Nghiên cứu một số biện pháp ngăn chặn sự thoái hóa tinh bột và ứng dụng

Cấu tạo phân tử amilopectin Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tới mức độ thoái hóa của tinh bột gạo nếp Hình 5: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản tới mức độ thoái hóa của tinh bột g

ĐINH THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP NGĂN CHẶN

SỰ THOÁI HÓA TINH BỘT VÀ ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐINH THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP NGĂN CHẶN

SỰ THOÁI HÓA TINH BỘT VÀ ỨNG DỤNG

giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp, những người thân trong gia đình

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc tới giáo viên hướng

dẫn: TS ương Hồng Nga đã tận tình hướng ẫn, đ ng vi n, qu n tâm và tạo mọi

đi u iện giúp đỡ tôi trong su t qu trình thự hiện và hoàn thành uận văn nghi n

ứu này

Tôi vô cùng biết ơn Tập thể các thầy cô giáo trong Viện Công nghệ sinh họ Thự ph m - Trường ại họ h ho à i đã tạo mọi đi u kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin trân trọng cảm ơn Trung tâm Bồi ưỡng nghiệp vụ Dự trữ hà nước

ho tôi ơ h i đượ đi học huy n sâu v nh vự thự ph m, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và ông t để tôi hoàn thành đ tài nghiên cứu

Cu i cùng, tôi xin cảm ơn gi đình, người thân và bạn bè đã ủng h , đ ng viên, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này

Hà N i, tháng 09 năm 2013

Đinh Thị Thu Huyền

Tôi in m đo n, uận văn này à ết quả nghi n ứu và àm việ ủ tôi, ết quả, s iệu ủ uận văn à trung thự , thự tế tại nơi nghi n ứu

Hà N i, th ng 09 năm 2013

T c gi u n v n

Đinh Thị Thu Huyền

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

Bảng 2: Thành phần các loại tinh bột gạo

Bảng 3: Khả năng tạo gel của các loại tinh bột ở các nồng độ khác nhau

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Năng suất lúa bình quân ở Việt Nam

Hình 2 Cấu tạo phân tử amilose

Hình 3 Cấu tạo phân tử amilopectin

Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản tới mức độ thoái hóa của tinh bột gạo nếp

Hình 5: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản tới mức độ thoái hóa của tinh bột gạo nếp

Hình 6: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản tới mức độ thoái hóa

của tinh bột gạo bắc hương

Hình 7: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản tới mức độ thoái hóa của bột gạo nếp

Hình 8: Ảnh hưởng của hàm lượng amiloza đến mức độ thoái hóa tinh bột gạo Hình 9: Ảnh hưởng của pH đến mức độ thoái hóa tinh bột gạo

Hình 10: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến cấu trúc gel của tinh bột gạo bắc hương

Hình 11: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến cấu trúc gel của tinh bột gạo nếp

Hình 12: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến cấu trúc gel của Bột gạo nếp Hình 13: Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi cấu trúc của gel tinh bột bắc hương

Hình 14: Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi cấu trúc của gel

tinh bột nếp

Hình 15: Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi cấu trúc của gel tinh bột nếp

Hình 16: Ảnh hưởng của nồng độ CMC tới mức độ tách nước của gel tinh bột gạo

Hình 17: Ảnh hưởng của nồng độ Xanthagum tới mức độ tách nước của

gel tinh bột gạo

Hình 18: Ảnh hưởng của nồng độ muối natripolyphotphat tới mức độ tách nước của gel tinh bột gạo

Hình 19: Ảnh hưởng của nồng độ đường tới mức độ tách nước của gel tinh bột gạo

Hình 20: Ảnh hưởng của nồng độ polyphenol tới mức độ tách nước của gel tinh bột gạo

MỞ ĐẦU

Tinh bột là một polysacarit carbohydrates chứa hỗn hợp amylose và amylopectin, tỷ lệ phần trăm amilose và amilopectin thay đổi tùy thuộc vào từng loại tinh bột, tỷ lệ này thường từ 20:80 đến 30:70 Tinh bột có mặt chủ yếu trong các loại lương thực Những loại tinh bột được dùng phổ biến và với sản lượng lớn là tinh bột ngô, tinh bột khoai tây, tinh bột sắn, tinh bột mì và tinh bột gạo Tinh bột, cùng với protein và chất béo là một thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của loài người cũng như nhiều loài động vật khác Ngoài sử dụng làm thực phẩm ra, tinh bột còn có vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất lý hóa của chúng Tinh bột thường được dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho thực phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, là các yếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng và độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm Với các tính chất “sẵn có ” của tinh bột có thể thay đổi nếu chúng bị thoái hóa Sự thoái hóa tinh bột là nguyên nhân chính của sự suy giảm chất lượng của các loại thực phẩm chứa tinh bột trong quá trình bảo quản Sự thoái hóa tinh bột làm thay đổi kết cấu trong cấu trúc của thực phẩm và những thay đổi quan trọng nhất là hồ hóa và thoái hóa.(A.A Perdon, T.J Siebenmorgen, R.W Buescher, and E.E.Gbur)

Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: “ ghiên cứu một số biện ph p ng n chặn sự tho i hóa tinh bột và ứng dụng” để tìm ảnh hưởng của các yếu tố chính đến sự

thoái hóa tinh bột, nghiên cứu một số biện pháp công nghệ để ngăn chặn hoặc đẩy lùi sự thoái hóa của tinh bột

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về lúa gạo

Lúa gạo là một trong những loại cây lương thực chính của thế giới Đặc biệt với các nước châu Á đây là lương thực chính để tạo ra các sản phẩm thiết yếu phục

vụ đời sống Chính vì lý do trên lúa gạo có vai trò vô cùng quan trọng trong việc cung cấp chất dinh dưỡng thiết yếu cho con người Gạo là lương thực chủ yếu của gần một nửa dân số trên trái đất Ở nước ta, gạo từ lúa cũng được coi là một trong những lương thực chính bên cạnh gạo ngô, bột mì, bột ngô, khoai sắn… Trong số những thức ăn hàng ngày thì các chất bột được coi là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể con người, tất nhiên trong đó gạo chiếm vai trò đặc biệt quan trọng Ngoài tinh bột ra trong gạo còn nhiều chất dinh dưỡng khác như protein, chất béo, chất khoáng, sinh tố… Về mặt năng lượng mà nói thì gạo là một trong những loại lương thực có độ sinh năng lượng khá cao Một kg gạo có thể cung cấp khoảng

3600 kcal, như vậy nếu mỗi ngày ăn khoảng 450 g gạo và một số thức ăn nữa là có thể đủ số calo cần thiết cho cơ thể một người lao động bình thường

Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong gạo lớn hay nhỏ tùy thuôc vào giống lúa, điều kiện trồng trọt và phương pháp chế biến Thông thường, trong quá trình chế biến từ lúa ra gạo, người ta đã tách ra khoảng 86% chất béo, 75% chất béo, 70% sinh tố nhóm B, 82% xenluloze, 15% protein bà 6% tinh bột có trong hạt lúa Những chất này bị tách ra theo trấu và cám

Bảng 1: Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

(triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lƣợng (triệu tấn)

(Nguồn: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2012 | 18 April 2012) [29]

Hình 1: Năng suất lúa bình quân ở Việt Nam

Từ năm 1989, Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ hai trên thế giới Sản lượng lúa gạo Việt Nam đã với tới 32,9 triệu tấn suốt từ năm 2000 đến 2002 và lượng gạo xuất khẩu hàng năm khoảng 3,5 triệu tấn gạo Năm 2009 lần đầu tiên Việt Nam đạt 6,05 triệu tấn gạo xuất khẩu Sản lượng xuất khẩu đó không những được duy trì mà còn tăng liên tiếp trong năm 2010 (6,75 triệu tấn) và năm

2011 (7,10 triệu tấn) Việt Nam có thể xuất khẩu khoảng 7,50 triệu tấn vào năm

2012 (theo ước tính) Điều này hoàn toàn có thể bởi vì tính đến thời điểm tháng 11/2012 nước ta đã xuất được 7,26 triệu tấn Sản lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam

đã cung cấp lương thực cho 120 nước trên toàn thế giới.[1]

Theo Bộ Nông Nghiệp và PTNT, Báo cáo kết quả thực hiện ngành Nông

nghiệp và PTNT từ tháng 1 đến tháng 11/2012

1.2 Giới thiệu về tinh bột gạo

Trong gạo hàm lượng tinh bột là 62,4% Là nguồn chủ yếu cung cấp calo Giá trị nhiệt lượng của lúa là 3594 ca lo

Tinh bột gạo cũng như các loại tinh bột khác cũng có vai trò dinh dưỡng đặc biệt lớn vì trong quá trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành đường glucozơ là chất tạo nên nguồn calo chính của thực phẩm cho con người Hình dạng và thành phần hóa học của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt

Tinh bột gạo là loại polysaccarit khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucozơ được nối nhau bởi các liên kết α- glycozit, có công thức phân tử là (C

Hầu hết, các loại tinh bột đều chứa hai loại polyme khác nhau về khối lượng phân tử và cấu trúc hóa học:

1.2.1 Thành phần cấu trúc của amiloza

Phân tử amyloza bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau Amyloza khi ở dạng tinh thể có cấu trúc xoắn ốc, mỗi vòng xoắn gồm 6 phân tử glucozơ Khi ở trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc trạng thái bị thoái hóa, amyloza thường có cấu trúc mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào amyloza mới chuyển thành dạng xoắn ốc.Ở trạng thái xoắn ốc, amyloza cho màu xanh với iot Đường kính xoắn ốc

là 12,97 A0, chiều cao 7,91A0 Phân tử amyloza có một đầu khử và một đầu không

nhau nhờ liên kết α – 1,4 glucozit tạo nên một chuỗi dài khoảng 500-2000 đơn vị glucozo, phân tử lượng trung bình 10000 – 300000 Amyloza mạch thẳng có thể tạo màng và sợi với độ bền và độ mềm dẻo cao

Amyloza mới tách ra từ hạt tinh bột thường có độ hòa tan cao, song cũng không bền và nhanh chóng bị thoái hóa Trong đa số trường hợp dung dịch amyloza rất nhanh chóng tạo keo ngay khi ở nhiệt độ cao Trong dung dịch, các phân tử amyloza có khuynh hướng liên kết lại với nhau tạo ra các tinh thể Nếu tốc độ liên kết này chậm thì amyloza sẽ tạo thành một khối không tan của các hạt đã bị thoái hóa Còn nếu nhanh thì dung dịch chuyển thể thành dạng keo

Hình 2: Cấu tạo phân tử amilose

Theo chemistry.gcsu.edu/~metzker/Survey/Notes/16.Carbohydrate

Amiloza “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp không phải hàng trăm mà là

hàng ngàn Có hai loại amiloza:

- Amiloza có mức độ trùng hợp tương đối thấp ( Khoảng 2000) thường không có cấu trúc bất thường và bị phân ly hoàn toàn bởi β-amilaza

- Amiloza có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc án ngữ đối với β−amilaza nên chỉ bị phân hủy 60%

1.2.2 Thành phần cấu trúc của amilopectin

Amilopectin là polyme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4 glucozit còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 glucozit

Hình 3: Cấu tạo phân tử amilopectin

Cấu tạo của amilopectin còn lớn và dị thể hơn amiloza nhiều.Trong tinh bột tỉ

lệ amiloza/amilopectin khoảng ¼.Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thời tiết, mùa

vụ và cách chăm bón

1.2.3 Cấu trúc tinh thể của hạt tinh bột gạo

Trong hạt tinh bột nói chung có tồn tại một mạng lưới các tinh thể, có 4 loại cấu trúc tinh thể khác nhau để có thể tạo nên hình dạng hạt tinh bột, đó là cấu trúc dang A, B, C và V Tuy nhiên tinh thể tinh bột gạo tồn tại chủ yếu ở 2 dạng cấu trúc

Cấu trúc dạng B:Là dạng cấu trúc phổ biến nhất trong hạt tinh bột Cấu trúc

dạng này thường được tìm thấy nhiều trong tinh bột của các loại hạt ngũ cốc như: ngô, gạo, …

Trong cấu trúc tinh thể dang B, các đường xoắn ốc được xếp chặt lại với nhau trong một ô đơn vị sáu cạnh, tạo ra một trục trung tâm với sự có mặt của 36 phân tử nước

Liên kết chính trong cấu trúc tinh thể dạng B là liên kết hydro giữa tinh bột – nước – tinh bột, chính vì vậy mà sự có mặt của nước trong cấu trúc này rất quan trọng, nó quyết định sự tạo thành cấu trúc dạng này

Cấu trúc dạng A được hình thành do có sự tác động của con người như: hoạt

động tách tinh bột, gia nhiệt … hoặc được tạo bởi các phân tử amilodextrin Trong loại cấu trúc này, cấc đường xoắn ốc được xếp chặt trong một đơn vị nghiêng, với bốn phân tử nước trong một ô đơn vị đó Sự có mặt của các phân tử nước rất quan trọng, tuy nhiên không được rõ ràng như trong cấu trúc dạng B

Liên kết hydro là liên kết chủ yếu trong cấu trúc tinh thể dạng A, liên kết này được hình thành giữa các phân tử tinh bột với nhau mà không cần sự có mặt của nước

1.3 Tính chất của tinh bột gạo

Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những tính chất hóa lí của chúng

1.3.1 Tính chất hồ hóa của tinh bột

Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển động từ trạng thái ban đầu có mức độ oxi hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên Các biến đổi lý khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột bị trương lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và

pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột bị biến đổi một cách rộng lớn [3],

Theo Lê Văn Hoàng, Tinh bột thực phẩm.Đại học Đà Nẵng

Nhiệt độ hóa hồ cuối cùng của tinh bột gạo được phân chia như sau:

Thấp:nhỏ hơn 700C Trung bình: từ 70 - 740C Cao: trên 740C [TIÊU CHUẨN VIỆT NAM:TCVN 5715:1993]

Tinh bột của đa số giống lúa Japonica có nhiệt độ hồ hóa từ thấp đến trung bình, nhiệt độ hồ hóa cao được quan sát ở tinh bột của các giống lúa Indica và ở gạo của các con lai giữa Indica với Japonica và các dòng giống có hàm lượng amyloza thấp (<25%)

Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột gạo mặc dù không có mối liên quan trực tiếp tới tính chất của cơm, song qua kết quả điều tra nghiên cứu thị hiếu của người tiêu dùng gạo đã cho thấy các giống có nhiệt độ hồ hóa cao thường bị xếp thấp hơn các giống có nhiệt độ hồ hóa thấp về mặt chất lượng ăn uống (IRRI 1985) Nhiệt độ hồ hóa của gạo bắc thơm, nếp cái hoa vàng xếp vào nhóm có nhiệt độ hồ hóa thấp Trong khi đó nhiệt độ hồ hóa của giống gạo khang dân, Q5 thường cao.[8]

Theo Nguyễn Thị Hương Thủy, Nghiên cứu chất lượng một số giống lúa có hàm lượng protein cao và khả năng ứng dụng trong công nghiệp chế biến luận án tiến sĩ, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2003

Theo ý kiến của các tác giả Suzuki, Murayama [9], điều kiện nhiệt độ trong giai đoạn hình thành hạt có ảnh hưởng rất lớn tới nhiệt độ hồ hóa của tinh bột Nguyễn Văn Hiển Nghiên cứu lúa ở nước ngoài NXB KHKT, 1976,1978 Trang 3,4,145

1.3.2 Sự trương nở và hòa tan

Khi hòa trộn tinh bột vào nước, ở nhiệt độ thấp thì hạt tinh bột không bị hydrat hóa nên không bị trương nở Khi tăng dần nhiệt độ lên, hạt tinh bột sẽ hút nước và tăng nhanh thể tích do phân tử tinh bột được cấu tạo từ các đơn phân glucose và chứa nhiều nhóm –OH, có khả năng liên kết với nước Nước kết hợp với các hạt tinh bột tạo nên một khối có kích thước lớn đó là sự trương nở của hạt tinh bột [3] Theo Lê Văn Hoàng, Tinh bột thực phẩm Đại học Đà Nẵng

Hơn nữa, khi gia nhiệt thì cấu trúc tinh thể của các hạt tinh bột sẽ bị phá vỡ do các phân tử nước xen kẽ vào khoảng trống giữa các hạt tinh bột và tạo liên kết với chúng Các vùng vô định hình có cấu tạo không bền vững, dễ bị nhiệt độ phá vỡ để giải phóng ra các phân tử Amylose hòa tan trong nước Vì vậy độ hòa tan được đánh giá bằng lượng Amylose thoát ra và hòa tan vào dung dịch và dùng để xác định khả năng phá vỡ hạt khi hồ hóa tinh bột [11]

Theo E.Bertoft (2004) Analysing starch structure “Starch in food: Structure, function and applications”

1.3.3 Độ nhớt của hồ tinh bột

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo Phân tử tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân

tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính,

độ dẻo và độ nhớt cao hơn

Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự bát đối xứng của phân tử Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột.[12]

Theo Therry Tran “Functional of properties of marginal starches from South – East Asia”.Processing Starch Update.The 5th

International Conference on Starch Technology

Đo độ nhớt của hồ tinh bột gạo bằng phương pháp phân tích nhanh RVA (Rapid Visco Analyse) [13] đã được sử dụng rộng rãi để phân biệt các đặc tính lý học của tinh bột trong các loại gạo khác nhau

Ian L Batey2,3 and Barbara M Curtin2 “Effects on Pasting Viscosity of Starch and Flour from Different Operating Conditions for the Rapid Visco Analyser1,

“November/December 2000, Volume 77, Number 6,Pages 754-760

Có sự khác biệt độ nhớt giữa gạo nếp và gạo tẻ.Ở gạo nếp độ nhớt là 104 là

104, gạo tẻ là 134 Theo Juliano [14] Tất cả các tham số về độ nhớt của gạo nếp thường thấp hơn nhiều so với gạo tẻ, điều đó chỉ rõ khả năng hoạt động cao của men amylaza và việc thiếu amyloza (chỉ có amylopectin), chúng còn có thể là một chỉ tiêu thành phần tinh bột thuần nhất bao gồm các phân tử được phân nhánh cao

có chuỗi ngắn và trung bình trong khi tỷ lệ không có amyloza (chỉ có amylopectin) của các loại gạo nếp có trọng lượng phân tử sắp xếp trật tự cao hơn trong các giống gạo nếp

Juliano, B.O et al:”Studies on the physicochemical properties of rice” , Agricuture and food chemistry, V.12, No.2 Mar-Apr 1964, 131-138

1.3.4 Kh n ng tạo gel của tinh bột

Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều Để có thể tạo thành gel thì dịch tinh bột cần phải có nồng độ đủ đặc, sau đó được hồ hóa để tinh bột chuyển thành trạng thái hòa tan và sau đó để nguội trong trạng thái yên tĩnh Liên kết hydro là liên kết duy nhất có trong gel tinh bột, liên kết này có thể nối trực

tiếp các mạch polysaccharide lại với nhau hoặc gián tiếp qua phân tử nước

Amilose và amilopectin đều có khả năng tạo gel, nhưng với mức độ và tính chất khác nhau Để tạo gel thì dung dịch amilose cần có nồng độ từ 1% trở lên Trong quá trình tạo gel, các phân tử amilose bị giãn mạch và tiến lại gần nhau, sau

đó chúng liên kết lại với nhau để tạo thành một mạng lưới không gian ba chiều Gel amilose rất bền với nhiệt, không tan chảy ở nhiệt độ cao Gel từ tinh bột giàu thành phần amilose thì thường cứng và kém đàn hồi trong khi đó thì gel từ amilopectin thì

có khả năng đàn hồi cao hơn Trong gel amilopectin, mạng lưới không gian ba chiều được hình thành do liên kết hydro giữa các mạch bên của các phân tử amilopectin

và giữa chúng với các phân tử nước Ở điều kiện 5oC và nồng độ 10% thì amilopectin tạo thành gel Gel amilopectin kém bền với nhiệt, khi nhiệt độ tăng lên đến 40 – 60oC thì gel bắt đầu bị tan ra

Gel tinh bột là tổng hợp của gel amilose và gel amilopectin Khi tỷ lệ amilose/amilopectin thay đổi thì đặc điểm và tính chất của gel tinh bột cũng thay đổi Tinh bột cũng có thể đồng tạo gel với protein, nhờ tương tác này mà khả năng giữ nước,

độ cứng và độ đàn hồi của gel protein có chất lượng tốt hơn

Tinh bột gạo cũng có khả năng tạo gel khá tốt

Khi để nguội hồ tinh bột, các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một cách trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạng 3 chiều do các liên kết hydro nối trực tiếp các mạch polyglucozit lại với nhau hoặc gián tiếp qua cầu phân tử nước

Để tạo được gel Dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, được

hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó để nguội ở trạng thái yên tĩnh

Khối gel tinh bột: gồm vùng kết tinh và vùng vô định hình Vùng kết tinh do các phân tử Amylose và các đoạn mạch amylopectin kết dính với nhau Vùng vô định hình do các phân tử Amylopectin cản trở sự dàn phẳng và kết tinh tạo ra Vùng kết tinh vừa nằm trong các hạt đã trương vừa nằm trong dung dịch nước giữa các hạt tạo độ bền và độ đàn hồi cho gel Đại phân tử Amylose và Amylopectin nằm trong vùng vô định hình nối với mixen kết tinh tạo cho gel không bị phá hủy trong một áp suất nhất định

1.4 Quá trình thoái hóa tinh bột

Một trong những tính chất làm thay đổi tính chất của sản phẩm là sự thoái hóa tinh bột Sự thoái hóa tinh bột được phát hiện đầu tiên vào năm 1852 (Boussingault, 1852) [15]

Thoái hóa tinh bột được định nghĩa là hiện tượng tinh bột đã hồ hóa bị mất nước và tái kết tinh Bản chất của hiện tượng này chính là sự biến đổi về cấu trúc và mất ẩm của hạt tinh bột trong thời gian bảo quản Hạt tinh bột vốn có cấu trúc tinh thể, được cấu tạo nên từ hai tiểu phần amyloza và amylopectin Khi chế biến nhiệt

sẽ hút nước, trương nở và tạo gel nhưng trong thời gian bảo quản nó có xu hướng nhả nước để tái kết tinh Quá trình dịch chuyển và biến đối trạng thái liên kết- tự do

của nước trong các cấu tử tinh bột là hai yếu tố quan trọng nhất kiểm soát sự biến đổi về cấu trúc

F.Nametnhicop sự thoái hóa tinh bột là nguyên nhân chính của sự suy giảm chất lượng của các loại thực phẩm chứa tinh bột trong quá trình bảo quản Sự thoái hóa tinh bột làm thay đổi kết cấu trong cấu trúc của thực phẩm và những thay đổi quan trọng nhất là hồ hóa và thoái hóa.(A.A Perdon, T.J Siebenmorgen, R.W Buescher, and E.E.Gbur)

Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông Hiện tượng thoái hóa

là do hình thành nhiều cầu hydro giữa các phân tử tinh bột

1.4.1 ơ chế quá trình thoái hóa:

Quá trình này gồm 3 giai đoạn:

Các mạch được uốn thẳng lại→ Lớp vỏ hydrat bị mất và các mạch được định hướng → Cầu hydro được tạo thành giữa các nhóm OH

Trong quá trình thoái hóa, các phân tử amyloza có mạch thẳng nên dễ định hướng với nhau hơn và tự do hơn so với các phân tử amylopectin Amylopectin bị thoái hóa có thể quay về tình trạng ban đầu

Sự thoái hóa thường kèm theo hiện tượng khối keo co ngót, tách nước và đặc lại đối với sản phẩm dạng nửa lỏng và gây cứng đối với sản phẩm dạng rắn (bánh mỳ)

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng amilopectin đã thoái hóa có thể quay về trạng thái ban đầu khi tiến hành đun nóng từ 59 – 60oC, tuy nhiên sự thoái hóa của amilose thì không thể khắc phục được ngay cả khi đun nóng ở điều kiện áp suất cao Ảnh hưởng của amyloza, amylopectin đến quá trình thoái hóa tinh bột

Nguồn gốc, thành phần, cấu trúc hạt tinh bột quyết định đến sự thoái hóa của gel Hàm lượng amilose trong tinh bột cao làm cho tốc độ cũng như mức độ thoái hóa của tinh bột tăng lên Còn hàm lượng amilopectin cao là nguyên nhân của hiện tượng gel bị thoái hóa khi bảo quản trong thời gian dài Tinh bột của ngô nếp, thóc nếp trong các thực phẩm dạng lỏng khi bảo quản ở nhiệt độ rất thấp vẫn bền, không

bị phân lớp cũng như không bị thoái hóa Tinh bột loại này có độ trong suốt cao và khả năng liên kết rất lớn.[16]

M Gudmundsson, 1994 “Retrogradation of starch and the role of its components”

Sự thoái hóa tinh bột không phải là quá trình đơn giản, nó thể hiện các quá trình khác nhau rõ ràng, chẳng hạn như tăng độ cứng và kết tinh lại của gel tinh bột

hồ hóa với thời gian.Quá trình thoái hóa ảnh hưởng lớn về kết cấu dẫn đến giảm chất lượng thực phẩm có chứa tinh bột

M Gudmundsson, 1994 “Retrogradation of starch and the role of its components”

Trong quá trình thoái hóa, 2 thành phần Amylose và Amylopectin thay đổi khác nhau

 Thoái hóa Amylose

Kết quả nghiên cứu về thoái hóa của amylose rất rõ ràng và có liên quan tới thoái hóa Amylopectin Thoái hóa amylose được giải thích làm giảm nhanh chất lượng sản phẩm nướng trong 24h (Zobel and Kcelp, 1996)

Van Soes etal (1994) nghiên cứu về thoái hóa tinh bột khoai tây- nước (10%w/w) cho kết quả tương tự Họ quan sát nhiều giai đoạn thoái hóa, giai đoạn đầu tiên có liên quan tới dạng xoắn ốc và việc hình thành nhanh cùng kết tinh amylose Thoái hóa amylopectin xảy ra chậm hơn nhiều

Miles et al (1985) đã sử dụng dãy các kỹ thuật, bao gồm phép đo độ nhớt, độ

mờ và nhiễu xạ X-ray, để nghiên cứu giảm bớt sự hòa tan của amylose (<10% tinh bột w/w) và nhận thấy rằng nếu chất trùng hợp (chất cao phân tử) 2 phân tử polymer-polymer có mặt ít tại nồng độ C*, tại <C* thì quan sát được kết tủa, ngược lại tại >C* hình thành gel Gel được hình thành được liên kết tới hệ thống pha riêng biệt Ở pha đó hạt tinh thể dần dần phát triển nhiều lên trong pha polymer

Sarko và Wu (1978) cho rằng, quá trình hồ hóa amylose có thể xuất hiện xoắn đôi “gel nối liền khu vực” hình thành giữa các phân tử

Đề xuất này đã phù hợp với kết quả nghiên cứu chi tiết của Gidley (1989) sử dụng NMR.Ông nghiên cứu rằng hồ hóa có thể “làm loãng sự hòa tan amylose”.Sau

đó gợi ý rằng, trong quá trình hồ hóa có sự tác động lẫn nhau giữa các phân tử.Ở nồng độ rất thấp (<1%) amylose kết tủa và quan sát được tinh thể loại B- loại kín, ngược lại ở nồng độ nhiều hơn amylose tạo gel (10%w/v), có sự có mặt của tinh thể loại B- loại xoắn đôi và quan sát được chuỗi vô định hình duy nhất

 Thoái hóa Amylopectin

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng quá trình thoái hóa Amylopectin xảy ra trong thời gian dài hơn thoái hóa amyloza.(Miles et al., 1985a; Orford et al.,1987; Van Soet et al., 1994) có thể là do bản chất cấu tạo mạch thẳng của aqmylose, điều này ngược hẳn với cấu tạo mạch nhánh của Amylopectin

Nghiên cứu của Ring et al (1987) chỉ ra rằng trong phân tử tinh bột, chuỗi Amylopectin có mạch nhánh đã kết tinh trong suốt quá trình thoái hóa

Để chống lại sự kết tinh của amylose, Good fellow and Wilson (1990) chỉ ra rằng có thể điều chỉnh sự kết tinh Amylopectin bằng công nghệ FTIR Họ cho rằng điều đó do cấu trúc mạch nhánh, như 1 lần xoắn ốc của phân tử Amylopectin

Amylopectin vẫn liên kết với mạch chính bằng liên kết α (1→6 glucozit) của mạch nhánh, và tập hợp lại thành dạng tinh thể Ở vùng liên kết nguyên sinh của chuỗi mạch chính và tại đoạn nhánh sẽ bị yếu đi và xoắn ốc sẽ được quan sát rõ bằng FTIR.Có 2 giai đoạn riêng biệt tham gia vào cơ chế thoái hóa Amylopectin (Good fellow and Wilson, 1990) Phân tử Amylopectin do có sự phân nhánh cao, cấu tạo xoắn đôi đã liên kết như trục chính của phân tử polymer Vì thế bằng cơ chế

cô đặc, chúng sẽ kết tụ thành dạng tinh thể, khác với amylose

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thoái hóa

1.4.2 nh hưởng của hàm ượng amyloza và amylopectin

Mỗi giống khác nhau với các thành phần của tinh bột, amylopectin và amylose,

có vai trò khác nhau trong thoái hóa Nhiều bằng chứng cho thấy rằng các phân tử amyloza có mạch thẳng nên dễ xích lại gần và liên kết với nhau dễ dàng và tự do

hơn các phân tử amylopectin Vì vậy amyloza có ảnh hưởng lớn đến quá trình thoái hóa của tinh bột [4],[5]

Nghiên cứu về vai trò của các amyloza và amylopectin trong thoái hóa lần đầu tiên được đề xuất bởi Schoch và French rằng sự ôi hóa bánh mỳ cơ bản liên quan đến sự thoái hóa của amyloza Kể từ đó, nhiều điều tra đã được tiến hành để xác định vai trò tương ứng của amylose và amylopectin và ảnh hưởng của chúng kết hợp trong sự thoái hóa tinh bột gels và sự ôi các sản phẩm nướng Vai trò của amylose và amylopectin phụ thuộc vào tính chất tổng hợp của gel tinh bột khi được

Theo Shifeng Yu a, Ying Maa,*, Da-Wen Sun a,b “Impact of amylose content

on starch retrogradation and texture of cooked milled rice during storage”

Nghiên cứu (Perezetal., 1993; Luetal, 1997; Villareal et al., 1997) cũng chỉ ra mỗi giống gạo ảnh hưởng tỷ lệ thoái hóa khác nhau, có thể do khác nhau trong tính chất của phân tử Amyloza từ mỗi giống [16]

A.A.Perdon,T.J Siebenmorgen, R.W Buescher, and E.E.Gbur “Starch Retrogradation and Texture of cooked Milled rice during storage”

Gạo có hàm lượng amyloza cao thì nhanh bị thoái hóa hơn gạo có hàm lượng amyloza thấp Tỷ lệ tăng về độ cứng gels và mức độ thoái hóa tinh bột ở các giống gạo là khác nhau Với các giống gạo khác nhau sẽ làm tăng độ cứng của tinh bột gạo trong thời gian bảo quản (Antonio etal., 1975; Perez etal.,1993;)

1.4.3 nh hưởng của nhiệt độ và thời gian

Ngoài ra, nhiệt độ và thời gian bảo quản tác động tới sự thoái hóa của tinh bột gạo Giống như các thực phẩm ngũ cốc, mức độ thoái hóa tinh bột ảnh hưởng đến kết cấu Nói chung, mức độ thoái hóa tinh bột gia tăng trong suốt quá trình dự trữ,

độ cứng tăng và độ dính giảm

Nhiệt độ bảo quản cũng ảnh hưởng đến sự thoái hóa tinh bột và tính chất của gạo đã nấu chín (Perdon et al, 1999)

Khi nhiệt độ giảm thì tốc độ thoái hóa nhanh

Kết quả nghiên cứu giữa 2 giống có hàm lượng amyloza cao và thấp Ở nhiệt

độ thấp và thời gian bảo quản dài, độ cứng tăng và độ dính giảm Mức độ thoái hóa tinh bột cũng tăng trong thời gian bảo quản ở nhiệt độ < 360C Tương quan về mức độ thoái hóa tinh bột với độ cứng giống nhau ở 2 giống ở tất cả nhiệt độ bảo quản Với độ dính, mối quan hệ tuyến tính giữa độ dính và mức độ thoái hóa tinh bột ở giống có hàm lượng amyloza thấp xác định ở nhiệt độ -13 và 30C, đối với giống hàm lượng amyloza cao thì ở nhiệt độ 3 và 200C Cơ chế của sự thoái hóa tinh bột làm thay đổi cấu trúc trong quá trình bảo quản giống như cơ chế phức tạp của sự

ôi hóa sản phẩm nướng trong quá trình bảo quản.[18]

Theo A.A.Perdon,T.J Siebenmorgen, R.W Buescher, and E.E.Gbur “Starch Retrogradation and Texture of cooked Milled rice during storage”

1.4.4 nh hưởng của hàm ượng nước

Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng mức độ thoái hóa rất nhạy cảm với lượng nước trong gel tinh bột Longton và LeGrys quan sát thấy rằng kết tinh trong quá trình thoái hóa chỉ xảy ra trong gels với hàm lượng tinh bột từ 10% đến 80% và kết tinh tối đa xảy ra trong gels với tinh bột từ 50-55%.[16]

M Gudmundsson, 1994 “Retrogradation of starch and the role of its components”

1.5 Các biện pháp để ngăn chăn sự thoái hóa

Thoái hóa tinh bột được định nghĩa là hiện tượng tinh bột đã hồ hóa bị mất nước và tái kết tinh Bản chất của hiện tượng này chính là sự biến đổi về cấu trúc và mất ẩm của hạt tinh bột trong thời gian bảo quản Hạt tinh bột vốn có cấu trúc tinh thể, được cấu tạo nên từ hai tiểu phần amyloza và amylopectin Khi chế biến nhiệt

sẽ hút nước, trương nở và tạo gel nhưng trong thời gian bảo quản nó có xu hướng nhả nước để tái kết tinh Quá trình dịch chuyển và biến đối trạng thái liên kết- tự do của nước trong các cấu tử tinh bột là hai yếu tố quan trọng nhất kiểm soát sự biến đổi về cấu trúc

Ngoài các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ thoái hóa tinh bột : nhiệt độ, thời gian, pH, thành phần tinh bột thì sự có mặt của các tác nhân như chất nhũ hóa, chất keo giữ nước, các chất đa điện ly, các chất chống oxi hóa… có tác dụng đối với

sự thoái hóa tinh bột

Việc nghiên cứu sử dụng các tác nhân như chất nhũ hóa, chất keo giữ nước, các chất đa điện ly, các chất chống oxi hóa… để hạn chế hiện tượng thoái hóa tinh bột đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới trong vài năm trở lại gần đây Các nghiên cứu chỉ ra rằng các chất này có tác dụng rất tốt và có nhiều ưu điểm như không độc hại , hàm lượng sử dụng nhỏ

F.Nametnhicop Hóa học trong công nghiệp thực phẩm Do vậy đề tài đã đi theo hướng sử dụng các chất này để hạn chế sự thoái hóa tinh bột trong quá trình bảo quản

Lương Hồng Nga, Trên thế giới đã có nhiều sự công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của đường và muối đối với các loại tinh bột Đường và muối là thành phần quan trọng trong các sản phẩm nướng và chế biến Nghiên cứu ảnh hưởng của muối

và đường đến sự thoái hóa của gel tinh bột đã cho kết quả đối lập Nghiên cứu của Anson et al (1990) và Cairns et al (1991) cho rằng đường làm giảm sự kết tinh trong quá trình thoái hóa của gel tinh bột lúa mỳ Kohyama và Nishinatri (1991) cho thấy đường làm chậm sự thoái hóa ở tinh bột khoai tây Katsuta et al (1992) cho biết đường ngăn chặn sự thoái hóa của gel tinh bột gạo Còn khi thêm muối làm tăng mức độ thoái hóa của tinh bột ngô và tinh bột gạo (Germani et al 1983, Chang and Liu 1991) Maxwell và Zobel (1978) cho thấy mức độ gia tăng sự kết tinh của các tinh thể ở tinh bột lúa mỳ khi bổ sung thêm muối vào.[19]L A Baker 2 and P Rayas-Duarte 2,3

Một nghiên cứu về những tác động của muối (NaCl tại 2 và 5%) và đường (sucrose, glucose, fructose và tại 10, 20, và 30%) trên sự ổn định đóng băng-tan băng tinh bột rau dền đã cho kết quả Dựa trên DSC và phương pháp ly tâm, tinh bột rau dền có tính ổn định hơn sau khi đóng băng và tan băng qua bốn chu kỳ hơn

so với ngô, lúa mì và tinh bột gạo Tinh bột rau dền với muối được thêm vào cho thấy sự ổn định khi so sánh bằng phương pháp đo bằng ly tâm và đo bằng DSC Việc thêm đường đã thay đổi kết quả gel tinh bột rau dền, nhưng cho thấy sự ổn

[L A Baker 2 and P Rayas-Duarte 2, 3 (1998)

Những ảnh hưởng của trehalose, glucose, fructose, sucrose và trên hồ hóa và

sự thoái hóa thuộc tính của ngô (CS) và tinh bột sắn (TS) tinh bột đã được nghiên cứu với chức năng quét khác biệt nhiệt lượng (DSC).Kết quả cho thấy các đường ảnh hưởng đến hồ hóa và sự thoái hóa của cả tinh bột, với các hiệu ứng khác nhau đáng kể giữa đường

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các loại đường đến sự hồ hóa và thoái hóa của tinh bột ngô (CS), sắn (TS) cho thấy: Việc bổ sung các loại đường như trehalose, glucose, fructose, sucrose làm tăng nhiệt độ hồ hóa và entanpy của hồ hóa của ngô

và sắn tinh bột Mức độ tăng theo thứ tự: fructose <glucose <trehalose <Đường sucrose với CS, và fructose <trehalose <sucrose <đường với TS Các nghiên cứu cho thấy sự thoái hóa ở đường trọng lượng phân tử thấp (glucose và fructose) là ít hiệu quả hơn so với trọng lượng phân tử cao hơn (sucrose và trehalose).Đường Trehalose làm chậm sự thoái hóa của cả tinh bột ngô và tinh bột sắn tinh bột trong mọi điều kiện.Sucrose có cùng tác động trên tinh bột ngô thoái hóa Những ảnh hưởng của các loại đường khác nhau phụ thuộc vào loại tinh bột, thời gian lưu trữ,

và nhiệt độ bảo quản.[20]

Theo Babić J., Šubarić D., Miličević B., Ačkar D., Kopjar M., Nedic Tiban N Hiệu quả của đường và maltodextrins đến sự thoái hóa tinh bột phụ thuộc rất lớn vào sự đa dạng và nồng độ tinh bột và đường được sử dụng [21]

Các hiệu ứng phức tạp thêm đường và maltodextrins (5-20%) trên sự thoái hóa của tinh bột[21]

Đường làm tăng nhiệt độ hồ hóa ban đầu của tinh bột (Johnson et al 1990; Hoover & Senanayake1996; Perry & Donald 2002; Babic et al 2006b)

[Lii, C Y., M-F Lai, and K-F Liu (1998 Dùng các chất nhũ hóa

Các chất này bản chất là chất hoạt động bề mặt và keo giữ nước có khả năng tạo phức với amyloza nên hạn chế được hiện tượng tái tập hợp giữa các phân tử amyloza với nhau, do vậy hạn chế được thoái hóa tinh bột

1.5.1.1 CMC ngọt

Xuất xứ Nhật, tồn tại dạng bột mịn, màu trắng ngà, dễ dàng trương nở trong nước tạo keo, có bản chất là Cacboxy methyl cellulose (CMC) nên có khả năng giữ nước cao[22]

[Bienvenido O.Juliano Rice in human nutrition Rome 1993]

Lần đầu tiên được sản xuất vào năm 1918 Kể từ khi được giới thiệu thương mại tại Hoa Kì bởi Hercules Incorporated vào năm 1946, CMC (carboxymethyl cellulose, một dẫn xuất của cellulose với acid chloroacetic) được sử dụng ngày càng rộng rãi bởi những chức năng quan trọng của nó như: chất làm đặc, ổn định nhũ tương, chất kết dính,…

CMC bán tinh khiết và tinh khiết đều được sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm và chất tẩy rửa,…

Carboxymethyl cellulose (CMC) là một polymer, là dẫn xuất cellulose với các nhóm carboxymethyl (-CH2COOH) liên kết với một số nhóm hydroxyl của các glucopyranose monomer tạo nên khung sườn cellulose, nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri carboxymethyl cellulose

Dạng natri carboxymethyl cellulose có công thức phân tử là:

Trong đó:

n là mức độ trùng hợp y là mức độ thay thế x = 1.50-2.80 y = 0.20-1.50 x +

y = 3.0

Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 0.20 là 178.14 đvC

Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 1.50 là 282.18 đvC

Phân tử kích thước lớn khoảng 17,000 đvC (n khoảng 100)

Nghiên cứu của Yibin Zhoua, Dongfeng Wanga đã xác định ảnh hưởng của polysaccharide trà (TPS) và Cellulose carboxymethyl (CMC) trong quá trình hồ hóa

và thoái hóa của gel tinh bột lúa mì (WS) bằng phương pháp nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và X-quang bột nhiễu xạ Nồng độ WS tổngcủa gel là 35% khối lượng ; WS / polysaccharide tỷ lệ pha trộn là 10/0 , 9.9/0.1 , 9.8/0.2 , 9.7/0.3 , 9.6/0.4 , và 9.5/0.5 Như các polysaccharide làm tăng nhiệt độ entanpy của tinh bột Mẫu bổ sung vớiCMC cho các thông số hồ hóa cao hơn so với hỗn hợp TPS với nồng độ như nhau Sau khi hồ hóa các mẫu tinh bột và bảo quản ở 40

C, cho thấy rằng tăng tỷ

lệ polysaccharide sẽ giảm sự thoái hóa Thời gian bảo quản càng dài thì tăng tỷ lệ thoái hóa Sau 20 ngày bảo quản ở 40C , mức độ kết tinh tronghệ thống WS/ TPS thấp hơn trong hệ thống WS/ CMC Phân tích phương trình Avrima cho rằng tỷ lệ thoái hóaới các mẫu có chứa 5 % TPS và cao hơn so với các mẫu có chứa 5 % CMC

là 2,8 lần.Cáckết quả tổng thể cho thấy tác dụng ức chế của TPS là lớn hơn so với CMC trong cùng điều kiện [23]

Theo Yibin Zhoua,b, Dongfeng Wanga, Li Zhanga, Xianfeng Dub, Xiaoling Zhouav

Xanthan gum:

 Nguồn gốc

Được khám phá lần đầu 1960, thương mại hóa lần đầu 1970.Là polysaccharide

có khối lượng phân tử lớn được tiết ra bởi VSV Xanthomonas campestris – là 1

loài vi khuẩn trên lá rau cải Thu nhận được từ quá trình lên men carbohydrate với Xanthomonas campestris –> tinh chế bằng ethanol hoặc isopropanol –> sấy khô và nghiền

β-Khoảng ½ đơn vị β-D-glucopyranosyl tận cùng có acid pyruvic liên kết như là 4,6-cyclic acetal Mạch bên tương tác với mạch chính (nhờ lực liên kết thứ hai) để hình thành một phân tử khá cứng Mạch bên trisaccharide: 2 phân tử mannose được tách biệt nhờ 1 phân tử glucuronic acid Phân nữa nhóm mannose tận cùng liên kết với nhóm pyruvate & phân nữa còn lại có chứa nhóm acetyl Những nhóm carboxyl

ở mạch bên thể hiện tính anion của phân tử gum

Theo thông tư số 27/2012/TT-BYT của Bộ y tế về quản lý phụ gia thực phẩm thì Xanthagum là chất làm dày, nhũ hóa và tạo gel, là chất ổn định Và liều lượng tối đa khi sử dụng cho thực phẩm dinh dưỡng để tạo cấu trúc là 0,1-0,5%

Ferrero et al (1994) nghiên cứu rằng việc thêmXanthan Gum làm giảm quá trình thoái hóa amyloza của tinh bột ngô bằng phương pháp syneresis, và lưu biến những thay đổi sau khi đóng băng Ngoài ra,guar gum cũng được biết làm giảm tách nước trong đông lạnh (Sudhakar, Singhal, và Kulkarni, 1996).[24]

Sanguansri Charoenrein∗, Nutsuda Preechathammawong (2012): “Effect of waxy rice flour and cassava starch on freeze–thaw stability of rice starch gels” , Carbohydrate Polymers 90, 1032– 1037

Công trình nghiên cứu của (Lee , Baek , Cha , Park, và Lim , 2002) đã cho thấy 3 loại polysaccharides là Xanthagum , guar gum, và sodium alginate ( 0,3-0,6 % w / w) làm chậm sự thoái hóa của tinh bột khoai lang (7% w / w) ( [23]

Theo Yibin Zhoua,b, Dongfeng Wanga, Li Zhanga, Xianfeng Dub, Xiaoling Zhouav (2008) “Effect of polysaccharides on gelatinization and retrogradation of wheat starch” Food Hydrocolloids 22 (2008) 505–512]

1.5.1.2 Tác dụng của lipit và chất b mặt (CTAB)

Lipid, ví dụ: monoglycerides, và các hợp chất liên quan được biết làm giảm sự thoái hóa tinh bột Do nó có tạo phức với phân tử lượng Amyloza và không phải với các phần Amylopectin Có một vài nguyên nhân sau:

(1) Các amylose lipid phức tạp còn nguyên vẹn, tức là như một thực thể, can thiệp vào sự kết tinh của Amylopectin một cách không rõ và làm chậm sự thoái hóa.[6]

(2) Phức amylose-lipid can thiệp gián tiếp bằng cách thay đổi hoặc làm chậm phân phối nước và do đó thoái hóa [6]

(3) Kết tinh của amylose và amylopectin có thể đến mức độ nào đó,

và các chất tạo thành phức hợp với amylose loại bỏ sự đóng góp của amylose trong quá trình kết tinh lại [6]

(4) Lipid và bề mặt tương tác trực tiếp với các phần amylopectin, ít nhất là một mức độ nhỏ, và làm chậm sự thoái hóa thông qua sự hình thành của một amylopectin- lipid phức tạp [6]

[16] M Gudmundsson, 1994 “Retrogradation of starch and the role of its components”

1.5.2 Dùng các chất chống oxy hóa (polyphenols)

Các kết quả nghiên cứu của Yeu Wu, Zhengxing Chen, Xiaxuan Li, Mei Li đã cho thấy hiệu quả của trà xanh (TPLs) đối với sự thoái hóa tinh bột gạo(RS) [11]

Polyphenol là những hợp chất chính của trà xanh Polyphenol có chứa vòng phenol trong cấu trúc phân tử.Polyphenol chính trong trà xanh là các flavonoid (catechin, epicatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, và proanthocyanidin) Catechin chiếm thành phần nhiều nhất ( thường chiếm 30-42% của chất khô trong trà xanh Các dẫn xuất catechin của chè xanh (EC-Epicatechin, ECG- Epicatechin gallat, EGC- Epigallocatechin, EGCG-Epigallocatechin gallat).EGCG là catechin có trong thành phần chính của trà, chiếm 50-80% tổng số catechin trong trà (Khan & Mukhtar, 2007.)[25]

Trà xanh làm chậm quá trình thoái hóa theo đánh giá của phương pháp đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và nhiễu xạ tia X (XRD).[11] Cơ chế này được giải thích là do làm thay đổi chuỗi mạch chính như thay đổi xoắn đôi và thường sắp xếp lại một nửa chuỗi tinh thể của xoắn ốc đó

Chiết xuất trà theo truyền thống được sử dụng trong sản phẩm giàu tinh bột (Ví dụ, bánh gạo) trong Trung Quốc và các nước châu Á khác

Các ứng dụng tiềm năng của TPLs trong ngành công nghiệp thực phẩm đã thu hút và quan tâm nhiều hơn Trà xanh không chỉ là hương liệu và chất bảo quản thực phẩm do hoạt động chống oxy hóa của nó mà còn có hiệu quả kháng khuẩn nhưng cũng để giảm độ cứng Chiết xuất trà theo truyền thống được sử dụng trong sản phẩm giàu tinh bột Ví dụ, sản xuất bánh gạo hương vị trà xanh ở Trung Quốc và các nước châu Á khác

Ngoài ra với polyphenol có nguồn gốc từ trà có thể có các hoạt tính sinh học ảnh hưởng đến sinh bệnh học của một số bệnh mãn tính và nâng cao sức khỏe Hơn nữa, TPLs có khắp nơi, sự phong phú và chi phí thấp Vì vậy, hầu hết các nghiên cứu đã tập trung vào các hoạt động kháng khuẩn và chống oxy hóa tuyệt vời của họ (Cartriona, Cai, Russell & Haslam, 1988, Shi, Anh, và Haslam, 1994)

Zhu, Cai, Sun, và Corke (2009) nghiên cứu tác dụng của chiết xuất từ hóa chất thực vật từ trà xanh vào các tính chất dán, nhiệt, và tạo gel của tinh bột mì

Ngoài ra các vitamin C… có thể được nghiên cứu thêm để có thể ước lượng

1.6 Tác dụng của gluten và lecithin

Các nghiên cứu về tương tác protein lúa mì (gluten) và tinh bột đã chỉ ra rằng gluten lúa mì có thể bám vào bề mặt của tinh bột hạt và làm thay đổi tính chất vật lý

và nhiệt (DAHLE,1971; DAHLE et al, 1975; Eliasson và Tjerneld, 1990) [9]

[9] Abdellatif Mohamed a,*, Steven C Peterson a, Linda A Grant b, Patricia Rayas-Duarte “Effect of jet-cooked wheat gluten/lecithin blends on maize and rice starch retrogradation”

Khi tinh bột được hồ hóa cùng với gluten lúa mì, protein ảnh hưởng đến enthalpy hồ hóa (DH) của tinh bột, cũng như tương tác của nó với nước (Eliasson, 1983; Mohamed và Rayas-Duarte, 2003).[9]

Lecithin, một sản phẩm của ngành công nghiệp chế biến đậu nành.Một trong những sử dụng là để làm chậm sự thoái hóa amylose và kéo dài hạn sử dụng của sản phẩm nướng [9]

Việc pha trộn Gluten-Lecithin để làm chậm sự thoái hóa amylose có những ưu điểm dễ sử dụng, có bổ sung thêm dinh dưỡng và rẻ hơn so với các phương pháp thường được sử dụng của amylose để phòng chống thoái hóa, chẳng hạn như sử dụng biện pháp hóa học đối với tinh bột

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

X c định vi nh của hạt tinh bột bằng kính hiển vi điện tử Theo phương

pháp chụp bằng kính hiển vi điện tử với độ phóng đại là 1500

Công thức tính:

W: độ ẩm của mẫu (%)

G: khối lượng của mẫu đem cân

g: khối lượng của mẫu sau sấy

2.2.2.2 Phương ph p định đ tro T r. [6]

Nguyên tắc: dựa vạo nguyên tắc các chất hữu cơ đều bị đốt cháy hoàn ở nhiệt

độ cao (6000

C), còn lại các muối vô cơ biến thành các oxit

Phương pháp tiến hành: chén nung rửa sạch và nung đến khối lượng không đổi

nguyên liệu đã nghiền nhỏ vào cốc nung và nung trong 2-3 giờ Khi tro có màu trắng hay trắng xám thì lấy ra Làm nguội trong bình hút ẩm, cân và ghi lại khối lượng chén nung và tro Tiếp tục nung và làm nguội rồi cân cho tới khi khối lượng không đổi

Công thức tính:

Tr: hàm lượng tro

a: khối lượng tro (g)

G: khối lượng mẫu (g)

W: độ ẩm mẫu (%)

2.2.2.3 Phương ph p định nồng đ tạo gel

Theo phương pháp của Lawal

Nguyên tắc: cho dịch tinh bột có nồng độ khác nhau được tạo gel và quan sát gel tạo thành Nồng độ nhỏ nhất gel đồng nhất được hình thành là nồng độ dịch tinh bột có thể tạo gel

Phương pháp tiến hành: chuẩn bị các mẫu dịch tinh bột có nồng độ lần lượt là , 4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14% (so với chất khô) trong 5ml nước cất, sau đó trộn đều bằng máy lắc, dun sôi cách thủy trong vòng 1 giờ, làm lạnh nhanh dưới vòi nước chảy Làm lạnh và giữ ở 40C trong 2 giờ Quan sát gel tạo thành Nồng độ gel là nồng độ thấp nhất mà tại đó khi lắc mạnh hay dốc ngược dịch vừa hồ hóa thì không làm cho gel bị biến đổi trạng thái

2.2.2.4 Phương ph p định mứ đ t h nước của gel tinh b t

Theo phương pháp của Z.Chen

Nguyên tắc: dựa vào tính chất của gel tinh bột khi bị thoái hóa sẽ trở thành

dạng kết tinh cứng và kèm theo quá trình tách nước Hàm lượng nước tách ra sẽ tỷ

lệ thuận với mức độ thoái hóa trong gel tinh bột Do đó hàm lượng nước tách ra sẽ xác định mức độ tách nước của gel tinh bột

Phương ph p tiến hành:

- Chuẩn bị ống fancol loại 15ml

- Cân tinh bột vào ống fancol, khối lượng cân tương ứng với nồng độ tạo gel

đã xác định

- Thêm 5ml nước cất, đậy kín nắp và lắc đều dung dịch

- Hồ hóa hoàn toàn dịch tinh bột tại nhiệt độ 1000C, thời gian 30 phút

- Trong 10 phút hồ hóa đầu tiên, cứ 2 phút lắc 1 lần, mỗi lần lắc 20 giây

- Mẫu được làm lạnh về nhiệt độ phọng trong 30 phút

- Đem bảo quản lạnh trong những điều kiện khác nhau

- Sau thời gian bảo quản lạnh để gel thoái hóa, lấy các ống đem tan lạnh ở nhiệt độ phòng trong vòng 1 giờ

- Đem ly tâm 6000 vòng/ phút, thời gian 15 phút

- Đo lượng nước tách ra sau ly tâm Dùng giấy lọc thấm hết nước tự do tách

ra trên bề mặt gel

- Công thức tính:

R: mức độ tách nước (%)

a: lượng nước đo được sau khi ly tâm do thoái hóa (g)

b: lượng nước ngay sau khi hồ hóa hoàn toàn và để nguội trong 1h (g) c: lượng tinh bột cân vào ống (g)

d: lượng nước cất thêm vào ống fancol (5ml = 5g)

2.2.3 Một số phương ph p hóa sinh

2.2.3.1 X định hàm ượng protein tổng s : theo phương ph p e h

(TCVN 4295-86)

Theo phương pháp của Kjeldahl

Cơ sở phương ph p:

Phân tích hàm lượng protein thô gián tiếp thông qua hàm lượng nitơ tổng số

Hàm lượng protein thô = % Nitơ tổng số * hệ số chuyển đổi nitơ thành

Đối với gạo trắng, gạo xát thì hệ số chuyển nitơ thành protein là 5,95

 Bước 1: Vô cơ hóa mẫu

Cân 1 g tinh bột gạo nghiền nhỏ, sau đó chuyển vào bình kjeldhal, thêm

10-15 ml H2SO4đặc và 0,5 g hỗn hợp xúc tác CuSO4 + K2SO4 ( 2: 1) Dùng nước cất tráng sạch cổ bình, rồi đặt máy vô cơ hóa điều chỉnh ở nhiệt độ 3200C tới khi hỗn hợp chuyển màu xanh trong là dừng quá trình vô cơ hóa và để nguội

 Bước 2 :Tiến hành cất đạm và chuẩn độ

Dùng pipet hút 20ml axit H3BO3 4% và thêm 1-2 giọt tashiro vào bình 250ml rồi đặt vào vị trí hứng của máy cất đạm tự động

Đặt bình kjendahl vào vị trí của máy cất đạm

Kiểm tra đường ống nước, NaOH

Tiến hành cất đạm trong 3 phút 50 giây.( kiểm tra lại bằng quỳ tím)

Dùng nước cất tráng cổ bình và chuẩn độ bằng H2SO4 0,1N đến màu hồng nhạt

Tính kết quả:

Hàm lượng nitơ tổng số: