Dụng Cụ, Thiết Bị Và Phương Pháp Nghiên Cứu

Về phương pháp biến tính oxy hoá, Tạ. T. Quyên và cộng sự [8] đã dùng KMnO4 5% tỉ lệ 0,3% kết hợp với HCl 10% cho vào quá trình biến tính tinh bột với tỉ lệ 1,5% so với tổng lượng tinh bột. Kết quả thu được tinh bột có khả năng tạo gel cao. Còn nếu tinh bột sắn bị oxy hoá bằng NaClO nồng độ 3 – 4% theo Cl- và thời gian oxy hoá từ 5 – 6 giờ có thể ứng dụng làm chất keo tinh bột trong công nghiệp dệt thay thế tinh bột ngô. Tác giả đã tiến hành biến tính tinh bột sắn với tác nhân oxy hoá là KMnO4 nồng độ 0,25 – 0, % trong môi trường axit nồng độ 3% khối lượng tinh bột. Kết quả nghiên cứu cho phép thay thế một phần aga bằng tinh bột oxy hoá trên trong sản xuất bánh kẹo. Còn khi oxy hoá tinh bột tinh bột bằng hỗn hợp KMnO4 với tỉ lệ 0,4-1% và K rO4 tỉ lệ 0,6-0,9% so với khối lượng tinh bột thì sản phẩm tinh bột biến tính trên được sử dụng làm chất phụ gia cho bánh mì nướng. Kết quả khi thêm 0,5% tinh bột oxy hoá vào bánh mì thì thể tích bánh tăng được 3 - 7%, ruột bánh mềm và xốp hơn so với bánh mì không bổ sung tinh bột oxy hoá. M.V. Lề và các cộng sự [10] đã xử lý tinh bột sắn bằng KMnO4 nồng độ 6 mg/l trong môi trường axit HCl nồng độ 0,8% để tẩy trắng và làm biến tính tinh bột. Để sản xuất bánh đa nem, các tác giả trên đã pha trộn 50% tinh bột gạo với 50% tinh bột sắn nguyên thể. Sản phẩm nghiên cứu được có chất lượng tốt tương đương với bánh sản xuất từ tinh bột gạo và đã được nhiều cơ sở ứng dụng. H. S. Tráng [23] đã nghiên cứu ảnh hưởng c a điều kiện và môi trường ghép acrylonitril lên tinh bột, xử lý sơ bộ tinh bột lên quá trình đồng trùng hợp ghép và ảnh hưởng c a đồng trùng hợp ghép tinh bột tự nhiên với hệ acrylonitril-metyl acrylat.

Hiện nay, các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học và công nghiệp thực phẩm cũng chú trọng đến việc sử dụng chế phẩm enzim để sản xuất các sản phẩm thuỷ phân tinh bột bằng con đường sinh học như: Đã nghiên cứu sản xuất maltodextrin bằng enzim amilaza dùng trong thực phẩm và dược phẩm có chỉ số DE từ 15 đến 30 từ tinh bột sắn, sử dụng chế phẩm enzim amilaza c a nước cộng hoà Litva sản xuất [125]. Sản phẩm được ứng dụng làm chất phụ gia để sấy phun sữa dừa bước đầu có kết quả nhất định.

Đã nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai mì bằng amilaza với các nguồn khác nhau từ các vi khuẩn Bacillus, nấm mốc aspergillus, lúa và hạt đậu nảy mầm. Kết quả nghiên cứu ứng dụng chế phẩm enzim c a Novo Đan Mạch để thu nhận đường glucozơ tinh thể từ tinh bột sắn, bước đầu đã có những thành công nhất định [26]. Cũng năm này, một số tác giả đã cho công bố đề tài nghiên cứu sản xuất malto – dextrin sử dụng trong sản xuất thức ăn, thức ăn trẻ em.

Viện hóa học công nghiệp đã nghiên cứu lựa chọn tinh bột phù hợp để sản xuất explotab CLV và làm dược dụng amidon [6]. Viện công nghiệp thực phẩm đã nghiên cứu lựa chọn tinh bột đ tiêu chuẩn chất lượng làm tá dược [15]. Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Hóa học đã nghiên cứu ghép tinh bột với vinyl monome lên tinh bột với hệ khơi mào amoni pesunfat, chế tạo vật liệu polyme siêu hấp thụ nước sử dụng cho nông nghiệp như AMS-1(Acrylic acid modified tapioca starch), AMS-2 (Acrylamit acid modified tapioca starch) [19]. Tuy vậy tinh bột biến tính chưa có nhiều nghiên cứu được áp dụng đưa ra thực tế.

Từ đánh giá tổng quan về biến tính tinh bột và xuất phát từ yêu cầu thực tế, đề tài "Nghiên cứu biến tính tinh bột bằng một số tác nhân hóa học và ứng dụng” được xây dựng và thực hiện.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 190 trang tài liệu này.

2.1. Nguyên liệu, hoá chất

- Tinh bột sắn (Công ty lương thực Hà Tây) có trọng lượng phân tử trung bình (TLPT) 860.000 đvc, độ ẩm là 18%, độ nhớt hồ tinh bột ở 50C > 500cp

- Axit clohydric (HCl) 36%, axit sunfuric (H2SO4) và axit nitric (HNO3) 60% (Trung Quốc)

- Nước Javen sản phẩm phụ nhà máy Hoá chất Việt Trì có hàm lượng clo hoạt động ~80g/l.

- Natrihydrophotphat dodecahydrat (Na2HPO4.12H2O)( Merk, Đức).

- Axit acrylic C3H4O2 (CH2=CH–COOH) (c a hãng LG): tan trong nước, d = 1,03g/cm3, M 72,06g/mol, điểm chảy 13-14C, điểm sôi 141C, được cất lại dưới áp suất thấp và bảo quản ở - 5oC trước khi sử dụng.

- Acrylamit C3H5NO (CH2=CH–CONH2) (PA- Trung Quốc): tan trong nước, d = 1,12 g/cm3, M 71,08g/mol, điểm chảy 82-85C, được sử dụng không qua kết tinh lại.

- Kali pesunfat K2S2O8 (KPS) (Trung Quốc): tan trong nước (độ tan 5,29g/100ml ở 20C), M = 270,332g/mol, điểm chảy <100C (phân huỷ), được kết tinh lại hai lần trước khi sử dụng.

Các dung dịch đệm: CH3COONa + CH3COOH (pH = 4); NaH2PO4 + NaH2PO4 (pH = 7); NaHCO3 (pH = 8,5); Na2CO3 + NaHCO3 (pH = 10).

- Các hoá chất dùng cho quá trình nghiên cứu đều ở dạng tinh khiết bao

gồm:

Dung dịch chuẩn NaOH 0,1N (Merck, Đức), (Trung Quốc), đồng sulfate,

sắt sulfate (FeSO4) và Na2S2O3 etanol (C2H5OH), metanol (CH3OH), axeton (CH3COCH3), hydroquinon, kali iodua (KI), ống chuẩn và các hoá chất thông thường khác.

2.2. Dụng cụ, thiết bị và phương pháp nghiên cứu

* Dụng cụ cơ bản: Dụng cụ th y tinh, hệ thống truyền nhiệt, nhiệt kế, máy đo độ nhớt rookfield, cân phân tích, hút chân không, cốc thuỷ tinh, pipet, pH meter (Trung Quốc), t sấy chân không Karl Kolb và các dụng cụ khác....

* Các phương pháp phân tích

- Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen: được đo trên máy nhiễu xạ ơnghen SIEMENS D5000 tại Viện khoa học vật liệu- Viện khoa học và công nghệ Việt

Nam với điều kiện đo: tế bào CuK∞ (λ 0.15406 nm), U 5 kV, I 5 mA, góc quét (ω-2θ) từ 5o-50o.

- Giản đồ phân tích nhiệt DSC: được ghi trên máy DSC-60 Shimadzu (Nhật Bản) tại Khoa hoá - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Tốc độ gia nhiệt 10oC/phút từ 40 đến 140oC.

- Chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM): được thực hiện trên máy FESEM tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện khoa học và công nghệ Việt Nam.

- Giản đồ phân bố kích thước hạt: được đo trên máy quang phổ tán xạ laze Horiba tại phòng công nghệ hoá dầu, Trường Đại học ách khoa Hà Nội.

- Hàm lượng tro và độ ẩm của tinh bột: được xác định theo phương pháp phân tích thành phần hoá học c a AOAC (Association of Official Agricultural Chemists). Sấy và cân chén nung tới khối lượng không đổi. Cân chính xác một lượng mẫu cho vào lò nung ở 525C và nung tới khối lượng không đổi. Hàm lượng tro được tính bởi công thức:

Hàm lượng tro =

m2 m1 x 100%

Trong đó: m2: khối lượng mẫu trước khi nung. m1: khối lượng mẫu sau khi nung.

- Phổ hồng ngoại được thực hiện trên Quang phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier FTI IMPACT Nicolet 410 trong vùng 4000-400cm-1 tại Phòng Phổ hồng ngoại, Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Mẫu được sấy khô 2 ngày trong t sấy chân không ở 60C và sử dụng kỹ thuật ép viên với KBr.

- Phân tích nhiệt trọng lượng TGA (Thermal Gravimetric Analysis) và phân tích nhiệt vi sai DTA (Differential Thermal Analysis) được thực hiện trên thiết bị phân tích nhiệt TA-50 Shimadzu tại Phòng Phân tích nhiệt, Viện Hoá học, Viện KH&CN Việt Nam. Các mẫu đều được phân tích trong khí quyển nitơ với tốc độ gia nhiệt 100/phút từ nhiệt độ phòng đến 700C.

- Diện tích bề mặt và thể tích lỗ xốp được thực hiện tại Viện Công nghệ xạ hiếm trên máy COULTE SA 100 bằng phương pháp hấp phụ- giải hấp N2 lỏng ở 77,35K, P/P00,2 (đối với xác định diện tích bề mặt) và P/P00, 8 (đối với xác định thể tích lỗ xốp), sấy khô mẫu ở 120C.

- Xác định hàm lượng photpho: Hoà tan 1,5g Na2CO3 với 5 ml nước cất sau đó cho 2,5 g mẫu tinh bột vào và khuấy đều. Hỗn hợp được đun đến cạn và không có hơi bay ra. Sau đó mẫu được đốt cháy trong lò nung ở 550C trong 12h. Phần còn lại được làm nguội đến nhiệt độ phòng, thêm 2ml HCl 24% và 10ml nước cất. Dung dịch được chuyển vào cốc có 20ml nước cất. Sau đó cho thêm nước cất vào để tạo thành thể tích 50ml. Sau khi lọc qua phễu, dung dịch được pha loãng thành 250ml. Dùng 10g dung dịch hoà tan với 2ml thuốc thử molybdat/vanadat và để dung dịch ở nhiệt độ phòng trong 45 phút. Đo độ hấp

thụ quang c a mẫu ở bước sóng 4 5 nm trên quang phổ kế ACHD2000. Phần trăm photpho được tính theo đường chuẩn.

* Chuẩn bị đường chuẩn:

NaH2PO4 được sử dụng để xây dựng đường chuẩn trong thực nghiệm. Cân chính xác 1, 7g NaH2PO4 rồi hoà tan trong nước cất. Dung dịch được chuẩn tới 100 ml, lúc này nồng độ P là 0,5%, sau đó pha loãng thành 1 dãy. 2 ml dung dịch HCl 25% được thêm vào và thể tích dung dịch được chuẩn hoá thành 10 ml bằng nước cất. 10 ml c a từng dung dịch pha loãng được hút bằng pipet và trộn lẫn với 2ml thuốc thử molipdat/ vanadat và giữ ở nhiệt độ phòng trong 45 phút. Độ hấp thụ quang c a các dung dịch được đo ở bước sóng 4 5 nm và xây dựng đường chuẩn.

Độ thế (DS) c a tinh bột photphat monoeste được tính theo công thức:

DS =

162P

3100 102P

Trong đó: P là % photpho c a tinh bột photphat hoá, DS là độ thế.

- Độ bền lạnh đông - tan giá : Độ bền lạnh đông – tan giá được đo bằng lượng nước chảy ra sau năm chu kỳ liên tiếp c a quá trình lạnh đông tan giá. Cân chính xác 2,5 g mẫu khuấy đều trong 50ml nước cất rồi hồ hoá ở 100C sao cho không còn hơi nước bay ra. Chuyển mẫu sang đĩa petri, cân khối lượng mẫu hồ sau đó làm lạnh mẫu ở 0C trong 24 giờ. Lấy mẫu ra để tan giá rồi lại thực hiện thêm 5 chu kỳ nữa. Sau đó để tan giá và cân khối lượng dịch chảy ra.

Độ bền lạnh đông tan giá được xác định theo công thức:

Độ bền đông lạnh tan giá

m1 x100%

trong đó: m1: khối lượng dịch chảy ra.

m : khối lượng hồ.

- Độ trong của hồ tinh bột :Độ trong c a hồ được xác định bằng cách đo độ truyền qua (T%) c a dung dịch tinh bột 1% sau khi đK hồ hóa ở 100C trong

0 phút ở bước sóng 650nm trên quang phổ kế HACH – D2000.

- Các mẫu tinh bột tự nhiên và biến tính sau khi sấy khô và nghiền nhỏ được sử dụng để chế tạo viên nén theo phương pháp nén trực tiếp. Trộn đều 99,5% khối lượng tinh bột (tự nhiên hoặc biến tính) với 0,5% khối lượng magiê sterat (chất bôi trơn), sau đó hỗn hợp được đưa vào máy ép viên (Fette, Germany) với lực nén là 4kN. Điều chỉnh máy ép viên sao cho khối lượng c a mỗi viên nén là không đổi 300 ± 0 mg (Viên nén được chế tạo tại Công ty Dược phẩm Hà Thành).

- Độ bền nén c a các viên nén được đo bằng máy đo độ cứng điện tử (Schleuniger Model 4M, Switzerland). Độ bở và thời gian rã c a viên nén lần lượt được xác định trên các thiết bị oche (Thái Lan) và Hanson Model AC 24 (Mỹ).

- Độ nhớt hồ tinh bột: được đo theo quy trình c a Viện tinh bột quốc tế trên máy đo độ nhớt rookfield. Cân 50g mẫu tinh bột khô vào cốc thuỷ tinh 1000 ml. Thêm nước cất vào cốc cho đến khi tổng khối lượng nước và tinh bột là 500g. Đặt que khuấy vào cốc thuỷ tinh rồi cân tổng khối lượng tinh bột, nước, cốc và que khuấy (mo). Đặt cốc trong máy điều nhiệt, gắn que khuấy với máy khuấy và khuấy với tốc độ không đổi là 250 vòng/phút. Dừng khuấy sau 15 phút nhưng tiếp tục đun nóng thêm 15 phút (để tinh bột hồ hoá hoàn toàn). Que khuấy được tách ra khỏi máy khuấy nhưng vẫn được giữ trong cốc. Đưa cốc ra khỏi máy điều nhiệt, bổ sung phần nước bị bay hơi bằng cách cân và thêm nước vào cốc cho đến khi đạt khối lượng mo ban đầu. Khuấy và làm lạnh mẫu nhanh đến

50oC, sau đó tiến hành đo độ nhớt.

- Độ tan và độ trương của tinh bột: được xác định theo các phương pháp đo c a Tester và Anderson. Phân tán một lượng tinh bột khô thích hợp (w0 g)

vào 10 ml nước cất, liên tục khuấy trong nồi cách thuỷ ở nhiệt độ 50C trong 30 phút. Hỗn hợp thu được đem li tâm với tốc độ 2500 vòng/phút. Phần nước c a dịch li tâm chắt ra rồi đem sấy đến khối lượng không đổi và cân (w1). Lượng tinh bột nằm trong phần nước sau khi li tâm chính là lượng tinh bột hoà tan. Lượng nước và tinh bột nằm trong phần lắng được đem cân (w2). Độ tan và độ trương c a tinh bột lần lượt được xác định theo các công thức sau:

S (%) = [w1/w0]x100

W (%) = [w2/w0(100-S)]x100

* Hiệu suất thu hồi sản phẩm

H = [m2/m1]x100%

m1: khối lượng tinh bột khô trước khi biến tính m2: khối lượng tinh bột khô sau khi biến tính

* Xác định các tính chất c a sản phẩm

- Hiệu suất thu hồi được xác định theo công thức: H = [m2/m1] x 100%

m1: khối lượng tinh bột khô trước khi biến tính

m2: khối lượng tinh bột khô sau khi biến tính

- Hàm lượng nhóm cacbonyl: Cân 4g tinh bột được phân tán trong bình cầu 500ml chứa 100ml nước cất. Gia nhiệt tới 40C và điều chỉnh pH về 3,2 bằng dung dịch HCl 0,1N và thêm 15ml dung dịch hydroxylamin. ình cầu được đậy kín và đặt trong bể điều nhiệt ở 40C trong 4 giờ có khuấy nhẹ. Hydroxylamin dư được xác định bằng cách chuẩn độ nhanh hỗn hợp phản ứng bằng dung dịch chuẩn HCl 1N tới pH = 3,2 với chỉ thị bromphenol xanh. Mẫu trắng chỉ chứa hydroxylamin được chuẩn bị bằng cách hoà tan 25g hydroxylamin hydroclorua trong 100ml dung dịch NaOH 0,5N trước khi định mức bằng nước