Tài liệu Tiểu luận tinh bột biến tính

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SH-TP ---------- PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài TINH BỘT BIẾN TÍNH GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài Lớp: ĐHTP10A Nhóm: 1 TP.HCM, tháng 8 năm 2016 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SH-TP ---------- PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài TINH BỘT BIẾN TÍNH STT HỌ VÀ TÊN MSSV 1 Lê Huỳnh Như 14051491 2 Võ Thị Như 14043601 3 Nguyễn Thị Thu Trang 14030221 4 Trần Vũ Trường 14051731 5 Mai Thị Tuyến 14045021 GHI CHÚ TP.HCM, tháng 8 năm 2016 1 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TINH BỘT ..................................................... 4 1.1. Khái niệm ........................................................................................................................................4 1.2. Cấu tạo .............................................................................................................................................4 1.3. Một số tính chất chung của tinh bột. .......................................................................................5 CHƯƠNG 2 TINH BỘT BIẾN TÍNH .............................................................................. 8 2.1. Khái niệm tinh bột biến tính ......................................................................................................8 2.2. Tính chất của tinh bột biến tính ................................................................................................8 2.3. Phân loại tinh bột ..........................................................................................................................8 2.4. Quy định liều lượng sử dụng tinh bột biến tính..................................................................10 2.5. Các phương pháp sản xuất tinh bột biến tính ......................................................................14 2.5.1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí ........................................ 15 2.5.2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme ................................................... 16 2.5.3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học ................................... 17 2.6. Ứng dụng của tinh bột biến tính trong sản xuất thực phẩm ............................................24 2.7. Nguồn khai thác ..........................................................................................................................25 2.8. Quy trình sản xuất một số thực phẩm sử dụng phụ gia tinh bột biến tính ...................26 CHƯƠNG 3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, SỬ DỤNG VÀ NGHIÊN CỨU TINH BỘT BIẾN TÍNH TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI ................................................................ 33 3.1. Tại Việt Nam................................................................................................................................33 3.2. Tình hình trên thế giới ...............................................................................................................35 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 39 2 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài tiểu luận này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhất Hoài đã tạo điều kiện để chúng em được tiếp xúc với đề tài, tận tình giảng dạy và giúp đỡ chúng em nhiệt tình. Tạo cơ hội cho chúng em tìm hiểu thêm môn học một cách tốt nhất, và đặc biệt là tìm hiểu về Tinh bột biến tính Chúng em đã cố gắng rất nhiều để có thể hoàn thành bài tiểu luận này nhưng khó tránh khỏi những sai sót. Chúng em mong nhận được sự góp từ Thầy và bạn đọc để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn. Xin mời thầy và các bạn cùng xem bài tiểu luận dưới đây của nhóm. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 3 CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TINH BỘT 1.1. Khái niệm Tinh bột là một polysacarit carbohydrate chứa hỗn hợp amylose và amylopectin, tỷ lệ phần trăm amilose và amilopectin thay đổi tùy thuộc vào từng loại tinh bột, tỷ lệ này thường từ 20:80 đến 30:70. Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau có tính chất vật lí và thành phần hóa học khác nhau. Chúng đều là các polymer carbohydrat phức tạp của glucose (công thức phân tử là C6H12O6). 1.2. Cấu tạo Gồm 2 thành phần: - Amylose: Gồm 6 gốc glucose tạo thành 1 vòng xoắn ốc, liên kết 1- 4 Glicozit, tạo mạch thẳng, dễ tan. - Amylopectin: Gồm liên kết 1- 4 Gluzit liên kết với 1- 6 Glicozit tạo thành chuổi xoắn ốc, khó hòa tan. Hình 1: Cấu tạo phân tử của amylose và amylopectin 1.2.1. Hình dáng, kích thước và cấu trúc của hạt tinh bột. 4 Tinh bột dự trữ trong cây dưới dạng hạt. Hạt tinh bột của tất cả các hệ thống có dạng hình tròn, hình bầu dục hay hình đa giác. Kích thước của các hạt tinh bột khác nhau cũng ảnh hưởng đến tính chất cơ lí của tinh bột như nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh metylen…Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp. [1] Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp. Cả hai cấu tử này đều được cấu tạo từ α- D glucose, các gốc glucose trong chuỗi kết hợp với nhau qua liên kết α-1,4 glucozit. Ap có cấu trúc phân nhánh, ở điểm phân nhánh là liên kết 1,6- glucozit. [2] Ngày nay, bằng phương pháp hiển vi quang học và hiển vi điện tử, hình dáng và cấu tạo hạt của một số tinh bột được minh hoạ rõ ràng. 1.2.2. Thành phần hóa học. Tinh bột không phải là một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacarit khác nhau: Am và Ap. Trong những nguyên liệu khác nhau thì hàm lượng Am và Ap cũng không giống nhau. Thường tỉ lệ Am và Ap của các tinh bột bằng ¼. 1.3. Một số tính chất chung của tinh bột. 1.3.1. Tính chất vật lý. 1.3.1.1. Tính chất hấp thụ. Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hấp thụ thì bề mặt bên trong và bên ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này. Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. 1.3.1.2 Độ hoà tan của tinh bột. Am mới tách từ tinh bột có độ hoà tan cao song không bền nhanh chóng bị thoái hoá trở nên không hoà tan trong nước. Ap không hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ hoà tan trong nước nóng. Trong môi trường acid tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành “tinh bột hoà tan”. Nếu môi trường acid mạnh sản phẩm cuối cùng là glucose. Còn môi trường kiềm, tinh bột bị ion hoá 5 từng phần do có sự hydrat hoá tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một dung môi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột. 1.3.2. Tính chất hóa học. 1.3.2.1 Phản ứng với Iod. Khi tương tác với iod Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy iod có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang. Với Ap khi xảy ra tương tác với iod, Ap cho màu tím đỏ. Về bản chất phản ứng màu với iod của Ap xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ. 1.3.2.2 Khả năng tạo phức. Ngoài khả năng tạo phức với iod, Am còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp chất hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no, các rượu vòng, các phenol, các xeton thấp phân tử, các acid béo dãy thấp cũng như các acid béo dãy cao, các este mạch thẳng và mạch vòng, các dẫn xuất benzen… Ngoài ra, Ap còn cho phản ứng đặc trưng với lectin. Về bản chất đây là một phản ứng giữa một protein với một polysacarit có mạch nhánh. Khi lectin liên kết với α- D- glucopiranozic nằm ở đầu cuối không khử của Ap thì sẽ làm cho Ap kết tủa và tách ra khỏi dung dịch. 1.3.3. Tính chất lưu biến. Trong dung dịch các phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra các tinh thể. Khi sự liên kết xảy ra với tốc độ chậm thì Am sẽ tạo ra khối không tan của các hạt đã bị thoái hoá. Khi tốc độ đạt nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo. Am đã thoái hoá không hoà tan trong nước lạnh nhưng có khả năng liên kết với một lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chúng. Nếu để Am một lượng nước ít hơn 4 lần thì toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ còn Am sẽ tạo ra keo. 1.3.4. Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa tinh bột. Khi hoà tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làm hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như sau: tinh bột bắp 6 9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai mì 28.4%. Một số kết quả nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến sự trương nở và hoà tan của tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng của quá trình sấy, sự lão hoá tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của các chất béo cho vào…[3] Trên 55- 70 0C, các hạt tinh bột sẽ trương phồng do hấp thụ nước vào các nhóm hydroxyl phân cực. Khi đó độ nhớt của dung dịch tăng mạnh. Kéo dài thời gian xử lý nhiệt, có thể gây nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phân từng phần và hoà tan phần nào các phần tử cấu thành của tinh bột, kèm theo sự giảm độ nhớt của dung dịch. Như vậy nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hoá khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt hồ hoá. 1.3.5. Tính chất tạo gel và sự thoái hóa của tinh bột. Tinh bột sau khi hồ hoá và để nguội các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại với nhau một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều, để tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải, phải được hồ hoá để chuyển tinh bột thành trạng thái hoà tan và sau đó được làm nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hidro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit hoặc gián tiếp thông qua phân tử nước. Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ tách ra, gọi là sự thoái hoá. 1.3.6. Khả năng tạo hình. Liên kết của rất nhiều phân tử Am và Ap nhờ lực Van der Waals và liên kết hidro nên tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định. Chính nhờ khả năng này mà người ta tạo được các sợi tinh bột (sợi miến, bún….) 7 CHƯƠNG 2 TINH BỘT BIẾN TÍNH 2.1. Khái niệm tinh bột biến tính Trong sản xuất thực phẩm ứng với mỗi loại sản phẩm đòi hỏi một dạng tinh bột hay dẫn xuất tinh bột nhất định như tinh bột phải có độ hoài tan tốt, giàu amylose, amylopectin, tính bền… Biến tính tinh bột là quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử của tinh bột, tạo ra các phân tử polysaccharide có mạch ngắn hơn hay gắn các chất, các nhóm khác vào phân tử tinh bột… dưới tác dụng của các tác nhân như nhiệt độ, acid, enzyme, các chất oxy hóa… dẫn đến làm thay đổi cấu trúc vật lý, hóa học của tinh bột. 2.2. Tính chất của tinh bột biến tính - Có khả năng làm đặc - Tạo mối liên kết tốt - Độ bền cao - Tạo cho sản phẩm có tính cảm quan và tạo được gel - Giảm ái lực với iot - Độ nhớt đặc trưng bé hơn - Áp suất thẩm thấu cao hơn - Khi hồ hóa trong nước nóng hạt trương nở kém hơn - Trong nước ấm có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa thì độ hòa tan cao hơn - Nhiệt độ hồ hóa cao hơn tinh bột - Chỉ số kiềm cao 2.3. Phân loại tinh bột 8 Theo International Numbering System for Food Additives (INS), tinh bột biến tính (modified starch) được đánh số và đặt tên theo các nhóm sau: 1401 Acid-treated starch 1402 Alkaline treated starch 1403 Bleached starch 1404 Oxidized starch 1405 Starches, enzyme-treated 1410 Monostarch phosphate 1411 Distarch glycerol 1412 Distarch phosphate esterified with sodium trimetaphosphate 1413 Phosphated distarch phosphate 1414 Acetylated distarch phosphate 1420 Starch acetate esterified with acetic anhydride 1421 Starch acetate esterified with vinyl acetate 1422 Acetylated distarch adipate 1423 Acetylated distarch glycerol 1440 Hydroxypropyl starch 1442 Hydroxypropyl distarch phosphate 1450 Starch sodium octenyl succinate [4] Còn nếu dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, Kovalxkaia chia tinh bột biến tính bằng hoá chất thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột bị thay thế. Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt liên kết C-O giữa các monome và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất hiện một số liên kết mới 9 trong và giữa các phân tử. Cấu trúc hạt của tinh bột có thể bị phá vỡ ít nhiều. Nhóm tinh bột này có rất nhiều ứng dụng như tinh bột biến tính bằng acid được dùng để phủ giấy, tăng độ bền của giấy, cải thiện chất lượng in...Trong công nghiệp thực phẩm, tinh bột loại này dùng để tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo. Tinh bột oxi hoá cũng được xếp và nhóm này. Một số loại tinh bột được oxi hoá bởi KMnO4 trong môi trường acid được sử dụng thay thế aga, pectin trong sản xuất bánh kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ hộp. Các sản phẩm tinh bột oxi hoá yếu cũng được dùng trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian lên men và tăng chất lượng của bánh. Tinh bột oxi hoá bởi hypoclorit, H2O2, HI và muối của nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp giấy. Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay đổi do các nhóm hydroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hoá học hay đồng trùng hợp với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccarit có thể bị gắn vào nhau do các liên kết dạng cầu nối. Mức độ biến tính tinh bột được đặc trưng bởi độ thế (Degree of substitution– DS). DS là số nhóm hiđroxyl bị thế trên một AGU (Anhydrous Glucose Unit). Như vậy, độ thế có giá trị trong khoảng 0-3. Trong trường hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt. Thông thường tinh bột loại này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (được sử dụng để sản xuất các sản phẩm cần bảo quản) như tinh bột axetat, tinh bột photphat, tinh bột oxi hoá... [5] 2.4. Quy định liều lượng sử dụng tinh bột biến tính 2.4.1. Dextrin, tinh bột rang trắng, vàng INS Tên phụ gia 1400 Dextrin, tinh bột rang trắng, vàng Mã nhóm thực phẩm Nhóm thực phẩm ML (mg/kg) Ghi chú 10 01.2.1 Sữa lên men (nguyên chất) GMP CS243 01.6.1 Pho mát tươi GMP CS221, CS273, CS275 02.2.2 Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp GMP CS253 05.1.1 Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao GMP 97&CS105 Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500 GMP 2.4.2. Tinh bột đã được xử lý bằng acid INS Tên phụ gia 1401 Tinh bột đã được xử lý bằng acid Mã nhóm Nhóm thực phẩm thực phẩm 01.2.1 01.6.1 05.1.1 06.4.3 Sữa lên men (nguyên chất) Pho mát tươi Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm tương tự ML (mg/kg) GMP GMP Ghi chú CS243 CS221,CS 273,CS275 GMP 97&CS105 GMP CS249 GMP CS166 GMP CS119, Cá bao bột, cá phi lê bao bột và sản phẩm thủy 09.2.2 sản bao bột đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai 09.4 Cá, sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được CS094 bảo quản hoàn toàn Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500 &CS070 GMP 11 2.4.3. Tinh bột đã được xử lý bằng kiềm INS Tên phụ gia 1402 Tinh bột đã được xử lý bằng kiềm Mã nhóm thực phẩm 01.2.1 01.6.1 Nhóm thực phẩm Sữa lên men (nguyên chất) Pho mát tươi ML (mg/kg) GMP GMP Ghi chú CS243 CS221,CS 273,CS275 02.2.2 Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp GMP CS253 05.1.1 Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao GMP 97&CS105 GMP CS249 GMP CS166 06.4.3 Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm tương tự Cá bao bột, cá phi lê bao bột và sản phẩm thủy 09.2.2 sản bao bột đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai Cá, sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp, 09.4 kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được CS119, GMP bảo quản hoàn toàn Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500 CS094&C S070 GMP 12 2.4.4. Tinh bột đã khử màu INS Tên phụ gia 1403 Tinh bột đã khử màu Mã nhóm Nhóm thực phẩm thực phẩm 01.2.1 01.6.1 Sữa lên men (nguyên chất) ML (mg/kg) GMP Pho mát tươi GMP Ghi chú CS243 CS221,CS 273,CS275 02.2.2 Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp GMP CS253 05.1.1 Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao GMP 97&CS105 GMP CS249 06.4.3 Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm tương tự Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500 GMP 2.4.5. Tinh bột xử lý oxy hóa INS Tên phụ gia 1404 Tinh bột xử lý oxy hóa Mã nhóm Nhóm thực phẩm thực phẩm 01.2.1 01.6.1 Sữa lên men (nguyên chất) Pho mát tươi ML (mg/kg) GMP GMP Ghi chú CS243 CS221,CS2 73,CS275 02.2.2 Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp GMP CS253 05.1.1 Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao GMP 97&CS105 GMP CS249 06.4.3 Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm tương tự 13 Cá bao bột, cá phi lê bao bột và sản phẩm thủy 09.2.2 sản bao bột đông lạnh, kể cả nhuyễn thể, giáp xác, GMP CS166 da gai Cá, sản phẩm thủy sản lên men hoặc đóng hộp, 09.4 kể cả nhuyễn thể, giáp xác, da gai đóng hộp được CS119, GMP bảo quản hoàn toàn 13.2 CS094 &CS070 Sản phẩm dinh dưỡng cho trẻ đến 36 tháng tuổi Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500 5000 305, 355, CS074 GMP 2.4.6. Tinh bột xử lý bằng enzyme INS Tên phụ gia 1405 Tinh bột xử lý bằng enzyme Mã nhóm thực phẩm 01.2.1 01.6.1 Nhóm thực phẩm Sữa lên men (nguyên chất) Pho mát tươi ML (mg/kg) GMP GMP Ghi chú CS243 CS221,CS 273,CS275 02.2.2 Mỡ phết, mỡ phết dạng sữa và phết hỗn hợp GMP CS253 05.1.1 Hỗn hợp cacao (bột) và bánh cacao GMP 97&CS105 GMP CS249 06.4.3 Mỳ ống, mì dẹt đã được làm chín và các sản phẩm tương tự Các nhóm thực phẩm theo ghi chú 500 GMP [6] 2.5. Các phương pháp sản xuất tinh bột biến tính Tinh bột ở dạng không biến tính, khi sử dụng trong công nghiệp thực phẩm bị hạn chế. 14 Ví dụ: Các hạt tinh bột ngô nếu ở dạng chưa biến tính, khi đun nóng sẽ dễ dàng hydrat hoá, trương nhanh rồi vỡ hạt làm giảm độ nhớt để tạo nên một khối keo và dễ chảy. Vì vậy làm hạn chế phạm vi ứng dụng của tinh bột này trong nhiều loại thương phẩm. Nhược điểm của tinh bột tự nhiên thể hiện ở tính chảy tự do hay tính kị nước của hạt tinh bột; tính không hoà tan; tính kém trương nở; độ nhớt tăng trong nước lạnh; sự tăng quá hay không điều chỉnh được độ nhớt sau khi nấu. Sự dính kết hay tạo hỗn hợp giống cao su đối với những loại tinh bột đã nấu, đặc biệt là ngô nếp, khoai tây, tinh bột sắn, tính dễ thoái hoá khi kéo dài thời gian đun nóng hay giảm pH, độ kém trong… Mục đích của việc biến tính tinh bột là để tăng cường hoặc hạn chế những tính chất cố hữu của nó nhằm tăng khả năng làm đặc, cải thiện mối liên kết, tăng độ bền, cải thiện tính cảm quan, tạo được gel, mở rộng phạm vi sử dụng của tinh bột trong nhiều nghành công nghiệp khác nhau.. Dựa vào bản chất có thể phân loại các phương pháp biến tính tinh bột như sau: - Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí. - Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học. - Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme. 2.5.1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lí 2.5.1.1. Biến tính trộn với chất rắn trơ Tinh bột nếu hoà trộn trực tiếp vào nước thì sẽ vón cục. Để tinh bột hoà tan tốt trước hết ta đem nó trộn với chất rắn trơ. Các hợp chất không phải ion. Khi trộn đều với các chất này sẽ làm cho tinh bột cách biệt nhau về vật lí do đó sẽ cho phép chúng hyđrat hoá một cách độc lập và không kết lại thành cục. 2.5.1.2. Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ Trước hết tinh bột được hồ hoá trong một lượng nước, sau đó sấy khô. Dưới tác dụng của nhiệt ẩm sẽ làm đứt các liên kết giữa các phân tử, làm phá huỷ cấu trúc của hạt tinh bột khi hồ hoá, cũng như sẽ tái liên hợp một phần nào đó các phân tử khi sấy sau này. 15 Tinh bột hồ hoá sơ bộ có những tính chất: trương nhanh trong nước; biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản; bền khi ở nhiệt độ thấp; có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khí tốt. Vì vậy tinh bột biến tính bằng hồ hó sơ bộ được dùng rộng rãi trong trường hợp cần độ đặc, giữ nước mà không cần nấu. Dùng tinh bột hồ hoá sơ bộ còn tránh được tổn thất các chất bay hơi trong bánh ngọt, giữ được chất béo… Ngoài ra, tinh bột hồ hoá sơ bộ còn được sử dụng trong các nghành công nghiệp khác. Chẳng hạn, thêm tinh bột dạng này vào các dung dịch khoan (khi khoan các giếng dầu mỏ) nhằm giữ cho dung dịch khoan một lượng nước cần thiết. 2.5.1.3. Biến tính bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao Tinh bột được gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao từ 120- 150oC, trong thời gian nhất định. Sản phẩm thu được từ phương pháp này gọi là dextrin và pirodextrin. Tinh bột biến tính bằng phương pháp này tạo cho nó có độ hoà tan trong nước lạnh cao hơn tinh bột ban đầu. Do đó, dextrin được sử dụng làm chất mang các thành phần hoạt động như các bột thực phẩm hoặc dùng làm dung môi hoặc chất mang các chất màu. Pirodextrin dùng làm chất đặc cho thuốc nhuộm sợi. Người ta thường dùng sản phẩm tinh bột biến tính bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao để pha keo dán phong bì, dán nhãn chai, băng dính thùng cactông. Trong công nghiệp dược, dextrin trắng được làm nguồn thức ăn cacbon đồng hoá chậm. Thay cho glucose khi điều chế một số kháng sinh bằng phương pháp lên men, nó là chất độn (bổ sung) cho các loại thuốc dưỡng bệnh, chất độn chuẩn cho các loại thuốc. Trong thức ăn dùng cho trẻ con và người lớn thì dextrin dễ nấu chín, dễ hấp thụ, dễ tiêu hoá. 2.5.2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme Dưới tác dụng của enzyme amylase, phân tử tinh bột hoặc bị cắt ngẫu nhiên thành những dextrin phân tử thấp hoặc bị hoặc bị cắt thành từng phần hai đơn vị glucose một, do đó mà tính chất của dung dịch tinh bột cũng thay đổi theo. 16 Enzyme - amylase thuỷ phân các liên kết - 1,4 trên nhiều mạch và tại nhiều vị trí của cùng một mạch, giải phóng ra glucose và các oligosacarit có từ 2 đến 7 đơn vị glucose, trong đó có một glucose khử tận cùng ở dạng . Kết quả tác động của - amylase thường làm giảm nhanh độ nhớt của dung dịch tinh bột, do đó người ta còn gọi là amylase dịch hoá. Cách thức tác dụng của - amylase phụ thuộc vào nguồn gốc và bản chất của cơ chất. Khi bị thuỷ phân, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là maltose và maltotriose. Do maltotriose bền hơn nên việc thuỷ phân nó thành maltose và glucose được thực hiện sau đó. Khi thuỷ phân Ap trong dung dịch, ngoài glucose, maltose và maltotriose còn có thêm các dextrin giới hạn có nhánh. Các dextrin giới hạn này thường có chứa các liên kết  – 1,6 của polyme ban đầu cộng với các liên kết  -1,4 kề bên, bền với phản ứng thuỷ phân. Tuỳ theo nguồn gốc của - amylase, các - dextrin giới hạn này có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucose. Enzyme amylase xúc tác thuỷ phân các liên kết - 1,4 của Am và Ap từ đầu mạch không khử và giải phóng ra maltose. Tác động của enzyme sẽ ngừng lại ở chỗ sát với liên kết - 1,6. Am thường bị emzin thuỷ phân hoàn toàn trong khi đó trong cùng điều kiện thì chỉ có 55% Ap được chuyển hoá thành maltose. Phần còn lại của sự thuỷ phân Ap là dextrin giới hạn có phân tử lượng cao và có chứa tất cả các liên kết - 1,6 của phân tử ban đầu. Với - amylase sẽ làm cho kích thước phân tử tinh bột giảm dần theo thời gian tác dụng của nó. Dưới tác dụng của – amylase, kết quả làm cho dung dịch tinh bột bị loãng, độ nhớt giảm xuống. Do đó, nó được sử dụng trong công nghiệp dệt để rũ hồ vải .Với amylase, nó phân cắt phân tử tinh bột thành maltose, làm biến tính tinh bột một cách chậm hơn so với - amilase. Sự biến hình tinh bột bởi amylase dùng để nghiên cứu cấu trúc của phân tử glucogen và Ap. 2.5.3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học Cả những phân tử tinh bột ở dạng tự do và hạt đều là đối tượng đề biến tính hoá học. Vì vậy tinh bột được biến tính bằng nhiều phương pháp khác nhau như biến tính bằng acid, bằng phương pháp oxi hoá, phương pháp liên kết ngang (như dạng gắn photphat hay adiphat), phương pháp este hoá hay chuyển đổi dẫn xuất dextrin. 17 Sự thay đổi về mặt tính chất vật lí và hoá học của tinh bột mang lại nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm. 2.5.3.1. Biến tính bằng phương pháp oxi hoá Việc xử lí tinh bột bằng các chất oxi hoá đã được biết đến từ rất lâu và đã được sử dụng rộng rãi. Cơ chế của quá trình oxi hoá cũng được biết đến để giải thích về cấu trúc hoá học, kích thước phân tử tinh bột sau quá trình oxi hoá. Đầu tiên con người sử dụng các chất oxi hoá như: hydroperoxit, acid peraxetic, pemanganat pesunfat… chủ yếu để làm trắng, loại bỏ các chất bẩn và xử lí quá trình tiệt trùng mà không dùng để biến tính tinh bột. Tuy nhiên chủ yếu là việc sử dụng clorin để biến tính tinh bột ở những cấp độ khác nhau. Nó làm biến đổi kích thước phân tử và cấu trúc hoá học tự nhiên của phân tử tinh bột. Khi biến tính bằng oxi hoá, hình dạng tinh bột không thay đổi nhưng kích thước tinh bột tẻ tăng lên, trong khi đó tinh bột nếp thì không thay đổi. Trong phân tử tinh bột oxi hoá có tạo ra các nhóm cacboxyl và nhóm cacbonyl. Sự oxi hoá thường xảy ra ở các bon C2, C3, C6. Quá trình oxi hoá bằng halogen và natri hypoclorit có thể xảy ra 4 trường hợp khác nhau tạo ra các sản phẩm riêng biệt tuỳ thuộc vào các chất oxi hoá và mức độ oxi hoá.  Quá trình oxi hoá bằng cách chuyển nhóm andehit thành nhóm cacboxyl tạo ra các aldonic, có tên là nhóm cuối acid D – gluconic: CH2 OH CH2OH O O C OH H OH O oxy hãa O C OH OH OH  Quá trình oxi hoá nhóm metyl ở C6 thành nhóm cacboxyl acid D – gluconic (C8H10O7). Quá trình oxi hoá có thể tiến hành bằng dẫn xuất 6 –andehit: 18 O O C CH2OH O oxy hãa OH O O C OH O Tho¸ i ph©n HO OH OH O OH OH OH OH OH  Quá trình oxi hoá nhóm hydroxyl thứ hai thành nhóm xeton. Phản ứng này chỉ ra quá trình oxi hoá nhóm OH- thứ ba thành nhóm cacbonyl và chỉ ra sự có mặt của nhóm xeton: CH2OH CH2OH O O O oxy hãa ë C3 OH O OH O OH  Quá trình oxi hoá 2, 3- glucol thành diandehit và dicacboxilic. Farley và Hixon đã xác nhận phản ứng này lần đầu tiên, ông tiến hành oxi hoá với các vị trí nhóm hydroxyl khác nhau và quá trình oxi hoá xảy ra ở C1, C2, C3, C6 định lượng tính chất của tinh bột. CH2OH O oxy hãa OH O O O OH oxy hãa O C C O O H H O HO C C O O OH Tinh bột tham gia vào quá trình oxi hoá phải chiụ tác dụng của chất oxi hoá trong pha dị thể. Sự đa dạng về cấu trúc và tính chất tinh bột dẫn đến nhiều phương pháp khác nhau làm cho hồ tinh bột oxi hoá có nhiều cấu tạo và tính chất khác nhau. Tính chất của tinh bột oxi hoá Về hạt của tinh bột oxi hoá tương tự như tinh bột ban đầu. Chúng cho vết màu xanh với iot như tinh bột chưa biến hình nhưng chúng trắng hơn tinh bột ban đầu. Đó là do phản ứng tẩy trắng của natri hypoclorit lên các vết bẩn tinh bột. Quá trình xử lí bằng natri hypoclorit hoạt hoá quá trình hoà tan các vết bẩn làm cho chúng được rửa sạch khỏi tinh bột. 19