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

sản phẩm cuối cùng chủ yếu là maltozơ và maltotriozơ. Do maltotriozơ bền hơn nên việc thuỷ phân nó thành maltozơ và glucozơ được thực hiện sau đó. Khi thuỷ phân Ap trong dung dịch, ngoài glucozơ, maltozơ và maltotriozơ còn có thêm các dextrin giới hạn có nhánh. Các dextrin giới hạn này thường có chứa các liên kết ỏ – 1,6 của polyme ban đầu cộng với các liên kết ỏ -1,4 kề bên, bền với phản ứng thuỷ phân. Tuỳ theo nguồn gốc của ỏ - amilaza, các ỏ – dextrin giới hạn này có thể chứa 3, 4 hoặc 5 đơn vị glucozơ. Enzim ỏ - amilaza xúc tác thuỷ phân các liên kết ỏ -1,4 của Am và Ap từ đầu mạch không khử và giải phóng ra maltozơ. Tác động của enzim sẽ ngừng lại ở chỗ sát với liên kết ỏ– 1,6 . Am thường bị emzin thuỷ phân hoàn toàn trong khi đó trong cùng điều kiện thì chỉ có 55% Ap được chuyển hoá thành maltozơ. Phần còn lại của sự thuỷ phân Ap là dextrin giới hạn có phân tử lượng cao và có chứa tất cả các liên kết ỏ – 1,6 của phân tử ban đầu. Với ỏ - amilaza sẽ làm cho kích thước phân tử tinh bột giảm dần theo thời gian tác dụng của nó. Dưới tác dụng của ỏ – amilaza, kết quả làm cho dung dịch tinh bột bị loãng, độ nhớt giảm xuống. Do đó, nó được sử dụng trong công nghiệp dệt để rũ hồ vải .Với õ- amilaza, nó phân cắt phân tử tinh bột thành maltozơ, làm biến tính tinh bột một cách chậm hơn so với ỏ - amilza. Sự biến hình tinh bột bởi amilaza dùng để nghiên cứu cấu trúc của phân tử glucogen và Ap (15). 1.2.4. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học Cả những phân tử tinh bột ở dạng tự do và hạt đều là đối tượng đề biến tính hoá học. Vì vậy tinh bột được biến tính bằng nhiều phương pháp khác nhau như biến tính bằng axit, bằng phương pháp oxi hoá, phương pháp liên kết ngang (như dạng gắn photphat hay adiphat), phương pháp este hoá hay chuyển đổi dẫn xuất dextrin. Sự thay đổi về mặt tính chất vật lí và hoá học của tinh bột mang lại nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm. 1.2.4.1. Biến tính bằng phương pháp oxi hoá Việc xử lí tinh bột bằng các chất oxi hoá đã được biết đến từ rất lâu và đã được sử dụng rộng rãi. Cơ chế của quá trình oxi hoá cũng được biết đến để giải thích về cấu trúc hoá học, kích thước phân tử tinh bột sau quá trình oxi hoá. Đầu tiên con người sử dụng các chất oxi hoá như: hydroperoxit, axit peraxetic, pemanganat pesunfat… chủ yếu để làm trắng, loại bỏ các chất bẩn và xử lí quá trình tiệt trùng mà không dùng để biến tính tinh bột. Tuy nhiên chủ yếu là việc sử dụng clorin để biến tính tinh bột ở những cấp độ khác nhau. Nó làm biến đổi kích thước phân tử và cấu trúc hoá học tự nhiên của phân tử tinh bột. Quá trình này đã được tiến hành thực nghiệm (35). Khi biến tính bằng oxi hoá, hình dạng tinh bột không thay đổi nhưng kích thước tinh bột tẻ tăng lên, trong khi đó tinh bột nếp thì không thay đổi. Trong phân tử tinh bột oxi hoá có tạo ra các nhóm cacboxyl và nhóm cacbonyl. Sự oxi hoá thường xảy ra ở các bon C2, C3, C6. Quá trình oxi hoá bằng halogen và natri hypoclorit có thể xảy ra 4 trường hợp khác nhau tạo ra các sản phẩm riêng biệt tuỳ thuộc vào các chất oxi hoá và mức độ oxi hoá. Quá trình oxi hoá bằng cách chuyển nhóm andehit thành nhóm cacboxyl tạo ra các aldonic, có tên là nhóm cuối axit D – gluconic: Quá trình oxi hoá nhóm metyl ở C6 thành nhóm cacboxyl axit D – gluconic (C8H10O7). Quá trình oxi hoá có thể tiến hành bằng dẫn xuất 6 –andehit: Quá trình oxi hoá nhóm hydroxyl thứ hai thành nhóm xeton. Phản ứng này chỉ ra quá trình oxi hoá nhóm OH- thứ ba thành nhóm cacbonyl và chỉ ra sự có mặt của nhóm xeton: Quá trình oxi hoá 2,3 – glucol thành diandehit và dicacboxilic. Farley và Hixon đã xác nhận phản ứng này lần đầu tiên . ông tiến hành oxi hoá với các vị trí nhóm hydroxyl khác nhau và quá trình oxi hoá xảy ra ở C1, C2, C3, C6 định lượng tính chất của tinh bột. Tinh bột tham gia vào quá trình oxi hoá phải chiụ tác dụng của chất oxi hoá trong pha dị thể. Sự đa dạng về cấu trúc và tính chất tinh bột dẫn đến nhiều phương pháp khác nhau làm cho hồ tinh bột oxi hoá có nhiều cấu tạo và tính chất khác nhau. Tính chất của tinh bột oxi hoá Về hạt của tinh bột oxi hoá tương tự như tinh bột ban đầu. Chúng cho vết màu xanh với iot như tinh bột chưa biến hình nhưng chúng trắng hơn tinh bột ban đầu. Đó là do phản ứng tẩy trắng của natri hypoclorit lên các vết bẩn tinh bột. Quá trình xử lí bằng natri hypoclorit hoạt hoá quá trình hoà tan các vết bẩn làm cho chúng được rửa sạch khỏi tinh bột. Tuy nhiên, tinh bột này nhạy cảm với nhiệt hơn, nếu chúng được làm khô ở nhiệt độ cao chúng có khuynh hướng đổi màu. Kết quả nghiên cứu của Schmorak và các cộng sự cho thấy quá trình oxi hoá làm tăng kích thước hạt tinh bột lúa mì khoảng dưới 16%. Ngược lại, không có sự thay đổi đối với tinh bột ngô nếp. Một số tính chất khác của tinh bột oxi hoá bằng natri hypoclorit là nhạy cảm với xanh metylen mà có khả năng thay đổi màu của chất nhuộm. Các hạt tinh bột chưa biến tính không có sự hấp thụ chọn lọc này. Một số tính chất hóa học của tinh bột đã được khảo sát trong suốt quá trình oxi hoá bằng natri hypoclorit. Một số tác giả đã nghiên cứu sự thay đổi tính chất lí hoá của tinh bột trong suốt quá trình oxi hóa bằng natri hypoclorit dưới ảnh hưởng của kiềm . Sự tạo ra nhóm cacboxyl và cacbonyl, sự đứt liên kết glucorit xảy ra trong suốt quá trình oxi hoá phụ thuộc vào mức độ phản ứng. Nói chung khi mức độ phản ứng tăng lên thì trọng lượng phân tử giảm, độ nhớt thực giảm, số nhóm cacbonyl và nhóm cacboxyl tăng, tương quan giữa số nhóm cacbonyl và cacboxyl phụ thuộc vào điều kiện phản ứng (35). Quá trình oxi hoá làm giảm độ nhớt hoặc làm tăng độ chảy của hồ. Vì thế nó có thể hồ hóa trong nước ở nhiệt độ thấp hơn tinh bột chưa biến tính. Nói chung khi mức độ oxi hoá tăng thì độ lỏng tăng. Tuy nhiên, khi xử lí ở nồng độ natri hypoclorit thấp dưới điều kiện axit nhẹ hoặc kiềm loãng, hay quá trình oxi hoá bằng cách điện phân dung dịch kiềm natri clorua thì độ nhớt thực tăng lên (15). Theo Farley và Hixton, tinh bột oxi hoá có nhiệt độ hồ hoá thấp hơn tinh bột ban đầu phụ thuộc vào mức độ oxi hoá, mức độ oxi hoá càng cao thì nhiệt độ hồ hoá càng giảm. Với phương pháp này độ nhớt của tinh bột giảm trong suốt quá trình hồ hoá. Sau khi hồ hoá trong nước nóng và lạnh, dạng hồ của tinh bột oxi hoá không đặc lên và gần như ở trạng thái lỏng. Vì vậy tinh bột oxi hoá được sử dụng để ổn định dạng hồ trong một số sản phẩm . Khả năng phân lớp và ổn định hồ tinh bột oxi hoá cao hơn so với tinh bột biến tính axit. Đó là thuộc tính chủ yếu để phát hiện sự hiện diện của nhóm cacboxyl trong phân tử tinh bột trong suốt quá trình oxi hoá. Kết quả nghiên cứu của Felton và các cộng sự cho thấy dạng hồ của tinh bột oxi hoá bằng natri hypoclorit ứng dụng rất tốt trong sản xuất bánh kẹo gôm. Trong sản xuất kẹo gôm, tinh bột biến tính bằng natri hypoclorit được sử dụng rộng rãi hơn so với biến tính bằng axit vì khả năng ổn định của nó cao hơn khi có mặt của đường (15) và cho vị hoàn thiện hơn so với tinh bột biến tính bằng axit. Tinh bột oxi hoá bởi natri hypoclorit có khuynh hướng tạo màng đồng nhất, ít bị co lại và ít bị gãy hơn so với những loại tinh bột biến tính bằng axit hoặc chưa biến tính. Dạng màng của nó có khả năng hoà tan trong nước cao hơn so với tinh bột chưa biến tính hoặc biến tính bằng axit. Thuộc tính này là do nhóm ưa nước cacboxyl được hình thành trong quá trình oxi hoá. 1.2.4.2. Biến tính bằng xử lí tổ hợp để thu tinh bột keo đông Tinh bột khi xử lí tổ hợp sẽ xảy ra quá trình oxi hoá tinh bột bằng oxi hoá và có thể ozon thoát ra trong phản ứng. Ngoài ra, còn xảy ra phản ứng thuỷ phân từng phần tinh bột dưới tác dụng của axit. Khi tăng mức độ biến tính thì trọng lượng phân tử tinh bột, độ nhớt của hồ và nhiệt độ hồ hoá giảm. Đặc trưng của phương pháp này là tinh bột có khả năng tạo đông cao, không còn mùi đặc biệt và có độ trắng cao. Tinh bột keo đông được sử dụng làm chất ổn định trong sản xuất kem và có thể dùng thay thấ aga – aga và agaroit (15). 1.2.4.3. Biến tính bằng cách gắn thêm nhóm photphat Có thể biến tính tinh bột thành tinh bột dihydrro photphat khi một nhóm chức của H3PO4 được este hoá với nhóm OH của tinh bột hay tinh bột monohydro photphat nếu hai nhóm chức của axit H3PO4 được este hoá (15). Đặc tính của biến tính tinh bột bằng cách gắn thêm nhóm photphat là tăng khả năng tạo gel, tăng độ nhớt, tạo hỗn hợp kết dính hơn và gel tạo thành bền khó thoái hoá. Tinh bột biến tính bằng cách gắn thêm nhóm photphat được sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy, dệt, chất kết dính. Ngoài ra, còn sử dụng trong y học để tạo màng mỏng nhằm xử lí da bị thương và bị bỏng. 1.2.4.4. Biến tính tinh bột bằng cách tạo liên kết ngang Tinh bột khi cho tác dụng với axit boric thì nó sẽ có tính chất khác, khi đó bốn nhóm của hai mạch tinh bột nằm gần nhau tạo thành phức axit boric. Nói chung, phân tử bất kể nào có khả năng phản ứng với hai (hoặc nhiều hơn) nhóm hydroxyl đều tạo được liên kết ngang giữa các mạch tinh bột. Để tạo tinh bột biến tính dùng trong thực phẩm và trong kỹ thuật, người ta dùng epiclohidrin và natri metaphotphat làm tác nhân phản ứng. Người ta thấy rằng chỉ cần đưa một liên kết ngang ứng với một trăm gốc glucozơ thì đã có thể loại trừ được sự cố không mong muốn của tinh bột cũng như ổn định được độ nhớt của hồ. Trong trường hợp dùng oxiclophotphat để làm tác nhân thì sản phẩm thu được có thể dùng làm nhựa trao đổi cation. Một tính khác của tinh bột biến tính này dai hơn, dòn hơn và cứng hơn. Do đó nó được dùng để rắc lên mặt của găng tay phẫu thuật bằng cao su để tiệt trùng không bị dính. Các tinh bột có liên kết ngang còn là thành phần của dung dịch để khoan dầu mỏ, là thành phần của sơn, của gốm, làm chất kết dính trong các viên than, làm chất mang các chất điện li trong pin khô (15). 1.2.4.5. Biến tính bằng axit Dưới tác dụng của axit, một phần liên kết giữa các phân tử và trong phân tử tinh bột bị đứt làm cho kích thước tinh bột giảm đi và ta thu được tinh bột có tính chất mới. Người ta thường biến tính tinh bột bằng cách khuếch tán huyền phù tinh bột (36 - 40%) trong dung dịch axit vô cơ rồi khuấy đều đến nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột (thường 40 -600C) trong khoảng thời gian một đến nhiều giờ. Khi đạt đến độ nhớt hay đạt đến độ biến hình theo yêu thì axit được trung hoà và tinh bột thu hồi bằng cách lọc hay li tâm, rửa và sấy khô. Nồng độ axit, nhiệt độ, nồng độ tinh bột và thời gian thuỷ phân khác nhau tuỳ thuộc vào nhà sản xuất (27). Axit vô cơ thường sử dụng là HCl, H2SO4. Theo Ferrara thì hỗn hợp axit HCl và HF dùng để xử lí tinh bột sẽ tạo gel chậm hơn nhiều khi xử lí HCl riêng rẽ. Trong quá trình biến tính tinh bột thì phản ứng axit gây ra sự thuỷ phân liên kết glucozit trong phân tử tinh bột như sau: Do sự thuỷ phân này mà mạch tinh bột ngắn bớt. Đối với tinh bột đã phân tán thì liên kết (1,4) ỏ - D - glucozit nhạy cảm với sự phân giải axit hơn so với những điểm phân nhánh (1,6 ) ỏ - D. Tuy nhiên, trong tinh bột, những phần chứa nhiều liên kết (1,4) ỏ - D- glucozit đều có mặt trong vùng kết tinh hạt. Vì vậy mà liên kết (1,6 ) ỏ - D- glucozit trở nên nhạy cảm và dễ tiếp cận hơn với sự thuỷ phân axit. Sự thuỷ phân axit xảy ra ở hai bước sau: Sự tấn công trước hết vào vô định hình, giàu Ap. Đặc biệt là những điểm phân nhánh (1,6 ) ỏ - D - glucozit dễ bị tấn công. Sau đó tấn công chậm chạp vào vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của Ap và Am. Sản phẩm của sự thuỷ phân không hoàn toàn tinh bột gọi là dextrin. Dextrin là hỗn hợp của mono, oligo và polysacarit. Tuỳ theo nguồn gốc và điều kiện thuỷ phân, mức độ thuỷ phân mà sản phẩm thu được khác nhau về cả chất lượng và phạm vi sử dụng. Sản phẩm đa dạng nên tên gọi của chúng trong thương mại cũng rất khác nhau ví dụ tinh bột ‘sôi loãng’ (thin boiling starch), kẹo Bristish (Bristish gum), dextrin trắng (white dextrin), dextrin thực phẩm (canary dextrin), mạch nha (starch syrup) (33). Tên chung của chúng là gluxidex có kèm theo chỉ số DE (Dextrose Equivalent) để chỉ khả năng khử tính theo glucozơ) của loại gluxidex đó. Đường glucozơ tinh khiết có chỉ số DE = 100. Sản phẩm có chỉ số DE 20 gọi là syro glucozơ khô (dried glucoza syrup). Gluxidex thương phẩm là dạng bột mịn thu được bằng phương pháp sấy phun dung dịch thuỷ phân tinh bột (9). Tính chất của tinh bột biến tính bằng axit Tinh bột biến tính bằng axit có sự thay đổi nhiều về tính chất so với tinh bột chưa biến tính và có thêm những đặc tính mới, chỉ còn giống tinh bột ban đầu ở hình dạng vật lí, chỉ có sự thay đổi nhỏ vềtính lưỡng chiết mà không có sự thay đổi trực tiếp về hình dạng hạt. Độ nhớt của hồ tinh bột biến tính bằng axit giảm thấp. Sự giảm độ nhớt của hồ tinh bột biến tính bằng axit là do phá huỷ vùng định hình giữa các mixen của hạt và làm yếu cấu trúc của hạt rồi dẫn đến sự phá huỷ hạt ngay cả khi hạt trương không đáng kể (27). Nguyên nhân làm giảm độ nhớt của hồ tinh bột là do độ hoà tan của nó trong nước sôi rất lớn cũng có nghĩa là pha gián đoạn của nó giảm đi. Chỉ số kiềm của tinh bột biến tính bằng axit tăng lên. Chỉ số kiềm là lượng kiềm 0.1 M tiêu tốn để hoà tan 10 g tinh bột khô ở nhiệt độ sôi trong thời gian 1 giờ. Chỉ số kiềm có liên quan đến nhóm andehit. Khi kích thước phân tử tinh bột nhỏ thì số lượng nhóm andehit tăng lên. Điều này phản ánh sự tăng chỉ số kiềm theo quá trình thuỷ phân. Khối lượng phân tử của tinh bột biến tính giảm, mức độ trùng hợp cũng giảm. Ví dụ, mức độ trùng hợp (Pn) của tinh bột khoai tây giảm liên tục theo thời gian. Cùng thuỷ phân tinh bột bằng HCl 0,2 N ở 450C thì sau 1 giờ biến tính mức độ trùng hợp là 1630, sau 4 giờ giảm xuống còn 990. Kích thước phân tử tinh bột giảm nhờ vào sự thuỷ phân bằng axit nghĩa là số nhóm khử tăng lên khi mức độ thuỷ phân tăng. Nó được đo bằng chỉ số kiềm. Chỉ số kiềm tăng khi mức độ thuỷ phân tăng. Tinh bột biến tính bằng phương pháp axit có độ bền màng cao. Vì vậy nó thích hợp trong việc ứng dụng đặc tính tạo gel, tạo màng cho sản phẩm. Độ bền gel của tinh bột tăng lên bằng cách hiệu chỉnh điều kiện sản xuất. Vì vậy nếu dưới điều kiện thường mà sự biến đổi được tiến hành với H2SO4 0.1 N ở thời gian phản ứng thì sẽ tạo thành tinh bột biến tính có độ bền gel lớn (26). 1.3. ứng dụng của tinh bột biến hình Một sản phẩm đạt chất lượng cao phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng cần đạt một trong những yêu cầu như: trạng thái gel, độ nhớt sánh, độ xốp, độ cứng, độ dai. Về mặt thẩm mĩ của sản phẩm yêu cầu: độ trong, độ đục, tính kết cấu (nhão nhuyễn, mịn, tạo bọt), màu sắc… Tinh bột biến tính có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các tính chất trên của sản phẩm ứng dụng mà tinh bột không biến tính đôi khi không có được. Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu và tài liệu của một số tác giả (15), (21), (30), (33) chúng tôi có thể tổng hợp những khả năng có thể ứng dụng tinh bột biến hình trong công nghiệp thực phẩm như sau: 1.3.1. Khả năng tạo gel Những loại tinh bột như tinh bột ngô hay bột ngũ cốc có hàm lượng Am cao có thể sản xuất ra những sản phẩm có tính tạo gel. Các dạng biến tính axit của những loại tinh bột này có khả năng tạo gel lớn hơn dạng không biến tính của chúng. Tinh bột sắn dây biến tính axit cũng như tinh bột ngô biến tính oxi hoá tạo ra gel mềm hơn, do đó nó được ứng dụng để tạo gel mềm cho các sản phẩm thuộc loại mứt quả đông. 1.3.2. Khả năng tạo độ xốp, độ cứng Với tinh bột có hàm lượng Am cao thì có thể tạo ra những sản phẩm có độ cứng tốt, nếu như sử dụng đủ năng lượng nấu chín tinh bột và phá vỡ phân tử Am để chúng liên kết lại tạo thành gel cứng. Tinh bột ngô biến tính và các dextrin chứa hàm lượng Am cao được sử dụng để tạo độ cứng cho các sản phẩm thuộc loại phomat. Các loại dong riềng, tinh bột ngô, tinh bột sắn sau khi biến tính axit có độ hoà tan cao dùng để thay thế một phần nguyên liệu trong sản phẩm bánh quy tạo độ xốp và độ dòn cho bánh. 1.3.3. Khả năng tạo độ trong, độ đục cho sản phẩm Tinh bột đã hồ hoá thường có độ trong suốt nhất định. Chính độ trong suốt này có ý nghĩa rất quan trọng đối với nhiều sản phẩm. Tinh bột của các hạt ngũ cốc loại nếp, tinh bột của củ, rễ củ thường có hồ trong suốt hơn tinh bột của các loại ngũ cốc bình thường. 1.3.4. Khả năng tạo kết cấu Các loại tinh bột như tinh bột ngô biến tính hay tinh bột sắn có thể ứng dụng để tạo kết cấu có độ nhuyễn, độ mịn màng cho sản phẩm. Dựa vào khả năng này của tinh bột biến tính người ta ứng dụng nó để thay thế một phần chất ổn định trong sản xuất yoaurt, kem sữa… Ngoài các chức năng tạo ra các tính chất đặc trưng ở trên cho các loại sản phẩm tinh bột biến tính còn tham gia vào tính ổn định của sản phẩm khi bảo quản như: giữ mùi, giữ ẩm và giảm bớt tác động của vi sinh vật. 1.3.5. Khả năng giữ mùi, giữ ẩm Sự mất ẩm rất khó hạn chế đối với bất một loại sản phẩm nào trong quá trình bảo quản. Tinh bột hồ hoá có ái lực với nước, nếu nấu đúng quy cách sẽ góp phần hạn chế sự mất ẩm này. Sử dụng các dextrrin của sắn và của tinh bột giàu Am sẽ tạo nên một lớp màng ngăn cản sự mất ẩm. Một số loại dextrin thực phẩm và các tinh bột biến tính từ ngô, sắn củ được dùng để giữ mùi và giữ tính ổn định của thức uống, chống sự oxi hoá và mất màu. 1.3.6. Hạn chế tác động của vi sinh vật Trong quá trình bảo quản các sản phẩm thực phẩm, hư hỏng do vi sinh vật gây ra là không tránh khỏi và không thể ngăn chặn chúng. Nhưng tinh bột biến tính có thể làm giảm bớt sự tác động của vi sinh vật. Điều này đặc biệt quan trọng trong công nghệ đồ hộp. Những thực phẩm giàu chất béo hay chất dầu như bơ đậu và nước uống socola có thể được làm lỏng, để đóng gói khô bằng cách cho vào những dextrin của tinh bột ngô hoặc tinh bột sắn. Bên cạnh của việc sử dụng để tạo độ sánh và kết cấu, tinh bột biến tính còn được dùng để làm giảm bớt giá thành của sản phẩm. Các thành phần đắt đỏ như bột cà chua, bột trái cây có thể pha thêm với các loại tinh bột này. Một số loại thực phẩm đắt tiền mà có thành phần như bột khoai tây khô, bột trái cây khô và bột cacao có thể sử dụng để tạo hỗn hợp với tinh bột biến tính, hương liệu và các loại thực phẩm rẻ tiền hơn nhằm mang lại ý nghĩa kinh tế cao. Tinh bột biến tính, dextrin được sử dụng trong việc thay thế bơ trong kem đá, sữa đá, dầu thực vật trong salad, shortening… Tinh bột biến tính và dextrin được sử dụng rất thành công trong việc thay thế cazeinat trong chất nhũ hoá thịt, cà phê sữa và phomat. Ngoài ra, tinh bột biến tính còn được sử dụng trong các nghành công nghiệp khác như sản xuất giấy. Tinh bột oxi hoá làm tăng số nhóm cacboxyl và một số nhóm cacbonyl. Nó là nguyên nhân làm thay đổi tính chất lí, hoá của hạt tinh bột. Hầu hết tinh bột oxi hoá chứa khoảng 1.1% nhóm cacbonyl nhóm này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất của dẫn xuẫt của tinh bột sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy. Trong nghành công nghiệp này tinh bột đóng một vai trò là chất kết dính phủ cho chất màu. Tinh bột oxi hoá khoảng 80 – 85% được sử dụng trong công nghiệp sản xuất giấy. Tinh bột biến tính cũng được sủ dụng như một chất bề mặt giấy và bìa cactông. ở đây, tinh bột oxi hoá bít kín những lỗ trống làm tăng độ bền của bề mặt giấy và cung cấp khả năng chịu mực. Tinh bột oxi hoá và axit hoá được sử dụng để hồ sợi bông, sợi pha và tơ nhân tạo trong công nghiệp dệt. Nhờ độ nhớt của tinh bột biến tính giảm nhiều nên được dùng rộng rãi trong công nghiệp dệt để hồ sợi dọc: sợi bông có pha hoặc không pha, sợi tổng hợp, sợi visco, axetat, tơ tằm. Ngoài ra, tinh bột biến tính bằng axit là tác nhân làm thay đổi kích thước của sợi để tăng độ bền và tính chống mòn trong thao tác dệt. Nó cũng được sử dụng trong việc hoàn thành sợi vải, hầu hết là vải coton để tăng độ cứng của sản phẩm. Chương 2: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, SỬ DỤNG, NGHIÊN CỨU TINH BỘT VÀ TINH BỘT BIẾN HÌNH TRÊN THẾ GIỚI 2.1. Tình hình sản xuất và sử dụng các sản phẩm tinh bột trong nước và trên thế giới 2.1.1. Lịch sử phát triển của nghành sản xuất tinh bột Việc sử dụng tinh bột đã biết đến rất sớm từ những năm 3500 – 4000 trước công nguyên. Tuy nhiên việc sử dụng này không được lịch sử ghi chép lại. Con người chỉ biết sử dụng tinh bột như một chất kết dính để liên kết (33). Nhà sử học và triết học Caius Plinius Secundus đã miêu tả về việc làm nhẵn bề mặt giấy bằng tinh bột lúa mì vào năm 130 trước công nguyên. Pliny đã mô tả việc sử dụng tinh bột lúa mì để làm trắng quần áo. Những tài liệu của Trung quốc vào khoảng năm 312 sau công nguyên đã mô tả kích thước hạt tinh bột. Lúc đó, qui trình sản xuất tinh bột như sau: hạt ngũ cốc đem ngâm trong nước 10 ngày, sau đó ép và đem trộn với nước sạch. Tiếp sau đó đem lọc trên vải len, nước lọc đem lắng, rửa lại với nước và đem phơi nắng. Kể từ đó tinh bột được biết đến và sử dụng với nhều mục đích khác nhau: làm cứng vải, làm thẩm mĩ, làm trắng quần áo… Khi công nghiệp tinh bột trở thành một nghành công nghiệp quan trọng, thì người ta bắt đầu quan tâm đến quá trình biến đổi của tinh bột. Bắt đầu từ sự khám phá quan trọng của Keerchoff vào năm 1811. Ông cho rằng đường có thể sản xuất từ tinh bột khoai tây với axit là chất xúc tác trong quá trình thuỷ phân tinh bột. Sau đó là sự khám phá tình cờ một phương pháp sản xuất dextrin hiện nay gọi là Gum Anh quốc. ở Châu Âu, việc sử dụng tinh bột lúa mì và đại mạch đã cho tinh bột khoai tây trắng được sản xuất một lượng lớn ở Netherlands và Đức. ở Châu Mĩ, nhà máy tinh bột đầu tiên do Gilbert sáng lập ở Vtica, New york năm 1807, sau đó được thay đổi để sản xất tinh bột ngô năm 1849. Sự thay đổi từ bột mì sang tinh bột bắp bắt đầu bằng những tiến bộ trong sản xuất của Thomas Kingsford vào năm 1842, trong đó tinh bột ngô được tinh chế bằng phương pháp kiềm. Nhà máy bột mì George Fox bắt đầu từ năm 1842 ở Cincinnati cũng được biến đổi thành nhà máy bột bắp vào năm 1854. Việc sử dụng tinh bột khoai tây tăng nhanh cho đến năm 1895, có 64 nhà máy hoạt động trong đó 44 là ở Vlaine. gần ba tháng hoạt động đã sản xuất 24 triệu pound tinh bột chủ yếu cung cấp cho các nhà máy dệt. Sau khám phá của Keerchoff vào năm 1811, siro dextrose, tức là D – glucozơ (sweet dextrose) có thể sản xuất bằng con đường thuỷ phân tinh bột bằng axit, nhiều nhà máy được xây dựng để sản xuất siro ngọt. trong vòng một năm , các nhà máy được xây dựng ở Munich, Dreseen, Bochman và Thorin. Năm 1876, nước Đức một mình đã có 47 nhà máy sản xuất siro dextrose từ tinh bột khoai tây để sản xuất 33 triệu pound siro và 11 triệu pound chất ngọt đặc. Nhà máy siro có dung tích 30 gallon mỗi ngày được khánh thành năm 1831 ở cảng Sacket Harbor, New York nhưng sớm thất bại. Năm 1880, có 140 nhà máy tinh bột sản xuất tinh bột ngô, lúa mì, khoai tây và gạo. Năm 1902, công ty tinh chế đường glucozơ sát nhập với công ty tinh bột quốc gia trở thành công ty sản xuất ngô, đã chiếm 80% sản lượng trong nghành công nghiệp tinh bột ngô, với năng suất 65000 giạ mỗi ngày. Cuộc chiến thảm khốc về giá cả giữa các công ty cuối cùng là sự ra đời của công ty tinh chế ngô vào năm 1906. Đến 1958, công ty này đã là công ty tốt nhất và có sản lượng cao nhất của nước Mĩ. 2.1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng các sản phẩm tinh bột trên thế giới Tinh bột xuất hiện khắp nơi trên thế giới thực vật nhưng chỉ có một số nguyên liệu được dùng phổ biến trong thương mại. Trên 90% tinh bột sản xuất tại Mỹ từ ngô, khoai tây, lúa mì. Khoai tây cũng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp tinh bột của Châu Âu như Pháp, Đức, Hà Lan và Thụy Điển. Tinh bột sắn và tinh bột cọ (Sago starch) được sản xuất nhiều ở các quốc gia nhiệt đới như Brazil, miền đông nước Mỹ, Châu Phi (45)… Có giá trị nhất là tinh bột huỳnh tinh được sản xuất ở Châu Phi, St. Vincent, Caribean (35). Theo tài liệu được cung cấp bởi A.C.C năm 1996 thì sản kượng nguyên liệu và sản phẩm tinh bột trên thế giới và EU vào năm 1995 xấp xỉ 37.106 tấn được sản xuất từ ngô, sắn lúa mì và khoai tây, trong đó 27.6 106 tấn (74%) là tinh bột ngô, 3.7106 (10%) là tinh bột sắn, 2.9 106(8%) là tinh bột lúa mì và 2.7 106 (7%) là tinh bột khoai tây. Tinh bột đước sản xuất vượt trội ở các nước công nghiệp hoá cao như Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản. 2.1.3 Tình hình sản xuất và sử dụng tinh bột ở Vệt Nam ở nước ta, lương thực chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và là nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều nghành công nghiệp, trong đó có công nghiệp sản xuất tinh bột và các dẫn xuất của tinh bột. Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột là các loại củ như sắn, khoai lang, khoai tây, dong riêng, huỳnh tinh… Và các nguyên liệu hạt như hạt gạo, ngô.. (7). Trong những năm gần đây, năng suất vầ diện tích trồng các cây lương thực nói trên ngày càng tăng. Năm 1997, diện tích trồng ngô là 12253 ha với sản lượng 1034200 tấn/năm, diện tích trồng khoai lang là 4018 ha với sản lượng 2399900 tấn/năm, diện tích trồng sắn 277400 ha với sản lượng 2211500 tấn/năm. Như vậy, hàng năm nước ta có 2 triệu tấn sắn củ (12). Hiện nay, chính phủ đang tập trung nỗ lực đẩy mạnh thâm canh để tăng sản lượng lúa ngô, mở rộng diện tích cây trống sản lượng từ 2 triệu tấn năm 2000 tăng lên 2.183 triệu tấn năm 2003, đầu tư phát triển vùng nguyên liệu cho 41 nhà máy chế biến sắn, sản lượng phấn đấu đạt 3.2 triệu tấn/năm (10