BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP CÔNG NGHỆ SÀI GÒN
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ LÊN
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SYRUP GLUCOSE
TỪ TINH BỘT KHOAI MÌ
SVTH: Lê nh Vân
TP. HỒ CHÍ MINH
THÁNG 7 NĂM 2008
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP CÔNG NGHỆ SÀI GÒN
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

SVTH: Đặng Mạnh Toàn
TP. HỒ CHÍ MINH
THÁNG 7 NĂM 2008 LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cám ơn :

- Ban Giám hiệu của trường Đại học Công Nghệ Sài Gòn Khoa đã tạo
mọi điều kiện cho em học tập và nghiên cứu tại trường.

- Các thầy cô giáo và cán bộ của khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã tận
tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho trong suốt 3 năm học qua.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Ths. Trònh Khánh Sơn đã tận
tình quan tâm, giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận


Với nhu cầu khá lớn về nguồn nguyên liệu syrup glucose trong công
nghiệp thực phẩm ở nước ta để sản xuất các sản phẩm bia, bánh kẹo, nước
giải khát, để làm nguyên liệu trong công nghệ lên men (bia, rượu, acid
glutamic…)… nhưng trong nước vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu trên. Bên cạnh
đó các nước khác đã có không ít các sản phẩm syrup glucose được bán trên thò
trường. Đây sẽ là một tiềm năng khá lớn khi nguồn nguyên liệu khoai mì chứa
lượng đường khá cao.

Dựa trên cơ sở đó và tham khảo một số tài liệu em đã tiến hành thực
hiện khảo sát về đề tài này.
Vì phương pháp này sử dụng enzym thương mại amylase để thủy phân
tinh bột tiện lợi và nhanh hơn phương pháp thủy phân bằng acid, phương pháp
sử dụng enzym thu nhận từ vi sinh vật, từ nguồn thực vật.
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
DANH MỤC CÁC BẢNG
LỜI MỞ ĐẦU
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan tinh bột khoai mì: 2
1.1.1 Đôi nét về cây khoai mì:
[ 1 ]
2
1.1.2 Giá trò dinh dưỡng của cây khoai mì: 3
1.1.3 Tinh bột khoai mì: 4

a. Cấu tạo và tính chất của tinh bột: 4

l. Trong ngành sản xuất mỹ phẩm: 18
m. Những công dụng trong công nghiệp khác: 18

1.2 Tổng quan enzyme amylase: 19
1.2.1 Tính chất của enzyme amylase: 19
1.2.2 Hoạ t độ ng của amylase: 21
1.2.3 Enzyme amylase: 21
a. α –amylase: ( EC 3.2.1.1) 21
Cấu tạo: 21
Tính chất: 23
Cơ chế tác dụng của α -amylase: 24
Các giai đoạn thủy phân tinh bột của α -amylase: 25
 Giai đoạn dextrin hóa: 25
b. β –amylase: ( EC 3.2.1.2) 26
Cấu trúc và tính chất của β - amylase: 26
Cơ chế tác dụng của β - amylase: 28
Các amylase tạo ra các oligosaccharide đặc thù: 28
Tác dụng của β -amylase lên tinh bột như sau: 29
c. -amylase (Glucoamylase): 30
Các enzyme đặc hiệu với liên kết α -1,6: 31
 Pululanase (EC.3.2.1.41): 31
 Isoamylase (EC.3.2.1.68) : 31
Các enzyme đặc hiệu với liên kết α -1,4 và α -1,6: 31
 Amiloglusidase (EC.3.2.1.3): 31
+ Cấu trúc và tính chất của amiloglucosidase: 31
+ Cơ chế tác dụng của enzyme amiloglucosidase: 32
1.2.4 ng dụng của enzyme amylase: 33
a. Trong y họ c : 33
b. Trong sản xuất cồn. 33
c. Trong công nghiệp dệt. 33

b. Nguyên tắc: 42
c. Dụng cụ: 42
d. Hóa chất 43
e. Tiến hành: 43
f. Kết quả: 44 2.2.4 Xác đònh hàm lượng đường tổng, đường khử
bằng phương pháp DNS: 45
a. Nguyên tắc: 45
b. Dụng cụ: 45
c. Hóa chất: 45
d. Tiến hành: 45
Dựng đồ thò đường chuẩn glucose: 45
Xác đònh hàm lượng đường tổng trong mẫu phân tích: 46
Xác đònh hàm lượng đường khử trong mẫu phân tích: 46

2.3 Máy móc và thiết bò: 47

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 49
Độ ẩm của tinh bột khoai mì: 50
Hàm lượng tinh bột ban đầu: 50
Hàm lượng protein trong tinh bột khoai mì: 50
Kết quả thí nghiệm của quá trình dòch hóa: 50
Kết quả thí nghiệm của quá trình đường hóa: 57

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ 58
4.1 Kết luận: 59

4.2 Kiến nghò: 61


1.3.1 Đôi nét về cây khoai mì:
[ 1 ]Khoai mì (còn gọi là sắn) có tên khoa học là Manihot Esculenta là cây lương thực
ưa ẩm, nó phát nguồn từ lưu vực sông Amazone (Nam Mỹ). Đến thế kỉ XVI mới
được trồng ở Châu Á và Phi. Ở nước ta, khoai mì được trồng ở khắp nơi từ Nam chí
Bắc nhưng do quá trình sinh trưởng và phát dục của khoai mì kéo dài, khoai mì giữ
đất lâu nên chỉ các tỉnh trung du và thượng du Bắc Bộ như: Phú Thọ, Tuyên Quang,
Hòa Bình … là điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả.

Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống. Nhân dân ta thường căn cứ
vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay ngọt (quyết
đònh bởi hàm lượng axit HCN cao hay thấp) mà tiến hành phân loại. Tuy nhiên trong
công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại: khoai mì đắng và khoai mì
ngọt.

1.3.2 Giá trò dinh dưỡng của cây khoai mì:
Hình 1.2: Củ khoai mì

Trước hết, khoai mì có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phần gạo
của nhân dân ta. Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quản
cũng tương đối ổn đònh nếu được chế biến thành bột hay những thành phẩm sơ chế
khác như khoai mì lát, miếng khoai mì…

Với nhu cầu của công nghệ, khoai mì là nguồn nguyên liệu trong các ngành

Lượng ẩm trong củ khoai mì tươi rất cao, chiếm khoảng khối lượng toàn củ.
Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn. Vì vậy ta phải đề ra
chế độ bảo vệ củ hợp lý tùy từng điều kiện cụ thể.

1.1.3 Tinh bột khoai mì:
Hình 1.3: Tinh bột khoai mì

n. Cấu tạo và tính chất của tinh bột:

Cấ u tạ o:

 Hình dạng, đặc điểm, kích thước hạt tinh bột:

Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh
bột cũng có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượng đáng kể
tinh bột cũng có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có
nhiều trong các loại lương thực do đó các loại lương thực được coi là nguồn
nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Hình dạng và thành phần hóa học của
tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt

Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là
amilose và amilopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lý học và hóa
học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia được hai thành phần trên để điều
chế dạng tinh khiết. Các phương pháp để tách và xác đònh hàm lượng amilose và
amilopectin là:

- Chiết rút amylose bằng nước nóng, kết tủa amylose bằng rượu, hấp thụ


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

Nguồn
Kích thước hạt,
nm
Hình dáng
Hàm lượng
amilose, %
Nhiệt độ
hồ hoá,
o
C
Hạt ngô
10-30

30-50
Tròn
46-54
60-71
Kiều mạch
5-15
Tròn dẹp Chuối
5-60
Tròn
17

Khoai tây
1-120
Bầu dục
23
56-69
Khoai lang
5-50
Bầu dục
20
52-64
Sắn
5-35
Tròn Dong riềng


Hình 1.5: Tinh bột sắn (3500X)

Tinh bột sắn dây có hình dạng gần giống tinh bột sắn, nhưng hạt có nhiều góc
cạnh hơn, các cạnh trũng và bò lõm nhiều hơn số hạt nhỏ nhiều hơn.

Hình 1.6: Tinh bột sắn dây (1500X)

Hình 1.8: Tinh bột huỳnh tinh (1500X)

Hình 1.9: Tinh bột huỳnh tinh (3500X)

Quan sát ở độ phóng đại 3500x, bề mặt ngoài của 3 loại hạt đều có nếp nhăn.
Như vậy ta thấy: kích thước hạt đặc trưng cho mỗi loại tinh bột.

b. Thành phần hóa học của tinh bột:

Tinh bột không phải một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccharide khác
nhau: amylose và amylopectin. Tỉ lệ amylose/amylopectin xấp xỉ ¼. Trong tinh bột
loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) gần như 100% là amylopectin. Trong tinh bột đậu
xanh, dong riềng hàm lượng amylose chiếm trên dưới 50%.


Nhờ phương pháp hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X thấy rằng trong hạt tinh bột
“nguyên thuỷ” các chuỗi polyglucoside của amylose và amylopectin tạo thành xoắn
ốc với ba gốc glucose một vòng.

Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35 - 0,7 μ m;
trong khi đó chiều dày của một lớp hạt tinh bột là 0,1 μ m. Hơn nữa, các phân tử lại
xắp xếp theo hướng tâm nên các mạch glucoside của các polysaccharide phải ở dạng
gấp khúc nhiều lần.

Các mạch polysaccharide sắp xếp hướng tâm tạo ra độ tinh thể: các mạch bên
của một phân tử amylopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của phân tử kia.

Ngoài cách sắp xếp bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía
ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng vỏ hạt tinh bột khác với tinh bột bên
trong, chứa ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ
xốp nhưng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể
xâm nhập vào bên trong bằng con đường khuếch tán.

Hầu hết, các loại tinh bột đều chứa hai loại polymer khác nhau về khối lượng
phân tử và cấu trúc hóa học:

- Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500 - 2000 đơn vò glucose, liên kết
nhau bởi liên kết α - 1,4 glicoside.

Amylose “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là
hàng ngàn. Có hai loại amylose:

+ Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp (khoảng 2000) thường
không có cấu trúc bất thường và bò phân ly hoàn toàn bởi β -amylase.


mạch nhánh này khoảng 25 - 30 đơn vò glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tới
100000 đơn vò glucose.

Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi
lẽ ở các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có
những tính chất giống như amylopectin.

Cấu tạo của amylopectin còn lớn và dò thể hơn amylose nhiều. Trong tinh bột
tỉ lệ amylose/amylopectin khoảng ¼. Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thời tiết,
mùa vụ và cách chăm bón.

 Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột:

 Phản ứng thủy phân:

Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các
đơn vò glucose bằng axít hoặc bằng enzyme. Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng
hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng paste còn enzyme chỉ thủy phân hiệu quả
ở dạng hồ hóa. Một số enzyme thường dùng là α - amylase, β - amylase Axit và
enzyme giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên
kết α - D (1,4) glycoside. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và
sinh ra đường.

Hình 1.14: Phản ứng thủy phân của tinh bột

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bò oxi hóa tạo thành andehyt, xeton
và tạo thành các nhóm cacboxyl. Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân

SO
4
tăng cường độ phản ứng.

Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iod, tương ứng
với một vòng xoắn một phân tử iot. Amylopectin tương tác với iod cho màu nâu tím.
Về bản chất phản ứng màu với iod là hình thành nên hợp chất hấp thụ.

Ngoài khả năng tạo phức với iod, amylose còn có khả năng tạo phức với
nhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm,
phenol, các xeton phân tử lượng thấp.

 Tính hấp thụ của tinh bột:

Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bò hấp thụ thì bề
mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy
và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột
thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại
tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng.

 Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột:

Xác đònh khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép
điều chỉnh được tỉ lệ dung dòch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình công
nghiệp, còn có ý nghóa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất
nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinh bột và nước
(tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là cơ sở để
lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: để sản xuất
các sản phẩm nước uống hòa tan như cà phê, trà hòa tan thì nên chọn tinh bột biến
hình nào có độ hòa tan cao nhất.

Bảng 1.3: Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột

Tinh bột tự nhiên
Nhiệt độ hồ hóa (t
0
C)
Ngô
62-73
Ngô nếp
62-72
Lúa miến
68-75
Lúa miến nếp
67-74
Gạo
68-74
Lúa mì
59-62
Sắn
52-59
Khoai tây
59-70

- Độ nhớt của hồ tinh bột:

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất
lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử
tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân
tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dòch có độ đặc, độ dính,
độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dòch tinh

như xúc xích, thòt hộp,…)

- Chất ổn đònh: Sử dụng khả năng giữ nước cao, như trong kem, bột nở.

- Chất làm đặc: Sử dụng đặc tính bột nhão, như trong súp, thức ăn cho trẻ em,
nước chấm, nước dùng.

- Sản xuất bánh quy xốp.

- Chất phụ gia trong sản xuất giò chả.

o. Công nghiệp dệt:

Hồ chì để giảm đứt trên khung dệt (tinh bột biến đổi). Tinh bột dùng cho giai
đoạn in làm đặc chất nhuộm và giữ màu. Tinh bột dùng cho giai đoạn thành
phẩm sẽ tăng độ cứng và trọng lượng (tinh bột thường hoặc tinh bột oxi hóa).

p. Công nghiệp giấy:

- Tăng cường độ chắc, tăng sức chống nếp gấp.

- Làm tăng bề mặt và độ bền, dùng cho giấy gợn sóng, giấy ép và giấy bìa
cứng.

q. Công nghiệp lên men cồn và sản xuất các acid hữu cơ như acid itaconic, acid
citric.

r. Công nghiệp sản xuất xà bông và chất tẩy rửa:

Dùng như chất độn trong xà bông và chất tẩy rửa với nồng độ tối đa 15%.


y. Trong ngành sản xuất mỹ phẩm: tinh bột sử dụng như một chất pha loãng
trong nhiều loại phấn và trong sản xuất dầu gội đầu.

z. Những công dụng trong công nghiệp khác:

- Sản xuất bao plastic tự hoại.

- Sản xuất vỏ xe.

- Sản xuất ván ép.

- Sản xuất bột giặt.

- Sản xuất thức ăn gia súc.

Sử dụng làm chất kết dính: sử dụng tinh bột photphate cùng với tinh bột tự
nhiên, borate, xút dùng làm chất kết dính giấy lót làn sóng để bảo quản thủy tinh.

1.4 Tổng quan enzyme amylase:

Amylase là một loại enzyme có ý nghóa quan trọng về mặt sinh lí, thương mại
và lòch sử. Enzym này còn gọi là diastase (xuất phát từ Hi Lạp có nghóa là phân
giải).

Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải các liên kết
glucoside nội phân tử trong các polysaccharide với sự tham gia của nước. Chúng