luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm SDS (Slowly Digestible Starch) từ tinh bột khoai lang sử dụng chế phẩm enzyme Pullulanase PU 700 và ứng dụng trong sản xuất miến

Tổng quan về tinh bột tạo tinh bột tiêu hóa chậm SDS, các phương pháp biến tính tinh bột tạo tinh bột tiêu hóa chậm SDS, tính chất của tinh bộ tiêu hóa chậm SDS, sợi từ tinh bột, miến khoai lang; vật liệu và phương pháp nghiên cứu; kết quả và thảo luận.

TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

Gi ả ng viên hư ớ ng dẫn: PGS TS Lương Hồng Nga

B môn: ộ Công nghệ ự th c phẩm

HÀ NỘI, 06/2022

TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

Gi ả ng viên hư ớ ng dẫn: PGS TS Lương Hồng Nga

B môn: ộ Công nghệ ự th c phẩm

Ch ữ ký của GVHD

HÀ NỘI, 06/2022

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độ ậ c l p – T – H ự do ạ nh phúc

H ọ và tên tác giả ận văn : Nguy lu ễn Thị Thu Hiền

Đề tài luận văn: Nghiên c u thu nh n tinh b t tiêu hóa ch m SDS (Slowly ứ ậ ộ ậDigestible Starch) t tinh b t khoai lang sừ ộ ử ụ d ng ch ph m enzyme ế ẩPullulanase PU 700 và ng d ng trong s– ứ ụ ản xuất miến

Chuyên ngành:Công nghệ ự th c phẩm

Mã số SV: 20202900M

Tác giả, Người hướng d n khoa hẫ ọc và Hộ ồi đ ng ch m luấ ận văn xác

nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày30/06/2022 với các nội dung sau:

- B ổ sung các nghiên cứu trong nước về ến trong ph n t ng quan mi ầ ổ

- B ổ sung các tài liệu trích dẫn, thuyết minh quy trình trong phần phương pháp nghiên cứu

- B ổ sung thành phần của tinh bột khoai lang ban đầu, thông tin enzyme

- Chỉnh sửa lại kết luận, làm rõ tính mới của luận văn

- Chỉnh sửa tài liệu tham khảo, trình bày luận văn theo quy định

- B ổ sung phụ ục hình ảnh sản phẩ l m

Ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướ ng d n ẫ Tác gi ả lu ận văn

Ủ Ị CH HỘI ĐỒ

L Ờ I CẢM ƠN

BÁCH KHOA! ONE LOVE, ONE FUTURE!

Khép l i nh ng ngày cuạ ữ ối của chặng đường 7 năm, những c m xúc mả ạnh

m ẽchợt ùa về 7 năm không phải là quá ngắ ển đ ta trưởng thành, cũng không quá dài đố ới v i cu c đ i mộ ờ ỗi người, mà là t t c hanh xuân Thanh xuân! Là nhấ ả t ững ngày đầu bước chân vào giảng đường đại h c đầ ồ ộọ y h i h p và b ng , là nh ng ỡ ỡ ữngày mang balo đến trường đầy nhi t huy t, là nh ng ngày ôn thi v t v quên th i ệ ế ữ ấ ả ờgian trên thư viện, là nh ng ngày làm thí nghiữ ệm đến 22 gi , là nh ng giây phút ờ ữmệt mỏi nhưng không bao giờ gục ngã Đế ớn v i Bách Khoa – đế ớn v i những người lái đò ngày đêm không biết m t m i đưa t ng l p h c trò cệ ỏ ừ ớ ọ ập bến thành công Cảm

ơn thầy cô – những người lái đò nhiệt huy t Bách Khoa th t s là nhà, là tình yêu ế ậ ự

và là t t c thanh xuân.ấ ả

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn cô PGS TS Lương

Hồng Nga đã tận tình hướng dẫn, chỉ ảo và tạo điề b u kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Em chân thành cảm ơn Nghiên c ứu sinh Dương Hồ ng Quânvà các thành viên trong nhóm nghiên cứu đã luôn đồng hành và giúp đỡ em r t nhiấ ều đểcó thểhoàn thành luận văn này

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Bách Khoa H Nội đã giảng dạy cho em à những kiến thức căn bản, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Con xin cảm ơn bố m ẹ đã luôn tin tưởng và ng h con Bủ ộ ố m ẹ luôn là người truy n cho con s t ề ự ự tin để con bước tiếp trên con đường của mình

Cảm ơn tập thể anh chị em phòng C4 209, c– ảm ơn nhưng người bạn luôn quan tâm, chia sẻ, cùng mình đi qua những năm tháng thanh xuân

L iờ cuối cùng, xin cảm ơn Bách Khoa ảm ơn thanh xuân, cảm ơn vì tấ– c t

cả Em kính chúc các thầy cô có sức khỏe dồi dào để ếp tục thực hiện sứ m nh ti ệ

của mình đưa những người con đến bến bờ thành công.–

Em xin chân thành cảm ơn!

TÓM T T N Ắ ỘI DUNG ĐỒ ÁN

Trong nh ng th p kữ ậ ỷ ần đây, con ngườ g i chú trọng đến s c kh e cá nhân ứ ỏnhiều hơn cũng như nhu cầ ề ựu v th c ph m lành m nh và th c ph m thay thẩ ạ ự ẩ ế cũng ngày càng lớn lên Chúng ta quan tâm đến việc chăm sóc sức kh e t gỏ ừ ốc, đặc biệt

là các loạ ựi th c ph m, đ u ng tiêu th m i ngày.Viẩ ồ ố ụ ỗ ệc sản xu t nh ng thành phấ ữ ần

mới từ tinh bột được phát triển hơn để đáp ứng nhu cầu đó.Tinh bột tiêu hóa ch m ậ(SDS) đang nhận được nhi u s quan tâm trong ngành Công ngh th c ph m v i ề ự ệ ự ẩ ớnhững tính chất chức năng có lợi cho sức khỏe

Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng quy trình s n xuả ất SDS với enzyme pullulanase PU700 Sau quá trình nghiên cứu, lựa chọn được phương pháp cho quy trình s n xuả ất SDS là phương kế ợt h p enzyme với vật lý Đầu tiên, d ch tinh bị ột khoai lang (10% w/v, dung dịch đệm aceate pH= 5,0, 0.2M) đun sôi 30 phút, sau

đó bổ sung 2U/g enzyme pullulanase PU700 Hỗ ợn h p phản ứ ởng 55 °Ctrong 30 phút Sau khi vô ho enyme, hạt ỗn hợp được đem đi thoái hóa 2 lầ ở cùng điền u

kiện 4°C trong 48 giờ Sản phẩm SDS thu được đư c đemợ đi xác định tính ch t và ấ

ứng d ng trong s n xu t mi n khoai lang ụ ả ấ ế

Học viên

Ký và ghi rõ họ tên

Nguy ễ n Thị Thu Hiề n

i

M Ụ C LỤ C

M Ụ C LỤ i C

DANH M C HÌNH V Ụ Ẽ v

DANH M C B NG BI Ụ Ả Ể U vii

DANH M C T Ụ Ừ VI Ế T T Ắ T Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1 TỔ NG QUAN 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM SDS (SLOWLY DISGESTIBLE STARCH) 1

Định nghĩa 1

S ựtiêu hóa tinh bộ t 2 Tác dụng sinh lý c a tinh b t tiêu hóa chậm 2ủ ộ 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH TINH BỘT TẠO TINH BỘT TIÊU HÓA CH M SDSẬ 5

Phương pháp vật lý 5

Phương pháp sinh học 8

Phương pháp hóa học 11

Phương pháp kế ợt h p 12

1.3 TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM SDS 14

Hình thái họ 14c Kh ả năng trương nở và hòa tan của tinh bột 14

Cấu trúc của tinh bột tiêu hóa chậ 15m Cấu trúc gel 16

H hóa ồ 16

Tính nh y c m c a tinh b t v i quá trình thạ ả ủ ộ ớ ủy phân bằng enzyme 17

1.4 TỔNG QUAN VỀ ỢI TỪ TINH BỘ 17 S T Định nghĩa 17

Phương pháp sản xu t 18ấ Phân loại 20

Một số nghiên cứu về ế 22 mi n 1.5 MIẾN KHOAI LANG 22

Tinh b t khoai langộ 23

Một số nghiên cứu về ến khoai lang 29 mi Kh ả năng tiêu hóa của miến khoai lang 30

ii

1.6 KẾT LUẬN TỔNG QUAN 31

Mục tiêu củ ềa đ tài 31

Nội dung nghiên cứ 31u CHƯƠNG 2 VẬ T LI ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U 33

2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨ 33U Nguyên li u tinh bệ ột 33

Các chế ẩ ph m enzyme 33

Kit xác định hàm lượng glucose 33

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

Phương pháp xác định độ ẩ m c a tinh b t 33ủ ộ Phương pháp xác định đường kh 34ử Phương pháp xác đ nh m c đ tiêu hóa c a tinh bộtị ứ ộ ủ 34

Phương pháp xác định hoạt độenzyme pullunanase 35

Phương pháp xác định hình d ng tinh b t b ng SEM 36ạ ộ ằ Phương pháp xác định m c đ trùng h p DP c a phân t tinh b t 36ứ ộ ợ ủ ử ộ Phương pháp xác định độ trương nở, hòa tan của tinh b t 36ộ Phương pháp xác định độ trong c a h tinh b t 37ủ ồ ộ Phương pháp xác định kh ả năng hút nước, hút d u c a tinh b t 37ầ ủ ộ

Phương pháp xác định màu c a tinh b t 37ủ ộ Phương pháp sản xu t mi n b ấ ế ổsung SDS 38

Phương pháp xác định chất lượng c a mi n 38ủ ế Phương pháp xác định c u trúc c a mi n 39ấ ủ ế Phương pháp đánh giá cảm quan 39

Phương pháp xử lý s li u 40ố ệ 2.3 B ỐTRÍ THÍ NGHIỆ M 40 B ốtrí thí nghiệm thu hồi tinh bột tiêu hóa chậm SDS từ tinh b t khoai ộ lang b ng enzyme Pullulanase PU 700, so sánh v i enzyme phân ằ – ớ tích 40

B ốtrí thí nghiệm nghiên cứu xác định c u trúc, tính ch t c a tinh bột ấ ấ ủ tiêu hóa ch m SDSậ 41

B ố trí thí nghiệm nghiên cứ ứng dụng tinh b t tiêu hóa chu ộ ậm SDS trong s n xu t miả ấ ến 42

CHƯƠNG 3 KẾ T QU VÀ TH O LU N 44 Ả Ả Ậ 3.1 THU HỒI TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM SDS TỪ TINH B T KHOAI Ộ LANG BẰNG ENZYME PULLULANASE PU700 44

iii

Hoạt lực của enzyme 44Nghiên cứ ảnh hưởu ng của nồng độ enzyme pullulanase PU700 tới

kh ảnăng tiêu hóa của tinh bột khoai lang 44Nghiên cứ ảnh hưởu ng c a th i gian th y phân b ng enzyme ủ ờ ủ ằpullulanae PU700 t i khớ ả năng tiêu hóa của tinh b t khoai langộ 46Ảnh hưởng c a quá trình thoái hóa sau thủ ủy phân đến khả năng tiêu hóa c a tinh b t khoai langủ ộ 47Đưa ra quy trình sản xu t tinh b t tiêu hóa ch m SDS t tinh b t khoai ấ ộ ậ ừ ộlang b ng enzyme pullulanase PU ằ - 700 493.2 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM SDS

50

Nghiên cứu đặc điểm hình thái c a tinh b t tiêu hóa ch m SDSủ ộ ậ 50

Độ trong c a tinh b t tiêu hóa ch m SDS sủ ộ ậ ản xuấ ừ t t enzyme enzyme pullulanase PU – 700 51

Kh ảnăng hút nước, hút dầu của tinh b t tiêu hóa chộ ậm SDS sản xuất

Mức độ trùng hợp DP c a tinh b t tiêu hóa chủ ộ ậm SDS sản xuấ ừ t tenzyme pullulanase PU – 700 553.3 NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT MIẾN KHOAI LANG BỔ SUNG TINH BỘT TIÊU HÓA CH M SDSẬ 57

Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng SDS b sung t i khổ ớ ả năng tráng

và c u trúc c a mi n khoai langấ ủ ế 57Nghiên cứ ảnh hưởu ng c a t l bủ ỷ ệ ột nướ ớc t i kh ả năng tráng của mi nế 58Nghiên cứu ảnh hưởng c a t lệ bột hồ hoá tớ ấủ ỷ i c u trúc c a mi n khoai ủ ếlang 59Nghiên c u lứ ựa chọn chế độ ấ s y t m miấ ến 60Nghiên c u lứ ựa chọn chế độ ấ s y k t thúcế 62Đưa ra quy trình sản xu t mi n t tinh b t khoai lang b sung tinh bấ ế ừ ộ ổ ột tiêu hóa ch m SDSậ 633.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MIẾ 64N

iv

Màu sắc của miến 64

Cấu trúc của miế 65n Đánh giá chất lượng mi n 66ếHàm lượng SDS c a mi n 67ủ ế

Kết quả ảm quan c 68

CHƯƠNG 4 KẾ T LU N VÀ KI N NGH 69 Ậ Ế Ị

4.1 KẾT LUẬ 69N 4.2 KIẾN NGHỊ 69

TÀI LI U THAM KH Ệ Ả O 70

PH L C Ụ Ụ 81

v

DANH M C HÌNH V Ụ Ẽ

Hình 1.1 Các bước sinh tinh th trong quá trình k t tinh l i c a tinh bột 6ể ế ạ ủ

Hình 1.2: Quá trình h hóa c a tinh bồ ủ ột 17

Hình 1.4: Quy trình s n xuả ất sợ ừ i t tinh bột theo phương pháp thả rơi 18

Hình 1.5: Quy trình s n xuả ất sợ ừ i t tinh bột theo phương pháp cắt 19

Hình 1.6: Quy trình s n xuả ất sợ ừi t tinh bột theo phương pháp hiện đại 20

Hình 1.3: Phân loại sợi (a), dựa trên các phương pháp tạo hình s i; (b), d a trên ợ ự độ ẩ m và phương pháp chế ế bi n 21

Hình 1.7: Sản lượng khoai lang Vi t Nam 2009 – 2019 (T ng c c Th ng kê, 2020)ệ ổ ụ ố 24

Hình 1.8: Cấu trúc h t tinh bạ ột 26

Hình 1.9: C u trúc phân tấ ử ủ c a amylose 28

Hình 1.10 Công th c phân t: ứ ử amylopectin 28

Hình 1.11: Cấu trúc phân tử amylopectin theo Meyer 29

Hình 2.1: Cơ chế ph n ng c a kit glucose 34ả ứ ủ Hình 2.2: Đường chu n ho t Pullulanase t ẩ ạ độ ừ Bacillus licheniformis trên cơ chất Red-Pullulan 35

Hình 2.3: H L, a*, b*ệ 37

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình s n xu t mi n khoai lang 38ả ấ ế Hình 2.5: B trí thí nghi m so sánh số ệ ự tương thích giữa enzyme pullulanase phân tích (PU) và pullulanase PU700 (PU700) trong s n xuả ất SDS từ tinh b t khoai langộ 40

Hình 2.6: B trí thí nghi m số ệ ản xuất mi n khoai lang bế ổ sung tinh bột tiêu hóa chậm 42

Hình 3.1: Ảnh hưởng c a nủ ồng độ enzyme pullulanse PU700 t i khớ ả năng tiêu hóa của tinh bột khoai lang 45

Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian th y phân bủ ằng enzyme pullulanase PU700 t i ớ kh ảnăng tiêu hóa của tinh bột khoai lang 46 Hình 3.4: Quy trình s n xu t tinh b t tiêu hóa chả ấ ộ ậm SDS từ tinh b t khoai lang ộ

bằng enzyme PU700 kết hợp thoái hóa 2 lầ 49n Hình 3.5: Ảnh hưởng c a quy trình s n xu t tinh b t tiêu hóa ch m t i hình dủ ả ấ ộ ậ ớ ạng của tinh bột (a) Tinh b t khoai lang tộ ự nhiên độ phóng đại 1000 l n (b) Tinh bầ ột

khoai lang tự nhiên độ phóng đại 5000 lần (c) Tinh bột tiêu hóa chậm độ phóng

đại 1000 l n (d) Tinh b t tiêu hóa ch m đ ầ ộ ậ ộ phóng đại 5000 l n 50ầ

vi

Hình 3.6: Độ trong c a tinh b t tiêu hóa chậm SDS 51ủ ộHình 3.7: Khả năng hút nước, hút d u cầ ủa tinh bột tiêu hóa c m SDShậ 52Hình 3.8: Độ trương nở ủ c a tinh b t tiêu hóa ch m SDSộ ậ 53Hình 3.9: Độ hòa tan c a tinh b t tiêu hóa chậm 54ủ ộHình 3.10: Mức độpolyme hoá DP c a tinh b t tiêu hóa ch m SDSủ ộ ậ 56Hình 3.11: Quy trình s n xuả ất miến khoai lang bổ sung SDS 63

vii

DANH M Ụ C B Ả NG BI Ể U

Bảng 1.1: Phân loại các thành phần tinh bột [1] 1

B ng ả 1.2: Các loại miến theo nguyên liệu và vùng miề 21n Bảng 1.3: ản lượng khoai lang 10 nướ ứng đầS c đ u th giế ới năm 2018 (FAO,2020) 23

Bảng 1.4: Kích thước và hình dạng một số loại tinh bột khoai lang [97] 24

Bảng 1.5: Hàm lượng amylose và amylopectin của một số tinh bột [100] 27

Bảng 3.1: Hoạt lực của enzyme pullulanase PU và pullulanase PU700 44

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của khả năng tiêu hóa của tinh b t khoai lang sau th y phân ộ ủ bằng PU700 và PU kết hợp với thoái hóa hai lần 47

Bảng 3.3: Màu sắc của tinh bột tiêu hóa chậm SDS 55

Bảng 3.4: Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột SDS bổ sung tới khả năng tráng và cấu trúc c a miủ ến 57

Bảng 3.5: Ảnh hưởng tỉ l bệ ột/nước tới khả năng tráng của miế n 58 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ ệ ột hồ hoá tới khả năng tráng và cấu trúc của miến l b khoai lang 59

Bảng 3.7: Độ ẩm của tấm miến theo thời gian sấy (%) 60

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của chế độ ấy tấm miến tới cấu trúc của sợi 61 s Bảng 3.9: Độ ẩm của sợi miến theo thời gian sấy (%) 62

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của chế độ ấy kết thúc tới cấu trúc của sợi 62 s

Bảng 3.11: Màu sắc của các loại miế 64n

Bảng 3.12: Cấu trúc của các loại miế 65n Bảng 3.13: Đánh giá chất lượng nấu của các loại mi n 66ế

Bảng 3.14: Hàm lượng SDS trong các loại miế 67n

1

CHƯƠNG 1 Ổ T NG QUAN 1.1 T ỔNG QUAN VỀ TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM SDS (SLOWLY DISGESTIBLE STARCH)

Tinh bột là carbohydrate chính trong dinh dưỡng của con người Nó là m t ộthành ph n chính trong th c phầ ự ẩm t th c vậừ ự t, cung cấp các đặc tính công nghệmong muốn, đặc bi t là khệ ả năng tạo c u trúc củấ a tinh bột

Chất lượng dinh dưỡng của tinh bột phụ thuộc rất nhiều vào quá trình chếbiến và trạng thái c a tinh bủ ột S gi i phóng glucose t o ự ả ạ năng lượng cho cơ thể

và th i gian tiêu hóa là nhờ ững đặc tính sinh lý chính c a tinh bủ ột Kh ả năng tiêu hóa trong ru t non cộ ủa con người có thể được thay đổi từ tiêu hóa nhanh, đặc biệt

là trong các s n ph m th y phân tinh b t, thành khó tiêu hóa tinh b t khángả ẩ ủ ộ ( ộ ) [1]

Định nghĩa

Dựa trên tỷ ệ và mứ ộ l c đ tiêu hóa, tinh bột được chia thành tinh bột tiêu hóa nhanh (RDS) là ph n tinh bầ ột được tiêu hóa trong vòng 20 phút, tinh b t tiêu hóa ộchậm (SDS) là ph n tinh bầ ột được tiêu hóa t ừ 20 phút đến 120 phút, và tinh b t ộbền (RS) là phần tinh bột còn lại sau 120 phút tiêu hóa [1][2]

B ng 1.1 ả : Phân loại các thành p n tinh b hầ ộ t [1]

Loại tinh

b t ộ Tinh bột tiêu

hóa nhanh (RDS)

Tinh bột tiêu hóa ch m (SDS) ậ Tinh bộ t b ề

khoai tây, chuối thô,…

Đặ c tính

sinh lý Nguồn lượng nhanh năng

chóng

Nguồn năng lượng ch m và ậbền vững, duy trì lượng đường trong máu

Theo thực nghiệm ba ph n tinh b t không dầ ộ ễ dàng tách riêng nhau mà có

s ph thuự ụ ộc và chuyển hóa lẫn nhau Các ph n ầ tinh bột được cho là tinh b t kháng ộtiêu hóa (RS) hay tinh b t tiêu hóa ch m (ộ ậ SDS), thường bao g m c 3 ph n cồ ả ầ ủa tinh b t ( RDS, SDS, RS) ộ

2

Tóm lại, “ Tinh b t tiêu hóa ch m (SDS) là ph ộ ậ ầ n tinh b t đư c tiêu hóa với tố ộ ộ ợ c đ chậm trong cơ thể con ngườ i, hay nói cách khác chúng là ph n tinh b ầ ột đượ c enzyme tiêu hóa phân giải thành đườ ng Glucose trong kho ng th i gian t 20 phút ả ờ ừ

đế n 120 phút”

S t ự iêu hóa tinh bộ t

Qúa trình tiêu hóa và h p thấ ụ tinh b t bao gộ ồm nhiều giai đoạn Trong mi ng, ệkhi ti p xúc v i enzyme amylase cế ớ α- ủa nước bọt, các phân tử tinh bột bị phân cắt thành oligosaccharide ngắn hơn Khi đi vào ruột, ph n tinh b t ầ ộ đã được tiêu hóa

một phần tiếp tục được thủy phân bởi α amylase của tuyến tụ (1,4 α- y - - d -glucan glucanohydrolase, EC 3.2.1.1) Tố ộc đ ph n ả ứng ban đầu của quá trình th y phân ủnày gi m khi mả ức độ phân nhánh c a polysaccharide ủ cao, chủ ế y u là do c n trả ởcủa steric Các sản ph m chính tẩ ạo thành như maltose và dextrin phân nhánh, được chuyển thành glucose bở enzym maltose glucoamylase và suci – rase – isomaltase

và đi vào máu [3]

Không giống như hầu h t các thành phế ần tinh bột, các phân tử SDS không

b ịphá vỡ trong khoang miệng bởi với enzyme α amylase củ- a nước bọt, axit dịch

v ị trong niêm mạc dạ dày Quá trình tiêu hóa được bắt đầu sau khi ịch sữa trong d

d ạ dày có tính axit chuyển vào ruột, hầu hết quá trình tiêu hóa SDS xảy ra ở tá tràng SDS ị ủy phân bởi các enzym tiết ra t b th ừ tuyến tụy và được chuy n hóaểthành chu i oligome ngỗ ắn hơn và dextrin Các sản phẩm phân giải amylolytic ừ t SDS, đượ ạc t o thành chủ yếu từ các disaccharide (maltose), được ph c h p enzyme ứ ợniêm mạc có chứa sucrase-isomaltase (SI) và maltose -glucoamylase (MGAM)

thủy phân thành glucose và đi vào máu [4]

Tác dụ ng sinh lý c a tinh b t tiêu hóa chậm ủ ộ

Cho đến nay, các nghiên c u v l i ích c a SDS đ i v i s c kh e c a con ứ ề ợ ủ ố ớ ứ ỏ ủngười còn h n ch Bên cạ ế ạnh đó ầ, h u h t các nghiên c u không phân bi t chính ế ứ ệxác giữa các phần tinh b t Nh ng l i ích s c kh e tiộ ữ ợ ứ ỏ ềm năng của SDS có liên quan đến s chuy n hóa glucose ự ể ổn định, qu n lý b nh tiả ệ ểu đường, hoạt động trí

óc và c m giác no.ả

1.1.3.1 SDS và phả ứng trao đổi chấ n t

S ự trao đổi carborhydrate, cụ ể là sự ấp thu glucose có liên quan t i t th h ớ ỷ l ệ

hấp thụ carbohydrate sau bữa ăn Một thông số ổ ến được dùng để đo lườ ph bi ng

nh ng ữ ảnh hưởng này là chỉ ố đường huyết Glycemic Index (GI) Chỉ ố đườ s s ng huyết GI đượ ịnh nghĩa là phầc đ n diện tích gia tăng dưới đường cong hàm lượng glucose trong máu sau khi ăn [5]

Mặc dù, vẫn còn có những tranh luận về ý nghĩa lâm sàng của chỉ ố đườ s ng huyết (GI), nhưng chỉ ố s này cho ta công cụ lđể ựa chọn và phân loại thực phẩm theo s tiêu hóaự [6] Jenkins và các cộng sự (2002) đã phát biể ằu r ng b a ăn có chỉ ữ

s ốGI thấp có mối liên hệ ới việc giảm nguy cơ của bệnh tiểu đường và bệnh tim vmạch Mối liên hệ có tính tích cực này cũng được tìm th y trong m i liên hấ ố ệ giữa

GI và nguy cơ mắc ung thư vú hay ung thư đường ru t [7] Tinh b t tiêu hóa chộ ộ ậm (SDS) cho chỉ ố đườ s ng huy t (GI) tế ừ ấ th p đến trung bình dẫn đến việc giảm chỉ

3

s ốGI của th c ph m có ch a tinh b t tiêu hóa ch m so v i th c ph m có ch a tinh ự ẩ ứ ộ ậ ớ ự ẩ ứ

bột tiêu hóa nhanh (RDS) cho chỉ ố đường huyết cao s [7]

Một số nghiên cứu đã khảo sát các ph n ả ứng sinh lý sau ăn khi sử dụng RDS

và SDS ở người kh e mạỏ nh và b nh nhân tiệ ểu đường lo i 2 [7] Sự thay đổạ i nhanh hơn đáng kể ủ c a nồng độ glucose trong máu, insulin và acid béo không este (NEFA) c a RDS so vủ ới SDS Ở ững đối tượ nh ng béo phì, kháng insulin, Harbis

và c ng sộ ự (2004) cho th y r ng viấ ằ ệc hấp thụ glucose có s n tẵ ừ t dừ ẫn đến c i thi n ả ệchỉ ố s chuyển hóa, đặc biệt là gi m tình trạng thiếu chất trong máu sau ăn, giảm ảtriacylglycerols apolipoprotein B 100 và B 48 trong lipoprotein giàu - -triacylglycerol Ngoài ra, GLP 1 (glucagon like peptide - – - 1) và GIP (glucose – dependent insulinotropic peptide) tăng lên trong giai đoạn cu i sau khi tiêu th ố ụSDS Điều này cho th y tác d ng có l i cấ ụ ợ ủa SDS trong giai đoạn cuối sau ăn, chẳng

hạn như cân bằng nội môi và ự ữ năng lượngd tr [8]

1.1.3.3 SDS và bệnh tim mạch (CVD)

Tiêu thụ lượng lớn carbohydrate làm tăng chất béo trung tính trong huyết thanh và m c HDL cholesterol th p, cứ - ấ ả hai đều là d u hi u cấ ệ ủa các hội chứng chuyển hóa và làm tăng nguy cơ mắc một số ệnh tim mạch b [11] Ch giàu ế độ ăn carbohydrate và GI cao có liên quan đến nguy cơ mắc b nh tim m ch vành ở ụệ ạ ph

n [12]ữ Ngoài ra, trong nghiên cứu đố ớ ệi v i b nh nhân tiểu đường lo i 2 cho thấy ạ

một số thông số như tổng huyết tương lúc đói, hoạt động của GI cao: tổng huyết tương lúc đói, hoạ ột đ ng c a cholesterol huy t thanh, cholesterol LDL, axit béo t ủ ế ự

do, apolipoprotein B và chất ức chế ạ ho t hóa plasminogen 1 thấp hơn sau chế độ

ăn có GI thấp hơn so v i sau ch độ ăn có GI cao [13]ớ ế Bouché và cộng sự báo cáo

r ng ằ sau năm tuần ăn với chế độ GI thấp cải thiệ n một số thông số lipid huyết tương, giảm t ng khổ ối lượng ch t béo và ấ tăng khối lượng ph n nầ ạc trong cơ thể

mà không làm thay đổi trọng lượng cơ thể; những thay đổi này đi kèm v i gi m ớ ả

biểu hiện của một số gen liên quan đến chuy n hóa lipidể [14] Theo chế độ ăn như vậy có vai trò tích cực trong việc ngăn ngừa các bệnh chuy n hóa và các biể ến

chứng tim m [15] ạch

4

1.1.3.4 SDS và bệnh tích trữ glycogen (GSD)

GSD là b nh r i lo n di truyệ ố ạ ề ảnh hưởng đến quá trình trao đổn i chất – cách

cơ thể phân h y thủ ức ăn thành năng lượng GDS ảnh hưởng đến tổng h và phân ợp

hủy glycogen trong cơ, gan và các loại tế bào khác GDS loại 1 là sự ắng mặt v

hoặc thiếu hụt glucose-6- phosphatase, dẫ ến đ n h ạ đường huyết khi đói Qi và Tester báo cáo rằng ch phế ẩm th c ph m trự ẩ ị ệ li u bao g m tinh bồ ột dạng sáp được

x ửlý thủy nhiệt đượ ử ụng đểc s d điề ị ặc ngăn ngừ ạu tr ho a h đường huy t nh ng ế ở ữ

bệnh nhân nhạy cảm với các đợt hạ đường huyết, chẳng hạn như bệnh nhân GSD,

tiểu đường loại 1 Cho bệnh nhân GSD sử ụng bột ngô qua xử lý nhiệ ẩ ạo ra d t m teuglycemia kéo dài hơn và dẫn đến ki m soát vi c ể ệ trao đổi ch t tấ ốt hơn trong th i ờgian ngắn [16] Trong những trường h p này, SDS tr giúp ợ ợ trong việc điều trị GSD [15]

1.1.3.5 SDS và kiểm soát cân nặng hoặc béo phì

Béo phì ngày càng phổ ế và có liên quan đế bi n n sự gia tăng tỷ ệ ắ l m c bệnh

do DM, tăng huyết áp, đột qu và ung thư,… Quan niệm hàm lượng đường glucose ỵtrong máu được sinh ra t carbohydrate l y vào là y u t chính quyừ ấ ế ố ế ịnh đết đ n cảm giác no của cơ thể, dựa trên lý thuy t vế ề ự ề s đi u tiết lượng thức ăn lấy vào của Mayer (1953) Giả thuyết này cho r ng nằ ồng độ đường glucose trong máu thấp kích ho t sạ ự thèm ăn và mức đường huy t cao báo hi u c m giác noế ệ ả [15] Các nghiên c u dứ ịch tễ và lâm sàng cho thấy chế độ ăn uống có GI thấp làm tăng ả c m giác no ở ứ m c đ ộ cao hơn và làm giảm phả ứn ng insulin huyết tương hơn so với chế độ ăn có GI cao [6] Tiêu thụ tinh bột có GI cao hỗ ợ quá trình tạo mỡ tr nhi u ềhơn so với tinh b t có GI th p, dộ ấ ẫn đến có nguy cơ béo phì cao hơn [17] Ch ế độ

ăn giàu carbohydrate h p th nhanh dấ ụ ẫn đến tăng ọng lượtr ng cơ th và ể tích tụ ỡ m trong gan, tăng insulin máu và tăng nồng độ triacylglycerol trong huyết tương Do

v yậ , chế độ ăn có GI thấp làm giảm nguy cơ mắ ệ c b nh gan nhi m m không do ễ ỡrượu (NAFLD) ở người [18]

Tất cả các quan điểm trên ủng hộ cho giả thuyết về ích l i cợ ủa tinh bột tiêu hóa chậm đố ớ ựi v i s điều tiết cảm giác no của cơ thể Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng chỉ ra nh ng ích ữ l i ợ đó là có giớ ạn Leathwood và Pollet (1998) đã báo cáo i h

v ề tình trạng cảm giác đói quay trở ạ l i m t cách chậm rãi khi ăn 25-40 gam ộcarbohydrate ch m tiêu hóa tậ ừ đậu so v i carbohydrate tiêu hóa nhanh t khoai tây ớ ừ[19]

Do đó, các nghiên cứu này xác định SDS là m t thành ph n chính trong chiộ ầ ến lược ngăn ngừa béo phì

Có thể ế k t luận rằng, tinh b t tiêu hóa ch m có thộ ậ ể có tác động đến các yếu

t ố ảnh hưởng tới cảm giác đói như đường huy t, insulin, và ph n ng chuy n hóa ế ả ứ ể

của cơ thể Nó cũng có thể ảnh hưởng tới độ ớt trong đường ruộ Tuy nhiên, nh t

cảm giác đói còn bị ảnh hưởng bởi các cơ chế khác như độ ố tr ng c a đư ng tiêu ủ ờhóa, các hooc-môn đường ru t, và các thành ph n trong bộ ầ ữa ăn

5

1.1.3.6 SDS và ạt động thể chấ ho t

Để tránh hạ đường huy t, m t m i và ki t s c do ế ệ ỏ ệ ứ các hoạ ột đ ng thể thao sức

b n ề như chạy marathon, các vận động viên thường uống glucose trước khi ập tluy n ệ để tăng sức bề Tiêu thụ ực phẩm có chỉ ốn th s GI th p và th c ph m giàu ấ ự ẩcarbohydrate làm giảm rối loạn chuyển hóa qua trung gian insulin tạo điều kiện duy trì lượng carbohydrate có sẵn [20] Do đó, SDS có lợi trong các sản phẩm dành cho các vận động viên để nâng cao hi u suệ ất bằng cách cung c p nguấ ồn năng lượng

nhất quán thông qua giải phóng glucose kéo dài [15]

1.1.3.7 SDS và vai trò khác

Quá trình tiêu hóa các phân t tinh bử ột được bao bọc bởi alginate như một nguồn SDS trong kênh nuôi cấy tạo ra các axit béo như axit axetic, propionic và axit n-butyric, giúp ngăn ngừa ung thư ruộ ết k t và tạo ra ít năng lượng hơn [21]

Vi khuẩn lên men đường thành axit t o pH th p trong mạ ấ ảng bám răng gây ra quá trình hình thành mô răng pH được ch ng minh là gi m ứ ả sau khi ăn thực phẩm ngũ

cốc nguyên hạt có chứa SDS ệc hấp thụ chế độVi ăn có GI thấp trong 10 tu n làm ầ

gi m LDL ả Cholesterol, có lợi cho việc ngăn ngừa bệnh thiếu máu cơ tim [15]

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN TÍNH TINH B T T O TINH B T TIÊU Ộ Ạ Ộ HÓA CHẬM SDS

1.2.1.1 Phương pháp thoái hóa

Thuật ngữ thoái hóa được dùng để mô tả ự tái tổ chức lại cấu trúc của các s

đại phân t ử tinh bột bị ối loạn như ự phân tán vô t r s ổ ch c củứ a amylose và amylopectin trong nước [22]

Sau khi tinh bột bị ồ h hóa, s xâm nh p cự ậ ủa các phầ ử nướn t c và sự ụp đổ scấu trúc của các hạt tinh bột, sắp x p cế ủa các chuỗi thay đổ ừi t trật tự sang m t trấ ật

tự Quá trình hồ hóa diễn ra liên tục Mứ ộ ồ hóa tăng khi nhiệt độ tăng trong c đ h

phạm vi nhất định, phụ thuộc vào sự ổn định của mộ ố ạt s lo i tinh bột Khi đạt đến nhiệt độ ồ h hóa, phần cấu trúc không ổn định (vùng vô định hình) trong h t tinh ạ

bột bị phá hủy [23] Vùng kết tinh amylopectin có cấu trúc cụm dày đặc nên có nhiệt độ ồ h hóa cao hơn vùng vô định hình nhiệt độ ấp (dướỞ th i nhi t đ h hóa), ệ ộ ồtrong môi trường nước tinh bột hút nước và trương nở [24] Nư c xâm nh p vào ớ ậvùng vô định hình d dàng hơn vùng kếễ t tinh, kho ng cách gi a các chu i tinh b t ả ữ ỗ ộtrong vùng vô định hình tăng lên nhưng không phá hủy tinh th tinh bột Khi hệ ể

6

thống tinh bộ nước trong môi trường nhiệt độ cao, sự tương tác giữa các chuốt – i amylopectin m ch ng n b phá hạ ắ ị ủy, phân tử ớ nư c làm các liên kết của chuỗi tinh bột lỏng lẻo Trong giai đoạn này, các chuỗi tinh bột linh động hơn, hiện tượng lưỡng chi t c a các h t tinh b t b phá h y bi n m t ế ủ ạ ộ ị ủ ế ấ

Quá trình thoái hóa là m t quá trình liên tộ ục, được chia thành các giai đoạn thoái hóa ngắn hạn hoặc dài hạn [25] Trong giai đoạn làm l nh c a quá trình thoái ạ ủhóa các chuỗi tinh b t liên k t l i t o c u trúc xo n kép Các xo n kép t p h p ộ ế ạ ạ ấ ắ ắ ậ ợthành tinh thể [26] Quá trình tái kết tinh được chia làm ba giai đoạn: t o m m ạ ầ(hình thành nhân tinh th ), mể ở ộ r ng (phát tri n nhân tinh thể ể) và trưởng thành (hoàn thi n tinh thệ ể hoặc phát triển hơn nữa của tinh th ) Nhiể ệt độ đóng vai trò quan tr ng trong quá trình tái k t tinh Sievert, Czuchajowska và Pomeranzọ ế nhận

thấy rằng khi nhiệ ột đ môi trường g n v i nhiệt độầ ớ chuy n tinh thể ể ủ c a tinh bột,

tốc độhình thành nhân tinh thể cao nhưng tố ộc đ lan truyền tinh thể ấ Ở th p nhiệt

độ nóng ch y tinh th , tố ộ ạả ể c đ t o mầm c a các chuỗủ i tinh th thể ấp nhưng tốc độlan truy n lề ớn [27]

Hình 1.1 Các bước sinh tinh thể trong quá trình k ế t tinh lại củ a tinh b ộ t

• Phân tán amylose

Amylose phân tán trong nước không ổn định Các phân tử tái t ch c lại dẫn ổ ứ

đến k t t a, t o gel ho c c hai Nhiế ủ ạ ặ ả ệt độ chu n b ch t phân tán quyẩ ị ấ ết định vi c ệthu được k t t a hay gel củế ủ a tinh b t Tham s này xác định cấu trúc của các phân ộ ố

t ửamylose và cách chúng tự ổ chức lạ t i Đối với các phân tử tái tổ chức lại dẫn

đến k t t a, k t tinh l i bao g m t o mế ủ ế ạ ồ ạ ầm, trưởng thành và kết quả thu được là tinh

th kể ết tinh một phần, thường là các tinh thể ại B lo [28] Đối với các phân tử tái tổchức lạ ẫi d n đế ạn t o gel có hai cơ chế Gi thuyả ết thứ ất, các xo n kép hình thành nh ắ

và t p h p m t ph n, các vùng ti p giáp gel liên k t v i nhau bậ ợ ộ ầ ế ế ớ ằng các chuỗi vô định hình đơn [29] Gi thuy t th hai, cơ ch hình thành do phân tách pha thành ả ế ứ ếcác pha giàu polyme và nghèo polyme [30] Giai đoạ ến k t tinh c a hai cơ ch u ủ ế đề

xảy ra trong vùng tiếp giáp hoặc trong pha giàu polyme dẫn đến tinh thể ại B loGel đượ ạc t o thành có c u trúc d ng s i đư c t o thành b i các xo n kép liên kết ấ ạ ợ ợ ạ ở ắ

với nhau bằng các vòng của amylose vô định hình [31]

7

• Phân tán amylopectin

Giống như amylose, sự phân tán của amylopectin trong nước không n đ nh ổ ịCác phân t tái tử ổ ch c lại dẫn đế ế ủa, tạo gel hoặc cả ứ n k t t hai Amylopectin phân tán trong nướ ở ồng độ ấp (dước n th i 10% trọng lượng) [32], sau khi gia nhiệt, các xoắn kép gắn kết với nhau tạo thành các cụm, và các cụ ậm t p h p lợ ạ ại t o thành chuỗi Các xoắn kép được hình thành và phát tri n d n theo th i gian t o thành các ể ầ ờ ạtinh thể [33] Qúa trình gel hóa di n ra ch m và liên t c sau quá trình tách pha ễ ậ ụQuá trình k t tinh l i di ra trong pha giàu polyme t o tinh thế ạ ễn ạ ể ể ki u B [32]

• Phân tán amylose và amylopectin

Amylose và amylopectin phân tán trong nước dướ ại d ng tách pha ho c t o ặ ạgel để hình thành các tinh th kiể ểu B Dưới nhiệt độ cao, amylopectin có xu hướng tách pha do trọng lượng phân t ửcao [34] Khi hàm lượng amylose đủ ớ l n, các phân tủ amylose t o mạ ạng lưới bao quanh phân t amylopectin t o thành các ử ạ

ổ địn nh c u trúc [35] Các h t liên k t v i nhau b ng liên k t hydro qua c u phân ấ ạ ế ớ ằ ế ầ

t ử nước tạo mạng lưới gel tinh bột Đại phân tử amylose và amylopectin nằm trong vùng vô đinh hình nố ới v i mixen k t tinh t o gel b n ch t không b phá hế ạ ề ặ ị ủy bởi áp suất nhất định Các đặc tính c a gel ph thuộc nhiều vào cấu trúc tinh thể, ủ ụ

nồng độ, nồng độ ớ ạ ủ gi i h n c a gel và t l c a amylose và amylopectin Trong ỷ ệ ủtinh b t, amylose k t tinh lộ ế ại rất nhanh nhưng amylopectin l i chạ ậm hơn nhiều

Vì vậy thoái hóa thường đề ập đế c n sự ế k t tinh l i c a amylopectin, do nó tác ạ ủ

động lâu dài t i quá trình k t tinh lớ ế ại cũng như những thay đổi trong c u trúc c a ấ ủtinh bột Khi hàm lượng amylopectin thấp (dưới 50%), amylose đóng vai trò như

một hạt nhân đồng kết tinh với amylopectin [36]

1.2.1.2 Phương pháp xử lý thủy nhiệ t

Ủ và x lý nhi t ử ệ ẩm (HMT) là hai phương pháp xử lý th y nhi t, làm thay ủ ệđổi đặc tính hóa lý c a tinh b t, đ ng th i duy trì c u trúc d ng hủ ộ ồ ờ ấ ạ ạt và tính lưỡng chiết của hạt Hạt tinh bột ự nhiên được ủ ớ lượng nước cao (> 60% w/w) hoặc t v i

ở hàm lượng nước trung bình (40 55% w/– w), trong khi HMT được th c hi n ự ệ ởmức nước thấp (thường dưới 35% w/w) C ảhai phương pháp xử lý đ u đư c th c ề ợ ự

hiện giữa nhiệ ột đ chuyển tiế ủ tinh bp c a ột và nhiệt độ ồ h hóa Các giá tr này phị ụthuộc vào các điều kiện độ ẩm được sử ụng trong quá trình xử lý [37] d

Ủ và HMT d n đ n nhẫ ế ững thay đổ ề đặi v c tính chức năng của tinh b t, bao ộgồm những thay đổ ề ả năng hấi v kh p th ụ nước, độ ế k t tinh c a h t, th ủ ạ ể tích trương

nở ộ, đ hòa tan, độ nhớt, tính chất nhào và đặc tính hồ hóa của tinh bột [38]

C ả hai phương pháp xử lý được sử ụng rộng rãi để thay đổ d i các đặc tính dinh dưỡng c a tinh bủ ột, ch y u là đ t o ra ủ ế ể ạ tinh b t khángộ [39] Các kết quả khác nhau về động h c thọ ủy phân thu được cho c hai kỹ thuật tùy thuộc vào nguồn thực ả

vật, thời gian và nhiệt độ ử x lý [38]

Những thay đổi vật lý xảy ra trong quá trình và x lý HMT ủ ử ở ấp độ c phân

t ử ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa tinh bột đã nghiên cứu Qúa trình x lý t o ra ử ạcác vết nứt ho c lỗ ỗặ r ng trên b mặt tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme ềxâm nh p tậ ừ ề b mặt vào bên trong hạt và tính nhạy cảm của tinh bột với hoạ ột đ ng

8

của enzyme đã tăng lên [37] S ựphá vỡ tinh thể trong tinh b t c và cộ ủ ủ được xử lý

b ng ằ HMT từ ại B hoặc loại C sang c lo ấu trúc giống lo i A có th là nguyên nhân ạ ể

dẫn đến sự gia tăng khả năng tiêu hóa ủa tinh bộc t [40] Sự át triển của các tinh ph

th ểtrong vùng vô định hình thông qua tương tác chuỗi amylose hoặc hình thành

phức hợp amylose lipid kết tinh góp ph n làm gi m tính nh y c– ầ ả ạ ảm với enzyme của tinh bột khi đượ ửc x lý b ng HMT [40] Qua quá trình x lý HMT cho th y sằ ử ấ ựtương tác giữa các chuỗi amylose ho c amylose – amylopectin mà không thay đổi ặ

độ ế k t tinh c a tinh b t Tuy nhiên, kh ủ ộ ả năng tiêu hóa được nâng cao do amylase

tiếp cận dễ dàng ởbên trong hạ hơn ự hình thành ức hợp amyloset S ph -lipid đóng vai trò u hòa điề trong tiêu hóa vì những phức hợp này được chứng minh rằng

có kh ả năng tiêu hóa trong ống nghiệm chậm hơn [41] M ặt khác, ph c h p ứ ợamylose-lipid ngăn chặn sự thoái hóa do đó làm tăng khả năng tiêu hóa của tinh

b t ộ Nghiên cứ in vivo cho thấu y phức hợp amylose lipid được thủy phân và hấp

-th ụtrong vòng 120 phút sau khi uố ở ức độ tương tự nhưng hơi chậm hơn so ng mvới tinh bột chưa đượ ộc tr n [41] Ảnh hưởng của phương pháp xử lý th y nhi t đ i ủ ệ ố

với khả năng tiêu hóa tinh bột rất phức tạp và tiềm năng tạo ra SDS c a chúng phủ ụthuộc phần lớn vào nguồn thực vật và điều kiện xử lý

Phương pháp sinh học

X ử lý tinh bột bằng enzyme có kiểm soát với pullulanase, isoamylase, αamylase, β-amylase ho c transglucosidase để thay đổi chiều dài chuỗi cấu trúc ặphân t tinh b t, tử ộ ạo ra các chuỗi ngắn hơn, hoặc chuyển các liên kết oligoglycosidic hay tạo ra các liên k t mế ới Nhiều nghiên c u chứ ỉ ra rằng, các polyme gluco phân nhánh cao, hòa tan có chse ứa tỷ ệ l liên kết α-1,6 glucosidic l n ớđượ ạc t o ra b ng cách sử ụằ d ng enzym c t nhánh ắ được sử ụng như tinh bột chậ d m tiêu Việc cắt ngắn một phần chuỗi amylopectin A và B1 (chu i bên ngoài)ỗ , và các chuỗi amylose tuyến tính làm thay đổi mật độ nhánh và cấu trúc tinh thể ủa tinh c

-bột cải thiện khả năng tiêu hóa Tinh b t đư c x lý b ng enzyme có chứa cấu trúc ộ ợ ử ằtinh thể ại B và V, giúp tăng khả năng chố lo ng tiêu hóa c a tinh bủ ột [42]

Các enzyme hi u quệ ả trên tinh bột được chia thành b n nhóm: endo-amylase, ốexo-amylase, enzym khử nhánh và chuyể ịn v

Miao và công sự thực hi n th y phân trên tinh t ngô b ng enzyme ệ ủ bộ ằ αamylase, sau sáu giờ ả ứng hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm tăng từ ph n 11,1% lên 19,6% [45] Việc kế ợt h p tu n tầ ựcác enzymemaltogenic α-amylase (MA) và

-xuất gluco βse -amylase cũng thuộc nhóm này, enzyme này ủy phân liên kết α th

-1,6 từ đầ u không khử ải phóng ra maltose và β dextrin giới hạ gi - n [43]

β-amylase là enzyme xúc tác thu phân ngoỷ ại mạch, tách tuần tự ừ t ng gốc maltose m t ra kh i chu i m ch polysaccarit bộ ỏ ỗ ạ ắ ầt đ u từ đầu không khử t maltose ạo

và β - dextrin gi i h n có trớ ạ ọng lượng phân t ửcao [47] Các enzym này cùng v i ớenzym khử nhánh được sử ụng để ả d s n xu t xiấ -rô trong công nghiệ Hơn nữp a, chúng đượ ửc s dụng trong công nghiệp bánh kẹo và sản xuất các món tráng miệng đông lạnh vì ít k t tinh và k t dính [43] ế ế

Glucoamylase được gọi là amylo glucosidase hoặc amylase tạo đườ , thủy - ngphân liên kết α 1,4 và α - -1,6 - glucosidic t ừ đầu không khử, tương tự pullulanase

loại II [48] Hoạt động c a enzyme này t o ra xi-ủ ạ rô đường cao Trong công nghiệp, chúng được s dử ụng để th y phân dextrin thành xi rô glucose trong quá trình ủ -đường hóa [47]

α glucosidase cũng là các enzym có tác dụ- ng ngo i phân tách amylose, ạamylopectin và oligosaccharid v i maltose tớ ừ đầu không khử và tạo ra glucose Khi nồng độ maltose đủ cao, phả ứng transglycosyl hóa đượn c xảy ra, α-glucosidase chuyển maltose thành isomaltose Trong giai đoạn tiếp theo, isomaltose sẽ được glycosyl hóa t o ra isomaltotriose Các oligosaccharid nhánh ạnhư panose và isopanose cũng có thể được glycosyl hóa b i enzym này Nhở ững hợp chất này thường được bi t đ n v i cái tên là isomalto-oligosaccharides (IMO) ế ế ớđượ ảc s n xuất dướ ại d ng s i prebiotic Trung Qu c và Nh t B n [48] ợ ở ố ậ ả

Miao và c ng sộ ự thực hi n bi n tính tinh b t ngô b ng enzyme ệ ế ộ ằ β-amylase trong 2 gi cho th y sờ ấ ự gia tăng của tinh b t tiêu hóa ch m t 11,16% lên 24,38%ộ ậ ừ[49] Tương tự, Casarrubias-castillo và cộng sự cũng nghiên cứu kh năng tiêu hóa ả

của tinh bột cây mã đề và tinh bột xoài sau khi bị ủy phân bởi β amylase, hàm th lượng SDS c a tinh bủ ột mã đề đã tăng từ 10.96 đ n 18.53% và SDS c a tinh b t ế ủ ộxoài tăng từ 6.37 lên 11.78%

-1.2.2.5 Enzyme khử nhánh

Enzyme kh nhánh xúc tác quá trình th y phân các liên kử ủ ết α-1,6 và tách các nhánh amylopectin Được chia thành hai nhóm: enzym kh nhánh tr c tiử ự ếp và enzym kh nhánh gián tiử ếp [50]

• Enzyme khử nhánh gián ti p (Amylo-1,6-glucosidase) ế

Ch ỉcó thể ủy phân chu i bên bao g th ỗ ồm một phân tử glucose Vì v y, cơ chất ậđược cho tác d ng vớụ i enzyme transglucosylase trước khi cho ph n ng v i ả ứ ớ

-loại I ủy phân liên k th ết α-1,6 trong pullulan và polysaccharid phân nhánh Pullulanase lo i II (amylopullulanase)ạ thủy phân các liên kết α-1,4 ho c α-1,6 và ặđược s d ng r ng rãi trong công nghi p ch bi n tinh b t Neopullulanase ử ụ ộ ệ ế ế ộ (pullulan hydrolase type I) và isopullulanase (pullulan hydrolase type II) y phânthủliên kết α-1,4 và ảnh hưởng đến cyclodextrin nhưng không ảnh hưởng đến tinh b t ộCác enzym phân tích cyclodextrin nhanh hơn tinh bột được g i là cyclodextrinase ọ

Vì các enzym này có thể nh n biếậ t chính xác s khác biự ệt về ấ c u trúc gi a liên kữ ết

α-1,4 và liên k t α-ế 1,6, chúng được s d ng rử ụ ộng rãi để phân tích c u trúc ấpolysaccharide và oligosaccharide [51] Pullulan hydrolase lo i IIIạ thủy phân các liên kết α - 1,4 và α - 1,6 trong pullulan t o ra hạ ỗn h p maltotriose, panose, maltose ợ

và glucose

Isoamylase thủy phân liên kết α 1, , là enzyme duy nh- 6 ất khử hoàn toàn glycogen [43]

S ự khác biệt chính giữa pullulanase và isoamylase ở cơ chất của chúng là

Pullulanase thủy phân các liên kết α 1,6 trong pullulan và amylopectin trong khi - , isoamylase th y phân các liên k t này trong amylopectin và glycogen.ủ ế Một điểm khác bi t n a là ngu n gệ ữ ồ ốc của chúng, các enzym kh nhánh trong n m men và ử ấ

nấm mốc chủ ếu là isoamylase nhưng y trong vi khu n enzyme kh ẩ ửnhánh chủ ếu y

là pullulanase

Pululanase được dùng khá ph trong các nghiên c u t o tinh b t tiêu hóa ổ ứ ạ ộchậm do tính đặc hi u, kh ệ ả năng chịu nhi t, phù h p v i nhi u loệ ợ ớ ề ại cơ chất C th ụ ểtrong nghiên c u trên tinh b t gứ ộ ạo nế ủp c a Zeng và công sự, hàm lượng SDS tăng

t ừ13,2% lên 27,6% [52],…

1.2.2.6 -glucanotransferase α

α - glucanotrnsferase ho c AGTAs không th y phân tinh bặ ủ ột như amylase

mà lúc đầu thủy phân ột số ần của phân tử amylose và amylopectin, sau đó tạo m phliên k t mế ới [53] Chất nền của AGTAs là nh ng hữ ợp chất chứa liên kết glycosidic

α-1,4 liên tiếp như amylose, amylopectin, maltodextrins và glycogen Đầu tiên, AGTAs th y phân liên kủ ết α-1,4 glycosidic trong cơ chấ ạt t o ra chất trung gian gọi

là chất nhận, sau đó, đầu không khử ừ ộ t m t glucan khácđi vào vịtrí chất nhậ ạn t o

ra liên k t mế ới Các enzyme này cũng có thể liên k t các ph n riêng bi t vế ầ ệ ới đường khác t o liên k glycosidic mạ ết ới (được gọi là phả ứn ng m t cân bấ ằng) Các liên kết

mới được tạo ra tương tự như các liên kết bị phá vỡ trong chất nền, trên cơ sở đó cho dù t n công cu i không khấ ố ử ừ t 4-hydroxyl hay 6-hydroxyl, các liên kế ới t mtương ứng là α-1,4- và α-1,6 [43]

11

Trong nghiên c u c a Huan và c ng sứ ủ ộ ự [54], tác gi biả ến tính tinh b t ngô ộ

b ng 4- -ằ α glucanotransferase (4αGT)trong bốn giờ cho thấy cho thấy sự gia tăng

của tinh bột tiêu hóa chậm từ 9,40% lên 20,92% và tinh bột kháng tương ứng từ10,52 lên 17,63%

Các nghiên c u bi n tính tinh b t tứ ế ộ ạo SDS bằng các enzyme khác nhau với mục đích khác nhau như enzyme thủy phân α amylase, β- -amylase t o thành các ạ

mạch oligosaccarit ngắn, pullulanase để ắt nhánh Các enzyme α amylase, β c - amylase thường đượ ửc s dụng trong giai đoạn tiền xử lý, các enzyme này dùng để

-dịch hóa tăng hiệu quả ủy phân mạch nhánh khi s th ử ụ d ng pullulanase Vi c kiệ ểm soát hoạt động c a enzyme này còn nhiủ ều khó khăn vì nếu không ki m soát t t lể ố ại tạo điều kiện thủy phân thành các m ch ngạ ắn hơn dễ dàng t o glucose Bên cạ ạnh

đó, các enzyme gắn nhánh -glucosidase α thườ g đượn c sử ụ d ng trong ph n ng ả ứtransglycosyl, α-glucosidase chuyển maltose thành isomaltose, isomaltose sẽ được glycosyl hóa t o ra isomaltotriose ạ Nhóm enzyme được sử ụ d ng nhi u trong sề ản

xu t isomalto-ấ oligosaccharides (IMO) [48] Isoamylase và Pullulanse đều là nh ng ữenzyme có khả năng phân cắ ạt m ch nhánh t i liên kạ ết α-1,6- glucozit, tuy nhiên enzyme Pullulanase phổ ế bi n hơn do đây là loại enzyme ch u nhi t, phù hị ệ ợp với nhiều loại cơ chất

1.2.3.7 Quá trình oxi hóa tinh bộ t

Quá trình oxy hóa tinh bộ liên quan đết n phả ứn ng của hồ tinh b t v i chộ ớ ất oxy hóa trong điều ki n pH, nhiệ ộệ t đ , thời gian được ki m soát Các ch t oxy ể ấthường được s d ng hydro peroxit, kali pemanganat, natri hypoclorit và ử ụpersunfat Trong quá trình phản ứng, ba nhóm hydroxyl có s n trên tinh bẵ ột bị oxi hóa bời các chất oxi hóa Tinh b t bộ ịoxi hóa độtrong của bột cao, độ ớt giảm, nhtăng cường độ ổ n đ nh nhi t đ th p, đ ị ở ệ ộ ấ ộ bám dính cao hơn và các đặc tính tạo màng được c i thi n [56] ả ệ

1.2.3.8 Este hóa tinh bộ t

Quá trình este hóa tinh b t chuy n ba nhóm hydroxyl có s n thành các dộ ể ẵ ẫn

xuất alkyl hoặc aryl ại biến tính này làm giLo ảm các đặc tính thoái hóa c a tinh ủ

b t nhiộ, ệt độ ồ hóa và tăng cườ h ng độ trương nở ự, s hút nước và kh năng hòa tan ảcủa tinh bột bằng cách giảm các tương tác phân tử tinh b t Tinh bột este hóa bao ộgồm axetat tinh bột, ete hydroxypropyl, este monophotphat và succinat tinh bột cho th y tính ấ ổn định đông tăng và nhũ tương được cải thiện [56]

1.2.3.9 Etilen hóa tinh bộ t

Trong phương pháp này, các nhóm hydroxyl được thay th b ng các nhóm ế ằcarboxymethyl, hydroxypropyl và/hoặc hydroxyetyl ở điều kiện kiềm (sử ụ d ng

12

natri hydroxit làm ch t xúc tác) Tinh b t qua xấ ộ ử lý được cải thiện độ trong, độnhớt cao hơn, giảm quá trình tổng hợp và ổn định nhiệt[56]

1.2.3.10 Thủy phân bằng axit

Trong phương pháp này, tinh bột được th y phân bủ ằng các axit như axit clohydric hoặc axit sulfuric ở nhiệt độ ồ h hóa thấp Quá trình th y phân làm thay ủđổi các vùng vô định hình do đó làm tăng độ kết tinh mà không ảnh hưởng đến hình thái h t tinh bạ ột Sau quá trình, trọng lượng tinh b t và độ nhộ ớt giảm, cải thiện

độ ẻo hay độ ề d b n c a gel [56] ủ

Có nhiều nghiên cứu đánh giá tác động của biến tính tinh bột bằng phương pháp hóa học bằng một phương pháp hoặc k t h p hai hay nhiế ợ ều phương pháp với nhau Trong b ng sáng chằ ế ủ c a Ian và công sự (2006), tác giả ử ụng phương s dpháp oxy hóa propylene, acetyl hóa, octenyl succinic anhydride (OSA), phosphoryl hóa, dextrin hóa thu được kết quả là hàm lượng glucose trong máu ở

20 phút thấp hơn 25%, và 30 - 70% ở 120 phút sau khi ăn, giải phóng glucose được

kiểm soát trong thời gian dài và mức glucose ổn định hơn ứ ộM c đ và tố ộc đ tiêu hóa tinh bột đượ thay đổi đáng kểc khi tinh bột được xử lý b i quá trình oxi hóa, ởeste hóa, etilen hóa và th y phân b ng axit Nhủ ằ ững tác động hóa h c t o ra RS thay ọ ạ

vì SDS, và tăng mức độ tác nhân s làm gi m m c đ tiêu hóa Theo Shin và c ng ẽ ả ứ ộ ộ

s (2007) [57]ự , điều kiện tối ưu để sản xuất tinh b t g o làm giàu trong SDS bộ ạ ền nhiệt (54,1%) là thêm 2,62 mmol axit citric trong 20g tinh bột, sau đó được ủ ở 128,4°C trong 13,8 giờ Wolf cộng sự (2001) [58] sử dụng octenyl succinic anhydride (OSA) biến tính tinh b t cho thộ ấy lượng đường huyết thấp rõ r t trong ệquá trình thử nghiệm trên người, phù hợp với xu hướng gi i phóng glucose cả ủa SDS Gia nhi t khô (130ệ oC) tinh bộ ớt v i OSA làm tăng hàm lượng SDS và giảm hàm lượng RS, điều này phù h p v i k t qu c a quá trình n u tinh b t ngh ợ ớ ế ả ủ ấ ộ ệ được

x ử lý bằng axit được báo cáo bởi Shin và c ng s (2007) [57] Ông và c ng s ộ ự ộ ựcũng cho thấy mức SDS cao hơn (42,8%) đượ ạc t o ra bằng cách đưa tinh bột OSA vào x lý nhiử ệ ẩt m (10% ẩm, 120°C trong b n gi ) so v i x lý tinh b t OSA ố ờ ớ ử ộ(28,3%) [57] Các sản phẩm tinh bột biến tính gắn OSA có thể ạ ộng như chấ ho t đ t

ức chế không c nh tranh làm gi m hoạ ả ạt động c a enzyme và gây tiêu hóa ch m ủ ậNhững nghiên cứu trên cho thấy, phương pháp hóa học có thể được sử ụ d ng đ ểđiều ch ế SDS, nhưng chưa có thử nghiệm lâm sàng và độc họ ểc đ đánh giá tính an toàn và hi u qu khi sệ ả ử ụ d ng SDS

Phương pháp kế ợ t h p

1.2.4.11 Phương pháp hóa học kết hợp vật lý

Phương pháp hóa học k t h p vế ợ ật lý được báo cáo có tác động đến kh ả năng tiêu hóa, đặc tính nhi t, c u trúc, tính ch t c a tinh b t Nhi u nghiên c u bi n tính ệ ấ ấ ủ ộ ề ứ ếtinh b t bộ ằng phương pháp xử lý nhi t m (HMT) k t hợp các axit hữu cơ (axit ệ ẩ ếlactic, xitric, axetic), k t quế ả ch ằỉ ra r ng có sự thay đổi khả năng tiêu hóa của tinh bột HMT cho thấy tính linh động của chuỗi xoắn trong hạt tinh bột tăng dẫn đến

s ự thay đổ ới l n v m t c u trúc, và những thay đổ ềề ặ ấ i v hình thái hạt như kích thước,

b mề ặt nứt, rỗng ở tâm, hồ hóa một phần hoặc kết tụ ữa các hạt gi [59] Ngoài ra sự hiện diện của liên kết hydro giữa các chuỗi đường phân amylose t o kh ạ ả năng

13

chống l i tiêu hóa [60]ạ HMT có xu hướng t o ạ RS, và được sử ụng để tăng ahfm dlượng tinh b t kháng mà không ộ ảnh hưởng t i c u trúc hớ ấ ạt Phương pháp xử lý bằng axit tăng cường RS và hàm lượng RS tăng tỉ ệ l thu n v i cưậ ớ ờng độ axit Khi đun nóng, axit citric khử nước t o ra anhydrit, các anhydrit ph n ng v i ạ ả ứ ớpolysaccharid tạo thành tinh bột citrat Shaikh và cộng sự (2019) [61] đã đánh giá ảnh hưởng c a HMT k t hợ ớủ ế p v i axit lactic và axit citric lên tinh b t ngô và tinh ộ

bột lúa miến, tác giả báo cáo rằng hàm lượng RDS của ngô tăng lên 22,7% trong khi trong tinh b t lúa miộ ến có hàm lượng SDS tăng lên 16,6% Hàm lượng RS trong tinh b t ngô và lúa miộ ến tăng lên đáng kể, hàm lượng RS trong lúa miến tăng

t ừ 68,8% đến 87,9%, tinh bột ngô tăng từ 64,6% lên 90% [61]

Các đặc tính hóa lý c a ph c amylose-ủ ứ natri stearat (ở ồng độ 2, 5 và 8%) ntrong HMT- tinh b t khoai tâyộ được đánh giá bởi Yassaroh và c ng s (2021) [62] ộ ựPhức hợp bao g m amylose k t h p v i natri sterat, vi c b ồ ế ợ ớ ệ ổ sung phứ ợp c hamyloza - natri stearat làm giả thoái hóa tinh bột, cải thiện tính chất nhiệt, tạm o tinh thể ểu V6 Đặ ki c bi t, khệ ả năng tiêu hóa của tinh bột được biến tính bởi phức

hợp amylose natri stearat và HMT có hàm lượng SDS và RS được cải thiện

-1.2.4.12 Phương pháp hóa học kết hợp sinh họ c

S biự ến đổi axit của tinh bột trước khi thủy phân nhánh và phương pháp thoái hóa c a glucan m ch thủ ạ ẳng ảnh hưởng t i khớ ả năng tiêu hóa Sự ủ th y phân bởi axit của tinh bột trước khi phân nhánh làm gi m tính nh y cả ạ ảm với enzyme Trong quá trình phân nhánh, các glucan tuyến tính có khả năng liên kế ạt l i thành các cấu trúc ch ng lố ại sự ủ th y phân c a enzyme Tuy nhiên, các chu i amylose dài ủ ỗ

hạn chế tính di động và s k t h p tự ế ợ ối ưu thành các tinh thể ổ n đ nh b c n tr Do ị ị ả ở

đó, các chất n n liên k t chéo l i mề ế ạ ột phần có khả năng chống lạ ự i s phân giải amylo thấp được hình thành.Trong quá trình ủ ủ th y nhi t, sệ ự ắ s p x p l i cế ạ ủa chuỗi glucan được di n ra và các phân tễ ử tương tác với nhau hoàn thành quá trình hình thành chu i xo n kép và s phát triỗ ắ ự ển của tinh thể ầ ổn đị d n nh [63]

1.2.4.13 Phương pháp sinh học kết hợp vật lý

Qúa trình th y phân nhánh tinh b t hình thành các chu i amylose ngủ ộ ỗ ắn, tạo điều ki n thu n l i t p h p l i các xo n kép h p thành các m ng tinh thệ ậ ợ ậ ợ ạ ắ ợ ả ể trong quá trình làm lạnh Các tinh thể này có kh năng chả ống l i sạ ự tiêu hóa Ngược lại, sự

hiện diện của chuỗi amylose dài ngăn cản sự ết tủa lại và hình thành mạng lưới kliên k t chéo trong quá trình làm l nh, dế ạ ẫn đến nguyên liệu dễ tiêu hóa hơn Sựhình thành SDS được ưa chuộng nh t khi tách m t ph n tinh b t Nhi t đ th p t o ấ ộ ầ ộ ệ ộ ấ ạđiều ki n thu n lệ ậ ợi cho giai đoạn k t tinh và hình thành SDS, trong khi nhiệ ộế t đcao hơn có lợi cho giai đoạn nhân giống và trưởng thành trong tinh b t kháng [64] ộ

Việc lạnh đông tinh bột đã tách nhánh không ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa, nhưng làm tăng kích thước h t Trong nghiên c u c a shin và c ng s (2004) [65] ạ ứ ủ ộ ựtrên tinh lúa miến được th y phân b i enzyme isoamylase Các tác giủ ở ả ch r ng ỉ ằ

phần SDS thu được bao gồm các tinh thể không hoàn hảo và phần vô định hình, hàm lượng SDS tối đa thu được là 27% [65] Trong b ng sáng chằ ế của Shi và cộng

s (2003) [37]ự , tác giả đã sử ụng tinh bột chứa nhiều amylose là nguyên liệu ban d

đầu để ả s n xuất SDS Tương tự, trong nghiên c u c a Zeng và c ng s (2015), tác ứ ủ ộ ự

14

gi thả ực hiện biến tính tinh bột gạo nếp xử lý bằng enzyme kết hợp thoái hóa hai

lần và thoái hóa hai lầ không dùng enzyme xử lý Tác giả chỉ n ra rằng, xử lý enzyme k t hế ợp thoái hóa làm tăng đáng kể hàm lượng SDS từ36,2% đến 54,3%[52]

1.3 TÍNH CHẤT CỦA TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM SDS

Hình thái học

Hầu hế các phương pháp biến đối tinh bột như hóa học, vật lý, sinh học hay t

kết hợp tạo các hạt tinh bột có bề ặt thô, nhiề ỗ ế ứ m u l , v t n t so v i hình d ng ban ớ ạ

đầu c a h t tinh b t Trong nghiên c u c a Kawabata và c ng s (1994) cho th y ủ ạ ộ ứ ủ ộ ự ấcác vế ứt n t và lỗ ỗ r ng trên b m t c a tinh b t ngô và khoai tây qua x lý HMT ề ặ ủ ộ ử[66] Tương tự Zavareze và cộng sự (2010) [67] cũng đã nghiên cứ ảnh hưởu ng của HMT đến hình thái h t c a tinh b t gạ ủ ộ ạo với các hàm lượng amylose khác nhau Các tác giả đã báo cáo rằng HMT (độ ẩ m 25%) c a tinh b t gủ ộ ạo các hàm lượng amylose cao và trung bình ảnh hưởng đến định d ng và k t tạ ế ụ, làm cho các hạ ết t k

t nhiụ ều hơn và bề ặ m t hạt không đều so với tinh bột ban đầu Tuy nhiên, đố ới v i tinh bột gạo hàm lượng amylose th p có s trương nở ềấ ự b mặt lớn làm mất tính toàn vẹn vật lý của hạt M t s tác gi không tìm th y sộ ố ả ấ ự thay đổi hình thái h t khi ạ ủtinh b t lúa mì, y n mộ ế ạch, đậu lăng, khoai tây, hạt kê và khoai m [68] Tuy nhiên, ỡKiseleva và c ng sộ ự (2005) [69] quan sát th y r ng các h t tinh b t mì có hàm ấ ằ ạ ộlượng amylose và sáp cao bị ế bi n d ng nhạ ỏ khi ủ và m c đ bi n d ng c a tinh b t ứ ộ ế ạ ủ ộnhiều amylose lớn hơn trong tinh bột sáp Hu và c ng sộ ự (2014) [70] nghiên cứu ảnh hưởng c a thoái hóa ba l n t i hình d ng c a h t, các l r ng và v t n t c a ủ ầ ớ ạ ủ ạ ỗ ỗ ế ứ ủ

hạt tăng dần về kích thước và số lượng sau thoái hóa l n 1 và lầ ần 2, sau đó giảm khi tr i qua quá trình thoái hóa l n 3 ả ầ

Kh ả năng trương nở và hòa tan của tinh bộ t

Khi ngâm nướ ởc nhiệt độ ấ th p, h t tinh b t không bạ ộ ị hydrat hoá nên không trương nở Khi tăng dần nhiệt độ lên, h t tinh bột sẽ hút nước và tăng nhanh thểạtích do tinh bột đượ ấ ạ ừc c u t o t các đơn phân glucose, chứa nhi u nhóm OH trong ề -phân t , có khử ả năng tạo liên k t hydro v i các phân tế ớ ử nướ Nước tương tác vớc i các mạch polysaccarit tạo nên lớp vỏ hydrat dày, kích thước lớn làm hạt tinh bột

bị trương nở Quá trình trương nở làm amylose được tách ra, hoà tan 1 phần vào nước Tinh bột trương nở nguyên nhân chính là do các mạch amylopectin trong tinh bột Có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng của HMT đến khả năng trương nở của khoai tây, sắn, gạo, lúa miến và tinh bột ngô Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng trương nở của tinh bột giảm khi bị biến tính bởi HMT [68] Hoover và Vasanthan (1994) khẳng định sự hoàn thiện của tinh thể và sự tương tác ủc a chu i ỗamylose đều làm gi m sả ự hydrat hóa của các vùng vô định hình c a tinh b t, do ủ ộ

đó làm giảm độ ph ng c a h t ồ ủ ạ Điều này làm giảm độ ồ ph ng của hạt do ANN đã được đặc bi t quan sát th y trong tinh b t khoai tâyệ ấ ộ [71] Jagannadham và c ng sộ ự(2016) nghiên c u khứ ả năng trương nở của tinh bột đậu gà, khả năng trương nởcủa tinh bột giảm dần qua ba lần thoái hóa [72]

độ hòa tan c a tinh b t gi m m i nhiủ ộ ả ở ọ ệt độ Gomes và c ng s (2005) [74] gi i ộ ự ảthích r ng sằ ựgia tăng tổchức phân tử là nguyên nhân làm gi m sả ức trương nở và

kh ảnăng hòa tan của tinh bột Jagannadham và cộng s (2016) ch ra r ng khự ỉ ằ ảnăng hòa tan của tinh b t độ ậu gà tăng sau 3 lần thoái hóa [72]

C ấ u trúc của tinh bột tiêu hóa chậ m

Theo khái ni m thì tinh b t tiêu hóa chệ ộ ậm được xác định trên phép đo thực nghiệm nên việc tạo ra tinh bột tiêu hóa chậm dựa trên khái niệm có sự khó khăn

Do đó cần có ki n th c v cế ứ ề ấu trúc và cơ chế tiêu hóa c a tinh b t tiêu hóa ch m ủ ộ ậkhi th c hiên nghiên c u và s n xu t tinh b t tiêu hóa chự ứ ả ấ ộ ậm

Theo các nghiên c u vứ ề tinh b t tiêu hóa chộ ậm có hai cơ chế tiêu hóa tinh b t ộ

Các yế ốu t chính có ảnh hưởng t i m c đ tiêu hóa tinh b t thô bao g m c u ớ ứ ộ ộ ồ ấtrúc siêu phân tử (s ự bao bọc các tiểu thể bên trong hạt tinh b t), tộ ỷ ệ l amylose/amylopectin, c u trúc amylopectin cấ ủa hạt, và các tính chất bề ặ m t của các hạt tinh b t [76] ộ

Các nhà khoa h c ( Gerard và cọ ộng sự-2001; Jane và c ng sộ ự- 1997) đã ch ỉ

ra rằng các hạt tinh b t có tinh thộ ể ạ lo i B kháng l i s tiêu hóa c a enzyme trong ạ ự ủkhi các hạt tinh bột có tinh thể ại A thì được tiêu hóa một cách chậm rãi [77] loCác hạt tinh bột ngũ cốc có tinh th loể ại A, trong đó vùng kết và vùng vô định hình đượ ắc s p x p m t cách đồế ộ ng tâm và có các kênh d n, chúng k t n i vùng ẫ ế ốtrung tâm ( r n h t) v i bố ạ ớ ề ặ m t của hạt Khi th c hi n hi n phự ệ ệ ả ứn ng enzyme với hạt tinh bột, các enzyme di chuyển vào trong h t tinh b t thông qua các kênh dạ ộ ẫn Vùng vô định định hình nhìn chung được cho là d ễ tiêu hóa hơn so với vùng k t ếtinh bởi vì độ đặc khít c a nó nhủ ỏ hơn vùng kết tinh, hơn nữa vùng kết tinh được bao bọc vởi các chuỗi xoắn kép dày đặc [78]

16

Mặc dù các tinh bột khác như khoai tây, chuối, hai vùng vô định và vùng k t ếtinh cũng được s p xắ ếp đồng tâm, tuy nhiên chúng kháng lại sự tiêu hóa bởi các tinh thể ạ lo i B c a chúng thiủ ếu đi các kênh dẫn [79]

Các hạt tinh bột có một cấu trúc v t lý bao bậ ọc một cách tỉ ỉ m mà không có các liên kế ột c ng hóa trị nào Các lo i tinh bạ ột ngũ cốc (thô) có tinh th loại A được ểtiêu hóa ch m vậ ới hàm lượng tinh b t tiêu hóa chộ ậm > 50% ( xác định bằng phương pháp của Englyst) và hơn nữa, chúng có tri n vể ọng là tinh b t tiêu hóa ch m (SDS) ộ ậthuần túy bởi vì theo phương pháp của Englyst, ch ỉxác định mứ ộc đ tiêu hóa đến

120 phút và nếu xác định trong thời gian dài hơn thì điều này toàn hoàn có th x y ể ả

ra Do vậy, mộ ất c u trúc siêu phân t bán tinhử- thể được tạo ra nhiều từ các lớp kết tinh loại A và vùng vô định hình là cấu trúc cơ bản cho đặc tính tiêu hóa chậm tự nhiên của hạt tinh bột ngũ cốc

1.3.3.2 C ấu trúc phân tử

Trong chế ế bi n thực phẩm, hầu hết trường hợp tinh bột bị h ồhóa, chế ế bi n dưới tác dụng c a nhiệ ộ ộủ t đ , đ ẩm đã bị phá v cấu trúc tinh thể ừ đó tính chấỡ , t t tiêu hóa chậm và kháng tiêu hóa tự nhiên của nó bị ả gi m hoặc mất đi [79] C ấu trúc hạt hay

cấu trúc siêu phân tử ần như bị phá vỡ hoàn toàn khi tinh bột bị ồ hóa tạo dịch g h tinh bột, lúc đó cấu trúc phân tử của tinh bột trở thành nguyên nhân tạo ra đặc tính chức năng và dinh dưỡng của sản phẩm Do tinh bột ch y u đư c tạủ ế ợ o thành từamylose m ch th ng và amylopectin m ch nhánh nên c u trúc phân tạ ẳ ạ ấ ử ủ c a tinh bột

gần như dựa vào tỷ ệ amylose/amylopectin cũng như sự phân bố l chiều dài mạch

và s phân nhánh c a amylopectinự ủ

C ấ u trúc gel

Các đặc tính c u trúc c a gel phụấ ủ thu c vào thành ph n c a tinh b t và ộ ầ ủ ộamyloza, thể tích và độ ế bi n d ng cạ ủa hạt và sự tương tác giữa các pha liên tục và phân tán Độ ề b n c a gel phủ ụ thuộc vào khả năng liên kết các phân t tinh b t vử ộ ới nước b ng liên k t hydro Các liên kằ ế ết hydro ổn định c u trúc xo n kép b phá vấ ắ ị ỡtrong quá trình hồ hóa và được thay thế ằ b ng liên kết hydro với nước, ở đó mức

độ trương nở được ki m soát b i đ k t tinh c a phân t [80] ể ở ộ ế ủ ử

Hormdok và Noomhorm (2007) [81] đã nghiên cứu ảnh hưởng của HMT đến tinh b t g o trong quá trình t o SDS (27% amylose) và k t luộ ạ ạ ế ận rằng độ ứ c ng gel

của SDS tăng khi được xử lý vớ độ ẩm 15 và 20% Đối với phương pháp xửi % lý dướ ộ ẩi đ m 25% và không s có ự khác biệt nào so với tinh bột ban đầ Theo Cham u

và Suwannaporn (2010) [82] s ự gia tăng độhoàn thi n tinh thệ ể ạ h t bằng phương pháp ủ đã ảnh hưở g đến n tính chất gel của tinh bộ ự hoàn thiện của tinh thể là t S

kết quả ủa sự gia tăng tính di động của phần vô định hình, điều này tạo điều kiệ c n thuận lợi cho việc sắp xếp các xoắn kép và có ật tự cao hơn trong các vùng vô tr

định hình

H ồ hóa

Tinh b t tộ rong mô trường độ ẩm cao, k t hế ợp vớ ệc tăng nhiệt độ làm i vichúng hút nước và trương nở làm tăng độ nh t c a d ch Khi sự trương nở tăng ớ ủ ị

17

đế ối đa, lớn t p v c a h t tinh b t cùng v i các liên k t hydro cuỏ ủ ạ ộ ớ ế ả các tương tác nước –tinh b t – ộ nước b phá v làm ị ỡ cho độ nh t gi m xu ng ớ ả ố

Hình 1.2: Quá trình h hóa c a tinh b ồ ủ ộ t

Đặc tính h hóa c a tinh b t bi n tính t o SDS bằng phương pháp ủ đượồ ủ ộ ế ạ c thiết lậ Top, và Tp có xu hướng tăng, phạm vi hồ hóa (T c – T o) gi m ả và không thay đổi hoặc tăng sự ồ h hóa entanpi Sự gia tăng nhiệt độ ồ h hóa có liên quan

đến vi c gi m sệ ả ức trương nở ớ, v i đi u ki n là một sề ệ ố ấ c u trúc d ng hạ ạt được giữ

l i ạ Điều này được phản ánh ở nhiệt độ cao hơn làm bắt đầ trương nởu và giảm

th ểtích trương nở ố Đ i với SDS biến tính bởi HMT có nhiệt độ đầ u (T o), nhiệt độ

đỉnh (T p), nhiệt độ ế k t thúc (T c) tăng khi cườ g độn nhiệt và độẩm tăng lên [68]

Tính nhạ ả y c m c a tinh b t v i quá trình thủ ủ ộ ớ y phân b ng enzyme ằ

Tính nh y cạ ảm với enzym c a tinh b t bủ ộ ị ảnh hưởng b i m t sở ộ ố ế y u t , bao ố

gồm tỷ ệ amylose trên amylopectin, cấu trúc tinh thể và kích thước của các l

h t ạ Trong số các yếu tố này, cấu trúc hạt tinh th có l là quan tr ng nhể ẽ ọ ất

Phần vô định hình c a SDS đượủ c bi n tính b i HMT d thế ở ễ ủy phân hơn so với tinh bột ban đầu Các khu vực vô định hình b phân h y nhanh chóng bị ủ ởi các α-amylase hơn khu vực k t tinh ế Theo Gunaratne và Hoover (2002) [83], HMT thúc

đẩy s phá v tinh th và s phân ly cự ỡ ể ự ủa các cấu trúc xoắn kép trong vùng vô định hình, tạo điều ki n cho sệ ự tấn công của α-amylase trong các hạ Ủt thúc đẩy những thay đổi trong vùng vô định hình c a hủ ạt, tăng tính nhạy c m c a enzyme v i tinh ả ủ ớbột Nakazawa và Wang (2003) [84] quan sát thấ ủ thúc đẩy y s ựhình thành các lỗ

rỗng trên bề ặt của hạt tinh bộ m t Cấu trúc xốp làm thay đổi quá trình thủy phân tinh b t b ng enzym tùy thu c vào lo i tinh bộ ằ ộ ạ ột và enzyme

1.4 T ỔNG QUAN VỀ ỢI TỪ TINH BỘ S T

Định nghĩa

S dử ụng tinh bột từ nhi u nguề ồn khác nhau để ả s n xuất các sản phẩm dạng

s i ợ đã được thực hiện trong nhiều thế k ỷ ở Trung Quốc và sau đó lan rộng sang

18

các nước láng gi ng Nh ng s n phề ữ ả ẩm này được gọi là “s i t ợ ừ tinh b t” ho c “mì ộ ặbóng kính” vì i mì trong susợ ố ả trướt c c và sau khi nấu

Sợi từ tinh bột được sản xuất từ tinh bột có ngu n g c khác nhau và là loồ ố ại

mì chính c a châu Á Phân bi t v i mì làm tủ ệ ớ ừ ộ b t mì, i t tinh b t chsợ ừ ộ ỉ được làm

t ừtinh bột có nguồn gốc thực vật (tinh bộ ật đ u xanh, tinh bột khoai tây và tinh bột khoai la ,…), là lng ựa chọn lý tưởng cho chế độ ăn kiêng không ch a gluten Tinh ứbột đóng vai trò thiế ết y u trong c quá trình s n xu t mì tinh b t và chả ả ấ ộ ất lượng cu i ốcùng của s i Sợ ợi mì tinh b t ừ ột tố ẽ ạt s t o ra các i trong su t và m sợ ố ịn, độ ề b n kéo cao và tổn th t khi n u thấấ ấ p ngay c khi n u trong th i gian dàiả ấ ờ [85]

Phương pháp sả n xu t ấ

1.4.2.1 Công nghệ chế ến truyền thố bi ng

a, Phương pháp thả rơi

Hình 1.3 : Quy trình sản xuất sợi từ tinh bột theo phương pháp thả rơi

Phương pháp thả rơi là phương pháp truyền th ng nh t Trung Qu c ố ấ ở ốKhoảng 5% tinh bột đượ ồc h hoá trước thành h tinh bồ ột và đượ ử ục s d ng làm ch t ấkết dính, 95% tinh bột hoà trong nướ ạ ịc t o d ch tinh bột Sau đó, hồ tinh b t và dộ ịch tinh bột được ph i tr n và khuố ộ ấy đề ở ốu t c đ ộ100 vòng / phút khoảng 10 phút đến khi h n h p không dính tay Ti p theo, h n hỗ ợ ế ỗ ợp được đưa vào thiế ị ép đùn vớt b i các lỗ có đường kính kho ng 0,5 1,5 cm, sả – ợi đùn qua các lỗ rơi trực tiếp vào nước

nóng (98–100oC) và được làm nóng khoảng 30 – 60 giây trước khi chuy n vào ểnướ ạc l nh (khi s i mì n i lên trên b m t c a nượ ổ ề ặ ủ ớc sau đó chuyển chúng vào nước

19

lạnh) Sau khi rửa sạch trong nước lạnh, các sợi được làm ráo và đem đi làm lạnh

ở 4 oC trong 2 giờ và 10 oC để qua đêm, sấy ở 40 oC đ n đế ộ ẩ m b o qu n S n ph m ả ả ả ẩđược đóng gói trong túi polyetylen và bảo qu n nhiả ở ệt độ phòng [86]

b, Phương pháp tráng

Tráng cũng là phương pháp truyền th ng khôố ng đông cứng S n ph m tiêu ả ẩbiểu của phương pháp này là Kuzukiri, mộ ạt lo i sợi từ tinh bột của Nhậ ảt B n D ch ịtinh bột được tráng trên đai thép chuyể ộng đượn đ c trong buồng hơi tạo thành t m ấtráng đàn hồi Tấm tráng đượ ủc , cắt sợi và sấy khô trong lò vi song Phương pháp này đơn giản, ti p ki m chi phí và thích hế ệ ợp cho sản xuấ ợi thẳng so với phương t spháp thả rơi Tuy nhiên, sợi mì từ quá trình này thường có c u trúcấ và chấ ợt lư ng sau khi n u so vấ ới sợi được sản xu t bấ ằng phương pháp thả rơi [87]

Hình 1.4 : Quy trình sản xuất sợi từ tinh bột theo phương pháp cắt

1.4.2.2 Phương pháp hiện đạ i

Ép đùn là phương pháp chế ế bi n ph bi n cho th c ph m làm t tinh b t và ổ ế ự ẩ ừ ộtinh bột được hồ hoá trước phương pháp này cũng được sử ụng để ả d s n xuất hỗn hợp ngũ cốc và các sản ph m mì ngẩ ố Phương pháp ép đùn trong quá trình sản xu t ấ

sợi từ tinh bột bao gồm trộn hỗn hợp tinh bột và nước với nước chiếm ½ trọng lượng so v i tinh bớ ột, sau đó hỗn h p đư c ợ ợ ép đùn chân không tạo thành các t m ấ

bột Tiếp theo, các tấm bột được hồ hoá bằng hơi nước, làm mát và cắt sợi Sợi từtinh bột theo phương pháp này đơn giản, không c n chu n b h hoá tinh b t riêng ầ ẩ ị ồ ộ

Tinh b t là m t ngu n nguyên li u quan tr ng trong s n xu t s i t tinh bộ ộ ồ ệ ọ ả ấ ợ ừ ột

Sợi từ tinh bột có thể được làm từ đậu xanh, dong riềng, đậu đỏ, sắn, khoai tây,…

với nhiều phương pháp và tên gọi khác nhau phụ thuộc vào vùng miền Các loại tinh b t hộ ọ đậu cho chất lượng n u cấ ủa sợi cao; trong đó, tinh bột đậu xanh là nguyên li u t t nhệ ố ất để ả s n xuấ ợt s i từ tinh b t chộ ất lượng cao vì hàm lượng amylose cao, n ch hạ ế trương nở trong quá trình hồ hóa và ợi có độ dính thấp [85] sCác lo i s i t tinh b t không chạ ợ ừ ộ ỉ ph bi n mổ ế ở ỗi Trung Qu c mà Vi t Nam, ố ệPhilipine hay Indonesia, Thái Lan, Nh t B n, Hàn Quậ ả ốc cũng là một loại thực

phẩm quen thuộc

Hầu hết sợi từ tinh bột theo truyền thống được làm khô bằng không khí dưới ánh n ng m t trắ ặ ời nhưng phần l n s n xuớ ả ất thương mại hiện đại được làm khô trong máy sấy cơ giới Trong quá trình s n xu t mi n t khoai tây và khoai lang, ả ấ ế ừ

21

tấm bột hồ hóa được tách và chuyển lên băng tải lưới thép m n d n vào t s y, sau ị ẫ ủ ấ

đó sẽ đượ ạc t o hình b ng cách cắằ t lát r i ti n hành sấy khô và đóng gói [85] ồ ế

B ng 1.2 ả : Các loại miế n theo nguyên li u và vùng miền ệ

Đậ u xanh, đ ậ u Hà

Lan Green bean thread noodles Bai fun, Sai fun Vermicelli Fen szu, Fensi (Chinese)

Translucent noodles Soo hoon, Su boon (Cantonese)

Glass, crystal noodles Woosen (Thailand)

Harusame (Japan)

Soba (Japan)

(Korea)

mì tinh (Vietnam)

tongue noodles (Japan) Shirataki, sirataki, ito konnyaku

Hình 1.6: Phân loại sợi (a), dựa trên các phương pháp tạo hình sợi; (b), dựa trên độ

ẩm và phương pháp chế ế bi n

22

M ộ t số nghiên cứu về ế mi n

Miến (sợi từ tinh bột) đã đượ ảc s n xu t t lâu đấ ừ ời, nhưng các báo cáo nghiên cứu liên quan về các y u tố ảế s n xuất của chúng còn hạn chế và ch y u đ n từ ủ ế ếTrung Qu c, Nh t Bố ậ ản và các nước Đông Nam Á

Sợi từ tinh bột là một loại thực phẩm truyền thống có độ ẻo, ngon, và đặc dtính trơn, được người tiêu dùng Trung Qu c rố ất ưa chuộng Vi c ch bi n nguyên ệ ế ếliệu tinh bột thành bún, miến được chia làm hai loại, một loại dùng dạng tươi làm nguyên liệu, trước tiên chế ế bi n thành tinh b t r i chộ ồ ế ế bi n thành mì, mi n; mế ột

loại dùng trực tiếp tinh bột làm nguyên liệu chế ến miế bi n

Trên thế ới, có nhiều nghiên cứu về ợi từ tinh bột trên nhiều loại nguyên

liệu khác nhau ến làm từ tinh bột đậu xanh trong nghiên cứu của Galvez và Mi

cộng sự (1995) [90] có chất lượng tốt và đậu xanh là nguyên liệu lý tưởng để ản s

xuất miến Miến làm từ tinh bột đậu bồ câu trong nghiên cứu của Singh và cộng

s (1989) [91]ự , các đặc tính cảm quan như màu sắc, c u trúc, độ trong và khả năng ấchấp nhận chung đã được đánh giá so v i miế ừ đậớ n t u xanh Tinh bột đậu xanh cho s i mi n cho chợ ế ất lượng n u tấ ốt hơn, nhưng ấc u trúc a mi n t củ ế ừ ột đậ b u bồcâu lạ ốt hơn, độ ứi t c ng thì tương đương nhau Miến làm t tinh b t dong ri ng ừ ộ ề

phần lớn được sản xuất tại Việt Nam, một loại thực phẩm xa xỉ ủa Đông Nam Á c

và được đánh giá có chất lượng tuy t vệ ời, vượt tr i so v i nhi u lo i tinh b t khác ộ ớ ề ạ ộđược ch ra trong nghiên c u c a Hermann (1996) Mi n làm t tinh bỉ ứ ủ ế ừ ộ ậu/đật đ u lăng trong nghiên cứu c a Rask (2004) có tính chủ ấ ảt c m quan tốt hơn hẳn ho c ặtương đương so với mì làm t tinh b t đậừ ộ u xanh Mì làm t tinh b t khoai tây trong ừ ộnghiên c u c a Kim và c ng sứ ủ ộ ự (1996) có độ cứng thấp hơn, nhưng độ ết dính độ ktrong cao hơn miế ừn t tinh b t đ u xanh Mi n làm t tinh b t ngô ộ ậ ế ừ ộ [92] có tổn th t ấkhi nấu, độ ứng và độ ế c k t dính thấp hơn so với nguyên li u khoai tây.ệ

Tại Việt Nam, có rất ít các nghiên cứu sản xuất mi n, ch vài nghiên c u ế ỉ ứtrên các nguyên liệ như đậu u xanh trong nghiên c u c a Nga (2009) ứ ủ [93] mi n , ếdong trong nghiên c u c a Quân (2022) ứ ủ [94], mi n dong trong nghiên c u cế ứ ủa

Thảo (2011) [97] và Đức (2011) [98] Các nghiên cứu chỉ ừng lạ ở ệc đưa ra d i viquy trình công nghệ ả s n xuất mà chưa đi đến việc xác định kh năng tiêu hóa cũng ảnhư phát tri n các s n ph m mi n ể ả ẩ ế có hàm lượng SDS và RS cao Có m t nghiên ộ

cứu của Quân (2022) [94] nghiên cứu sản xuất miến dong bổ sung tinh bột tiêu hóa ch m SDS nhậ ằm tăng giá trị ủ c a sản phẩm miến dong

1.5 MIẾN KHOAI LANG

Miến từ tinh bột khoai lang được sản xuất rộng rãi ở Trung Quốc, khoảng 28% khoai lang trồ ở đây được chế ến thành sợi Miến từ tinh bột khoai lang ng bicũng được tiêu th r ng rãi Hàn Qu c, Viụ ộ ở ố ệt Nam và Đài Loan Các nghiên cứu

v miề ến khoai lang được nhiều nước đang và phát triển quan tâm vì nó đóng vai trò quan tr ng trong sọ ản xuất lương thực Miến khoai lang có màu nâu trong như pha lê, dẻo, độ dày đồng đều và mịn

23

Tinh bột khoai lang

1.5.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ

Khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.) là cây lương thực lâu đời và quan

tr ng nhiọ ở ều nước, là cây trồng quan trọng thứ ba về giá trị ản xuất và thứ năm s

v ềlượng calo đóng góp vào khẩu ph n ăn cầ ủa con người trên th gi i Nh ng m u ế ớ ữ ẫkhoai lang khô thu đượ ại hang độc t ng Chilca Canyon (Peru) sau khi phân tích phóng x cho thạ ấy có độ ổ ừ 8000 đến 10.000 năm Khoai l tu i t ang có rễ ủ ớ c l n, chứa nhi u tinh b t, có vị ọề ộ ng t, đư c gọợ i là c khoai lang và nó là m t ngu n cung ủ ộ ồ

cấp rau ăn củ quan trọng, được sử ụng trong vai trò của cả rau lẫn lương thực d[95]

Các nướ ảc s n xu t khoai lang chính là Trung Qu c, Indonesia, Vi t Nam, n ấ ố ệ Ấ

Độ, Philippines và Nh t B n Châu Á; Brazil và M ậ ả ở ỹ ở Châu Mỹ; và Nigeria, Uganda, Tanzania, Rwanda, Burundi, Madagascar, Angola và Mozambique ở Châu Phi

Khoai lang được x p hế ạng là cây lương thực quan tr ng nh t sau lúa, lúa mì, ọ ấkhoai tây, ngô và sắn Như vậy khoai lang là loại cây ăn rễ ủ c quan tr ng ch sau ọ ỉ

s n ắ

Hiện nay, có tổng113 nước trồng khoai lang trên toàn thế ới theo thống kê gi

của FAO (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hi p Qu c) Bao g m 40 ệ ố ồnước Châu Phi, 35 nước Châu Mỹ, 23 nước Châu Á, 11 nước Châu Úc và 4 nước Châu Âu [95]

B ng 1.3 S ả : ả n lư ợng khoai lang 10 nướ c đ ng đ ứ ầ u th gi ế ới năm 2018 (FAO,2020)

STT Quốc gia Sản lượng

(Tấn)

Vị trí

1 Trung Quốc 53245657 Châu Á

3 Nigeria 4029909 Châu Phi

4 Tanzania 3834779 Châu Phi

5 Ethiopia 1834619 Châu Phi

6 Indonesia 1806389 Châu Á

9 Việt Nam 1374664 Châu Á

Tại Việt Nam, theo Tồng cục Thống kê năm 2020, khoai lang đượ ồ ởc tr ng các khu vực như đồng b ng Sông H ng, B c Trung B , Nam Trung B , Tây Bằ ồ ắ ộ ộ ắc, Tây Nguyên và đồng b ng Sông C u Long ằ ử

24

Hình 1.7 S : ả n lư ợ ng khoai lang Vi t Nam 2009 ệ – 2019 (T ổ ng cục Thố ng kê, 2020)

Sản lượng khoai lang t i Viạ ệt Nam có xu hướng gi m tả ừ năm 2013 (t 1427.3 ừnghìn tấn năm 2012 xuống còn 1358.1 nghìn tấn năm 2013) Sản lượng có tăng

nh ẹvào năm 2014 (1401.3 nghìn t n) r i l i giấ ồ ạ ảm vài năm 2015, 2016 Sau đó tăng

tr lở ại, năm 2019 thống kê sơ bộ cho th y s n lưấ ả ợng đã tăng lên 1402.3 nghìn tấn

1.5.1.2 Hình dạng, kích thước tinh bột khoai lang

Hình dạng và kích thước của hạt tinh bột tự nhiên chủ yếu được xác định dựa vào nguồn gốc Hình dạng của hạt tinh bột khoai lang là hình đa giác hoặc hình tròn, một phần nhỏ là hình bầu dục và hình chuông Kích thước của hạt nằm trong khoảng 3,4 27,5µm và kích thước hạt trung bình từ 8,4 15,6µm Các loại tinh bột - -khoai lang khác nhau thì có kích thước khác nhau, kích thước hạt cùng một loại tinh bột khoai lang sẽ tăng dần theo sự tăng trưởng và trưởng thành của nó Ngoài

ra, khả năng trương nở, độ hòa tan và khả năng tiêu hóa của hạt tinh bột bị ảnh hưởng bởi kích thước của hạt tinh bột Do hạt tinh bột khoai lang có kích thước lớn nên khả năng trương nở và độ hòa tan lớn nhưng khả năng tiêu hóa giảm đáng

kể [96]

B ng 1.4 ả : Kích thướ c và hình d ng m t s lo i tinh bột khoai lang ạ ộ ố ạ [97]

Gi ố ng Kích thướ c

Mixuan no.1 0.85 44.69 Tròn , hình chuông, đa giác

Chuanshu 217 0.76 26.17 Tròn , hình chuông, đa giác

Xichengshu

007 0.76 29.12 Tròn , hình chuông, đa giác

Xushu 28 0.76 29.12 Tròn hình chuông, , đa giác

25

Luoshu 10 0.85 26.17 Tròn , hình chuông, đa giác

Shangshu 19 0.85 36.08 Tròn , hình chuông, đa giác

Xushu 22 0.76 23.51 Tròn , hình chuông, đa giác

Xushu 27 0.85 36.08 Tròn , hình chuông, đa giác

Chuanshu 34 0.85 40.15 Tròn , hình chuông, đa giác

lớp này bao gồm những khu vực có mật độ cao và thấp được xếp xen kẽ nhau và

có khả năng kháng lạ ựi s tác đ ng c a axit hay enzyme thu phân Vì v y khi ộ ủ ỷ ậnghiên c u c u trúc h t tinh bứ ấ ạ ột người ta s dụng enzyme tác độử ng vào h t tinh b t ạ ộsau đó dùng thiế ị điệ ử đểt b n t quan sát mặt cắt ngang của hạt Trong cấu trúc hạt tinh b t bao g m các vòng tròn phát tri n tinh th xen kộ ồ ể ể ẽ với các lớp vô định hình,

độ dày c a m i l p là 120 ủ ỗ ớ – 400nm Lớp tinh th ch a mể ứ ật độ dày đặc các l p ớ

mỏng tinh thể và vô định hình xếp xen kẽ ớ v i khoảng l p lặ ại là 9 – 11 nm Ở l p ớ

vô định hình chứa mậ ột đ thấp amylose và amylopectin ở ạ tr ng tháí hỗn loạn M c ứ

độ tinh th trong các h t tinh b t trung bình là 35% [98] ể ạ ộ

26

Hình 1.8 C : ấ u trúc hạt tinh bộ t

(Trên) Mộ t mô hình racemose c a c u trúc amylopectin Vòng xo n kép ủ ấ ắ thu ậ n tay trái với sáu đơn vị glucose mỗi lượt hình thành gi a các chu i A ho ữ ỗ ặ c các chuỗ i tuy ến tính dài hơn củ a chu i B Tuy n tính amyloza t o thành c u trúc ỗ ế ạ ấ xoắ ốc đơn n

(Dướ i cùng) Các xo n kép c a amylopectin s p x p thành các lamen tinh ắ ủ ắ ế

th ể theo thứ ự ồm hai loại: loại A (điển hình c t g ủa ngũ cố c tinh b t n ộ ội nhũ) và

lo ại B (điể n hình của tinh bột củ và lá)

Trong h t tinh b t có 4 lo i cạ ộ ạ ấu trúc đó là A, B, C, V Tinh thể ểu A đượ ki c tạo bởi các xoắn kép amylopectin x p sát nhau trong m t khung hình tế ộ ứ giác, ở

giữa tinh thể liên kết với 8 phân tử nước Tinh thể ki u B tạể o bởi các chuỗi amylopectin xo n kép x p sát nhau trong khung hình l c giác, gi tinh thắ ế ụ ữa ể liên

kết với 36 phân tử nước, chính vì lượng phân tử nước nhiều tạo nên cấu trúc rộng

m ởcho tinh thể ểu B Tinh th ki ể ể ki u C (hay còn g i là tinh thọ ể dạng A B) là kiểu tinh thể tinh thể trung gian gi a ki u A và ki u B Tinh thữ ể ể ể kiểu V tạo bởi các xoắn đơn amylose tạo ph c v i các phân tứ ớ ử iod, lipid hoặc cồn Cấu trúc xoắn đôi của

-mô hình A và B khá tương đồng t o nên bạ ởi 6 đơn phân glucoses mỗi vòng xo n ắvới chiều cao 1 bước xoắn là 2.08 2.38nm S– ự khác biệt giữa các mô hình đó chủ

yếu là do độdài của chuỗi amylopectin; ngoài ra còn có nhiệ độ, nồng độ, muốt i, các phân tử ữu cơ Trong phân tử h tinh b t không không ph i t t c các nhánh ộ ả ấ ảamylopectin đều xo n kép, t l xoắ ỷ ệ ắn kép đố ới v i các m ch ng n c a amylopectin ạ ắ ủ

đạt kho ng 80% [99] ả

27

1.5.1.4 Thành phần của hạt tinh bộ t

Phầ ớn l n các hạt tinh b t bao g m hai polyme chính: amylose và ộ ồamylopectin, chi m 98 99% khế - ối lượng ch t khô Chúng bao g m các phân tấ ồ ửglucose liên k t vế ới nhau dướ ại d ng m ch th ng v i amylose ho c mạ ẳ ớ ặ ạch nhánh đối

với amylopectin Nhìn chung t ỷ ệ l amylose/amylopectin trong đa số tinh bột là 1

4

 Trong tinh bột các loạ ếi n p (gạo nếp, ngô nếp, ) gần như 100% là amylopectin Trái l i trong tinh bạ ột đậu xanh, dong riềng hàm lượng amylose chiếm trên dưới 50% [100] C ấu trúc và hàm lượng tương đối của cả hai polyme đóng vai trò quan trọng trong vi c xác địệ nh tính ch t tinh b t ấ ộ

B ng 1.5 ả : Hàm lượ ng amylose và amylopectin của một số tinh b t [100] ộ

Tinh bột Amylose % Amylopectin %