Đề tài Sự biến tính tinh bột

_ Tính chất: Độ nhớt thấp, mạch của tinh bột bị cắt bởi acid, chất oxy hĩa và các loại muối… làm cho các liên kết glucoside và liên kết khác bị đứt, xuất hiện các liên kết mới trong và giữa các phân tử. _ Ứng dụng: + Tinh bột tan dùng trong thí nghiệm phân tích hĩa học. + Tinh bột biến tính bằng acid giúp tăng độ bền giấy hay tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo. _ Các dạng của tinh bột cắt: tinh bột oxy hĩa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm, tinh bột-pro a)Tinh bột oxy hĩa: Công thức cấu tạo của tinh bột oxy hoá + Tinh bột có thể được oxy hoá bới nhiều tác nhân hoá học nhưng mang tính thương mại nhất là Natri Hypochlorite. Natri Hypochlorite oxy hoá tinh bột tạo sản phẩm thường được gọi tên là tinh bột Clo hoá nhưng thật ra không chính xác vì gốc Clo không có mặt trong công thức phân tử của tinh bột. Cấu tạo thành phần của tinh bột oxy hoá phụ thuộc vào độ pH vào thời điểm mà quá trình oxy hoá xảy ra.Nhóm Aldehyde được tạo thành ở pH thấp trong khi nhóm keto được tạo thành càng nhiều khi pH tăng dần. Tăng pH cao hơn nữa thì nhóm carboxyl hình thành ngày càng nhiều. Nhóm Hydroxyl đầu tiên được chuyển thành carboxyl và nhóm hydroxyl thứ hai chuyển thành carbonyl (keto và aldo) trong khi sự cắt đứt vòng glucopyranose xảy ra ở liên kết giữa C2 và C3. Theo giả thuyết thì có 5 vị trí có thể xảy ra phản ứng oxy hoá trên mạch phân tử amylose. Nhóm hydroxyl đầu tiên ở C6 và hai nhóm hydroxyl ở C2 và C3 xảy ra phản ứng dễ nhất, còn ở vị trí C4 và C1 thì khó xảy ra hơn. Ở một điều kiện đặc biệt thì phản ứng xảy ra ở vị trí C1. Nhưng nếu phân tử có cấu trúc chuỗi dài gồm hàng trăm glucopyranose thì chỉ có một C1 và một C4 nằm ở vị trí cuối nên phản ứng oxy hoá ở vị trí này sẽ ưu tiên so với các vị trí khác trong mạch. + Đối với amylopectin ta cũng có lý luận tương tự nhưng có sự khác biệt là C6 của amylopectin không thể xảy ra phản ứng được vì có liên kết 1-6, do đó chủ yếu xảy ra ở vị trí C2 và C3. Phản ứng kinh tế nhất là phản ứng xảy ra trong môi trường kiềm tại pH khoảng 7-8 tạo thành gốc carboxyl ở C2 hoặc C3 . Tiếp tục oxy hoá thì liên kết vòng nối giữa C2 và C3 đứt ra tạo thành tinh bột dicarboxyl. + Trong giai đoạn này tinh bột vẫn còn đặc nóng và hình thành dạng bột có độ nhớt cao khi hồ hoá.Tiếp tục gia nhiệt với môi trường kiềm hypochlorite thì gây ra sự cắt liên kết α-glucosidic giữa các glucopyranose và điều này làm cho tinh bột bắt đầu sôi nhẹ. Hầu hết các loại tinh bột biến tính do oxy hoá đều sôi nhẹ, chỉ có khoảng 30-40 vị trí có thể gây ra biến tính trong 500 đơn vị glucopyranose, và đối với mỗi loại tinh bột cũng có tác nhân oxy hoá riêng. + Quá trình oxy hóa thường xảy ra ở nhiệt độ dưới độ hồ hoá của tinh bột, hạt tinh bột giữ lại hình dạng bên ngoài và có phản ứng bên trong hạt tạo phức xanh với iod. Sự xuất hiện của nhóm carbonyl và carboxyl làm các mắc xích không thể liên kết với nhau được, do đó hồ tinh bột không có khả năng trở lại dạng ban đầu và chúng có dạng thẳng so với tinh bột chưa biến tính. Độ nhớt tinh bột giảm đi và khả năng chịu nhiệt tăng lên.Tinh bột oxy hoá có nhiều ứng dụng đặc biệt, ví dụ như làm giấy gói kẹo, gỗ dán, film chống nước… + Quy trình sản xuất tinh bột oxy hoá: Nguyên liệu (tinh bột) -> Hoà trộn dịch tinh bột + nước sạch -> Phản ứng oxy hoá + Hoá chất điều chỉnh pH, hoá chất cho phản ứng, hoá chất trung hoà – Ổn định điều kiện phản ứng -> Rửa tinh bột bằng nước sạch -> Làm đặc dịch tinh bột -> Sấy khô -> Nghiền mịn -> Sản phẩm tinh bột biến tính oxy hoá. + Trong công nghệ mới người ta dùng peroxide và kim loại màu làm xúc tác cho phản ứng oxy hóa và đã rất thành công: giảm giá thành, ít tốn hoá chất,đơn giản và đạt hiệu suất cao. b) Tinh bột xử lý nhiệt ẩm: + Hạt tinh bột trương nở trong nước cĩ mặt của các chất hĩa học khác như H3PO4, methylxenlulose… làm phá hủy một phần hay hồn tồn cấu trúc hạt. + Ứng dụng:giữ ẩm cho bánh kẹo, kem… c) Tinh bột-pro: + Nếu quá trình xử lý nhiệt ẩm cĩ độ ẩm rất lớn sẽ tạo ra dạng tinh bột-pro. + Ứng dụng: dùng trong kỹ thuật và cơng nghệ thực phẩm. 2. Tinh bột thay thế: _ Tinh bột thay thế cĩ tính chất thay đổi do liên kết với chất hĩa học hoặc do polymer hĩa với hợp chất cao phân tử. _ Các dạng tinh bột thay thế: + Tinh bột cĩ hai mạch polysaccharide liên kết với nhau bằng những liên kết cầu nối. + Tinh bột liên kết với các chất vơ cơ, hữu cơ. + Tinh bột ester + Tinh bột polymer hĩa a) Tinh bột cĩ hai mạch polysaccharide liên kết với nhau bằng những liên kết cầu nối: + Quá trình tạo liên kết ngang là quá trình tạo ra liên kết ester giữa các nhánh của phân tử amylopectin lớn. Thơng thường hầu hết liên kết ester được tạo thành bằng cách trộn phosphorous oxychloric (POCl3) hay Natri trimetaphosphate với tinh bột đã được trương nở một phần bởi kiềm. Kết quả là amylopectin được giữ lại do các hạt cĩ liên kết phosphate ester được thiết lập giữa các nhánh của phân tử tinh bột. Hợp chất tạo thành được xem như là ester tinh bột hay di-starch phosphate. + Quá trình tạo liên kết ngang thay đổi bản chất quá trình hồ hĩa tinh bột. Quá trình địi hỏi nhiều năng lượng tách rời phân tử tinh bột, như vậy sẽ làm tăng nhiệt độ của quá trình tạo keo. Độ nhớt của tinh bột biến tính cao hơn vì tinh bột giữ lại được cấu trúc phân tử của nĩ và cĩ ít hoặc khơng cĩ sự thối hĩa trong quá trình làm nguội. Sự bền vững của cấu trúc phân tử tinh bột cũng làm tăng khả năng chịu đựng với những tác động cơ học và sự thủy phân bằng acid hay sự cắt phân tử tinh bột. Quan trọng là nĩ cịn làm cho hồ tinh bột đã qua chế biến cĩ kết cấu ngắn , do đĩ khắc phục được cảm giác khơng ngon miệng và các vấn đề nảy sinh của tinh bột khơng biến tính. + Số lượng cầu phosphate cĩ thể khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng của tinh bột. Càng biến tính tinh bột thì tinh bột càng bền với các tác động cơ học và thủy phân bằng acid. Biểu đồ sau cho thấy sơ lược về độ nhớt khác nhau của tinh bột với mật độ liên kết ngang khác nhau. + Bảng sau là bảng của Penford về tinh bột được liên kết ngang và pH cần thiết cho tinh bột: Sản phẩm pH Mazaca 3541X 4.5-6.0 Mazaca 3543X 305-5.0 Mazaca 3544X 2.6-4.0 Mazaca 3545X 2.0-3.0 Cơng thức cấu tạo tinh bột cĩ cầu nối ngang b) Tinh bột liên kết với các chất vơ cơ, hữu cơ: Acetylation và hydroxylpropylation: Quy trình sản xuất: pha trộn tinh bột vào dung dịch kiềm với ether acetic anhydric hay alkylene oxide tùy thuộc vào sự thay thế. Quá trình thay thế diễn ra và tinh bột được trung hịa, lọc , rửa sạch và làm khơ. Kết quả của quá trình thay thế là các phân tử tinh bột sẽ được tách rời đáng kể trong các hạt tinh bột. Sự hấp thụ nước sẽ trở nên dễ dàng hơn, nhiệt độ cho quá trình tạo gel thấp hơn khoảng từ 2-10oC tùy thuộc vào mức độ thay thế. Tinh bột biến tính hai lần ở những dạng này sẽ khơng bị thối hĩa, thậm chí ở nhiệt độ dưới điểm đơng đặc của nước, trong khi vẫn giữ lại được kết cấu ngắn và bền với những tác động cơ học và acid của tinh bột có liên kết ngang. Tinh bột được acetyl hĩa với acetic andhyric Tinh bột được Hydroxyl propyl hĩa Tinh bột carboxylmethyl + Nhóm hydrogen trong phân tử tinh bột được thay thế bằng nhóm carboxymethyl tạo tinh bột carboxymethyl. Công thức cấu tạo của tinh bột cacboxymethyl + Thêm nhóm Carboxymethyl làm cho tinh bột ít bị hư hỏng do nhiệt, vi khuẩn. Loại tinh bột này được dùng như chất phụ thêm trong dầu chiên. + Nhóm Carboxymethyl làm cho tinh bột thêm háo nước,ứng dụng trong aspirin hoặc các loại thuốc khác để làm cho thuốc mau tan. + Những mạch carbon dài hơn cũng có thể được thế vào như carboxymethyl, carboxyethyl làm hạn chế khả năng tái tạo lại cấu trúc của tinh bột . Telomere hĩa với butadien: + Phần tinh bột kỵ nước có thể được ứng dụng trong việc chế tạo giấy không thấm nước, tổng hợp nhựa cây làm sơn trang trí, hoặc làm chất polymer tự phân huỷ sinh học. + Quá trình này xảy ra nhờ vào sự butadiene telomere hoá tinh bột tạo sản phẩm octadienyl ethers rất khó bị khử. Khả năng thế nối tiếp từ 1 đến 6 phụ thuộc vào nhiệt độ, tỉ lệ butadiene/sucrose và chất xúc tác tự nhiên đặc trưng. + Các tinh bột biến tính dạng này luôn thể hiện tính kỵ nước của nó rất mạnh, và chúng không thể hoà tan trong nước. Chúng thường được dùng trong việc sản xuất latex và ngành nghiên cứu lưu biến học chỉ ra sản phẩm cuối là một tác nhân làm đặc. + Hydro hóa liên kết C=C trên bề mặt mắc xích của tinh bột biến tính được thực hiện với sự có mặt của phức tan palladium. Hydro hóa có chức năng như điều kiện để sản xuất tinh bột biến tính: tinh bột butadiene được sản xuất ở 90oC thì bị hydro hóa hoàn toàn và không thể xảy ra phản ứng như tinh bột thay thế được sản xuất ở 50oC. + Bên trái hình trên là tinh bột biến tính dạng telomere ở 50oC,bên phải là ở 90oC.Ở 50oC trông tinh thể giống như tinh bột tự nhiên, nhưng ở 90oC thì hạt tinh bột to hơn với bề mặt ghồ ghề. Tinh bột phosphate: + Các gốc OH ở carbon C2, C3, C6 trong phân tử tinh bột liên kết với H3PO4 hoặc muối phosphate tạo tinh bột phosphate. Tinh bột ether: + Đây là phản ứng xảy ra giữa 2-diethyaminoethylchloride ((C2H5)2-N-CH2-CH2-Cl) và tinh bột trong môi trường kiềm tạo sản phẩm là tinh bột ether - một nhóm tinh bột cationic quan trọng. Gắn nhóm amino thứ 3 vào phân tử tinh bột làm cho nó có khả năng mang một chất quan trọng khi hoà tan vào H2O. Tính chất này rất hữu dụng khi tinh bột được dùng như một chất ẩm thêm vào cuối cùng trong việc sản xuất giấy hoặc bảng giấy do tính chất ái điện tử của ion dương vào sợi phân tử cellulose. Tính chất này không chỉ phụ thuộc vào tinh bột mà còn phụ thuộc vào các chất như titanium dioxide, calcium carbonate trong bột giấy đặc. Cationic có vai trò làm bền hơn các liên kết của sợi cellulose . + Các loại thuốc thử là các nhóm dialkylamino alkyl epoxides, dialkylamino alkyl halides như 3-dibutylamino 1,2-epoxy propane, 2-dimethylamino isopropyl chloride… + Công nghệ sản xuất :Tinh bột được đưa vào bình phản ứng và tạo môi trường kiềm bằng cách thêm vào soda hoạt tính. Natri Chloride được thêm vào để ngăn cản khả năng trương nở của tinh bột và làm tăng khả năng hấp phụ kiềm của tinh bột. Tiếp tục khuấy và nhóm amine thứ ba được thêm vào. Hỗn hợp được giữ ở 50oC trong vài giờ để pH đạt tới 3-5 khi pha loãng HCl vào. Sau đó tẩy rửa, cô đặc, khử nước, làm khô, đóng gói . Tinh bột cationic ether làm thay đổi thành phần bột khi kết hợp với tinh bột bình thường. Bột mới có độ trong hơn và ít thoái hoá hơn, tăng khả năng giữ nước, tăng độ nhớt. c) Tinh bột ester: + Tinh bột bị ester hoá do biến tính với acid. Ester là sản phẩm của phản ứng giữa rượu và acid. Khi đó tinh bột mất nhóm hydroxyl và acid mất một hydrogen, chúng kết hợp lại tạo thành ester. + Sử dụng acid acetic để ester hoá tạo tinh bột acetate. Tinh bột acetate rất khó tạo hồ tinh bột so với tinh bột thường. Ứng dụng tinh bột acetate dùng trong việc chế tạo màng polymer cho dược phẩm, sản xuất đồ hộp, thực phẩm khô, sử dụng trong công nghiệp dệt, giấy. + Tinh bột xử lý với acid fomic tạo ra tinh bột lưới cĩ độ bền nhiệt cao. d) Tinh bột polymer hĩa: Polymer siêu hấp thụ nước: + Vật liệu polymer siêu hấp thụ nước và ứng dụng trong nơng nghiệp cĩ khả năng giữ ẩm đã được chế tạo thành cơng bằng phương pháp biến tính tinh bột sắn với axit acrylic. + Polymer siêu hấp thụ nước là vật liệu cĩ khả năng giữ được trên 100g nước/1g polymer khơ. Vật liệu này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: sản xuất các sản phẩm chăm sĩc vệ sinh, làm phụ gia chống thấm trong xây dựng, sản xuất nước hoa khơ, đệm chống thấm, tác nhân làm đặc, v.v.... Polymer siêu hấp thụ nước làm tăng hiệu quả sử dụng phân bĩn do các ion trong thành phần phân bĩn cĩ thể khuếch tán vào các lỗ xốp của mạng lưới polymer hoặc liên kết với các nhĩm - COO của axit acrylic (nhờ các liên kết phối trí, lực hút tĩnh điện...). Polymer siêu hấp thụ nước cịn cĩ tác dụng làm bền cấu trúc đất, và cĩ khả năng phân huỷ sinh học. Polymer phân hủy sinh học: + Ứng dụng phương pháp biến tính tinh bột để nghiên cứu tạo ra sản phẩm polymer phân huỷ sinh học (cịn gọi là polymer tự phân huỷ). Có 5 dạng sản phẩm cĩ khả năng tự phân huỷ: _ Vật liệu polymer phân huỷ sinh học trên cơ sở nhựa LDPE (low-density polyethylene) với tinh bột, cĩ sự tham gia của ethylen-acrylic axit (EAA) và polycaprolacton (PCL) và chất trợ tương hợp (sản phẩm A). _ Vật liệu polymer trên cơ sở ghép maleic-anhydrid (MA) lên mạch PE và tổ hợp với tinh bột (sản phẩm B). _ Vật liệu polymer-blend trên cơ sở nhựa LDPE với tinh bột, biến tính với polyvinlylancol (PVA) (sản phẩm C). _ Vật liệu polymer-blend trên cơ sở nhựa LDPE với tinh bột, biến tính với Acetatxenluloza (sản phẩm D). _ Vật liệu polymer bằng cách ghép PEg-MA với tinh bột biến tính với EAA và PCL (sản phẩm E). + Ứng dụng của polime phân huỷ sinh học: Làm màng phủ cho lạc giúp rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây lạc từ 7 đến 10 ngày, tăng năng suất cho lạc từ 4,5 đến 7,1 tạ/ha, màng phủ polymer tự huỷ huỷ hồn tồn trong khoảng 170 ngày. + Dùng màng phủ tự phân huỷ làm túi cho bầu ươm cây: Bầu ươm cĩ tác dụng giữ nhiệt, giữ ẩm, kích thích sinh trưởng. III.Thủy phân tinh bột: 1) Thuỷ phân bằng acid: Thuỷ phân tinh bột đã hồ hoá sơ bộ: + Tinh bột biến tính acid thường ở dạng tinh bột hồ hoá sơ bộ vì nó thể hiện tính nhớt ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột bình thường. Điều này là do khi đun nhẹ với acid làm các mắc xích của tinh bột bị khử và phá huỷ liên kết thành những mạch nhỏ thẳng, dễ liên kết lại với nhau tạo hồ tinh bột. Quá trình này gây ra những biến đổi trong hồ tinh bột nóng và thậm chí có sự thoái hóa. + Công nghệ sản xuất đơn giản bao gồm xử lý hồ tinh bột với HCl vừa đủ, trộn lẫn HCl và tinh bột để phản ứng xảy ra đồng đều. Hỗn hợp được giữ ở 50-55oC trong nhiều giờ đến khi đạt trạng thái lỏng cần thiết (có phân tử dạng xoắn và vòng). Sau đó rửa sạch, cô đặc và khử nước, đóng gói sản phẩm. Rang khô tinh bột với acid: + Acid được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất dextrin, maltodextrin và một vài loại sirô có giá trị D.E khoảng 40. Quá trình được tiến hành trong thiết bị liên tục hoặc gián đoạn trong 15-20 phút, nồng độ tinh bột từ 35-40%, nồng độ HCl từ 0,015-0,02 N, nhiệt độ từ 140-160oC. Sau khi đạt được D.E yêu cầu, sản phẩm được trung hoà bằng Natri carbonate. Hạn chế: Hiệu suất thủy phân thấp, dung dịch sau thủy phân bị nâu hoá mạnh, có nhiều sản phẩm phụ không mong muốn dẫn đến chi phí để tinh sạch cao, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và gây ra nhiều khó khăn trong xử lý nước thải. Ứng dụng:Tinh bột biến tính được dùng làm mứt dẻo, chất tạo màu, mùi Tinh bột thủy phân bằng acid 2) Thủy phân bằng enzyme: Dịch hoá tinh bột : + Mục đích: Chuyển hệ huyền phù của hạt tinh bột thành dạng dung dịch hòa tan dextrin có nhiều mạch ngắn hơn. + Nhiệt độ trên 100oC để loại bỏ phức lipid amylose. Sử dụng enzym bền ở nhiệt độ 105oC: α-amylase của vi khuẩn Bacillus Licheniformis giúp giảm nhiệt độ hồ hoá nhưng phải ở môi trường có pH > 5,9. + Trong quá trình dịch hoá, pH phải được điều chỉnh về vùng trung tính, thêm ion Ca2+ để tăng độ bền enzym. + Các enzym α-amylase được lấy từ: - Vi khuẩn Bacillus Subtilis: chịu nhiệt ở 80-85 oC. - Vi khuẩn Bacillus Lichesuformis, vi khuẩn Bacillus Stearothermophilus: chịu nhiệt ở 90-100 oC. + Phương pháp thuỷ phân hai lần để tăng khả năng lọc của sản phẩm. - Bước 1: Enzym bền nhiệt được sử dụng để thuỷ phân tới DE=4-8, sau đó đun tới 140 oC. - Bước 2: Thêm enzym vào thuỷ phân ở 95-100 oC. + Các phương pháp dùng enzym: Quá trình Chuẩn bị Gia nhiệt 1 Thuỷ phân 1 Gia nhiệt 2 Thuỷ phân 2 Thuỷ phân, gia nhiệt, thuỷ phân [S]:30-35% Ca:300ppm pH: 6,2-6,5 Alpha-S 85-88 oC DE 4-8 130-140 oC 5-10 phút 85-88 oC Alpha-S Thuỷ phân ở nhiệt độ cao [S]: 30-35% [Ca]:100ppm pH: 5,8-6,2 Alpha -L/st 105-108 oC 5-10 phút 95-100oC Thuỷ phân 2 lần, gia nhiệt 2 lần [S]: 30-35% [Ca]:100ppm pH: 5,8-6,2 Alpha -L/st 105-108 oC 5-10 phút 95-100oC DE 4-8 130-140 oC 2-5 phút 95-100 oC Alpha -L/st Thuỷ phân 2 lần, gia nhiệt 1 lần [S]: 30-35% [Ca]:100ppm pH: 5,8-6,2 Alpha -L/st 145-150 oC 15-60 giây 95-100oC Alpha -L/st 85-95 oC Alpha -L/st Dịch hóa ở nhiệt độ cao [S]: 30-35% Thêm Ca Không điều chỉnh pH 150-160 oC 4-8 phút 95-100oC pH=5,6-6,2 Alpha -L/st Chú thích: + [S]: nồng độ cơ chất. + [Ca]: nồng độ ion Canxi. + Alpha-S: α-amylase của B.Subtilis. + Alpha-L/st: α-amylase của B.Licheniformis hoặc B.Stearothermophilus. Đường hoá tinh bột: + Sau khi dịch hóa, chất dịch được thủy phân thành glucose, maltose, oligosaccharide dưới tác dụng của enzym GA, α-amylase, b-amylase tuỳ vào tính chất của sản phẩm cuối. + Cơ chất dextrin DP 8-12 + pH được điều chỉnh để đường hoá tiếp bằng GA. + Mục đích của việc thay đổi pH là dừng phản ứng a-amylase để giữ mạch dài tối ưu và đưa pH về pH tối kích của enzym đường hóa. + Khó khăn của quá trình này là khả năng thuỷ phân kém liên kết a-1,6 glucoside của các` enzyme đường hóa làm hiệu suất thủy phân thấp và hiện tượng chuyển gốc glucose tạo ra các sản phẩm phụ như isomaltose. Do đó để tăng tỉ lệ đường hóa bằng cách sử dụng kết hợp enzyme thủy phân liên kết nhánh có pH và nhiệt độ tối ưu giống với enzym. Khi đó hiệu suất thủy phân tăng lên 94-95,5%. 3) Thuỷ phân tinh bột sống chưa hồ hóa: + Khi chưa hồ hóa, hạt tinh bột tồn tại dưới dạng bán tinh thể không tan, bền vững với nhiều chất hóa học như enzym. + Khi hồ hoá bằng nhiệt độ, kết hợp với enzym thuỷ phân tinh bột dạng hạt giúp phản ứng dịch hoá, đường hoá xảy ra nhanh hơn. + Các enzym thuỷ phân: - a-amylase và GA ngoại bào của Aspergillus: thuỷ phân tinh bột bắp, khoai tây. - Amyloglucosidase của Awamori có hoạt tính cắt liên kết nhánh, có khả năng hấp thu trên bề mặt tinh bột và thuỷ phân chúng, hoạt độ tối ưu ở pI= 3,4. - a-amylase từ Lactobacillus amylovorus: thuỷ phân khoai tây, hấp phụ trên bề mặt khoai tây và thuỷ phân chúng. Chú thích: A: Bề mặt tinh bột sắn chưa bị enzyme tấn công. B: Bề mặt tinh bột sắn bị tấn công bởi a-amylase từ B.Subtilis SH 1. C,D: Bề mặt tinh bột sắn bị tấn công bởi glucoamylase từ A.Kawashaki. + Ảnh hưởng: Phụ thuộc vào nguồn tinh bột, liên kết giữa amylose và amylopectin. Hình hạt tinh bột sắn sống chưa hồ hoá được thuỷ phân bởi amylase: D.Các sản phẩm của quá trình thủy phân: I.Dextrin: 1. Quy trình dextrin hóa: Tinh bột Gia nhiệt British gum Tăng độ acid Tăng độ acid Dextrin trắng tăng nhiệt dextrin vàng nhạt + Thường dùng HCl, đôi khi dùng HNO3. + Tinh bột phải có pH từ 4,5-5,5, độ acid hợp lý. + HCl được phun vào tinh bột, lượng dùng tuỳ thuộc vào loại tinh bột. VD: Khoai tây: 80 ml HCl/300 ml H2O/100 kg tinh bột. Sắn: 200 ml HCl/4 lần thể tích H2O. + Dùng tác nhân oxy hoá để giảm sự thoái hóa của tinh bột. 2. Các biến đổi lý hoá: Trong quá trình dextrin hoá thì kích thước phân tử tinh bột giảm làm ảnh hưởng tới độ nhớt của dextrin; và làm thay đổi về tỉ lệ mạch thẳng hay độ phân nhánh của phân tử tinh bột dẫn tới làm ảnh hưởng tính ổn định của dung dịch. + Độ ẩm: Trong quá trình dextrin hoá thì độ ẩm giảm xuống, ban đầu tinh bột có độ ẩm từ 10-20%, sau đó chỉ còn 3-5% (dextrin trắng), 2% (dextrin vàng). + Độ nhớt: giảm mạnh trong giai đoạn đầu do gia nhiệt, sau một thời gian khi cân bằng được thiết lập thì độ nhớt không còn giảm. Ở nhiệt độ cao, các phản ứng xảy ra đồng thời: thuỷ phân, polymer hoá ngược làm tăng độ nhớt. Độ nhớt là một đặc tính có thể dùng để phân loại dextrin. + Độ tan: giai đoạn đầu tăng chậm, khi nhiệt độ tăng cao (130-145oC) trong điều kiện acid thì độ tan tăng mạnh (100%). Độ tan tăng do độ dài của chuỗi tinh bột giảm và các liên kết hydro giữa các hạt tinh bột yếu đi. + Hàm lượng đường khử: đương lượng glucose của dextrin tăng dần và đạt mức tối đa ở thời điểm mà độ nhớt có giá trị nhỏ nhất. Khi tiếp tục gia nhiệt làm giảm hàm lượng đường khử, hàm lượng đường khử cuối cùng của dextrin vàng thấp ở mức 1%. + Sự quay đặc thù: giai đoạn đầu từ (+180o)-(+195o), giai đoạn sau giảm xuống gần +150o, do sự tạo thành nhiều liên kết b-D glucoside. + Tính chất của dung dịch: độ ổn định của dung dịch dextrin thay đổi trong phạm vi lớn. Tính ổn định là tính chất mong muốn đối với dextrin vàng vì có nhiều ứng dụng. Dung dịch có nồng độ chất khô cao trong điều kiện acid cần thiết có sự ổn định. + Phản ứng b-amylase: dưới tác dụng của b-amylase thì dextrin vàng có thể được chuyển hóa thành maltose. II.Các sản phẩm đường ngọt: 1. D.E (Dextro equivalent) là đại lượng chỉ khả năng khử so với chuẩn 100% ở đường glucose hay là số gram tương đương D-glucose trong 100 g chất khô của sản phẩm. D.E được xác định bằng phương pháp so màu thuốc thử DNS (3,5-dinitro satilic acid) hay bằng phương pháp sắc ký. 2.Các sản phẩm đường ngọt từ tinh bột: là sản phẩm của quá trình thuỷ phân tinh bột bằng acid hoặc enzym. Những sản phẩm có nhiều ứng dụng bao gồm glucose tinh thể hoặc dung dịch D-glucose, sirô giàu fructose, sirô giàu glucose và maltose, maltosedextrin và cyclodextrin. Các sản phẩm này được phân loại dựa trên D.E. a) Sirô giàu glucose ( Glucose syrups) + Khi tinh bột hồn tất quá trình thủy phân bằng acid hay enzyme nĩ tách ra thành dextrose. Glucose Syrups là dung dịch cơ đặc của hydrolysate. Phản ứng được kiểm sốt ở nhiều giai đoạn trung gian khác nhau. Do đĩ Glucose Syrups bao gồm dextrose, maltose, và một hỗn hợp các đường cấp cao hơn. Phương pháp xác định cấu tạo tương đối của Glucose Syrups dựa trên việc xác định đương lượng dextrose (D.E). Glucose Syrups cĩ giá trị thương mại cĩ thể được phân loại như sau: Malto-dextrins D.E dưới 20 Low conversion syrups D.E khoảng từ 20-38 Regular conversion syrups D.E khoảng từ 38-42 High conversion syrups D.E khoảng 65 High maltose syrups D.E khoảng 40. Những loại syrups này chứa một lượng maltose cân đối hơn các loại syrups ở (a) và (c). + Tính chất vật lý của các loại syrups khác nhau ở chỉ số D.E và phương pháp sản xuất. Cấu tạo của một Glucose Syrup được tạo ra bởi thủy phân acid cĩ liên quan mật thiết tới giá trị chỉ số D.E vì phương pháp này luơn gây ra những sự thối hĩa giống nhau đối với phân tử tinh bột. Tuy nhiên, với sự thủy phân bằng enzyme, giá trị chỉ số D.E phải liên quan đến loại enzyme sử dụng vì những enzyme khác nhau sẽ tách phân tử tinh bột theo những cách khác nhau. Thành phần của carbohydrate tiêu biểu được miêu tả trong bảng sau: Loại D.E Dextrose Maltose Maltotriose Maltoetraose Đường cao phân tử hơn Biến đổi nhẹ với acid/enzym 22 5% 6% 8% 6% 75% Biến đổi thườngï với acid/enzym 42 19% 14% 12% 10% 45% Biến đổi mạnh với acid/enzym 64 37% 31% 11% 5% 16% Giàu maltose, biến đổi mạnh với acid/enzym 42 6% 44% 13% 3% 34% + Được sử dụng trong quá trình tách, Glucose Syrups ít ngọt hơn nhiều so với Sucrose nhưng trong sự kết hợp với Sucrose lại đưa đến kết quả là độ ngọt thường lớn hơn so với mong đợi. Tuy nhiên, độ ngọt cũng phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, gia vị và các chất khơng phải đường khác vì thế khơng thể xác định được độ ngọt tương đối của glucose và sucrose trong