CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về tnh bột Tinh bột là một trong những nguyên liệu polysaccharide tự nhiên dồi dào, có sẵn rộng rãi và rẻ tiền (Lourdin et al. Polyme này chiếm hơn 60% hạt ngũ cốc và tương đối dễ tách khỏi các thành phần hóa học khác (Jiménez, Fabra, Talens, Chiralt, & Technology, 2012). Tinh bột đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày của con người vì nó cung cấp một lượng lớn calo.
Ngoài ra, tinh bột là một nguồn nguyên liệu phổ biến được sử dụng để tạo màng phân hủy sinh học và màng ăn được vì nó được bán rộng rãi với giá thành thấp (Florencia Versino, 2016). Hạt tinh bột có thể khác nhau về hình dạng, kích thước, cấu trúc và thành phần hóa học tùy thuộc vào nguồn tinh bột (Smith 2001). Về mặt hóa học, tinh bột cơ bản gồm hai thành phần chính: amylose và amylopectin (Jiménez et al. Amylose là một polyme gần như mạch thẳng được cấu tạo từ các phân tử đường D- glucose liên kết với nhau thông qua liên kết α-1,4 glycoside và có trọng lượng phân tử trong khoàng từ 105-106.
Amylopectin là một polyme phân nhánh cao bao gồm các chuỗi đơn vị α-D-glucopyranose được liên kết chủ yếu bằng liên kết α-1,4, chỉ khoảng 5-6% là liên kết α-1,6, có trọng lượng phân tử từ 107-109 (Liu, 2005). Tỷ lệ amylose/amylopectin phụ thuộc vào nguồn tinh bột và thường chứa khoảng 20-25% amylose và từ 75-80% amylopectin (Jiménez et al. Đặc tính của tinh bột Tính trương nở: do kích thước phân tử của tinh bột lớn nên tinh bột không thể hòa tan vào trong nước mà chỉ có thể trương nở lên do nước sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột và tương tác với các nhóm hydroxyl làm liên kết hydro của tinh bột bị yếu đi (Bùi Đức Lợi, 1999). Khả năng trương nở của tinh bột phụ thuộc vào nhiệt độ và có xu hướng tăng khi nhiệt độ tăng.
Hồ hóa tinh bột: khi tinh bột bị gia nhiệt trong nước, các liên kết hydro sẽ bị phá vỡ và cho phép nước chui vào hạt tinh bột làm hạt tinh bột trương nở, amylose sẽ di chuyển ra bên ngoài hạt tinh bột. Liên kết hydro giữa amylopectin và nước tăng lên làm giảm lượng 1 nước tự do dẫn đến độ nhớt của tinh bột thay đổi và làm hỗn hợp tinh bột đặc lại (Jiménez et al. Gel hóa tinh bột: khi hồ tinh bột để nguội, các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự tạo thành gel tinh bột. Để tạo gel tinh bột thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải và được hồ hóa để chuyển tinh bột thành dạng hòa tan và được làm nguội ở trạng thái tĩnh để tạo gel tinh bột có cấu trúc mạng 3 chiều (Bastioli, 2020).
Thoái hóa tinh bột: thoái hóa tinh bột xảy ra khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì sẽ co lại và một lượng dịch sẽ tách ra. Tốc độ thoái hóa của gel tinh bột tăng lên khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt cực đại ở pH 7. Sự thoái hóa thường đi cùng với hiện tượng tách nước và đặc lại của các sản phẩm dạng bán lỏng cũng như gây cứng lại các sản phẩm bánh mì (Bastioli, 2020). Giới thiệu về mủ trôm 1.
Nguồn gốc của mủ trôm 1. Thành phần hóa học của mủ trôm Mủ trôm là một polysaccharide phức tạp và có cấu trúc phân nhánh, trọng lượng phân tử lên đến 16 triệu daltons (Le Cerf et al. Khi thủy phân mủ trôm sẽ tạo ra sản phẩm là acid D-glucuronic, acid D-galacturonic, D-galactose và L-rhamnose với các tỷ lệ khác nhau. Mủ trôm chứa xấp xỉ 40% acid uronic, từ 8-14% các nhóm acetyl, 1.63% protein và 1-2% lipid.
Mủ trôm có chứa các nhóm acetyl nên khi cho vào nước mủ trôm sẽ chỉ trương nở và không thể hòa tan hoàn toàn. Xử lý mủ trôm bằng kiềm giúp loại bỏ các nhóm acetyl, làm thay đổi các tính chất của chúng giúp cải thiện khả năng hòa tan trong nước (M. Đặc tính của mủ trôm 1. Đặc tính vật lý Mủ trôm tồn tại ở dạng rắn, có mùi và vị chua nhẹ, có màu sắc thay đổi từ màu trắng đến nâu tùy thuộc vào từng loại và thường được kết hợp với một số glycol để tạo thành các dạng màng mềm (López-Franco, Higuera-Ciapara, Goycoolea, & Wang, 2009) 1.
Độ tan, độ nhớt và tính lưu biến 2 Mủ trôm kém tan nhất trong số các gum dùng trong thực phẩm do có sự hiện diện của nhóm acetyl. Mặc dù không tan trong nước nhưng mủ trôm có thể hấp thụ nước rất nhanh để hình thành hệ keo nhớt ở nồng độ thấp. Mủ trôm có khả năng trương nở gấp 60 lần so với thể tích ban đầu. Ở nồng độ khoảng từ 3-5%, mủ trôm tạo thành hệ gel đặc và mềm giống như dạng paste (M.
Tốc độ hydrate hóa phụ thuộc vào kích thước hạt mủ trôm, hạt có độ mịn càng cao sẽ hydrate hóa nhanh hơn, phân tán và đồng nhất tốt hơn. Khi gia nhiệt sẽ làm tăng độ hòa tan, tuy nhiên sẽ làm thay đổi cấu trúc polymer sẽ dẫn đến độ nhớt giảm. Mủ trôm đã được hydrate hóa có thể cải thiện độ hòa tan bằng cách tăng pH của dung dịch (Glicksman, 1983). Độ nhớt của mủ trôm phụ thuộc vào từng loại nhưng thường dao động từ 0.
Độ bền nhiệt Trong quá trình gia nhiệt, cấu trúc polymer sẽ thay đổi dẫn đến khả năng hoàn tan tăng và độ nhớt mất đi hoàn toàn. Trong nước lạnh, nồng độ hydrate hóa trong nước tối đa 5%, tuy nhiên trong nước nóng và áp suất thấp, sự phân tán có thể lên đến 18-20% (Glicksman, 1983). Sự thủy phân mủ trôm Mục đích chính của việc thủy phân mủ trôm là để loại bỏ các nhóm acetyl, giúp tăng khả năng hòa tan của mủ trôm trong nước. Các nhóm acetyl này không hòa tan trong nước là do tính chất kỵ nước của nhóm methyl.
Các nhóm acetyl có thể được loại bỏ khỏi mủ trôm bằng các hydroxide vì các nhóm acetyl này liên kết với polyme thông qua oxy và các liên kết này không bền ở pH 12 ở nhiệt độ phòng. Sử dụng kiềm (phổ biến là NH OH, NaOH, 4 KOH) là một trong những phương pháp được áp dụng. (Postulkova, Chamradova et al. 2017) ❖ Một số nghiên cứu về thủy phân mủ trôm Nghiên cứu về việc khả năng tạo màng của mủ trôm đã được nghiên cứu bởi Martin Glicksman (1982), tạo tiền đề cho các nghiên cứu sau này.
Mủ trôm được xử lý bằng NH4OH đã được thực hiện bởi (Le Cerf, Irinei, & Muller, 1990) bằng cách cho 1% khối lượng mủ trôm vào 100mL nước và được khuấy đều bằng 3 cách đem đi khuấy từ. Tiếp đến cho NH4OH vào để điều chỉnh pH 10. Quá trình xử lý mủ trôm bằng NH4OH sẽ được thực hiện ở các nhiệt độ 30oC 40oC 50oC 60oC và thời gian 6h 17h 30h để xem bản chất và mức độ của quá trình loại bỏ các nhóm acetyl. Dung dịch sau đó sẽ được trung hòa bằng cho acid hydrochloric pha loãng.
Sau đó sẽ được đem đi lọc và kết tủa bằng ethanol. Kết quả cho thấy mức độ loại bỏ nhóm acetyl cao nhất (93%) ở nhiệt độ cao nhất là 60oC và thấp nhất (57%) ở 30oC. Tương tự như vậy, mức độ loại bỏ nhóm acetyl ở 30h là cao nhất (97%) và thấp nhất ở (55%) ở 6h (Patra, Vojtová, Martinová, & Calorimetry, 2015). Một nghiên cứu đã được nghiên cứu về việc các yếu tố thủy phân mủ trôm như các chất dùng để thủy phân, nồng độ mủ trôm thủy phân, nồng độ các chất hydroxide và thời gian thủy phân (Postulkova et al.
Bột mủ trôm được ngâm vào trong nước cất với các nồng độ khảo sát sau đó được lắc với tốc độ 300 vòng/phút trong vòng 24h ở nhiệt độ phòng. Sau đó, bột mủ trôm sẽ được thủy phân bằng các chất như NaOH, KOH, LiOH, NH4OH ở các nồng độ khác nhau để xem xét nồng độ loại hydroxide tối ưu và thời gian thủy phân tối ưu. Sau đó, sử dụng HCl (nồng độ 1 và 0,1 g/mol) để trung hòa lượng hydroxide còn dư trong hỗn hợp. Các mẫu sau đó sẽ được ly tâm để loại bỏ tạp chất.
Sử dụng ethanol để kết tủa mủ trôm đã thủy phân, tỷ lệ ethanol sử dụng là 2:1, sau đó sấy khô trong 24h. Theo như kết quả thực nghiệm thu được, điều kiện tối ưu để thủy phân mủ trôm là sử dụng NaOH hoặc KOH 1M và với nồng độ mủ trôm là 2% (w/w) trong nước. Và mủ trôm sau thủy phân được kết tủa với ethanol theo tỷ lệ Vethanol : Vdd mủ trôm là 2:1. Ứng dụng của mủ trôm Mủ trôm đã được công nhận là an toàn bởi FDA và có một số ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm.
Mủ trôm đã được nghiên cứu là không được tiêu hóa hay phân hủy bởi hệ vi sinh vật đường ruột ở người. Trong các sản phẩm có pH thấp, chẳng hạn như các loại nước sốt mủ trôm được sử dụng như một chất ổn định (Partyka 1963). Mủ trôm có thể giúp cải thiện hiện tượng tách huyết thanh ở sữa và đặc tính dễ tán của cheese spreads khi sử dụng ở nồng độ lên đến 8%. Ngoài ra, trong các sản phẩm như pasta, bánh mì và các sản phẩm bánh khác, mủ trôm sẽ được bổ sung như một chất kết dính để tạo nên các sản phẩm có hàm lượng calo thấp (López-Franco et al.
4 Đối với các sản phẩm xúc xích và các sản phẩm thịt, mủ trôm được sử dụng ở hàm lượng khoảng 0.3% có thể giúp cải thiện độ kết dính giữa các thành phần trong quá trình chế biến, có khả năng giữ nước và ổn định hệ nhũ tương tạo ra sản phẩm có cấu trúc mịn (M. Tổng quan về màng thực phẩm ăn được 1. Khái niệm Màng bao thực phẩm là lớp màng mỏng được làm bằng các vật liệu sinh học dùng để bao bọc thực phẩm và có thể được ăn cùng với thực phẩm. Màng ăn được có thể thay thế hoặc hỗ trợ cho lớp vỏ tự nhiên để tạo một hàng rào nhằm ngăn ngừa sự mất ẩm của thực phẩm, đồng thời kiểm soát các quá trình trao đổi của các khí như oxy, carbon dioxide và ethylene trong quá trình hô hấp của rau quả tươi.
Màng ăn được có thể cung cấp một bề mặt vô trùng và ngăn ngừa mất một số chất dinh dưỡng quan trọng trong thực phẩm (Pavlath & Orts, 2009). Màng ăn được đang phát triển nhanh chóng bằng cách sử dụng các hợp chất ăn được như protein, polysaccharide, lipid, resin và các thành phần ăn được khác, có nguồn gốc từ các nguyên liệu tái tạo được.