CHƯƠNG 4: NGUỒN KHAI THÁC VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC SẢN XUẤT

Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Công thức cấu tạo của Dextrin vòng

Maltodextrin là một dạng của dextrin vòng được tạo ra từ nhiều loại tinh bột như

bắp, lúa mì…được dùng như gia vị. Maltodextrin có thể gây nhức đầu với người dị ứng

với mononatri glutamate(MSG) hay là mì chính.

Trong quá trình Dextrin hoá thường xảy ra hai phản ứng:

+ Phản ứng phân giải tinh bột thành sản phẩm có khối lượng phân tử thấp.

+ Phản ứng tái trùng hợp các sản phẩm vừa tạo thành ở trên, chủ yếu bằng

liên kết 1,6-glucoside, khi đó cấu trúc phân tử có độ phân nhánh cao.

Ở giai đoạn đầu, phản ứng thuận yếu, vì độ nhớt của tinh bột lúc này bị giảm khá

mạnh. Khi nhiệt độ tăng cao thì xảy ra phản ứng tái trùng hợp trở thành phản ứng chính.

Ngoài ra ở nhiệt độ cao còn xảy ra phản ứng chuyển glucoside: các liên kết 1,4-glucoside

trong amylose lúc này sẽ chuyển thành liên kết 1,6-glucoside bền hơn.

3. Trộn với chất rắn trơ:

Tinh bột có ái lực lớn đối với nước nên khi hòa tan trực tiếp vào trong nước thì

tinh bột sẽ bị vón cục. Do đó để tinh bột hòa tan tốt, đầu tiên trộn tinh bột với chất rắn

trơ, các chất không phải ion như saccarose. Trộn lẫn đồng đều với các chất này sẽ làm

cho hạt tinh bột cách đều nhau về vật lý, cho phép chúng hydrat hoá một cách độc lập và

không liên kết lại thành cục.



45



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



II. Phương pháp hóa học:

Có nhiều loại biến tính hóa học gây ra cho tinh bột để tạo ra nhiều đặc điểm về

chức năng. Hầu hết quá trình biến tính đều diễn ra trong bình nơi có những chất phản ứng

cần thiết, nhiệt độ, áp suất cần thiết cho tinh bột. Khi các sản phẩm như mong muốn được

tạo thành, phản ứng bị tạm dừng bởi sự cộng hợp các chất phản ứng khác. Phức hệ tinh

bột biến tính được tinh chế để loại đi muối,chất cặn...và cuối cùng được cô cạn khoảng

12% và được đem đi đóng gói.

Tinh bột được biến tính để thay đổi tính chất của tinh bột. Tinh bột ở dạng hột

không tan trong nước mà sẽ phình lên khi nhồi trộn với nước và có thể được nung nóng

để tạo ra hồ. Hồ tinh bột không vững vàng khi bị tác động bởi các yếu tố như cắt, acid

hay ướp lạnh. Dưới những tác động này, sự thoát hơi nước sẽ xảy ra dẫn đến thối hóa và

làm giảm giá trị của tinh bột. Nước được giải phóng sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình chế

biến thực phẩm vốn rất nhạy cảm đối với vi sinh vật. Tuy nhiên tính chất của tinh bột

chưa biến tính có thể được thay thế bởi biến tính hóa học. Biến tính hóa học bắt đầu từ

việc tách rời riêng rẽ phân tử tinh bột bằng nhiệt độ, cơ học hay trộn với các chất hóa học

bền vững khác với sự có mặt của nước, phổ biến nhất là nhiệt độ.

Dưới tác động của tác nhân hóa học thì tinh bột bị thay đổi tính chất. Dựa trên

bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, tinh bột biến tính bằng hóa chất

được chia thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột thay thế.

1. Tinh bột cắt:

Tính chất: Độ nhớt thấp, mạch của tinh bột bị cắt bởi acid, chất oxy hóa 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 hóa 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 hóa, tinh bột xử lý nhiệt ẩm, tinh bột-pro

a)Tinh bột oxy hóa:

46



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Tinh bột có thể được oxy hoá bởi 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 C 2 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 C 2 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 C 1.

Nhưng nếu phân tử có cấu trúc chuỗi dài gồm hàng trăm glucopyranose thì chỉ có một C 1

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 C 6 của

amylopectin không thể xảy ra phản ứng được vì có liên kết 1-6, do đó chủ yếu xảy ra ở vị

47



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



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 -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 có mặt của các chất hóa học khác như H 3PO4,

methylxenlulose… làm phân hủy một phần hay hòan tòan cấu trúc hạt.

Ứng dụng: giữ ẩm cho bánh kẹo, kem…

c) Tinh bột-pro:

48



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Nếu quá trình xử lý nhiệt ẩm có độ ẩm rất lớn sẽ tạo ra dạng tinh bột-pro.

Ứng dụng: dùng trong kỹ thuật và công nghệ thực phẩm.

2. Tinh bột thay thế:

Tinh bột thay thế có tính chất thay đổi do liên kết với chất hóa học hoặc do

polymer hóa với hợp chất cao phân tử.

Các dạng tinh bột thay thế:

+ Tinh bột có hai mạch polysaccharide liên kết với nhau bằng những liên

kết cầu nối.

+ Tinh bột liên kết với cấc chất vơ cơ, hữu cơ.

+ Tinh bột ester

+ Tinh bột polymer hóa

a) Tinh bột có hai mạch polysaccharide liên kết với nhau bằng những

liên kết cầu nối:

Quá trình tạo liên kết ngang l quá trình tạo ra liên kết ester giữa các nhánh của

phân tử amylopectin lớn. Thông 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 l amylopectin được giữ lại do các hạt có liên kết

phosphate ester được thiết lập giữa các nhánh của phân tử tinh bột. Hợp chất tạo thành

được xem như l ester tinh bột hay di-starch phosphate.

Quá trình tạo liên kết ngang thay đổi bản chất quá trình hồ hóa tinh bột. Quá

trình đòi 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 nó và có ít hoặc không có sự thối hóa 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 nó còn làm cho

hồ tinh bột đã qua chế biến có kết cấu ngắn, do đó khắc phục được cảm giác không ngon

miệng và các vấn đề nảy sinh của tinh bột không biến tính.

Số lượng cầu phosphate có 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

49



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



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

Mazaca 3541X

Mazaca 3543X

Mazaca 3544X

Mazaca 3545X



pH

4.5-6.0

305-5.0

2.6-4.0

2.0-3.0



50



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Công thức cấu tạo tinh bột có 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 ty thuộc vào sự thay thế. Quá trình thay thế diễn ra và tinh

bột được trung hòa, lọc , rửa sạch và làm khô. 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 2-10 oC tùy thuộc vào mức độ

thay thế. Tinh bột biến tính hai lần ở những dạng này sẽ không bị thối hóa, thậm chí ở

nhiệt độ dưới điểm đông 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.



51



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



Tinh bột được acetyl hóa với acetic

andhyric



Tinh bột được Hydroxyl propyl

hóa

52



Tiểu luận phụ gia thực phẩm







GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



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 hóa 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.



53



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



+ Các tinh bột biến tính dạng này luôn thể hiện tính kỵ nước rất mạnh, và 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 90 oC thì bị hydro hóa hoàn

toàn và không thể xảy ra phản ứng như tinh bột thay thế được sản xuất ở 50oC.



54



Tiểu luận phụ gia thực phẩm



GVHD: Lê Văn Nhất Hoài



+ Bên trái hình trên là tinh bột biến tính dạng telomere ở 50 oC,bên phải là ở

90oC.Ở 50oC trông tinh thể giống như tinh bột tự nhiên, nhưng ở 90 oC 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 ((C 2H5)2-N-CH2CH2-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 H 2O. 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 50 oC trong vài giờ để

55