Đặt vấn đề Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp, trên một nửa dân số sống dựa vào nghề nông. Trong những năm gần đây, nhờ áp dụng khoa học kỹ thuật và chuyển đổi cơ cấu kinh tế, lĩnh vực sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam đã đạt đƣợc những thành tựu to lớn. Các sản phẩm nông nghiệp không ngừng gia tăng cả về số lƣợng và chất lƣợng. Nhƣ các sản phẩm gạo, khoai, sắn, dong riềng…hiện nay các sản phẩm này chủ yếu sử dụng dƣới dạng thô ít qua chế biến dẫn đến hiệu quả kinh tế không cao (Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs, 2006) [10].
Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Một lƣợng tinh bột đáng kể có trong các loại quả nhƣ chuối và nhiều loại rau trong đó xảy ra sự biến đổi thuận nghịch từ tinh bột thành đƣờng glucoza phụ thuộc vào quá trình chín và chuyển hóa sau thu hoạch. Tinh bột là một trong những nguyên liệu cho nhiều ngành nhƣ công nghiệp thực phẩm, công nghiệp giấy, công nghiệp dệt, khai khoáng, trong sản xuất thuốc… Tuy nhiên tinh bột tự nhiên vẫn còn hạn chế nhiều tính chất nhƣ sự thoái hóa dịch hồ tinh bột, độ trong của tinh bột bị giảm khi bảo quản lâu, độ nhớt, độ bền gel, độ tan…chƣa đáp ứng đƣợc những yêu cầu kỹ thuật khác nhau trong sản xuất. Vì vậy cần phải cải biến tinh bột, tức là làm thay đổi cấu trúc, tính chất của tinh bột, tạo ra tính chất mới bằng các tác nhân vật lí, hoá học hoặc enzym để tạo ra các dẫn xuất tinh bột với các phân tử bị cắt ngắn đi, nối dài ra, sắp xếp lại…để phù hợp với từng ngành nghề và các loại sản phẩm khác nhau.
Khi đã có cấu trúc hoá học thay đổi thì tinh bột dẫn xuất cũng sẽ thu đƣợc những tính chất mới khác tinh bột ban đầu nhƣ có khả năng thay thế một phần chất béo, có khả năng bao bọc…Nhờ vậy nâng cao đƣợc lĩnh 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 nƣớc ta, và trên thế giới rất đa dạng và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay hầu hết các sản phẩm tinh bột biến tính vẫn đang nhập khẩu hoặc sản xuất trong nƣớc bởi các công ty nƣớc n ngoài hoặc liên doanh. Và nhằm tiêu thụ các sản phẩm nông nghiệp của nông dân tránh tình trạng đƣợc mùa mất giá, mất mùa đƣợc giá.
Giúp nông dân an tâm sản xuất. Chính vì vậy,em chọn đề tài: ‘‘Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng các phương pháp acetyl hóa và phosphate hóa ứng dụng trong thực phẩm’’ là cần thiết. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1. Mục tiêu của đề tài Xác định các giá trị về nhiệt độ, nồng độ tác nhân, pH, thời gian biến tính để sản phẩm tinh bột biến tính bằng acetyl hóa và phosphate nhận đƣợc có chất lƣợng tốt nhất.
Xác định đƣợc loại tinh bột có tính chất phù hợp nhất để tạo cấu trúc cho sản phẩm sữa chua. Yêu cầu của đề tài - Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng phƣơng pháp phosphate hóa, xác định nhiệt độ, nồng độ tác nhân, pH, thời gian để chất lƣợng tinh bột biến tính đạt chất lƣợng cao nhất. - Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng phƣơng pháp acetyl hóa, xác định các điều kiện nồng độ tác nhân, pH, thời gian, để chất lƣợng tinh bột biến tính đạt chất lƣợng cao nhất. - Thử nghiệm đƣợc sản phẩm tinh bột biến tính trong tạo cấu trúc cho sữa chua.
Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong khoa học - Nghiên cứu và xác định các giá trị về nhiệt độ, nồng độ tác nhân, pH, thời gian biến tính tinh bột để đạt tiêu chuẩn sản phẩm hàng hóa. - Nghiên cứu đƣợc tinh bột biến tính phù hợp để tạo cấu trúc cho sữa chua. - Tạo tiền đề cho những nghiên cứu về tinh bột cho sinh viên khóa sau.
Ý nghĩa trong thực tiễn - Tạo ra nhiều sản phẩm mới từ tinh bột. - Giải quyết đầu ra cho một số sản phẩm nông sản từ đó nâng cao giá trị kinh tế cho nông sản giúp cải thiện đời sống nông dân. n PHẦN 2 Tổng quan tài liệu 2. Cơ sở khoa học 2.
Khái niệm tinh bột biến tính Tinh bột là một loại polysaccharide dự trữ chủ yếu ở thực vật, có trong các hạt hòa thảo, trong củ, thân cây và lá cây, một lƣợng đáng kể tinh bột cũng có trong các loại nhƣ chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có nhiều trong các loại lƣơng thực do đó các loại lƣơng thực đƣợc coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Tinh bột đƣợc giải phóng khi tế bào bị phá vỡ. Hàm lƣợng tinh bột đƣợc dự trữ, thành phần, kích thƣớc và hình dạng của hạt tinh bột trong các nguyên liệu khác nhau thì khác nhau (Hoàng Kim Anh và cs, 2005) [1].
Tinh bột bao gồm hai thành phần chính là Amilose và Amilopectin với các tỉ lệ khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc của tinh bột. Ngoài hai thành phần này tinh bột còn có một phần rất nhỏ các chất béo, protein và các chất tro. Amilose có cấu tạo mạch thẳng gồm các phân tử α – D - glucoza liên kết bằng liên kết 1,4 - glucozit, Amylopectin có cấu trúc mạch nhánh trong đó các đơn vị glucoza liên kết với nhau bởi liên kết 1,4 và 1,6 glucozit. Amilose và Amylopectin khác nhau về cấu tạo và nhiều tính chất nên các loại tinh bột với tỷ lệ Amilose/Amylopectin khác nhau cũng có nhiều tính chất và khả năng ứng dụng khác nhau (Lê Ngọc Tú và cs, 2000) [16].1: Amilose và Amolopectin n (Nguồn: http://www.com/) Tinh bột tự nhiên tồn tại dạng hạt và có nhiều tính chất đặc trƣng: Tính chất thủy nhiệt, khả năng hồ hóa tạo dịch nhớt dẻo, khả năng tạo gel, tạo màng, tạo độ phồng, khả năng bị thoái hóa…Ngƣời ta có thể làm thay đổi ở mức độ nào đó các tính chất của tinh bột cho phù hợp với yêu cầu sản xuất dƣới tác động của các nhân tố nhƣ vật lý, hóa học hay enzym.
Tinh bột biến tính là loại tinh bột đã qua quá trình làm thay đổi cấu trúc phân tử, tạo ra các phân tử polysaccharide mạch ngắn hơn hay gắn các chất, các nhóm khác vào phân tử tinh bột. Dƣới tác dụng của các tác nhân nhƣ vật lý, hóa học, sinh học, dẫn đến làm thay đổi cấu trúc vật lý, hóa học của tinh bột (Lê Ngọc Tú và cs, 1994) [15]. Hiện nay tinh bột đã đƣợc sử dụng rất phổ biến trong các loại thực phẩm và đã đƣợc quy định rõ trong thông tƣ số: 27/2012/TT-BYT hƣớng dẫn về việc quản lý phụ gia thực phẩm dƣới đây là một số loại tinh bột biến tính đƣợc phép sử dụng trong thực phẩm ở Việt Nam: - E1400: Dextrin, tinh bột rang trắng và vàng - E1401: Tinh bột đã đƣợc xử lý axit - E1402: Tinh bột đã đƣợc xử lý kiềm - E1403: Tinh bột đã khử màu - E1404: Tinh bột đã xử lý oxy hóa - E1405: Tinh bột đã xử lý enzym - E1401: Tinh bột đã đƣợc xử lý axit - E1410: Monostarch phosphate - E1411: Distarch glycerol - E1412: Distarch phosphate - E1413: Phosphated distarch phosphate - E1414: Acetylated distarch phosphate - E1420: Starch acetate este hóa với acetic anhydride - E1421: Starch acetate este hóa với vinyl acetate n - E1422: Acetylated distarch adipate - E1423: Acetylated distarch glycerol - E1440: Hydroxypropyl starch - E1442: Hydroxypropyl distarch phosphate - E1450: Starch natri octenyl succinat - E1451: Acetylated oxydized starch 2. Các phương pháp biến tính tinh bột 2.
Biến tính tinh bột bằng phương pháp vật lý Biến tính bằng trộn với chất rắn trơ Do tinh bột có ái lực với nƣớc nên khi tinh bột hòa tan vào nƣớc sẽ bị vón cục. Nên ta có thể trộn tinh bột với chất rắn trơ nhƣ bột saccaroza…nhằm làm tinh bột dễ dàng phân tán vào trong nƣớc. Khi trộn lẫn đồng đều với các chất này các hạt tinh bột sẽ tách nhau ra, vì vậy chúng sẽ dễ dàng hydrat hóa độc lập và không kết lại với nhau thành cục (Lê Ngọc Tú và cs, 2000) [16]. Biến tính bằng hồ hóa sơ bộ Tinh bột thô đƣợc hồ hóa trong nƣớc dƣ sau đó sấy khô ta thu đƣợc tinh bột hồ hóa sơ bộ.
Dƣới tác dụng của nhiệt và ẩm làm đứt các liên kết phân tử, phá hủy cấu trúc hạt tinh bột, sau đó sẽ đƣợc tái liên hợp một phần sau quá trình sấy. Tính chất của tinh bột hồ hóa sơ bộ: - Trƣơng nhanh trong nƣớc - Biến đổi chậm tính chất khi bảo quản - Bền khi ở nhiệt độ thấp - Đặc, giữ nƣớc, giữ khí tốt. Ngƣời ta thƣờng dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ trong trƣờng hợp cần độ đặc, giữ nƣớc mà không cần gia nhiệt. Ngƣời ta sử dụng trong các loại bánh nhằm giữ các chất bay hơi giữ nƣớc giảm sự oxy hóa chất béo.
Tinh bột này cũng đƣợc dùng để huyền phù hóa tinh bột và nƣớc (Lê Ngọc Tú và cs, 2000) [16]. Biến tính tinh bột bằng gia nhiệt khô ở nhiệt độ cao n Dextrin là sản phẩm phân giải nửa vời của tinh bột. Thực tế pirodextrin thu đƣợc khi gia nhiệt ở tinh bột khô ở nhiệt độ 175-195°C trong thời gian 7 - 18h. Phƣơng pháp chế tạo pirodextrin nhƣ sau: Phun axit vào tinh bột có độ ẩm 5%.
Có thể dùng làm chất xúc tác. Cũng có thể cho thêm các tác nhân kiềm tính nhƣ Canxi phosphate, Natri bicacbonat hoặc Trianolamin làm chất đệm (để làm giảm bớt độ axit khi ở nhiệt độ cao). Sau khi sấy nhẹ tinh bột đến độ ẩm từ 1 - 5% thì tiến hành dextrin hóa trong thiết bị trộn có gia nhiệt bằng hơi, bằng dầu hoặc đốt nóng trực tiếp. Dextrin hóa xong thì làm nguội.
Khi dextrin hóa thƣờng xảy ra 2 phản ứng: - Phân giải tinh bột thành sản phẩm có khối lƣợng phân tử thấp hơn. - Phản ứng tái trùng hợp các sản phẩm vừa mới tạo thành ở trên chủ yếu bằng liên kết 2 - 6 tạo cấu trúc có độ phân nhánh cao. Ở giai đoạn đầu phản ứng thủy phân là chủ yếu, nên độ nhớt của tinh bột lúc này bị giảm mạnh. Khi tăng nhiệt độ lên thì phản ứng tái trùng hợp mới trở thành phản ứng chính.
Ngoài ra ở nhiệt độ cao còn xảy ra phản ứng chuyển glucozit: các liên kết 1 - 4 glucozit không bền trong amylose lúc này sẽ chuyển thành liên kết 1 - 6 bền hơn.