Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 2. MỘT SỐ α-D-GLUCAN QUAN TRỌNG

Chương 2. MỘT SỐ α-D-GLUCAN QUAN TRỌNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.2. Tinh bột sắn 1500X dưới dạng vi ảnh của kính hiển vi điện tử qt



Hình 2.3. Tinh bột huỳnh tinh 1500X dưới dạng vi ảnh của

kính hiển vi điện tử quét

Hạt tinh bột của tất cả hệ thống nêu trên hoặc có dạng hình tròn, hình bầu dục, hay

hình đa giác. Hạt tinh bột khoai tây lớn nhất và bé nhất là hạt tinh bột thóc.

Kích thước các hạt khác nhau dẫn đến các tính chất cơ lí khác nhau như nhiệt độ hồ

hóa, khả năng hấp thụ xanh metylen…

2.1.2. Tính chất vật lý

Tinh bột là chất bột vơ định hình, khơng màu, khơng tan trong nước lạnh, trong etanol

và các dung mơi hữu cơ. Trong nước nóng tinh bột trương phồng lên tạo hồ tinh bột và khi

đó bị tan một phần nhỏ. Để nguội ta được dung dịch đồng nhất gọi là hồ tinh bột. Sự hóa hồ

tinh bột là q trình bất thuận nghịch.

2.1.2.1. Tính hấp thụ của tinh bột

Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất thì nó sẽ hấp thụ các

chất đó, bề mặt trong và ngồi của tinh bột đều tham gia q trình hấp thụ. Vì vậy trong

quá trình bảo quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên

kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ

của các loại tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của

chúng.



2.1.2.2. Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột

Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều

chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong q trình cơng nghiệp, còn

có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất nhiều tính chất chức

năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinh bột và nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ

hóa, tạo gel, tạo màng). Ngồi ra, nó cũng là cơ sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp

cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: Để sản xuất các sản phẩm nước uống hòa tan như cà phê,

trà hòa tan thì nên chọn tinh bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất.

2.1.3. Cấu trúc của tinh bột

Về thành phần, tinh bột không đồng nhất, là một hỗn hợp của hai polisaccarit: amilozơ

và amilopectin, được cấu tạo từ các gốc α-D-glucopiranozơ. Tỉ lệ amilozơ và amilopectin

phụ thuộc vào từng loại thực vật, trung bình là 1:4, mặc dù người ta cũng biết có loại ngô

không chứa amilozơ và một số đậu chứa amilozơ đến 75% khối lượng tinh bột.



Hình 2.4. Cấu trúc của amilozơ và amilopectin dạng chuỗi



2.1.3.1. Amilozơ, poli (1,4’-O-α-D-glucopiranozit)



Cấu trúc dạng ghế của phân tử amilozơ:



Hình 2.5. Mơ hình phân tử amilozơ

Amilozơ là polisaccarit không phân nhánh với các liên kết α-(1→4)-glicozit, tan trong

nước nóng. Phân tử khối của amilozơ phụ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ, dao động từ 150

nghìn đvC (tinh bột ngơ và gạo) đến 500 nghìn đvC (tinh bột khoai tây), ứng với một nghìn

và ba nghìn mắc xích.

Do cấu hình α của liên kết glicozit, các α-glucan không xuất hiện dưới dạng sợi, mạch

polisaccarit của amilozơ có thể có cấu dạng xoắn theo kiểu lò xo. Điều này đã được chứng

minh bằng phân tích Rơnghen các phức chất tinh thể, có tên là hợp chất bọc, tạo amilozơ

với iot và một số ancol. Mỗi vòng xoắn ốc bao bọc 6 mắc xích monosaccarit, còn phân tử

iot hoặc chất tạo phức khác phân bố dọc theo đường xoắn ốc. Phức của amilozơ với iot có

màu xanh đậm.

Sự khác nhau tinh vi về hóa lập thể giữa xenlulozơ và amilozơ dẫn đến sự khác nhau

về tính chất vật lí. Cấu trúc xoắn của amilozơ tăng cường thêm liên kết hiđro với nước và

điều này giúp amilozơ tan mạnh trong nước, còn xenlulozơ thì khơng. Liên kết α-(1→4)glicozit có thể bị phân hủy dễ dàng bởi enzim α-gluziđaza có trong cơ thể động vật.

Khả năng tạo phức của amilozơ (và tồn bộ tinh bột) được dùng trong phân tích để

phát hiện tinh bột cũng như iot và được gọi là thuốc thử iot – hồ tinh bột.

Bởi vì trong phân tử amilozơ, nhóm hiđroxyl hemiaxetal chỉ bảo tồn ở mắc xích Dglucozơ cuối mạch nên chúng khơng khử được các oxit kim loại.

2.1.3.2. Amilopectin



Cấu trúc dạng ghế của phân tử amilopectin:



Hình 2.6. Mơ hình phân tử amilopectin

Amilopectin là thành phần chính của tinh bột, có cấu trúc phức tạp hơn amilozơ, có

cấu tạo phân nhánh, gồm một số mạch amilozơ nối với nhau nhờ liên kết α-(1→6)-glicozit.

Phân tử khối tương đối của amilopectin vào khoảng 1 triệu đvC hoặc cao hơn, cấu tạo từ

khoảng 4000 đơn vị D-glucozơ và 0,4% axit photphoric. Chuỗi mạch amilozơ trung tâm dài

nhất chứa khoảng 60 đơn vị D-glucozơ, còn trung bình chứa khoảng 20 – 25 đơn vị Dglucozơ. Amilopectin không tan trong nước nóng nhưng trương nở mạnh và tạo thành hồ

tinh bột, cho màu tím với dung dịch iot và cũng khơng khử oxit kim loại.



2.1.4. Tính chất hóa học

Tinh bột không tham gia phản ứng tráng bạc và với thuốc thử Fehlinh vì phân tử tinh

bột chứa một số lượng lớn các mắc xích D-glucozơ nhưng chỉ có rất ít cuối mạch còn nhóm

-OH hemiaxetal. Tinh bột cũng khơng tác dụng với Cu(OH) 2 để tạo ra dung dịch màu xanh

như các hợp chất chứa nhiều nhóm –OH khác.

2.1.4.1. Phản ứng thủy phân

Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các đơn vị

D-glucozơ bằng axit hoặc bằng enzim. Axit có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu

hoặc ở dạng hồ hóa, còn enzim chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa. Một số enzim

thường dùng là α-amilaza, β-amilaza. Axit và enzim giống nhau là đều thủy phân các phân

tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D-(1,4)-glicozit. Đặc trưng của phản ứng này là

sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra sản phẩm cuối cùng là D-glucozơ:



.

Các sản phẩm trung gian (C6H10O5)x (x
là đextrin hay tinh bột tan (vì dễ tan trong nước hơn tinh bột).



Trong cơ thể người và động vật, tinh bột bị thủy phân nhờ xúc tác của các enzim

khác nhau, ví dụ amilaza trong nước bọt, mantaza trong ruột:

H2O



H2O



α-Amilaza



β- Amilaza

Amilaza



C12H22O11



H2O



C6H12O6



Mantozơ



Mantaza



D-Glucozơ



2.1.4.2. Phản ứng tạo phức

Ở nhiệt độ phòng, tinh bột tác dụng với iot cho phức màu xanh tím. Màu của dung

dịch chủ yếu là mà của “hợp chất bọc” được tạo thành bởi phân tử amilozơ ở dạng vòng

xoắn bọc các phân tử iot nằm ở phía trong ống xoắn.

Khi đun nóng, màu xanh biến mất, do liên kết hiđro giữa các vòng xoắn bị phân cắt,

mạch phân tử amilozơ tạm thời duỗi thẳng nên các phân tử iot tách ra khỏi phân tử

amilozơ đồng thời thăng hoa. Khi nguội màu xanh lại xuất hiện.

Vì vậy, iot có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amilozơ trong

tinh bột bằng phương pháp trắc quang. Để phản ứng được thì các phân tử amilozơ phải có

dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amilozơ bao quanh phân tử iot. Các

đextrin có ít hơn 6 gốc D-glucozơ khơng cho phản ứng với iot vì khơng tạo được một vòng

xoắn ốc hồn chỉnh. Axit và một số muối như KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng.

Amilozơ với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iot, tương ứng với một

vòng xoắn một phân tử iot. Amilopectin tương tác với iot cho màu nâu tím. Về bản chất

phản ứng màu với iot là hình thành nên hợp chất hấp thụ.

Ngồi khả năng tạo phức với iot, amilozơ còn có khả năng tạo phức với nhiều chất

hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm, phenol, các xeton

phân tử lượng thấp...



Sắn



Ngâm



Khoai lang



Khoai tây



Ngâm



2.1.5. Quy trình thu tinh bột từ nguyên liệu củ

Cắt khúc



Rửa nguyên liệu



Nghiền



Tách rửa tinh bột



Nghiền lần 2



Tách dịch bào



Tinh chế sữa tinh bột



Nước dịch vào bể lắng



Tách bã nhỏ



Tách bã

Rửa tinh bột

Bã lớn

Tinh bột sạch



Dịch để pha loãng cháo



Bã nhỏ



2.1.6. Ứng dụng

Trong công nghiệp thực phẩm: dùng làm phụ gia cho công nghiệp bánh kẹo, đồ hộp.

Trong xây dựng: dùng làm chất gắn kết bê tơng, tăng tính liên kết cho đất sét, đá vơi,

dùng làm keo dính gỗ, phụ gia sản xuất ván ép, phụ gia cho sơn.

Trong công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm: dùng làm phấn tẩy trắng, đồ trang điểm,

phụ gia cho xà phòng, kem thoa mặt, tá dược.

Trong cơng nghiệp khai khống: dùng làm phụ gia cho tuyển nổi khoáng sản, dung

dịch nhũ tương trong dung dịch khoan dầu khí.

Trong cơng nghiệp giấy: dùng để chế tạo chất phủ bề mặt, thành phần nguyên liệu

giấy không tro, các sản phẩm tã giấy cho trẻ em.

Trong công nghiệp dệt: dùng trong hồ vải sợi, in.

Trong nông nghiệp: dùng làm chất trương nở, giữ ẩm cho đất và cây trồng chống lại

hạn hán.

Các ứng dụng khác: được dùng làm màng plastic phân huỷ sinh học, pin khô, thuộc

da, keo nóng chảy, chất gắn, khn đúc, phụ gia nung kết kim loại.

Các tinh bột biến tính có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong công nghiệp thực phẩm:

chất ổn định trong sữa chua, chất ứng dụng trong sản xuất bánh phồng tôm, bánh quy xốp.

2.1.7. Giới thiệu về tinh bột biến tính [2] [14]

Các loại tinh bột tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành cơng nghiệp.

Các ứng dụng khác nhau đòi hỏi những đặc tính khác nhau của tinh bột. Ngồi ra, do sự cải

tiến công nghệ sản xuất và sự phát triển liên tục các sản phẩm mới, nhu cầu nghiêm ngặt

hơn đối với các đặc tính và tính phù hợp sử dụng của tinh bột được đặt ra. Các đặc tính của

tinh bột tự nhiên không đáp ứng đủ yêu cầu trong các ứng dụng và gia cơng. Vì vậy cần

thiết phải biến đổi các đặc tính của tinh bột để nhận được loại tinh bột có những tính năng

đáp ứng u cầu.

Cơng nghệ biến tính tinh bột bao gồm các phương pháp như: biến tính hố học, biến

tính vật lý, biến tính enzim... nhằm làm thay đổi trong phạm vi hạt tinh bột để thay đổi các

đặc tính tự nhiên của tinh bột theo mong muốn của con người.



Các loại tinh bột biến tính trên có ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực sau: công

nghệ dệt, bột và giấy, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nghề đúc, dược phẩm và khoan dầu…

2.1.7.1. Tinh bột axetat

Bằng cách cho tinh bột tự nhiên phản ứng với anhiđrit axetic hoặc vinyl axetat, thu

được sản phẩm tinh bột axetat (hay còn gọi là tinh bột axetyl hố).

Ví dụ cho tinh bột tự nhiên tác dụng với anhiđrit axetic. Sơ đồ phản ứng như sau:



Các nhóm este có tác dụng ngăn ngừa sự thối hóa của nhóm amilozơ trong tinh bột.

Sự biến đổi này ngăn chặn tự tạo gel, sự rỉ nước và duy trì ngoại quan cấu trúc của sản

phẩm gia cơng. Nó cũng cải thiện độ ổn định sau q trình đơng lạnh – rã đông, cải thiện

khả năng giữ nước và hạ thấp nhiệt độ hồ hoá của tinh bột, làm tăng độ nhớt và cải thiện độ

trong của gel.

Kết quả của việc biến tính này là 1 sản phẩm tinh bột ổn định để sản xuất bột nhão bền

vững qua nhiều chu kỳ đông lạnh – rã đông và ngăn ngừa tình trạng rỉ nước xảy ra. Các ứng

dụng rộng rãi trong thực phẩm như chất nền với độ ổn định đông lạnh – rã đông tốt. Các

ứng dụng mở rộng trong thực phẩm là sự kết hợp tinh bột este với tinh bột liên kết ngang.

2.1.7.2. Tinh bột oxi hoá

Tinh bột tự nhiên có thể được xử lý với nhiều tác nhân oxi hoá khác nhau để tạo nên

tinh bột oxi hố. Tinh bột oxi hố có chiều dài mạch ngắn hơn tinh bột tự nhiên. Q trình

oxi hố tạo ra sản phẩm có độ dẻo ổn định, cải thiện độ trắng và giảm số lượng vi sinh vật.

Ngoài ra, liên kết hiđro làm giảm khuynh hướng thoái hoá. Gel tinh bột có độ trong cao và

mềm. Các tinh bột oxi hoá là tác nhân làm đặc tốt nhất cho các ứng dụng đòi hỏi gel có độ

cứng thấp, điều này cải thiện độ dính trong nhào trộn bột và làm bánh mỳ.

Dung dịch lỗng của tinh bột oxi hố mức cao giữ được độ trong sau thời gian dài lưu

trữ, thích hợp cho các loại súp trong, đóng chai và các sản phẩm bánh kẹo trong. Tinh bột

oxi hoá được sử dụng rộng rãi để tráng phủ bề mặt giấy, hồ sợi trong công nghiệp dệt.

2.1.7.3. Tinh bột liên kết ngang



Liên kết ngang nhằm kiểm soát cấu trúc tinh bột và cung cấp cho tinh bột sức chịu

đựng xé cắt, chịu axit và tính bền nhiệt. Từ đó chúng ta có sự kiểm sốt tốt hơn và linh hoạt

trong việc xử lý công thức pha chế, gia công và xác định hạn sử dụng của sản phẩm. Liên

kết ngang được hình dung như là “mối hàn điểm” giữa các hạt tinh bột ở các vị trí ngẫu

nhiên, làm gia cường liên kết hiđro và ức chế sự trương nở của hạt tinh bột.

Liên kết ngang làm các tinh bột tự nhiên tương đối dễ bị hư hỏng trở nên bền vững,

làm cho tinh bột nấu chín nhớt hơn và có cấu trúc vững chắc, ít bị phá hỏng khi thời gian

nấu kéo dài, trong môi trường axit hoặc khuấy trộn mạnh. Sản phẩm tinh bột này thích hợp

ứng dụng trong mơi trường gia cơng có pH thấp, gia nhiệt cao và có tác động xé cắt cơ học.



2.1.7.4. Tinh bột biến tính kép axetat và photphat

Các tinh bột được liên kết ngang nhờ q trình axetyl hố tạo thành liên kết ổn định

hơn, sản phẩm này còn được gọi là tinh bột biến tính kép và nó thể hiện đồng thời các đặc

tính và chức năng của tinh bột axetyl hố và photphat hố.

Độ ổn định đơng lạnh, rã đông tuyệt hảo, độ trong của gel tốt hơn, chịu nhiệt độ cao,

độ ổn định trong môi trường axit và khuấy trộn mạnh được cải thiện. Hiệu năng tuyệt với

trong gia công thực phẩm bao gồm sữa chua, nước tương, tương ớt, sốt cà chua, súp, các

loại nước sốt, bánh pudding, thạch (gel), giăm bơng và xúc xích, thực phẩm đóng hộp và

thực phẩm lạnh đơng.



Hình 2.7. Ứng dụng tinh bột biến tính kép làm sốt mayonaise

2.1.7.5. Tinh bột biến tính axit:

Tinh bột chưa qua biến tính được xử lý với một axit vô cơ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ

hồ hoá và kết quả là các phân tử tinh bột bị thuỷ phân từng phần. Phản ứng này cắt mạch và

làm giảm độ nhớt tinh bột. Nó cũng làm tăng xu hướng thoái hoá của tinh bột.

Độ nhớt thấp hơn cho phép sử dụng nồng độ cao hơn để định hình gel cứng bền vững

trong các viên gơm ngậm và thạch. Trong các ứng dụng này, tinh bột biến tính axit có ưu

điểm hơn đáng kể so với tinh bột tự nhiên. Các ứng dụng mở rộng trong cơng nghiệp thực

phẩm của tinh bột biến tính axit thường có sự kết hợp với phản ứng este hố và ete hoá tinh

bột.

2.1.7.6. Tinh bột cation.



Tinh bột cation đại diện cho các dẫn xuất tinh

bột

có hiệu năng cao được sử dụng trong ngành sản

xuất

giấy để làm tăng độ bền. Các tinh bột cation mang

1

điện tích dương ở mọi giá trị pH, tạo ra áp lực của

chúng đối với các chất nền mang điện tích âm

chẳng hạn như xenlulozơ và một số loại sợi tổng

hợp,

các huyền phù trong nước của các chất vơ cơ, bùn



các đại phân tử hoạt tính sinh học.

Hình 2.8. Tinh bột cation làm giấy

Tinh bột cation cải thiện rõ rệt khả năng giữ các chất độn. Đioxit titan, đất sét và đá

vôi thường được kết hợp dùng trong kỹ nghệ giấy để cải thiện độ trắng sáng của giấy in cao

cấp, giấy viết và giấy có khối lượng nhẹ. Với sự tăng chất độn, tờ giấy sẽ mất đi độ bền do

các chất độn đưa vào làm giảm số vị trí của liên kết sợi với sợi. Tinh bột cation có tác dụng

vừa cải thiện đặc tính bền vững lẫn đặc tính giữ chất độn, do vậy nó giúp cho giấy có độ bền

cao ở mức cao của chất độn. Giảm thiểu BOD và COD cũng đạt được trong trường hợp này.

Bảng 2.2. Các tinh bột biến tính dùng trong cơng nghiệp thực phẩm [2]

Tên gọi

Ký hiệu

sản phẩm thương phẩm

BSF–7611

BSS–8812

Tinh bột BSM–7613

axetat

BSL–7614

BSX–8815

BSX– 8850

JTF–1046

JTM–1047

JTM–1029

Tinh bột

JTL–1048

cation

JTL–8816

JTX–1084

ETF–7617

ETS–8818

ETM–5419

Tinh bột

ETL–1020

oxi hóa

ETL–1085

ETX–1073

ETX–1042

ETM–1044



Ðặc tính và cơng dụng

Ðặc tính: trong suốt, điểm ngưng kéo thấp, tăng tính

ổn định, nhiệt độ thấp, giữ nước tốt, chất tổ chức.

Cơng dụng: mì ăn liền, thực phẩm đơng lạnh, giăm

bơng, xúc xích, viên cá, bánh cảo.



Ðặc tính: mang điện tích dương, dung dịch hồ có độ

nhớt cao.

Cơng dụng: dùng gia keo nội bộ giấy, dùng trong sản

xuất định hình tờ giấy, chất dẻo phủ và làm giảm chất

thải trong cơng nghệ sản xuất giấy.

Ðặc tính: lực tạo màng mỏng tốt, ít hút nước, bóng,

linh động tự do.

Cơng dụng : Tăng tỷ lệ thu hồi bột giấy, tráng phủ bề

mặt giấy, keo dán trong sản xuất tấm trần thạch cao,

keo dán trong sản xuất bao bì cac tơng.



Tinh bột

photphat

axetat



Tinh bột

phosphat



Tinh bột

axetat oxi

hóa



Este đơn

sucxinat

octenyl



CBS–8827

CBM–1028

CBX– 8829

CBS–8830

CBS–8831

CBM–8834

CBA–8858

CBS–1068

CBS–1064

CBL–8835

CBA–1063

CTF–7631

CTM–7669

CTF–7655

CTF–7657

EBX–1032

EBX–1081

EBS –1082

EBX–1093

EBX–1094

KSX–7643

KSM–7661



Ðặc tính: tăng tính ổn định ở nhiệt độ thấp, sức đề

kháng với nhiệt độ cao, cắt gọt cơ khí và với axít,

kiềm

nhẹ

tốt.

Cơng dụng : thực phẩm đóng hộp , thực phẩm đơng

lạnh, nước chấm, tương ớt, nước cà chua, xúp, nước

ép thịt, và các thực phẩm nướng, quay…



Ðặc tính: và cơng dụng : làm chất tăng độ đặc và tính

ổn định cho thực phẩm, làm chất độn cho máy in,

ngành giấy, sản xuất mì ăn liền, sản xuất xúc xích, cá

viên, thịt viên...

Ðặc tính: tính linh động tốt, có ức trở và ức phủ, làm

chất ổn định.

Công dụng: ngành giấy ( nhựa dẻo), ngành thực

phẩm : mì sợi ướt, đồ ăn nhẹ, bánh cảo, giăm bơng,

xúc xích

Ðặc tính: tính ổn định nhũ keo tốt, có tính làm thơng

nước

Cơng dụng : bột gia vị, chất ổn định nhũ keo, đĩa

giấy dùng một lần



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 2. MỘT SỐ α-D-GLUCAN QUAN TRỌNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×