Luận án tiến sỹ: Nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến - Lê Thị Hồng Thúy (2022)

Nghiên cứu biến tính tinh bột từ các nguồn không phổ biến đang trở thành một xu hướng quan trọng trong… 230 trang · Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ · 2022.

• Tác giả: Lê Thị Hồng Thúy
• Người hướng dẫn: PTS. Nguyễn Thanh Tùng
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Nghiên cứu biến tính tinh bột từ một số nguồn không phổ biến và thăm dò ứng dụng
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sỹ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến

Nghiên cứu biến tính tinh bột từ các nguồn không phổ biến đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Tinh bột là một polysaccarit tự nhiên, có vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho con người. Tuy nhiên, không phải tất cả các nguồn tinh bột đều được khai thác triệt để. Việc tìm kiếm và nghiên cứu các nguồn tinh bột không phổ biến như tinh bột từ hạt mít, đậu xanh và khoai môn có thể mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Những nguồn này không chỉ phong phú mà còn có khả năng tái tạo cao, giúp nâng cao giá trị sử dụng nông sản trong nước.

1.1. Tinh bột từ nguồn không phổ biến Đặc điểm và tiềm năng

Tinh bột từ các nguồn không phổ biến như hạt mít, đậu xanh và khoai môn có những đặc điểm riêng biệt. Những loại tinh bột này thường có cấu trúc và tính chất khác biệt so với tinh bột từ ngô hay khoai tây. Việc nghiên cứu và ứng dụng chúng có thể giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và mở rộng thị trường tiêu thụ.

1.2. Lợi ích của việc biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến

Biến tính tinh bột từ các nguồn không phổ biến không chỉ giúp cải thiện tính chất vật lý và hóa học của tinh bột mà còn tạo ra những sản phẩm mới với giá trị gia tăng cao. Điều này có thể giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường và góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

II. Thách thức trong nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là thiếu thông tin và dữ liệu về các nguồn nguyên liệu này. Ngoài ra, quy trình biến tính cũng cần được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

2.1. Thiếu thông tin về nguồn nguyên liệu

Nhiều nguồn tinh bột không phổ biến chưa được nghiên cứu đầy đủ về thành phần hóa học và tính chất vật lý. Điều này gây khó khăn trong việc xác định phương pháp biến tính phù hợp và hiệu quả.

2.2. Quy trình biến tính cần được tối ưu hóa

Quy trình biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến cần được nghiên cứu và tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian và nồng độ hóa chất cần được điều chỉnh để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

III. Phương pháp biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến

Có nhiều phương pháp biến tính tinh bột, bao gồm thủy phân bằng axit, oxy hóa và carboxymetyl hóa. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả mong muốn.

3.1. Thủy phân bằng axit Cơ chế và ứng dụng

Thủy phân bằng axit là một trong những phương pháp phổ biến để biến tính tinh bột. Phương pháp này giúp phá vỡ cấu trúc tinh bột, tạo ra các sản phẩm có tính chất khác biệt. Tuy nhiên, cần phải kiểm soát chặt chẽ các điều kiện phản ứng để tránh làm giảm chất lượng sản phẩm.

3.2. Oxy hóa tinh bột Tác động và lợi ích

Oxy hóa tinh bột bằng các tác nhân như natri hypoclorit và hydro peroxit có thể cải thiện tính chất của tinh bột, giúp tăng cường khả năng hòa tan và độ nhớt. Phương pháp này cũng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

3.3. Carboxymetyl hóa Phương pháp và ứng dụng

Carboxymetyl hóa là một phương pháp biến tính tinh bột giúp cải thiện tính chất hòa tan và khả năng trương nở. Phương pháp này có thể được áp dụng cho nhiều loại tinh bột khác nhau, mở ra nhiều cơ hội mới trong ứng dụng thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của tinh bột biến tính từ nguồn không phổ biến

Tinh bột biến tính từ nguồn không phổ biến có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Việc sử dụng các loại tinh bột này không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tạo ra những sản phẩm mới với giá trị gia tăng cao.

4.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Tinh bột biến tính có thể được sử dụng làm chất tạo độ nhớt, chất ổn định và chất tạo gel trong nhiều sản phẩm thực phẩm. Điều này giúp cải thiện chất lượng và độ ổn định của sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong ngành dược phẩm

Trong ngành dược phẩm, tinh bột biến tính có thể được sử dụng làm tá dược trong bào chế thuốc viên nén. Việc sử dụng tinh bột biến tính giúp cải thiện độ hòa tan và khả năng hấp thu của thuốc.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến

Nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến là một lĩnh vực đầy tiềm năng và hứa hẹn. Việc khai thác và ứng dụng các nguồn tinh bột này không chỉ giúp nâng cao giá trị sử dụng nông sản mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

5.1. Tương lai của nghiên cứu biến tính tinh bột

Với sự gia tăng nhu cầu về các sản phẩm thực phẩm và dược phẩm chất lượng cao, nghiên cứu biến tính tinh bột từ nguồn không phổ biến sẽ tiếp tục được đẩy mạnh. Các nhà khoa học cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp biến tính mới và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu và ứng dụng

Cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và chính phủ để thúc đẩy nghiên cứu và ứng dụng tinh bột biến tính từ nguồn không phổ biến. Điều này sẽ giúp nâng cao giá trị kinh tế và đảm bảo an ninh lương thực quốc gia.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Tinh bột là nguồn polysaccarit tự nhiên phong phú, có khả năng tái tạo cao, giá thành thấp và có thể phân hủy sinh học, đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, giấy, dệt may và vật liệu polymer. Tuy nhiên, tinh bột tự nhiên còn tồn tại nhiều nhược điểm kỹ thuật như độ bền lạnh đông - tan giá kém, khả năng hòa tan và trương nở trong nước lạnh hạn chế, xu hướng thoái biến nhanh và độ nhớt hồ không ổn định dưới tác động của nhiệt độ hay lực cắt cơ học. Để khắc phục các hạn chế này, phương pháp biến tính hóa học được áp dụng nhằm biến đổi cấu trúc phân tử và cải thiện các đặc tính hóa lý của tinh bột.

Trước bối cảnh dân số thế giới dự báo đạt 8,6 tỷ người vào năm 2030, nhu cầu tiêu thụ lương thực gia tăng gây áp lực lớn lên các nguồn cung cấp tinh bột truyền thống như ngô, sắn, lúa mì, khoai tây và lúa gạo. Xu hướng nghiên cứu hiện nay chuyển dịch mạnh mẽ sang việc tìm kiếm và khai thác các nguồn tinh bột mới từ phụ phẩm nông nghiệp hoặc các loại cây trồng ít phổ biến hơn như hạt mít, đậu xanh, khoai môn. Tại Việt Nam, nguồn nguyên liệu này rất dồi dào nhưng phần lớn chưa được tận dụng hiệu quả trong các ứng dụng kỹ thuật cao. Do đó, đề tài luận án "Nghiên cứu biến tính tinh bột từ một số nguồn không phổ biến và thăm dò ứng dụng" được thực hiện nhằm biến đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột từ các nguồn này, nâng cao giá trị sử dụng và hiệu quả kinh tế cho nông sản trong nước.

Luận án xác định các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể gồm:

1. Tách, thu hồi và xác định đặc trưng lý hóa của một số loại tinh bột không phổ biến gồm hạt mít (Artocarpus heterophyllus Lam - JS), đậu xanh (Vigna radiata - MS) và khoai môn (Colocasia esculenta - TS).
2. Nghiên cứu quá trình carboxymetyl hóa các loại tinh bột không phổ biến (JS, MS, TS).
3. Nghiên cứu quá trình thủy phân tinh bột hạt mít và tinh bột đậu xanh bằng axit clohydric (HCl).
4. Nghiên cứu quá trình oxy hóa tinh bột hạt mít và tinh bột đậu xanh bằng hai tác nhân natri hypoclorit (NaClO) và hydro peroxit ($\text{H}_2\text{O}_2$).
5. Thăm dò khả năng ứng dụng của tinh bột biến tính làm tá dược độn và tá dược rã trong công thức bào chế thuốc viên nén paracetamol 500 mg.

• Đối tượng nghiên cứu: Tinh bột tách từ hạt mít, hạt đậu xanh và củ khoai môn; các dẫn xuất biến tính gồm carboxymetyl tinh bột (CMS: CMJS, CMMS, CMTS), tinh bột thủy phân axit (HS: HJS, HMS), tinh bột oxy hóa (OS: OJSH, OJSJ, OMSH, OMSJ); thuốc viên nén paracetamol 500 mg.
• Phạm vi nghiên cứu: Chuyên ngành Hóa hữu cơ (Mã số: 9.14), thực hiện tại Viện Hóa học, Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, hoàn thành năm 2022 tại Hà Nội.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Theo thống kê từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) và Hiệp hội Công nghiệp Tinh bột Châu Âu (European Starch Industry), sản lượng tinh bột toàn cầu có sự gia tăng liên tục, dự báo đạt 156,3 triệu tấn vào năm 2025. Ngô, lúa mì, khoai tây, sắn và gạo chiếm vị trí chủ đạo trong cơ cấu sản xuất tinh bột thế giới. Tại Châu Âu, sản lượng tinh bột tăng từ 8,7 triệu tấn năm 2004 lên 10,7 triệu tấn năm 2019, trong đó 56% phục vụ công nghiệp thực phẩm, 41% cho công nghiệp giấy và phần còn lại cho thức ăn chăn nuôi và ứng dụng phi thực phẩm. Tại Việt Nam, lúa gạo và sắn là các nguồn nguyên liệu chính, song việc xuất khẩu phần lớn vẫn ở dạng thô, giá trị gia tăng chưa cao.

Tác giả luận án đã tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về các nguồn tinh bột không phổ biến:

• Tinh bột hạt mít (JS): Hạt mít chiếm 8–15% khối lượng quả, chứa hàm lượng tinh bột 32,14% (theo Adina L., 2020), giàu carbohydrate và protein. Nisit và cộng sự đã thực hiện biến tính kép tạo lưới – carboxymetyl hóa tinh bột hạt mít để ứng dụng làm tá dược rã trong viên nén. Dutta và cộng sự khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit trong quá trình xử lý axit - ancol ngắn hạn đến độ nhớt và khả năng hồ hóa của JS. Rengsutthi & Charoenrein, Kittipongpatana cũng đã công bố các đặc tính nhiệt và hình thái học của loại tinh bột này.
• Tinh bột đậu xanh (MS): Đậu xanh chứa hàm lượng tinh bột khoảng 40%, hàm lượng amylose dao động từ 28,4% đến 40,69%. Rahman và cộng sự chỉ ra khoảng nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu xanh là 65–69–75°C, trong khi Hoover và cộng sự xác định khoảng nhiệt độ là 58–67–82°C. Tan và cộng sự chứng minh tinh bột đậu xanh có độ bền gel cao, chỉ số đường huyết thấp và chứa lượng tinh bột kháng cao.
• Tinh bột khoai môn (TS): Tinh bột chiếm tới 81% chất khô của củ khoai môn nhưng hàm lượng amylose thấp (khoảng 2,5%), cấu trúc kết tinh loại A với độ kết tinh 38,26%, kích thước hạt nhỏ (1–5 µm). Lu và cộng sự, Tattiyakul và cộng sự đã nghiên cứu các đặc tính hồ hóa của tinh bột khoai môn với nhiệt độ đỉnh $T_p$ khoảng 80,3°C.
• Các nghiên cứu biến tính hóa học: Kooijman và cộng sự, Tijsen và cộng sự, Stojanovic và cộng sự, Bert Volkert và cộng sự, Yinghui Bi và cộng sự đã tập trung tối ưu hóa các thông số phản ứng carboxymetyl hóa (nhiệt độ, tỷ lệ tác nhân ether hóa, nồng độ kiềm). Về thủy phân axit, Kerfa và cộng sự, Singh và cộng sự, Mukerjea đã phân tích sự suy giảm độ nhớt và sự dịch chuyển nhiệt độ hồ hóa trên DSC. Đối với phản ứng oxy hóa, Kuakpetoon, Sangseethong và cộng sự, Zhang và cộng sự, El-Sheikh và cộng sự đã so sánh cơ chế và nhóm chức tạo thành khi sử dụng NaClO, $\text{H}_2\text{O}_2$ và $\text{O}_3$.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu từ năm 2005 trở lại đây của các nhóm tác giả như Nguyễn Văn Khôi, Trần Thị Ruyện, Vũ Ngọc Ban chủ yếu tập trung trên tinh bột sắn. Khoảng trống nghiên cứu mà luận án lựa chọn giải quyết là: Chưa có công trình nào đánh giá một cách toàn diện và có hệ thống từ quá trình tách chiết, đặc trưng cấu trúc hóa lý đến khảo sát đồng thời ba phương pháp biến tính (carboxymetyl hóa, thủy phân bằng axit trong môi trường cồn, oxy hóa bằng NaClO và $\text{H}_2\text{O}_2$) trên các nguồn tinh bột không phổ biến tại Việt Nam (hạt mít, đậu xanh, khoai môn), đồng thời định hướng thử nghiệm cụ thể các sản phẩm biến tính này làm tá dược trong ngành dược phẩm theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

1. Cơ sở lý thuyết và cơ chế phản ứng biến tính

• Cấu trúc tinh bột: Tinh bột gồm amylose (mạch thẳng, liên kết $\alpha$-1,4-glycozit, tạo cấu trúc xoắn ốc 6 gốc glucose, đường kính 12,97 Å, chiều cao 7,91 Å) và amylopectin (mạch nhánh, liên kết $\alpha$-1,4-glycozit ở mạch chính và liên kết $\alpha$-1,6-glycozit tại điểm phân nhánh). Hạt tinh bột gồm các lớp kết tinh và vô định hình xếp xen kẽ đồng tâm tạo cấu trúc mixen. Đa hình kết tinh gồm dạng A (ngũ cốc), dạng B (củ) và dạng C (họ đậu).
• Cơ chế thủy phân bằng axit: Quá trình proton hóa diễn ra nhanh và thuận nghịch tại nguyên tử oxy của vòng pyranose hoặc oxy của liên kết glycozit, tạo ion oxoni, sau đó bẻ gãy liên kết C–O tạo carbocation trung gian. Carbocation kết hợp với phân tử nước để tạo chuỗi dextrin ngắn hơn. Axit ưu tiên tấn công và phân cắt các liên kết trong vùng vô định hình của hạt tinh bột.
• Cơ chế oxy hóa tinh bột: Quá trình oxy hóa diễn ra tại các nhóm hydroxyl (-OH) ở vị trí C2, C3 và C6 của đơn vị anhydroglucose (AGU). Nhóm -OH bậc 1 tại C6 bị oxy hóa thành nhóm carboxyl (-COOH); nhóm -OH bậc 2 tại C2, C3 bị oxy hóa thành nhóm carbonyl (-C=O); liên kết C2–C3 có thể bị cắt đứt tạo thành dẫn xuất diandehit hoặc dicarboxylic.
• Cơ chế carboxymetyl hóa: Phản ứng gồm 2 giai đoạn:
  • Giai đoạn 1 (Kiềm hóa): Tinh bột phản ứng với dung dịch NaOH tạo phức alkoxide ($\text{Starch-O}^-\text{Na}^+$).
  • Giai đoạn 2 (Ether hóa): Alkoxide thực hiện phản ứng thế ái nhân lưỡng phân tử ($S_N2$) với natri monocloaxetat (SMCA) hoặc axit monocloaxetic (MCA) để gắn nhóm $-\text{CH}_2\text{COO}^-\text{Na}^+$ vào mạch phân tử tinh bột. Phản ứng phụ tạo natri glycolat và natri diglycolat do tác nhân phản ứng với NaOH tự do.

2. Phương pháp thực nghiệm và kỹ thuật phân tích

• Tách và thu nhận tinh bột: Tinh chế tinh bột từ hạt mít, hạt đậu xanh và củ khoai môn thông qua các công đoạn ngâm, nghiền, lọc tách xơ, lắng, ly tâm, rửa sạch và sấy khô ở nhiệt độ thích hợp.
• Kỹ thuật phân tích đặc trưng hóa lý:
  • Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): Xác định các nhóm chức hóa học đặc trưng và sự xuất hiện của các liên kết mới sau biến tính (vùng bước sóng 4000–400 $\text{cm}^{-1}$).
  • Nhiễu xạ tia X (XRD): Khảo sát giản đồ nhiễu xạ, xác định dạng kết tinh (kiểu A, B, C) và tính toán độ kết tinh tương đối của các mẫu.
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Quan sát hình thái học, cấu trúc bề mặt và hình dạng hạt tinh bột trước và sau khi xử lý hóa chất.
  • Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC): Xác định các điểm nhiệt độ hồ hóa gồm nhiệt độ bắt đầu ($T_o$), nhiệt độ đỉnh ($T_p$), nhiệt độ kết thúc ($T_e$) và biến thiên entanpy ($\Delta H$).
  • Phân bố kích thước hạt: Xác định kích thước hạt trung bình và dải phân bố hạt bằng thiết bị phân tích kích thước hạt laser.
  • Phương pháp hóa học: Xác định độ thế (DS) và hiệu suất phản ứng thế (RE) của CMS bằng phương pháp chuẩn độ; xác định hàm lượng nhóm carboxyl (% Cax) và nhóm carbonyl (% Can) trong tinh bột oxy hóa; đo độ nhớt bằng nhớt kế Brookfield; xác định độ hòa tan (WS) và khả năng trương nở (SP) ở các dải nhiệt độ khác nhau.
• Phương pháp bào chế và kiểm nghiệm viên nén:
  • Thiết lập công thức dập viên nén paracetamol 500 mg sử dụng tinh bột đậu xanh thủy phân (HMS) làm tá dược độn và tinh bột hạt mít carboxymetyl hóa (CMJS) làm tá dược rã.
  • Đánh giá chất lượng viên nén theo Dược điển Việt Nam (DĐVN V): Kiểm tra độ đồng đều khối lượng, độ đồng đều hàm lượng hoạt chất, độ cứng, độ mài mòn, thời gian rã và độ hòa tan của viên thuốc.

---

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu và Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết cơ sở lý luận về cấu trúc phân tử của tinh bột tự nhiên, cơ chế của các phản ứng biến tính hóa học và tình hình sản xuất, sử dụng tinh bột trên thế giới và tại Việt Nam. Phân tích rõ các đặc điểm của ba nguồn nguyên liệu hạt mít, đậu xanh và khoai môn.

Nguồn nguyên liệu	Phân loại thực vật	Hàm lượng tinh bột (%)	Kích thước hạt ($\mu\text{m}$)	Hàm lượng amylose (%)	Kiểu kết tinh XRD
Hạt mít (JS)	Trái cây (Artocarpus heterophyllus)	32,14	5 – 10	22 – 30	Kiểu A
Đậu xanh (MS)	Cây họ đậu (Vigna radiata)	40,00	7,65 – 33,15	28,40 – 40,69	Kiểu C
Khoai môn (TS)	Cây thân củ (Colocasia esculenta)	11,91 (củ tươi)	1 – 5	2,50	Kiểu A

Phần tổng quan cũng hệ thống hóa các ứng dụng thực tế của tinh bột biến tính trong công nghiệp dược phẩm (làm tá dược dính, tá dược độn, tá dược rã cho viên nén với tỷ lệ sử dụng 2–6% cho tá dược rã và >30% cho tá dược độn/pha loãng) và thực phẩm (chất ổn định, chất tạo màng, chất làm bền nhũ tương).

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết nguồn gốc nguyên liệu, hóa chất tinh khiết sử dụng trong thực nghiệm (MCA, SMCA, NaOH, HCl, $\text{H}_2\text{O}_2$, NaClO, IPA, EtOH, MeOH), dụng cụ và thiết bị đo lường chuyên dụng. Mô tả chi tiết quy trình công nghệ:

1. Tách thu nhận tinh bột tự nhiên JS, MS, TS.
2. Quy trình carboxymetyl hóa trong hệ dung môi isopropanol (IPA)/nước: khảo sát các yếu tố thời gian phản ứng, nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ mol MCA/AGU, tỷ lệ mol NaOH/AGU, tỷ lệ dung môi IPA/tinh bột.
3. Quy trình thủy phân tinh bột JS và MS bằng axit HCl trong môi trường cồn: khảo sát nồng độ axit HCl, tỷ lệ dung môi/tinh bột, nhiệt độ và thời gian phản ứng.
4. Quy trình oxy hóa tinh bột JS và MS bằng NaClO và $\text{H}_2\text{O}_2$: khảo sát nồng độ chất oxy hóa, hàm lượng tinh bột, pH dung dịch, nhiệt độ và thời gian phản ứng.
5. Quy trình dập viên nén paracetamol 500 mg và phương pháp kiểm nghiệm viên thuốc theo tiêu chuẩn DĐVN V.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

1. Tách, thu nhận và đặc trưng hóa lý, tính năng của tinh bột tự nhiên

• Hình thái và kích thước: Ảnh SEM cho thấy hạt tinh bột JS có dạng hình bán cầu với bề mặt nhẵn bóng, kích thước hạt từ 5–10 $\mu\text{m}$; hạt tinh bột MS có dạng hình cầu đến bầu dục, kích thước hạt từ 7,65–33,15 $\mu\text{m}$; hạt tinh bột TS có dạng đa giác không đều với kích thước rất nhỏ từ 1–5 $\mu\text{m}$.
• Cấu trúc tinh thể và tính chất nhiệt: Giản đồ XRD chỉ ra tinh bột JS và TS có dạng kết tinh kiểu A, trong khi MS có dạng kết tinh kiểu C đặc trưng của cây họ đậu. Phân tích DSC cho thấy tinh bột TS có nhiệt độ hồ hóa cao ($T_o = 73,6^\circ\text{C}$, $T_p = 80,3^\circ\text{C}$, $T_e = 88,3^\circ\text{C}$); tinh bột MS có khoảng nhiệt độ hồ hóa từ 58–75°C tùy thuộc nguồn gốc.
• Tính năng hòa tan và trương nở: Độ hòa tan (WS) và khả năng trương nở (SP) của cả ba loại tinh bột đều tăng theo nhiệt độ gia nhiệt. Tinh bột khoai môn có độ nhớt cao do tỷ lệ amylopectin lớn, trong khi tinh bột đậu xanh tạo gel bền vững nhờ hàm lượng amylose cao.

2. Carboxymetyl hóa tinh bột từ các nguồn không phổ biến

• Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ:
  • Khi tăng tỷ lệ mol MCA/AGU, độ thế (DS) tăng dần trong khi hiệu suất phản ứng thế (RE) đạt cực đại tại một tỷ lệ nhất định rồi có xu hướng giảm do phản ứng phụ tạo natri glycolat tăng lên.
  • Tỷ lệ kiềm NaOH/AGU tối ưu giúp hoạt hóa hoàn toàn nhóm -OH mà không gây thủy phân kiềm phá hủy mạch tinh bột.
  • Dung môi IPA pha nước cho hiệu suất thế cao nhất nhờ khả năng khuếch tán đồng đều của tác nhân vào hạt tinh bột.
• Đặc trưng của carboxymetyl tinh bột (CMJS, CMMS, CMTS):
  • Phổ FTIR xuất hiện pic hấp thụ đặc trưng của nhóm cacboxylat ($\text{COO}^-$) tại số sóng khoảng 1600 $\text{cm}^{-1}$ và 1420 $\text{cm}^{-1}$, khẳng định phản ứng ether hóa đã gắn thành công nhóm carboxymetyl.
  • Giản đồ XRD cho thấy cường độ các pic kết tinh giảm dần khi DS tăng, cấu trúc mạng tinh thể bị phá vỡ và chuyển dần sang trạng thái vô định hình.
  • Sản phẩm CMS có khả năng hòa tan hoàn toàn trong nước lạnh, khả năng trương nở tăng vọt so với tinh bột tự nhiên ban đầu.

3. Thủy phân tinh bột bằng axit clohydric

• Khảo sát quá trình thủy phân: Nồng độ HCl và nhiệt độ phản ứng là hai yếu tố quyết định tốc độ thủy phân. Thủy phân trong môi trường cồn giúp khống chế được quá trình cắt mạch, hạn chế hiện tượng hồ hóa và duy trì hiệu suất thu hồi sản phẩm ở mức cao (>90%).
• Đặc trưng của tinh bột thủy phân (HJS, HMS):
  • Ảnh SEM cho thấy các hạt tinh bột xuất hiện các vết nứt, lỗ xốp và bề mặt sần sùi do axit tấn công phân cắt vùng vô định hình.
  • Giản đồ XRD thể hiện độ kết tinh tương đối của tinh bột thủy phân tăng lên do vùng vô định hình bị loại bỏ có chọn lọc.
  • Phân tích DSC ghi nhận nhiệt độ hồ hóa của tinh bột thủy phân ($T_o$, $T_p$) dịch chuyển lên dải nhiệt độ cao hơn so với tinh bột ban đầu. Độ nhớt dung dịch hồ giảm mạnh, phù hợp cho ứng dụng làm tá dược dính và tá dược độn.

4. Oxy hóa tinh bột bằng natri hypoclorit và hydro peroxit

• Khảo sát phản ứng oxy hóa:
  • Khi sử dụng NaClO: Phản ứng ưu tiên tạo thành nhóm carboxyl (-COOH). Hàm lượng clo hoạt động và pH ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng nhóm chức và hiệu suất thu hồi.
  • Khi sử dụng $\text{H}_2\text{O}_2$: Phản ứng ưu tiên tạo thành nhóm carbonyl (-C=O). Quá trình diễn ra sạch, không tạo sản phẩm phụ độc hại, thân thiện với môi trường.
• Đặc trưng của tinh bột oxy hóa (OS):
  • Phổ FTIR xuất hiện dải hấp thụ của nhóm carbonyl/carboxyl tại vùng 1720–1740 $\text{cm}^{-1}$.
  • Giản đồ DSC cho thấy quá trình oxy hóa làm giảm khoảng nhiệt độ chuyển pha hồ hóa và giảm entanpy hồ hóa. Hồ tinh bột oxy hóa có độ nhớt thấp, độ trong cao, độ bền lạnh đông - tan giá và khả năng tạo màng đồng nhất tốt hơn tinh bột tự nhiên.

5. Thăm dò ứng dụng tinh bột biến tính làm tá dược trong viên nén paracetamol 500 mg

• Ứng dụng HMS làm tá dược độn:
  • Tinh bột đậu xanh thủy phân (HMS) đạt các chỉ tiêu chất lượng của tá dược độn về độ trơn chảy, độ ẩm và độ nén.
  • Viên nén paracetamol 500 mg bào chế với HMS có độ đồng đều khối lượng đạt giới hạn cho phép theo DĐVN V, độ cứng đạt yêu cầu kỹ thuật và độ hòa tan hoạt chất phóng thích nhanh.
• Ứng dụng CMJS làm tá dược rã:
  • Carboxymetyl tinh bột hạt mít (CMJS) có khả năng hút nước và trương nở nhanh, giúp phá vỡ liên kết cấu trúc viên nén trong môi trường dịch hòa tan.
  • Viên nén sử dụng CMJS làm tá dược rã đạt thời gian rã ngắn, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm nghiệm của Dược điển Việt Nam về độ đồng đều hàm lượng và độ giải phóng hoạt chất.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

1. Dữ liệu khoa học toàn diện về các nguồn tinh bột không phổ biến: Đã tách chiết và thiết lập hệ thống dữ liệu chi tiết về đặc trưng hình thái học bề mặt, phân bố kích thước hạt, kiểu kết tinh tia X, đặc tính nhiệt DSC và tính năng lưu biến của ba loại tinh bột tự nhiên ít phổ biến tại Việt Nam gồm hạt mít, đậu xanh và khoai môn.
2. Quy luật biến tính hóa học có kiểm soát: Làm sáng tỏ các quy luật ảnh hưởng của thông số công nghệ (nhiệt độ, thời gian, nồng độ tác nhân, tỷ lệ mol, bản chất dung môi) trong 3 phản ứng: carboxymetyl hóa, thủy phân bằng axit HCl trong môi trường cồn và oxy hóa bằng NaClO/$\text{H}_2\text{O}_2$. Đã tổng hợp thành công các dẫn xuất biến tính có cấu trúc và tính chất hóa lý định trước (kiểm soát được DS, % Cax, % Can, độ nhớt và tính chất trương nở).
3. Ứng dụng thực tiễn trong ngành dược phẩm: Chứng minh tính khả thi của việc sử dụng tinh bột đậu xanh thủy phân (HMS) làm tá dược độn và carboxymetyl tinh bột hạt mít (CMJS) làm tá dược rã trong công thức viên nén paracetamol 500 mg, mở ra hướng ứng dụng nguồn nông sản và phụ phẩm nông nghiệp trong nước thay thế tá dược ngoại nhập.

Kiến nghị và đề xuất

• Cần nghiên cứu mở rộng quy mô tổng hợp từ phòng thí nghiệm lên quy mô pilot để hoàn thiện quy trình công nghệ thu hồi dung môi (đặc biệt là isopropanol và cồn).
• Khảo sát sâu hơn về độ ổn định lưu trữ lâu dài của các loại tá dược tinh bột biến tính trong các điều kiện khí hậu nhiệt đới.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Luận án thực hiện các khảo sát thực nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm (lab-scale); các thử nghiệm ứng dụng mới dừng lại ở mô hình viên nén paracetamol 500 mg theo phương pháp dập viên tiêu chuẩn mà chưa khảo sát trên các dạng bào chế phức tạp khác (như viên phóng thích kéo dài, viên bao phim).
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình tinh chế và tuần hoàn dung môi hữu cơ nhằm giảm thiểu chi phí và bảo vệ môi trường ở quy mô công nghiệp.
  • Đánh giá khả năng tương thích sinh học và độ an toàn dược lý chuyên sâu của các dẫn xuất tinh bột biến tính trên mô hình in vivo.
  • Mở rộng thử nghiệm ứng dụng tinh bột biến tính từ hạt mít, đậu xanh, khoai môn trong các lĩnh vực khác như màng bao thực phẩm tự hủy sinh học, công nghiệp bao bì và vật liệu composite.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Chuyên ngành Hóa hữu cơ, Hóa học các hợp chất thiên nhiên, Hóa Polyme, Công nghệ Thực phẩm và Công nghệ Dược phẩm.
• Cán bộ nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm: Cung cấp thông số kỹ thuật thực nghiệm chi tiết, quy trình tổng hợp carboxymetyl tinh bột và tinh bột thủy phân axit làm tá dược đạt chuẩn Dược điển.
• Phần đáng tham khảo nhất:
  • Hệ thống dữ liệu phổ FTIR, giản đồ XRD, ảnh SEM và đường cong DSC so sánh giữa tinh bột tự nhiên và các dẫn xuất biến tính.
  • Bảng công thức và quy trình kiểm nghiệm chất lượng viên nén paracetamol 500 mg theo DĐVN V.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Ba nguồn tinh bột không phổ biến được luận án nghiên cứu có đặc điểm cấu trúc hạt và hàm lượng amylose như thế nào?

• Tinh bột hạt mít (JS): Hạt hình bán cầu, kích thước 5–10 $\mu\text{m}$, hàm lượng tinh bột 32,14%, cấu trúc kết tinh loại A.
• Tinh bột đậu xanh (MS): Hạt hình cầu đến bầu dục, kích thước 7,65–33,15 $\mu\text{m}$, hàm lượng tinh bột khoảng 40%, hàm lượng amylose cao (28,4–40,69%), cấu trúc kết tinh loại C.
• Tinh bột khoai môn (TS): Hạt hình đa giác nhỏ, kích thước 1–5 $\mu\text{m}$, hàm lượng amylose thấp (2,5%), cấu trúc kết tinh loại A với độ kết tinh 38,26%.

2. Sự khác biệt về mặt hóa học giữa quá trình oxy hóa tinh bột bằng natri hypoclorit (NaClO) và hydro peroxit ($\text{H}_2\text{O}_2$) là gì?

• Quá trình oxy hóa bằng NaClO ưu tiên chuyển hóa các nhóm hydroxyl thành nhóm carboxyl (-COOH), làm tăng mạnh tính ưa nước và độ hòa tan, hồ tinh bột có độ trong cao.
• Quá trình oxy hóa bằng $\text{H}_2\text{O}_2$ ưu tiên tạo thành nhóm carbonyl (-C=O), phản ứng sạch, thân thiện với môi trường do sản phẩm phân hủy chỉ gồm nước và oxy, gel tinh bột sau khi làm lạnh có độ cứng cao hơn.

3. Cơ chế của phản ứng carboxymetyl hóa tinh bột diễn ra qua những giai đoạn nào và sản phẩm phụ tạo thành là gì?

Phản ứng diễn ra theo 2 giai đoạn:

1. Giai đoạn kiềm hóa: Tinh bột tác dụng với NaOH tạo thành tinh bột alkoxide ($\text{Starch-O}^-\text{Na}^+$).
2. Giai đoạn ether hóa: Nhóm alkoxide thế ái nhân ($S_N2$) với tác nhân MCA hoặc SMCA để tạo liên kết ether gắn nhóm $-\text{CH}_2\text{COO}^-\text{Na}^+$. Sản phẩm phụ chính của phản ứng là natri glycolat ($\text{HOCH}_2\text{COONa}$) và natri diglycolat ($(\text{NaOOCCH}_2)_2\text{O}$) do phản ứng giữa tác nhân cloaxetat với NaOH và nước.

4. Các sản phẩm tinh bột biến tính nào đã được thử nghiệm làm tá dược và kết quả đánh giá viên nén paracetamol ra sao?

• HMS (Tinh bột đậu xanh thủy phân axit): Được thử nghiệm làm tá dược độn, giúp viên nén đạt độ đồng đều khối lượng, độ cứng cơ học tốt và hỗ trợ giải phóng hoạt chất nhanh.
• CMJS (Carboxymetyl tinh bột hạt mít): Được thử nghiệm làm tá dược rã (tỷ lệ 2–6%), giúp viên nén hút nước trương nở nhanh, thời gian rã đạt tiêu chuẩn theo Dược điển Việt Nam V.

---

Kết luận

Luận án "Nghiên cứu biến tính tinh bột từ một số nguồn không phổ biến và thăm dò ứng dụng" của tác giả Lê Thị Hồng Thúy đã giải quyết trọn vẹn chuỗi nhiệm vụ từ tách chiết, phân tích đặc trưng hóa lý đến tối ưu hóa ba phương pháp biến tính hóa học (carboxymetyl hóa, thủy phân axit, oxy hóa) trên tinh bột hạt mít, đậu xanh và khoai môn. Kết quả thử nghiệm thành công tinh bột đậu xanh thủy phân làm tá dược độn và carboxymetyl tinh bột hạt mít làm tá dược rã trong viên nén paracetamol 500 mg đã khẳng định tiềm năng ứng dụng thực tiễn của các nguồn tinh bột không phổ biến. Công trình đóng góp hệ thống dữ liệu khoa học có độ tin cậy cao, phục vụ cho việc nghiên cứu phát triển vật liệu polyme tự nhiên và công nghệ sản xuất tá dược tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tinh bột không những là nguồn thực phẩm nuôi sống con người mà còn là một trong những nguyên liệu quan trọng cho các ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm và phi thực phẩm như vật liệu, giấy, dệt, keo dán nhờ những tính chất đặc trưng của nó. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ tiền, có khả năng tái tạo cao và khả năng phân hủy sinh học… Tuy nhiên, tinh bột tự nhiên vẫn chưa đáp ứng hoàn toàn trong nhiều lĩnh vực do còn hạn chế ở nhiều tính chất như độ bền lạnh đông - tan giá, độ hòa tan, khả năng trương nở, mức độ thoái biến, độ trong của hồ tinh bột. Vì vậy, từ lâu các nhà khoa học đã tìm cách biến tính tinh bột để thay đổi cấu trúc, tính chất, nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng và hiệu quả kinh tế. Rất nhiều phương pháp hóa học biến tính tinh bột đã được quan tâm nghiên cứu như thủy phân bằng axit, oxy hóa, axetyl hóa, este hóa… Dự báo dân số thế giới sẽ đạt 8,6 tỷ người vào năm 2030, đồng nghĩa với sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ tinh bột hàng ngày của con người có ảnh hưởng lớn tới việc cung cấp nguồn tài nguyên thiên nhiên này.

Các nghiên cứu biến tính tinh bột hiện nay có xu hướng tập trung vào việc tìm kiếm các nguồn tinh bột mới. Việc sử dụng các loại tinh bột mới, như tinh bột phân tách từ củ và rễ của các loại cây không phổ biến như cây họ đậu, một số loại trái cây và cây thân củ…, cho phép mở rộng phạm vi các tính chất mong muốn của tinh bột. Đây được xem là hướng đi đầy hứa hẹn do tận dụng được nguồn nguyên liệu phong phú cho các quá trình công nghiệp mà vẫn đảm bảo được vấn đề an ninh lương thực quốc gia. Không những là một trong những nước xuất khẩu gạo, sắn hàng đầu thế giới, Việt Nam cũng có nguồn nguyên liệu tinh bột rất dồi dào như khoai môn, khoai sọ, củ mài, các loại đậu, hạt mít… Do đó, việc đẩy mạnh nghiên cứu chế biến và biến tính tinh bột từ các nguồn nguyên liệu sẵn có nhưng ít phổ biến này là rất cần thiết, nhằm tận dụng tối đa và nâng cao giá trị sử dụng nông sản trong nước, đồng thời mở rộng nguồn nguyên liệu với những tính năng độc đáo phục vụ cho các ngành công nghiệp.

Trên cơ sở đó, đề tài luận án “Nghiên cứu biến tính tinh bột từ một số nguồn không phổ biến và thăm dò ứng dụng” được lựa chọn nhằm biến đổi cấu trúc và tính chất của một số loại tinh bột từ nguồn không phổ biến để nâng cao khả năng ứng dụng và giá trị kinh tế cho nguồn nguyên liệu này. Với mục tiêu trên, những nhiệm vụ nghiên cứu mà luận án phải thực hiện là: - Tách, thu hồi và đặc trưng lý hóa của một số loại tinh bột không phổ biến (hạt mít, đậu xanh và khoai môn). 1 - Nghiên cứu carboxymetyl hóa các loại tinh bột không phổ biến. 2 - Nghiên cứu thủy phân tinh bột hạt mít và đậu xanh bằng axit HCl.

- Nghiên cứu oxy hóa tinh bột hạt mít và đậu xanh bằng hai tác nhân natri hypoclorit và hydro peroxit. - Thăm dò ứng dụng tinh bột biến tính làm tá dược trong bào chế thuốc viên nén. Giới thiệu chung về tinh bột 1. Nguồn gốc và quá trình sản xuất tinh bột Tinh bột là nguồn carbohydrat dự trữ phong phú nhất trong thực vật và được tìm thấy trong lá, hoa, quả, hạt, các loại thân và rễ khác nhau.

Đây là loại polysaccarit thực vật tồn tại trong tự nhiên có khối lượng phân tử cao, gồm các đơn vị glucose được nối với nhau bởi các liên kết α-glycozit. Công thức phân tử của tinh bột là (C6H10O5)n trong đó n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu. Tinh bột được tổng hợp nhờ quá trình quang hợp của cây và được dự trữ trong cấu trúc của chúng dưới dạng năng lượng tiềm tàng. Hàm lượng tinh bột có trong các loại cây là khác nhau và có thể thay đổi theo thời tiết, mùa vụ, thổ nhưỡng.

Hàm lượng tinh bột có trong hạt ngũ cốc chiếm khoảng 40 đến 90%, trong rễ từ 30 đến 70%, trong củ từ 65 đến 85%, trong các loại đậu từ 25 đến 50% và một số trái cây chưa chín như chuối hoặc xoài, chứa khoảng 70% tinh bột theo trọng lượng khô. Mô hình tích lũy của các hạt tinh bột trong mỗi mô thực vật, hình dạng, kích thước, cấu trúc và thành phần là duy nhất cho mỗi loài thực vật [1–3]. Mặc dù tinh bột có mặt trong rất nhiều loại thực vật nhưng chỉ có một số nguồn được sử dụng trong công nghiệp như tinh bột được tách từ hạt của ngũ cốc (ngô, lúa mỳ, gạo), củ (khoai tây), rễ (sắn, khoai lang).1 cho thấy ngô, gạo, lúa mỳ, khoai tây và sắn là những loại cây trồng chiếm ưu thế trong việc khai thác tinh bột trên toàn cầu. Sản lượng một số loại tinh bột trên thế giới giai đoạn 2005-2018 [4] Nguồn Sản lượng (nghìn tấn) tinh bột 2005 2010 2015 2016 2017 2018 Lúa mạch 136.045,2 Nguồn: FAO, 2020 Sự phù hợp sinh thái nông nghiệp quy định loại tinh bột chiếm ưu thế do các nước 4 sản xuất.

Mỹ chủ yếu sản xuất tinh bột ngô trong khi các nước Châu Âu chủ yếu sản xuất 5 tinh bột từ lúa mỳ và khoai tây, các nước Châu Á là trung tâm của tinh bột gạo và tinh bột ngô [4, 5]. Sản lượng tinh bột của Châu Âu đã tăng từ 8,7 triệu tấn năm 2004 lên 10,7 triệu tấn năm 2019 (Hình 1. Nguồn: European starch industry, 2020 Hình 1. Sản lượng tinh bột phổ biến ở Châu Âu giai đoạn 2004-2019 [5] Năm 2019, Châu Âu đã sử dụng 24 triệu tấn nguyên liệu nông nghiệp gồm lúa mỳ, ngô, khoai tây được trồng ở Châu Âu và lúa mạch, gạo và đậu Hà Lan để sản xuất 10,7 triệu tấn tinh bột và các dẫn xuất tinh bột.

Trong đó, Châu Âu tiêu thụ 9,2 triệu tấn tinh bột gồm 30% là tinh bột tự nhiên, 18% tinh bột biến tính và 52% chất làm ngọt từ tinh bột phục vụ trong các lĩnh vực thực phẩm (56%), thức ăn chăn nuôi (3%), sản xuất giấy (41%) và trong các ứng dụng phi thực phẩm khác [5]. Sản lượng tinh bột trên toàn thế giới dự báo sẽ đạt 156,3 triệu tấn vào năm 2025, trong đó Mỹ sẽ duy trì đà tăng trưởng 3,7% (khoảng 422,4 nghìn tấn), Đức sẽ bổ sung hơn 705,9 nghìn tấn tinh bột, các nước còn lại của Châu Âu dự kiến là 873,1 nghìn tấn. Ở Châu Á, Trung Quốc cho thấy tiềm năng tăng trưởng ở mức 6,4% và thêm khoảng 19,9 triệu tấn tinh bột [6]. Tùy thuộc vào các khu vực khác nhau trên thế giới mà nguồn nguyên liệu sản xuất tinh bột cũng khác nhau.

Lượng tinh bột ở Mỹ được sản xuất từ ngô chiếm 95%, trong khi ở Châu Âu chiếm khoảng 60% tinh bột được sản xuất từ ngô và khoảng 20% mỗi loại từ khoai tây và lúa mỳ. Các nguyên liệu như gạo, sắn, dong riềng, cao lương cũng được sử dụng sản xuất tinh bột ở các vùng khác [7].2 cho biết sản lượng, diện tích trồng và năng suất 5 loại tinh bột phổ biến nhất của các khu vực trong năm 2018. Tổng sản lượng tinh bột của Châu Á là cao nhất sau đó đến Châu Mỹ và Châu Âu. Trong khi lúa mỳ và ngô là nguyên liệu phổ biến ở cả Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ thì gạo và sắn lại tập trung ở Châu Á và Châu Phi.

Tình hình sản xuất nguyên liệu tinh bột phổ biến trên thế giới [7] Nguồn tinh bột Sản lượng (tấn) Diện tích (ha) Năng suất (hg/ha) Châu Phi Sắn 169.500,1 82,9 Châu Mỹ Ngô 577.963,8 33,9 Châu Âu Lúa mạch 83.611,2 40,0 Nguồn: FAO, 2020 Trong bốn loại lương thực quan trọng của Việt Nam là sắn, ngô, khoai tây và gạo thì gạo là lương thực quan trọng nhất, vì vậy chính phủ luôn ưu tiên cao để duy trì diện tích trồng lúa nhằm đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước. Diện tích đất trồng lúa tăng từ 732. Trong những năm gần đây, chính phủ đã nới lỏng việc kiểm soát sử dụng đất quy hoạch trồng lúa, cho phép chuyển đổi một số diện tích lúa kém hiệu quả để trồng các loại cây khác (Bảng 1. Ngô là cây trồng hàng năm lớn thứ hai sau gạo về diện tích canh tác.

Diện tích và sản lượng ngô trong năm 2018 là khoảng 103. Hiện nay, sản lượng ngô trong nước chỉ đáp ứng khoảng 50% nhu cầu, còn lại dựa vào nguồn nhập khẩu. Sản xuất ngô có khả năng tăng trong những năm tới do các chính sách của Chính phủ đang phát huy nó để thay thế một phần khối lượng nhập khẩu [8]. Tình hình sản xuất nguyên liệu tinh bột phổ biến tại Việt Nam [7] Tiêu chí 2005 2010 2016 2017 2018 Sắn Diện tích (ha) 42.707,4 Ngô Diện tích (ha) 105.405,4 Khoai tây Diện tích (ha) 3.637,7 Gạo Diện tích (ha) 732.

Cấu trúc và tính chất của tinh bột Tinh bột gồm 2 thành phần chính là amylozơ (chiếm khoảng 20-30%) và amylopectin (chiếm khoảng 70-80%). Amylozơ là polysaccarit mạch thẳng gồm các đơn vị glucose liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4-glycozit có chiều dài trung bình khoảng 500-20.000 đơn vị glucose tuỳ thuộc nguồn gốc của cây [9]. Phân tử amylozơ có một đầu khử và một đầu không khử. Khi được phân tán trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái biến, amylozơ thường có cấu hình mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylozơ mới chuyển thành dạng xoắn ốc.

Một vòng xoắn gồm 6 đơn vị glucose với đường kính là 12,97Å và chiều cao là 7,91Å. Các nhóm hydroxyl của gốc glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H. Amylopectin là polysaccarit mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4- glycozit còn có mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6-glycozit (Hình 1. Bằng phương pháp tán xạ ánh sáng người ta đã xác định được phân tử lượng của amylopectin vào khoảng 5.

Amylopectin có thể chứa tới hơn một triệu đơn vị glucose nhưng chiều dài của chuỗi mạch nhánh tuyến tính lại chỉ có khoảng 25- 30 đơn vị glucose.3, phân tử amylopectin có cấu tạo như những chùm nho trong đó xen kẽ hai loại vùng: vùng có cấu tạo chặt, sắp xếp có trật tự và có độ 8 tinh thể 9 (vùng kết tinh) do đó khó bị thuỷ phân và vùng thứ hai sắp xếp kém trật tự có nhiều điểm phân nhánh và không có độ tinh thể (vùng vô định hình) nên dễ bị thuỷ phân. Vùng tinh thể có kích thước 6μm tương ứng với độ trùng hợp 15.