Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm maltodexitrin từ tinh bột bắp bằng phương pháp ax...

Tài liệu 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

.PDF
67
273
137

Mô tả:

ii 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 thƣ 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 phƣơng 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 lƣợng 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 nƣ c ............................................................................................ 26 1.6.2. Trong nƣ c............................................................................................ 28 CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG 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 iii 2.2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu............................................................. 29 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................. 30 2.3.1. Phƣơng pháp ố trí thí nghiệm và xử lí số liệu .................................... 30 2.3.2. Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu hóa - lý ........................................ 38 2.3.3. Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh.......................................... 46 2.3.4. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan......................................................... 46 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 49 3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE ........................... 49 3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của n ng độ axit đến chỉ số DE ..................................... 50 3.4. Các chỉ tiêu của Maltodextrin thành phẩm ...................................................... 54 3.5. Ảnh hƣởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin có DE=13 từ tinh bột bắp biến tính đến độ kiềm và độ trƣơng nở của bánh quy xốp .................................................... 55 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................. 60 4.1. Kết luận ............................................................................................................. 60 4.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 61 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Đặc điểm của một số hệ thống tinh bột....................................................... 4 Bảng 1.2. Hàm lƣợng 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 lƣợng của tinh bột bắp ......................................................... 11 Bảng 1.6. Năng lƣợng 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 lƣợng 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 lƣợng ................................................................................... 49 Bảng 3.1.Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE ........ 49 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của n ng độ axit đến chỉ số DE .................. 51 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian biến tính đến chỉ số DE ........ 53 Bảng 3.4.Ảnh hƣởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrincó DE=13 từ tinh bột bắp biến tínhđến độ kiềm và độ trƣơng nở của bánh quy xốp ................................................. 56 Bảng 3.5.Kết quả đánh giá ch t lƣợng 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 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. C u tạo của tinh bột ..................................................................................... 5 Hình 1.3. Hạt tinh bột bắp chụp ƣ i ánh sáng phân cực ......................................... 10 Hình 1.4. So sánh c u trúc hạt tinh bột bắp v i các hạt khác ................................... 11 Hình 1.5. Các phƣơng pháp iến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ tinh bột ............................................................................................................................... 13 Hình 2.1. Quy trình sản xu t maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phƣơng pháp axit ...... 31 H nh 2.2. Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE .................................................................................................................... 32 H nh 2.3. Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng n ng độ axit đến chỉ số DE... 33 H nh 2.4. Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng 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 hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến chỉ số DE .......... 50 H nh 3.2. Đ thị khảo sát ảnh hƣởng của n ng độ axit đến chỉ số DE ..................... 51 Hình 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 hƣởng của thời gian biến tính đến chỉ số DE ........... 53 Hình 3.5. Maltodextrin thành phẩm ........................................................................... 54 1 MỞ ĐẦU Tinh bột là một trong những nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp nhƣ c ng nghiệp gi y, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán vì những tính ch t đặc trƣng của nó nhƣ 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 chƣa đáp ứng đƣợc 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 đƣợc những tính ch t m i khác tinh bột ban đầu, nhờ vậ nâng cao đƣợc lĩnh vực ứng dụng và từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế. Nƣ 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 lƣơng 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 đƣợc 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 trƣng cho sản phẩm. V i nhiều ứng dụng nhƣ trên v thế mà các sản phẩm m i từ tinh bột bắp không ngừng đƣợc sản xu t và phát triển cho t i ngày nay.Hơn nữa, ngu n nguyên liệu bắp của nƣ 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 lƣợng ngô (bắp) nƣ c ta đứng thứ hai sau lúa. V i đặc tính dễ tr ng, sản lƣợng cao đầu tƣ ít nên tinh ột bắp tƣơng đối rẻ so v i các loại tinh t khác nhƣ 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 phƣơng pháp nhằm làm tha đổi các tính ch t của tinh bột tự nhiên, các phƣơng pháp đó gọi là các phƣơng 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 2 đƣợc nối dài thêm hoặc đƣợc sắp xếp lại trong không gian...nhằm làm cho tinh bột có nhiều tính ch t m i nhƣ: 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 ƣ i tác nhân hoá học (axit) hoặc sinh học (enzym). Hiện nay có 3 phƣơng pháp iến tính tinh bột đã đƣợc sử dụng đó là phƣơng pháp vật lý, phƣơng pháp hóa học và phƣơng pháp sinh học[5].Biến tính bằng phƣơng pháp sinh học chủ yếu sử dụng enzym để cắt mạch tinh bột, tuy hiệu quả cao nhƣng 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 phƣơng pháp axit đuợc biết đến từ r t s m, phƣơng pháp nà có các ƣu điểm nổi bật nhƣ: 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 phƣơng pháp iến tính tinh bột bằng phƣơng 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 nhƣ là một ch t phụ gia, tuy nhiên tỷ lệ bổ sung nhƣ 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. Đƣa maltodextrinứng dụng vào làm bánh quy xốp để nâng cao ch t lƣợng 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 phƣơng pháp axit ở nhiệt độ cao. 3 Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến chỉ số DE, chọn các thông số phù hợp v i quy trình sản xu t.Xác định các chỉ tiêu ch t lƣợng 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 đƣợc áp dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩmvà các lĩnh vực khác. Ngoài những ƣu điểm vốn có, tinh bột cũng có những nhƣợc điểm, đáng ch ý nh t là tinh bột dễ bị suy thoái mạng lƣ i liên kết trong m i trƣờng nhiệt độ cao hoặc th p. Chính vì vậy trong thập niên gần đâ các nhà khoa học ở nƣ c ta và thế gi i tập trung nghiên cứu cải thiện các tính ch t lƣu iến của tinh bột và chúng ta có thể tin rằng có một tiềm năng l n trong việc sử dụng các phƣơng 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 nhƣ sự lôi cuốn của ngƣời tiêu dùng. Việc sản xu t maltodextrin từ tinh bột bắp bằng phƣơng pháp axit ở nhiệt độ cao có thể t m đƣợc điều kiện tối ƣu để thủy phân tinh bột bắp tạo maltodextrin.Ngoài ra hƣ ng nghiên cứu maltodextrin từ thuỷ phân tinh bột bắp là hƣ ng m i sẽ tiết kiệm đƣợc 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 nhƣ đáp ứng đƣợc nhu cầu của ngƣời 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 lƣợng l n đáp ứng nhu cầu thị trƣờng v i giá rẻ. 4 CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu khái quát về tinh bột 1.1.1. Hình dạng và kích thƣớc 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 nhƣ khoai tâ sắn, củ mài.Một lƣợng đáng kể tinh bột cũng có trong các loại quả nhƣ 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 lƣợng phân tử cao g m các đơn vị glucose đƣợc 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] Ngu n Kích thƣ c hạt Hình dáng (µm) Hạt ngô (bắp) 6-30 Đa giác hoặc Hàm lƣợng Nhiệt độ h amylose (%) hóa (0C) 25 67-75 tròn Lúa mì 5-50 Tròn 20 56-80 Lúa 2-10 Đa giác 13-35 70-80 Khoai tây 1-120 Bầu dục 23 56-69 Khoai lang 5-50 Bầu dục 20 52-64 Đậu đỗ 30-50 Tròn 46-54 60-71 Lúa mạch đ n 5-50 Tròn dài 46-62 Đại mạch 5-40 Bầu dục 68-90 Yến mạch 5-12 Đa giác 55-85 Kiều mạch 5-15 Tròn dẹp Chuối 5-60 Tròn Sắn 3-35 Bầu dục 17 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 5 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 khử và một đầu không khử . Amylopectin là polime mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4glucosidecòn có những chuỗi nhánh liên kết v i chuỗi chính bằng liên kết α-1,6glucoside. Các hạt tinh bột là những tinh thể đa h nh phụ thuộc vào ngu n gốc xu t xứ, trong đó hai loại polim đƣợc sắp xếp đối xứng xuyên tâm. Bên trong hạt tinh bột có phần kết tinh do amylose và phần phân nhánh của amylopectin tạo thành, làm cho ch ng kh ng tan trong nƣ c lạnh và tƣơng đối trơ v i các enzym thuỷ phân. 6 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 (%) Gạo nếp R t ít 100 Gạo tẻ 17 (18-20) 83 Khoai mì 17 (14-27) 83 Khoai tây 19-22 (20-32) 78-81 Ngô (bắp) 21-23 (20-32) 77-79 Đại mạch 20-25 75-80 Lúa mì 22-24 (23-28) 76-78 Chuối 25-55 45-75 7 1.1.3. Các tính chất của tinh bột 1.1.3.1. Các hằng số vật lý của tinh bột[12] Tỷ trọng: tỷ trọng của tinh bột khô tuyệt đối phụ thuộc vào ngu n nguyên liệu và thƣờng xê dịch trong khoảng từ 1,60-1,64 kg/dm3. Hệ số giãn nở vì nhiệt của các tinh bột r t nhỏ.Ở 15-170C hệ số giãn nở khoảng 0,0003169. Ở 23-250C hệ số giãn nở là 0,0003975. Khả năng h t ẩm của tinh bột khá hơn o hạt tinh bột có c u tạo xốp. Khi độ ẩm tƣơng 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 thƣờng đặc trƣng 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 nƣớc[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 nƣ c. Amylopectin không hòa tan trong nƣ c ở nhiệt độ thƣờng mà chỉ hòa tan trong nƣ c nóng. Trong m i trƣờng axit tinh bột bị thủy phân và tạo thành “tinh ột hòa tan”.Nếu m i trƣờng axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucose. Còn m i trƣờng 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 trƣơng nở và hiện tƣợng hồ hóa của tinh bột Khi hòa tan tinh bột vào nƣ c thì có sự tăng thể tích hạt do sự h p thụ nƣ c làm hạt tinh bột trƣơng ph ng lên. Hiện tƣợng này gọi là hiện tƣợng trƣơng nở của tinh bột. Độ tăng kích thƣ c trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nƣ c nhƣ 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 trƣơng ph ng do h p thụ nƣ 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. Nhƣ 8 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 nhƣ nhiệt độ, ngu n gốc tinh bột kích thƣ c hạt và pH m i trƣờng, nhiệt độ phá v và trƣơng 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 trƣơng nở đƣợc 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) Bắp 62-73 Bắp nếp 62,5-72 Lúa miến 68-75 Lúa miến nếp 67,5-74 Gạo 68-74,5 Lúa mì 59,5-62,5 Sắn 52-59 c. Độ nhớt của hồ tinh bột Một trong những tính ch t quan trọng của tinh bột có ảnh hƣởng đến ch t lƣợng và kết c u của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nh t và độ dẻo. Phân tử tinh bột chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết đƣợc v i nhau, giữ nƣ c nhiều hơn khiến cho dung dịch có độ đặc độ ính độ dẻo và độ nh t cao hơn o đó các phân tử di chuyển khó hơn. Độ nh t của tinh bột tăng lên trong m i trƣờng 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 đƣờng cũng ảnh hƣởng 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 tƣơng 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 9 tạo đƣợc gel thì dung dịch tinh bột phải có n ng độ vừa phải, phải đƣợc h hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó làm nguội ở trạng thái ên tĩnh. e. Tính chất lƣu biến Trong dung dịch các phân tửamylose có khu nh hƣ 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 nƣ c lạnh nhƣng có khả năng liên kết v i một lƣợng nƣ c l n gần 4 lần trọng lƣợng của chúng. Nếu để amylose trong một lƣợng nƣ c ít hơn 4 lần thì toàn bộ nƣ 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 trƣng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nh t và sinh ra đƣờng. b. Phản ứng với iot Khi tƣơng tác v i iot amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trƣng.V i amylopectin khi xả ra tƣơng tác v i iot cho màu tím đỏ. c. Khả năng tạo phức Ngoài khả năng tạo phức v i iot, amylose còn có khả năng tạo phức v i nhiều hợp ch t hữu cơ có cực cũng nhƣ kh ng có cực nhƣ: các rƣợu no (izomylic, butylic, izoprot lic) các rƣợu vòng, các phenol, các xeton th p phân tử, các axit béo dãy th p cũng nhƣ 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 tƣơng tự iot. Ngoài ra, amylopectin còn cho phản ứng đặc trƣng v i lectin. 10 d. Tính hấp thụ của tinh bột Hạt tinh bột có c u tạo lỗ xốp nên khi tƣơng 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 thƣờng ảnh hƣởng 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 trƣơng 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 thƣờng có các thành phần chủ yếu sau đâ : - L p vỏ quả chiếm 5-7% khối lƣợng hạt - L p vỏ mỏng hạt chiếm 2% khối lƣợng hạt - L p alơrông chiếm 6-8% khối lƣợng hạt - Cuống chiếm 1,5% khối lƣợng hạt (dính hạt v i cùi) - Phôi chiếm 10-19% khối lƣợng hạt - Nội nhũ chiếm 72-75% khối lƣợng hạt (chứa 77-84% tinh bột) Tinh bột bắp là một loại tinh bột ngũ cốc đặc trƣng v i sự khác biệt là hàm lƣợng 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 trƣng nhƣ 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, thƣờng có dạng cầu ha đa iện tùy theo giống và vị trí của hạt tinh bột trong hạt bắp. Kích thƣ 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 dƣới ánh sáng phân cực 11 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 có độ ẩm th p. Bảng 1.4. Thành phần hóa học của tinh bột bắp Thành phần Nƣ c Protein Lipid Carbohydrate Khoáng Hàm lƣợng (%) 8,32 0,26 0,05 91,27 0,09 Bảng1.5. Chỉ tiêu chất lƣợng của tinh bột bắp Chỉ tiêu Hàm lƣợng Độ ẩm ≤ 14 Khoáng ≤ 0 15 Protein ≤05 Lipid ≤02 Carbohydrate ≥ 85 15 Màu sắc: trắng hơi vàng 12 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 nhƣ vật lý, enzym hoặc tác nhân hóa học để làm tha đổi tính ch t vật lý cũng nhƣ hóa học của tinh bột.Trong thực tế sản xu t, ứng v i mỗi sản phẩm thƣờng 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 đƣợc các loại hình tinh bột phù hợp ngƣời 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 đƣợc 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 ƣợc phẩm tinh bột biến tính đƣợc sử dụng làm ch t d n thuốc nó cũng đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác. 1.3.2.Các phƣơng pháp biến tính tinh bột[2] 1.3.2.1. Phƣơng pháp biến tính vật lý Là phƣơng pháp iến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý nhƣ 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 phƣơng pháp nà là những tinh bột h hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm. 1.3.2.2. Phƣơng pháp biến tính hóa học Là phƣơng pháp sử dụng những hóa ch t cần thiết nhằm tha đổi tính ch t của tinh bột, sản phẩm chủ yếu của phƣơng pháp iến tính hóa học là những tinh bột xử lý axit, tinh bột ete hóa, este hóa, phosphat hóa. 1.3.2.3. Phƣơng pháp biến tính sinh học Phƣơng pháp thủy phân bằng enzym là phƣơng 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 13 khác. Sản phẩm của phƣơng pháp nà là các loại đƣờng glucose, fructose, các poliol nhƣ sorbitol, mannitol, các axit amin nhƣ l sin các rƣợu, các axit. Hình 1.5. Các phƣơng 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 phƣơng pháp iến tính hóa học.Dƣ i tác dụng của axit, một phần liên kết giữa các phân tử và trong phân tử tinh bột bị đứt làm cho kích thƣ c tinh bột giảm đi và ta thu đƣợc tinh bột có tính ch t m i.Axit v cơ thƣờng đƣợc 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 nhƣng 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 14 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 nhƣng 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 thƣờng làm cho sản phẩm th m màu hơn so v i dùng axit. Bảng 1.6. Năng lƣợng hoạt hóa (%) của một số axit vô cơ làm tác nhân thủy phân [25] Tên axit vô cơ Năng lƣợng hoạt Tên axit vô cơ hóa (%) Năng lƣợng hoạt hóa (%) HCl (Chlohydric) 100,00 H2SO3 (Sunlfuro) 14,82 H2SO4 (Sulfuric) 50,52 CH3COOH (Acetic) 0,80 H3PO4 (Phosphoric) 25,00 HCOOH (Formic) 0,32 C2H2O4 (Oxalic) 20,42 HNO3 (Nitric) 100 Vì vậy trong sản xu t hay sử dụng HCl làm ch t xúc tác, không những do cƣờng lực xúc tác của HCl cao hơn nhiều so v i các axit khác mà khi lƣợng HCl ƣ đƣợc trung hòa bằng Na2CO3, NaOH tạo thành NaCl không độc v i cơ thể con ngƣời. 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 ƣ c nhƣ sau: Sự t n c ng trƣ c hết vào v định hình, giàu amylopectin. Đặc biệt là những điểm phân nhánh (1,6)-D glucoside dễ bị t n công. 15 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: H+, to (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 đƣợc khác nhau về cả ch t lƣợng và phạm vi sử dụng. Sản phẩm đa ạng nên tên gọi của ch ng trong thƣơng 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). Đƣờng 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. 16 Gluxi x thƣơng phẩm là dạng bột mịn thu đƣợc bằng phƣơng 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 chƣa 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 lƣ 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 trƣơng kh ng đáng kể. Nguyên nhân làm giảm độ nh t của h tinh bột là o độ hòa tan của nó trong nƣ 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 lƣợng 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 thƣ c phân tử tinh bột nhỏ thì số lƣợng nhóm an hit tăng lên. Điều này phản ánh sự tăng chỉ số kiềm theo quá trình thủy phân. Khối lƣợng phân tử của tinh bột biến tính giảm, mức độ trùng hợp cũng giảm. Kích thƣ 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 đƣợc đo ằng chỉ số kiềm, chỉ số kiềm tăng khi mức độ thủ phân tăng. Tinh bột biến tính bằng phƣơng 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 hƣởng đến khả năng thủy phân của tinh bột Tốc độ thủy phân tinh bột phụ thuộc vào r t nhiều yếu tố nhƣ loại axit, n ng độ axit, nhiệt độ, c u trúc hạt tinh bột… Các yếu tố khác nhau sẽ ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân tinh bột ở những mức độ khác nhau. Singh và Ali đã nghiên cứu ảnh hƣởng của axit v cơ (HCl HNO3, H2SO4 và H3PO4) đến quá trình thủy phân của một số loại tinh bột nhƣ bắp, khoai tây.Kết quả
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan

Tài liệu vừa đăng