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 Hồi Lớp: ĐHTP10A Nhóm: TP.HCM, tháng 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 Lê Huỳnh Như 14051491 Võ Thị Như 14043601 Nguyễn Thị Thu Trang 14030221 Trần Vũ Trường 14051731 Mai Thị Tuyến 14045021 GHI CHÚ TP.HCM, tháng năm 2016 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TINH BỘT 1.1 Khái niệm 1.2 Cấu tạo .4 1.3 Một số tính chất chung tinh bột CHƯƠNG TINH BỘT BIẾN TÍNH 2.1 Khái niệm tinh bột biến tính 2.2 Tính chất tinh bột biến tính 2.3 Phân loại tinh bột 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 tác nhân vật lí 15 2.5.2 Phương pháp biến tính tinh bột enzyme 16 2.5.3 Phương pháp biến tính tinh bột tác nhân hoá học 17 2.6 Ứng dụng tinh bột biến tính sản xuất thực phẩm 24 2.7 Nguồn khai thác 25 2.8 Quy trình sản xuất số thực phẩm sử dụng phụ gia tinh bột biến tính 26 CHƯƠNG 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 giới .35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tiểu luận này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhất Hoài tạo điều kiện để chúng em tiếp xúc với đề tài, tận tình giảng dạy giúp đỡ chúng em nhiệt tình Tạo hội cho chúng em tìm hiểu thêm môn học cách tốt nhất, đặc biệt tìm hiểu Tinh bột biến tính Chúng em cố gắng nhiều để hồn thành tiểu luận khó tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận góp từ Thầy bạn đọc để tiểu luận hoàn thiện Xin mời thầy bạn xem tiểu luận nhóm Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TINH BỘT 1.1 Khái niệm Tinh bột polysacarit carbohydrate chứa hỗn hợp amylose amylopectin, tỷ lệ phần trăm amilose amilopectin thay đổi tùy thuộc vào loại tinh bột, tỷ lệ thường từ 20:80 đến 30:70 Tinh bột có nguồn gốc từ loại khác có tính chất vật lí thành phần hóa học khác Chúng polymer carbohydrat phức tạp glucose (công thức phân tử C6H12O6) 1.2 Cấu tạo Gồm thành phần: - Amylose: Gồm gốc glucose tạo thành vòng xoắn ốc, liên kết 1- Glicozit, tạo mạch thẳng, dễ tan - Amylopectin: Gồm liên kết 1- Gluzit liên kết với 1- Glicozit tạo thành chuổi xoắn ốc, khó hịa tan Hình 1: Cấu tạo phân tử amylose amylopectin 1.2.1 Hình dáng, kích thước cấu trúc hạt tinh bột Tinh bột dự trữ dạng hạt Hạt tinh bột tất hệ thống có dạng hình trịn, hình bầu dục hay hình đa giác Kích thước hạt tinh bột khác ảnh hưởng đến tính chất lí tinh bột nhiệt độ hồ hố, khả hấp thụ xanh metylen…Hạt nhỏ có cấu tạo chặt, hạt lớn có cấu tạo xốp [1] Cấu tạo bên hạt tinh bột phức tạp Cả hai cấu tử cấu tạo từ α- D glucose, gốc glucose chuỗi kết hợp với qua liên kết α-1,4 glucozit Ap có cấu trúc phân nhánh, điểm phân nhánh liên kết 1,6- glucozit [2] Ngày nay, phương pháp hiển vi quang học hiển vi điện tử, hình dáng cấu tạo hạt số tinh bột minh hoạ rõ ràng 1.2.2 Thành phần hóa học Tinh bột khơng phải hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacarit khác nhau: Am Ap Trong nguyên liệu khác hàm lượng Am Ap khơng giống Thường tỉ lệ Am Ap tinh bột ¼ 1.3 Một số tính chất chung 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 tương tác với chất hấp thụ bề mặt bên bên tinh bột tham dự Vì trình bảo quản, sấy chế biến thuỷ nhiệt cần phải quan tâm tới vấn đề Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả hấp thụ tinh bột 1.3.1.2 Độ hoà tan tinh bột Am tách từ tinh bột có độ hồ tan cao song khơng bền nhanh chóng bị thối hố trở nên khơng hồ tan nước Ap khơng hồ tan nước nhiệt độ thường mà hoà tan nước nóng Trong mơi trường acid tinh bột bị thuỷ phân tạo thành “tinh bột hoà tan” Nếu môi trường acid mạnh sản phẩm cuối glucose Cịn mơi trường kiềm, tinh bột bị ion hố phần có hydrat hố tốt Tinh bột bị kết tủa cồn, cồn dung môi tốt để tăng hiệu thu hồi bột 1.3.2 Tính chất hóa học 1.3.2.1 Phản ứng với Iod Khi tương tác với iod Am cho phức màu xanh đặc trưng Vì iod coi thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am tinh bột phương pháp trắc quang Với Ap xảy tương tác với iod, Ap cho màu tím đỏ Về chất phản ứng màu với iod Ap xảy hình thành nên hợp chất hấp phụ 1.3.2.2 Khả tạo phức Ngồi khả tạo phức với iod, Am cịn có khả tạo phức với nhiều hợp chất hữu có cực khơng có cực như: rượu no, rượu vòng, phenol, xeton thấp phân tử, acid béo dãy thấp acid béo dãy cao, este mạch thẳng mạch vòng, dẫn xuất benzen… Ngồi ra, Ap cịn cho phản ứng đặc trưng với lectin Về chất phản ứng protein với polysacarit có mạch nhánh Khi lectin liên kết với α- D- glucopiranozic nằm đầu cuối khơng khử Ap làm cho Ap kết tủa tách khỏi dung dịch 1.3.3 Tính chất lưu biến Trong dung dịch phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại với để tạo tinh thể Khi liên kết xảy với tốc độ chậm Am tạo khối không tan hạt bị thối hố Khi tốc độ đạt nhanh dung dịch chuyển thành thể keo Am thối hố khơng hồ tan nước lạnh có khả liên kết với lượng nước lớn gần lần trọng lượng chúng Nếu để Am lượng nước lần tồn nước bị hấp thụ Am tạo keo 1.3.4 Sự trương nở tượng hồ hóa tinh bột Khi hồ tan tinh bột vào nước có tăng thể tích hạt hấp thụ nước làm hạt tinh bột trương phồng lên Hiện tượng gọi tượng trương nở tinh bột Độ tăng kích thước trung bình số loại tinh bột ngâm vào nước sau: tinh bột bắp 9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai mì 28.4% Một số kết nghiên cứu xác định yếu tố ảnh hưởng đến trương nở hoà tan tinh bột loại nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng q trình sấy, lão hố tinh bột, phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng chất béo cho vào…[3] Trên 55- 70 0C, hạt tinh bột trương phồng hấp thụ nước vào nhóm hydroxyl phân cực Khi độ nhớt dung dịch tăng mạnh Kéo dài thời gian xử lý nhiệt, gây nổ vỡ hạt tinh bột, thuỷ phân phần hoà tan phần phần tử cấu thành tinh bột, kèm theo giảm độ nhớt dung dịch Như nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hố khác thành dung dịch keo gọi nhiệt hồ hố 1.3.5 Tính chất tạo gel thối hóa tinh bột Tinh bột sau hồ hoá để nguội phân tử tương tác xếp lại với cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng chiều, để tạo gel dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải, phải hồ hoá để chuyển tinh bột thành trạng thái hồ tan sau làm nguội trạng thái yên tĩnh Trong gel tinh bột có liên kết hidro tham gia, nối trực tiếp mạch polyglucozit gián tiếp thông qua phân tử nước Khi gel tinh bột để nguội thời gian dài chúng co lại lượng dịch thể tách ra, gọi thoái hố 1.3.6 Khả tạo hình Liên kết nhiều phân tử Am Ap nhờ lực Van der Waals liên kết hidro nên tạo độ dai hay độ bền đứt định Chính nhờ khả mà người ta tạo sợi tinh bột (sợi miến, bún….) CHƯƠNG TINH BỘT BIẾN TÍNH 2.1 Khái niệm tinh bột biến tính Trong sản xuất thực phẩm ứng với loại sản phẩm đòi hỏi dạng tinh bột hay dẫn xuất tinh bột định tinh bột phải có độ hồi tan tốt, giàu amylose, amylopectin, tính bền… Biến tính tinh bột trình làm thay đổi cấu trúc phân tử tinh bột, tạo phân tử polysaccharide có mạch ngắn hay gắn chất, nhóm khác vào phân tử tinh bột… tác dụng tác nhân nhiệt độ, acid, enzyme, chất oxy hóa… dẫn đến làm thay đổi cấu trúc vật lý, hóa học tinh bột 2.2 Tính chất tinh bột biến tính - Có khả làm đặc - Tạo mối liên kết tốt - Độ bền cao - Tạo cho sản phẩm có tính cảm quan tạo gel - Giảm lực với iot - Độ nhớt đặc trưng bé - Áp suất thẩm thấu cao - Khi hồ hóa nước nóng hạt trương nở - Trong nước ấm có nhiệt độ thấp nhiệt độ hồ hóa độ hịa tan cao - Nhiệt độ hồ hóa cao tinh bột - Chỉ số kiềm cao 2.3 Phân loại tinh bột Theo International Numbering System for Food Additives (INS), tinh bột biến tính (modified starch) đánh số đặt tên theo 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 dựa chất biến đổi xảy phân tử tinh bột, Kovalxkaia chia tinh bột biến tính hoá chất thành loại: tinh bột cắt tinh bột bị thay Nhóm tinh bột cắt: phân tử tinh bột xảy tượng phân cắt liên kết C-O monome liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất số liên kết 2.6.3 Khả tạo độ trong, độ đục cho sản phẩm Tinh bột hồ hoá thường có độ suốt định Chính độ suốt có ý nghĩa quan trọng nhiều sản phẩm Tinh bột hạt ngũ cốc loại nếp, tinh bột củ, rễ củ thường có hồ suốt tinh bột loại ngũ cốc bình thường 2.6.4 Khả tạo kết cấu Các loại tinh bột tinh bột ngơ biến tính hay tinh bột sắn ứng dụng để tạo kết cấu có độ nhuyễn, độ mịn màng cho sản phẩm Dựa vào khả tinh bột biến tính người ta ứng dụng để thay phần chất ổn định sản xuất yoaurt, kem sữa… Ngoài chức tạo tính chất đặc trưng cho loại sản phẩm tinh bột biến tính cịn tham gia vào tính ổn định sản phẩm bảo quản như: giữ mùi, giữ ẩm giảm bớt tác động vi sinh vật 2.6.5 Khả giữ mùi giữ độ ẩm Sự ẩm khó hạn chế bất loại sản phẩm trình bảo quản Tinh bột hồ hố có lực với nước, nấu quy cách góp phần hạn chế ẩm Sử dụng dextrrin sắn tinh bột giàu Am tạo nên lớp màng ngăn cản ẩm Một số loại dextrin thực phẩm tinh bột biến tính từ ngơ, sắn củ dùng để giữ mùi giữ tính ổn định thức uống, chống oxi hoá màu 2.6.6 Hạn chế tác động vi sinh vật Trong trình bảo quản sản phẩm thực phẩm, hư hỏng vi sinh vật gây không tránh khỏi ngăn chặn chúng Nhưng tinh bột biến tính làm giảm bớt tác động vi sinh vật Điều đặc biệt quan trọng công nghệ đồ hộp Những thực phẩm giàu chất béo hay chất dầu bơ đậu nước uống socola làm lỏng, để đóng gói khơ cách cho vào dextrin tinh bột ngô tinh bột sắn 2.7 Nguồn khai thác 25 Tinh bột tách từ bột mỳ số loại ngũ cốc khác biết đến từ thời xa xưa Thời gian sau sản xuất từ khoai tây Châu Âu Nhật Bản, từ củ sắn lúa gạo phương Đông từ ngô Mỹ Tinh bột nguồn cacbohiđrat dự trữ thực vật tìm thấy phổ biến tự nhiên Tinh bột có nguồn gốc từ loại khác có tính chất vật lí thành phần hóa học khác Tinh bột tách từ hạt ngơ lúa mì, từ rễ củ sắn, khoai tây, dong loại tinh bột dùng cơng nghiệp 2.8 Quy trình sản xuất số thực phẩm sử dụng phụ gia tinh bột biến tính 2.8.1 Sản xuất chả cá sử dụng tinh bột biến tính Hình 2.1: Quy trình sản xuất chả cá 26 Nguyên liệu Nguyên liệu mua dạng cịn sống, có khối lượng 1,4 ÷ 1,5 kg Vì màu sắc thịt cá tùy thuộc vào nguồn thức ăn yếu tố môi trường nên để thống nguyên liệu chế biến sản phẩm ta chọn cá có thịt màu trắng Rửa Giai đoạn Nguyên liệu cá tra tươi, sống mua rửa loại bỏ đất, cát bám cá Sau loại bỏ nội tạng rửa lại lần nước lạnh Quá trình giúp loại bỏ số vi sinh vật bề mặt Chúng ta cần Chú ý là: nhiệt độ nước rửa phải thấp 5oC Phi lê cá Sau cá rửa phi lê để lấy thịt cá, lóc bỏ da Lấy xương miếng fillet Rửa Giai đoạn Loại bỏ xương, thịt vụn sót lại miếng fillet Tiến hành rửa nước lạnh, nhiệt độ nước rửa phải thấp oC Xay nghiền Quá trình xay nhằm nghiền nát phá vỡ cấu trúc thịt cá tạo hạt nhỏ Các hạt nhỏ tác động qua lại, liên kết lại với liên kết hydrogen, ảnh hưởng ion kỵ nước lực Van Der Waals làm kết dính hỗn hợp, giúp cho hỗn hợp có cấu trúc tốt Thành phần chủ yếu nhũ tương lipid, protein nước Protein bị hoạt tính nhiệt độ cao Vì trình xay cần khống chế nhiệt độ xay nhỏ 12 0C Nếu nhiệt độ vượt 18 – 21 0C dẫn đến tách nước béo Quá trình xay ảnh hưởng lớn đến cấu trúc sản phẩm Nếu xay thời gian sản phẩm bị tách nước, thiếu thời gian sản phẩm có mặt cắt khơng mịn màu sậm Phối trộn 27 Sau q trình xay thơ, bổ sung phụ gia gia vị (tinh bột khoai mì tinh bột biến tính, polyphosphate, gelatin, sorbitol, đường, muối, tiêu, tỏi, bột ớt, bột ngọt) vào tiến hành phối trộn đưa vào xay nhuyễn khối paste Quá trình xay tạo cho khối paste có kích thước nhỏ hơn, giúp q trình trộn dễ dàng gia vị ngấm khối paste Định hình Khối paste sau xay xong định hình thành viên trịn Cấp đơng lần Cấp đông sản phẩm nhiệt độ -20oC trước bao bột để giữ nguyên hình dạng sản phẩm tránh ươn hỏng Tẩm bột Bao gồm bao bột tẩm bột Bao bột nhằm mục đích tạo lớp dính để bột tẩm bám vào Bột tẩm cần khuấy liên tục để tránh vón cục Sản phẩm lăn qua bột khô qua hỗn hợp bột ướt Tẩm bột để tạo lớp áo cho sản phẩm, làm tăng giá trị cảm quan, tăng chất lượng, tạo kết cấu hình thức sản phẩm Chiên Nhằm mục đích để bột tẩm (bột xù ) dính chặt vào sản phẩm Sản phẩm sau chiên làm nguội, chờ cấp đông lần Cấp đông lần Tạo điều kiện cho khâu xử lý, bao gói dễ dàng ngăn ngừa sản phẩm bị hỏng trước bao gói Bao gói Mục đích việc bao gói nhằm bảo vệ sản phẩm khỏi bị giập nát nước 28 bảo quản lạnh, nhờ kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm Bảo quản Sản phẩm bảo quản nhiệt độ -18oC để đảm bảo chất lượng sản phẩm cao 2.8.2 Quy trình sản xuất bánh phồng tơm sử dụng tinh bột biến tính Hình 2.2 Quy trình làm bánh phồng tôm 29 Nguyên liệu Tôm: đem trữ lạnh tủ bảo quản nhiệt độ -18oC để nhằm giữ cho tôm tươi, màu sắc tốt (về mặt cảm quan), đồng thời giữ chất lượng tôm Khi tiến hành sản xuất lấy đủ số lượng thẻ tôm quy định Sau tơm đưa vào máy xay trước đưa qua máy nghiền mịn Bột khoai mì (bột sắn) biến tính: Tinh Bột biến tính phải kiểm tra màu sắc, mùi, độ mịn…đạt yêu cầu kỹ thuật trước đem phối trộn (Lưu ý: Khối lương Tinh bột biến tính cho vào mẻ 60 kg) Hồ: mục đích làm tăng khả kết dính nên người ta hồ hóa phần tinh bột biến tính, giúp thành phần liên kết chặt chẽ hơn, hấp mau chín (Bột khoai mì – Tinh bột biến tính cho vào nước lạnh khuấy tan, bổ sung nước nóng khuấy để tạo hồ) Phụ gia, gia vị Tôm sau nghiền thô đem trộn chung với gia vị: đường, muối, bột ngọt, tiêu, tỏi, hành, ớt… đem nghiền mịn tiến hành đưa vào nồi phối trộn với bột khoai mì, hồ, bánh tái chế định lượng trước Bánh tái chế: loại bánh bao gồm bánh đầu, bánh bể vỡ vụn đem tái chế nhằm giảm bớt hao hụt nâng cao hiệu kinh tế (Bánh tái chế đem ngâm với nước lạnh 2-3 sau đổ rổ cho nước nóng vào ngâm với thời gian lớn 10 giờ, bánh mềm, không chua.) Phối trộn Tinh Bột biến tính, với hồ, hỗn hợp tơm, mực, gia vị, bánh tái chế định lượng cho vào thiết bị phối trộn Sau khoảng thời gian phối trộn: 12 – 15 phút hỗn hợp trộn trở thành khối bột đồng nhất, mặt bột mịn, nhuyễn, 30 Định hình Khối bột sau phối trộn phải đồng nhất, khơng vón cục, cho vào bao PE để tránh tượng nhiễm vi sinh vật Khi cho bột vào bao PE phải tiến hành từ từ tránh tượng lẫn khơng khí vào bánh, gây bọt khí, ảnh hưởng đến cơng đoạn sau (tùy theo yêu cầu như: phi 25 (Ø 25), phi 35 (Ø 35), phi 55 (Ø 55) Hấp Đây cơng đoạn làm chín bánh nước, q trình làm hồ hóa tinh bột bánh, biến đổi chủ yếu từ bột sống sang bột chín, làm độ đàn hồi tăng lên, tăng khả kết dính lại với thành khối dẻo đàn hồi, bề mặt sản phẩm trơn mịn Ngoài nhiệt độ cao (90 – 105°C) tiêu diệt vi sinh vật có nguyên liệu Làm nguội Dùng quạt gió cơng nghiệp thổi trực tiếp vào bánh làm bánh nguội phần, thuận tiện cho việc tháo khăn gói dễ dàng Để tránh tình trạng bánh bị lão hóa, giảm tính đàn hồi khí CO2 áp lực bên lớn Ngồi làm nguội làm cho thành phần nguyên liệu ổn định sau thời gian dài tiếp xúc với nhiệt độ cao trình hấp Lăn trở Đây cơng đoạn làm trịn bánh Bánh sau làm nguội sơ bộ, đẩy qua bàn lăn trở kết hợp với quạt gió thổi trực tiếp vào giúp làm cho bánh nguội thêm phần Sau khoảng thời gian tiến hành lăn trở bánh làm cho bánh trịn đều, khơng bị nứt, mốc, đến bánh cứng hoàn toàn từ vào trong, từ bánh chuyển qua phòng làm lạnh Làm lạnh Sau đủ thời gian lăn trỡ bánh đưa vào kho lạnh để tạo cho bánh có độ cứng định, thích hợp dễ dàng cho trình cắt 31 Tiến hành làm lạnh để cắt bánh không bị rỗ bề mặt làm lạnh tinh bột biến tính giữ nước, tăng có tính đàn hồi nên cắt khơng bị bể Ngồi làm lạnh cịn có tác dụng bảo quản bánh, chống lại xâm nhập vi sinh vật gây hư hỏng Cắt bánh Mục đích trình cắt cắt bánh thành lát mỏng, tăng bề mặt khí sấy, tăng diện tích tiếp xúc Tùy theo yêu cầu sản xuất mà cắt bánh có kích thước khác nhau: phi 25, phi 35, phi 55 đạt yêu cầu độ dày 2,1 – 2,25 mm Sấy bánh Sấy nhằm để tách ẩm, kéo dài thời gian bảo quản, dùng nóng thổi vào bề mặt bánh làm phần lớn nước bánh, làm cho bánh khơ giịn, có độ ẩm thích hợp Sàng– phân loại Sàng: Giúp cho trình phân loại dễ dàng hơn, Bánh sau sàng phải sạch, cỡ Phân loại: Nhằm tăng độ đồng kích thước màu sắc, tăng giá trị cảm quan Đóng gói– Vơ hộp Bánh lựa chọn xong cho vào túi PE với mục đích bảo quản, tránh bị hút ẩm 32 CHƯƠNG TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, SỬ DỤNG VÀ NGHIÊN CỨU TINH BỘT BIẾN TÍNH TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI 3.1 Tại Việt Nam 3.1.1 Tình hình sản xuất Ở nước ta, lương thực chiếm vị trí quan trọng sản xuất nông nghiệp nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều nghành cơng nghiệp, có cơng nghiệp sản xuất tinh bột dẫn xuất tinh bột Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột loại củ sắn, khoai lang, khoai tây, dong riềng, huỳnh tinh…Các nguyên liệu hạt hạt gạo, ngô Trong năm gần đây, suất vầ diện tích trồng lương thực nói ngày tăng Năm 1997, diện tích trồng ngơ 12253 với sản lượng 1034200 tấn/năm, diện tích trồng khoai lang 4018 với sản lượng 2399900 tấn/năm, diện tích trồng sắn 277400 với sản lượng 2211500 tấn/năm Tuy nhiên, phần nhỏ nguồn nguyên liệu nói chế biến thành sản phẩm thực phẩm tinh bột, đường mật tinh bột, mì chính, miến sợi, hạt chân châu… theo nhiều quy trình khác với qui mơ lớn, vừa nhỏ Còn lại chủ yếu làm thức ăn cho gia súc Tinh bột chủ yếu sản xuất theo phương pháp thủ công nên hiệu xuất thu hồi thấp, hàm lượng tinh bột chưa cao phẩm chất chưa tốt Gần nước ta nhập số dây chuyền công nghệ chế biến tinh bột sắn qui mô công nghiệp Một số nhà máy chế biến tinh bột : Vedan Việt Nam Enterprise Co.Ltd Đồng Nai, Formosatapico Co.Ltd Quảng Nam, hai nhà máy sản xuất tinh bột sắn tỉnh Tây Ninh Singapore Thái Lan đầu tư, nhà máy tinh bột sắn Sơn Tịnh– Quảng Ngãi… Tinh bột biến tính có nhiều ứng dụng sống như: tăng chất lượng sản phẩm thực phẩm (bánh, kẹo, ) ; công nghiệp xây dựng dùng làm chất gắn bê tông, chất gắn đất sét, đá vơi, keo dính gỗ, gỗ ép, phụ gia cho sơn; công nghiệp mỹ phẩm dược phẩm dùng làm phấn tẩy trắng, đồ trang điểm, phụ gia cho xà phòng, kem thoa 33 mặt, tá dược; cơng nghiệp khai khống dùng để tuyển quặng, dung dịch nhũ tương khoan dầu; với công nghiệp giấy tinh bột biến tính dùng chế tạo chất phủ bề mặt, thành phần nguyên liệu giấy không tro, sản phẩm tã giấy cho trẻ em; với ngành khác dùng làm màng plastic phân hủy sinh học, làm pin khô, phụ gia nung kết kim loại nhiều ứng dụng nên tinh bột biến tính ngày sản xuất sử dụng rộng rãi nước ta 3.1.2 Tình hình nghiên cứu: Dưới vài ví dụ điển hình nghiên cứu tinh bột biến tính Việt Nam Về sản xuất sản phẩm maltodextrin dextrin đường thuỷ phân acid, Huỳnh Công Định có cơng trình nghiên cứu sản xuất dextrin ứng dụng sản xuất thuốc trừ sâu nhang trừ muỗi Tác giả nghiên cứu điều kiện sản xuất dextrin trắng từ tinh bột sắn có DE < nồng độ acid 0.05% nhiệt độ 125oC, thời gian dextrin hoá giờ, dextrin vàng có DE < nồng độ acid 0.07%, nhiệt độ 135oC, thời gian dextrin hoá Kết ứng dụng dextrin trắng thay 10% chất mang sản xuất thuốc trừ sâu Basudin 10H làm giảm giá thành sản phẩm 6.25% Dextrin vàng ứng dụng thay 30% bột keo làm tăng suất lên 1.2 lần, giảm giá thành 40%, cải thiện chất lượng nhang trừ muỗi Phạm Văn Hùng nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến q trình biến tính tinh bột sắn, khoai lang, khoai tây acid HCl nồng độ 1.5% so với thể tích tinh bột nhiệt độ từ 45– 55oC Tác giả tìm thơng số thích hợp cho sản xuất tinh bột biến tính dùng cho sản xuất giấy [7] Về phương pháp biến tính oxi hố Nguyễn Thanh Tâm dùng KMnO4 5% tỉ lệ 0.3% kết hợp với HCl 10% cho vào trình biến tính tinh bột với tỉ lệ 1.5% so với tổng lượng tinh bột Kết thu tinh bột có khả tạo gel cao Cịn tinh bột sắn bị oxi hoá NaClO nồng độ 3– 4% theo Cl- thời gian oxi hoá từ 5– ứng dụng làm chất keo tinh bột công nghiệp dệt thay tinh bột ngô Tác giả Đinh Thị Lan tiến hành biến tính tinh bột sắn với tác nhân oxi hoá KMnO4 nồng độ 0.25– 0.3% môi trường acid HCl nồng độ 3% khối lượng tinh bột Kết nghiên cứu cho phép thay phần aga tinh bột oxi hố sản xuất bánh kẹo 34 Cịn oxi hoá tinh bột tinh bột hỗn hợp KMnO4 với tỉ lệ 0.4 – 1% KBrO4 tỉ lệ 0.6 – 0.9% so với khối lượng tinh bột sản phẩm tinh bột biến tính sử dụng làm chất phụ gia cho bánh mì nướng Kết thêm 0.5% tinh bột oxi hoá vào bánh mì thể tích bánh tăng – 7%, ruột bánh mềm xốp so với bánh mì khơng bổ sung tinh bột oxi hố Mai Văn Lề cộng xử lí tinh bột sắn KMnO4 nồng độ mg/l môi trường acid HCl nồng độ 0.8% để tẩy trắng làm biến tính tinh bột Để sản xuất bánh đa nem, tác giả pha trộn 50% tinh bột gạo với 50% tinh bột sắn nguyên thể Sản phẩm nghiên cứu có chất lượng tốt tương đương với bánh sản xuất từ tinh bột gạo nhiều sở ứng dụng [8] Hiện nay, cơng trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học công nghiệp thực phẩm trọng đến việc sử dụng chế phẩm enzyme để sản xuất sản phẩm thuỷ phân tinh bột đường sinh học như: nghiên cứu sản xuất maltodextrin enzyme amylase dùng thực phẩm dược phẩm có số DE từ 15 đến 30 từ tinh bột sắn, sử dụng chế phẩm enzyme amylase nước cộng hoà Litva sản xuất Sản phẩm ứng dụng làm chất phụ gia để sấy phun sữa dừa bước đầu có kết định Đã nghiên cứu trình thuỷ phân tinh bột khoai mì amylase với nguồn khác từ vi khuẩn Bacillus, nấm mốc aspergillus, lúa hạt đậu nảy mầm 3.2 Tình hình giới Tinh bột xuất khắp nơi giới thực vật có số nguyên liệu dùng phổ biến thương mại Trên 90% tinh bột sản xuất Mỹ từ ngơ, khoai tây, lúa mì Khoai tây đóng vai trị quan trọng cơng nghiệp tinh bột Châu Âu Pháp, Đức, Hà Lan Thụy Điển Tinh bột sắn tinh bột cọ (Sago starch) sản xuất nhiều quốc gia nhiệt đới Brazil, miền đơng nước Mỹ, Châu Phi… Có giá trị tinh bột huỳnh tinh sản xuất Châu Phi, St Vincent, Caribean Theo tài liệu cung cấp A.C.C năm 1996 sản kượng nguyên liệu sản phẩm tinh bột giới EU vào năm 1995 xấp xỉ 37.106 sản xuất từ ngơ, sắn lúa mì khoai tây, 27.6 106 (74%) tinh bột ngơ, 3.7106 (10%) tinh bột sắn, 2.9 106 (8%) tinh bột lúa mì 2.7 106 (7%) tinh bột khoai tây Tinh bột biến tính sản xuất vượt trội nước cơng nghiệp hố cao Mỹ, Châu Âu Nhật Bản 35 Tình hình nghiên cứu: việc xử lí tinh bột hồ hố acid tiến hành trước năm 1811, Keerchoff tạo phân tử D – glucozơ từ tinh bột thuỷ phân tinh bột acid Sau đó, xử lí tinh bột khơng hồ hố acid Naegeli đưa ra, ơng tìm thấy hồ tan nhiều hạt tinh bột việc tạo thành phân tử tinh bột có mạch ngắn xử lí tinh bột tự nhiên nước với 15% acid sunfuric 20 oC tháng Lintner người phát minh cách sản xuất tinh bột hồ tan cách xử lí huyền phù tinh bột khoai tây với HCl loãng 7.5% hay H2SO4 15% ngày Sau lọc rửa tinh bột nước Tuy nhiên vào năm 1897 đến năm 1901 sản phẩm thương mại tinh bột biến tính thực đời Vào năm 1897, Bellmas phát việc sử dụng dung dịch acid nồng độ thấp, nhiệt độ cao để tạo tinh bột tương tự Ông đưa phương pháp khác với phương pháp Lintner xử lí tinh bột dung dịch acid lỗng (1- 3%), biến tính nhiệt độ 55 - 60oC 12 – 14 Kế đó, Duyea phát minh qui trình sản xuất tinh bột biến tính ứng dụng thương mại, sản xuất tinh bột hoà tan gần giống phương pháp Lintner với tinh bột có nồng độ 12 -15oBe dung dịch acid có nồng độ acid thấp (0.5 – 2%), biến tính nhiệt độ 55 – 60oC thời gian 0.5 – 4.5 Kể từ đó, số cơng nhân biến tính tinh bột acid HCl, H2SO4 với điều kiện nồng độ, nhiệt độ, thời gian khác để tạo nhiều sản phẩm tinh bột biến tính khác Ngày nay, theo Wurzburg, người ta biến tính tinh bột cách đun nóng tinh bột lỗng 36 – 40% nhiệt độ 40 - 60oC (thấp nhiệt độ hồ hoá tinh bột) với acid HCl nhiều Sau đó, trung hồ, lọc, rửa sấy khơ Đối với biến tính tinh bột mơi trường ancol, Small nghiên cứu q trình sản xuất tinh bột hồ tan cách hoà tan tinh bột etanol 96% với dung dịch HCl 0.2 1.6% (trọng lượng/thể tích) 15 phút Sản phẩm thu chứa lượng dextrin phân tử thấp dễ hoà tan nước Đến năm 1987, Ma Robyt mơ tả biến tính tinh bột khoai tây ngô sáp vàng loại ancol (metanol, etanol, – propanol, 1-butanol) gồm 0.36 % HCl 65oC 60 phút Còn Fox Robyt nghiên cứu thuỷ phân tinh bột khoai tây loại ancol 36 hai nồng độ acid 0.35 % (trọng lượng/thể tích) 25 oC Tiếp Robyt cộng tiếp tục nghiên cứu biến tính tinh bột khoai tây, tinh bột ngơ sáp vàng loại dung môi nhiệt độ từ đến 65 oC thời gian 72 Các sản phẩm tinh bột biến tính dung dịch acid HCl sử dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, công nghiệp vải sợi công nghiệp giấy Singh Ali nghiên cứu ảnh hưởng loại acid khác acid HCl, HNO3 đến trình biến tính tinh bột nhiều tinh bột khác lúa mì, ngơ, kê, đậu vàng, đậu xanh, khoai tây sắn Sự thay đổi khối lượng phân tử tinh bột tinh bột biến tính xác định phương pháp biến tính nhẹ Ali Kemf, Ceh cộng Bằng sắc kí hấp thụ gel với gel Sepharose CL 4B tác giả tách cấu tử Am Ap để xác định thành phần chúng q trình biến tính Sự thay đổi tính chất lưu biến tinh bột ngơ q trình biến tính theo phương pháp Ali Kemf Chamberlain Rao nghiên cứu cách sử dụng Dimetyl sulfoxit (DMSO) 90% [9] Kang cộng nghiên cứu bến tính tinh bột xạ gamma Biến hình xạ gamma với loại peroxide vô qua thử nghiệm đạt hiệu tốt tinh bột ngô Tinh bột ngơ biến tính với độ nhớt thấp không giớ hạn sử dụng lĩnh vực thực phẩm phi thực phẩm Là phương pháp hữu hiệu để sản xất tinh bột biến tính, xạ gamma tạo gốc tự phân tử tinh bột làm biến đổi hình dạng, kích thước cấu trúc chúng Những nghiên cứu hiệu xạ ion hoá tinh bột lúa mì nội nhũ đại mạch cho thấy xạ gamma phân cắt phân tử tinh bột thành phân tử nhỏ dextrin, tích điện khơng tích điện gốc tự Kết làm tăng độ tan tinh bột, hạ thấp khả trương nở tinh bột hạ thấp độ nhớt tương đối Cũng vào thời điểm này, Poonam Dollomore cơng bố cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng q trình biến tính tinh bột nghiên cứu phương pháp phân tích nhiệt Trong đó, tinh bột ngô cation tạo thành xác định quang phổ phân tử Nhiệt độ hồ hoá tinh bột biến tính xác định phương pháp nhiệt vi sai Tijsen biến tính tinh bột khoai tây cách cacboxilmetyl hoá natrimonoclorua axetat (SMCA) hỗn hợp iso– propanol với nước tối ưu hoá 37 điều kiện thực cơng nghệ q trình biến hình tinh bột phương pháp qui hoạch thực nghiệm Về phương pháp biến tính oxi hố, việc sử dụng clorin để oxi hoá tinh bột bắt đầu từ năm 1829, Liebig phát tinh bột bị thay đổi gia công clorin acid HCl Vào năm 1892, Hermite đạt sáng chế cho tinh bột hoà tan vào dung dịch điện phân gồm ion Cl- để thu tinh bột có độ nhớt thực giảm Đến năm 1896, Schmerber đưa qui trình sản xuất tinh bột oxi hố natri hypoclorit với tính chất Năm 1902, Kindscher sử dụng clorin để oxi hoá tinh bột và, năm 1895 Hartwig người Đức đạt sáng chế vấn đề Kế có nhiều phát minh khác dựa vào điều kiện phản ứng, tinh bột gốc… 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Ngọc Tú (chủ biên), Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Ngô Hữu Hợp, Đặng Thị Thu, Nguyễn Trọng Cẩn (1999), Hoá học thực phẩm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Harry W Leach, L.D MeCowen and Thomas J Schoch (1959), Sweling and Solubility Paterrns of Various Starches, In Structure of grannle vol 56 Now, pp.534 -543 [3] Lê Ngọc Tú (Chủ biên), La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm quốc ThăngNguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Dỗn Biên (2000), Hóa sinh công nghiệp, Nhà xuất khoa hcọ kỹ thuật Hà Nội [4] Tinh bột, wikipedia.org, 16/08/2016 (sửa lần cuối) [5] Tinh bột biến tính ứng dụng cơng nghiệp, 24/03/2015, hoahocngaynay.com [6] Thông tư Hướng dẫn việc quản lý phụ gia thực phẩm, 30/01/2012, số 27/2012/TT-BYT, Bộ Y Tế [7] Phạm Văn Hùng (2000), Xác định số tính chất tinh bột sắn, khoai lang, khoai tây, dong riềng nghiên cứu số thông số công nghệ sản xuất tinh bột biến tính axit HCl, Luận văn Cao học, Trường Đại học Bách Khoa hà Nội [8] Vũ Tiến Nam (1992) Nghiên cứu sản xuất maltodextrin dùng thực phẩm dược phẩm có số DE từ 15 đến 30, Luận van Cao học, Đại học Bách Khoa Thành Phố HCM [9] Chamberlain, E K, M A Kao (1999), Rheological properties of acid convertded waxy maize starché in water and 90% DMSO/10% water, Carbohrydrat Polymers 40, pp.251 – 260 39 ... sợi tinh bột (sợi miến, bún….) CHƯƠNG TINH BỘT BIẾN TÍNH 2.1 Khái niệm tinh bột biến tính Trong sản xuất thực phẩm ứng với loại sản phẩm đòi hỏi dạng tinh bột hay dẫn xuất tinh bột định tinh bột. .. phẩm dạng bột mịn thu phương pháp sấy phun dung dịch thuỷ phân tinh bột Tính chất tinh bột biến tính acid Tinh bột biến tính acid có thay đổi nhiều tính chất so với tinh bột chưa biến tính có thêm... Phương pháp biến tính tinh bột tác nhân hố học - Phương pháp biến tính tinh bột enzyme 2.5.1 Phương pháp biến tính tinh bột tác nhân vật lí 2.5.1.1 Biến tính trộn với chất rắn trơ Tinh bột hồ trộn