BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH
ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Giáo viên hướng dẫn: KS. Diệp Thanh Tùng
Họ và Tên sinh viên: Nguyễn Quốc Thắng

Tp.HCM, 2013

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

i

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... i
TÓM TẮT .................................................................................................................. iv
ABSTRACT ................................................................................................................ v
DANH SÁCH CÁC HÌNH ......................................................................................... vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... vii
Chương 1 .................................................................................................................... 3
1.1

Đặt vấn đề ..................................................................................................... 3

1.2

Mục đích đề tài ............................................................................................. 3



Phản ứng tạo phức ............................................................................ 7

2.1.3.3

Tính hấp thụ của tinh bột ................................................................... 8

2.1.3.4

Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột ................. 8

2.1.4

2.2

Những tính chất vật lý của huyền phù tinh bột trong nước ................. 9

2.1.4.1

Tính hòa tan của tinh bột ................................................................... 9

2.1.4.2

Sự trương nở ..................................................................................... 9

2.1.4.3

Tính chất hồ hóa của tinh bột ............................................................ 9

2.1.4.4


ii

2.3

2.2.3.3

Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang ........................................... 17

2.2.3.4

Enzyme ............................................................................................ 18

Ứng dụng tinh bột biến tính ....................................................................... 19

2.3.1

Ứng dụng trong bánh mì nướng .......................................................... 19

2.3.2

Làm chất ổn định sữa chua .................................................................. 20

2.3.3

Sản xuất bánh phồng tôm .................................................................... 20

2.3.4

Sản xuất bánh quy xốp......................................................................... 20

3.3.2

Phương pháp biến tính bằng bazơ ...................................................... 23

3.3.3

Phương pháp biến tính bằng H2O2 ...................................................... 23

3.3.4

Thử nghiệm sử dụng tinh bột biến tính ổn định cấu trúc sữa chua ... 24

Chương 4 .................................................................................................................. 26
4.1

Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột không biến tính – mẫu đối chứng
26

4.2

Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột biến tình bằng axit ...................... 26

4.3

Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột biến tính bằng NaOH pH = 10 ... 27

4.4

Kết quả đo thời gian chảy của tinh bột biến tính bằng H2O2 0,3% .......... 28



TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu sản xuất tinh bột biến tính và ứng dụng
trong chế biến thực phẩm” được tiến hành tại phòng thí nghiệm I4, Bộ Môn
Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời
gian từ đến .
Các thí nghiệm được bố trí nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian biến
tính đối với các phương pháp biến tính khác nhau lên độ nhớt của tinh bột biến
tinhCác chất được sử dụng để biến tính tinh bột là HCl, NaOH và H2O2 và thời
gian biến tính được lựa chọn theo 3 mức 0,5 – 1 – 1,5h.
Kết quả phân tích thời gian chảy cho thấy HCl mang lại hiệu quả cao nhất
trong việc cắt đứt chuỗi phân tử tinh bột.Thí nghiệm ứng dụng tinh bột biến tính
lên sữa chua cũng chỉ ra rằng tinh bột biến tính bằng HCl đem lại cấu trúc gel
vững chắc nhất nhưng có thể ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm vì làm thay đổi pH
của hệ.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

v

ABSTRACT
The study "Research about modified starch production and applications
in food processing" was conducted in the laboratory I4, Department of Chemical
Technology, University of Agriculture and Forestry, Ho ChiMinh, from to.
The experiment was arranged in order to examine the influence of the
modified time for different modification methods on the viscosity of the starch
processing. In which the time factor is performed at different time intervals - 0.5 h;
1h; 1.5 h. Processing methods are classified based on modified substances - acids,
bases, H2O2.
Treatment results in excel, then make a comparison between the modified

Hình 4.4: Sự phụ thuộc của thời gian chảy vào thời gian biến hình của tinh bột biến
tính bằng H2O2 0,3%.................................................................................................. 28
Hình 4.5: Phối trộn tinh bột biến tính vào sữa chua .................................................... 29
Hình 4.6: Mối quan hệ giữa độ nhớt và tốc độ cắt của các mẫu sữa chua có bổ sung
tinh bột biến tính ........................................................................................................ 31
Hình 4.7: Quan hệ của ứng suất cắt và tốc độ cắt của các mẫu sữa chua .................... 33
Hình 4.8: Đo độ nhớt của sữa chua có bổ sung tinh bột biến tính ............................... 34
Hình 4.9: Đo cấu trúc sữa chua .................................................................................. 35

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Nhiệt độ hồ hóa các loại tinh bột.................................................................. 8
Bảng 3.1: Khảo sát thời gian biến tính và nồng độ của HCl ....................................... 22
Bảng 3.2 : Khảo sát thời gian biến tính bằng NaOH pH = 10 ..................................... 23
Bảng 3.3: Khảo sát thời gian biến tính bằng H2O2 ...................................................... 24
Bảng 4.1: Thời gian chảy của tinh bột không biến tính .............................................. 26
Bảng 4.2: Giá trị pH của các mẫu sữa chua ................................................................ 29
Bảng 4.3: Kết quả đo cấu trúc của các mẫu sữa chua ................................................. 34

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

3

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Tinh bột từ lâu đã được sử dụng một cách phổ biến và rộng rãi trong đời sống

 Thử nghiệm sử dụng tinh bột biến tính làm phụ gia trong sản xuất sữa
chua.
1.4 Yêu cầu đề tài
 Tìm ra sựảnh hưởng của các tác nhân biến tính (axit, bazo, tác nhân
oxy hóa mạnh) và thời gian biến tính lên tính chất của tinh bột.
 Đánh giá được ảnh hưởng của tinh bột biến tính lên cấu trúc của sản
phẩm thực phẩm (sữa chua).
 Thử nghiệm sử ảnh hưởng về đặc tính độ nhớt của thực phẩm (sữa
chua).
 Không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm khi cho vào, đạt được
yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm.
 Có khả năng dùng làm phụ gia trong thực phẩm.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

5

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan tinh bột
2.1.1 Cấu tạo
Tinh bột là một polysaccharide bao gồm các đơn vị D-glucose nối với nhau
bởi các liên kết - glycozide, có công thức phân tử là (C6H10O5)n (n có thể từ vài
trăm đến hơn 1 triệu). Tinh bột có dạng hạt màu trắng và được tạo nên bởi hai loại
polymer là amylose và amylopectin.Tỉ lệ amylose/amylopectin xấp xỉ trong gạo
nếp hoặc ngô nếp gần như 100% là amylopectin.

Hình 2.1: Cấu trúc phân tử tinh bột
 Amylose
Là polysaccharide mạch thẳng, cấu tạo gồm các gốc D- glucopyranose, liên

tinh bột. Amylopectin cũng có khả năng kết hợp với iod (khoảng 0,2% khối lượng)
tạo phức hợp hấp thụ mạnh nhất ở 550nm.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

7
Khi đun nóng trong nước, amylopectin tạo dung dịch trong, đặc, dính và có
độ nhớt cao. Amylopectin không bị thoái hóa, khả năng tạo gel kém.
2.1.2 Cấu trúc tinh thể
Hạt tinh bột có dạng hình tròn, hình bầu dục, hay hình đa giác. Trong cùng
một loại tinh bột, hình dáng và kích thước hạt có thể khác nhau.
Tinh bột có bản chất bán tinh thể với nhiều mức độ tinh thể hóa khác
nhau.Khả năng tạo cấu trúc tinh thể của tinh bột liên quan chủ yếu đến thành phần
amylopectin.Trong lớp tinh thể, các đoạn mạch thẳng của amylopectin liên kết với
nhau thành các sợi xoắn kép, xếp thành dãy và tạo thành chùm, phần mạch nhánh
nằm ở các lớp vô định hình.Các lớp tinh thể và vô định hình của amylopectin tập
hợp thành các cấu trúc hình cầu có kích thước khác nhau.Thành phần amylose của
tinh bột, ngoài việc tham gia tạo cấu trúc xoắn còn hiện diện trong cấu trúc tinh
thể của tinh bột dưới dạng phức hợp với lipid.
2.1.3 Các phản ứng tiêu biểu
2.1.3.1 Phản ứng thủy phân

Hình 2.4: Cơ chế phản ứng thủy phân

Phản ứng thủy phân cắt đứt liên kết - D (1,4) glycoside bằng các tác nhân
acid hoặc enzyme. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu, dạng hồ hóa
hay dạng paste. Còn enzyme, chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa.Một số
enzyme thường dùng là -amylase, β-amylase.Đặc trưng của phản ứng này là sự
giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường.
2.1.3.2 Phản ứng tạo phức

Ngô

62 – 73

Ngô nếp

62 – 72

Lúa miền

68 – 75

Lúa miền nếp

67 – 74

Gạo

68 – 74

Lúa mì

59 – 62

Sắn

52 – 59

Khoai tây


nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn.
2.1.4.4 Tính chất cơ kết cấu của hồ tinh bột
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 dịch có
độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt
của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt
phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

10
bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các
thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột
thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột.
2.1.4.5 Khả năng tạo gel và thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp
xếp lại 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 đậm đặc vừa phải, phải được
hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng
thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực
tiếp các mạch polyglycoside hoặc gián tiếp qua phân tử nước.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ
thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh
đông rồi sau đó cho tan giá.
2.2 Tinh bột biến tính
2.2.1 Tổng quan
Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi
một dạng tinh bột hoặc một dẫn suất tinh bột nhất định như: tinh bột phải có độ
hòa tan tốt, giàu amylose, amylopectin, tính bền…
Biến hình tinh bột tức là biến đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột để mang lại

với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polysaccharide 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 hydroxyl 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
acetate, tinh bột phosphate, tinh bột oxi hóa…
2.2.3 Phương pháp biến tính tinh bột
Dựa vào bản chất của phương pháp có thể phân loại các phương pháp như
sau:
 Phương pháp biến hình vật lý
 Phương pháp biến hình hóa học
 Phương pháp biến hình bằng enzyme.
2.2.3.1 Phương pháp vật lý
Là phương pháp biến tính tinh bột thuần túy dùng các lực vật lý như ép, nén
và hồ hóa tác dụng lên tinh bột để làm thay đổi một số tính chất của nó nhằm phù
hợp với những ứng dụng, sản phẩm tinh bột biến tính của phương pháp này là
những tinh bột hồ hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

12
 Trộn với chất rắn trơ
Tinh bột có ái lực với nước nhưng nếu hòa tan trực tiếp vào nước thì sẽ bị
vón cục. Có thể làm cho tinh bột phân tán tốt vào nước nếu đầu tiên đem trộn nó
với chất rắn trơ. Khi trộn đồng đều sẽ làm cho các hạt tinh bột cách biệt nhau về
vật lý do đó sẽ cho phép chúng hydrate hóa một cách độc lập và không kết thành
khối.
 Biến hình bằng hồ hóa sơ bộ
Tinh bột ban đầu được hồ hóa trong một lượng thừa nước, sau đó sấy phun

Ở giai đoạn đầu phản ứng thủy phân là chủ yếu, nên độ nhớt của tinh bột lúc
này bị giảm rất mạnh. Khi tăng nhiệt độ lên thì phản ứng tái trùng hợp mới trở
thành phản ứng chính.
Ngoài ra ở nhiệt độ cao còn xảy ra phản ứng chuyển glycoside: các liên kết
1-4 glycoside không bền trong amyloza lúc này sẽ chuyển thành liên kết 1-6 bền
hơn.

Hình 2.5: Biến tính bằng phương pháp gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao
Dưới tác dụng của nhiệt độ, tinh bột đã bị biến hình một cách sâu sắc, do đó
nhiều tính chất cũng bị thay đổi theo, độ hòa tan tăng, hàm lượng dextrin tăng,
đường khử tăng rồi giảm, độ nhớt giảm, màu sắc thay đổi.
Phụ thuộc vào nhiệt độ ta sẽ thu được dextrin trắng (95-1200C), dextrin vàng
(120-1800C), pirodextrin (170-1950C).
2.2.3.2 Phương pháp hóa học
Sử dụng các phản ứng ester, eter, acid hay kiềm hóa, sản phẩm chủ yếu của
phương pháp biến tính hóa học là những tinh bột xử lý acid tinh bột eter, este hóa,
phosphate hóa.
 Acid
Dưới tác dụng của acid một phần các liên kết giữa các phân tử và trong phân
tử tinh bột bị đứt. Do đó làm cho kích thước phân tử giảm đi và tinh bột thu được
những tính chất mới.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

14
Trong sản xuất công nghiệp, người ta cho khuếch tán tinh bột (huyền phù
tinh bột 12-15Bx) trong dung dịch acid vô cơ có nồng độ 1-3%, rồi khuấy đều ở
nhiệt độ 50-550C trong 12-14h. Sau đó trung hòa, lọc rửa và sấy khô.
Tinh bột biến tính bằng acid so với tinh bột ban đầu có những tính chất sau:
 Giảm ái lực với iod;

mạch tinh bột.
 Phương pháp biến tính bằng acid trong môi trương nước
Quy trình theo phương pháp Ali và Kemf:

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ( />

16
Hình 2.7: Quy trình sản xuất theo phương pháp Ali và Kemf
Biến hình trong môi trường ethanol và methanol đắt tiền, tái chế phức tạp,
thời gian dài, tốn nhiều thiết bị, giá thành cao. Biến hình bằng acid trong môi
trường nước khắc phục được những nhược điểm trên.
Tinh bột khô được phân tán trong nước thành dịch huyền phù với nồng độ
33% và biến hình với xúc tác là dung dịch acid HCl 0,5N ở 50oC trong điều kiện
khuấy trộn liên tục. Khi biến hình kết thúc, trung hòa bằng dung dịch NaOH 1N
đến trung tính và rửa sạch tinh bột bằng máy ly tâm siêu tốc và nước nhiều
lần.Cuối cùng là sấy, nghiền, rây để thành phẩm có W

17
Hiện nay tác nhân được dùng phổ biến là hypoclorite. Dùng dung dịch Natri

sodium

trimetaphosphate

(STMP),

sodium

tripoly

phosphate,

epichlorhydrin, phosphoryl chloride (POCl3)…
2.2.3.4 Enzyme
Là phương pháp biến tính tinh bột tiên tiến cho sản phẩm tinh bột biến tính
chọn lọc không bị lẫn những hóa chất khác. Sản phẩm thủy phân bằng enzyme của
phương pháp này là các loại đường glucose, fructose, các poliol như sorbitol,
mannitol.
Enzyme -amylase (EC .3.2.1.1): Các enzyme phân cắt liên kết ở nội mạch
(đầu khử) giải phóng ra glucose và các oligosaccharit có từ 2-7 đơn vị glucose.
Enzyme β-amylase (EC .3.2.1.2): Các enzyme phân cắt liên kết -1,4 ở ngoại
mạch (đầu không khử) giải phóng ra maltose có dạng β.
 Enzyme đặc hiệu với liên kết -1,6:
Pululanaza (EC.3.2.1.41): Enzyme này có thể thủy phân các liên kết -1,6
của tinh bột, glucogen, pululan và các dextrin giới hạn. Sự định vị của liên kết 1,6 có ảnh hưởng lớn tới tác động của enzyme. Sự có mặt của 2 liên kết -1,4 nằm
kề bên liên kết -1,6 là điều kiện cần thiết cho enzyme phân cắt liên kết này.
Isoamilaza (EC.3.2.1.68): Enzyme này không có khẳ năng thủy phân pulutan
và không thể cắt đứt liên kết -1,6 của các phân tử chứa ít hơn ba liên kết -1,4
 Enzyme đặc hiệu liên kết -1,4 và -1,6:
Amiloglusidaza (EC.3.2.1.3) có thể giải phóng ra β-D glucose bằng cách thủy