- Trang Chủ
- Hoá dầu
- Ảnh hưởng của độ ẩm lên các tính chất về cấu trúc, hóa lý và độ tiêu hóa của tinh bột khoai tây được chiếu xạ chùm tia điện tử EB
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN CÁC TÍNH CHẤT VỀ CẤU TRÚC, HÓA LÝ
VÀ ĐỘ TIÊU HÓA CỦA TINH BỘT KHOAI TÂY ĐƯỢC CHIẾU XẠ
CHÙM TIA ĐIỆN TỬ EB
Nguyễn Thị Lộc*, Phạm Thị Nhàn, Trịnh Khánh Sơn
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
*Tác giả liên hệ: locnguyenthitp95@gmail.com
TÓM TẮT
Biến tính tinh bột có ý nghĩa hết sức qua trọng trong việc mở rộng các tính chất của tinh bột tự
nhiên đáp ứng nhu cầu ngày một tăng của người tiêu dùng. Trong nghiên cứu này, tinh bột
khoai tây có 5 mức độ ẩm ban đầu khác nhau được mang đi chiếu xạ chùm tia điện tử EB với
liều chiếu 5,5kGy. Kết quả sau khi đo các tính chất cấu trúc, hóa lý của tinh bột cho thấy: hàm
lượng acid tự do (FA), độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử trung bình giảm khi tăng dần độ ẩm
ban đầu, trong khi đó sự thay đổi về màu của tinh bột là rất nhỏ và dường như không thể nhận
biết được bằng mắt thường. Độ ẩm ban đầu cũng ảnh hưởng đến hàm lượng amylose, hình
dạng phổ FTIR và cấu trúc tinh thể của tinh bột khoai tây. Khả năng tiêu hóa của tinh bột thay
đổi dưới liều xử lý của chúng tôi, hàm lượng tinh bột trơ (RS) giảm trong khi đó hàm lượng
tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) tăng dần theo hàm lượng ẩm ban đầu trước chiếu xạ, đây là tiền
đề để tạo nên một sản phẩm phù hợp với những người bệnh tiểu đường loại hai và vận động
viên chơi thể thao.
Từ khóa: Tinh bột khoai tây, biến tính tinh bột, Chiếu xạ, chiếu xạ Electron Beam (EB).
THE EFFECT OF MOISTURE ON STRUCTURAL, PHYSICOCHEMICAL
PROPERTIES AND IN-VITRO DIGESTION OF IRRADIATED POTATO STARCH
BY ELECTRON BEAM
Nguyen Thi Loc*, Pham Thi Nhan, Trịnh Khánh Sơn
HCMC University of Technology and Education
*
Corresponding authour: locnguyenthitp95@gmail.com
ABSTRACT
Modifying starch is extremely important in extending the properties of natural starch in order
to meet the increasing consumer’s demand. In this study, potato starch with 5 different levels
of moisture were treated by Electron Beam at 5,5kGy dose. The physicochemical property,
structure and in-vitro digestibility of treated potato starch were investigated. The result
showed that free acid (FA), the intrinsic viscosity, the average molecular weight decreased as
increasing initial level of moisture. The changes in color of the treated starch is insignificant.
In addition, the apparent amylose content, the FTIR spectral curve and the crystalline
structure of the potato starch was altered after treatment. The results also showed that
resistant starch (RS) content of treated potato starch was decreased, whereas the slowly
digestible starch (SDS) was rose up, thus this is the premise to create products for type 2
diabetes and athletes.
Keywords: Potato starch, modify stach, Iradiation, Electron Beam, physicochemical
properties, structure, in vitro disgestion.
TỔNG QUAN như lĩnh vực dược phẩm, dệt, nhiên liệu và
Tinh bột khoai tây được sử dụng rộng rãi chất kết dính. Một số ứng dụng mới bao gồm
trong các sản phẩm thực phẩm như là một chất thay thế ít calo, vật liệu đóng gói phân
chất làm dày hoặc tác nhân ổn định để cải huỷ sinh học, màng mỏng và vật liệu nhiệt
thiện cấu trúc, kết cấu của sản phẩm như súp, dẻo chịu (Billiaderis, 1998). Tuy nhiên, các
nước sốt, đồ nướng, các sản phẩm bánh mỳ, tính chất của tinh bột tự nhiên không đáp ứng
kẹo sữa,..(Davies, 1995). Có một số ứng đủ các yêu cầu về mặt kỹ thuật trong sản xuất
dụng phi thực phẩm của tinh bột khoai tây công nghiệp. Vì vậy, tinh bột thường được
162
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
biến tính bằng các phương pháp hóa học, vật Hàm lượng acid tự do (FA)
lý, sinh học (enzym)… để có được những Acid tự do (FA) được xác định bằng cách
tính chất khác nhau đáp ứng nhu cầu ngày chuẩn độ huyền phù tinh bột bằng dung dịch
một tăng của người tiêu dùng. NaOH chuẩn 0,023N (Sokhey và
Cả hai tia gamma và tia EB (chùm tia điện tử Chinnaswamy, 1993).
Electron Beam) đều là dạng chiếu xạ ion hóa. Hệ màu CIE L*a*b*
Chiếu ion hóa cũng đã được chứng minh là Màu sắc của tinh bột khoai tây được xác định
làm giảm các yếu tố ảnh hưởng đến dinh bằng máy đo màu Minolta-CR400-Nhật Bản
dưỡng và cảm quan của sản phẩm sau khi xử được đối chiếu với màu trắng tinh khiết của
lý (Byun 2002; Al- Kaisey 2003; Bhat thiết bị. Sự khác biệt về màu sắc ∆E được
2007b; Bhat và Sridhar, 2008). Các ứng dụng tính bằng công thức (Vanda Maria de
bức xạ ion hóa được cho là có thể tạo ra gốc Oliveira Cornélio,2012):
tự do có khả năng gây biến đổi phân tử và ∆E =
∗ ∗ 2 ∗ ∗ 2 ∗ ∗ 2
phân mảnh (fragmentation) tinh bột (Cie´sla, √(𝐿𝑖 − 𝐿0 ) + (𝑎𝑖 − 𝑎0 ) + (𝑏𝑖 − 𝑏0 )
1991; Grant and D’Appolonia 1991; (2.7)
Sabularse, 1991; Sokhey và Hanna 1993). Trong đó: 𝐿∗0 , 𝑎0∗, 𝑏0∗ lần lượt là các giá trị L*,
Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng, xử lý a*, b* của mẫu chưa xử lý EB0; 𝐿∗𝑖 , 𝑎𝑖∗ , 𝑏𝑖∗ lần
chiếu xạ làm thay đổi trật tự của hạt amylose lượt là các giá trị L*, a*, b* của các mẫu xử
và amylopectin trong hạt tinh bột (Cie´sla, lý.
1992). Xử lý chiếu xạ có thể thúc đẩy liên kết Độ nhớt nội tại
ngang trong tinh bột dưới điều kiện có oxy Độ nhớt nội tại (intrisic viscosity) của tinh
(Fiedorowicz, 1999). bột được đo theo phương pháp của Ljubica
Trong nghiên cứu của chúng tôi bước đầu và cộng sự (2004) và Harding Stephen E.
đánh giá sự ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu (1997). Từ độ nhớt nội tại, khối lượng phân
lên sự thay đổi về cấu trúc, các tính chất hóa tử (M) của tinh bột được xác định thông qua
lý và độ tiêu hóa của tinh bột khoai tây chiếu công thức của Staudinger-Mark-Hquwink
xạ EB, làm tiền đề cho việc xác định các (Ljubica Dokic và cộng sự, 2004) (2.14):
thông số độ ẩm ban đầu của tinh bột để đạt
những tính chất mong muốn của tinh bột i KM a .
trong sản xuất công nghiệp sau. Hơn nữa, Khả năng tạo phức với iodine
mức liều xạ khảo sát của chúng tôi (5,5kGy) Một trong những cách ước tính gián tiếp tỉ lệ
thấp hơn 10kGy, mức an toàn liều xạ cho tất amylose và amylopectin là thông qua phản
cả thực phẩm. ứng tạo màu của phức tinh bột-iodine. dựa
vào phương pháp của Zhu (2008).
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Quang phổ hồng ngoại Fourier (FTIR)
Tinh bột khoai tây Các mẫu tinh bột đã chiếu xạ sẽ được ở phổ
Tinh bột khoai tây (POTATO STARCH) của hồng ngoại FTIR bằng thiết bị đo phổ hồng
công ty ROQUETTE Freres, Pháp. Tinh bột ngoại FTIR-8400S, Shimadzu, Nhật Bản ở
bổ sung thêm nước cất đã khử khí để đạt số sóng từ 400 cm-1 - 4000 cm-1 (Kizil et al.,
được 5 mức độ ẩm trong khoảng từ 12 – 30% 2002), tại trung tâm Nghiên cứu và Triển
w/v. Sau quá trình hiệu chỉnh độ ẩm, thu khai Công nghệ Bức xạ.
được 5 mẫu tinh bột có độ ẩm khác nhau lần Tán xạ tia X (XRD)
lượt là: C11.74, C14.84, C17.51, C19.24, Mẫu tinh bột trước và sau xử lý EB được đo
C28.94. tán xạ tia X (XRD) bằng phương pháp bột.
Chiếu xạ EB Thiết bị dùng để đo XRD là máy tán xạ tia X
Các mẫu mẫu tinh bột được đem xử lý của trung tâm MANAR (Model D5005,
bằng thiết bị UELR-10-15S2 (Trung tâm Bruker, Karlsruhe, Đức).
Vinagamma, Linh Trung, Thủ Đức). Các Độ tiêu hóa in vitro
mẫu khảo sát EB11.74; EB14.84; EB17.51; Độ tiêu hóa của tinh bột khoai tây được xác
EB19.24; EB29.84 là các mẫu tinh bột khoai định dựa trên phương pháp của Englyst
tây có độ ẩm như trên lần lượt đã được xử lý (1992) và được hiệu chỉnh bởi Shin (2007).
với liều chiếu 5,5kGy. Xử lý thống kê
163
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
Tất cả các số liệu đều được lặp lại 3 lần và bột sago được xử lý bằng Electron Beam.
kết quả trung bình cũng như độ lệch chuẩn Theo đó, sau khi chiếu xạ acid tự do tăng.
được thể hiện trong phần kết quả sau xử lý. Việc tăng hàm lượng acid tự do (FA) trong
Phân tích phương sai ANOVA và sự khác các mẫu tinh bột xử lý EB có liên quan trực
biệt của các giá trị trung bình đã được xác tiếp đến các gốc có tính acid như carboxyl,
đinh bằng kiểm định Ducan test (p < 0,05) carbonyl hoặc peroxide (Nemţanu và cộng
thông qua phần mềm SPSS (version 20, sự, 2010). Do đó, các sản phẩm chính được
SPSS, Chicago, IL, USA). hình thành trong quá trình chiếu xạ tinh bột
là các gốc có tính acid, làm tăng hàm lượng
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN FA và giảm giá trị pH của tất cả các mẫu tinh
Hàm lượng acid tự do (FA) bột (Hizukiri, & Hanashiro, 2006).
Bảng 1. cho thấy hàm lượng acid tự do (FA) Sự giảm xuống của FA khi thay đổi độ ẩm
của các mẫu tinh bột sau xử lý cao hơn so với ban đầu cho thấy sự ảnh hưởng của hàm
mẫu đối chứng ban đầu, đồng thời FA giảm lượng nước đến sự tác động của tia xạ trên
rõ rệt khi tăng độ ẩm ban đầu từ 11,74% đến tinh bột. Theo Pimpa và cộng sự (2007),
28,94% w/v. Sự tác động của EB lên FA của cùng với sự tạo thành nhóm chức có tính acid
tinh bột đã được chứng minh trong nghiên do tác dụng bẻ gãy các phân tử tinh bột thì
cứu của Pimpa và cộng sự (2007) trên tinh gốc andehyl cũng có thể được hình thành.
Bảng 1. Acid tự do, độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử của các mẫu tinh bột
Mẫu FA [ ]𝟏 Mw
13,27
9,10 ± 0,0ab
C11.74 195,5e e
EB11.7
11,70 ± 0,0c
4 128,2d 8,26d
EB14.8 10,27 ±
4 1,28b 124,4d 7,99d
EB17.5 9,76 ±
1 0,77ab 120,6c 7,71c
EB19.2 9,20 ±
4 0,0ab 117,5b 7,49b
EB28.9 9,03 ±
4 0,78ab 111.7a 7,07a
*FA: acid tự do, Mw: Khối lượng phân tử trung bình; các giá trị in thường
trong cùng một cột khác nhau biểu thị sự khác biệt có nghĩa về mặt thống kê
Quang phổ (p
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
độ ẩm ban đầu. Kết quả cho thấy, khi thay
Bảng 2. Các thông số màu của các mẫu đổi độ ẩm ban đầu làm ảnh hưởng đến sự khả
tinh bột khoai tây năng tạo phức của tinh bột chiếu xạ EB với
Mẫu L* a* b* ΔE
iodine. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng này gần như
C11.74 42,32a 0,05e 1,08a
không làm thay đổi hình dạng chung của
EB11.74 43,69d -0,11c 1,96f 1,34e
đường cong hấp thu. Theo nghiên cứu của
EB14.84 43,72e -0,11c 1,61d 1,13c Cieśla, Larsen, & Mroczko thì cho rằng phức
EB17.51 43,76f -0,07b 1,65e 1,21d với iodine nằm trong khoảng 618 nm
EB19.24 43,22c -0,04a 1,51c 0,50b (amylose) đến 536 nm (amylopectin). Kết
EB28.94 43,09b 0,02d 1,26b 0,31a
quả cho thấy các mẫu của chúng tôi có vị trí
đỉnh dịch về bên trái so với đỉnh 618. Điều
L*, a*, b*: kết quả từ thiết bị đo màu Minolta-
này có thể giải thích rằng, khi tăng độ ẩm
CR400-Nhật Bản; Giá trị ∆E* thể hiện mức độ
khác biệt về màu sắc của các mẫu chiếu xạ với các
làm cắt đứt các amylopectin tạo thành nhiều
mức độ ẩm ban đầu khác nhau so với mẫu không
hơn những amylose mạch thẳng, khi đó hàm
chiếu xạ với mức độ ẩm ban đầu thấp nhất lượng amylose tăng lên nên việc tạo phức với
(C11,74). Các giá trị có ký hiệu khác nhau biểu thị iodine tiến về gần hơn với bước sóng của
sự khác biệt có nghĩa về mặt thống kê (p
- Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học
Khi tăng độ ẩm ban đầu từ 11,74% lên thành hơn so với mẫu thô ban đầu đầu, đặc biệt khi
14.84% thì RDS tăng, sau đó tiếp tục tăng độ tăng độ ẩm ban đầu trước chiếu xạ độ nhớt
ẩm ban đầu lên 28,94% thì RSD giảm nhưng càng giảm. Do đó có thể úng dụng trong các
vẫn cao hơn so với mẫu có độ ẩm ban đầu sản phẩm mà không mong muốn có độ nhớt
thấp nhất và mẫu không xử lý EB (bảng 3). cao.
Bảng 3. Các phân đoạn tiêu hóa KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Độ ẩm ban đầu ảnh hưởng trực tiếp đến các
100
tính chất hóa lý, cấu trúc và các phân đoạn
80 tiêu
60 hóa của tinh bột khoai tây chiếu xạ chùm tia
%RS điện tử EB. Khi tăng độ ẩm ban đầu trước
40 %SDS chiếu xạ, FA, độ nhớt nội tại giảm, khối
20 %RDS lượng phân tử trung bình giảm. Sự khác biệt
0 màu sắc là khó nhận biết đối với liều khảo
1
C11,7 2
EB11, 3
EB14, 4
EB17, 5
EB19, 6
EB28, sát. Khối lượng phân tử giảm, tạo điều kiện
74 84 51 04 94
enzyme tiêu hóa dễ dàng xâm nhập vào cấu
trúc hạt tinh bột và thủy phân. Đánh giá cấu
Xu hướng của RDS và SDS thì khác biệt hơn trúc tinh bột bằng phổ FTIR và XRD cho
so với RS, khi tăng độ ẩm ban đầu ban đầu từ thấy hình dạng các đỉnh không có sự thay đổi
11,74% lên thành 28,94% thì SDS tăng từ nhiều, điều này khẳng định không có sự mất
29,16% lên 84,10% và RS giảm không tuyến đi chất nào cũng như hình thành chất mới.
tính. Thông qua phương pháp tán xạ tia X cũng
Sự giảm RS và đặc biệt là sự gia tăng hàm đánh giá được cấu trúc tinh thể loại B của
lượng SDS mang lại rất nhiều lợi ích cho sức mẫu tinh bột khoai tây không bị biến đổi khi
khỏe như ổn định việc chuyển hóa glucose, tăng độ ẩm nguyên liệu từ 11,74% lên
hạn chế bệnh tiểu đường và tạo cảm giác no 28,94% w/v trước khi xử lý EB với liều chiếu
(Singh et al, 2010). Ngoài ra, các mẫu trong 5,5kGy.
nghiên cứu của chúng tôi đều có độ nhớt thấp
TÀI LIỆU THAM KHẢO
BRASOVEANU, M. 2013. Electron-Beam Processed Corn Starch: Evaluation Of
Physicochemical And Structural Properties And Technical- Economic Aspects Of The
Processing. 30(04), 847–856.
GREENWOOD, C. T. MACKENZIE, S. The Irradiation of Starch. Part I. The Properties of
Potato Starch and its Components after Irradiation with High‐Energy
Electrons. Starch‐Stärke, 1963, 15.12: 444-448
MILLER, R. B. FOOD irradiation using electron beams. Electronic Irradiation of Foods: An
Introduction to the Technology, 2005, 43-73.
PIMPA, B., MUHAMMAD, S. K. S., HASSAN. M. A., GHAZALI. Z., HASHIM, K., &
KANJANASOPA. D. 2007. Effect of electron beam irradiation on physico-chemical
properties of sago starch. Songklanakarin Journal of Science and Technology, 29(3),
759–768.
SOKHEY, A.S. AND CHINNASWAMY. R. 1993. Chemical and molecular properties of
irradiated starch extrudates. Cereal Chem. 70 (3): 260-268.
166
nguon tai.lieu . vn
