2) Cấu tạo và tính chất

Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



a) Các gốc α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozơ

b) Mô hình phân tử amilozơ

Phân tử Am bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau. Am khi ở dạng tinh thể

có cấu trúc xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 phân tử glucozơ.Khi ở trong hạt tinh bột,

trong dung dịch hoặc trạng thái bị thoái hoá, Am thường có cấu trúc mạch giãn, khi thêm

tác nhân kết tủa vào Am mới chuyển thành dạng xoắn ốc.ở trạng thái xoắn ốc, Am cho

màu xanh với iôt. Đường kính xoắn ốc là 12,97 Ao, chiều cao 7,91 Ao.

Phân tử Am có một đầu khử và một đầu không khử, trong đó đầu khử có nhóm –

OH glucozit. Các gốc của Am gắn lại với nhau nhờ liên kết ỏ- 1,4 glucozit tạo nên

một chuỗi dài khoảng 500 -2000 đơn vị glucozơ, phân tử lượng trung bình 10000 300000. Am mạch thẳng có thể tạo màng và sợi với độ bền và độ mềm dẻo cao. Trong

khi đóphân tử Ap phân nhánh nhiều nên không thể tạo dạng sợi nhiều như Am và màng

tạo thành thì dòn.

Am mới tách ra từ hạt tinh bột thường có độ hoà tan cao, song cũng không bền và

nhanh chóng bị thoái hoá. Trong đa số trường hợp dung dịch Am rất nhanh chóng tạo keo

ngay khi ở nhiệt độ cao. Trong dung dịch, các phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại

với nhau tạo ra các tinh thể. Nếu tốc độ liên kết này chậm thì Am sẽ tạo thành một khối

không tan của các hạt đã bị thoái hoá. Còn nếu nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo.

Khi tương tác với iôt, Am cho phức màu xanh đặc trưng. Iôt tinh khiết không cho

màu xanh khi thêm tinh bột hoặc Am mà chỉ xảy ra khi iôt được pha trong KI hoặc HI.

Nếu đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, chuỗi Am duỗi thẳng do đó iôt bị tách ra khỏi

dung dịch Am nên dung dịch mất màu xanh .

Am có khả năng tạo phức với rất nhiều cácc hợp chất hữu cơ có cực và không cực.

Phức của vitamin A với Am thường bền và ít bị oxi hoá.

b. Cấu trúc và tính chất của amilopectin

8



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Amilopectin chiếm khoảng 70-80% khối lượng tinh bột. Amilopectin có cấu tạo phân

nhánh. Cứ khoảng 20-30% mắt xích α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozit thì

tạo thành một chuỗi. Do có thêm liên kết từ C1 của chuỗi này với C6 của chuỗi kia qua

nguyên tử O (gọi là liên kết α-1,6-glicozit) nên chuỗi bị phân nhánh như mô tả ở hình

dưới. Phân tử khối của amilopectin vào khoảng từ 300.000−3.000.000 (ứng

với n từ 2000 đến 200.000).



a) Các gốc α-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-1,4-glicozơ

b) Mô hình phân tử amilozơ

Khác hẳn với Am, Ap chỉ hoà tan trong nước khi đun nóng và tạo nên

dung dịch có độ nhớt cao. Khi đun nóng làm thay đổi sâu sắc và không thuận nghịch cấu

trúc phân tử Ap gây trạng thái hồ hoá tinh bột. Phản ứng màu của Ap với iôt xảy ra do

kết quả của sự hình thành nên các hợp chất hấp thụ .Phản ứng với lectin là phản ứng đặc

trưng của Ap. Liên kết giữa lectin với monosaccarit chủ yếu là liên kết hidro. Các nhóm

OH ở C2, C4, C6của gốc monosacarit mới có thể liên kết được với lectin.Nghĩa là muốn

kết tủa được với lectin thì các phân tử polysacarit bắt buộc ở trạng thái nhánh.

9



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



Cấu tạo

Tính chất



Amiloza

Gồm 6 gốc glucozo tạo thành 1 vòng

xoắn ốc, liên kết 1-4 Glicozit, tạo

mạch thẳng.

Độ hòa tan:

Dễ hòa tan

Tạo màu iot:

Cho màu xanh

Tạo độ bền



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Amilopectin

Gồm liên kết 1-4 Gluzit liên kết

với 1-6 Glycozit tạo thành chuỗi

xoắn ốc.

Khó hòa tan

Cho màu tím, đỏ.

Tạo độ nhớt.



Bảng tóm tắt cấu tạo của amilozo và amilopectin

c. Tính chất

- Tính chất hấp thụ



Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hấp thụ thì bề mặt bên

trong và bên ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế

biến thuỷ nhiệt cần phải hết sức quan tâm tới vấn đề này.

Các ion liên kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột.

Khi nghiên cứu khả năng hấp thụ các chất điện li hữu cơ có ion lớn như xanh

metylen (tích điện dương) của tinh bột, người ta nhận thấy rằng tinh bột hấp thụ xanh

metylen rất tốt. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột không giống

nhau. Đường đẳng nhiệt hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc cấu tạo bên trong của hạt

và khả năng trương nở của chúng

-



Độ hoà tan của tinh bột



Am mới tách từ tinh bột có độ hoà tan cao song không bền nhanh chóng bị thoái hoá

trở nên không hoà tan trong nước. Ap không hoà tan trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ

hoà tan trong nước nóng.

10



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Trong môi trường axit tinh bột bị thuỷ phân và tạo thành “tinh bột hoà tan”. Nếu môi

trường axit mạnh sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Còn môi trường kiềm, tinh bột bị ion

hoá từng phần do có sự hydrat hoá tốt hơn. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là

một dung môi tốt để tăng hiệu quả thu hồi bột.

-



Phản ứng với iốt



Khi tương tác với iot Am sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy iốt có thể coi là

thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng Am trong tinh bột bằng phương pháp trắc

quang. Để phản ứng được với iôt, các phân tử Am phải có dạng xoắn ốc để hình thành

đường xoắn ốc đơn của Am bao quanh phân tử iôt. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucozơ

không cho phản ứng với iôt vì không tạo thành một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và

một số muối KI, Na2SO4 tăng cường độ phản ứng. Cloral hydrat và một số chất

khác lại ức chế cường độ phản ứng này.

Am với hình thể xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iôt tương ứng với một vòng

xoắn ốc một phân tử iot. Trong phân tử I2 –Am, các phân tử iot chui vào trong vùng ưa

béo của xoắn ốc. Với Ap khi xảy ra tương tác với iot, Ap cho màu tìm đỏ. Về bản chất

phản ứng màu iot của Ap xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ.

-



Khả năng tạo phức



Ngoài khả năng tạo phức với iôt, Am còn có khả năng tạo phức với nhiều hợp chất

hữu cơ có cực cũng như không có cực như: các rượu no (izoamylic, butylic,

izoprotylic), các rượu vòng, các phenol, các xeton thấp phân tử, các axit béo dãy thấp

cũng như các axit béo dãy cao, các este mạch thẳng và mạch vòng, các dẫn xuất

benzen có nhóm andehit, các nitro parafin… .Khi tạo phức với các Am, các chất tạo

phức cũng chiếm vị trí bên trong dọc theo xoắn ốc tương tự iốt.

Ngoài ra, Ap còn cho phản ứng đặc trưng với lectin. Về bản chất đây là một phản

ứng giữa một protein với một polysacarit có mạch nhánh. Khi lectin liên kết với lien kết

-D – glucopiranozic nằm ở đầu cuối không khử của Ap thì sẽ làm cho Ap kết tủa và

tách ra khỏi dung dịch.

11



Tiểu luận phụ gia thực phẩm

-



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Tính chất lưu biến



Trong dung dịch các phân tử Am có khuynh hướng liên kết lại với nhau để tạo ra các

tinh thể. Khi sự liên kết xảy ra với tốc độ chậm thì Am sẽ tạo ra khối không tan của các

hạt đã bị thoái hoá. Khi tốc độ đạt nhanh thì dung dịch chuyển thành thể keo.

Am đã thoái hoá không hoà tan trong nước lạnh nhưng có khả năng liên kết với một

lượng nước lớn gần 4 lần trọng lượng của chúng. Nếu để Am một lượng nước ít hơn 4 lần

thì toàn bộ nước sẽ bị hấp thụ còn Am sẽ tạo ra keo.

Keo Am ở nhiệt độ thường là một khối trắng đục, không thuận nghịch, không có hiện

tượng co. Nghiên cứu keo Am dưới kính hiển vi điện tử, người ta thấy chúng có cấu tạo

hạt rõ rệt, chứng tỏ tính không tan của kiểu tinh thể .

-



Sự trương nở và hồ hóa tinh bột



Khi hoà tan tinh bột vào nước thì có sự tăng thể tích hạt do sự hấp thụ

nước làm hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của

tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như

sau: tinh bột bắp 9.1%, tinh bột khoai tây 12.7%, tinh bột khoai mì 28.4% . Một số kết

quả nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến sựtrương nở và hoà tan của

tinh bột như loại và nguồn gốc tinh bột, ảnh hưởng của quá trình sấy, sự lão hoá tinh bột,

phương thức xử lý nhiệt ẩm, ảnh hưởng của các chất béo cho vào…



-



Độ nhớt của hồ tinh bột



Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất

lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo. 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 đồ sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo

và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó hơn .



12



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Độ nhớt của tinh bột tăng lên trong môi trường kiềm vì kiềm gây ion hoá các phân tử

tinh bột khiến cho chúng hidrat hoá tốt hơn. Ngoài ra, nồng độ muối, nồng độ đường

cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch.

-



Khả năng tạo gel và thoái hóa gel tinh bột



Tinh bột sau khi hồ hoá và để nguội các phân tử sẽ tương tác và sắp xếp lại với nhau

một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều, để tạo được gel

thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ vừa phải, phải được hồ hoá để chuyển tinh bột

thành trạng thái hoà tan và sau đó được làm nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh

bột chỉ có các liên kết hidro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucozit

hoặc gián tiếp thông qua phân tử nước.

Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài thì chúng sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ

tách ra, gọi là sự thoái hoá. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi

sau đó cho hoà tan ra. Tốc độ thoái hoá sẽ càng tăng khi giảm nhiệt độ và sẽ đạt cực đại

khi pH = 7. Tốc độ thoái hoá sẽ giảm khi tăng hoặc giảm pH. Sự thoái hoá thường kèm

theo tách nước và đặc lại của các sản phẩm dạng nửa lỏng cũng như gây cứng lại các sản

phẩm bánh mì.



-



Khả năng tạo hình của tinh bột



Cũng như các hợp chất cao phân tử khác, tinh bột có khả năng tạo màng rất tốt.Để tạo

màng, phân tử tinh bột sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng

liên kết hidro và gián tiếp qua phân tử nước. Để thu được màng gel có tính đàn hồi cao

người ta thêm vào các chất hoá dẻo (thường hay dùng glixerin) để chúng làm tăng



13



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



khoảng cách giữa các phân tử, làm giảm lực Van der Van, do đó làm yếu đi lực cố kết

nội và làm tăng động năng của các phân tử (19).

Liên kết của rất nhiều phân tử Am và Ap nhờ lực Van der Van và liên kết hidro nên

tạo được độ dai hay độ bền đứt nhất định. Chính nhờ khả năng này mà người ta tạo được

các sợi tinh bột ( sợi miến, bún…) (20), (30).

Do phân tử Am dài nên lực tương tác giữa các phân tử lớn và chúng liên kết với

nhau rất chặt, nhờ vậy mà sợi tạo thành chắc và dai. Đối với các tinh bột giàu Ap, các

mạch nhánh thường rất ngắn nên lực tương tác giữa các phân tử rất yếu do đó độ bền đứt

kém .

-



Khả năng phồng nở tinh bột



Khi tương tác với các chất béo và có sự tán trợ của nhiệt độ thì khối tinh bột sẽ tăng

thể tích lên rất lớn và trở nên rỗng xốp. Ta biết rằng, chất béo là chất không có cực, có

khả năng xuyên thấm qua các vật liệu gluxit như tinh bột, xenlulozơ. Khi tăng nhiệt độ

thì các tương tác kị nước giữa các phân tử chất béo phát triển rất mạnh nên chúng có

khuynh hướng tụ lại với nhau, do đó có khả năng xuyên qua các ‘cửa ải’ tinh bột. Đồng

thời nhiệt làm cho tinh bột bị hồ hoá và chín, nhưng không khí cũng như các khí có trong

khối bột không thấm qua màng tinh bột đã tẩm béo, do đó sẽ làm tinh bột giãn và phồng

nở. Các tinh bột giàu Ap (tinh bột gạo nếp) dễ hoà tan trong nước ở 95 oC hơn

tinh bột giàu Am nên có độ nhớt lớn hơn, khả năng không thấm khí lớn do đó khả năng

phồng nở lớn hơn. Với các tinh bột oxi hoá thì khả năng này càng mạnh vì các phân tử

tích điện cùng dấu sẽ đẩy nhau, nhất là khi sản phẩm chứa tinh bột có kết cấu chặt.Vì

vậy, có thể ứng dụng tính chất này để sản xuất bánh phồng tôm.

II/ Tinh bột biến tính

- Khái niệm: Tinh bột biến tính là tinh bột đã bị thay đổi lý tính của tinh bột như

tính tan, tính dính, màu sắc, mùi vị tinh bột nhằm mục đích tạo mặt hàng mới, tăng



14



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



giá trị cảm quan, cải biến các tính chất của sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử

-



dụng.

Phân loại: Dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột,

Kovalxkaia chia tinh bột biến tính bằng hóa chất thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh

bột bị thay thế.



Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt liên kết C-O

giữa các monomer và những liên kết khác, giảm khối lượng phân tử, xuất hiện một số

liên kết mới trong và giữa các phân tử. Cấu trúc hạt của tinh bột có thể bị phá vỡ ít nhiều.

Nhóm tinh bột này có rất nhiều ứng dụng như tinh bột biến tính bằng acid được dùng để

phủ giấy, tăng độ bền của giấy, cải thiện chất lượng in… Trong công nghiệp thực phẩm,

tinh bột loại này dung để tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo.

Tinh bột oxi hóa cũng được xếp vào nhóm này. Một số loại tinh bột được oxi hóa bởi

KMnO4 trong môi trường acid được sử dụng thay thế agar, pectin trong sản xuất bánh

kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ hộp. Các sản phẩm tinh bột oxi hóa yếu

cũng được dung trong bánh mì để làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian

lên men và tăng chất lượng của bánh. Tinh bột oxi hóa bởi hydroclorit, H 2O2, HI và muối

của nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp giấy.

Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay đổi do các

nhóm hydroxyl ở cacbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hóa học hay đông trùng hợp với

một chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch polisaccarit có thể bị gắn vào nhau do các liên

kết dạng cầu nối.

Mức độ biến tính tính bột được dặc trưng bởi độ thế (Degree of substitution - DS). DS

là số nhóm hydroxyl bị thế trên một AGU (Anhydrous Glucose Unit). Như vậy, độ thế có

giá trị trong khoảng 0-3.

Trong trường hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt. Thông thường tinh bột loại

này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (được sử dụng để sản xuất các sản phẩm cần bảo

quản) như tinh bột axetat, tinh bột photphat, tinh bột oxi hóa…

Khi bị biến tính thì các cấu trúc tinh bột bị biến đổi khác nhau tùy theo các phương

pháp biến tính với các tác nhân vật lí, hóa học, sinh học.

15