Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Mục lục
Kết luận ........................................................................................................................................... 44
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................................... 45
Danh mục hình
Hình 1: SEM của tinh bột từ các nguồn khác nhau. ..........................................................................5
Hình 2: Liên kết Hydro loại I (trái) và loại II (phải).............................................................................7
Hình 3: Cấu tạo của tinh bột ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng)............................7
Hình 4: Cấu trúc của chuỗi amylose ( John F. Robyt, 2008)...............................................................8
Hình 5: Cấu trúc của chuỗi amylopectin ( John F. Robyt, 2008).........................................................9
Hình 6: Cấu trúc phân nhánh của amylopectin (Martin và Smith, 1995).........................................10
Hình 7: Cấu trúc phân lớp của hạt tinh bột ( John F. Robyt, 2008)..................................................11
Hình 8: Cấu trúc hạt tinh bột (vùng kết tinh và vùng vô định hình) ( John F. Robyt, 2008).............11
Hình 9: Mô hình phức chất giữa amylose và hai phân tử monopalmitin (Les Copeland, 2009)......14
Hình 10: Sơ đồ phân loại các enzyme thủy phân tinh bột (Józef Synowiecki, 2007).......................15
Hình 11: Mô hình mô phỏng hình thái hạt tinh bột trong quá trình thủy phân..............................18
Hình 12: Quy trình thực hiện thủy phân tinh bột............................................................................19
Hình 13: Biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ.......................................................................................21
Hình 14: Các mức tần số của sóng âm.............................................................................................23
Trang 1
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Hình 15: Quá trình hình thành, phát triển và vỡ tung của bọt khí...................................................25
Hình 16: Hình ảnh SEM với cường độ chiếu (a) 34 W.cm-2 (b) 55 W.cm-2 (c) 73 W.cm-2..............31
Hình 17: Hình ảnh hạt với cường độ chiếu 34 W.cm-2 trong (a) 15 phút (b) 30 phút.....................31
Hình 18: Hình ảnh hạt với cường độ chiếu 73 W.cm-2 trong (a) 15 phút (b) 30 phút.....................31
Hình 19: SEM của hạt tương ứng mức độ thủy phân 0 , 3.1, 18.4% (Qiang Huang, 2007)..............34
Hình 20: Ảnh hưởng của sóng siêu âm lên độ nhớt biểu kiến với sự thay đổi nồng độ dịch tinh bột
(Wenjian Cheng, 2010)....................................................................................................................35
Hình 21: Ảnh hưởng của sóng siêu âm lên độ hòa tan (Wenjian Cheng, 2010)...............................35
Hình 22: Hình ảnh SEM của hồ tinh bột khoai mì (a) mẫu kiểm chứng, (b) năng lượng thấp (20s),
(c) năng lượng thấp (40s), (d) năng lượng cao (20s), (e) năng lượng cao (40s) (Nitayavardhana,

2008)...............................................................................................................................................36
Hình 23: Lượng đường khử và nhiệt độ gia tăng ở những điều kiện siêu âm khác nhau
(Nitayavardhana, 2008)...................................................................................................................36
Hình 24: Ảnh hưởng của nồng độ tinh bột lên sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ ........................38
Hình 25: Lượng đường khử của các mẫu siêu âm ở mức năng lượng cao trong vòng 30s ở các
nồng độ chất khô khác nhau.( Saoharit Nitayavardhana, 2008)......................................................39
Hình 26 : Hiệu quả chiếu sóng siêu âm cường lực cao với nồng độ chất khô khác nhau................39
Hình 27: Hàm lượng đường khử sau 3h đường hóa với các chế độ xử lí bằng sóng siêu âm khác
nhau trong trường hợp xử lí liên tục so sánh với mẫu đối chứng là đường chấm gạch ngang.
(Melissa Montalbo-Lomboy, 2010)..................................................................................................40
Hình 28: Sơ đồ hệ thống thiết bị chiếu siêu âm liên tục (Melissa Montalbo-Lomboy, 2010)..........41
Hình 29: Ảnh hưởng của mật độ năng lượng của sóng siêu âm đên kích thước phân tử (Melissa
Montalbo-Lomboy, 2010)................................................................................................................42
Hình 30: Hàm lượng đường khử và mật độ năng lượng đấu vào của phương pháp liên tục và gián
đoạn (Melissa Montalbo-Lomboy, 2010)........................................................................................42
Hình 31: Ảnh hưởng của chế độ bổ sung enzyme đối với hàm lượng đường khử (Saoharit
Nitayavardhana)..............................................................................................................................42
Hình 32: Biểu đồ mô tả quá trình xử hạt tinh bột có sử dụng sóng siêu âm (Yasuo Iida, 2007).....43
Danh mục bảng
Bảng 1: Đặc điểm hạt tinh bột của một số hệ thống tinh bột (Trần Thị Thu Trà, Công nghệ bảo
quản và chế biến lương thực, 2007) .................................................................................................6
Bảng 2: Thành phần hóa học của một số loại hạt tinh bột ( John F. Robyt, 2008).............................7
Trang 2
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Bảng 3: % mạch nhánh của amylopectin từ các loại tinh bột khác nhau ( John F. Robyt , 2008).....9
Bảng 4: Khả năng hòa tan trong nước với 220mg tinh bột trong 10 ml nước.................................12
Bảng 5: Các tính chất của α-amylase từ các nguồn khác nhau ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng).................................................................................................................................16
Bảng 6: Các tính chất của β - amylase từ các nguồn khác nhau ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng).................................................................................................................................17

Bảng 7: Các ứng dụng của siêu âm năng lượng cao trong công nghiệp thực phẩm (Patist, Bates,
2008)...............................................................................................................................................28
Bảng 8:Độ nhớt và chỉ số hòa tan hạt tinh bột với sự thay đổi các thông số về thiết bị khi hạt
trương nở và bị phá vỡ (Ivana Ljubić Herceg, 2010)........................................................................32
Bảng 9: Nhiệt độ huyền phù tinh bột sau quá trình xử lí bằng sóng siêu âm..................................33
Bảng 10: Sự thay đổi mức độ thủy phân theo thời gian (Qiang Huang, 2007)................................34
Bảng 11: Sự thay đổi độ hòa tan của các loại hạt tinh bột khác nhau theo thời gian......................37
Bảng 12: Sự thay đổi độ nhớt của một số loại tinh bột bởi sóng siêu âm trong 30s.......................38
MỞ ĐẦU
Thực phẩm chúng ta sử dụng hằng ngày đa phần do nhiều hợp chất cấu tạo nên. Nó là một
hệ gồm nhiều pha chứa hỗn hợp phức tạp giữa nước, polysaccharide, protein, lipid và một số thành
phần vi lượng khác như khoáng, vitamin… Tinh bột thường hiện diện trong thực phẩm với một tỉ
lệ tương đối lớn, nó cung cấp 50 - 70% năng lượng cho hoạt động hằng ngày của con người và là
Trang 3
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
nguồn cung cấp glucose cho não và các tế bào khác trong quá trình trao đổi chất. Do đó có thể nói
tinh bột như là một nguồn nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong công nghiệp. Hàng năm trên
thế giới có 60 tấn tinh bột thu được từ các loại hạt ngũ cốc, rễ, củ, thân và bẹ lá của các loại cây
thực vật khác…, trong đó 60% lượng tinh bột này được đưa vào sử dụng trong ngành công nghiệp
thực phẩm như trong quá trình sản xuất bánh kẹo, kem, snack, thực phẩm cho trẻ em, công nghệ
sản xuất các sản phẩm lên men như cồn, bia, rượu…, còn lại 40% được sử dụng trong ngành dược
và các ngành công nghiệp khác như sản xuất giấy, nguyên liệu bao gói, chất kết dính, dệt, sợi, vật
liệu xây dựng…
Trong nhiều thập kỉ qua, tinh bột đã trở thành một đối tượng nghiên cứu lớn của ngành
công nghiệp thực phẩm. Đã có rất nhiều ngiên cứu về phương pháp phân tích, cấu trúc phân tử,
tính chất vật lí, hóa học, hóa sinh, tính chất chức năng cũng như các phương thức sử dụng tinh bột
trong từng sản phẩm thích hợp. Thông qua các phương thức xử lí tinh bột khác nhau chúng ta sẽ
thu được những tính chất riêng cho sản phẩm thực phẩm tương ứng. Biện pháp kĩ thuật thường sử
dụng nhất để chế biến tinh bột là tiến hành quá trình thủy phân. Quá trình này được thực hiện dưới
tác dụng xúc tác của acid hay sử dụng enzyme. Và để hỗ trợ cho quá trình thủy phân này sóng siêu

âm đã được đưa vào trong quy trình xử lí. Phần trình bày sau sẽ giải thích rõ hơn về cơ chế cũng
như ảnh hưởng của sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột.
1. Tinh bột
1.1. Giới thiệu
Tinh bột là nguồn carbonhydrate dự trữ trong rễ, hạt của cây và đặc biệt chứa nhiều trong
nội nhũ hạt ngũ cốc. Nó cung cấp năng lượng cho các quá trình hoạt động của con người (4
kcal/g). Bên cạnh đó tinh bột còn được thủy phân tạo thành đường glucose là nguồn cơ chất cho
Trang 4
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
các loài vi sinh vật để thực hiện quá trình lên men tạo sản phẩm. Tinh bột là một đại phân tử sinh
học được hình thành từ các tiểu phần là glucose. Hạt tinh bột không tan trong nước lạnh do đó tạo
thành huyền phù giữa tinh bột và nước. Khi đó hạt tinh bột cũng hấp thu một lượng nước nhỏ và
trương nở nhẹ. Sau đó khi tiến hành gia nhiệt hạt sẽ hút nước mạnh hơn cho đến lúc trương nở cực
đại dẫn đến độ nhớt đạt cực đại. Chính nhờ đặc tính này mà tinh bột được sử dụng như chất tạo
đặc trong thực phẩm. Đặc tính của sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn tinh bột, nồng độ
tinh bột, nhiệt độ quá trình gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt, hóa chất sử dụng (acid, đường, muối,…).
Với các đặc tính hữu ích của tinh bột, chúng được sử dụng khá nhiều trong quá trình sản xuất thực
phẩm để làm tăng độ nhớt, ngăn cản quá trình đông tụ, ổn định tính chất các sản phẩm lạnh đông,
…Bên cạnh nguồn tinh bột thường, ngày nay con người còn sử dụng nguồn tinh bột biến tính với
các đặc tính ưu việt hơn góp phần tạo ra các sản phẩm với chất lượng ngày một cao hơn.
1.2. Nguồn tinh bột
Tinh bột là polysaccaride chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột có nhiều
trong các loại cây lương thực do đó các loại lương thực được coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu để
sản xuất tinh bột. Nguồn tinh bột rất đa dạng, trong đó phổ biến nhất là từ các hạt ngũ cốc như lúa
mì, bắp, gạo, khoai tây,… hay từ các loại củ như khoai tây, khoai lang, khoai mì… Ngoài ra một
lượng đáng kể tinh bột cũng có trong các nhóm cây họ đậu như đậu nành, đậu xanh… và trong một
số loại trái cây như chuối,…. Tinh bột từ các loài thực vật khác nhau, hay cùng một giống cây
trồng nhưng phát triển dưới các điều kiện khác nhau thì đều khác nhau cả về hình thái, tính chất
công nghệ và các tính chất chức năng tương ứng. Do đó cần đặc chú ý đến những tính chất này để
đảm bảo chất lượng ổn định và đồng nhất cho sản phẩm.

Hình 1 : SEM của tinh bột từ các nguồn khác nhau.
(a) gạo ; (b) lúa mì ; (c) khoai tây ; (d) bắp (Narpinder Singh, 2002)
1.3. Cấu trúc hạt tinh bột
Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng hạt không hoà tan trong nước lạnh gồm
nhiều sợi liên kết với nhau. Các carbonhydrate đầu tiên được tạo ra ở lục lạp do quang hợp, nhanh
chóng được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này được gọi là tinh bột đồng hoá, rất linh
động, có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hoá thành
tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả, củ, rễ, thân và bẹ lá.. Tùy thuộc vào nguồn gốc mà tinh bột có kích
Trang 5
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
thước thay đổi, trong đó dao động từ 2 ÷ 150µm. Hạt tinh bột có thể có dạng hình tròn, hình bầu
dục hay hình đa diện. Cấu tạo và kích thước của hạt tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện
trồng trọt cũng như quá trình sinh trưởng của cây. Có thể chia tinh bột thực phẩm thành ba hệ
thống:
• Hệ thống tinh bột của các hạt ngũ cốc.
• Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu.
• Hệ thống tinh bột của các củ.
Bảng 1 : Đặc điểm hạt tinh bột của một số hệ thống tinh bột (Trần Thị Thu Trà, Công nghệ bảo
quản và chế biến lương thực, 2007)
Loại Hình dạng
Kích thước (µm)
Nhiệt độ hồ hóa (
0
C)
Lúa mì Cầu, elip 2 – 50 53 – 65
Mạch đen Elip 12 – 40 57 – 70
Đại mạch Elip 2 – 5 56 – 62
Ngô Cầu, đa diện 5 – 25 62 – 70
Ngô đường Cầu, đa diện - 67 – 87
Ngô nếp Cầu, đa diện - 63 – 72

Yến mạch Đa diện 5 – 15 56 – 62
Gạo Đa diện 3 – 8 61 – 78
Nếp Đa diện - 55 – 65
Kê Cầu, đa diện 4 – 12 69 – 75
Cao lương Cầu, đa diện 4 – 24 69 – 75
Maurice (1986) mô tả hạt tinh bột gồm nhiều vùng vô định hình và vùng kết tinh xen kẽ
nhau. Quan sát dưới ánh sáng của quang phổ hồng ngoại, người ta nhận thấy có sự tồn tại liên kết
hydro giữa các phân tử tinh bột, các liên kết hydro này đóng vai trò quan trọng, quyết định một số
tính chất của hạt tinh bột. Bên trong hạt có các rãnh vô định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm tạo
thành các lỗ xốp. Chính các lỗ xốp này giúp nước thâm nhập làm trương nở hạt tinh bột, phá vỡ
các liên kết hydro giữa các phân tử bên trong hạt trong quá trình thủy phân. Khi không có mặt các
phân tử nước, tinh bột sẽ liên kết với nhau theo loại I. Loại liên kết này làm giảm khả năng hoạt
động của nhóm -OH. Theo kiểu liên kết này, các nhóm -OH bị khóa chặt làm cho hoạt tính của
chúng giảm rõ rệt. Thông thường tinh bột tồn tại ở dạng này khi bị sấy khô quá mức hoặc bị thoái
hóa, trong cả hai trường hợp, nước bị tách ra ngoài. Khi trong tinh bột có sự hiện diện của nước,
các phân tử tinh bột liên kết nhau theo loại II. Đây là dạng liên kết thông thường của tinh bột trong
tự nhiên, ở dạng này các nhóm -OH chủ yếu ở carbon thứ 6 nằm cạnh nhau sẽ liên kết nhau thông
qua phân tử nước. Bằng phương pháp sấy khô thông thường, ta không thể tách hoàn toàn ẩm ra
khỏi tinh bột, mà thường còn lại khoảng 8 -12% ẩm, được giữ khá bền trong cấu trúc phân tử tinh
bột, nước này gọi là nước liên kết, tương đương với lượng nước tạo thành dạng monohydrate
(C
6
H
10
O
5.
H
2
O)
n

, với n có thể từ vài trăm đến vài triệu.
Trang 6
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Hình 2 : Liên kết Hydro loại I (trái) và loại II (phải)
1.4. Thành phần cấu tạo
Tinh bột không phải là một chất riêng biệt mà là một polymer sinh học bao gồm hai thành
phần chính là amylose và amylopectin được tạo thành từ các đơn vị là glucopyranose liên kết với
nhau bằng liên kết α-D-1,4 glycoside và α-D-1,6 glycoside. Hai chất này khác nhau về nhiều tính
chất lí học và hóa học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia được hai thành phần trên để điều
chế dạng tinh khiết. Hầu hết tinh bột chứa khoảng 60 – 90% amylopectin nên tỉ lệ amylose /
amylopectin trong hạt thường thấy xuất hiện tỉ lệ xấp xỉ ¼. Trong khi đó cũng có tinh bột có
amylose với hàm lượng cao (hơn 50% khối lượng tinh bột) như tinh bột đậu xanh, dong riềng...và
hàm lượng amylopectin xấp xỉ 100% khối lượng tinh bột như tinh bột bắp nếp, gạo nếp...Tỉ lệ này
thay đổi phụ thuộc giống loài, thời tiết, mùa vụ và cách chăm bón. Amylose và amylopectin có cấu
tạo chứa nhiều nhóm hydroxyl do đó có thể kết hợp với nhau (liên kết hydtro loại 1) và với các
phân tử khác (liên kết hydro loại 2) để tạo nên mạng lưới không gian 3 chiều từ đó tạo nên những
tính chất đặc trưng cho các sản phẩm.
Hình 3 : Cấu tạo của tinh bột ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng)
Ngoài hai thành phần chính là amylose và amylopectin thì trong hạt tinh bột còn chứa một
hàm lượng nhỏ các chất khác như: lipit từ 0.1 ÷ 0.8% khối lượng, protein từ 0.1 ÷ 0.4% khối
lượng, phosphate 0.09 ÷ 0.63% khối lượng.
Bảng 2 : Thành phần hóa học của một số loại hạt tinh bột ( John F. Robyt, 2008)
Tinh bột Amylose (%) Amylopectin (%) Lipid (%) Protein (%) Phosphate (%)
Trang 7
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Bắp 25 75 0.8 0.35 0.09
Bắp nếp 0 100 0.2 0.25 0.024
Amylomaize-5 53 47 0.7 0.3 0.09
Amylomaize-7 70 30 0.75 0.3 0.06
Khoai tây 22 78 0.01 0.1 0.21

Lúa mì 23 77 0.9 0.4 0.18
Gạo 19 81 0.59 0.3 0.09
Khoai mì 17 83 0.02 0.1 0.009
Chuối 20 80 0.48 0.32 0.06
Cấu tạo bên trong của hạt tinh bột khá phức tạp. Hạt tinh bột có cấu tạo lớp, trong mỗi lớp
đều có lẫn lộn các amylose và amylopectin xắp xếp theo phương hướng tâm. Nhờ phương pháp
hiển vi điện tử và nhiễu xạ tia X thấy rằng trong hạt tinh bột “nguyên thuỷ” các chuỗi
polyglucoside của amylose và amylopectin tạo thành xoắn ốc với sáu gốc glucose một vòng. Trong
tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35-0,7 µm, chiều dày của một lớp hạt
tinh bột là 0,1 µm. Hơn nữa, các phân tử lại xắp xếp theo hướng tâm nên các mạch glucoside của
các polysaccaride có dạng gấp khúc nhiều lần. Các mạch polysaccharide sắp xếp hướng tâm tạo ra
vùng tinh thể: các mạch bên của một phân tử amylopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của
phân tử kia. Ngoài cách sắp xếp bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía ngoài. Đa
số các nhà nghiên cứu đã chứng tỏ rằng vỏ hạt tinh bột khác với tinh bột bên trong ở chỗ là chứa
ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đều.
Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể xâm nhập vào bên trong bằng con
đường khuếch tán.
1.4.1. Amylose
Hình 4 : Cấu trúc của chuỗi amylose ( John F. Robyt, 2008)
Amylose có khối lượng phân tử xấp xỉ 10
5
÷ 10
6
g, chuỗi dài từ 500 - 2000 đơn vị glucose.
Amylose “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là hàng ngàn. Có hai loại
amylose:
• Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp ( khoảng 2000) thường không có cấu trúc bất
thường và bị phân ly hoàn toàn bởi β-amylase.
Trang 8
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà

• Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, chiều dài mạch dài hơn và cấu trúc xoắn phức tạp
hơn do đó khó tiếp xúc với trung tâm hoạt động của β-amylase nên chỉ bị phân hủy khoảng
60%.
Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng, gồm những đơn vị glucose liên kết với nhau bằng
liên kết α-1,4 glycoside trong đó có khoảng 0.5% số phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên
kết α-1,6 glycoside. Amylose thường có dạng cuộn xoắn ốc, đường kính của xoắn ốc là 12.97A
0
,
chiều cao của vòng xoắn là 7.91A
0
, mỗi vòng xoắn có 6 đơn vị glucose. Các nhóm hydroxyl của
các gốc glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H. Khi tương tác với
iod, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Khi đó phân tử iod được sắp xếp bên trong cấu trúc
xoắn ốc của phân tử amylose. Amylose dễ hòa tan trong nước ấm tạo thành dung dịch có độ nhớt
không cao. Khi nhiệt độ dung dịch hạ thấp, amylose dễ bị thoái hóa và tạo ra các kết tủa không
thuận nghịch.
1.4.2. Amylopectin
Hình 5 : Cấu trúc của chuỗi amylopectin ( John F. Robyt, 2008)
Cấu tạo của amylopectin lớn và có tỉ lệ phân nhánh khá lớn. Khối lượng amylopectin khoảng
10
8
đvC và DP lớn hơn 1 triệu.Amylopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết
α-1,4 glycoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 glycoside. Amylosepectin
có khoảng 5% số lượng phân tử glucose liên kết bằng liên kết bằng α-1,6 glycoside.
Bảng 3 : % mạch nhánh của amylopectin từ các loại tinh bột khác nhau ( John F. Robyt , 2008)
Amylopectin % mạch nhánh
Ngô 4.2
Khoai tây 4.5
Lúa mì 4.8
Đại mạch 5

Yến mạch 5.2
Ngô nếp 5.9
Mạch nhánh của amylopectin có thể được chia làm 3 phần:
• Loại A: không có nhánh, một đầu của mạch A liên kết với các mạch khác bằng liên
kết α - 1,6
Trang 9
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
• Loại B: dạng mạch nhánh do một hay nhiều mạch A nối vào.
• Loại C: mạch duy nhất trong phân tử amylopectin có mang gốc glucose có nhóm khử.
Hình 6 : Cấu trúc phân nhánh của amylopectin (Martin và Smith, 1995)
Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của chuỗi mạch nhánh này
khoảng 25-30 đơn vị glucose. Phản ứng giữa amylopectin và iod cho phức màu nâu tím.
Amylopectin chỉ hòa tan trong nước nóng và tạo dung dịch có độ nhớt cao. Do cấu trúc cồng kềnh
lập thể nên các phân tử amylopectin trong dung dịch không có khuynh hướng kết tinh lại nên
thường không bị hiện tượng thoái hóa. Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn
luôn rõ nét bởi lẽ ở các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có
những tính chất gần giống như amylopectin. Sự khác nhau này được giải thích là do sự khác nhau
trong quá trình sinh tổng hợp tinh bột dưới tác dụng của nhiều loại enzyme khác nhau.
1.5. Những tính chất của tinh bột
1.5.1. Đặc tính cấu trúc của hạt tinh bột
Tỉ lệ vùng kết tinh của hạt tinh bột là 15% đối với hạt giàu amylose và khoảng 45÷50% đối
với hạt tinh bột nếp. Hạt tinh bột có cấu trúc được sắp xếp theo một trật tự xác định tùy loại hạt.
Cấu trúc bên trong của hạt gồm những lớp với các vòng tròn đồng tâm được sắp xếp theo thứ tự
kích thước tăng dần từ tâm đến bề mặt hạt, có độ dày tăng từ 120 ÷ 400 nm lần lượt chứa các vùng
kết tinh và vô định hình với mức độ tăng dần vùng kết tinh và giảm dần vùng vô định hình tương
ứng.
Trang 10
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Hình 7 : Cấu trúc phân lớp của hạt tinh bột ( John F. Robyt, 2008)
Vùng tinh thể được hình thành chính bởi mạch amylopectin gốc còn vùng vô định hình được

hình thành từ các nhánh của phân tử amylopectin, amylose và cấu trúc amylopectin sắp xếp không
trật tự.
Hình 8 : Cấu trúc hạt tinh bột (vùng kết tinh và vùng vô định hình) ( John F. Robyt, 2008)
Đối với hạt có hàm lượng amylose cao, mạch xoắn ốc của amylose cũng có thể góp phần vào
quá trình kết tinh của hạt tạo nên cấu trúc bán tinh thể với tính chất lưỡng chiết (khúc xạ kép) khi
được quan sát dưới kính hiển vi ánh sáng phân cực. Các tinh thể tạo bởi mạch amylopectin được
phân thành 2 loại: loại A với cấu trúc chặt chẽ hơn loại B. Việc sinh tổng hợp tinh thể loại A và
loại B khác nhau trong suốt quá trình hình thành hạt từ đó dẫn đến sự khác nhau về cấu trúc phân
tử amylopectin và tỉ lệ amylose/amylopectin trong hạt. Tinh thể loại B có cấu trúc mạch
amylopectin ngắn hơn. Các hạt tinh bột ngũ cốc có khuynh hướng có nhiều tinch thể loại A trong
khi đó tinh bột từ các cây thân củ và các hạt tinh bột giàu amylose chứa nhiều cấu trúc loại B hơn.
Bên cạnh đó còn xuất hiện một dạng trung gian giữa loại A và loại B đó là tinh thể loại C. Loại
tinh thể thể này xuất hiện nhiều ở một vài loại trái, thân cây. Thường trong hạt xuất hiện cả hai loại
tinh thể trên nhưng với tỉ lệ khác nhau tùy nguồn gốc cũng như điều kiện trồng trọt. Ví dụ đối với
hạt tinh bột lúa mì tinh thể loại A chiếm tỉ lệ cao hơn nhưng có số lượng ít hơn hạt loại B. Do đó
dẫn đến sự khác nhau trong cấu trúc và tính chất chức năng của sản phẩm sau này.
Amylose có khả năng tạo phức với iod để tạo thành phức amylose – iod, do đó chúng ta
thường sử dụng phương pháp này để xác định amylose trong hạt. Mặc dù phương pháp này nhanh
và thuận tiện nhưng nó không cho kết quả chính xác bởi vì bước sóng hấp thu cực đại của phức
Trang 11
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
amylose – iod khác nhau phụ thuộc vào DP. Bên cạnh đó amylopectin cũng có thể tạo thành phức
với iod tạo thành phức amylopectin – iod và cũng có thể bị hấp thu ở bước sóng này. Phương pháp
quang phổ cũng là một phương pháp hiệu quả để thay thế cho phương pháp này nhưng bị hạn chế
ở chỗ không thể sử dụng với số lượng lớn. Do đó, việc kết hợp các kĩ thuật phân tích để xác định
sự sắp xếp, tổ chức các phân tử trong hạt, ước lượng độ dày vùng tinh thể và sự ảnh hưởng của
amylose đối với amylopectin trong hạt tinh bột nguyên thủy. Hiện nay có rất nhiều phương pháp
phân tích để xác định cấu trúc tinh bột như là kĩ thuật nhiễu xạ ( xác định sự kết tinh của nguyên
liệu), phương pháp đo góc phân tán ( xác định sự phân bố mật độ electron), phương pháp đo nhiệt
lượng ( DSC) để xác định khả năng hòa tan, kết tinh và nhiệt chuyển đổi tinh thể. Các kĩ thuật hình

ảnh như kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử quét, kính hiển vi nguyên tử, phương pháp
quang phổ cũng được sử dụng rộng rãi để nhận biết hình dạng và cấu trúc hạt tinh bột.
1.5.2. Tính trương nở và hồ hóa của hạt tinh bột
Phần lớn hạt tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở
trạng thái tự nhiên. Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độ trong
suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo
thành gel. Ở nhiệt độ bình thường, tinh bột không hòa tan trong nước, tinh bột cũng không hòa tan
trong ether, ancohol, sunfua carbon… Khi ngâm hạt tinh bột trong nước ở nhiệt độ thường, ta nhận
thấy có sự tăng thể tích của tinh bột là do nước được hấp thụ vào trong, làm hạt tinh bột trương
phồng lên, đây chính là hiện tượng trương nở của hạt tinh bột. Khả năng trương nở của hạt trong
nước tăng khi nhiệt độ tăng và đến một lúc nào đó tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Khi
tinh bột được gia nhiệt với sự tham gia của nước hay sử dụng phương pháp hấp sử dụng autoclave
hay trộn tinh bột với nước có nhiệt độ 100
0
C, cấu trúc hạt bị phá vỡ và lúc này nhóm –OH của
nước tạo liên kết hydro với với nhóm –OH của phân tử amylose và amylopectin. Điều này làm tăng
khả năng hòa tan và trương nở của hạt. Trong các loại hạt, tinh bột khoai tây là có độ trương nở và
khả năng hòa tan lớn nhất và giá trị nhỏ nhất ở tinh bột lúa mì.
Bảng 4 : Khả năng hòa tan trong nước với 220mg tinh bột trong 10 ml nước
bằng biện pháp hấp bằng autoclave ở nhiệt độ 121
0
C trong 20 phút ( John F. Robyt, 2008)
Tinh bột Độ hòa tan (mg/ml)
Ngô nếp 18.7
Khoai mì 17.4
Khoai tây 12.4
Ngô 12.4
Gạo 7.9
Amylomize-7 5.5
Lúa mì 5.2

Trang 12
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Lực trương nở cao ở bắp nếp, khoai mì, khoai tây được giải thích là do có chứa hàm lượng
cao các nhóm phosphate thường gắn ở cuối mạch phân tử amylose (bao gồm monoeste phosphate
và phospholipid), lực đẩy giữa các nhóm phosphate ở các mạch liền kề sẽ làm tăng sự kết hợp
nước do làm yếu mức độ liên kết trong vùng kết tinh. Ngoài thành phần các hợp chất phospho ảnh
hưởng đến độ trương nở của tinh bột thì sự hiện diện của lipid trong hạt cũng ảnh hưởng đến khả
năng trương nở. Kết quả nó làm giảm khả năng trương nở của hạt. Nguyên nhân là do lipid tham
gia tạo phức với amylose làm cấu trúc tinh thể càng chặt chẽ hơn nên làm giảm sự xâm nhập của
nước vào trong hạt. Ở trạng thái tự nhiên, tinh bột không bị hòa tan trong nước lạnh là do năng
lượng tương tác phân tử trong điều kiện đó vượt xa năng lượng hydrat hóa. Khi hấp thụ nước, tinh
bột trương nở dần, 25 – 50% hạt tinh bột vẫn chưa bị trương, khi tăng nhiệt độ đến một giới hạn
nào đó, các hạt trương nở một cách nhanh chóng, hình dáng hạt sẽ thay đổi đột ngột đến thời điểm
bị phá vỡ hoàn toàn tạo thành dạng keo dính. Khả năng trương nở của các hạt tinh bột từ các nguồn
khác nhau sẽ khác nhau tùy vào thành phần hóa học (tỉ lệ amylose/amylopectin, hàm lượng nhóm
phosphate…), kích thước hạt, chiều dài nhánh, sự sắp xếp trật tự các hạt... Ví dụ bắp và lúa mì có
thể trương nở đến thể tích lớn gấp 30 lần thể tích hạt ban đầu mà không bị rã ra. Việc tăng khả
năng trương nở hay tính tan của hạt dẫn đến việc làm tăng độ trong của huyền phù tinh bột – nước.
Hiện tượng trương nở này xảy ra trước tiên ở các khe lõm của hạt tinh bột, sau đó lan rộng cả bề
mặt, làm cho thể tích của chúng tăng lên nhiều lần cho đến khi hạt bị rách và trở thành cái túi
không định hình, hoặc ngừng tăng thể tích, lúc đó tinh bột bắt đầu hồ hóa, nhiệt độ tương ứng lúc
này để tinh bột trương nở và giải phóng các sợi amylose và amylopectin được gọi là nhiệt độ hồ
hóa. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Tùy điều kiện
hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở
của tinh bột biến đổi một cách đáng kể. Dựa vào thuyết của Jenkins và Donald, nước đầu tiên vào
vùng vô định hình trước, khi đó nó sẽ trương nở ở một mức độ nhất định, dưới tác dụng của áp lực
phá vỡ, nước sẽ di chuyển từ vùng vô định hình đến vùng kết tinh. Nhiệt độ hồ hóa của hầu hết
tinh bột nằm trong khoảng 60 – 80
0
C. Thông qua độ nhớt của hồ tinh bột chúng ta có thể đánh giá

được mức độ hồ hóa của hạt.
1.5.3. Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột, ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của
nhiều sản phẩm thực phẩm, đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl, có
khả năng liên kết được với nhau làm cho các phân tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn,
khiến dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ
nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc
cấu trúc phân tử tinh bột như kích thước, thể tích, và sự bất đối xứng. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt
độ, tác nhân oxi hóa, các hóa chất phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử
tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột. Độ nhớt thay đổi liên tục trong
suốt quá trình thủy phân tinh bột: giá trị sẽ tăng đến cực đại sau đó giảm dần ở giai đoạn dịch hóa
và đường hóa do sự gãy của các phân tử amylose và amylopectin. Sự thay đổi này phụ thuộc vào
quá trình xử lí hạt. Để xác định độ nhớt người ta thường sử dụng thiết bị phân tích độ nhớt Rapid
Visco Analyser ( RVA), thông qua đó giúp cho việc điều chỉnh lực xé, nén cũng như dừng quá
trình khi đã đạt độ nhớt xác định. RVA là một thiết bị thuận tiện để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ
gia tạo nên tính chất lưu biến của sản phẩm. Các thông số do RVA đưa ra có thể giúp dự đoán kết
cấu và chất lượng sản phẩm.
1.5.4. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp xếp lại một cách
có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng không gian 3 chiều. Để tạo được gel thì dung
Trang 13
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng
thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết
hydro tham gia, có thể nối trực tiếp giữa các mạch amylose và amylopectin hoặc được nối gián tiếp
qua phân tử nước.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại, các phân tử amylose có thể bị tách
nước và liên kết lại với nhau thông qua liên kết hydro, quá trình này gọi là quá trình thoái hóa.
Trong suốt quá trình thoái hóa, các mạch xoắn amylose liên kết lại với nhau giữa 40 – 70 đơn vị
glucose. Kết quả amylose sẽ tách lớp lắng xuống. Quá trình thoái hóa diễn ra mạnh trong hồ tinh

bột tự nhiên giàu amylose. Hàm lượng amylose được xem là một trong những nhân tố ảnh hưởng
lớn đến quá trình thoái hóa. Amylose có chiều dài mạch càng lớn thì mức độ thoái hóa càng tăng.
Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi sau đó cho rã đông. Đối với tinh bột
giàu amylopectin thì thường không xảy ra hiện tượng thoái hóa do cấu trúc cồng kềnh khó lại gần
để kết lại với nhau. Các loại hạt khác nhau thì có mức độ thoái hóa khác nhau ví dụ như tinh bột
khoai tây có mức độ thoái hoá cao hơn so với gạo, bắp, lúa mì. Do đó cần có chế độ xử lí phù hợp
cho từng loại sản phẩm tinh bột cụ thể để tránh xảy ra hiện tượng thoái hóa làm ảnh hưởng đến
tính chất công nghệ sản phẩm.
1.5.5. Quá trình tạo phức giữa tinh bột và lipid
Trong hạt tinh bột ngoài các thành phần chính là amylose và amylopectin còn tồn tại một
lượng nhỏ khoảng 1% các chất béo như acid béo, lisophospholipids và monoacylglycerides có thể
làm thay đổi đặc tính và tính chất chức năng của tinh bột. Sự tạo phức giữa tinh bột và lipid mà chủ
yếu là amylose với hàm lượng khoảng 15 ÷ 45% khối lượng amylose trong hạt làm giảm khả năng
hòa tan của tinh bột trong nước, thay đổi tính chất lưu biến của hồ tinh bột, giảm khả năng trương
nở, tăng nhiệt độ hồ hóa, giảm độ bền vững của gel đồng thời làm giảm quá trình thoái hóa của hạt
tinh bột. Phức này được ứng dụng khá phổ biến trong thực phẩm: làm giảm độ nhớt thực phẩm từ
tinh bột, tăng sự ổn định khi rã đông thực phẩm lạnh đông, chất ổn định bột nhào và làm mềm
trong bánh mì, thay thế chất béo và là chất tạo đặc trong thực phẩm...Các acid béo có khuynh
hướng liên kết mạch xoắn của amylose và thường nằm ở cuối mạch phân tử amylose.
Hình 9 : Mô hình phức chất giữa amylose và hai phân tử monopalmitin (Les Copeland, 2009)
2. Quá trình thủy phân tinh bột
2.1. Giới thiệu
Quá trình thủy phân là quá trình xảy ra dưới tác dụng của các phân tử nước tham gia phản
ứng cắt đứt mạch các phân tử có kích thước lớn. Trước đây quá trình thủy phân tinh bột sử dụng
Trang 14
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
xúc tác acid. Xúc tác này đòi hỏi nhiều năng lượng hơn cho quá trình gia nhiệt và khó khăn trong
kiểm soát. Hiện nay thường sử dụng xúc tác là enzyme bởi yêu cầu giữ lại màu sắc và các thành
phần trong nguyên liệu do chế độ xử lý nhẹ nhàng hơn quá trình thủy phân bằng acid. Trong hạt
tinh bột, do có các vùng kết tinh nên gây khó khăn cho enzyme trong quá trình thủy phân bởi vì

cấu trúc liên kết chặt chẽ nên enzyme khó xâm nhập. Hầu hết các enzyme đều đặc hiệu cho liên kết
α-1,4 glycoside, nhưng để thủy phân hoàn toàn tinh bột cần phải cắt hết các liên kết α-1,6
glycoside này. Do đó có thể bổ sung các enzyme cắt đặc hiệu cho liên kết α-1,6 glycoside.
2.2. Enzyme thủy phân tinh bột
Enzyme chỉ thủy phân hiệu quả tinh bột khi tiếp xúc trực tiếp với phân tử tinh bột hay nói
cách khác là tinh bột đã được hòa tan một phần. Một số enzym thường dùng là α-amylase, β-
amylase, glucoamylase… Đa phần các enzyme đều thủy phân đặc hiệu các phân tử tinh bột. Đặc
trưng của phản ứng thủy phân là sự giảm nhanh độ nhớt dung dịch và sinh ra các dextrin phân tử
lượng nhỏ. Sự xâm nhập của nước, enzyme vào hạt tinh bột đầu tiên xảy ra ở vùng vô định hình.
Đầu tiên emzyme tấn công vào bề mặt hạt hình thành những lỗ nhỏ, các lỗ này to dần và hình thành
kênh dẫn, kênh này dẫn đến tâm hạt dẫn đến sự phá vỡ toàn bộ hạt. Các enzyme thủy phân được
chia thành hai nhóm lớn là exo- và endo- enzyme. Exo- enzyme thường tác dụng vào phân tử ở vị
trí đầu mạch của đầu không khử. Endo- enzyme tác động vào vị trí giữa mạch của các phân tử nên
làm cho độ nhớt dung dịch gảm nhanh hơn.
Hình 10 : Sơ đồ phân loại các enzyme thủy phân tinh bột (Józef Synowiecki, 2007)
2.2.1. Nhóm enzyme đặc hiệu với liên kết α - 1,4 glycoside
• Enzyme α - amylase (EC.3.2.1.1)
Enzym α - amylase là protein phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50000 đến
60000đvC. Các nhà nghiên cứu cho thấy hầu hết các chuỗi mạch axit amin của enzym α - amylase
Trang 15
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
đều có cấu trúc bậc 3 tương tự nhau. Enzyme α - amylase có thể có nguồn gốc từ thực vật (mầm
hạt nảy mầm), động vật (tuyến tụy của heo, bò…) hay từ vi sinh vật (vi khuẩn và nấm mốc). Trong
đó nguồn cung cấp α - amylase thường sử dụng là từ vi sinh vật do có khả năng chịu nhiệt cao.
Hiệu quả thủy phân cao nhất là α - amylase thu được ở tuyến tụy heo, kế đến là α - amylase từ
mầm hạt nảy mầm và cuối cùng là từ vi khuẩn và nấm mốc. Enzyme α - amylase tác động chủ yếu
lên liên kết α-1,4 glycoside ở vị trí giữa mạch nên làm giảm nhanh độ nhớt do đó còn được gọi là
enzyme dịch hóa. Khi α - amylase tiếp xúc hạt tinh bột và tiến hành thủy phân hạt tinh bột sẽ tạo ra
các sản phẩm chính là dextrin thường có từ 2 – 7 đơn vị glucose. Cách thức tác dụng của α -
amylase phụ thuộc nguồn gốc enzym và bản chất của cơ chất.

Một điều hay nhầm lẫn là α - amylase cắt ngẫu nhiên vào mạch tinh bột nhưng thực chất nó
có tính chất cắt đặc hiệu. Tính chất cắt này phụ thuộc vào nguồn gốc enzyme mà sẽ có tính đặc
trưng riêng cho từng loài. pH tối ưu của α - amylase phụ thuộc vào nguồn gốc enzyme. Nói chung,
pH tối ưu nằm trong khoảng axit yếu 4,8 - 6,9. Tuy nhiên có một số α - amylase chịu axit cao như
α - amylase từ Bacillus acidocaldarious (pH tối ưu 3,5) và chịu kiềm mạnh như α - amylase từ
Bacillus licheniformis ( pH tối ưu 9,0). Sự có mặt của ion canxi cho phép cải thiện độ ổn định của
enzyme đối với sự thay đổi của pH. Nhiệt độ hoạt động tối ưu của α - amylase cũng phụ thuộc vào
nguồn gốc enzyme. Nói chung nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng 40-50
0
C, nhưng có thể đạt tới giá
trị gần 70-80
0
C đối với α-amylase từ vi khuẩn như B. sterothermophilus, B. subtilis, B.
licheniformis.
Bảng 5 : Các tính chất của α-amylase từ các nguồn khác nhau ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng)
• Enzyme β - amylase (EC.3.2.1.2)
Những hiểu biết về β - amylase còn rất hạn chế. Chỉ có các enzyme có nguồn gốc thực vật
được biết đến nhiều nhất. Các enzyme này được sinh tổng hợp ở trong các hạt dưới dạng tiềm ẩn,
sau đó được hoạt hóa trong quá trình nảy mầm nhờ enzyme protease. Gần đây người ta tách chiết
được β - amylase từ vi khuẩn như Bacillus pseudomonas, B. streptomices. Enzyme β -amylase
được tạo ra từ một chuỗi mạch polypeptide duy nhất, có khối lượng phân tử 60000 đvC. Các
enzym β - amylase có pH tối ưu nằm trong khoảng 5 - 6 và nhiệt độ tối ưu khoảng 50
0
C. Tuy nhiên
các β - amylase vi khuẩn thường có tính bền nhiệt hơn so với β - amylase có nguồn gốc thực vật.
Trang 16
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà
Bảng 6 : Các tính chất của β - amylase từ các nguồn khác nhau ( Tinh bột thực phẩm, Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng)

Cơ chế tác động của β – amylase chủ yếu vào các liên kết α - 1,4 glycoside từ đầu không khử
của mạch giải phóng ra chủ yếu các phân tử maltose. Tác động của enzyme sẽ ngừng lại ở chỗ sát
với liên kết α - 1,6 glycoside. Amylose gần như bị thủy phân hoàn toàn trong khi đó, trong cùng
điều kiện thì chỉ có 55% amylopectin được chuyển thành β - maltose. Phần còn lại của sự thủy
phân amylopectin là dextrin có phân tử lượng nhỏ hơn và có chứa tất cả các liên kết α- 1,6
glycoside của phân tử ban đầu.
2.2.2. Nhóm enzyme đặc hiệu với liên kết α - 1,6 glycoside
• Pullulanase (EC.3.2.1.41)
Enzyme này có thể thủy phân các liên kết α- 1,6 glycoside của tinh bột, glycogen, pullulan
và các dextrin. Điều đáng chú ý là sự định vị của liên kết α- 1,6 glycoside có ảnh hưởng lớn đến tác
động của enzym. Đặc biệt sự có mặt của hai liên kết α - 1,4 glycoside nằm kề bên liên kết α- 1,6
glycoside là điều kiện cần thiết cho enzyme phân cắt liên kết này.
• Isoamylase (EC.3.2.1.68)
Enzyme này không có khả năng thủy phân pullulan và không thể cắt đứt liên kết α- 1,6
glycoside của các phân tử chứa ít hơn ba liên kết α- 1,4 glycoside.
2.2.3. Nhóm enzyme đặc hiệu với liên kết α - 1,4 glycoside và α- 1,6 glycoside
• Amyloglucosidase (EC.3.2.1.3)
Amyloglucosidase từ nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử dao động lớn từ 27000
đến 112000 đvC tùy thuộc vào nguồn gốc của enzym. Tính chất của amyloglucosidase phụ thuộc
vào nguồn gốc của enzyme. Hoạt động tối ưu của enzyme nằm trong khoảng pH 4,5-5,5 và nhiệt
độ 40-60
0
C. Sự có mặt của các oligosaccharide trong môi trường có tác dụng ổn định enzyme.
Ngược lại sự có mặt của ion canxi kìm hãm và làm biến tính enzyme. Enzyme này được xem là
enzyme duy nhất có khă năng chuyển hóa hoàn toàn tinh bột thành glucose.
2.3. Quá trình thủy phân tinh bột
Có 3 giai đoạn trong quá trình thủy phân tinh bột: hồ hóa, dịch hóa và đường hóa. Quá trình hồ hóa
là quá trình các hạt trương nở kèm theo sự giải phóng các các sợi amylose và amylopectin dưới tác
Trang 17
Ứng dụng sóng siêu âm trong quá trình thủy phân tinh bột GVHD: ThS. Trần Thị Thu Trà

dụng xúc tác của α-amylase. Trong quá trình hồ hóa, độ nhớt dịch tăng dần và khi quá trình kết
thúc độ nhớt dịch sẽ đạt giá trị cực đại. Sau đó các sợi amylose và amylopectin tiếp tục được giải
phóng trong quá trình dịch hóa và sau đó sẽ bị cắt ngắn tạo thành các dextrin phân tử lượng nhỏ.
Kết quả độ nhớt của dịch giảm xuống. Quá trình đường hóa là quá trình cắt ngắn các phân tử
dextrin phân tử lượng nhỏ để tạo ra sản phẩm là các loại đường đơn giản như glucose, maltose…
dưới tác dụng xúc tác của enzyme glucoamylase. Độ nhớt của dịch khi này được xem là có giá trị
thấp nhất.
Hình 11 : Mô hình mô phỏng hình thái hạt tinh bột trong quá trình thủy phân
và sự biến đổi độ nhớt.
Những công ty khác nhau có phương pháp hồ hóa tinh bột khác nhau nhưng trên nguyên tắc
là giống nhau. Sau đây là một ví dụ cụ thể về quy trình xử lí của một số công ty hiện nay.
Trang 18