Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Tạo gel
Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp (nhỏ hơn
0,5 %). Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể xoắn với
nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững chắc, bên trong có thể chứa nhiều
phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là do tương tác
giữa các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ tương tác này
mà gel tạo thành có độ bền cơ học cao. Phần xoắn vòng lò xo chính là những mầm tạo gel,
chúng lôi kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết.
Sự hình thành gel có thể gây ra bởi nhiệt độ thấp hoặc th êm các cation với một
nồng độ nhất định. Quá trình hình thành gel diễn ra phức tạp, được thực hiện theo hai
bước:
• Bước 1: khi hạ nhiệt độ đến một giới hạn n ào đó trong phân tử carrageenan
có sự chuyển cấu hình từ dạng cuộn ngẫu nhiên không có trật tự sang dạng xoắn có trật tự.
Nhiệt độ của quá trình chuyển đổi này phụ thuộc vào dạng và cấu trúc các carrageenan,
cũng như phụ thuộc vào dạng và nồng độ của muối thêm vào dung dịch carrageenan. Do
đó, mỗi một dạng carrageenan có một điểm nhiệt độ tạo gel riêng.
• Bước 2: gel của các polyme xoắn có thể thực hiện ở các cấp độ xoắn. Trong
trường hợp đầu, sự phân nhánh và kết hợp lại sẽ xuất hiện cấp độ xoắn thông qua sự hình
thành không đầy đủ của xoắn kép, theo hướng đó mỗi chuỗi tham gia vào xoắn kép với
hơn một chuỗi khác. Trong trường hợp thứ hai, các phần đã phát triển đầy đủ của đa xoắn
tụ hợp lại tạo thành gel. Còn dưới các điều kiện không tạo gel, ở các nồng độ polyme thấp
sự hình thành và hợp lại của các xoắn sẽ dẫn đến tăng độ nhớt.
Qua đó, có thể mô tả cơ chế tạo gel như sau: trước hết là xuất hiện sự chuyển đổi
cấu hình từ dạng cuộn sang xoắn lò xo, tiếp sau là sự kết hợp các xoắn và tụ hợp lại có trật
tự tạo thành xoắn kép – gel. Như vậy, gel là tập hợp các xoắn có trật tự hay c òn gọi là
xoắn kép.
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Khả năng tạo gel:
Phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của các cation. Ví dụ: Khi liên kết với K+, NH4+,
dung dịch -carageenan tạo thành gel thuận nghịch về nhiệt. Khi liên kết với Na+ thì
carrageenan hòa tan trong nước lạnh và không có khả năng tạo gel. Muối K+ của
-carrageenan có khả năng tạo gel tốt nhất nhưng gel giòn và dễ bị phân rã. Chúng ta có thể
giảm độ giòn của gel bằng cách thêm vào locust bean gum.
2.1.4. Phương pháp sản xuất carageenan trong công nghiệp.
Carrageenan được thu nhận bằng cách chiết từ tảo biển bằng nước hay bằng dung
dịch kiềm loãng. Carrageenan được thu lại bằng sự kết tủa bởi cồn, sấy thùng quay, hay kết
tủa trong dung dịch KCl và sau đó làm lạnh. Cồn được sử dụng trong suốt quá trình thu
nhận và tinh sạch là methanol, ethanol, và isopropanol. Sản phẩm có thể chứa đường nhằm
mục đích chuẩn hóa, chứa muối để thu được cấu trúc gel đặc trưng hay tính năng tạo đặc.
2.1.5. Ứng dụng
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Carrageenan được sử dụng ở nhiều dạng khác nhau trong nhiều sản phẩm mà chúng
ta sử dụng hàng ngày, nhất là trong lĩnh vực thực phẩm với một trong ba hoặc cả ba tác
dụng sau:
+ Chất ổn định
+ Chất tạo gel
+ Chất tạo sự đông đặc
Các sản phẩm có sử dụng carrageenan đã được sử dụng phổ biến trong nhiều thế kỷ.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh độ an toàn của carrgeenan, nó không gây độc, không có
dấu hiệu gây viêm loét trên cơ thể và có thể sử dụng trong thực phẩm với một lượng không
giới hạn.
Tổ chức FDA của Mỹ đã xếp carrageenan vào danh mục các chất an toàn đối với
các sản phẩm thực phẩm.
Tính phổ biến của carrageenan được thể hiện ở 4 đặc điểm sau:
Tham gia như một chất tạo đông đối với một số sản phẩm nh ư: kem, sữa, bơ,
pho mát.
Làm bền nhũ tương, giúp cho dung dịch ở trạng thái nhũ tương cân bằng với
nhau mà không bị tách lớp.
Có thể thay đổi kết cấu của sản phẩm với tính chất hóa lý, cơ học mong muốn,
tạo ra các sản phẩm đông đặc có độ bền dai.
Giúp ổn định các tinh thể trong các sản phẩm bánh, kẹo ngăn chặn đường và
nước đá bị kết tinh. Chính vì vậy, carrageenan được ứng dụng rộng rãi trong các ngành
kinh tế quốc dân, góp phần đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm.
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
2.1.6 Ứng dụng trong các ngành thực phẩm
Carrageenan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm khác nhau
như: kem, phomat, bánh pudding, si rô, đồ uống lạnh, mứt ít đường và sữa chua, thịt cá.
Các công ty chế biến thịt cá sử dụng carrageenan vì carrageenan có khả năng tăng
hiệu suất các sản phẩm bằng cách giữ nước bên trong sản phẩm.
Ngoài ra, carrageenan còn được thêm vào bia hoặc rượu để tạo phức protein và kết
lắng chúng làm cho sản phẩm được trong hơn.
Sử dụng carrageenan trong thực phẩm giúp gia tăng lợi nhuận khoảng 40%.
Đảm bảo sự tươi ngon ( khả năng giữ nước) , ổn định cấu trúc của thịt , cá, và gia
cầm trong suốt quá trình từ vận chuyển, tồn trữ và các giai đoạn chế biến.
2.2 Tinh bột – tinh bột biến tính: (nhóm polysaccharide)
Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột cũng
có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượng đáng kể tinh bột cũng có trong
các loại quả như chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có nhiều trong các loại lương thực do đó
các loại lương thực được coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Hình dạng
và thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt
Tinh bột
không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần chính là
amylose và
amylopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lý học và hóa học.
2.2.1 Cấu tạo:
Tinh bột là loại polysaccharide khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose được
nối nhau bởi các liên kết α-glucoside, có công thức phân tử là (C
6
H
10
O
5
)
n
, ở đây n có thể từ
vài trăm đến hơn 1 triệu. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do
những tính chất hóa lý của chúng. Tinh bột thường dùng làm chất tạo độ nhớt, độ sánh cho
các thực phẩm dạng lỏng hoặc là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tương như các yếu tố kết
dính và làm đặc tạo độ cứng, độ đàn hồi cho
nhiều loại thực phẩm. Ngoài ra tinh bột còn
nhiều ứng dụng trong dược phẩm, công nghiệp dệt, hóa dầu
Tinh bột bao gồm hai dạng phân tử là amylose và amylopectin. Amylose chiếm 20-
30% trong tinh bột tự nhiên, dạng mạch thẳng, có khả năng tạo gel, amylopectin dạng
mạch phân nhánh, không có khả năng tạo gel.
Công thức cấu tạo:
Amylose
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Amylopectin
Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ ở các
phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh, do đó cũng có những tính chất
giống như amylopectin.
2.2.2 Một số tính chất quan trọng của hạt tinh bột
Tính chất nhớt – dẻo của hồ tinh bột
Phân tử tinh bột chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm
cho phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều phân tử nước hơn khiến cho dung dịch có độ
đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Tính chất này càng thể hiện mạnh mẽ hơn ở
những tinh bột loại nếp.
Khả năng tạo gel và thoái hóa của tinh bột
Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại
một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng 3 chiều. Để tạo được
gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để chuyển
tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel
tinh bột chỉ có duy nhất các liên kết hydro tham gia.
Khi gel tinh bột để một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và một lượng dịch thể sẽ
tách ra. Quá trình thoái hóa gồm 3 giai đoạn:
Đầu tiên các mạch được uốn thẳng lại.
Vỏ hydrat bị mất và các mạch được định hướng lại.
Các cầu hydro được tạo thành giữa các nhóm -OH của các phân tử tinh bột khác
nhau.
Do các phân tử amylose có mạch thẳng nên định hướng với nhau dễ dàng và tự do
hơn các phân tử amylopectin, vì thế hiện tượng thoái hóa gần như chỉ có liên quan với các
phân tử amylose.
Khả năng tạo màng
Tinh bột có khả năng tạo màng là do amylose và amylopectin dàn phẳng ra, sắp xếp
lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro hoặc gián tiếp qua phân tử nước.
Khả năng tạo sợi
Phương pháp tạo sợi như sau:
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Cho dịch tinh bột qua một bản có đục lỗ với đường kính lỗ thích hợp (lớn hơn
1mm). Khi đùn qua các lỗ này, chúng sẽ tự định hướng theo chiều của dòng chảy. Các
phân tử tinh bột có xu hướng kéo căng ra và tự sắp xếp song song với nhau theo phương
của trọng lực.
Các sợi đã hình thành vừa ra khỏi khuôn kéo còn ướt được nhúng ngay vào một bể
đựng nước nóng để định hình nhờ tác dụng của nhiệt. Các phân tử đã được định hướng
trong từng sợi sẽ tương tác với nhau và với nước bằng cầu hydro để hình thành sợi miến.
Các sợi đã hình thành được kéo ra khỏi bể rồi được nhúng tiếp vào bể đựng nước
lạnh để các phân tử liên hợp lại với nhau được chặt hơn và tạo nhiều cầu hydro giữa các
phân tử hơn. Sự kết tinh từng phần sẽ làm tăng độ bền cơ học và sự gắn bó các sợi với
nhau.
Các sợi tiếp đó được gia nhiệt để khử nước cũng như để làm tăng lực cố kết và độ
cứng.
Các sợi được tạo ra từ những tinh bột giàu amylose (đậu xanh, dong, riềng,…)
thường dai hơn, bền hơn sợi làm từ tinh bột giàu amylopectin (ngô, nếp…) bởi vì các phân
tử amylose dài nên tương tác giữa các phân tử dọc theo chiều dài lớn, sợi dai và chắc, còn
các phân tử amylopectin có nhiều mạch nhánh ngắn, lực tương tác giữa các phân tử yếu
hơn nên dễ đứt.
Khả năng phồng nở của tinh bột
Khi tương tác với chất béo dưới tác dụng của nhiệt độ thì tinh bột sẽ tăng thể tích
rất lớn và trở nên rỗng xốp. Đó là do chất béo không phân cực nên xuyên thấm qua các vật
liệu tinh bột, cellulose. Khi nhiệt độ tăng thì các tương tác kỵ nước cũng mạnh nên chúng
có khuynh hướng tụ lại với nhau và xuyên qua các “cửa ải” tinh bột. Đồng thời, nhiệt làm
tinh bột hồ hóa và chín, nhưng không khí cũng như các khí có trong khối bột không thấm
qua lớp màng tinh bột đã tẩm béo nên sẽ giãn nở và làm tinh bột phồng nở.
2.2.3 Tinh bột biến tính:
Định nghĩa: là tinh bột đã qua các điều kiện gia công nhất định (gia nhiệt, xử lý
bằng kiềm, acid,…làm thay đổi cấu trúc tinh bột ban đầu
Mục đích: Tinh bột tự nhiên với các tính chất đặc trưng đã và đang được khai
thác
để phục vụ cho nhu cầu sản xuất. Tuy nhiên, khi ngành công nghiệp
thực phẩm mở
rộng với chủng loại sản phẩm đa dạng thì tinh bột tự nhiên cho thấy nó có những hạn chế,
hoặc có những tính chất mặc dù thích hợp cho sản phẩm này nhưng lại bất lợi cho sản phẩm
khác. Trong thực tế sản xuất, ứng với mỗi một sản phẩm thực phẩm thường đòi hỏi 1 dạng
tinh bột hoặc một dẫn xuất tinh bột nhất định. Có sản phẩm yêu cầu tinh bột giàu amylose lại
có sản phẩm yêu cầu tinh bột thuần nhất amylopectin. Có sản phẩm cần dạng tinh bột có độ
hòa tan tốt, có dạng cần tinh bột bền không bị thoái hóa ở nhiệt độ thấp. Có loại cần độ dẻo,
độ trong, có loại không mong muốn những tính chất đó. Vì vậy, quá trình biến tính tinh bột
nhằm đáp ứng một số yêu cầu kỹ thuật như tăng độ hòa tan, độ nhớt, độ dẻo, độ dai chắc,
tránh hiện tượng thoái hóa cấu trúc gel tinh bột.
Phương pháp biến tính tinh bột:
• Phương pháp biến tính vật lý
• Phương pháp biến tính hóa học
• Phương pháp biến tính hóa sinh
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
• Biến tính bằng cách kết hợp các phương pháp trên
2.2.3.1. Tinh bột biến tính bằng phương pháp vật lý:
Tinh bột hồ hóa sơ bộ (Pregelatinized starch)
Kiểu biến tính hồ hóa trước tạo cho tinh bột khả năng hồ hóa mà không cần nấu.
Sản phẩm được gọi là “pregelatinized starch”, “pregel”, “pre-cooked starch” hay “instant
starch”. Phương pháp này có thể áp dụng cho cả tinh bột tự nhiên và tinh bột đã biến tính
bằng các phương pháp khác.
Nguyên tắc của phương pháp biến tính này là hồ hóa huyền phù tinh bột bằng nhiệt rồi
nhanh chóng sấy khô để trả lại trạng thái bột khô trước khi tinh bột bị thoái hóa. Trong thực
tế, tinh bột được nấu và sấy khô cùng lúc, bằng cách dùng trống sấy, ép đùn (extrusion)
hoặc sấy phun. Trong kỹ thuật sấy bằng trống và ép đùn, hạt tinh bột chịu nhiều tác động cơ
học như nhiệt độ, lực cắt cơ học, áp suất nén cao, và bị thay đổi cấu trúc nhiều. Ngược lại,
trong kỹ thuật sấy phun, huyền phù tinh bột
được hồ hóa và sấy khô đồng thời nhờ hơi
nóng, do đó hạt tinh bột hầu như còn
nguyên vẹn, rất ít bị phá hủy bởi lực cắt và nhiệt.
Sản phẩm này gọi là tinh bột CWS (cold-water swelling starch).
Tinh bột hồ hóa sơ bộ có những tính chất sau:
- Trương nhanh trong nước
- Biến đổi chậm các tính chất khi bảo quản
- Bền khi ở nhiệt độ thấp
- Có độ đặc và khả năng giữ nước, giữ khí tốt
Do đó người ta thường dùng tinh bột hồ hóa sơ bộ này trong mọi trường hợp khi cần
độ đặc, giữ nước mà không cần nấu.
Tinh bột xử lý nhiệt (Heat treated starch)
Trong các điều kiện có kiểm soát, hạt tinh bột được xử lý nhiệt và sau đó được
trả về trạng thái hạt ban đầu. Tinh bột sản phẩm không những duy trì được tính chất
hồ hóa đúng mức (cook-up) mà hồ tinh bột còn có độ nhớt và độ bền được cải thiện.
Có 2 loại quá trình xử lý nhiệt, cả hai đều gây ra biến tính vật lý nhưng không hồ hóa
tinh bột, không phá hủy tính nguyên vẹn của hạt, hoặc không làm mất tính lưỡng chiết
(birefringence).
- Quá trình xử lý nhiệt ẩm (heat-moisture treatment): tinh bột được làm ẩm và gia
nhiệt đến quá nhiệt độ hồ hóa, nhưng độ ẩm không đủ để quá trình hồ hóa xảy ra. Tinh bột xử
lý nhiệt ẩm là dạng tinh bột biến tính vật lý lâu đời nhất.
- Quá trình “annealing”: là quá trình gia nhiệt huyền phù tinh bột ở nhiệt
độ dưới nhiệt độ hồ hóa và giữ trong một thời gian xác định.
Các sản phẩm tinh bột xử lý nhiệt này được xem là tinh bột tự nhiên (native) và do
đó chỉ cần ghi trên nhãn là “tinh bột thực phẩm” (“food starch”).
Tinh bột xử lý vi sóng
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Phương pháp biến tinh tinh bột bằng vi sóng được xem là một trong những phương
pháp “mới nhất” và “sạch nhất” hiện nay. Phương pháp này đang được nghiên cứu và hoàn
thiện để ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhằm thay thế các phương pháp biến tính hóa học.
Nguyên tắc chung: tác dụng các tia có bước sóng khá ngắn mang năng lượng cao
trong một khoảng thời gian xác định lên khối tinh bột (tinh bột có thể ở dạng khô hay dạng
huyền phù).
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là ta có thể linh hoạt thay đổi các tia có
bước sóng khác nhau và thời gian thích hợp nhất nhằm thu được tinh bột có những tính
chất như ý muốn: độ nhớt thích hợp, độ bền gel tăng, giảm khả năng thoái hóa, giảm nhiệt
độ hồ hóa,…
Tinh bột xử lý áp suất cao (High pressure treated starch)
Bên cạnh phương pháp biến tính tinh bột bằng vi sóng thì phương pháp xử lý tinh
bột ở áp suất cao cũng được xem là một trong những phương pháp “mới nhất” và “sạch
nhất” hiện nay. Các nhà khoa học đang nghiên cứu những tính chất mới xuất hiện trên tinh
bột sau khi xử lý ở áp suất cao dể ứng dụng chúng trong thực tế.
Tinh bột có thể được xử lý ở dạng hạt khô hay dưới dạng huyền phù.
Bằng cách thay đổi cường độ áp suất, nhiệt độ xử lý và thời gian thích hợp thì tinh
bột sau xử lý sẽ có những tính chất như mong muốn: tinh bột hồ hóa ở nhiệt độ thường và
trong nước lạnh, độ bền gel tăng, khả năng thoái hóa giảm, cải thiện độ trong, cấu trúc,…
Trong bài báo cáo này, chúng ta sẽ nghiên cứu sâu hơn ảnh hưởng của áp suất cao
lên sự thay đổi các tính chất của hạt tinh bột.
2.2.3.2. Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa học
Biến tính tinh bột bằng phương pháp hóa học là quá trình biến tính thông dụng
nhất
hiện nay. Dưới tác động của một lượng nhỏ các tác nhân hóa học được cho
phép sử dụng,
tinh bột bị thay đổi tính chất. Quá trình biến tính hóa học có thể thực hiện ở 3 trạng thái tinh
bột:
- Trạng thái huyền phù (slurry), tinh bột phản ứng với các tác nhân hóa học
trong môi trường nước. Khi phản ứng kết thúc, tinh bột được lọc, rửa và sấy khô.
- Trạng thái sệt (paste), tinh bột được hồ hóa (gelatinize) với tác nhân hóa
học trong điều kiện có ít nước và khuấy trộn liên tục. Khi phản ứng kết thúc, tinh
bột được sấy khô.
- Trạng thái rắn, tinh bột được làm ẩm bằng tác nhân hóa học trong nước, sấy, và
cuối cùng phản ứng ở nhiệt độ cao.
Tinh bột biến tính bằng cách cắt mạch (Degradation, conversion)
Biến tính tinh bột bằng cách cắt mạch sẽ cho các sản phẩm tinh bột chứa các
polymer có khối lượng phân tử thấp và độ nhớt giảm, thích hợp dùng trong các sản phẩm cần
nồng độ chất khô cao như kẹo và các màng bao.
Tinh bột thủy phân bằng acid
Thủy phân acid là phương pháp được ứng dụng trong thương mại đầu tiên, từ những
năm 1900. Acid được cho vào huyền phù tinh bột trong một quá trình được kiểm soát chặt
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
chẽ, khuấy trộn liên tục trong điều kiện nhiệt độ tăng dần từ nhiệt độ
môi trường (25
o
C) đến
nhiệt độ hơi thấp hơn nhiệt độ trương nở của tinh bột
(khoảng 55
o
C) cho đến khi đạt
được mức độ thủy phân cần thiết. Chất phản ứng thường dùng là acid hypochloride hoặc
acid sulfuric.
Đây là quá trình thủy phân các liên kết α-1,4 và α-1,6-glucoside của tinh bột có acid
xúc tác. Sự thủy phân xảy ra ở các vùng vô định hình của hạt tinh bột, làm
giảm độ dài mạch polymer, cấu trúc hạt yếu đi nhưng hình dạng hạt tinh bột không
thay đổi.
Mục đích chính của quá trình thủy phân tinh bột là làm giảm độ nhớt khi nóng của hồ
tinh bột (hot viscosity) để dùng trong các sản phẩm cần nồng độ tinh bột cao mà không bị
đông đặc, khi làm nguội mới tạo thành gel có độ cứng cao. Sản phẩm được gọi là tinh bột
“thin-boiling” hay “acid-thinned”.
Tinh bột oxi hóa và tinh bột được tẩy màu (bleaching)
Tinh bột có thể được biến tính bằng cách sử dụng các tác nhân oxi hóa trong
những điều kiện có kiểm soát. Tùy thuộc vào loại tác nhân oxi hóa và liều lượng sử
dụng mà kiểu biến tính này được phân làm 2 dạng: oxi hóa và tẩy màu (bleaching).
-
Quá trình tẩy màu (bleaching): các tác nhân được phép sử dụng bao
gồm
hydrogen peroxide
(H
2
O
2
), ammonium persulfate, sodium hoặc calcium
hypochlorite,
potassium permanganate (KMnO
4
), và sodium chlorite. Mục đích của quá trình này là tẩy màu
nhằm làm tăng độ trắng của tinh bột, bằng cách oxi hóa các hợp chất như carotene,
xanthophyll và các sắc tố khác. Mặc dù mức độ xử lý thấp
nhưng một số nhóm hydroxyl
của tinh bột cũng bị oxi hóa tạo thành các nhóm
carboxyl với tỷ lệ các nhóm carboxyl tạo
thành không quá 0,1% trên tổng chất khô của sản phẩm.
Tinh bột tẩy màu có các tính chất gần giống như tinh bột nguyên liệu ban đầu, nhưng
có chỉ số vi sinh thấp hơn do tác dụng của các chất oxi hóa sử dụng.
- Quá trình oxi hóa (oxidization): chỉ có sodium hypochlorite được phép
sử dụng
nhưng lượng sử dụng cho phép cao hơn nhiều so với quá trình tẩy. Quá
trình này bao gồm
2 tác động xảy ra đồng thời: gắn các nhóm carboxyl (COOH) và carbonyl (C = O) lên mạch
và depolymer hóa một phần các mạch tinh bột. Sự oxi hóa thường xảy ra ở các carbon 2, 3,
và 6 của đơn vị D-glucose của mạch tinh bột.
Người ta cho rằng khoảng 25% lượng tác
nhân oxi hóa được dùng để cắt mạch
carbon, trong khi 75% lượng tác nhân còn lại dùng
để oxi hóa các nhóm hydroxyl (Fleche, G. 1985).
Tinh bột oxi hóa có độ nhớt thấp, độ trong cao và bền ở nhiệt độ thấp. Giống như tinh
bột thủy phân acid, hồ tinh bột oxi hóa khi nóng cũng có độ nhớt thấp do
quá trình cắt
mạch tinh bột. Tuy nhiên, sự chiếm chỗ trong không gian của các
nhóm carboxyl và
carbonyl cản trở các mạch tinh bột ngắn tiến lại gần và tái kết hợp với nhau, do đó gel tạo
thành mềm.
Tinh bột biến tính bằng cách làm bền hóa hoặc gắn thêm nhóm thế
(Stabilization, substitution)
Tinh bột tự nhiên sau khi hồ hóa thường có xu hướng tạo thành các gel cứng do sự
tái sắp xếp và kết hợp của các phân tử amylose và tách nước (hiện tượng thoái hóa). Để hạn
chế hiện tượng này, các nhóm hydroxyl trong phân tử tinh bột sẽ được làm bền bằng cách liên
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
kết với những nhóm chức hóa học cồng kềnh. Chúng sắp xếp dọc theo mạch polymer tinh
bột, chiếm chỗ trong không gian phân tử và cản trở các mạch polymer tái kết hợp với nhau.
Tinh bột biến tính bằng cách này thích hợp dùng trong các sản phẩm thực phẩm cần làm lạnh
hoặc lạnh đông.
Hiệu quả của quá trình bền hóa tinh bột phụ thuộc vào số lượng và bản chất
của
nhóm thế. Mức độ thế DS là đại lượng đo số nhóm thế trên 100 đơn vị
anhydroglucose. Các tinh bột có DS thấp (DS < 0,2 tương ứng 2 nhóm thế trên 10 đơn vị
glucose) là những tinh bột thương mại quan trọng. Khi độ DS tăng, tương tác giữa các mạch
polymer trong hạt tinh bột giảm, do đó quá trình trương nở và hồ hóa tinh bột xảy ra ở nhiệt độ
thấp hơn.
2.2.3.3 Tinh bột biến tính bằng phương pháp hóa sinh
Thủy phân tinh bột bằng các enzyme chọn lọc là một quá trình biến tính tinh bột
bằng phương pháp hóa sinh. Tùy thuộc vào mức độ thủy phân mà tạo thành một
hỗn hợp với
các sản phẩm có độ dài mạch khác nhau như glucose (dextrose),
maltose,
oligosaccharide, polysaccharide. Sản phẩm có phân tử lượng càng nhỏ thì độ ngọt càng cao
và chỉ số DE - số đương lượng đường khử (dextrose equivalent) càng cao, với chỉ số DE
100 tương ứng với dextrose tinh khiết và DE 0 tương ứng với tinh bột tự nhiên.
Tinh bột xử lý bằng enzyme amylase
- α-amylase: là một endoenzyme, có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glycoside
trên mạch tinh bột và tạo ra các sản phẩm có mạch ngắn dần, không thủy phân được liên kết
α-1,6 trên mạch amylopectin, và cũng không phân cắt đuợc các liên kết α-1,4 ở gần điểm
phân nhánh. Khi thủy phân, độ nhớt của dịch tinh bột bị giảm nhanh chóng, do đó quá trình
thủy phân tinh bột bằng α-amylase còn gọi là quá trình dịch hóa.
- β-amylase: là exoenzyme, có khả năng thủy phân tinh bột chậm chạp
nhưng sâu
sắc. Nó tấn công từ đầu không khử của các mạch tinh bột và giải phóng ra từng đơn vị
maltose bằng cách thủy phân các liên kết α-1,4. Phản ứng dừng lại khi đến điểm phân
nhánh α-1,6 hoặc trước khi đến điểm phân nhánh nếu không còn
đủ số lượng đơn vị glucose
để phản ứng. Sản phẩm là đường maltose và các β-dextrin giới hạn, vì polysaccharide
này không bị phân cắt nữa.
- Glucoamylase: là endoenzyme, phản ứng cắt từng đơn vị glucose từ đầu không khử
của mạch tinh bột, có khả năng thủy phân cả liên kết α-1,4 và α-1,6 glycoside, và quá trình
thủy phân liên kết α-1,4 xảy ra nhanh hơn. Nếu thời gian phản ứng đủ lâu, cuối cùng toàn
bộ phân tử tinh bột sẽ được thủy phân hoàn toàn thành glucose, bất kể mức độ phân nhánh
của các phân tử tinh bột.
Tinh bột xử lý bằng các enzyme cắt mạch nhánh (Debranching enzyme)
- Các enzyme cắt mạch nhánh (debranching enzyme): các enzyme này thủy
phân chọn lọc các liên kết α-1,6-glycoside. Có 2 enzyme loại này thường được sử dụng
là isoamylase và pullulanase, trong công nghiệp thường được thu nhận từ vi khuẩn.
- Cyclodextrin glycosyltransferase (CDGTase): enzyme này có thể tác động trên
mạch tinh bột hay tinh bột đã biến tính, sản phẩm tạo thành là các mạch vòng chứa các đơn
vị glucose liên kết nhau bởi các liên kết α-1,4. Enzyme này cắt các liên kết trong mạch tinh
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét