năng tạo cấu trúc tinh thể của tinh bột liên quan nhiều hơn đến amylopectin. - - - - Trong lớp tinh thể, các đoạn mạch thẳng của amylopectin liên kết với nhau tạo thành các sợi xoắn kép, xếp thành dãy và tạo thành chum trong khi phần mạch nhánh nằm trong các lớp vô định hình. Người ta ước tính rằng, có khoảng 80% các phân tử amylopectin nằm trong cấu trúc chùm và khoảng 10 – 20 % các phân tử amylopectin tham gia vào các kiên kết giữa các chùm với nhau. Các nghiên cứu bằng X quang cho biết hai kiểu cấu trúc tinh bột từ các nguồn khác nhau.  Dạng A: tìm thấy trong tinh bột ngũ cốc, các sợi xoắn kép thường rất dày đặc  Dạng B: có ở các loại củ cho tinh bột như khoai tây. Chuỗi xoắn kép tạo thành các khoảng trống để phân tử nước có thể xâm nhập vào.  Dạng C: cấu trúc hỗn hợp của dạng A và B được tìm thấy trong tinh bột của các cây họ đậu và các cây nhiệt đới cho củ như cây mì. Các nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử, nguyên tử và những nghiên cứu enzyme cho thấy các lớp tinh thể và vô định hình của phân tử amylopectin tạo thành một cấu trúc hình cầu. Các hạt cầu cói kích thước lớn ( 50 – 500 nm ) tạo ra các lớp tinh thể cứng, còn các hạt hình cầu nhỏ ( 20 – 50 nm ) tạo ra lớp bán tinh thể mềm. Bảng II.1.đặc điểm của một số hệ thống tinh bột Nguồn Kích thước Hình dạng Hàm lượng Nhiệt độ hồ Hạt ngô 10-30 Đa giác 2 67-75 Lúa mì 5-50 Tròn 5 56-80 Lúa mạch đen 5-50 Tròn dài 2 46-62 Đại mạch 5-40 Bầu dục 68-90 Yến mạch 5-12 Đa giác 55-85 Lúa 2-10 Đa giác 13-35 70-80 Đậu đổ 30-50 Tròn 46-54 60-71 Kiều mạch 5-15 Tròn dẹp Chuối 5-60 Tròn 1 Khoai tây 1-120 Bầu dục 2 56-69 Khoai lang 5-50 Bầu dục 2 52-64 Sắn 5-35 Tròn 10-130 Bầu dục Dong riềng - 38-41 III. Tính năng công nghệ của tinh bột 1. Khả năng hấp thụ nước và sự hồ hóa của tinh bột. Quá trình trương nở:  Khi hòa tan tinh bột vào nước do kích thước phân tử của tinh bột lớn nên đầu tiên các phân tử sẽ xâm nhập vào giữa các phần tử tinh bột.  Tại đây chúng sẽ tương tác với nhóm hoạt động của tinh bột, quay cực, các phổ hồng ngoại và glucoza, tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liên kết ở mắt xích nào đó của phân tử tinh bột bị yếu đi do đó phân tử tinh bột bị xê dịch rồ bị “rão” ra và trương lên.  Quá trình trương xảy ra không hạn chế sẽ làm bung các phân tử tinh bột và hệ chuyển thành dạng dung dịch. Quá trình trương luôn luôn đến trước quá trình hòa tan và đây là một quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài.  Độ tăng kích thước trung bình của một sồế loại tinh b ột khi ngâm vào nước như sau: tinh bột băếp: 9,1%, tinh bột khoai tây: 12,7%, tinh b ột săến: 28,4%. Quá trình hấp thụ nước:  Ở trạng thái tự nhiên, các phân tử tinh bột liên kết với nhau bằng liên kết hydro rất bền. Ở nhiệt độ lạnh, tinh bột vẫn có thể hấp thụ nước một cách thuận nghịch nhưng với một lượng rất nhỏ.  Liên kết với nước kiểu 1 H R–O O–R H Khi hấp thụ nước sẽ xảy ra sự hydrat hóa các nhóm hydroxyl tự do và kết quả là tạo thành liên kết hydro với nước theo kiểu 2.  Liên kết với nước kiểu 2: Nhiệt độ tăng làm đứt các liên kết hydro kiểu 1, và làm khả năng hấp thụ nước tăng. Nhệt độ tăng cao quá sẽ làm đứt tiếp các liên kết hydro kiểu 2. Nói chung quá trình hydrat hóa tinh bột trong nước gồm các giai đoạn sau: Hạt tinh bột Hấp thụ nước qua vỏ lỏng Hydrat hóa và trương nở đứt các liên kết phân tử Phân tán Ngưng tụ nước Phá vỡ vỏ hạt Dung dịch Nhiệt độ hồ hóa:  Là nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái ban đầu có mức độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo. Các hạt tinh bột có kích thước và nguồn gốc khác nhau thì có nhiệt độ hồ hóa khác nhau.Các hạt nhỏ có cấu tạo chặt, liên kết hydro kiểu 1 rất bền nên nhiệt độ hồ hóa các hạt nhỏ lớn hơn nhiệt độ hồ hóa của các hạt lớn, vì thế nhiệt độ hồ hóa của tinh bột thường là một khoảng nhiệt độ chứ không phải một điểm. Tùy điềều kiện hồề hóa như nhiệt độ, nguồền gồếc tinh bột, kich th ước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biềến đổi một cách rộng lớn.  Hạt tinh bột lúa nềếp và lúa thường có nhiệt độ hồề hóa giồếng nhau. Nhiệt độ hồề hóa có thể dao động từ 55 đềến 790C phụ thuộc vào giồếng và điềều kiện canh tác.Nhiệt độ hồề hóa của cùng 1 loại giồếng có th ể khác nhau đềến 100C . Nhiệt độ hồề hóa có thể chia ra 3 loại: loại thâếp 690C, loại trung gian 70-740C, và loại cao 740C. Lúa ở vùng nhiệt đới có nhiệt độ hồề hóa loại trung gian hay loại thâếp. Điềều kiện nhi ệt đ ộ trong quá trình hình thành hạt có ảnh hưởng đềến nhiệt đ ộ hồề hóa c ủa tinh bột. Nhiệt độ hồề hóa phản ánh độ bềền của hạt tinh b ột t ới s ự tác đ ộng của các loại thuồếc thử khác nhau. Đồếi với tinh b ột lúa nềếp thì biền đ ộ tổn thâết lớn hơn so với lúa thường. Những sự khác bi ệt vềề nhi ệt đ ộ hồề hóa phản ánh rõ tới thời gian nâếu gạo. Nâếu gạo có nhiệt đ ộ hồề hóa cao seẽ kéo dài thời gian vài phút so với gạo có nhiệt độ hồề hóa thâếp. G ạo có nhiệt độ hồề hóa thâếp khi nâếu seẽ băết đâều hút nước và tr ương n ở ở nhi ệt độ thâếp hơn so với gạo có nhiệt độ hồề hóa cao. Nhiệt độ hồề hóa cũng có thể phản ánh độ rồẽng tương đồếi của nội nhũ. Nhiệt độ hồề hóa là nhi ệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đâều có độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo, nhiềều tính châết ch ức năng và tính châết cơ câếu trúc của tinh bột chỉ được thể hiện rõ sau khi đã được hồề hóa (tính nhớt, dẻo, dai, bềền, độ trong suồết, khả năng tạo gel, t ạo đ ộ đ ặc, tạo màng...).Trong cồng nghiệp dệt, giâếy thì nhiệt đ ộ hồề hóa là 1 thồng sồế râết câền thiềết. Trong cồng nghiệp biềến hình thì nhi ệt đ ộ hồề hóa là mồếc quan trọng để điềều chỉnh các thồng sồế cồng nghệ  Trong quá trình hồ hóa độ nhớt tinh bột tang đến một khoảng cực đại rồi giảm xuống. Tinh bột tự nhiên Ngô Ngô nếp Lúa miến Sắn Gạo Lúa mì Khoai tây  Nhiệt độ hồ hóa (toC) 62-73 62-72 68-75 52-59 68-74 59-62 59-70 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hóa tinh bột:  Thành phần amylose và amylopectin: amylose xắp xếp thành chùm song song được định hướng chặt chẽ hơn amylopectin vốn có xu hướng cuốn lại thành hình cầu, có cấu trúc khó cho nước đi qua.  Các ion kim loại liên kết với tinh bột: các chuỗi trong mạch tinh bột chứa các ion tích điện trái dấu sẽ đẩy nhau làm lỏng lẻo cấu trúc tinh bột dẫn đến thay đổi nhiệt độ hồ hóa.  Các muối vô cơ ở nồng độ thấp phá hủy các liên kết hydro nên làm tăng khả năng hòa tan của tinh bột, tuy nhên ở nồng độ cao nó gây hện tượng kết tinh của tinh bột và giảm sự hydrat hóa.  pH của môi trường. Sự có mặt của các chất không điện ly như đường, rượu cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ hồ hóa và làm cho nhiệt độ hồ hóa tăng lên 2. Độ trong của hồ tinh bột.  Tinh bột đã hồ hóa thường có một độ trong suốt nhất định. Độ trong của hồ tinh bột đã hồ hóa có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều sản phẩm thực phẩm ->tạo cảm quan cho thực phẩm .  Hồ tinh bột của các loại ngũ cốc loại nếp, tinh bột củ, rễ, thường trong hơn các hạt ngũ cốc bình thường ( hạt tẻ).  Sự có mặt của các chất khác nhau cũng sẽ có sự ảnh hưởng đến độ trong suốt đó. Các đường thường làm tăng đáng kể độ trong của hồ tinh bột, ngược lại các chất nhũ hóa như glixerinmonosterat lại làm đục hồ tinh bột. Các chất hoạt động bề mặt như sodium laurilsulphat dễ tạo phức với amylose và có tác dụng làm tăng độ trong của hồ. 3. Khả năng tạo sợi. - Tinh bột cũng có khả năng tạo sợi, người ta sử dụng tính năng này để sản xuất các loại bún, miến, hủ tiếu, mì. - Có thể tạo sợi bằng cách cho dịch tinh bột qua một bản đục lỗ với đường kính thích hợp. Khi đùn qua lỗ này chúng sẽ định hướng theo dòng chảy, các phân tử tinh bột có xu hướng kéo căng ra và sắp xếp song song với nhau theo phương của trọng lực. - Các sợi ra khỏi khung còn ướt, nhúng chúng ngay vào bể nước nóng để hồ hóa và định hình sợi bún do tác dụng của nhiệt. - Các phân tử tinh bột đã được sắp xếp trong từng sợi sẽ tương tác với nhau và với nước bằng liên kết hydro để tạo thành sợi.Các sợi đã được hình thành được đưa ra khỏi bể nước nóng và đưa tiếp vào bể nước lạnh để các phân tử liên kết với nhau chặt chẽ hơn và tạo nhiều liên kết hydro giữa các phân tử. - Tiếp theo sẽ gia nhiệt để sấy khô nhằm tăng lực cố kết và độ cứng. - Các loại bún, miến, được làm từ các loại nguyên liệu tinh bột giàu amylose như tinh bột đậu xanh, tinh bột rong riềng thường bền và dai hơn so với làm từ tinh bột gạo, nếp. Tinh bột đậu xanh, rong riềng thường có từ 40 – 50 % amylose, các chuỗi amylose thường liên kết chặt chẽ nên khó bị trương, sợi bún chắc và dai.Các tinh bột bắp giàu amylopectin thường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tử yếu do đó kém bền. 4. Khả năng phồng nở của tinh bột. - Khi chiên ( rán) tinh bột trong chất béo ( dầu mỡ ) ở nhiệt độ cao, chất béo có xu hướng tụ tập lại với nhau do tương tác kỵ nước và có khả năng xuyên thấm qua các vật liệu glucid như tinh bột, cellulose, Nhiệt cũng làm tinh bột hồ hóa và chin. Phần không khí trong khối bột không thấm được qua các lớp màng tinh bột đã được tấm béo sẽ làm giãn nở và phồng nổ tinh bột. - Tinh bột nếp ( có chứa nhiều amylopectin) có cấu trúc chặt khả năng không thấm khí lớn nên khả năng phồng nở cũng lớn hơn. - Tinh bột oxy hóa do các phân tử tích điện trái dấu đẩy nhau nên cũng có khả năng phồng nở cao. - Tính năng này của tinh bột được ứng dụng để sản xuất các loại bánh phồng tôm, xôi chiên. 5. Khả năng tạo màng của tinh bột. - Giống như các hợp chất cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng tốt. - Để tạo màng, các phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau nhờ các liên kết hydro hoặc gián tiếp thông qua các phân tử nước. tính chất này được ứng dụng để sản xuất các loại bánh tráng, bánh cuốn, bánh phở… từ tinh bột Các giai đoạn trong quá trình tạo màng:  Cho tinh bột hân tán trong nước đến một nồng độ nhất định ( không quá đặc cũng không quá loãng).  Hồ hóa sơ bộ để tạo ra một độ nhớt nhất định.  Khuấy kỹ và rót dung dchj tinh bột thành một lớp mỏng lên bề mặt kim loại phẳng và nhẵn đã được gia nhiệt thích hợp ( có thể phết một ít paraffin để trơ hóa bề mặt kim loại, tránh cho màng khỏi bị dính khi khô). Cơ chế của việc tạo màng:  Giai đoạn 1: Nước bốc hơi từ bề mặt tự do của chất lỏng ( áp suất hơi bão hòa là trở ngại duy nhất ).  Giai đoạn 2: Nồng độ tinh bột tăng lên và các hạt tinh bột dịch lại gần nhau, phân tán sắp xếp thành lớp “ đơn hạt ”, một lớp gel nhớt sẽ tạo ra trên bề mặt màng.  Giai đoạn 3: Nước nằm giữa các hạt bắt đầu bốc hơi. Lúc này nước phải thắng trở lực lớp màng mới tạo ra. Các hạt tiếp xúc nhiều hơn và bắt đầu bị biến dạng. Sức căng bề mặt có khuynh hướng làm co lại bề mặt của hệ thống.  Giai đoạn 4: Các hạt bắt đầu thể hiện lực cố kết, tạo nên các tính chất cơ lý của màng  Giai đoạn 5: Màng được tạo thành do sự bốc hơi nước. - Màng tinh bột thu được thường giòn và dễ rách là do khi tạo màng có sự giảm dần thể tích tinh bột do nước bốc hơi, sự hình thành dần dần các cấu trúc cục bộ vững chắc làm mất độ chảy và xuất hiện một độ bền nào đó khi màng còn chưa hình thành. - Khi màng co ngót, do bề mặt bản kim loại không có khả năng thay đổi kích thước của mình nên sẽ làm xuất hiện những ứng suất nội. Nếu ứng suất này bé hơn độ bền của cấu trúc màng đã hình thành tại thời điểm đó thì sự co ngót không làm rách màng, ngược lại thì màng của tinh bột sẽ bị rách. - Có thể khắc phục được tình trạng trên bằng cách tăng nhiệt độ tạo màng để tăng chuyển động nhiệt của các hạt, phá vỡ các cấu trúc cục bộ, hoặc thêm các hóa chất dẻo để tăng khoảng cách giữa các phân tử, giảm lực Valder Waals để giảm ứng suất nội, tăng độ mền và độ đàn hồi của màng vừa tạo thành . 6. Tính chất nhớt dẻo của tinh bột. - Độ nhớt và độ dẻo của hồ tinh bột là một trong những tính chất quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều loại thực phẩm. - Do khả năng tập hợp lại với nhau và giữ được nhiều phân tử nước ( nhờ các liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl) mà dung dịch tinh bột ( đặc biệt là tinh bột nếp chứa nhiều amylopectin) có được các tính chất như độ đặc, độ dính, độ dẻo, độ nhớt cao. - Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của phân tử hay của các hạt tinh bột. Đường kính này lại phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Khối lượng, kích thước, thể tích, cấu trúc cũng như sự bất đối xứng của phân tử hạt tinh bột.  Tương tác giữa phân tử tinh bột với dung môi gây ảnh hưởng đến độ trương, độ hòa tan và các cầu hydrat hóa bao quanh phân tử.  Tương tác giữa các phân tử tinh bột với nhau gây ảnh hưởng đến kích thước của sự tập hợp. - Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, sự có mặt của ion Ca2+, tác nhân oxy hóa, các hóa chất phá hủy cầu hydro đều có thể ảnh hưởng đến tương tác giữa các phân tử tinh bột và làm cho độ nhớt thay đổi. - Độ nhớt của hồ tinh bột tăng lên trong môi trường kiềm, vì kiềm làm tăng khả năng ion hóa các phân tử tinh bột nên làm tăng khả năng hydrat hóa. Muối ở nồng độ thấp ít gây ảnh hưởng nhưng khi ở nồng đọ cao, nó sẽ chiếm mất các phân tử và tăng khả năng tập hợp giữa các hân tử tinh bột, từ đó dẫn tới tăng độ nhớt. - Một số phụ gia như đường ( saccharose ở nồng độ tố ưu 5%), acid béo làm tăng giá trị cực đại của độ nhớt. Các chất hoạt động bề mặt lại làm tăng nhiệt độ để hồ có được độ nhớt cực đại. - Trong thực phẩm người ta thường sử dụng các chất hoạt động bề mặt để lmf chất nhũ hóa, chất tạo bọt.Ngoài ra chúng còn được sử dụng để ngăn ngừa sự tạo keo trong các sản phẩm có chứa tinh bột. 7. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa của tinh bột. Khả năng tạo gel:  Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột.  Các yêu cầu để tạo được một gel tinh bột: + Dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải. + Được hồ hóa để chuyển tinh bột thành dạng hòa tan. + Để nguội ở trạng thái yên tĩnh để tạo gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều.  Trong gel tinh bột chỉ có liên kết hydro tham gia nối trực tiếp các mạch tinh bột hoặc thông qua các cầu phân tử nước. Tinh bột này có khả năng tạo gel với protein, nhờ đó mà khả năng giữ nước, độ cứng và độ đàn hồi của gel protein được tốt hơn. Tính chất này có ứng dụng quan trọng trong các sản phẩm như giò lụa.  Trong tinh bột chứa cả amylose và amylopectin nên trong gel tinh bột có cả vùng kết tinh và vô định hình. Tham gia vào vùng kết tinh có các phân tử amylose và các đoạn mạch ngắn của amylopectin kết dính với nhau. Cấu trúc nhiều nhánh của amylopectin sẽ cản trở sự dàn phẳng và sự kết tinh. Vùng kết tinh vừa nằm trong các hạt đã trương vừa nằm trong dung dịch sẽ tạo ra độ bền và đàn hồi cho gel, còn phần của các đại phân tử amylose và amylopectin nối vào phần kết tinh nằm trong phần vô định hình sẽ tạo cho gel một áp suất nhất định không để bị phá hủy.  Tinh bột nếp có hàm lượng amylopectin cao thường khó tạo gel ở nồng độ thấp, tuy nhiên với nồng độ tinh bột cao ( khoảng 30%) cũng có thể tạo được gel.  Gel từ tinh bột giàu amylose thường cứng và đàn hồi kém. Sự thoái hóa tinh bột:  Khi để một thời gian dài, các gel tinh bột sẽ co lại và tách nước. Hiện tượng đó gọi là sự thoái hóa.  Nguyên nhân của sự thoái hóa là do sự hình thành các cầu hydro giữa các phân tử tinh bột. Amylose có cấu trúc mạch thẳng nên khả năng định hướng và tập hợp lại dễ dàng hơn so với amylopectin, vì thế nói chung hiện tượng thoái hóa thường liên quan đến thành phần amylose của tinh bột.  Các giai đoạn của quá trình thoái hóa: * Đầu tiên các mạch được uốn thẳng lại. * Sau đó lớp vỏ hydrat bị mất đi, các mạch sẽ định hướng song song với nhau. * Các cầu hydro được tạo thành giữa các nhóm OH.  Nguời ta nhận ra rằng tốc độ toái hóa sẽ tăng khi giảm nhiệt độ và đạt cực đại tại pH = 7. Tốc độ thoái hóa sẽ giảm cả khi tăng hoặc giảm pH.  Amylose là thành phần chủ yếu gây nên sự thoái hóa của gel tinh bột và sự thoái hóa của amylose là không khắc phục được, trong khi amylopectin thoái hóa có thể quay lại trạng thái ban đầu khi đun nóng ở 50 – 60 0C.  Sự thoái hóa tinh bột thường kèm theo hiện tượng tách nước và đặc lại của các sản phẩm dạng nửa lỏng và làm cứng các sản phẩm như bánh mì. IV. Ứng dụng của tinh bột. 1.Tinh bột.  Ứng dụng trong cồng nghiệp thực phẩm :Dùng làm phụ gia cho cồng nghiệp bánh kẹo, đồề hộp. Một sản phẩm có được người dùng châếp nhận hay khồng - -        phụ thuộc vào nhiềều câếu trúc của nó và tinh bột đóng vai trò quan trong trong việc tạo câếu trúc cho nhiềều loại sản phẩm .Câếu trúc c ủa th ực ph ẩm được định ngĩa là “vẻ bềề ngoài , cảm giác khi tiềếp xúc,đ ộ mềềm và cảm giác trong miệng”,chức năng của tinh bột thay đổi trong các s ản ph ẩm khác nhau và danh sách các sản phẩm trong đó tinh bột được sử dụng là râết l ớn. Tinh bột là nguồền năng lượng rẻ tiềền ,là thành phâền chính, là châết t ạo đ ộ đ ặc ,đ ộ chăếc cho sản phẩm .nó có thể sư dụng ở dạng tụ nhiền hay dạng đã hồề hóa tinh bột là châết kềết dính trong các sản phẩm thịt chềế biềến và s ản ph ẩm ép đùn. Tạo độ đục cho nhân bánh dạng kem, tạo độ bóng cho các lo ại h ạt, là tác nhân nóng chảy các loại bột dùng để nướng bánh, là châết làm bềền b ọt cho các loại kẹo và soda, châết tạo gel trong các loại kẹo gum và thực ph ẩm mềềm dẻo. Tác nhân tạo hình cho các loại sản phẩm thịt và th ức ăn cho v ật nuồi trong nhà,là châết ổn định trong các loại đò uồếng dùng đ ể trang trí các lo ại đồề uồếng, làm đặc các loại nước thịt, nhân bánh và súp. Trong xây dựng: Tinh bột được dùng làm châết găến kềết bề tồng, tăng tính liền kềết cho đâết sét, đá vồi, dùng làm keo dính gồẽ, ph ụ gia s ản xuâết ván ép, ph ụ gia cho sơn ( Độ nhớt của tinh bột ) Ứng dụng trong cồng nghiệp myẽ phẩm và dược phẩm: Tinh b ột được dùng làm phâến tẩy trăếng, đồề trang điểm, phụ gia cho xà phòng, kem thoa m ặt, tá dược. Ứng dụng trong cồng nghiệp khai khoáng: Tinh b ột đ ược dùng làm ph ụ gia cho tuyển nổi khoáng sản , dung dịch nhũ tương trong dung dịch khoan dâều khí . Ứng dụng cho cồng nghiệp giâếy: Tinh bột được dùng để chềế t ạo châết ph ủ bềề mặt, thành phâền nguyền liệu giâếy khồng tro, các sản ph ẩm tã giâếy cho tr ẻ em. Ứng dụng trong cồng nghiệp dệt: Tinh bột dùng trong hồề v ải s ợi, in. Ứng dụng trong nồng nghiệp: Dùng làm châết trương nở, giữ ẩm cho đâết và cây trồềng chồếng lại hạn hán. Các ứng dụng khác: Tinh bột được dùng làm màng plastic phân hủy sinh học, pin khồ,thuộc da , keo nóng chảy, châết găến, khuồn đúc, phụ gia nung kết kim loại. 2.Tinh bột biến tính. Tên gọi sản phẩm Ký hiệu thương phẩm Ðặc tính và công dụng Tinh bột acetylat BSF – 7611 BSS – 8812 BSM – 7613 BSL – 7614 BSX – 8815 Ðặc tính: trong suốt, điểm ngưng kéo thấp, tăng tính ổn định, nhiệt độ thấp, giữ nước tốt, chất tổ chức Công dụng: mì ăn liền, thực phẩm đông lạnh, giăm bông, xúc xích, viên cá,