- ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT NGANG ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA TINH BỘT SẮN Nguyễn Nhật Minh Phương 1 và Dương Thị Phượng Liên 1. - Tinh bột sắn, biến hình tinh bột, liên kết ngang. - Tinh bột sắn được biến hình bằng phương pháp tạo liên kết ngang với tác nhân sodium trimetaphosphate (STMP)/sodium tripolyphosphate (STPP) (99/1, w/w). - Tính chất lý hóa của tinh bột sắn liên kết ngang được khảo sát dựa vào sự thay đổi mức độ liên kết ngang. - thay đổi nhiệt độ từ 40 - 50 o C, thời gian phản ứng từ 1- 3 giờ và môi trường biến hình có pH từ 5 - 11. - Mức độ trùng hợp (Pn), độ hòa tan. - và độ trong dung dịch hồ tinh bột (%T 650 ) được ghi nhận như là các chỉ tiêu để đánh giá mức độ biến hình của tinh bột sắn. - Kết quả cho thấy nồng độ tác nhân, nhiệt độ, thời gian và pH đều ảnh hưởng có ý nghĩa đến khả năng biến hình tinh bột, tạo ra tinh bột có tính chất lý hóa hoàn toàn khác. - Mức độ trùng hợp của tinh bột sắn sau khi biến hình gia tăng cùng với sự gia tăng nồng độ tác nhân, nhiệt độ, thời gian và pH. - Ngược lại, tính chất về độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột giảm đáng kể.. - Tinh bột có vai trò dinh dưỡng đặc biệt vì trong quá trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành đường glucose là chất tạo nên nguồn calo chính của thực. - Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất lý hóa của chúng. - Tinh bột thường được dùng làm chất tạo độ nhớt, sánh cho thực phẩm dạng. - Tinh bột là polysaccaride khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose được nối với nhau bởi các liên kết α- glycozide, có công thức phân tử là (C 6 H 10 O 5 ) n , ở đây n có thể từ vài trăm đến vài ngàn (Courtin, 2008). - Trong thực vật, tinh bột thường ở dạng không hoà tan trong nước. - Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là amylose và amylopectin. - Hai chất này khác nhau nhiều về tính chất lý học và hóa học và chúng qui định nên tính chất lý hóa của tinh bột (Courtin, 2008).. - Trong thực tế tinh bột nguyên thủy ít được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm vì cấu trúc thường yếu và các chức năng thường bị giới hạn trong tiến bộ kỹ thuật thực phẩm ví dụ việc ổn định cấu trúc trong môi trường acid, chịu được tác động. - Vì vậy, tinh bột được biến hình để giúp ngăn cản những thay đổi không mong muốn về cấu trúc, cảm quan cũng như sự thoái hóa hoặc phân hủy tinh bột trong quá trình chế biến và tồn trữ (Miyazaki và ctv., 2006). - của tinh bột có thể thay đổi nếu chúng bị biến hình để thu được những tính chất mới, thậm chí hoàn toàn mới lạ. - Trong số các phương pháp trên, liên kết ngang thường được sử dụng để biến hình tinh bột. - Tinh bột biến hình liên kết ngang được xử lý với một số tác nhân như sodium trimetaphosphate (STMP), sodium tripolyphospate (STPP), epichlorohydrin (EPI) và phosphoryl clorua (POCl 3. - Các tác nhân này có khả năng hình thành hoặc ether hoặc ester nối liên kết giữa các nhóm hydroxyl (-OH) trên cùng một phân tử hay giữa các phân tử tinh bột với nhau (Hình 1) (Rutenberg và Solarek, 1984) nhằm tạo ra tinh bột biến hình dai hơn, dòn hơn, cứng hơn, chịu được acid, nhiệt và lực cắt hơn tinh bột tự nhiên.. - Trong nghiên cứu này, tinh bột được biến hình bằng cách tạo liên kết ngang theo phương pháp của Woo và Seib (2002). - Hình 1: Một số phản ứng tinh bột tạo liên kết ngang với nhóm phosphate Nguồn: Cui và ctv., 2005. - Tinh bột sắn (100% tinh bột, Fine Food - công ty TNHH METRO Cash &. - STMP/STPP đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn biến hình bằng phương pháp tạo liên kết ngang. - Tinh bột biến hình được chuẩn bị theo phương pháp của Woo và Seib (2002) (Hình 2). - Cân 100 g tinh bột sắn hòa trộn với STMP/STPP (99/1, w/w) với 3 mức độ khác nhau: 4, 8 và 12%, thêm 140 ml nước trộn đều, điều chỉnh đến pH khoảng 10,5. - tiến hành biến hình ở nhiệt độ 45 o C trong thời gian 3 giờ. - Sau khi kết thúc thời gian biến hình trung hòa bằng HCl 0,1N đến pH trung tính, rửa nhiều lần với nước. - 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian biến hình đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn bằng phương pháp tạo liên kết ngang. - 2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng pH (môi trường biến hình) đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn bằng phương pháp tạo liên kết ngang. - Thời gian và nhiệt độ biến hình được chọn theo kết quả từ thí nghiệm 2. - Sau khi kết thúc thời gian biến hình trung hòa đến pH trung tính, rửa nhiều lần với nước. - Hình 2: Quy trình biến hình tinh bột bằng phương pháp tạo liên kết ngang theo Woo và Seib Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp. - mạch tinh bột sẽ bị oxy hóa nhóm cuối khử tạo ra 2 acid formic (HCOOH) và nhóm cuối không khử tạo ra 1 acid formic trong cùng 1 mạch tinh bột. - Hòa tan tinh bột khô trong nước tạo thành dung dịch hồ tinh bột. - Gia nhiệt dung dịch hồ tinh bột ở nhiệt độ 80 o C trong thời gian 20 phút. - Đem dung dịch hồ tinh bột ly tâm thu phần lỏng phía trên ống ly tâm cho vào cốc nhôm và đem sấy ở nhiệt độ. - m: khối lượng tinh bột ban đầu, g 2.3.3 Độ trong dung dịch hồ tinh bột, %T 650. - Cân 0,05 gam tinh bột cho vào ống nghiệm thêm vào 5ml nước cất, đậy nắp ống nghiệm và đun nóng ở nhiệt độ 95 o C trong 30 phút và cứ 5 phút lắc đều một lần. - Sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng, cho dung dịch hồ tinh bột vào cuvette và đo trên máy quang phổ ở bước sóng 650 nm so với mẫu nước cất.. - Tinh bột. - Biến hình. - 3.1 Ảnh hưởng nồng độ STMP/STPP đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn biến hình bằng phương pháp tạo liên kết ngang. - quan trọng của tinh bột liên quan đến đặc tính phân tử của tinh bột. - Mức độ trùng hợp chính là số phân tử anhydroglucose liên kết trong một phân tử của tinh bột. - Xác định được mức độ trùng hợp đồng nghĩa với việc xác định được khối lượng phân tử của tinh bột. - Mức độ trùng hợp liên quan đến nhiều đặc tính lý hóa quan trọng của tinh bột (Courtin, 2008).. - Tinh bột sắn biến hình bằng phương pháp tạo liên kết ngang với tác nhân STMP/STPP có mức độ trùng hợp (Pn), độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột thay đổi đáng kể được thể hiện ở Bảng 1.. - Bảng 1: Ảnh hưởng nồng độ STMP/STPP đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột của tinh bột sắn. - Mức độ trùng hợp. - Độ trong dung dịch hồ tinh bột (%T 650. - Từ kết quả Bảng 1 cho thấy nồng độ tác nhân ảnh hưởng đến mức độ trùng hợp của tinh bột. - Đối với tinh bột sắn tự nhiên không xử lý tác nhân STMP/STPP có mức độ trùng hợp khoảng 2312,12. - Qua kết quả thống kê cho thấy ở nồng độ tác nhân khác nhau tinh bột thu được có mức độ trùng hợp khác nhau và khác biệt có ý nghĩa so với tinh bột tự nhiên. - Khi mạch tinh bột có khối lượng phân tử khác nhau sẽ có độ hòa tan khác nhau. - Kết quả từ Bảng 1 cho thấy tinh bột có khối lượng phân tử càng lớn (Pn cao) thì độ hòa tan càng giảm. - Đây là một đặc tính quan trọng và đặc trưng của tinh bột. - Bình thường hầu hết các loại tinh bột không tan trong nước ở nhiệt độ thường (Qiang Liu, 2005). - Sự hòa tan có thể xảy ra khi gia nhiệt hạt tinh bột trong. - Việc xác định khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều chỉnh được tỷ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết cho các quá trình chế biến thực phẩm trong công nghiệp. - Đặc biệt độ hòa tan chính là cơ sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. - Ngược lại, tinh bột tự nhiên có mức độ trùng hợp thấp, phân tử nhỏ chỉ có các liên kết cộng hóa trị (liên kết hydro) là liên kết yếu dễ bị phân hủy nên khả năng hòa tan trong nước tốt hơn.. - Độ trong dung dịch hồ tinh bột đã biến hình giảm có ý nghĩa so với dung dịch hồ tinh bột tự nhiên (Bảng 1). - Sự giảm độ trong dung dịch hồ tinh bột có thể do sự thay đổi trong cấu trúc hạt tinh bột liên kết ngang. - Tinh bột tự nhiên không xử lý STMP/STPP, có mức độ trùng hợp thấp, phân tử nhỏ do các phân tử nối với nhau chỉ có liên kết hydro, khi gia nhiệt hạt tinh bột trương lên tạo trạng thái trong, các hạt chưa hòa tan còn rất thấp, nồng độ huyền phù trong dung dịch thấp, vì thế độ truyền qua (%T 650 ) tương đối lớn. - Ngược lại khi tăng nồng độ tác nhân, tinh bột được nối với nhau bằng liên kết ngang (bởi các gốc phosphate) tạo nên những nối liên kết chặt chẽ, khi gia nhiệt các. - hạt khó trương nở, nồng độ huyền phù trong dung dịch cao gây cản trở sự truyền qua nên độ trong dung dịch hồ tinh bột giảm.. - Tất cả các kết quả thu được thể hiện sự khác biệt ý nghĩa giữa tinh bột tự nhiên và tinh bột biến hình ở tất các các chỉ tiêu. - Tùy theo từng loại sản phẩm có yêu cầu về tính chất lý hóa khác nhau thì nồng độ tác nhân biến hình sẽ được chọn tương ứng. - 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian biến hình đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn biến hình bằng phương pháp tạo liên kết ngang. - Nhiệt độ và thời gian biến hình cũng ảnh hưởng. - đáng kể đến mức độ trùng hợp của tinh bột sắn.. - Cùng một nồng độ tác nhân biến hình nhưng nhiệt độ và thời gian biến hình khác nhau, mức độ trùng hợp khác nhau (Hình 3). - Khi nhiệt độ tăng làm tăng tính linh động và làm xáo trộn các phân tử trong hạt tinh bột. - Đồng thời, nhiệt độ cao giúp cho tác nhân STMP/STPP phân ly tạo các gốc phosphate hình thành liên kết giữa các mạch tinh bột tốt hơn. - và độ trong dung dịch hồ tinh bột (%T 650 ) càng giảm (Hình 4 và 5).. - Mức độ trùng hợp (Pn). - Hình 3: Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian biến hình đến mức độ trùng hợp của tinh bột sắn. - Hình 4: Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian biến hình đến độ hòa tan của tinh bột sắn. - Hình 5: Ảnh hưởng nhiệt độ và thời gian biến hình đến độ trong dung dịch hồ tinh bột của tinh bột sắn Nhiệt độ càng cao và thời gian phản ứng càng. - dài (trong điều kiện bố trí thí nghiệm) thì mức độ trùng hợp của các mạch càng cao và khác biệt có ý nghĩa so với mẫu biến hình ở nhiệt độ phòng. - Trong thực tế ứng với từng loại sản phẩm có yêu cầu các tính chất lý hóa khác nhau, có thể chọn nhiệt độ và thời gian biến hình thích hợp.. - 3.3 Ảnh hưởng pH biến hình đến một số tính chất lý hóa của tinh bột sắn biến hình bằng phương pháp tạo liên kết ngang. - Bên cạnh nồng độ tác nhân, nhiệt độ và thời gian biến hình ảnh hưởng đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột thì pH của môi trường biến hình cũng ảnh hưởng đến các tính chất lý hóa của tinh bột. - ảnh hưởng pH đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột được thể hiện ở Bảng 2.. - Đối với nghiệm thức đối chứng, môi trường biến hình không điều chỉnh pH (pH = 6,8) độ trùng hợp khoảng 1679,55, khi hạ pH về môi trường acid (pH = 5) thì độ trùng hợp giảm còn khoảng 1001,37, tuy nhiên khi nâng pH lên 7 và 11 thì mức độ trùng hợp tăng lên tương ứng 1866,93 và 2718,25 khác biệt có ý nghĩa so với mẫu đối chứng. - Mức độ trùng hợp của mạch polysaccharide thay đổi theo giá trị pH của môi trường biến hình, dẫn đến độ hòa tan và độ trong của dung dịch hồ tinh bột thay đổi đáng kể (Bảng 2).. - Bảng 2: Ảnh hưởng pH đến mức độ trùng hợp, độ hòa tan và độ trong dung dịch hồ tinh bột của tinh bột sắn. - pH Mức độ trùng hợp. - Kết quả kiểm tra dư lượng P trong mẫu được biến hình với nồng độ tác nhân cao nhất trong khoảng khảo. - Nhiệt độ ( o C). - Tinh bột sắn tự nhiên có thể được xử lý với tác nhân STMP/STPP để thu về tinh bột có những tính chất hoàn toàn mới. - Khi gia tăng việc sử dụng hàm lượng tác nhân từ 0 đến 12% và kéo dài thời gian biến hình lên đến 3 giờ trong môi trường kiềm thì mức độ trùng hợp của tinh bột biến hình càng tăng rõ rệt. - và độ trong của dung dịch hồ tinh bột (%T 650 ) giảm đáng kể. - Tùy theo mục đích và yêu cầu của từng loại thực phẩm, kết quả đã đưa ra được các mức biến hình khác nhau để tạo ra các loại tinh bột biến hình có mức độ trùng hợp, độ hòa tan hay độ trong của dung dịch hồ tinh bột khác nhau. - Do đó đây chính là cơ sở lựa chọn và sử dụng tinh bột biến hình phù hợp trong công nghiệp thực phẩm.. - Biến hình sinh học: các sản phẩm từ hạt