Phaûn Öùng Thuûy Phaân Cuûa Tinh Boät

Amylopectin laø polymer maïch nhaùnh, ngoaøi maïch chính coù lieân keát α - 1,4 glucoside coøn coù nhaùnh lieân keát vôùi maïch chính baèng lieân keát α - 1,6 glucoside.

Hình 1.13: Caáu truùc amylopectin

Moái lieân keát nhaùnh naøy laøm cho phaân töû coàng keành hôn, chieàu daøi cuûa chuoåi maïch nhaùnh naøy khoaûng 25 - 30 đôn vò glucose. Phaân töû amylopectin coù theå chöùa tôùi 100000 đôn vò glucose.

Söï khaùc bieät giöõa amylose vaø amylopectin khoâng phaûi luoân luoân roõ neùt. Bôûi leõ ôû caùc phaân töû amylose cuõng thöôøng coù moät phaàn nhoû phaân nhaùnh do đoù cuõng coù nhöõng tính chaát gioáng nhö amylopectin.

Caáu taïo cuûa amylopectin coøn lôùn vaø dò theå hôn amylose nhieàu. Trong tinh boät tæ leä amylose/amylopectin khoaûng ¼. Tæ leä naøy coù theå thay đoåi phuï thuoäc thôøi tieát, muøa vuï vaø caùch chaêm boùn.

Caùc phaûn öùng tieâu bieåu cuûa tinh boät:

Phaûn öùng thuûy phaân:

Moät tính chaát quan troïng cuûa tinh boät laø quaù trình thuûy phaân lieân keát giöõa caùc đôn vò glucose baèng axít hoaëc baèng enzyme. Axit coù theå thuûy phaân tinh boät ôû daïng haït ban đaàu hoaëc ôû daïng hoà hoùa hay daïng paste coøn enzyme chæ thuûy phaân hieäu quaû ôû daïng hoà hoùa. Moät soá enzyme thöôøng duøng laø α - amylase, β - amylase.. Axit vaø enzyme gioáng nhau laø đeàu thuûy phaân caùc phaân töû tinh boät baèng caùch thuûy phaân lieân keát α - D (1,4) glycoside. Ñaëc tröng cuûa phaûn öùng naøy laø söï giaûm nhanh đoä nhôùt vaø sinh ra đöôøng.

Hình 1.14: Phaûn öùng thuûy phaân cuûa tinh boät

Caùc nhoùm hydroxyl trong tinh boät coù theå bò oxi hoùa taïo thaønh andehyt, xeton vaø taïo thaønh caùc nhoùm cacboxyl. Quaù trình oxi hoùa thay đoåi tuøy thuoäc vaøo taùc nhaân oxi hoùa vaø đieàu kieän tieán haønh phaûn öùng. Quaù trình oxi hoùa tinh boät trong moâi tröôøng kieàm baèng hypoclorit laø moät trong nhöõng phaûn öùng hay duøng, taïo ra nhoùm cacboxyl treân tinh boät vaø moät soá löôïng nhoùm cacbonyl. Quaù trình naøy coøn laøm giaûm chieàu daøi maïch tinh boät vaø taêng khaû naêng hoøa tan trong nöôùc, đaëc bieät trong moâi tröôøng loaõng.

Caùc nhoùm hydroxyl trong tinh boät coù theå tieán haønh ete hoùa, este hoùa. Moät soá monome vinyl đaõ đöôïc duøng đeå gheùp leân tinh boät. Quaù trình gheùp đöôïc thöïc hieän khi caùc goác töï do taán coâng leân tinh boät vaø taïo ra caùc goác töï do treân tinh boät ôû caùc nhoùm hydroxyl. Nhöõng nhoùm hydroxyl trong tinh boät coù khaû naêng phaûn öùng vôùi andehyt trong moâi tröôøng axit. Khi đoù xaûy ra phaûn öùng ngöng tuï taïo lieân keát ngang giöõa caùc phaân töû tinh boät gaàn nhau. Saûn phaåm taïo thaønh khoâng coù khaû naêng tan trong nöôùc.

Phaûn öùng taïo phöùc:

Phaûn öùng raát đaëc tröng cuûa tinh boät laø phaûn öùng vôùi iod. Khi töông taùc vôùi iod, amylose seõ cho phöùc maøu xanh đaëc tröng. Vì vaäy, iod coù theå coi laø thuoác thöû đaëc tröng đeå xaùc đònh haøm löôïng amylose trong tinh boät baèng phöông phaùp traéc quang.

Ñeå phaûn öùng đöôïc thì caùc phaân töû amylose phaûi coù daïng xoaén oác đeå hình thaønh đöôøng xoaén oác đôn cuûa amylose bao quanh phaân töû iod. Caùc dextrin coù ít hôn 6 goác glucose khoâng cho phaûn öùng vôùi iod vì khoâng taïo đöôïc moät voøng xoaén oác hoaøn chænh. Axit vaø moät soá muoái nhö KI, Na SO taêng cöôøng đoä phaûn öùng.

2 4

Amylose vôùi caáu hình xoaén oác haáp thuï đöôïc 20% khoái löôïng iod, töông öùng vôùi moät voøng xoaén moät phaân töû iot. Amylopectin töông taùc vôùi iod cho maøu naâu tím. Veà baûn chaát phaûn öùng maøu vôùi iod laø hình thaønh neân hôïp chaát haáp thuï.

Ngoaøi khaû naêng taïo phöùc vôùi iod, amylose coøn coù khaû naêng taïo phöùc vôùi nhieàu chaát höõu cô coù cöïc cuõng nhö khoâng cöïc nhö: caùc röôïu no, caùc röôïu thôm, phenol, caùc xeton phaân töû löôïng thaáp.

Tính haáp thuï cuûa tinh boät:

Haït tinh boät coù caáu taïo loã xoáp neân khi töông taùc vôùi caùc chaát bò haáp thuï thì beà maët trong vaø ngoaøi cuûa tinh boät đeàu tham döï. Vì vaäy trong quaù trình baûo quaûn, saáy vaø cheá bieán caàn phaûi heát söùc quan taâm tính chaát naøy. Caùc ion lieân keát vôùi tinh boät thöôøng aûnh höôûng đeán khaû naêng haáp thuï cuûa tinh boät. Khaû naêng haáp thuï cuûa caùc loaïi tinh boät phuï thuoäc caáu truùc beân trong cuûa haït vaø khaû naêng tröông nôû cuûa chuùng.

Khaû naêng haáp thuï nöôùc vaø khaû naêng hoøa tan cuûa tinh boät:

Xaùc đònh khaû naêng haáp thuï nöôùc vaø khaû naêng hoøa tan cuûa tinh boät cho pheùp đieàu chænh đöôïc tæ leä dung dòch tinh boät vaø nhieät đoä caàn thieát trong quaù trình coâng nghieäp, coøn coù yù nghóa trong quaù trình baûo quaûn, saáy vaø cheá bieán thuûy nhieät. Raát nhieàu tính chaát chöùc naêng cuûa tinh boät phuï thuoäc vaøo töông taùc cuûa tinh boät vaø nöôùc (tính chaát thuûy nhieät, söï hoà hoùa, taïo gel, taïo maøng). Ngoaøi ra, noù cuõng laø cô sôû đeå löïa choïn tinh boät bieán hình thích hôïp cho töøng öùng duïng cuï theå. Ví duï: đeå saûn xuaát caùc saûn phaåm nöôùc uoáng hoøa tan nhö caø pheâ, traø hoøa tan thì neân choïn tinh boät bieán hình naøo coù đoä hoøa tan cao nhaát.

Nhöõng tính chaát vaät lí cuûa huyeàn phuø tinh boät trong nöôùc:

- Ñoä tan cuûa tinh boät:

Amylose môùi taùch töø tinh boät coù đoä tan cao hôn song khoâng beàn neân nhanh choùng bò thoaùi hoùa trôû neân khoâng hoøa tan trong nöôùc. Amylopectin khoù tan trong nöôùc ôû nhieät đoä thöôøng maø chæ tan trong nöôùc noùng.

Tinh boät bò keát tuûa trong coàn, vì vaäy coàn laø moät taùc nhaân toát đeå taêng hieäu quaû thu hoài tinh boät

- Söï tröông nôû:

Khi ngaâm tinh boät vaøo nöôùc thì theå tích haït taêng do söï haáp thuï nöôùc, laøm cho haït tinh boät tröông phoàng leân. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng tröông nôû cuûa haït

tinh boät. Ñoä taêng kích thöôùc trung bình cuûa moät soá loaïi tinh boät khi ngaâm vaøo nöôùc nhö sau: tinh boät baép: 9,1%, tinh boät khoai taây: 12,7%, tinh boät saén: 28,4%.

- Tính chaát hoà hoùa cuûa tinh boät:

Nhieät đoä đeå phaù vôõ haït chuyeån tinh boät töø traïng thaùi đaàu coù möùc đoä oxi hoùa khaùc nhau thaønh dung dòch keo goïi laø nhieät đoä hoà hoùa. Phaàn lôùn tinh boät bò hoà hoùa khi naáu vaø traïng thaùi tröông nôû đöôïc söû duïng nhieàu hôn ôû traïng thaùi töï nhieân. Caùc bieán đoåi hoùa lí khi hoà hoùa nhö sau: haït tinh boät tröông leân, taêng đoä trong suoát vaø đoä nhôùt, caùc phaân töû maïch thaúng vaø nhoû thì hoøa tan vaø sau đoù töï lieân hôïp vôùi nhau đeå taïo thaønh gel. Nhieät đoä hoà hoùa khoâng phaûi laø moät đieåm maø laø moät khoaûng nhieät đoä nhaát đònh. Tuøy đieàu kieän hoà hoùa nhö nhieät đoä, nguoàn goác tinh boät, kich thöôùc haït vaø pH maø nhieät đoä phaù vôõ vaø tröông nôû cuûa tinh boät bieán đoåi moät caùch roäng lôùn.

Baûng 1.3: Nhieät đoä hoà hoùa cuûa moät soá loaïi tinh boät

Tinh boät töï nhieân

0 Nhieät đoä hoà hoùa (t C)
Ngoâ	62-73
Ngoâ neáp	62-72
Luùa mieán	68-75
Luùa mieán neáp	67-74
Gaïo	68-74
Luùa mì	59-62
Saén	52-59
Khoai taây	59-70

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 96 trang tài liệu này.

- Ñoä nhôùt cuûa hoà tinh boät:

Moät trong nhöõng tính chaát quan troïng cuûa tinh boät coù aûnh höôûng đeán chaát löôïng vaø keát caáu cuûa nhieàu saûn phaåm thöïc phaåm đoù laø đoä nhôùt vaø đoä deûo. Phaân töû tinh boät coù nhieàu nhoùm hydroxyl coù khaû naêng lieân keát đöôïc vôùi nhau laøm cho phaân töû tinh boät taäp hôïp laïi, giöõ nhieàu nöôùc hôn khieán cho dung dòch coù đoä đaëc, đoä dính, đoä deûo vaø đoä nhôùt cao hôn. Yeáu toá chính aûnh höôûng đeán đoä nhôùt cuûa dung dòch tinh boät laø đöôøng kính bieåu kieán cuûa caùc phaân töû hoaëc cuûa caùc haït phaân taùn, đaëc tính beân trong cuûa tinh boät nhö kích thöôùc, theå tích, caáu truùc, vaø söï baát đoái xöùng cuûa phaân töû. Noàng đoä tinh boät, pH, nhieät đoä, taùc nhaân oxy hoùa, caùc thuoác thöû phaù huûy lieân keát hydro đeàu laøm cho töông taùc cuûa caùc phaân töû tinh boät thay đoåi do đoù laøm thay đoåi đoä nhôùt cuûa dung dòch tinh boät.

- Khaû naêng taïo gel vaø söï thoaùi hoùa gel:

Tinh boät sau khi hoà hoùa vaø đeå nguoäi, caùc phaân töû seõ töông taùc nhau vaø xaép xeáp laïi moät caùch coù traät töï đeå taïo thaønh gel tinh boät vôùi caáu truùc maïng 3 chieàu. Ñeå taïo đöôïc gel thì dung dòch tinh Boät phaûi coù noàng đoä đaäm đaëc vöøa phaûi, phaûi đöôïc hoà hoùa đeå chuyeån tinh boät thaønh traïng thaùi hoøa tan vaø sau đoù đöôïc đeå nguoäi ôû traïng thaùi

yeân tónh. Trong gel tinh boät chæ coù caùc lieân keát hydro tham gia, coù theå noái tröïc tieáp caùc maïch polyglucozit hoaëc giaùn tieáp qua phaân töû nöôùc.

Khi gel tinh boät đeå nguoäi moät thôøi gian daøi seõ co laïi vaø löôïng dòch theå seõ thoaùt ra, goïi laø söï thoaùi hoùa. Quaù trình naøy seõ caøng taêng maïnh neáu gel đeå ôû laïnh đoâng roài sau đoù cho tan giaù.

1.1.4 ÖÙng duïng:[ 1 ]

a. Coâng nghieäp thöïc phaåm:

- Chaát oån đònh trong söõa chua.

- Chaát đoän: laøm taêng đoä đaëc trong suùp vaø traùi đoùng hoäp, kem.

- Chaát keát noái: laøm quaùnh saûn phaåm, giuùp thöïc phaåm khoâng bò khoâ khi naáu ( nhö xuùc xích, thòt hoäp,…)

- Chaát oån đònh: Söû duïng khaû naêng giöõ nöôùc cao, nhö trong kem, boät nôû.

- Chaát laøm đaëc: Söû duïng đaëc tính boät nhaõo, nhö trong suùp, thöùc aên cho treû em, nöôùc chaám, nöôùc duøng.

- Saûn xuaát baùnh quy xoáp.

- Chaát phuï gia trong saûn xuaát gioø chaû.

o. Coâng nghieäp deät:

Hoà chì đeå giaûm đöùt treân khung deät (tinh boät bieán đoåi). Tinh boät duøng cho giai đoaïn in laøm đaëc chaát nhuoäm vaø giöõ maøu. Tinh boät duøng cho giai đoaïn thaønh phaåm seõ taêng đoä cöùng vaø troïng löôïng (tinh boät thöôøng hoaëc tinh boät oxi hoùa).

p. Coâng nghieäp giaáy:

- Taêng cöôøng đoä chaéc, taêng söùc choáng neáp gaáp.

- Laøm taêng beà maët vaø đoä beàn, duøng cho giaáy gôïn soùng, giaáy eùp vaø giaáy bìa cöùng.

q. Coâng nghieäp leân men coàn vaø saûn xuaát caùc acid höõu cô nhö acid itaconic, acid citric.

r. Coâng nghieäp saûn xuaát xaø boâng vaø chaát taåy röûa:

Duøng nhö chaát đoän trong xaø boâng vaø chaát taåy röûa vôùi noàng đoä toái đa 15%. Tinh boät coù theå đöôïc söû duïng cho muïc đích naøy đeå taïo đoä nhôùt vaø maøu saéc đoàng đeàu.

s. Coâng nghieäp döôïc phaåm:

Ñöôïc saûn xuaát thuoác vieân. Tinh boät cuõng đöôïc söû duïng trong moät soá daïng thuoác tröø saâu daïng boät.

t. Trong ngheà laøm vöôøn:

Tinh boät thöôøng đöôïc söû duïng trong caùc dung dòch thuoác phun.

u. Trong lónh vöïc choáng chaùy:

Tinh boät đöôïc saûn xuaát đeå saûn xuaát nhieàu loaïi vaûi khoâng chaùy.

v. Trong ngaønh saûn xuaát chaát noå:

Tinh boät đöôïc söû duïng nhö moät chaát đoän coù khaû naêng chaùy, nhö chaát lieân keát ôû đaàu dieâm vaø phaùo boâng. Ngoaøi vai troø thay theá cho keo daùn đaét tieàn hôn, tinh boät saén coøn đoùng vai troø laø chaát laøm đaëc vaø chaát lieân keát deã bò oxy hoùa đeå daãn tôùi hieän töôïng chaùy. Löôïng tinh boät theâm vaøo töø 13 – 14 %.

w. Trong buøn khoan:

Tinh boät oxy hoùa đöôïc söû duïng nhö chaát phaân taùn trong buøn khoan.

x. Trong ngaønh xöû lyù da thuoäc:

Tinh boät oxy hoùa vaø sodium isophthallate taïo ra moät hoùa chaát raát toát duøng trong xöû lyù da.

y. Trong ngaønh saûn xuaát myõ phaåm: tinh boät söû duïng nhö moät chaát pha loaõng trong nhieàu loaïi phaán vaø trong saûn xuaát daàu goäi đaàu.

z. Nhöõng coâng duïng trong coâng nghieäp khaùc:

- Saûn xuaát bao plastic töï hoaïi.

- Saûn xuaát voû xe.

- Saûn xuaát vaùn eùp.

- Saûn xuaát boät giaët.

- Saûn xuaát thöùc aên gia suùc.

Söû duïng laøm chaát keát dính: söû duïng tinh boät photphate cuøng vôùi tinh boät töï nhieân, borate, xuùt duøng laøm chaát keát dính giaáy loùt laøn soùng đeå baûo quaûn thuûy tinh.

1.4 Toång quan enzyme amylase:

Amylase laø moät loaïi enzyme coù yù nghóa quan troïng veà maët sinh lí, thöông maïi vaø lòch söû. Enzym naøy coøn goïi laø diastase (xuaát phaùt töø Hi Laïp coù nghóa laø phaân giaûi).

Amylase thuoäc nhoùm enzyme thuûy phaân, xuùc taùc phaân giaûi caùc lieân keát glucoside noäi phaân töû trong caùc polysaccharide vôùi söï tham gia cuûa nöôùc. Chuùng thuûy phaân tinh boät, glycogen, dextrin thaønh glucose, maltose vaø dextrin.

Amylase laø moät trong nhöõng heä enzyme quan troïng nhaát trong ngaønh coâng ngheä sinh hoïc hieän nay do coù nhöõng öùng duïng heát söùc roäng raõi trong coâng nghieäp thöïc phaåm, döôïc phaåm, coâng nghieäp leân men, coâng nghieäp deät vaø coâng nghieäp giaáy.

Amylase đöôïc tu nhaän töø haït naûy maàm, naám moác, naám men, vi khuaån. trong đoù amylase đöôïc thu nhaän töø malt vôùi soá löôïng nhieàu nhaát chuû yeáu duøng trong saûn xuaát bia.

1.2.1 Tính chaát cuûa enzyme amylase:

Hieän nay, ngöôøi ta coù 6 loaïi enzyme amylase, trong đoù α –amylase, β – amylase, γ –amylase (hay glucoamylase) thuûy phaân caùc lieân keát α –1,4 glucosid cuûa tinh boät, glycogen vaø caùc polysaccharide đoàng loaïi. Caùc amylase coøn laïi: glucanhydroase thuûy phaân caét caùc lieân keát α –1,6 glucoside. Saùu loaïi amylase naøy đöôïc xeáp thaønh 2 nhoùm: endoamylase vaø exoamylase.

Endoamylase: goàm coù α –amylase vaø nhoùm enzyme khöû nhaùnh. Nhoùm enzyme khöû nhaùnh naøy đöôïc chia laøm hai loaïi: khöû tröïc tieáp laø pullulanase, khöû giaùn tieáp laø transglucosyase vaø amylo 1,6 glucosidease. Caùc enzyme naøy thuûy phaân caùc lieân keát beân trong cuûa chuoãi polysacchaside.

Exonuclease: goàm coù β - amylase vaø γ - amylase. Ñaây laø nhöõng enzyme thuûy phaân tinh boät töø đaàu khoâng khöû cuûa polycaccharide.

Amylase

Exoamylase

Endoamylase

β -amylase

γ -amylase

Enzyme

khöû nhaùnh

α -amylase

Khöû tröïc tieáp α -dextrin 6 glucanohydrase

Khöû giaùn tieáp oligo 1,6 glucosidease

Hình 1.15 :Sô đoà caùc enzyme endoamylase vaø exoamylase

Trong kieåu phaân caét giaùn tieáp (amylo 1,6 glucoside), tröôùc heát caàn phaûi loaïi boû moät oligosacchaside bôûi transglucoside ase, đeå laïi moät glucose lieân keát vôùi moät tetrasactraride taïo thaønh lieân keát 1,6 glucoside.

Caùc daïng amylo khoâng chæ khaùc nhau ôû đaëc tính maø coøn khaùc nhau ôû pH hoaït đoäng vaø tính oån đònh nhieät. Toác đoä phaûn öùng amylase phuï thuoäc vaøo pH, nhieät, möùc đoä polymer hoaù cô chaát.

Caùc enzyme amylase töø caùc nguoàn khaùc nhau seõ coù tính chaát, cô cheá taùc duïng vaø saûn phaåm cuoái cuøng cuûa quaù trình thuyû phaân khaùc nhau.

Amylase töø caùc nguoàn khaùc nhau seõ coù tính chaát, thaønh phaàn, nhieät đoä, pH toái öu vaø đaëc đieåm thuyû phaân khaùc nhau.