Đề tài Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp hoá học

Nước ta nằm trong ở trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, rất thuận lợi cho việc phát triển nhiều loại cây trồng trong đó các loại cây lương thực chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và là nguồn nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp sản xuất tinh bột. Tinh bột là một trong những nguyên liệu quan trọng cho nhiều nghành công nghiệp như công nghiệp giấy, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp keo dán vì những tính chất đặc trưng của nó như tạo hình, tạo dáng, tạo khung, tạo độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, độ xốp có khả năng tạo gel, tạo màng cho nhiều sản phẩm. Tuy nhiên tinh bột tự nhiên vẫn còn hạn chế nhiều tính chất, chưa đáp ứng được những yêu cầu khác nhau trong công nghiệp. Vì vậy cần phải cải biến tinh bột, tức là làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột bằng các tác nhân vật lí, hoá học hoặc enzim để tạo ra các dẫn xuất tinh bột với các phân tử bị cắt ngắn đi, nối dài ra và sắp xếp lại, hoặc các dẫn xuất tinh của tinh bột với các nhóm chức rượu bậc nhất trong phân tử, bị oxi hoá đến nhóm cacboxyl hoặc những dẫn xuất tinh bột với phân tử được gắn nhóm chức hoá học khác nhau Khi đã có cấu trúc hoá học thay đổi thì tinh bột dẫn xuất cũng sẽ thu được những tính chất mới khác tinh bột ban đầu. Nhờ vậy nâng cao được lãnh vực ứng dụng và từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế. Hiện nay, các sản phẩm tinh bột biến tính nghiên cứu ở nước ta rất đa dạng và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và các nghành công nghiệp khác. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều chỉ dừng ở mức phòng thí nghiệm. Các sản phẩm tinh bột biến tính được sản xuất với qui mô công nghiệp trong nước hầu như chưa có. Tinh bột biến tính sử dụng trong công nghiệp hiện tại phải nhập ngoại với giá thành rất cao. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tàiNghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp hoá học.

doc55 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 30/07/2013 | Lượt xem: 1861 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp hoá học, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Më ®Çu  N­íc ta n»m trong ë trong vïng khÝ hËu nhiÖt ®íi giã mïa, rÊt thuËn lîi cho viÖc ph¸t triÓn nhiÒu lo¹i c©y trång trong ®ã c¸c lo¹i c©y l­¬ng thùc chiÕm mét vÞ trÝ quan träng trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp vµ lµ nguån nguyªn liÖu chñ yÕu cña c«ng nghiÖp s¶n xuÊt tinh bét. Tinh bét lµ mét trong nh÷ng nguyªn liÖu quan träng cho nhiÒu nghµnh c«ng nghiÖp nh­ c«ng nghiÖp giÊy, c«ng nghiÖp thùc phÈm, c«ng nghiÖp dÖt, c«ng nghiÖp keo d¸n v× nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc tr­ng cña nã nh­ t¹o h×nh, t¹o d¸ng, t¹o khung, t¹o ®é dÎo, ®é dai, ®é ®µn håi, ®é xèp cã kh¶ n¨ng t¹o gel, t¹o mµng cho nhiÒu s¶n phÈm. Tuy nhiªn tinh bét tù nhiªn vÉn cßn h¹n chÕ nhiÒu tÝnh chÊt, ch­a ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu kh¸c nhau trong c«ng nghiÖp. V× vËy cÇn ph¶i c¶i biÕn tinh bét, tøc lµ lµm thay ®æi cÊu tróc, tÝnh chÊt cña tinh bét b»ng c¸c t¸c nh©n vËt lÝ, ho¸ häc hoÆc enzim ®Ó t¹o ra c¸c dÉn xuÊt tinh bét víi c¸c ph©n tö bÞ c¾t ng¾n ®i, nèi dµi ra vµ s¾p xÕp l¹i, hoÆc c¸c dÉn xuÊt tinh cña tinh bét víi c¸c nhãm chøc r­îu bËc nhÊt trong ph©n tö, bÞ oxi ho¸ ®Õn nhãm cacboxyl hoÆc nh÷ng dÉn xuÊt tinh bét víi ph©n tö ®­îc g¾n nhãm chøc ho¸ häc kh¸c nhau… Khi ®· cã cÊu tróc ho¸ häc thay ®æi th× tinh bét dÉn xuÊt còng sÏ thu ®­îc nh÷ng tÝnh chÊt míi kh¸c tinh bét ban ®Çu. Nhê vËy n©ng cao ®­îc l·nh vùc øng dông vµ tõ ®ã n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ. HiÖn nay, c¸c s¶n phÈm tinh bét biÕn tÝnh nghiªn cøu ë n­íc ta rÊt ®a d¹ng vµ ®­îc øng dông réng r·i trong c«ng nghiÖp thùc phÈm vµ c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Tuy nhiªn, hÇu hÕt c¸c nghiªn cøu ®Òu chØ dõng ë møc phßng thÝ nghiÖm. C¸c s¶n phÈm tinh bét biÕn tÝnh ®­îc s¶n xuÊt víi qui m« c«ng nghiÖp trong n­íc hÇu nh­ ch­a cã. Tinh bét biÕn tÝnh sö dông trong c«ng nghiÖp hiÖn t¹i ph¶i nhËp ngo¹i víi gi¸ thµnh rÊt cao. ChÝnh v× vËy, chóng t«i chän ®Ò tµi ‘Nghiªn cøu biÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p ho¸ häc’. N­íc ta cã nguån nguyªn liÖu tinh bét rÊt ®a d¹ng vµ phong phó. MiÒn Trung víi ®iÒu kiÖn khÝ hËu kh¾c nghiÖt, thêi tiÕt thÊt th­êng, ®Êt ®ai kÐm mµu mì nh­ng vÉn cã ®­îc nh÷ng nguån nguyªn liÖu tinh bét quan träng, víi n¨ng suÊt vµ chÊt l­îng cao nh­ khoai, s¾n, s¾n d©y, huúnh tinh… S¾n lµ mét lo¹i c©y l­¬ng thùc cã s¶n luîng cao nhÊt hiÖn nay (ViÖt Nam hiÖn ®ang s¶n xuÊt hµng n¨m h¬n hai triÖu tÊn s¾n cñ tu¬i, ®øng hµng thø 11 trªn thÕ giíi vÒ s¶n l­îng s¾n nh­ng l¹i lµ n­íc xuÊt khÈu tinh bét ®øng hµng thø 3 sau Th¸i Lan vµ Indonexia). Trong nh÷ng n¨m qua, c¸c s¶n phÈm tõ s¾n nh­ s¾n l¸t, s¾n viªn, tinh bét s¾n… ®· ®¸p øng ®­îc nhu cÇu ngµy cµng t¨ng trong n­íc vµ ®· b¾t ®Çu xuÊt khÈu, gãp phÇn kh«ng nhá vµo sù ph¸t triÓn cña nghµnh l­¬ng thùc thùc phÈm nãi riªng còng nh­ sù ph¸t triÓn kinh tÕ ®Êt n­íc nãi chung. Tinh bét s¾n ®­îc øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc nh­ c«ng nghiÖp dÖt, c«ng nghiÖp giÊy, c«ng nghiÖp chÊt kÕt dÝnh, d­îc phÈm, c«ng nghiÖp thùc phÈm . §ã lµ lÝ do chóng t«i dïng tinh bét s¾n lµm nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh thùc nghiÖm. NhiÖm vô cña ®Ò tµi gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò sau: Nghiªn cøu ph­¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét b»ng c¸ch oxi ho¸, b»ng dung dÞch axit, b»ng dung dÞch kiÒm. Nghiªn cøu sù thay ®æi cña tinh bét sau khi biÕn tÝnh. PhÇn tæng quan Ch­¬ng 1 tinh bét vµ c¸c ph­¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét 1.1. Giíi thiÖu tæng qu¸t vÒ tinh bét 1.1.1. Kh¸i niÖm chung Trong tù nhiªn tinh bét lµ hîp chÊt h÷u c¬ rÊt phæ biÕn vµ dåi dµo, chØ ®øng sau xenluloz¬. Ng­êi ta thÊy tinh bét cã trong c©y xanh, rÔ, cµnh, h¹t, cñ vµ qu¶. Tinh bét ®­îc h×nh thµnh tõ nh÷ng h¹t nhá (32) trong suèt qu¸ tr×nh tr­ëng thµnh vµ lín lªn cña c©y. Trong thêi k× ‘ngñ’ vµ n¶y mÇm, tinh bét lµ chÊt dù tr÷ n¨ng l­îng cho c©y. Tinh bét gi÷ chøc n¨ng sinh häc gièng nhau ®èi víi con ng­êi, ®éng vËt, còng nh­ ®èi víi c¸c sinh vËt h¹ ®¼ng (15). Trong thùc vËt, tinh bét th­êng cã mÆt d­íi d¹ng kh«ng hoµ tan trong n­íc nªn cã thÓ tÝch tô mét l­îng n­íc lín trong tÕ bµo mµ vÉn kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn ¸p suÊt thÈm thÊu. Do ®ã, cã thÓ thu ®­îc mét l­îng lín tinh bét tõ nhiÒu nguån phong phó trong tù nhiªn. Tinh bét ®¹i diÖn cho 60 - 90% tæng s¶n l­îng c¸c lo¹i l­¬ng thùc nh­ ng«, khoai t©y, lóa m×, cñ m×, s¾n d©y, g¹o, ®Ëu, ë mét sè qu¶ nh­ chuèi, t¸o, rau… (15), (16), (32). 1.1.2. H×nh d¸ng, kÝch th­íc vµ cÊu tróc cña h¹t tinh bét Tinh bét dù tr÷ trong c©y d­íi d¹ng h¹t. H¹t tinh bét cña tÊt c¶ c¸c hÖ thèng cã d¹ng h×nh trßn, h×nh bÇu dôc hay h×nh ®a gi¸c. Ngay c¶ trªn cïng lo¹i nguyªn liÖu, h×nh d¸ng vµ kÝch th­íc cña chóng còng kh«ng gièng nhau (15). H¹t tinh bét khoai t©y cã kÝch th­íc lín h¬n c¶, cña lóa m× nhá h¬n. H¹t tinh bét lóa m×, lóa m¹ch cÊu tróc ®¬n gi¶n h¬n h¹t tinh bét ng«… (15), (32). KÝch th­íc cña c¸c h¹t tinh bét kh¸c nhau còng ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt c¬ lÝ cña tinh bét nh­ nhiÖt ®é hå ho¸, kh¶ n¨ng hÊp thô xanh metylen… H¹t nhá cã cÊu t¹o chÆt, h¹t lín cã cÊu t¹o xèp (15). CÊu t¹o bªn trong cña h¹t tinh bét kh¸ phøc t¹p. Cã nhiÒu pháng ®o¸n b¶n chÊt cÊu tróc bªn trong h¹t nh­ng kh«ng cã nhiÒu b»ng chøng thùc nghiÖm. Trong luËn ¸n cña m×nh, Naegeli ®· cung cÊp mét kho kiÕn thøc vÒ thùc vËt h×nh th¸i häc cña tinh bét. §Õn thêi cña Meyer ®· thiÕt lËp kh¸i niÖm vÒ cÊu tróc h¹t ®­îc sù c«ng nhËn cña nhiÒu ng­êi nhÊt. Theo lý thuyÕt nµy, sù pha lÉn cña c¸c ph©n tö ®­îc s¾p xÕp trong h¹t theo ph­¬ng thøc xuyªn t©m. Sau ®ã, Samec ®· cã nh÷ng ph¸t hiÖn vÒ cÊu t¹o bªn ngoµi cña tinh bét. N¨m 1913, Reichert cã hµng tr¨m vi ¶nh cña nhiÒu lo¹i tinh bét kh¸c nhau. Cßn Walton ®· s­u tÇm trªn 300 nghiªn cøu vÒ tinh bét. TÊt c¶ ®Òu cho thÊy tinh bét cña mäi nguån kh¸c nhau ®Òu cã cÊu t¹o tõ Amiloz¬ (Am) vµ Amilopectin (Ap) (15), (30). C¶ hai cÊu tö nµy ®Òu ®­îc cÊu t¹o tõ α- D glucoz¬, c¸c gèc glucoz¬ trong chuçi kÕt hîp víi nhau qua liªn kÕt α -1,4 – glucozit. Ap cã cÊu tróc ph©n nh¸nh, ë ®iÓm ph©n nh¸nh lµ liªn kÕt 1, 6 - glucozit (16). Nhê ph­¬ng ph¸p hiÓn vi ®iÖn tö vµ nhiÔu x¹ tia X (15) ng­êi ta thÊy c¸c chuçi polyglucozit cña Am vµ Ap t¹o thµnh xo¾n èc víi ba gèc glucoz¬ mét vßng. Trong tinh bét cña c¸c h¹t ngò cèc, c¸c ph©n tö cã thÓ cã chiÒu dµi 0.35 - 0.7 µm, trong khi ®ã chiÒu dµy cña mét líp ë h¹t tinh bét lµ 0.1µm. C¸c ph©n tö s¾p xÕp theo ph­¬ng h­íng t©m nªn c¸c m¹ch polysacarit ph¶i ë d¹ng gÊp khóc nhiÒu lÇn. B¶ng 1.1. kÝch th­íc cña mét sè lo¹i tinh bét (6), (15),(32) Tªn gäi KÝch th­íc h¹t(µm) Tªn gäi KÝch th­íc h¹t (µm) Ng« 5 – 30 T¸o 2 – 13 Lóa m× 5 – 50 Khoai t©y 15 – 120 G¹o 3 – 8 Khoai lang 5 – 50 §¹i m¹ch 5 – 40 S¾n 5 – 33 Lóa 2 – 10 Huúnh tinh 10 – 50 §Ëu 30 – 50 C©y thèt nèt 10 – 70 Chuèi 5 – 60 Ngµy nay, b»ng ph­¬ng ph¸p hiÓn vi quang häc vµ hiÓn vi ®iÖn tö, h×nh d¸ng vµ cÊu t¹o h¹t cña mét sè tinh bét ®­îc minh ho¹ râ rµng. Nghiªn cøu cña nhiÒu t¸c gi¶ (32), (35) cho thÊy h×nh d¹ng vµ kÝch th­íc h¹t cña nhiÒu tinh bét nh­ g¹o, khoai t©y, lóa m×, lóa m¹ch, ng«, s¾n huúnh tinh… Theo ®ã tinh bét g¹o cã h×nh ®a gi¸c cã khuynh h­íng kÕt tô víi nhau thµnh chïm, tinh bét s¾n cã c¸c h¹t h×nh cÇu, h×nh trøng vµ h×nh mò, nh÷ng c¹nh bÞ nøt th­êng bÞ tròng, tinh bét khoai t©y cã h×nh d¹ng elip dÑt vµ h×nh cÇu, tinh bét ng« cã h×nh ®a gi¸c, mét sè h¹t cã d¹ng h×nh trßn, tinh bét lóa m× cã d¹ng cÇu b»ng ph¼ng hoÆc h×nh elip. 1.1.3. Thµnh phÇn ho¸ häc cña tinh bét Tinh bét kh«ng ph¶i lµ mét hîp chÊt ®ång thÓ mµ gåm hai polysacarit kh¸c nhau: Am vµ Ap. Trong nh÷ng nguyªn liÖu kh¸c nhau th× hµm l­îng Am vµ Ap còng kh«ng gièng nhau. Th­êng tØ lÖ Am vµ Ap cña c¸c tinh bét b»ng 1/4 nh­ ®· cho trªn b¶ng 1.2. Tinh bét Amiloza (%) Amilopectin (%) G¹o nÕp RÊt Ýt 100 G¹o tÎ 17 (18 - 20) 83 Khoai m× 17 (14 - 27) 83 Khoai t©y 19 - 22 (20 -32) 78 – 81 Ng« 21 – 23 (20 – 32 ) 77 – 79 §¹i m¹ch 20 – 25 75 – 80 Lóa m× 22 – 24 ( 23 – 28 ) 76 – 78 Chuèi 25 – 55 45 - 75 1.1.3.1. CÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña Am Ph©n tö Am bao gåm mét chuçi s¾p xÕp song song nhau. Am khi ë d¹ng tinh thÓ cã cÊu tróc xo¾n èc, mçi vßng xo¾n gåm 6 ph©n tö glucoz¬. Khi ë trong h¹t tinh bét, trong dung dÞch hoÆc tr¹ng th¸i bÞ tho¸i ho¸, Am th­êng cã cÊu tróc m¹ch gi·n, khi thªm t¸c nh©n kÕt tña vµo Am míi chuyÓn thµnh d¹ng xo¾n èc. ë tr¹ng th¸i xo¾n èc, Am cho mµu xanh víi i«t. §­êng kÝnh xo¾n èc lµ 12,97 Ao, chiÒu cao 7,91 Ao. Ph©n tö Am cã mét ®Çu khö vµ mét ®Çu kh«ng khö, trong ®ã ®Çu khö cã nhãm – OH glucozit. C¸c gèc cña Am g¾n l¹i víi nhau nhê liªn kÕt α - 1,4 glucozit t¹o nªn mét chuçi dµi kho¶ng 500 -2000 ®¬n vÞ glucoz¬, ph©n tö l­îng trung b×nh 10000 - 300000. Am m¹ch th¼ng cã thÓ t¹o mµng vµ sîi víi ®é bÒn vµ ®é mÒm dÎo cao. Trong khi ®ã ph©n tö Ap ph©n nh¸nh nhiÒu nªn kh«ng thÓ t¹o d¹ng sîi nhiÒu nh­ Am vµ mµng t¹o thµnh th× dßn (15), (32),(35). CÊu t¹o cña Am ®­îc biÓu diÔn trªn h×nh 1.2a. Am míi t¸ch ra tõ h¹t tinh bét th­êng cã ®é hoµ tan cao, song còng kh«ng bÒn vµ nhanh chãng bÞ tho¸i ho¸. Trong ®a sè tr­êng hîp dung dÞch Am rÊt nhanh chãng t¹o keo ngay khi ë nhiÖt ®é cao. Trong dung dÞch, c¸c ph©n tö Am cã khuynh h­íng liªn kÕt l¹i víi nhau t¹o ra c¸c tinh thÓ. NÕu tèc ®é liªn kÕt nµy chËm th× Am sÏ t¹o thµnh mét khèi kh«ng tan cña c¸c h¹t ®· bÞ tho¸i ho¸. Cßn nÕu nhanh th× dung dÞch chuyÓn thµnh thÓ keo. Khi t­¬ng t¸c víi i«t, Am cho phøc mµu xanh ®Æc tr­ng. I«t tinh khiÕt kh«ng cho mµu xanh khi thªm tinh bét hoÆc Am mµ chØ x¶y ra khi i«t ®­îc pha trong KI hoÆc HI. NÕu ®un nãng, liªn kÕt hydro bÞ c¾t ®øt, chuçi Am duçi th¼ng do ®ã i«t bÞ t¸ch ra khái dung dÞch Am nªn dung dÞch mÊt mµu xanh (15),(30). Am cã kh¶ n¨ng t¹o phøc víi rÊt nhiÒu c¸cc hîp chÊt h÷u c¬ cã cùc vµ kh«ng cùc. Phøc cña vitamin A víi Am th­êng bÒn vµ Ýt bÞ oxi ho¸. Do ®ã, sö dông Am ®Ó b¶o vÖ vitamin trong thuèc, trong thøc ¨n gia suc b»ng c¸ch cho nã t¹o phøc víi Am (16). 1.1.3.2. CÊu t¹o vµ tÝnh chÊt cña Ap Trong ph©n tö Ap, c¸c gèc glucoz¬ g¾n víi nhau kh«ng chØ nhê liªn kÕt 1 – 4 mµ cßn nhê liªn kÕt 1- 6. V× vËy cã c¶ cÊu tróc nh¸nh trong Ap. Ph©n tö Ap chØ cã mét ®Çu khö duy nhÊt (16). CÊu t¹o ph©n tö amilopectin ®­îc biÓu diÔn trªn h×nh 1.2b CÊu tróc ph©n tö amilopectin bao gåm mét nh¸nh trung t©m (chøa liªn kÕt 1 – 4) tõ c¸c nh¸nh nµy ph¸t ra c¸c nh¸nh phô cã chiÒu dµi kho¶ng vµi chôc gèc glucoz¬. Ph©n tö l­îng cña Ap cã kho¶ng 5.105-1.106. Ap ®­îc ph©n bè ngoµi h¹t (33). Kh¸c h¼n víi Am, Ap chØ hoµ tan trong n­íc khi ®un nãng vµ t¹o nªn dung dÞch cã ®é nhít cao. Khi ®un nãng lµm thay ®æi s©u s¾c vµ kh«ng thuËn nghÞch cÊu tróc ph©n tö Ap g©y tr¹ng th¸i hå ho¸ tinh bét. Ph¶n øng mµu cña Ap víi i«t x¶y ra do kÕt qu¶ cña sù h×nh thµnh nªn c¸c hîp chÊt hÊp thô (16). Ph¶n øng víi lectin lµ ph¶n øng ®Æc tr­ng cña Ap. Liªn kÕt gi÷a lectin víi monosaccarit chñ yÕu lµ liªn kÕt hidro. C¸c nhãm OH ë C2, C4, C6 cña gèc monosacarit míi cã thÓ liªn kÕt ®­îc víi lectin. NghÜa lµ muèn kÕt tña ®­îc víi lectin th× c¸c ph©n tö polysacarit b¾t buéc ë tr¹ng th¸i nh¸nh (15). 1.1.4. C¸c tÝnh chÊt cña tinh bét 1.1.4.1. TÝnh chÊt vËt lý a. TÝnh chÊt hÊp thô H¹t tinh bét cã cÊu t¹o lç xèp nªn khi t­¬ng t¸c víi c¸c chÊt hÊp thô th× bÒ mÆt bªn trong vµ bªn ngoµi cña tinh bét ®Òu tham dù. V× vËy trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, sÊy vµ chÕ biÕn thuû nhiÖt cÇn ph¶i hÕt søc quan t©m tíi vÊn ®Ò nµy. C¸c ion liªn kÕt víi tinh bét th­êng ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng hÊp thô cña tinh bét. Khi nghiªn cøu kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c chÊt ®iÖn li h÷u c¬ cã ion lín nh­ xanh metylen (tÝch ®iÖn d­¬ng) cña tinh bét, ng­êi ta nhËn thÊy r»ng tinh bét hÊp thô xanh metylen rÊt tèt. §­êng ®¼ng nhiÖt hÊp thô cña c¸c lo¹i tinh bét kh«ng gièng nhau. §­êng ®¼ng nhiÖt hÊp thô cña c¸c lo¹i tinh bét phô thuéc cÊu t¹o bªn trong cña h¹t vµ kh¶ n¨ng tr­¬ng në cña chóng (27). b. §é hoµ tan cña tinh bét Am míi t¸ch tõ tinh bét cã ®é hoµ tan cao song kh«ng bÒn nhanh chãng bÞ tho¸i ho¸ trë nªn kh«ng hoµ tan trong n­íc. Ap kh«ng hoµ tan trong n­íc ë nhiÖt ®é th­êng mµ chØ hoµ tan trong n­íc nãng. Trong m«i tr­êng axit tinh bét bÞ thuû ph©n vµ t¹o thµnh ‘tinh bét hoµ tan’ . NÕu m«i tr­êng axit m¹nh s¶n phÈm cuèi cïng lµ glucoz¬. Cßn m«i tr­êng kiÒm, tinh bét bÞ ion ho¸ tõng phÇn do cã sù hydrat ho¸ tèt h¬n. Tinh bét bÞ kÕt tña trong cån, v× vËy cån lµ mét dung m«i tèt ®Ó t¨ng hiÖu qu¶ thu håi bét. 1.1.4.2. TÝnh chÊt ho¸ häc cña tinh bét a. Ph¶n øng víi ièt Khi t­¬ng t¸c víi iot Am sÏ cho phøc mµu xanh ®Æc tr­ng. V× vËy ièt cã thÓ coi lµ thuèc thö ®Æc tr­ng ®Ó x¸c ®Þnh hµm l­îng Am trong tinh bét b»ng ph­¬ng ph¸p tr¾c quang. §Ó ph¶n øng ®­îc víi i«t, c¸c ph©n tö Am ph¶i cã d¹ng xo¾n èc ®Ó h×nh thµnh ®­êng xo¾n èc ®¬n cña Am bao quanh ph©n tö i«t. C¸c dextrin cã Ýt h¬n 6 gèc glucoz¬ kh«ng cho ph¶n øng víi i«t v× kh«ng t¹o thµnh mét vßng xo¾n èc hoµn chØnh. Axit vµ mét sè muèi KI, Na2SO4 t¨ng c­êng ®é ph¶n øng. Cloral hydrat vµ mét sè chÊt kh¸c l¹i øc chÕ c­êng ®é ph¶n øng nµy. Am víi h×nh thÓ xo¾n èc hÊp thô ®­îc 20% khèi l­îng i«t t­¬ng øng víi mét vßng xo¾n èc mét ph©n tö i«t. Trong ph©n tö I2- Am, c¸c ph©n tö i«t chui vµo trong vïng ­a bÐo cña xo¾n èc. Víi Ap khi x¶y ra t­¬ng t¸c víi i«t, Ap cho mµu tÝm ®á. VÒ b¶n chÊt ph¶n øng mµu víi i«t cña Ap x¶y ra do sù h×nh thµnh nªn hîp chÊt hÊp phô. b. Kh¶ n¨ng t¹o phøc Ngoµi kh¶ n¨ng t¹o phøc víi i«t, Am cßn cã kh¶ n¨ng t¹o phøc víi nhiÒu hîp chÊt h÷u c¬ cã cùc còng nh­ kh«ng cã cùc nh­: c¸c r­îu no (izoamylic, butylic, izoprotylic), c¸c r­îu vßng, c¸c phenol, c¸c xeton thÊp ph©n tö, c¸c axit bÐo d·y thÊp còng nh­ c¸c axit bÐo d·y cao, c¸c este m¹ch th¼ng vµ m¹ch vßng, c¸c dÉn xuÊt benzen cã nhãm andehit, c¸c nitro parafin… .Khi t¹o phøc víi c¸c Am, c¸c chÊt t¹o phøc còng chiÕm vÞ trÝ bªn trong däc theo xo¾n èc t­¬ng tù ièt. Ngoµi ra, Ap cßn cho ph¶n øng ®Æc tr­ng víi lectin. VÒ b¶n chÊt ®©y lµ mét ph¶n øng gi÷a mét protein víi mét polysacarit cã m¹ch nh¸nh. Khi lectin liªn kÕt víi α - D – glucopiranozic n»m ë ®Çu cuèi kh«ng khö cña Ap th× sÏ lµm cho Ap kÕt tña vµ t¸ch ra khái dung dÞch. 1.1.4.3. TÝnh chÊt l­u biÕn Trong dung dÞch c¸c ph©n tö Am cã khuynh h­íng liªn kÕt l¹i víi nhau ®Ó t¹o ra c¸c tinh thÓ. Khi sù liªn kÕt x¶y ra víi tèc ®é chËm th× Am sÏ t¹o ra khèi kh«ng tan cña c¸c h¹t ®· bÞ tho¸i ho¸. Khi tèc ®é ®¹t nhanh th× dung dÞch chuyÓn thµnh thÓ keo. Am ®· tho¸i ho¸ kh«ng hoµ tan trong n­íc l¹nh nh­ng cã kh¶ n¨ng liªn kÕt víi mét l­îng n­íc lín gÇn 4 lÇn träng l­îng cña chóng. NÕu ®Ó Am mét l­îng n­íc Ýt h¬n 4 lÇn th× toµn bé n­íc sÏ bÞ hÊp thô cßn Am sÏ t¹o ra keo. Keo Am ë nhiÖt ®é th­êng lµ mét khèi tr¾ng ®ôc, kh«ng thuËn nghÞch, kh«ng cã hiÖn t­îng co. Nghiªn cøu keo Am d­íi kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö, ng­êi ta thÊy chóng cã cÊu t¹o h¹t râ rÖt, chøng tá tÝnh kh«ng tan cña kiÓu tinh thÓ (15). 1.1.4.4. Sù tr­¬ng në vµ hiÖn t­îng hå ho¸ cña tinh bét Khi hoµ tan tinh bét vµo n­íc th× cã sù t¨ng thÓ tÝch h¹t do sù hÊp thô n­íc lµm h¹t tinh bét tr­¬ng phång lªn. HiÖn t­îng nµy gäi lµ hiÖn t­îng tr­¬ng në cña tinh bét. §é t¨ng kÝch th­íc trung b×nh cña mét sè lo¹i tinh bét khi ng©m vµo n­íc nh­ sau: tinh bét b¾p 9.1%, tinh bét khoai t©y 12.7%, tinh bét khoai m× 28.4% (36), (16). Mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu (30) ®· x¸c ®Þnh ®­îc c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn sù tr­¬ng në vµ hoµ tan cña tinh bét nh­ lo¹i vµ nguån gèc tinh bét, ¶nh h­ëng cña qu¸ tr×nh sÊy, sù l·o ho¸ tinh bét, ph­¬ng thøc xö lý nhiÖt Èm, ¶nh h­ëng cña c¸c chÊt bÐo cho vµo… Trªn 55 – 70 0C, c¸c h¹t tinh bét sÏ tr­¬ng phång do hÊp thô n­íc vµo c¸c nhãm hydroxyl ph©n cùc. Khi ®ã ®é nhít cña dung dÞch t¨ng m¹nh. KÐo dµi thêi gian xö lý nhiÖt, cã thÓ g©y næ vì h¹t tinh bét, thuû ph©n tõng phÇn vµ hoµ tan phÇn nµo c¸c phÇn tö cÊu thµnh cña tinh bét, kÌm theo sù gi¶m ®é nhít cña dung dÞch. Nh­ vËy nhiÖt ®é ®Ó ph¸ vì h¹t, chuyÓn tinh bét tõ tr¹ng th¸i ®Çu cã møc ®é oxi ho¸ kh¸c nhau thµnh dung dÞch keo gäi lµ nhiÖt hå ho¸ (15), (16), (32), (35). NhiÖt ®é hå ho¸ kh«ng ph¶i lµ mét ®iÓm mµ lµ mét kho¶ng, nhiÖt ®é thÊp nhÊt lµ nhiÖt ®« mµ t¹i ®ã c¸c h¹t tinh bét b¾t ®Çu mÊt tÝnh l­ìng chiÕt, cßn nhiÖt ®é cao nhÊt lµ nhiÖt ®é t¹i ®ã cßn kho¶ng 10% h¹t tinh bét ch­a mÊt ®i tÝnh l­ìng chiÕt (15). Tuú thuéc ®iÒu kiÖn hå ho¸ nh­ nhiÖt ®é, nguån gèc tinh bét, kÝch th­íc h¹t vµ pH m«i tr­êng, nhiÖt ®é ph¸ vì vµ tr­¬ng në h¹t cã thÓ biÕn ®æi trong mét kho¶ng kh¸ réng. PhÇn lín tinh bét bÞ hå ho¸ khi nÊu vµ ë tr¹ng th¸i tr­¬ng në ®­îc sö dông nhiÒu h¬n ë tr¹ng th¸i tù nhiªn. B¶ng nhiÖt ®é hå ho¸ cña mét sè tinh bét tù nhiªn (15) Tinh bét tù nhiªn NhiÖt ®é hå ho¸ B¾p 62 -73 B¾p nÕp 62.5 -72 Lóa miÕn 68 -75 Lóa miÕn nÕp 67.5 -74 G¹o 68 -74.5 Lóa m× 59.5 - 62.5 S¾n 52 – 59 1.1.4.5. §é nhít cña hå tinh bét Mét trong nh÷ng tÝnh chÊt quan träng cña tinh bét cã ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng vµ kÕt cÊu cña nhiÒu s¶n phÈm thùc phÈm lµ ®é nhít vµ ®é dÎo. Ph©n tö tinh bét chøa nhiÒu nhãm hydroxyl cã kh¶ n¨ng liªn kÕt ®­îc víi nhau lµm cho ph©n tö tinh bét tËp hîp l¹i ®å sé h¬n, gi÷ n­íc nhiÒu h¬n khiÕn cho dung dÞch cã ®é ®Æc, ®é dÝnh, ®é dÎo vµ ®é nhít cao h¬n, do ®ã c¸c ph©n tö di chuyÓn khã h¬n . YÕu tè chÝnh ¶nh h­ëng ®Õn ®é nhít cña dung dÞch tinh bét lµ ®­êng kÝnh biÓu kiÕn cña c¸c ph©n tö hoÆc cña c¸c h¹t ph©n t¸n, ®Æc tÝnh bªn trong cña tinh bét nh­ kÝch th­íc, thÓ tÝch, cÊu tróc vµ sù bÊt ®èi xøng cña ph©n tö. Nång ®é tinh bét, pH, nhiÖt ®é, ion Ca2+, t¸c nh©n oxi ho¸, c¸c thuèc thö ph¸ huû cÇu hidro ®Òu lµm cho t­¬ng t¸c cña c¸c ph©n tö tinh bét thay ®æi, do ®ã lµm cho ®é nhít thay ®æi theo. §é nhít cña tinh bét t¨ng lªn trong m«i tr­êng kiÒm v× kiÒm g©y ion ho¸ c¸c ph©n tö tinh bét khiÕn cho chóng hidrat ho¸ tèt h¬n. Ngoµi ra, nång ®é muèi, nång ®é ®­êng còng ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn ®é nhít cña dung dÞch. 1.1.4.6. Kh¶ n¨ng t¹o gel vµ sù tho¸i ho¸ gel tinh bét Tinh bét sau khi hå ho¸ vµ ®Ó nguéi c¸c ph©n tö sÏ t­¬ng t¸c vµ s¾p xÕp l¹i víi nhau mét c¸ch cã trËt tù ®Ó t¹o thµnh gel tinh bét víi cÊu tróc m¹ng 3 chiÒu, ®Ó t¹o ®­îc gel th× dung dÞch tinh bét ph¶i cã nång ®é võa ph¶i, ph¶i ®­îc hå ho¸ ®Ó chuyÓn tinh bét thµnh tr¹ng th¸i hoµ tan vµ sau ®ã ®­îc lµm nguéi ë tr¹ng th¸i yªn tÜnh. Trong gel tinh bét chØ cã c¸c liªn kÕt hidro tham gia, cã thÓ nèi trùc tiÕp c¸c m¹ch polyglucozit hoÆc gi¸n tiÕp th«ng qua ph©n tö n­íc . Khi gel tinh bét ®Ó nguéi mét thêi gian dµi th× chóng sÏ co l¹i vµ l­îng dÞch thÓ sÏ t¸ch ra, gäi lµ sù tho¸i ho¸. Qu¸ tr×nh nµy sÏ cµng t¨ng m¹nh nÕu gel ®Ó ë l¹nh ®«ng råi sau ®ã cho hoµ tan ra. Tèc ®é tho¸i ho¸ sÏ cµng t¨ng khi gi¶m nhiÖt ®é vµ sÏ ®¹t cùc ®¹i khi pH = 7. Tèc ®é tho¸i ho¸ sÏ gi¶m khi t¨ng hoÆc gi¶m pH. Sù tho¸i ho¸ th­êng kÌm theo t¸ch n­íc vµ ®Æc l¹i cña c¸c s¶n phÈm d¹ng nöa láng còng nh­ g©y cøng l¹i c¸c s¶n phÈm b¸nh m× (15). 1.1.4.7. Kh¶ n¨ng t¹o h×nh cña tinh bét Còng nh­ c¸c hîp chÊt cao ph©n tö kh¸c, tinh bét cã kh¶ n¨ng t¹o mµng rÊt tèt. §Ó t¹o mµng, ph©n tö tinh bét sÏ dµn ph¼ng ra, s¾p xÕp l¹i vµ t­¬ng t¸c trùc tiÕp víi nhau b»ng liªn kÕt hidro vµ gi¸n tiÕp qua ph©n tö n­íc. §Ó thu ®­îc mµng gel cã tÝnh ®µn håi cao ng­êi ta thªm vµo c¸c chÊt ho¸ dÎo (th­êng hay dïng glixerin) ®Ó chóng lµm t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ph©n tö, lµm gi¶m lùc Van der Van, do ®ã lµm yÕu ®i lùc cè kÕt néi vµ lµm t¨ng ®éng n¨ng cña c¸c ph©n tö (19). Liªn kÕt cña rÊt nhiÒu ph©n tö Am vµ Ap nhê lùc Van der Van vµ liªn kÕt hidro nªn t¹o ®­îc ®é dai hay ®é bÒn ®øt nhÊt ®Þnh. ChÝnh nhê kh¶ n¨ng nµy mµ ng­êi ta t¹o ®­îc c¸c sîi tinh bét ( sîi miÕn, bón…) (20), (30). Do ph©n tö Am dµi nªn lùc t­¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö lín vµ chóng liªn kÕt víi nhau rÊt chÆt, nhê vËy mµ sîi t¹o thµnh ch¾c vµ dai. §èi víi c¸c tinh bét giµu Ap, c¸c m¹ch nh¸nh th­êng rÊt ng¾n nªn lùc t­¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö rÊt yÕu do ®ã ®é bÒn ®øt kÐm . 1.1.4.8. Kh¶ n¨ng phång në cña tinh bét Khi t­¬ng t¸c víi c¸c chÊt bÐo vµ cã sù t¸n trî cña nhiÖt ®é th× khèi tinh bét sÏ t¨ng thÓ tÝch lªn rÊt lín vµ trë nªn rçng xèp. Ta biÕt r»ng, chÊt bÐo lµ chÊt kh«ng cã cùc, cã kh¶ n¨ng xuyªn thÊm qua c¸c vËt liÖu gluxit nh­ tinh bét, xenluloz¬. Khi t¨ng nhiÖt ®é th× c¸c t­¬ng t¸c kÞ n­íc gi÷a c¸c ph©n tö chÊt bÐo ph¸t triÓn rÊt m¹nh nªn chóng cã khuynh h­íng tô l¹i víi nhau, do ®ã cã kh¶ n¨ng xuyªn qua c¸c ‘cöa ¶i’ tinh bét. §ång thêi nhiÖt lµm cho tinh bét bÞ hå ho¸ vµ chÝn, nh­ng kh«ng khÝ còng nh­ c¸c khÝ cã trong khèi bét kh«ng thÊm qua mµng tinh bét ®· tÈm bÐo, do ®ã sÏ lµm tinh bét gi·n vµ phång në. C¸c tinh bét gi
Luận văn liên quan