Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tạo tinh bột tiêu hóa chậm từ tinh bột khoai lang và Ứng dụng

TOM TAT LUẬN VĂN Khoai lang lả một trong những loài cây lương thực phố biển nhất ở nước ta Với nguồn tình bột dỏi dào, sẵn có, việc sản xuất các thực phẩm chức năng cỏ nguồn góc tỉnh b

Hạc viền cao hoc duce hd trợ bởi chương trình học bằng đào lạo thac sf, tién

sĩ trong muốc của Quỹ Đôi mới sắng tạo Vingroup Giảng tăng viên hướng đẫn viên hướng dẫn: PGS T8 Lương Hồng Ngã 5

MỤC LỤC

LỜI CẢMƠN

LỜI MỞ ĐÀU,

TOM TAT LUAN VAD

DANH MUC BANG

DANH MỤC HÌNH

CHUONG I: TONG QUAN

Tử: TONG QUAN VE KHOAI LANG

1.11 Nguồn gốc của khoái lang

12.2 Thành phẩn đỉnh đưỡng

1.3.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang

1.3.4 Ứng dụng của khoai lang

143 TÓNG QUAN VẺ TINH BOT VA TINH BOT KHOAI LANG

13.1 Định nghĩa

1.3.2 Hình dạng và kích thước của tỉnh bột khoai lang

1.3.3 Cấm trúc của tỉnh bột khoai lang

Tính chất của tỉnh bột

TỎNG QUAN VÉ TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM (SDS)

1.4.1 Khải niệm tỉnh bột tiêu hỏa chậm (SDS)

14.2 Cầm trúc của tỉnh bột tiêu hóa cham SDS

143 Lợi Ích của tỉnh bột tiêu hóa chậm (SDS)

1.44 Một sổ quy trình sản xuất tỉnh bột tiêu hóa chậm

1.5.1 Những nghiên cứu trong và ngoài mước về khả năng tiêu hỏa của tỉnh bột 32

1.5.2 Một sổ nghiên cứu tạo SDS từ tỉnh bột khoai lang

CHƯƠNG II: VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP

X4: 'VẶT LIỆU NGHIÊN CỨU

22 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu

3.3.2 Bồ trí thí nghiệm

CHƯƠNG IIL: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

34 THANH PHAN TINH BOT KHOAI NGUYEN LIEU

3.3 TOL UU HOA QUA TRINH THUY PHAN TINH BỘT SỬ DUNG

341 Ảnh hưởng của nhiệt độ thoái hóa đến khả năng hình thành tỉnh bột tiêu hỏa

chim 49

34.2, Ảnh hưởng của thời gian thoái hóa đến khả năng hình thành tỉnh bột tiêu hóa

chim §0

3.5 ĐƯA RA QUY TRÌNH SẲN XUẤT TINH BỘT TIỂU HÓA CHẬM S1

3.6 ỨNG DỤNG BÓ SUNG TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM VÀO SẢN PHẢM

BANH YEN MACH

36.3 Ảnh hưởng của việc bỗ sung tinh bột tiêu hỏa chậm tới khả năng tiêu hỏa của

LỜI CẢM ƠN

Vậy là đã kết thúc một chặng đường đãi 7 năm làm học trỏ dưới mái trường

Bách Khoa Giờ phút này đây, những cảm xúc mạnh mẽ nhất chợt ủa vẻ, đây là nơi tôi đã gửi gắm một phần thanh xuân tươi đẹp, nơi đã chấp cánh những ước mơ của tôi bay xa, nơi đã mở rộng những cảnh cửa tương lai tốt đẹp cho biết bao thế

hệ học trỏ Ngày hôm nay, hai tiếng Bách Khoa thân thương luôn vang lên trong tâm trí tôi cùng với lỏng biết ơn vô hạn

Em xin cảm ơn chân thành đến PGS.TS.Luong Hong Nga, người thầy tân tụy

đã dịu đắt em từ những ngảy đầu tiên em đặt chân lên phỏng thí nghiêm cach day

5 năm, người đã luôn tận tâm chỉ dạy em những dieu quỷ giả không chỉ kiến thức chuyên môn mả những điều hay lẽ phải trong cuộc song, người luôn truyền đông,

lực đẻ em vươn lên chạm tới những thành tích tot dep

Em xin chân thành cảm ơn Th.S.Duong Hong Quan đã đồng hảnh củng em

trong các đề tài nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoản thảnh luận văn

nay

Em xin cam on TS Nguyễn Tien Cường cùng các bạn sinh viên phòng thi nghiệm C4-209 Trí, Phương, Vân Anh, Tuyên, Gấm, Hạnh, Xuyên Huong, Son, đã cùng sẻ chía, hỗ trợ em rất nhiều trong quá trình làm luận văn

Cảm ơn gia định và bạn bẻ đã luôn ở bên động viên tỉnh thân đề giúp em

vượn lên có gắng trong những khỏ khăn

Em xin cam ơn tất cả các thay cô đã dạy em những bải học quý báu, cung cấp kiến thức chuyên môn vững chắc đề em đủ tự tin bước vào cuộc song

Em xin cam ơn các thay cö lãnh đạo Bộ môn, lãnh đạo Viên, phòng Đào tao,

GS.TS Lê Anh Tuần — Viện trưởng viện Cơ khi Đông lực và các anh chị phòng

Hop tac Đối ngoại đã tạo điêu kiện thuận lợi cho em trong các chương trình trao

đổi quốc tế, giúp em có cơ hội được đi vả học hỏi những kiên thức bỏ ích và những giả trị tốt đẹp của các quốc gia trên thẻ giới

Em xin cảm ơn quỹ học bỏng Đổi mới Sing tao của tập đoàn Vingroup đã hỗ

trợ rất nhiều vẻ vật chất đề em cỏ thê hoản thiện đề tải nghiên cửu nảy một cách thuận lợi

Và cuối cũng, cảm ơn Bách Khoa vi tat cal

Hà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2020

Học viên

Phùng Thị Thanh Trúc

LỜI MỞ ĐÀU

Theo các số liêu nghiên cứu trong những nam gan đây, do thỏi quen tiêu thụ

thực phẩm thiếu khoa học, tỉ lê người mắc các căn bệnh phỏ biên như bệnh tim

mạch, tiêu đường, béo phi đang ngảy cảng tăng cao, con người bắt đầu có cae nhu

cầu tiêu thụ các sản phẩm tốt cho sức khỏe hơn Điều nảy đã và đang đặt ra các thách thức cho các nhà khoa học thực pham cân phải nghiên cứu ra các sản phẩm mới có khả năng hồ trợ, ngăn chặn các bênh kẻ trên Một trong những sản phm

tiêm năng do đáp ứng được các như cầu nảy, tình bột tiêu hỏa chậm (Slowly

Digestible Starch — SDS) dang là một mỏi quan tâm đặc biệt được các nhà khoa

học tập trung nghiên cứu Theo định nghĩa của Englyst vả cộng sự, tỉnh bột tiêu

hóa nhanh (RDS) là phân tinh bột được tiêu hỏa trong vòng 20 phút, gây ra sự gia

tăng nhanh chóng lượng đường trong máu, có hại cho sự khỏe, tính bột tiêu hóa

chậm (SDS) bị tiêu hóa trong khoảng thời gian từ 20 phút đến 120 phút, duy trì giải phỏng lượng đường vào máu thập vả ôn định, có thể ngăn ngừa các bệnh đường huyết , tim mạch, tính bột kháng tiêu hóa (RS) là phân tính bột không bị tiêu hóa sau 120 phút ở ruột non, lên men ở ruột giả vả có ảnh hưởng tốt đổi với

sức khỏe con người Trong khoảng 5 năm trở lại đây, từ năm 2015 đến 2020, theo

thông kê của seiencedirect.com số lượng nghiên cứu liên quan tới tinh bột tiêu hỏa

chậm trên thẻ giới đang có xu hướng gia tăng mạnh, điều đó chứng tỏ rằng đây là một chủ đẻ đang được quan tâm nghiên cửu Tuy nhiên, tại Việt Nam, các nghiên

cứu liên quan tới khả năng tiêu hỏa của tình bột còn rất hạn chế nhất là với đối tượng SDS, các nghiên cửu chủ yếu tập trung làm thay đổi hàm lượng RS Chỉnh

vi vay, nghiên cứu quy trình sản xuất tình bột tiêu hỏa châm sử dụng các nguồn

tỉnh bột Việt Nam đang lả nhu câu thiết yêu

Trong bởi cảnh phát triển khoa học và công nghệ hiện nay, các sản phẩm nông,

sản Việt Nam cho năng suất và chất lượng rất tốt Bên cạnh đó, so với các loại tình

bột khác như tỉnh bột săn, tình bột khoai lang đã được chứng mình lả cỏ mạch phân

tử đài, ít phân nhánh, hàm lượng amylose cao, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho

thủy phân cắt nhánh và tải tạo tình thể, do đó tăng hàm lượng tỉnh bột tiêu hóa chậm Vì lý do đó, đẻ tài “Nghiên cứu chế độ tạo tỉnh bột tiêu hóa chậm tử tỉnh

bột khoai lang và ứng dụng” là khả thi và phù hợp với nhú cầu cũng như bồi cảnh kinh tế hiện nay tại Việt Nam

TOM TAT LUẬN VĂN

Khoai lang lả một trong những loài cây lương thực phố biển nhất ở nước ta

Với nguồn tình bột dỏi dào, sẵn có, việc sản xuất các thực phẩm chức năng cỏ nguồn góc tỉnh bột khoai lang đang được giới khoa học quan tâm, một trong các

định hướng nghiên cứu đó là sản xuất tỉnh bột tiêu hóa cham (Slowly Digesible

Starch - SDS) Đã cỏ rất nhiều nghiên cứu chứng minh được tỉnh chất chức năng

cỏ lợi cho sức khỏe của SDS như phòng chồng bệnh tiểu đường, tim mach, béo phi

và giữ ôn định năng lượng lâu dai trong co the Tinh bot tiêu hỏa chậm có rất nhiều

{mg dụng trong công nghiệp thực phẩm như sản xuất đồ uông, my ăn liên, bánh

kẹo, dược phẩm, thực phẩm chức năng Chỉnh vì những đặc tính quý giá này

việc nghiên cứu, phát triển chẻ độ công nghệ phù hợp sản xuất tính bột tiêu hóa

SDS ting tir 46.13% lên 52.62% Ứng dụng bỏ sung tính bột tiêu hóa châm 30% vao san pham banh yên mạch cho kết quả tăng ham long SDS của sản phẩm không bỏ sung từ 37.5% lên 48%, hàm lượng RDS giảm từ 46.97% xuống còn 40.92% Điều này đã chứng minh hiệu quả bỏ sung của tình bột tiêu hóa châm đạt

được là đáng kẻ Ngoài ra, việc bỏ sung SDS có lâm cho banh yến mạch thay đổi

đỏ cửng và màu sắc, tuy nhiên các thay đổi này vẫn nằm trong ngưỡng chap nhân được

Từ khóa: Ipomoea Batatas, tinh bột tiêu hóa cham, SDS

DANH MỤC BẰNG

Bảng 1.1: Thông tin dinh dưỡng trên có trong 100g khoai lang (Theo Food

Data Central)

Đảng 1.2: Sản lượng khoai lang trên thẻ giới năm 2013

Bang 1.3: Tình hình sản xuất cây khoai lang tại Việt Nam từ năm 2015 đến năm 2018

Bảng 1.4: Một số phương pháp sản xuất SD8

Bang 1.5: Sản phẩm tạo thành của các các nhóm enzyme pullulanase

Bảng 3.1: Thành phần dịnh dưỡng của tình bột khoai lang Hoàng Long

Bảng 3.2: Hàm lượng RDS, SDS vả RS của tỉnh bột khoai lang tự nhién so

với tông lượng tỉnh bột

Bảng 3.3: Giá trị mã hỏa vả thực nghiệm của các yêu tổ thực nghiệm

Bang 3.4: Ma trận thực nghiệm với 3 yêu tô nông độ tính bột, nồng độ

enzyme, thời gian và kết quả thí nghiệm

Bang 3.5: Cac phương an toi uu, gia trị các biển

Bảng 3.6: Kiểm tra tỉnh tương thích của mô hình tôi ưu

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ thoái hỏa tới khả năng hình thành tính bột

tiêu hỏa châm

Bảng 38: Ảnh hưởng của thời gian thoải hỏa tới khả năng hình thánh tình

Bảng 3.11: Ảnh hưởng của việc bỏ sung tình bột tiêu hóa cham toi mau sae

của sản phẩm bánh yên mach

Phụ lục 1: Ảnh hưởng của nông đô tinh bột tới khả năng tiêu hỏa khi thủy

phân bởi pullulanase

Phụ lục 2: Ảnh hưởng của nỏng độ pullulanase tới khả năng tiêu hỏa của tỉnh bột sau thủy phân

Phụ lục 3: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân pullulanase tới khả năng tiều

hỏa của tình bột khoai lang,

Hình 1.3: Cơ chẻ trương nở của tĩnh bột

Tỉnh 1.4: Quả trình hỏ hoá của tỉnh bột

Hình 1.5: So dé qua trình tạo gel — thoải hoá gel tỉnh bột

Hình 1.6: Đặc tính sinh học của các loại trnh bột (a) Thí nghiệm trên hệ tiêu

hỏa giả lập vả (b) thí nghiệm trên hệ tiêu hóa thực đôi với phân ứng đường huyết

cia RDS, SDS va RS

Hình 1.7 - Câu trúc tinh bột tự nhiên vả tình bột đã qua biến tính

Hinh 1.8: Một số quy trình sản xuất SDS

Hình 1.9: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân tình bột ngô bằng enzyme

pullulanase đến sự hình thành tình bột tiêu hóa châm

Hình 1.10: Cơ chế gắn nhánh của enzyme Transglucosidase

Hình 1.11 : Cơ chế tải tạo cầu trúc tình thể của amylose

Hình 1.12: Ảnh hưởng của thời gian thoải hóa tinh bột sau thủy phân

pullulanase tởi khả năng tiêu hỏa của tình bột ngô

Hình 1.13: Ảnh hưởng của nhiệt đô thoái hỏa tỉnh bột sau khi thủy phân

pullulanase tới khả năng tiêu hỏa của tình bột ngô

Hinh 2.1: Hé mau L, a*, b*

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nông đô tính bột tới khả năng tiêu hỏa khi thủy

phân bởi pullulanase

Hình 3.2: Ảnh hưởng của nông đỏ pullulanase tới khả năng tiêu hóa của tỉnh

bột sau thủy phân

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân pullulanase tới khả năng tiêu

hóa của tỉnh bột khoai lang

Hình 3.4: Khả năng đạt được hảm mong đơi của ma trân tôi ưu

DANH MUC VIET TAT

RDS: Tinh bét tiêu hóa nhanh

SDS: Tinh bột tiêu hóa chậm

RS: Tinh bét khang tiéu héa

10

CHUONG I: TONG QUAN

1.1 TONG QUAN VE KHOAI LANG

Khoai lang là một cây lương thực lâu đời, theo Engel (1970) những mẫu khoai lang khô thu được tại hang động Chilca Canyon (Pem)) sau khi phân tích phỏng xa

cho thay có độ tuổi từ 8000 đền 10.000 năm [1] Như vậy, theo các quả trình nghiên cứu về nguôn góc thi khoai lang được biết sớm nhất ở Châu Mỹ Vẻ sau được trồng

rộng rãi ở các đảo Thải Binh Dương, một số quốc gia Chau A cing Châu Phi, ở

Châu Âu cũng được trồng nhưng không phỏ biến, chú yêu là ở Bỏ Đảo Nha

Châu Mỹ tuy được xem là quê hương của khoai lang nhưng hiện nay sản lượng

khoai lang ở Châu My rat thấp (không quả 3%) Hiện nay, khoai lang được trồng, phố biên nhất lả ở các quốc gia Châu Á như Trung Quốc, Việt Nam, Ấn Độ

122 Thanh phan dinh dưỡng

Trong khoai lang tươi có đến 77% là nước, 20.1% carbonhydrate, 1.6% protein,

3% chất xơ và hâu như không có chất bẻo

Dưới đây là bảng thông tin chỉ tiết vẻ các thành phân định dưỡng có trong khoai

bản trên 100g Loại | Ham |Nhucầu | Loại Hàm |Nhucầu

lượng | hàng lượng | hang

Bio hoa don 0g BS 08mg |16 Mangan | 026 "

Bao hoa da 0014 B6 0.21ng | 16 Selen 06x10 1

Omeza-6 001g | Folate | tiug |3

‘Transfat - Choline | 12.3mg | 2

11

1.2.2.1 Carbohydrate

Duong

Trung bình khoai lang luộc, không vỏ chứa 27g carbohydrate Trong dé chi yeu

là tỉnh bột (dạng carbonhydrate phức hợp), chiêm 53% hàm lượng carbonhydrate

Côn lại là các loại đường đơn nhir glucose , fructose , sucrose, maltose chiém 32%

bien dong tir 33,2-72,9% chat khé (C.J Bienman & J.A Marlett (1986)) Ở Ản Độ,

hảm lượng tính bột đao động từ 11-22,5% chất tươi (31 giong), 6 Dai Loan 7-22,2%

chất tươi (272 giỏng) (Manh N.X 1996) Theo trung tâm nghiên cứu khoai lang,

Từ Châu (1994) phân tích 790 mẫu xuất xứ, hàm lượng tình bột thô 37,6-77,89;

Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Ả (1992) phân tích 1600 mâu xuất xứ,

tỉ lệ chất khô khoai lang đạt 12,74-41,2%, hàm lượng tỉnh bột của khoai khô đạt 44,59-78,02%; Bradbury và Halloway (1988) phân tích 164 giỏng khoai lang của 5

nước Chau A-Thai Binh Duong, ham lượng tỉnh bột khoai lang tươi 5,3-28,4% [7]

Ngoài giỏng, còn một sở yếu tỏ khác ảnh hưởng dén him lượng tỉnh bột như

thời vụ, địa điểm trồng, phân bón, thời gian thu hoạch, thời gian bảo quản Khi khoai chín thì trọng lượng tình bột và các hạt tỉnh bột tăng lên Tĩnh bột khoai lang chứa khoảng 13-23%⁄amylose vả 77-87% amylopectine

Dựa vào những đặc tỉnh trong quá trình tiêu hỏa mà người ta chia tỉnh bột thành

3 loại khác nhau [8] Dưới đây là tỉ lẽ tình bột trong khoai lang:

~ Tỉnh bột tiêu hóa nhanh (chiếm 80%) nhanh chóng bi phan nhé va hap thu, làm tăng chỉ số đường huyết

Tĩnh bột tiêu hóa chậm ( chiếm 9%) bị phân nhỏ chậm hơn vả khiến lượng

đường trong mảu tăng nhẹ [9]

Tỉnh bột kháng (chiếm 129%) khỏ được tiêu hóa và có vai trò như một chât

xơ, lả nguồn thức ăn của các vi khuẩn thân thiện trong đường ruột Lượng tỉnh bột kháng có thê tăng nhẹ trong khoai lang chín để nguội [10][11]

Xơ tiêu hóa

Khoai lang chin tương đôi giảu chất xơ Trung bình một củ khoai lang chứa 3.8g

chất xơ, bao gồm cả chất xơ hỏa tan (15-23%) 6 dang pectin , va chat xo khéng héa tan (77-85%) 6 dang cellulose, hemicellulose vai lignin (Ishida et al 2000, Science

2010, Bovell-Benjamin 2007) Cac chất xơ hỏa tan, nhu pectin, co the lam ting cam

12

giác no, giảm lượng hap thu thie an ma co the hap thu vao, han che sw gia ting dudng trong mau bang cach lam châm qua trinh tiêu hỏa đường vả tình bột (Slavin 2013) [16]

Các chất xơ không hỏa tan cũng mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, chẳng hạn như giảm nguy cơ mắc bệnh tiêu đường [17], Schulze, Schulz, and Heidemann 2015, Munter et al 2007) và cải thiên sức khỏe đường ruột [1S], Implications and Fiber 2008)

122.2 Protein

Trung bình một củ khoai lang chỉ chứa 2g protem Trong khoai lang có một

loại protem đặc biệt cỏ tên lả sporamin chiếm đến hơn 80% tổng hảm lượng protein [14]

Các sporamin được sản sinh ra để cải thiện tỉnh trạng hư hại ở khoai lang

Nghiên cửu gần đây còn chỉ ra rằng các protein nảy có đặc tính chồng oxy hỏa [21]

Mặc dủ chứa hàm lượng protein tương đổi thấp nhưng với những nước đang phát triển, khoai lang vẫn là nguồn bỏ sung protein quan trọng [14]

1.2.2.3 Các vitamin và khoáng chất

Khoai lang rất giảu vitamin và khoáng chất, đặc biệt la beta-carotene, vitamin

€, kali Dưới đây là những vitamin vả khoáng chất chiêm hàm lượng cao nhất trong,

khoai lang

Vitamin A: khoai lang rất giàu beta-carotene, chất nảy sau đỏ được chuyên hóa

thánh vitamin A trong co the Chi can bd sung 100g khoai lang mỗi ngày là có thẻ đạt chỉ tiêu nhu câu vitamin A được khuyến nghị hàng ngày

'Vitamin €: là một chất chồng oxy hỏa, cỏ thẻ trí chứng cảm lạnh thông thường

và giúp cải thiện sức khỏe lân đa [23]

_ Kali: la khoang chất quan trọng trong việc kiểm soát huyết áp và giảm nguy cơ mặc bệnh tim [23]

Mangan: một khoảng chất vi lượng quan trọng cho quá trình trao đổi chat va su

tăng trưởng, phát triền của cơ thẻ

Vitamin B6: đóng vai trò quan trọng trong việc chuyên đôi thức ăn thành năng

lượng

Vitamin BS: còn gọi lả axit pantothenic, có trong hầu hét các loại thực phẩm

Vitamin E: là chất chóng oxy hỏa mạnh cỏ khả năng hỏa tan chất bẻo, giúp ngăn

ngừa những thiệt hại do qua trình oxy hỏa gây ra cho cơ thẻ [24]

13

122.4 Enzyme

Khoai lang chứa nhiễu enzvme xúc tác cho quả trình cắt mạch hay t

riêng lẻ trong tế bảo củ Trong đó, enzyme gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng

củ khoai lang trong quả trình bảo quan 14 enzyme amylase

Ngoài enzvme amylase còn cỏ enzvme polyphenol oxyclase cũng gây ảnh hưởng đên chat lượng cảm quan, màu sắc và các sản phâm từ củ khoai lang

1.2.2.5 Các hợp chất thực vật khác

Giống như các loại thực phẩm cỏ nguồn góc thực vật khác, khoai lang cũng

chửa một so hop chat thực vật có ảnh hưởng đến sức khỏe Tác dụng chồng oxy

hóa của khoai lang gia tăng theo màu sắc của ruột khoai, và phát huy hiệu quả nhat

ở giỏng khoai lang mau tim, mau da cam vả máu đồ

Beta-carotene: la chat chong oxy héa carotenoid duge chuyển hóa thành vitamin

A trong co the Có the hap thu chat nay tot hon nêu kết hợp bỏ sưng chat béo vào bữa ăn

Axit chlorogenic: 1 chat chéng oxy héa polyphenol déi dao nhất trong khoai

123 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang

Khoai lang là một trong 5 cây cỏ củ quan trọng trên thẻ giới: săn, khoai lang,

khoai mỡ, khoai sọ, khoai tây Nêu không tỉnh khoai tây (cây có củ vùng ôn đới) thì khoai lang là cây có củ đứng sau sẵn ở các vùng nhiệt đới vả cân nhiệt đới

“Theo số liêu thông kê của FAO cho thây: hiện nay trên thế giới có tổng số 113

nước trong khoai lang Trong đỏ: Châu Phi 40 nước, Châu Mỹ 35 nước, Châu Á 23 nước, Châu Âu 4 nước, Chau Dai Duong 11 nude

Bảng 1.2: Sản lượng khoai lang trên thể giới năm 2013[Nién gidm thống kê bộ

NN va PTNT, 2000]

ha Khoai lang được trồng ở các khu vực như đồng bang Séng Hong, Bac Trung

Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Bắc, Tây Nguyên và đỏng bằng Sông Cửu Long Trong

đỏ các vùng đồng bằng Sông Hỏng, Đông Bắc, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ,

Đông Nam Bộ cỏ xu hướng giảm diện tích trông: Vũng Bắc Trung Bồ giảm mạnh

nhất (tr ong 5 nam diện tích giảm 18.000 ha, sản lượng giảm 96.000 tan), thir hai la

vũng đông bằng Sông Hỏng (diện tích giảm 16.500 ha và sản lượng giảm 117.400

tan) Mặc dù vùng Bắc Trung Bộ diện tích giảm nhiều hơn ving đông bằng sông Hồng, song do năng suất bình quân cao hơn nên sản lượng giảm ít hơn Các vũng

có xu hướng tăng là Tây Bắc, đồng bằng Sông Cứu Long Trong đó tăng nhiều nhất

là đồng bằng Sông Cửu Long (diện tích tăng 3.300 ha, sản lượng tăng 102.200 tân)

tiếp đó là Tây Nguyên (diện tích tăng 2.400 ha, sản lượng tăng 41 400 tân)

Bang 1.3: Tình hình sản xuất khoai lang tại Liệt Nam từ năm 2015 đến năm

2018

“Theo dự bảo của cơ quan tư vân về nghiên cứu nông nghiép quoc té (CGIAR)

của Liên Hợp Quốc cho biết sản xuất các cây có củ như sẵn, khoai tây, khoai lang

từ nay đến năm 2020 sẽ lần lượt tăng với tốc độ 1,74; 2,02 và 2,7%/năm

Hiện nay, ngành công nghiệp thực phẩm đang phát triển mạnh trên thể giới, trên

thị trường đã xuất hiện nhiều sản phẩm thực phâm từ khoai lang rất đa dạng vả

phong phú như: khoai lang ¡ nghiên nhữ (pure), mứt ướt, khoai lang chiên, khoai lang

sảy, pha chế với bột mỳ để chế biến bảnh mỳ, bánh ngọt, bánh xếp, bánh quy, mỹ

15

sợi, Tuy nhiên, trên thị trường Việt Nam hiện nay, các sản pham thực phẩm từ khoai lang chưa được đa dạng vả phong phú

124 Ung dụng cũa khoai lang

Khoai lang được sử dụng rộng rãi với mục địch làm lương thực, thực phẩm, làm

rau cho người, lâm thức ăn cho gia súc và chế biển thánh nhiều sản phâm khác nhau

trong công nghiệp Theo số liêu thông kê của Tỏ chức Lương thực — Nông nghiệp thể giới (FAO) thủ củ khoai lang trên thê giới được sử dụng như sau: làm lương thực 779%; làm thức ăn gia súc 13%; làm nguyên liệu chế biển 3%; số bị thải, bỏ đi 6%,

H6 Chi Minh xap xi 1% cti khoai lang thu hoach được sử dụng đưới dạng quả ăn

sáng và làm bánh Ở vùng nông thôn có tới 60% sản lượng khoai lang được dùng,

làm thức ăn gia súc dưới dạng củ tươi Ở vùng đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ,

duyên hải miền Trung, một lượng lớn khoai lang được phơi khô (củ thái lát, thân lá phơi khô giã thành bột)

Ở các nước công nghiệp phát triển như Mỹ và Nhật đã xây dưng quy trình sản

xuất công nghiệp bảnh nỗ và bánh miếng nhỏ khô [27] Ngoài ra ở Mỹ, Ue, Dai

Loan, Ân Độ và Brazil khoai lang còn được đóng hộp cả củ, bỏ đôi hoặc cit khúc

trong nước siro, hoặc đóng hộp chân không không cỏ siro [28][29][30]

1.3 TONG QUAN VE TINH BOT VA TINH BỘT KHOAI LANG

1.31 Dinh nghia

Tỉnh bột cùng với protein và chất béo là thành phản quan trọng bậc nhất trong,

chế độ dinh dưỡng của con người cũng như các loài động vật khác Chúng có nhiều trong các loại lương thực, ngũ cóc vả chiếm tới 65-70% khỏi lượng các loại hạt, cung cấp 70-80% năng lượng tiêu thụ của con người [31] Tinh bét la

polysaccharide cỏ phân tử lượng lớn, được tạo nên từ hảng trăm đền hơn một triệu don phan glucose, chủng liên kết với nhau bằng liên kết ơ-glucoside Trong thực

vật, tình bột được tông hợp từ sư quang hợp của cây xanh trong lục lạp hay tử trong,

các bột lạp [32] Phần tử tĩnh bột bao gồm 2 thành phan chinh là amylose va

amylopectin

‘Tinh bot co nguon góc khác nhau có tính chat vat lý vả thành phần hỏa học khác

nhau Tình bôt được ửng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp Nó cỏ thẻ

16

được sử dụng là tác nhân làm bên keo hoặc nhũ tương như các yêu tổ kết định và

lâm đặc, tạo độ cửng, độ đản hỏi, tăng đỏ giữ nước cho sản phẩm, tạo gel trong kẹo

dẻo, keo trong Trong mỹ phẩm và dược phẩm, tĩnh bột được dủng làm phan tay

trắng, đồ trang điểm, phụ gia cho xả phỏng, kem dưỡng đa, tá dược

1.3.2 Hình dạng và kích thước cña tình bột khoai lang

Qua các nghiên cứu vẻ tính bột, hình đạng tình bột khoai lang được bảo cảo

dưới dạng hình bầu đục, hình tròn, hình đa giác

Fig 1: Scanning cletion microscopy (SEM) of Wiflxent west potato starvacs WSPS, White scot potato starch; YS, Yellow swest potato

starch; PSPS, Purple sweet potato sans

Hình 11: Hình dạng tỉnh bột của tôi số giống khoai lang Liệt Nam soi dưới kính

hién vi dign tit (Pham Van Hung, Luu Bui Bao Ngoc, Phan Thanh Bao Trung n.d)

Qua các báo cáo trước đỏ, một số tỉnh bột khoai lang Hản Quốc có kích thước

14-30pm [34], tỉnh bột khoai lang Pháp có kích thước trong khoảng 4-40jun[35]

Hình dạng vả kích thước tình bột phụ thuộc rất nhiều vào giồng khoai khác nhau,

gây ra các ảnh hưởng đền tỉnh chất lý hóa của chúng trong quá trình chế biển các

sản phẩm thực phẩm

133 Cấu trúc của tình bột khoai lang

Trong tỉnh bột khoai lang hình thành các vủng kết tỉnh và vùng vô định hình

Phân tích cầu trúc kết tỉnh của tỉnh bột khoai lang cho thảy tình bột khoai lang cho

phỏ nhiễu xạ đạng C với các peak lớn tại góc 2Ø : 15.48°, 17.65°, 23.389, một peak

nhỏ tại 20.152

“Theo các nghiên cứu, tỉnh bột khoai lang thông thường có đạng tinh thể kiểu A

và C Sư khác biệt này có thê được giải thích bởi sự chuyên dạng câu trúc dưới điều

kiện nhất định: [36] Dang tinh thể phụ thuộc chiều dải mach amylopectin, mach

amylopectin ngan sé cé xu hung hình thành các vũng tỉnh thẻ kiểu A vả ngược lại

mạch amylopectin đài ưu tiên hình thành các vùng tỉnh thể kiểu B, Các tỉnh bột có

kiểu tỉnh thẻ A đễ bị tấn công bởi ơ amylase hơn

17

> Môhinh kiểu A

Hình L2: Mô hình cẩu trúc tính thé tinh bét dang A [37]

Các xoắn đôi được bao bọc nhỏ gọn trong hình tứ giác với kích thước a=2, 124,

b=1,172; e=1,069, tỉ lệ nước thấp với 8 phân tử nước trong phân tử Đôi với mạch

amylopectin ngắn (14-20 phân tử ) sẽ ưu tiên hình thảnh câu trúc dạng A

134 Tính chất cña tỉnh bột

1.3.4.1 Khả năng hoa tan

Tỉnh bột ở điều kiện thường không tan trong nước, vi vậy nó tỏn tại lượng lớn

trong tế bảo mả không ảnh hưởng tới áp suất thâm thâu Amylose khi mới tách ra

khỏi hạt tỉnh bột có khả năng hỏa tan tột trong nước, tuy nhiên chúng nhanh chóng

bị thoái hóa tạo kết tủa, amylopeetin tan tốt trong nước âm, trong nước lạnh chúng khó tan hơn Khi phân tán trong môi trường côn tỉnh bột bị kết tủa, điều nảy giúp

tăng hiệu suất thu hỏi tình bột [32]

1.3.4.2 Khả năng trương nở'

Hình 13: Cơ chẻ trương nở của tính bột [38]

Khi ngâm nước ở nhiệt độ thấp, hat tình bột không bị hydrat hoá nên khong trương nở Khi tăng dân nhiệt độ lên, hạt tỉnh bột sẽ hút nước vả tăng nhanh thê tích

18

do tỉnh bột được câu tạo từ các đơn phan glucose, chtra nhieu nhóm -OH trong phân

tử, cỏ khả năng tạo liên kết hydro với các phân tử nước Nước tương tác với các

mạch polysaccharide tạo nên lớp vỏ hydrat đây, kích thước lớn làm hạt tỉnh bột bị trương nỡ Quả trinh truong nd lam amylose duoc tach ra, hoa tan | phân vào nước Tinh bột trương nở nguyên nhân chỉnh lả do các mạch amylopectin trong tình bột

Hạt tỉnh bột trong quả trình trương nở làm cho thẻ tích của chúng tăng lên rất

nhiều lần, sự trương nở nảy sẽ xảy ra cho tới khi đạt được đô trương nở cực đại va

lớp vỏ của hạt tinh bột bị phá vỡ Marta và công sự đã chỉ ra rằng khả năng trương,

nở của tỉnh bột khoai lang đạt 2.57ml/g va khả năng trương nở giảm dân khi tỉnh bột bị biển tính thủy nhiệt hoặc ủ [39] Trong khi đó, Ahmed vả Moorthya đã chứng, minh rằng tại 85°C khả năng trương nở của tỉnh bột khoai lang năm trong khoảng 32.3-50ml/g [40] [41]

1.3.4.3 Sự hồ hoá

“Tỉnh bột trong môi trường độ âm cao, kết hợp với việc tăng nhiệt độ làm chúng hút nước và trương nở làm tăng độ nhớt của dịch Khi sự trương nở tăng đền tôi da,

lớp vỏ của hạt tính bột cùng với các liên kết hydro của các tương tác nước -tỉnh bột

— nước bị phá vỡ làm cho độ nhớt giảm xuống,

Raw staren graniilas made up of

‘amylose (helix) and amylopectin (branched)

‘Addition of water breaks up amylose crystalinity and lorupts helices

Hinh 1.4: Quả trình hồ hoá của tình bội[42]

Nhiệt độ hỏ hoá tính bột không phải một điểm mà là một khoảng nhất định

Nhiệt độ hỏ hoả của tỉnh bột được chia làm 3 nhóm: thấp, trung bình vả cao Tính

bột khoai lang Trung Quốc có nhiệt độ hỗ hóa theo báo cáo của Li và công sự là

75°C [43] Trong khi do, theo nghiên cửu của các nhóm tác tác Aina 2009, Noda

1996 và Moorthya 2010 thi nhiệt độ hỗ hóa của trnh bột khoai lang nim trong dai

từ 65 9 ~ 87.7%C [41] [44], [45]

19

1.3.4.4 Độ trong của hồ tỉnh bột

Tinh bột hỗ hoá thường cỏ một độ trong nhất định, lảm tăng giả trị cảm quan

của thực phẩm Sau qua trinh hé hoa cho thay tinh bột của các loại tình bột nếp cho

độ trong cao hơn so với các loại tình bột tẻ

Độ trong của hỏ tính bột được thể hiện thông qua tỷ lẽ ảnh sáng ở bước song

650 nm truyén qua dich ho tinh bột 1% Tỷ lệ này ở mỗi loại tỉnh bột là khác nhau, dựa vào thành phân và câu trúc của chúng Lee và Yoo đã đưa ra độ trong của dịch

hồ tỉnh bột khoai lang khi đo ở bước sóng 650nm lả 39 7% [46]

1.3.4.5 Khả năng tao gel

Tỉnh bột được hồ hoá đẻ chuyên sang trạng thải hoả tan, ở nông đỏ dâm đặc vừa

phải vả trạng thai tinh, tính bột sẽ tạo gel Gel tính bột là tong hop gel mach polysaccharide hoặc giữa các phân tử nước với nhau Khả năng tạo gel của các phân

tử chứa nhiều amylose lớn hơn phân tử cỏ chửa nhiều amylopeetin

Độ cứng của gel tỉnh bột thưởng tăng theo nỗng độ của tỉnh bột Khi bảo quản cảng lầu thì độ cứng của gel cảng cao Hiện tương nảy được giải thích bởi sự mắt

nước của tính bột do khả năng thoái hỏa tỉnh bột

1.3.4.6 Sự thoái hoá gel tỉnh hột

Hình 1.5: Sơ đồ quả trình tạo gel — thoái hoá gel tình bột [47]

Khi đun nóng dịch tình bột thu được độ nhớt cao, do lúc này mang lưới trong, phân tử tỉnh bột đuôi ra làm lớp võ hydrat bao quanh chúng dày Khi hạ nhiệt độ

xuống thấp, các chuối sẽ co lại và lâm tách lớp vỏ hydrat gây ra hiện tượng thoải

hoá tỉnh bột Hiện tượng này xảy ra mạnh mẽ đổi với các loại tình bột có hàm lượng amylose cao, ở loại tình bột cỏ hảm lượng amylopectin cao thi hiền tượng này có

khi khéng xay ra, do phan tir amylopectin cong kènh nên sự co lại của chúng sẽ khó

khăn hơn [32]

Thoái hoá tỉnh bột xảy ra làm suy giảm chất lượng của sản pham chứa tỉnh bột

trong quả trình bảo quản Nỏ lảm tăng đô cứng, thay đổi cấu trúc của sản phẩm

Quá trình thoái hoá gel xảy ra trong vỏng vải giờ tới vài ngảy tuỳ thuộc vào hảm

20

lượng amylose và amylopectin trong phân tử chủng cảng nhanh khi ta đẻ gel ở chẻ

độ lạnh đồng

1.3.4.7 Phản ứng thuỷ phân

Tinh bột có thể bị thuỷ phân bởi nhiệt độ, axit hay enzyme Axit cỏ thẻ thuỷ

phân tỉnh bột ở trạng thải tỉnh thẻ, tuy nhiên enzyme chỉ cỏ thể thuỷ phân được khi tỉnh bột đã được hỏ hoá Sản phẩm của phản ứng nảy sẽ tạo ra đường, làm tăng độ ngọt và giảm độ nhớt của khối dịch

Thuỷ phân tình bột bằng axit:

Do oxi con cặp e chưa tham gia liên kết, trong môi trường có ion H” làm liên

kết glycoside bị phân cực Hf tắn công vào lâm liên kết bị đứt đề tạo liên kết OH- bên hơn Phân còn lại mang điện tích dương kết hợp với OH' để trung hoà vẻ điện

Sau quá trình thuỷ phân, từ | mach ban dau ta thu được 2 mạch mới có kích thước

nhỏ hơn

Thuỷ phân tỉnh bột bằng axit không có tỉnh đặc hiệu, đễ tạo ra sản phẩm phụ

quá trình thuỷ phân khó kiểm soát

Thuỷ phân tỉnh bột bằng enzyme:

Tỉnh bột bị thuỷ phân bởi enzyme la phan img chi yêu dùng trong công nghiệp

thực phẩm Một số loại enzyme thường dùng là ơ-amylase, P- amylase, ngoài ra

còn co y- amylase va loai enzyme khtr nhanh

vòng xoắn duôi ra giải phóng phân tử iot làm cho phức mắt màu Đỏi với các phân

tử lớn hơn như các axit béo thì số lượng vòng xoắn đề cuôn được hết phân tử đỏ sẽ

nhiều hơn

1.4 TONG QUAN VE TINH BOT TIEU HÓA CHAM (SDS)

Những năm trước đây, người ta đã phát hiện ra răng, một phân đảng kẻ tỉnh bột

cỏ trong thực phẩm khỏng được tiêu hỏa ở ruột non và được lên men ở ruột giả, cỏ khả năng kháng enzyme tiêu hóa trong một thời gian, cỏ tác dụng làm giảm khả năng giải phỏng đường vào máu, giảm nguy co mắc các bệnh tiêu đường, tìm

mach

21

1⁄41 Khải niệm tỉnh bột tiêu hỏa chậm (SDS)

Khả năng tiêu hóa tính bột có thể được đánh giá giả lập bằng cách định lượng

các phân tỉnh bột quan trọng vẻ mặt dinh dưỡng theo phương pháp của Englyst va công sự , 1992[48]

- Tinh bét tiéu hoa nhanh (RDS) la phan tinh bét due tiéu hoa trong vòng

20 phút, gây ra sự gia tăng nhanh chỏng lượng đường trong máu, giải phỏng msulin với hảm lượng cao, do đó nó gây ra các biến chứng cỏ hại cho sự khỏe như bệnh

tiểu đường, bệnh tìm mạch

~ Tỉnh bột tiêu hóa chậm (SDS) là phần tỉnh bột được tiêu hóa trong khoảng

thời gian từ 20 phút đến 120 phút, bí tiêu hỏa chăm rãi, duy trì giải phóng lượng

đường vao máu thập và ôn định, cỏ thể ngăn ngừa các bênh đường huyết, tìm mach

- Tinh bét khang tiéu hoa (RS) la phan tinh bot khéng bi tiêu hỏa sau 120 phút, chúng không bị tiêu hỏa ở ruột non, lên men ở ruột giả và được chứng mình

là cỏ ảnh hưởng tốt đối với sức khỏe con người

142 Cấu trúc của tình bột tiêu hóa chậm SDS

Tỉnh bột được tao nên bởi các gốc glucose, gêm hai thành phân chỉnh là amylose

mach thing va amylopectin mach nhanh Cac chudi amylopectin voi sur sắp xếp

xoắn kép tạo thảnh các vùng tính thể, Các chuối này có thẻ được phân loại theo

mức độ trùng hợp (DP) của chúng thành các chuỗi ngắn (12<DP<20), chuỗi dài

(30<DP<45) và chuỗi rat dai (DP>60), ( Be Miller va Whistler, 2009) va tủy: thuộc

vào DP, các chuỗi có thẻ được tim thây trong một, hai hay nhiều cụm Sự xếp xếp

2

ngầu nhiên và độ đài của mỗi mạch tuyên tính trong phân tử) dân đền việc phân loại các kiêu nhiêu xạ tia X, A (B 2000 và C) (Thompson 2000b)

Các đặc tỉnh tiêu hỏa chậm phụ thuộc chủ yêu vào chiêu đài mạch, các điểm

phân nhảnh, kiêu nhiều xạ tia X, cũng như hình thái tỉnh bột vả nguồn gốc tỉnh bột [50] Tỉnh bột ngũ cốc chưa qua chế biển có hảm lượng SDS cao Cau tric ban tinh thể (loại A) của tính bột ngũ cóc tự nhiên với mạch ngắn và phân nhánh sẽ giải

thích tính chất tiêu hóa châm của nó [S1], tuy nhiên amylopectin mạch đài cho hàm

lương SDS cao hơn amylopectin mạch ngắn, từ đỏ cho thây mỏi quan hệ parabol giữa chuỗi amylopeetin và hàm lượng SDS [52] Các vùng tình thể vả vô định hình

được sắp xép theo đường tròn đỏng tâm, có lỗ kết nồi từ tâm den be mặt Sự sắp xếp các thành phần tỉnh bột (amylose và amylopectin) trong cac vòng tròn đồng tâm có vùng kết tĩnh và vùng vô định hình, mô hinh phân nhánh của chỉnh xác định các đặc tính tiêu hóa châm

Hình 1.7 : Cẩu trúc tỉnh bột tự nhiền và tình bột đã qua biển tỉnh [25],

Khi các hạt tỉnh bột được xử lý bằng enzyme, các enzyme nảy sẽ đi chuyên vảo các kênh bên trong các hạt tinh bột, dân đến sự tiêu hỏa cham do tiêu hóa từ

bên trong và bên cạnh [12] Quá trinh tiêu hóa bằng enzyme thường bắt đầu ở lỗ

trên bẻ mặt vả các kênh bên trong; nỏ tân công đồng thời ở vùng tính thẻ vả vùng

vô định hình [92] Miao và công sự 2009 đã phát hiện ra ảnh hưởng của thời gian

vả nông độ của enzyme cắt nhảnh (pullulanase) đến tỉnh chất câu trúc của tỉnh bột gidu amylopectin (tinh bot sap ngô tự nhiên với mạch ngắn nhiều và mức độ phân

nhánh cao) Họ thấy rằng tăng nông độ enzyme và giảm thời gian cắt nhánh lâm

tăng hàm lượng SDS, mả chủ yêu bao gồm một phân tình thê xoắn kép với câu

trúc được một phản câu trúc được sắp xếp và vùng vô định hình Do đó, có thẻ suy luận rằng, tỉnh chất vật lý của tính bột tự nhiên đặc biệt lã tỉnh bột có mật đô phan

nhánh cao vả kiêu A như tính bột ngũ cốc dân đến các đặc điểm tiêu hóa cham

[12l[92] Mô hình nảy được chứng thực bởi quả trinh tiêu hóa sáp tính bột ngô

bằng ơ-amylase và amyloglucosidase; trong tỉnh bột này, SDS có thể được hình

23

thành lớp của vùng vô định hình và tính thể được định hưởng về pha ngoại vi của hạt tỉnh bột [32]

1⁄43 Lợi ích của tỉnh bột tiêu hóa chậm (SDS)

Hién nay, người tiêu dùng và ngành công nghiệp thực phẩm đang quan tâm đến các thực phâm sau khi ăn giải phỏng ra lượng đường thập Do đó, SDS va RS được nghiên cứu rộng rãi do cỏ nhiều tác động tốt đổi với sức khỏe SD§ được tiêu hỏa

chậm qua ruột non, kết quả giải phỏng một lượng glucose trong mau với tốc độ thấp,

do đó duy trì chỉ số đường huyết và insullin trong máu thấp, giảm nguy cơ mắc

bệnh tiêu đường tuýp 2, thừa cân béo phi [53] Nỏ cũng cung cấp năng lượng bên

vững và ôn định dành cho van động viên Gần đây đã cỏ một số kỹ thuật được phát triển đề sản xuất tính bột tiêu hóa chậm

144 Một số quy trình sản xuất tỉnh bột tiêu hỏa chậm

Đâu xanh [Am 30%, 120°C, 24 H03 N53 55]

4 | Citric acid Gao 2.62mmol acid/20g | 9.8 23.0 |[57]

nếp, sôi và khuấy liên tục

30 phút, điển chỉnh

nhiệt độ xuống

58°C, _ pulhnanase

60 ASPU/g, 12h

5 |Pullunanase +|Ngônếp |TB thủy phân bởi |- 451 [60]

nguội 4°C, 2 ngày

6 |Pullunanase + |Ngô giàu | Tỉnh bột (10% wiv, | 6.6 112 |[61]

24

trong 30 phút Nâng nhiệt lên 60°C, thêm

1.4.4.2 Thuyết minh quy trình sản xuất SDS

4a Sự hình thành SDS trong giai đoạn xử lý tỉnh bột Các nghiên cửu trước đây đã chỉ ra rằng cỏ 3 nhóm phương pháp sản xuất SDS

bao gồm phương pháp vật lý, phương pháp hỏa học vả phương, pháp sinh học

Trong đó, cơ chê chung của cả ba nhỏm phương pháp đều hướng tới sự hình thành

các liên kết vả vùng tình thẻ mới, vững chắc hơn, cỏ khả năng làm cham su tan

công của hệ enzyme tiêu hỏa trong khoảng thời gian nhất định [62]

- _ Xử lý tỉnh bột bằng phương pháp vật lý:

Jane va Planchot da chi ra rằng các hạt tỉnh bột cỏ tỉnh thẻ loại B kháng lại sư

tiêu hỏa của enzyme trong khi các hạt tỉnh bột có tỉnh thẻ loại A thì được tiêu hóa

một cách chậm rai [63][64] Nhờ nguyên lý nảy, các biến đổi vật lý hưởng tới sự

hình thành tỉnh thể loại A đề làm gia tăng hàm lượng SDS Yana Cahyana đã chứng,

mình hiệu quả của một loạt các phương pháp biên đổi vat ly bao gom phương pháp

25

PHỨNG THỊ THANH TRÚC ẤN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ

thủy nhiệt, ủ vả thoải hóa 2 lần đổi với tỉnh bột chuối xanh, kết quả hàm lượng SDS tang lên đảng kê [65]

~_ Xử lý tỉnh bột bằng phương pháp hóa hoc:

Nguyên tắc của nhóm phương pháp xử lý hỏa học tỉnh bột là hình thành nên

các liên kết mới do các nhỏm chức hóa học tạo thánh Các hỏa chất được sử dụng, trong các nghiên cửu sản xuất SDS do la axit citric [57], axit clohydric [58],

Tuy nhiên, nhóm phương pháp hóa học được đánh giá là không an toàn cũng, nie cản phải có quy trình xử lý hóa chất phức tap Do vậy, nhóm phương pháp này

không được sử dụng trong nghiên cứu nảy

-_ Xử lý tỉnh bột bằng phương pháp sinh hoc:

Nhóm phương pháp sinh học là nhỏm phương pháp được sử dụng nhiều nhật trong các nghiên cứu sản xuất SDS do hiệu quả cao và an toản Các enzyme được

bảo cáo trong nhóm phương pháp nảy bao gẻm: pullulanase [66], pullulanase kết

hợp amylosucrose [67], f-amylase ket hợp transglucosidase [28], Trong do,

nhóm phương pháp cắt nhánh tính bột vả tải tao ving tinh the moi đã chứng mình

được hiệu quả cao của nó

Cơ chế một số loại enzyme co su anh lưỡng tới sự hình thành SDS

Enzyme a— amylase

Khi thủy phân amylose sản phẩm cuối củng chủ yếu là maltose va maltotrinose Do maltotinose bền hơn nên việc thủy phân nó thành maltose va

#lucose sẽ được thực hiện sau đó

Khi thủy phan amylopectin trong dung dich ngoai glucose, maltose,

maltotrinose con c6 thém cac dextrin giới hạn có nhánh Các ø-dextrin giới hạn

nảy cỏ chứa các liên kết ø-1,6 của polyme ban đầu công với các liên kết ø-1,4 kẻ bên thường bên với thủy phân Tay theo nguồn gốc của ơ — amylase ma cac ơ- dextrin gidi han nay co the chira 3, 4, 5 don vi glucose

Franco va công sự đã chứng minh rằng khi kết hợp với enzyme pullulanase, ơ

— amylase cỏ khả năng hồ trợ tạo thành SDS đổi với đổi tượng tỉnh bột khoai tây

vả tình bột dong riêng, hảm lượng SDS tăng từ 18% lên tới 27.8% vả từ 4.7% đến

11.3% [68]

Enzyme B — amylase

Amylose thường bị thủy phân bởi B — amylase hoàn toản, trong khi đỏ trong

củng diéu kién thi chi co 55% amylopectin được chuyên thành B — maltose Phan

còn lai cua su thity phan amylopectin là một ƒ— dextrim giới hạn cỏ phân tử lượng

cao vả có chứa tất cả các liên kết ơ — 1,6 của phần tử ban đầu [69]

Casarrubias-castillo va cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của J-amylase trên

các đổi tượng tình bột cây mã đẻ và tỉnh bột xoải Kết quả đã chỉ ra rằng khi kết

26

hợp với transglueosidase, hàm lượng SDS của tính bột mã đề đã tăng từ 10.96 đền

18.53% và SDS của tính bột xoài ting tir 6.37 lên 11.78%, Điễu này đã chứng

minh được tác dụng tích cực của B-amylase trong san xuat SDS [70]

Enzyme pullulanase

Cho đến nay, co 5 nhom enzyme thủy phan pullulanase đã được bảo cáo trong

các tải ligu Enzyme thủy phân pullulanase được phản loại thành các nhóm dựa

trên đặc tỉnh cơ chất vả các sản phẩm phản ứng Pullulanase loại I, cỏ khả năng

thủy phân một cách hiệu quả các liên kết a- (1,6) glucosyl trong pullulan va

polysacharide phân nhánh, đã được nghiên cứu rộng rãi [72],[73] Pullulanase loại

1L, côn được gọi là amylopullulanase, nôi bật trong ngành chế biển tỉnh bột do kha

năng thủy phan liên kết ơ- (1,6) glucosyl hoặc ø- (1,4) Enzyme nay loai bo

pullulan và cho maltotriose là sản phâm cuối cùng vả nó cũng tân công các liên kết

ơ- (1,4) trong tỉnh bột, amyloza va amylopectin [74],[75] Pullulanhydrolase loai I

(neopullulanase) va loai II (isopullulanase) chi co the phan tach cac lién ket

glueosidic ơ-1,4 trong pullulan, giải phóng panose va isopanose[75]

Tỉnh bột sau khi thủy phân bằng enzvme pullulanase, tủy từng loại pullulanase

và cơ chat ma sé cho ra cae sản phẩm khác nhau San phim chii yeu 1a glucose,

maltose, maltotrinose va cac oligosacharides mach thing

Việc sử dụng Pullulanase sé dua amylopectin vé dang mach tuyén tinh bing

cách khử nhánh Nhờ vậy, khi kết hợp với các enzyme thủy phân khác sẽ cho hiệu

quả thủy phân cao hơn rất nhiều

Bảng 1.3: Sản phẩm lạo thành của các các nhôm enzyme pullulanase [76]

Enzyme Ký hiệu | Tác dụng lên | Cơ chất Sản phẩm |Tài liệu

Pullulanase type | 3.2141 | a—1.6 Oligosaccharide maltotrinose | [77] [78]

Pullulan Pullulanase type | 3.21.41 |ø-16 Oligosaccharide(Tinh bét) | Maltotrinose | {75], [79],

II (eeeyopatatian glycosyl Xà Polysacharide(Tinh bét) thi Số Be & hop [80]

maltotrinose

hydrolase type 1 glycosyl

(neopullulanase)

hydrolase typeI glycosyl

27

hydrolase type IT glycosyl Tnh bộc amyose, | PROF

Nhờ khả năng cắt nhánh, pullulanase có khả năng tạo ra các sản phâm là các

chuối tỉnh bột mạch thang, qua co che sap xép lai trật tự, hình thành tỉnh thê mới,

pullulanase đã được chứng minh lả có tác động to lớn đến việc hình thành tỉnh bột

tiêu hóa châm Zeng vả công sự đã chứng mình được tác động của pullulanase kết

hợp phương pháp thủy nhiệt đổi với tình bột khoai lang làm tăng hảm lượng SDS

từ 8 lên tới 31.6% [85]

Theo Miao và công sự 2009, phương pháp cắt nhánh tỉnh bột sử dụng

pullulanase kết hợp thoái hóa tính bột đã cho kết quả khả quan với hảm lượng SDS

thu được là 45.1% [86] Trong đó, tác giả đã nghiên cứu và đưa ra xu hưởng ảnh

hưởng của thời gian thủy phân tình bột ngô nếp bằng enzyme pullulanase, kết quả

được chỉ ra rằng hảm lượng SDS được tạo thành lả eao nhất trong khoản thời gian

thủy phân tính bột 3-6h sau đỏ giảm dan (hình 1.17)

Hinh 1.9: Ảnh hưởng của thời gian thity phân tình bột ngô bằng enzyme

pullulanase dén sự hình thành tình bột tiêu hỏa chậm [S6]

Enzyme transglucosidase

Trong bước đầu tiên, enzyme loai bé mét don vi glucosyl khéi maltose va tao

thành một phức trung gian enzyme glucosyl Trang thai nang luong cla phức hợp

glucosyl-enzyme 1a su thay đôi năng lượng tự do cho phản ứng theo hưởng tổng

hợp 1,6 liên kết là âm, trong khi đỏ năng lượng tự do thay đổi cho phản ứng theo

hưởng tổng hợp 1,4 liên kết là dương Bằng chứng cho việc giải thích nảy được

lấy từ các thí nghiệm với glueose phóng xa và maltose C14-glucose trong hồn hợp

28

phản ứng được kết hợp thành isomaltose và dextrantriose nhưng không cỏ trong, maltose va panose

Hình 1.10: Cơ chễ gắn nhánh của enzyme Transglucosidase

Trong bước 2 của phan tng, phan glucosyl ctia phtre chat trung gian duoc chuyén sang mét saccarit nén Trong một phan tmg maltose, glucose, maltotrinose, isomaltose va panose cỏ chức năng như các chất nên Các phan ứng hoàn chỉnh trên maltose được thẻ hiện trong các phương trình đi kèm Các đường nằm ngang

biểu thị các liên kết 1,4-glueosidie, các đường thẳng đứng 1,6-glucosidic và G là

đơn vị glueose Enzvme dextran-dextrinase như transglueosidase sẽ chuyên đổi

các polyme a-1,4-glucose (dextrin) thanh cae polyme 1,6-glucose (dextran)

Sau khi thực hiện quả trình gắn nhánh bằng enzyme transglucosidase, hôn hợp thu được sẽ bao gồm các isomaltooligosacharide, các phân tử vòng, các

amylopectin co mat 46 nhánh cao, Do vậy, sau khi tiên hành quá trình gắn nhánh, khả năng tiêu hỏa của sản phầm giảm đảng kẻ Nó cỏ ý nghĩa to lớn trong việc tạo

ra được một sản phẩm giảnh cho người bị béo phi, mỡ mau, tim mach

Như đã nêu ở trên, Casarrubias Castillo và cộng sự đã chứng minh được rằng

khi kết hợp transglucosidase với B-amylase, ham lượng tỉnh bột tiêu hỏa châm tăng

lên đảng kẻ [70]

Enzyme cyclodextrin glucanotransferase

Enzyme đóng vòng (cyclodextringlucanotransferase) chuyển hóa các mạch

thẳng của tinh bột thành phân tử mạch vòng Cơ chẻ xúc tác của enzyme nảy rất

phức tạp Nhìn chung có thẻ thấy giai đoạn đầu là giai đoạn khử trùng hợp phân tử

tỉnh bột, tiếp đỏ là giai đoạn chuyên glycosit nội phan tit

Trong công nghiệp, các sản phầm phản ứng của enzyme dong vong là tạo ra sản phẩm cyclodextrm Các cyclodextrin có rất nhiều đặc tỉnh quý giả, được sử dụng để bao bọc các phân tử ky nước bên trong, giúp nó đồng đều tốt trong dung,

29

môi phân cực Cyclodextrim có khả năng tiêu hỏa thap hơn so với các

oligosaccharide mach thing

Jiang va céng su da chi ra rằng cyclodextringlucanotransferase cé tác động tich cực tới sự hình thảnh SDS, ket qua cho thay d6i với tỉnh bột ngỏ, hảm lượng tỉnh

bột tiếu hóa cham sau khi xử lý cyelodextringlueanotransferase tăng lên từ 9.4 lên 20.92% [87]

b Sw hinh thank SDS trong giai doan két tita tinh bét sau xtt ly

“Trong các quy trinh sản xuất tỉnh bột tiêu hóa chậm, sau khi xử lý vật lý, hoa

học vả sinh học, tỉnh bột được kết tủa bằng cỏn nòng độ cao từ 90-99 99%, bằng, cách thêm vào dung địch cho tới khi nông độ côn đạt 809 Do các chuối amylose

có khả năng tạo phức với chuỗi xoắn amylose hinh thanh tinh thé dang V, việc kết tủa côn sẽ làm hình thành các tỉnh thể mới, đo vậy tăng hảm lượng SDS trong sản phẩm sau kết tủa

e_ Sự hình thành SDS trong giai đoạn thoái hóa tỉnh bột

Sau khi lảm lạnh, sự thoái hóa tỉnh bột điền ra, các chuối xoăn amylose ket

hợp lại theo một trật tự nhật định, được ôn định bởi các liên kết Hydro, hình thành

vủng tỉnh thể mới Các vùng tình thẻ mới nảy cản lại sự tắn công của enzyme thủy

phan tinh bột trong thời gian ngắn Sau một thời gian thoải hóa, nước trong tinh

the duoc tach ra, lam chặt chế thêm mạng, lưới làm cho các liên kết trở nên vững

chắc hơn, do đỏ làm tăng hàm lượng SDS

Random Junction Zones—

Fig 1 Schematic of amylose retrogradation

Hình 1.11 : Cơ chế tải tạo cấu trúc tình thê của amylose (30)

Để làm tăng hàm lượng tỉnh bột tiêu hóa châm, các nhả khoa học đã sử dụng

các phương pháp cắt nhánh amylopeetin để tạo thành nhiều hơn các chuỗi amylose

tạo điều kiên thuận lợi cho việc hình thành tình thể mới Do đó, các enzyme cắt

nhánh tỉnh bột đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Trong quy trình

sản xuất SDS sử dụng enzyme pullulanase kết hợp thoái hỏa tình bột, sau khi

enzyme pullulanase cat nhanh amylopectin tao thanh các chuỗi xoắn amylose, việc kết tủa côn giúp tạo phức tình thể loại V, sau đó, quả trình thoái hóa làm cho các chuỗi xoắn amylose sắp xếp theo một trật tự nhất định, hình thành nên vùng tinh

30

thể vô định hình mới, các vúng tỉnh thẻ này đóng vai trò quan trọng trong việc làm

châm thời gian tiêu hóa, lâm cho hảm lượng SDS tăng lên

Cũng trong nghiên cứu của Miao và cộng sự, ảnh hưởng của thời gian thoái hóa

tình bột sau thủy phân pullulanase cũng được nghiền cửu, trong đó, hàm lượng SDS

có xu hướng tăng dần trong khoảng từ 0-24h khi thời gian thoái hóa tăng lên (hình 1.18) [86]

aso

Total Perventage

‘Tie of Recrystallization (h)

Hình 1.12: -Ảnh hưởng của thời gian thoái hóa tỉnh bột sau thúy phân

pullulanase toi kha nang tiêu hóa của tỉnh bột ngô [86]

Nhiệt độ thoái hóa tỉnh bột sau khí thủy phân pullulanase cũng được nghiên cứu trong củng một bảo cáo, trong đỏ, hảm lượng SDS tạo thành lả cao nhất khi ở nhiệt

độ 4°C, cao hơn rắt nhiều so với -20°C và 20%C (hinh 1.19)

Hình 1.13: Anh hwong ctia nhiét dé thodi héa tinh bét sau khi thiy phan

pullulanase toi kha nang tiêu hóa của tình bột ngô [86]

Qua phân tích có thê thấy rằng cơ sở của phương pháp sản xuất tỉnh bột tiêu

hỏa chậm sử dụng enzyme pullulanase kết hợp thoái hóa lả hợp lý vả đã được chứng mình trong một số nghiền cứu trước đây được lựa chọn trong nghiên cứu nảy

31

đ Giai đoạn thu hôi tình bột

Sau khi tinh bột được xử lý, kết tủa hoặc thoái hóa, sản phẩm được thu hỏi băng

cách ly tâm thu kết tủa, thao tác được lặp lại 3 lần với nước cất nhằm loại bỏ các

hóa chất và tạp chất không mong muôn

e Giai đoạn sấy

Kết tủa thu được sau giai đoạn thu hỏi ở trang thái keo, đề tạo điều kiên thuận lợi trong quả trình sảy, cân phải lâm nhỏ trước khi sây đề giảm thời gian vả tăng,

hiệu quả sấy Việc làm nhỏ giúp nước thoát ra tốt hơn, tránh tỉnh trạng khổ cửng

bề mặt ngăn chăn nước thoát ra trong tâm gel Giai đoạn sây diễn ra trong 12 tiếng

6 40°C tới khi đạt độ âm bảo quản

1.5.1 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về khảä năng tiêu hóa của tình

bột 1.5.1.1 Những nghiên cứu trên thế giới

Trên thể giới, các nghiên cửu về SDS, RS được thực hiện từ những năm 1990 trên những đổi tượng tính bột khác nhau vi SDS, RS được cho lả cỏ lợi cho sức

khỏe đặc biệt đối với những đối tượng bẻo phi, người mắc bệnh tiểu đường, tìm

mạch Có nhiều phương pháp biến tính tình bột làm giau SDS, R8 như phương,

pháp vật lý , phương pháp hóa học, phương pháp sinh học sử dụng enzyme Trong

đó, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, phương pháp thủy phân cắt nhánh sử dụng

enzyme pullulanase kết hợp thoái hỏa đối với tỉnh bột ngõ đã cho thấy kết quả khả

khả quan với hàm lượng SDS đạt 45.1%, R§ đạt 24.4% [86] Phương pháp thủy

phân tỉnh bột ngõ bằng acid laurie cho hảm lượng SDS đạt 45.6% [61] Ngoài ra,

một nghiên cứu khác đã tiền hành biển tỉnh tỉnh bột bằng phương pháp thoái hóa

với đổi tượng nghiên cứu là tỉnh bột gao cho hàm lượng SDS đạt 51.62% [88] Tỉnh bột khoai lang cũng là một đổi tượng đang được nghiên cửu Năm 2015,Nam

và cộng sự đã tiên hành biền tính tình bột khoai lang bằng phương pháp sử dụng 2

enzyme nhằm tạo ra tỉnh bột tiều hoa chậm với kết quả như sau: hàm lượng SDS

tăng từ 6.3% lên 25.0-34.8%, hảm lượng RS tăng từ 12.9% lên 34.6-41.3% [67]

Từ đỏ cho thấy, tỉnh bột tiêu hỏa châm SDS đang lả vẫn đề mà nhiều nhà khoa hoc

quan tâm

1.3.1.2 Những nghiên cứu trong nước

Các để tải nghiên cứu vẻ khả năng tiêu hỏa của tỉnh bột đã xuất hiện từ những

năm 1990 với một số ít các nhà nghiên cứu quan tâm, và dàn dần nó đang trở thành

một môi quan tâm lớn do những, đặc tính tốt góp phân cải thiện sức khỏe công đồng,

hiện nay Tuy nhiên ở Việt Nam yẫn còn rất ít nghiên cứu vẻ để tài này Năm 2013,

Phạm Văn Hùng vả cộng sự đã nghiền cửu những đặc tỉnh của tỉnh bột chuối xanh

và nâng cao hảm lượng RS[89] Theo đó, ông cho rằng tình bột chuối xanh sau khi

cắt nhánh và thoái hóa tạo cầu trúc loại B làm tăng dang ke ham long RS Tinh

bột chuối xanh tự nhiên có chứa khoảng 11.2% RS, sau khi qua xử lý thì hàm lượng,

32

RS đao động trong khoảng 31.8-48.1% Chưa dừng lại ở đó, nhóm tac gia Pham 'Văn Hùng đã liên tiếp nghiên cứu RS trên tính bột gạo được xử ly bằng phương pháp kết hợp axit citric, axit acetic, axit lactic vả xử lý nhiệt âm [90] Kết quả cho thấy, hàm lượng RS qua xử lý bởi hỗn hợp acid vả nhiệt âm tăng đáng kể , dao động, trong khoảng 30.1-39.0%, cao hơn đáng kể so với tỉnh bột gao tự nhiên lá 6.3- 10.2%, tinh bột gạo qua xử lý nhiệt âm hâm lượng RS chỉ trong khoảng 18.5-23.9% Năm 2017, Phạm Văn Hủng vả cộng sự tiếp tục nghiên cửu khả năng tiêu hỏa của tĩnh bột khoai tây và tình bột sắn bằng phương pháp xử lý acid và nhiệt âm[91] Kết quả cho thây, sau khi xử lý bằng aeid và nhiệt âm, hàm lượng RS của tính bột sắn

là 40.2%, của tĩnh bột khoai tay 14 39.0%

Ngoài ra, năm 2017 Lưu Bùi Bảo Ngọc và công sự cỏ nghiên cứu tinh chất hóa

ly va ham lượng RS của khoai lang với một số giỏng khoai tại Việt Nam [92] Hàm

lượng R§ trong tính bột khoai lang tư nhiên dao động tử 24-25.3%, hảm lượng RDS dao động từ 73.7-75.39, hảm lượng SD§ đao động trong khoảng 0.7-].0%

Hiền có rất ít nghiên cứu quan tâm tới việc gia tăng hàm lượng SDS Năm 2020,

Duyên vả cộng sự đã nghiên cửu phương phap bien tinh tinh bột đậu xanh bang

cách kết hợp axit citric với xử lý thủy nhiệt hoặc ủ, hai phương pháp nảy cho ham

lương SDS dat 27.4% va 24.2% [93]

Các nghiên cửu trong nước chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu vả khảo sát trên nhiều đối tượng mả chưa đi đền việc phát triển các sản phẩm sau khi đã biên tinh lam gia

tăng SDS, R§ Bên cạnh đó, có thẻ thấy các phương pháp biến tỉnh của các nhỏm

tác giả chưa cỏ hiệu quả cao trong việc nâng cao hàm lượng SDS Chỉnh vi vậy,

việc ứng dụng SD§ trong sản xuất thực phẩm còn nhiều hạn chẻ và chưa đưa vào các sản phẩm một cách hiệu quả

152 Một số nghiên cứu tạo SDS từ tỉnh bột khoai lang

Khoai lang là một loại thực phâm chứa nhiều giá trình dinh đưỡng tiểm năng

Ngoài ra, các nghiên cửu trước đây cho thấy hảm lượng SDS, và R8 trong khoai

lang tự nhiên rất cao Theo Huang va cong su 2015, ham luong RS trong khoai lang,

lên tới 72.68% [94] Vi vây, việc đâu tư nghiên cứu làm giàu SDS của khoai lang

đang là xu thế mới của ngành khoa học thue pham Tuy vậy, những nghiên cứu

nhằm biển tỉnh tĩnh bột khoai lang đề nâng cao ham lượng SDS vẫn đang còn hạn

chế Năm 2016, Chung vả cộng sự đã nghiên cứu tạo tỉnh bột tiêu hóa chậm từ tính bột khoai lang bằng phương pháp biển tỉnh sử dụng 2 loại enzyme là enzyme BE

và AS với kết quả rất khả quan, hàm lượng SDS tăng từ 6.3% lên 25.0-34.89%, hàm

lương RS tăng từ 12.9% lên 34.6-41.3% phụ thuộc vào lượng BE [67] Huang và

công sự đã nghiên cửu ảnh hưởng của phương pháp cắt nhánh và nhiệt âm đến tính

chat va khả năng tiêu hóa của tỉnh bột khoai lang, cho ra hàm lượng SDS đạt khoảng

31.6% [94] Vi những lý đo đỏ, đề tài chế độ tạo tỉnh bột tiêu hóa chậm từ tính bột

khoai lang va ứmg dụng được lưa chọn nghiên cứu

33