Bài viết nghiên cứu xác định các thông số tối ưu cho quá trình làm giàu tinh bột kháng bằng Enzyme Pullulanaza từ đậu xanh có hàm lượng Amyloza cao và xác định sự thay đổi về một số tính chất hóa lý của tinh bột thu được.
Trang 1T I U HÓA CÁC Y1U T &NH H 'NG 1N QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU TINH B T KHÁNG VÀ S THAY [I
M T S TÍNH CH T LÝ-HÓA T] TINH B T NU XANH
CÓ HÀM L 0NG AMYLOZA CAO BWNG ENZYME
PULLULANAZA
Nguy Nguy„„„„n Thn Thn Th Mai H Mai H Mai H2_ng2_ng1111, Phan Ng…………c H, Phan Ng c Hc Hòaòa2222, Ph, Ph m V#n Hùngm V#n Hùng3333 TÓM T
TÓM T TTTT
MRc tiêu cPa nghiên c u này nhcm xác - nh các thông sT tTi 2u cho quá trình làm giàu tinh b6t kháng (Resistant Starch-RS) bcng enzyme pullulanaza (thXi gian thPy phân, nkng -6 enzyme, tJ l tinh b6t: n23c)
tg -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao và xác - nh s` thay -^i vB m6t sT tính chDt lý-hóa cPa tinh b6t thu -2>c (hàm l2>ng tinh b6t kháng enzyme, hàm l2>ng amyloza, hình d ng, kích th23c, cDu trúc tinh th5, m c -6 polyme hóa, kh< n#ng tr2_ng nG) GiTng -7u xanh DX044 -2>c l`a ch…n tg n#m giTng ph^ biUn G Vi t Nam có m c amyloza cao nhDt - t 30,44% TTi 2u hóa trong quá trình làm giàu v3i ba -iBu ki n vB thXi gian thPy phân tg 8—24 giX, nkng -6 enzyme v3i kho<ng kh<o sát tg 20U/gam -Un 50U/gam, và t] l tinh b6t: n23c tg 1:20 -Un 1:10 Hàm l2>ng RS -2>c xác - nh bcng test kit cPa Mega Enzyme, các tính chDt lý-hóa -2>c xác - nh tr23c và sau làm giàu G -iBu ki n tTi 2u KUt qu< cho thDy, mQu -7u xanh DX044 tTi 2u t i -iBu ki n 17,5 giX thPy phân; nkng -6 enzyme là 45U/g; tJ l tinh b6t: n23c là 1:20; v3i RS tTi 2u là 60,98% (t#ng gDp -ôi so v3i tr23c khi làm giàu) Hàm l2>ng amyloza t#ng lên tg 30,44%-60,47%, hàm l2>ng tinh b6t kháng dao -6ng tg 23,5 -Un 57,95% CDu trúc tinh th5 lo i C cho c< mQu tr23c và sau làm giàu Hình d ng thay -^i tg d ng h t sang d ng khTi kUt tinh DPn gi<m tg 36 xuTng 6; -6 tr2_ng nG gi<m sau quá trình làm giàu Quá trình làm giàu v3i mQu tinh b6t -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao b <nh h2Gng m nh bGi hai yUu tT nkng -6 enzyme và thXi gian thPy phân tinh b6t h_n trong 3 yUu tT kh<o sát Hàm l2>ng RS gia t#ng sau làm giàu bcng enzyme là -áng k5 và có mTi quan h ch t v3i s` gia t#ng cPa hàm l2>ng amyloza và s` thay -^i ch] sT DPn, hình d ng, -6 tr2_ng nG trong tinh b6t thu nh7n -2>c
T
Tgggg khóa: khóa: khóa: TTi 2u hóa, pullulanaza enzyme, tinh b6t -7u xanh, tinh b6t kháng, tính chDt lý hóa
1 M /U 9
Tinh b6t kháng enzyme tiêu hóa (Resistant
Starch-RS) là lo i tinh b6t có kh< n#ng kháng l i s`
thPy phân cPa các enzyme trong h tiêu hóa, chúng
-óng m6t vai trò quan tr…ng trong vi c ng#n ngga s`
tích tR m†, làm gi<m nguy c_ b nh ti5u -2Xng, tim
m ch và -em l i nh0ng <nh h2Gng tích c`c -Un h
tiêu hóa, - c bi t là - i tràng (Morita et al., 2005)
Do v7y, nhu c9u vB các lo i s<n phEm có ch a
"carbohydrate ch7m phân gi<i"- giàu tinh b6t kháng
(RS) ngày càng t#ng iBu -ó -ã thúc -Ey và mG ra
c_ h6i không ch] các nhà nghiên c u mà c< các nhà
s<n xuDt H… t7p trung th`c hi n nhcm tìm ra ngày
1 Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học
Công nghiệp TP Hồ Chí Minh
2 Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học,
Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh
3 Bộ môn Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại
học Quốc tế, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
càng nhiBu ngukn nguyên li u giàu RS và tác -6ng bcng nhiBu bi n pháp khác nhau -5 làm giàu h_n n0a l2>ng RS này (Sievert et al., 1989) Các lo i nguyên li u giàu tinh b6t -2>c l`a ch…n -5 t o ra nhiBu lo i RS1 (lo i có tr ng thái v7t lý khó tiUp c7n trong quá trình tiêu hóa) và RS2 (lo i tinh b6t kháng t` nhiên G d ng h t nhDt - nh do -2>c bao phP bên ngoài bGi m6t l3p vs b…c bBn ch t) bcng bi n pháp nghiBn ho c do cDu t o - c bi t cPa tgng nguyên
li u Tuy nhiên, hàm l2>ng RS thu6c nhóm này rDt ít
và rDt d„ b biUn -^i bGi nhi t, trong khi RS3 lo i biUn tính ch u nhi t -2>c 2u tiên sl dRng, RS4 là lo i biUn tính hóa h…c nên vi c ng dRng vào th`c phEm và d2>c phEm b h n chU (A P Nugent et al., 2005; Englyst et al., 1992) NhiBu nghiên c u -ã ch] ra rcng
có mTi liên h ch t gi0a hàm l2>ng amyloza trong nguyên li u ban -9u -Un hàm l2>ng RS2 và c< khi biUn tính bcng v7t lý và sinh h…c -5 t o RS3 nh2ng G
m c -6 khác nhau và tác -6ng khác nhau tùy bi n pháp biUn tính (Birkett AM, & Brown IL (2008),
Trang 2Sievert, D., & Pomeranz, Y (1989) Tinh b6t -7u
xanh là lo i có ch a hàm l2>ng amyloza cao, kho<ng
30% (Li, S., Ward, R., & Gao, Q., 2011) là l`a ch…n
h0u hi u cho vi c làm giàu RS (Bernabé, A M.,
Srikaeo, K., & Schlüter, M 2011) Các nghiên c u vB
tinh b6t kháng tg -7u xanh, - c bi t là các ph2_ng
pháp nhcm nâng cao h_n n0a l2>ng tinh b6t kháng
này còn khá khiêm tTn MRc tiêu cPa nghiên c u này
nhcm xác - nh các thông sT tTi 2u cho quá trình làm
giàu tinh b6t kháng bcng enzyme pullulanaza tg -7u
xanh có hàm l2>ng amyloza cao và xác - nh s` thay
-^i vB m6t sT tính chDt lý-hóa cPa tinh b6t thu -2>c
-5 làm c_ sG cho các nghiên c u phát tri5n ng dRng
tiUp theo
2 V#T LI$U VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U
2.1 Nguyên li
2.1 Nguyên li uuuu
7u xanh sl dRng trong nghiên c u gkm 5 lo i
giTng: DX044, VN123, DX108, VN07, TN182 -2>c
cung cDp bGi Trung tâm Nghiên c u và Phát tri5n
-7u -n thu6c Vi n Cây l2_ng th`c và Cây th`c phEm
Vi t Nam Tinh b6t -7u xanh DX044 -2>c tách d`a
theo ph2_ng pháp cPa Hung và c6ng s` (2013) v3i
m6t vài thay -^i nhs t i phòng thí nghi m Tr2Xng
- i h…c Công nghi p thành phT Hk Chí Minh Tinh
b6t -7u xanh có các ch] tiêu nh2 -6 tinh khiUt:
98,45%; Em: 8.56%; amyloza: 30,44; hàm l2>ng RS:
11,34% -2>c b<o qu<n trong bao bì PE và ghép mí kín
-5 chuEn b cho thí nghi m
Test kit do Công ty Brenntag Vi t Nam cung
cDp, các enzyme -amylaza, amyloglucosidaza,
pullulanaza mua tg Công ty TNHH Sigma Aldrich
Các hóa chDt khác dùng trong phân tích -2>c mua tg
Công ty Merck (Darmstadt, Germany)
2.2 Ph
2.2 Ph2_ng pháp b2_ng pháp b2_ng pháp bTTTT trí thí nghi trí thí nghi trí thí nghi mmm
TTi 2u hóa quá trình làm giàu RS theo Modde5
bcng ph2_ng pháp sl dRng enzyme thPy phân
pullulanaza trên ba yUu tT chính là thXi gian thPy
phân, nkng -6 enzyme thPy phân và t] l tinh b6t:
n23c (w/w) ThXi gian thPy phân (X1) tg 8—24 giX,
nkng -6 enzyme (X2) tTi 2u trong kho<ng kh<o sát tg
20U/gam -Un 50U/gam và t] l tinh b6t: n23c (X3) tg
1:20 -Un 1:10 B<ng tTi 2u hóa th`c nghi m gkm 19
thí nghi m -5 thiUt l7p ph2_ng trình hki quy tg -ó
xác - nh ba thông sT tTi 2u v3i hàm mRc tiêu là hàm
l2>ng RS cao nhDt
MQu tinh b6t -7u xanh -2>c cân 2 gam, -o
l2Xng và tính toán tr23c khi -2a vào trong bình tam
giác 250ml v3i t] l tinh b6t: n23c (w/w) nh2 bT trí trong các thí nghi m Sau -ó các mQu -2>c hk hóa G
1000C trong 10 phút 5 ngu6i G nhi t -6 phòng, -iBu ch]nh pH=5,3 tr23c khi b^ sung enzyme Nkng -6 enzyme pullulanaza b^ sung và thXi gian thPy phân theo bT trí trong thiUt kU kh<o sát, duy trì G nhi t -6
500C trong thXi gian thPy phân BDt ho t enzyme pullulanaza G nhi t -6 900C trong 5p MQu -2>c làm ngu6i và cDp -ông G -180C trong 24h -5 th`c hi n
vi c thoái hóa tinh b6t Sau khi cDp -ông, mQu -2>c sDy khô G 450C trong 24h -5 thu l i tinh b6t sau làm giàu (-6 Em kho<ng 9%) L2u tr0 mQu trong bao bì
PE và ghép mí kín -5 phân tích, ki5m tra, so sánh 2.3 Ph
2.3 Ph2_ng pháp phân tích2_ng pháp phân tích2_ng pháp phân tích
- Hàm l2>ng RS trong tinh b6t -2>c -o bcng test kit cPa Megaenzyme d`a trên quy trình xác - nh RS -2>c tiUn hành theo ph2_ng pháp AOAC 2002.02: MQu tinh b6t -5 khô G nhi t -6 phòng, cân chính xác 100±5 mg B^ sung 4 ml enzyme gkm α-amylaza (10U/ml) và amyloglycosideaza (3U/ml), P 16h G nhi t -6 37OC trong tP lfc (200 vòng/phút) Thêm 4ml ethanol 99% và lfc m nh, ly tâm 1500 vòng/phút trong 10 phút Lo i bs d ch, b^ sung thêm 2ml ethanol 50%, tr6n -Bu sau -ó b^ sung tiUp 6ml ethanol 50% và ly tâm 1500 vòng/phút trong 10 phút (l p l i 2 l9n) Tách bs ph9n d ch, b^ sung 2ml KOH 2M vào ph9n c n, lfc -Bu trong cTc n23c l nh trong
20 phút, thêm 8ml - m natriacetate 1,2M (pH=3,8)
và 0,1ml enzyme amyloglycosidaza (300U/ml), P
50OC trong 30 phút Chuy5n toàn b6 vào bình - nh
m c, - nh m c 100ml Hút 0,1ml tg bình - nh m c vào Tng nghi m, b^ sung thêm 3ml thuTc thl glucoza oxidaza/peroxidaza (GOPOD) và P G 50OC trong 20 phút Sau -ó mang -i -o OD G b23c sóng
510 nm
Hàm l2>ng RS -2>c tính theo công th c:
RS (g//100g mQu) = ∆E x F x 100/0,1 x 1/1000 x 1/W x 162/180 = ∆E x x 90
Trong -ó:
∆E: là -6 hDp thu cPa mQu F: là giá tr cPa chuy5n -^i giá tr hDp thu tg µg glucoza, F = 100µg glucoza/giá tr hDp thu cho 100µg glucoza
100/0,1: hi u ch]nh th5 tích (0,1 ml lDy ra tg 100 ml)
1/1000: chuy5n -^i tg microgram sang miligram
Trang 3W: là khTi l2>ng khô cPa mQu, W = khTi l2>ng x
[(100 — -6 Em)/100)]
100/W: ch] sT bi5u th ph9n tr#m RS trong khTi
l2>ng cPa mQu thl
162/180: h sT chuy5n -^i tg glucoza thành tinh
b6t
- Hàm l2>ng amyloza -2>c xác - nh bcng
ph2_ng pháp quang ph^ hDp thu iod theo ch] dQn cPa
Takeda và Hizukuri (1983) v3i m6t sla -^i nhs Tinh
b6t (10 mg, db) -2>c phân tán trong 0,2 ml ethanol
99% và 1 ml n23c cDt, -7y kín và -un cách thPy G
1000C trong 5 phút Sau khi làm ngu6i -Un nhi t -6
phòng, 0,5 ml dung d ch NaOH 1M -2>c thêm vào và
dung d ch -2>c hòa tan hoàn toàn bcng cách -un
cách thPy trong 10 phút và lfc mni phút Sau -ó,
huyBn phù -2>c -iBu ch]nh pH 6,5 v3i HCl 1M và
pha loãng thành 10 ml bcng n23c cDt LDy 0,4 ml
dung d ch mQu thêm vào 0,4 ml dung d ch iod 0,2%
và -iBu ch]nh cho -Un 10 ml bcng n23c cDt Hnn h>p
-2>c gi0 G nhi t -6 phòng trong 1-2h Sau -ó, dung
d ch -o -6 hDp phR c`c - i chi th`c hi n vi c quét
d<i b23c sóng tg 450 -Un 800 nm v3i m6t thiUt b -o
quang ph^ hDp thu - (UV-160A, Shimadzu, Osaka,
Nh7t B<n) Ph c màu xanh cPa iodine - tinh b6t -2>c
-o G 680 nm -2>c -o theo các b23c trong quy trình
cPa Takeda và c6ng s` (1983) Xác - nh hàm l2>ng
amyloza theo ph2_ng pháp AACC 61-03 (AACC,
1995) v3i m6t sla -^i nhs M6t -2Xng cong hi u
chuEn -ã -2>c thiUt l7p sl dRng hnn h>p amyloza và
amylopectin phân -o n tg tinh b6t lúa mì hàm l2>ng
amyloza cao theo ph2_ng pháp Klucinec và
Thompson (1998) hàm l2>ng amyloza -ã -2>c tính
toán bcng công th c:
AM (%)=110,78 x BV — 24,481, R2=0,9995
Trong -ó: BV là giá tr màu xanh cPa tinh b6t
-2>c -o G 620 nm
- Hình d ng và cDu trúc hi5n vi cPa tinh b6t -7u
xanh -2>c xác - nh thông qua hình <nh SEM M c
-6 kUt tinh cPa tinh b6t -7u xanh -2>c phân tích
bcng ph2_ng pháp nhi„u x tia X (X-ray) ThiUt b -o
màu Minolta CR- 300/310 -2>c dùng -5 xác - nh
màu cPa tinh b6t chuTi
- M c -6 polyme hóa (DPn) -2>c th`c hi n theo
ph2_ng pháp cPa Takeda và c6ng s` (1981)
Ph2_ng trình -2Xng chuEn glucoza nh2 sau:
y=18,29x + 0,0287 (R2=0,9972)
Trong -ó: y là nkng -6 glucoza (µg/ml); x là giá
tr -o quang thu -2>c
LDy 1 ml mQu/glucoza chuEn (5µg/l) rki thêm 0,5ml dung d ch A và 0,5ml dung d ch B un sôi trong 15 phút Làm ngu6i, thêm 2,5 ml dung d ch C
5 yên trong 20 phút rki -o -6 hDp thu G 715nm Dung d ch A: 1g K3Fe(CN)6 pha trong 1 lit n23c cDt, -2a vB pH 9,5 v3i KOH 1N
Dung d ch B: 4,8g Na2CO3; 9,2g NaHCO3; 0,65g KCN - nh m c lên 1 lít v3i n23c cDt
Dung d ch C: 3g FeNH4(SO4)2.12H2O; 2,72ml
H2SO4 -7m - c, - nh m c lên 1 lít v3i n23c cDt
- Kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t -2>c xác - nh theo ph2_ng pháp cPa Sasaki và Matsuki (1988) -2>c mô t< bGi Hung và Morita (2005) Cho 0,16g tinh b6t -2>c chuEn b trong Tng nghi m 5ml dung
d ch AgNO3 0,1% -2>c thêm vào thay cho n23c cDt -5
vô ho t enzyme α-amylaza Sau -ó, hnn h>p -2>c lfc -Bu trong 10 phút, và -un cách thPy G các nhi t -6
50oC, 60oC, 70oC, 80oC, 90oC trong 10 phút TiUp theo, hnn h>p -2>c làm ngu6i nhanh bcng n23c l nh trong 5 phút và ly tâm tách n23c trong 4 phút v3i tTc -6 ly tâm 1700 vòng/ phút CuTi cùng, khTi l2>ng ph9n lfng -…ng trong Tng ly tâm -2>c cân, và kh< n#ng tr2_ng nG -2>c xác - nh là ph9n lfng -…ng còn
l i so v3i mQu ban -9u (g/g)
2.4 Ph 2.4 Ph2_ng pháp x2_ng pháp x2_ng pháp xllll l l l lý sý sý sTTTT li li li uuuu
- ST li u là trung bình cPa 3 l9n l p l i thí nghi m KUt qu< -2>c phân tích thTng kê trên ph9n mBm Microsoft Excel và Statgaphics v3i p < 0,05 Ph9n mBm Modde 5: thiUt kU th`c nghi m tTi 2u hóa, xl lý sT li u tTi 2u hóa -2a ra ph2_ng trình hki quy
3 K T QU VÀ TH O LU#N 3.1 K
3.1 KUUUUt qut qut qu<<<< t t t tTTTTi i i i 2u hóa quá tr2u hóa quá tr2u hóa quá trình làm giàu tinh ình làm giàu tinh bbbb6666t kháng trong tinh bt kháng trong tinh bt kháng trong tinh b6666t amyloza cao (DX044)t amyloza cao (DX044)t amyloza cao (DX044) KUt qu< tTi 2u hóa trong làm giàu tinh b6t kháng v3i tinh b6t -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao -2>c th5 hi n qua b<ng 1, hình 1 và hình 2
Ph2_ng trình hki quy tg quá trình làm giàu RS v3i tinh b6t -7u xanh DX044 thu -2>c là:
Y = 57,22 + 5,77X1 + 7,39X2 — 10,64X1 — 5,90X2 — 2,01X1X2
Theo ph2_ng trình hki quy, biUn X3, X3, X1X3,
X2X3 không có ý nghya thTng kê Các thông sT R2, Q2
Trang 4và p-value thsa mãn các -iBu ki n -2>c -2a ra Trong
-ó, nkng -6 là yUu tT có s c <nh h2Gng l3n nhDt -Un
quá trình làm giàu RS -Ti v3i tinh b6t -7u xanh
DX044, tiUp -Un là yUu tT thXi gian P enzyme T] l
gi0a b6t: n23c không có <nh h2Gng -áng k5 -Un quá
trình này
B
B<<<<ng 1 ng 1 ng 1 KKKUUUUt qut qut qu<<<< xác - xác - xác - nh hàm lnh hàm lnh hàm l2222>>>>ng RS trong các thí ng RS trong các thí
nghi
nghi m cm cm cPPPPa quá tra quá tra quá trình tình tình tTTTTi i i i 2u hóa v2u hóa v2u hóa v3333i tinh bi tinh bi tinh b6666t -t -t -7777u u
xanh có amyloza cao (gi
xanh có amyloza cao (giTTTTng DX044)ng DX044)
TT ThXi
gian
(giX)
Nkng -6 (U/g)
TJ l tinh b6t: n23c (w/w)
Hàm l2>ng
RS (%)
1 8 20 1:20 23,55
2 24 20 1:20 39,31
3 8 20 1:20 25,41
4 24 20 1:20 40,81
5 8 50 1:10 47,28
6 24 50 1:10 53,83
7 8 50 1:10 43,82
8 24 50 1:10 52,32
9 8 35 1:15 40,46
10 24 35 1:15 51,97
11 16 35 1:15 57,72
12 16 35 1:15 56,04
13 16 20 1:20 48,07
14 16 50 1:10 53,83
15 16 35 1:15 57,55
16 16 35 1:15 57,19
17 16 35 1:15 57,72
18 16 35 1:15 57,46
19 16 35 1:15 57,63
D`a vào ph2_ng trình ta thDy nkng -6 enzyme là
yUu tT tác -6ng m nh nhDt -Un hi u suDt quá trình
làm giàu RS KUt qu< xl lý sT li u có R2=0,973;
Q2=0,789 thsa mãn R2>0,9, Q2>0,6 (J Gabrielsson và c6ng s`, 2002) nên ph2_ng trình hki quy t2_ng thích v3i sT li u th`c nghi m -ã có (Hình 1)
k th mô t< mTi t2_ng quan cPa 3 yUu tT kh<o sát -2>c trình bày G hình 1 Thông sT tTi 2u cPa mô hình - t G thXi gian: 17,5h; nkng -6: 45U/g và t] l tinh b6t: n23c là 1:20 Giá tr RS cao nhDt - t -2>c là 60,98%
Theo hình 2, hàm l2>ng RS - t cao nhDt khi nkng -6 và thXi gian t2_ng tác t i nh0ng -i5m có màu -s t i v trí uTn cong cPa bB m t -áp ng Khi thXi gian thPy phân cPa enzyme thDp thì nkng -6 enzyme thPy phân ph<i t#ng lên thì hi u suDt làm giàu RS m3i - t -2>c kUt qu< cao
Ki5m tra tính chính xác cPa ph2_ng trình hki quy, kUt qu< thu -2>c hàm l2>ng RS là 61,35% trong khi sT li u tính toán trên mô hình là 60,98% (p<0,05) Nh2 v7y, các thông sT ky thu7t tTi 2u cPa mô hình là t2_ng thích v3i các -iBu ki n thí nghi m th`c tU Tóm l i, các yUu tT trên <nh h2Gng -Un hàm l2>ng RS trong các mQu thí nghi m Ngoài ra, khi quan sát kích th23c h t tinh b6t (qua kUt qu< chRp ZAM) và kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t cing có tác -6ng tg các thông sT tTi 2u cPa quá trình làm giàu trong khi không có s` khác bi t vB cDu trúc tinh th5, hình d ng và tr ng thái bB m t h t gi0a các mQu tinh b6t
Hình 1 K Hình 1 KUUUUt qut qut qu<<<< t t t t2_ng quan gi2_ng quan gi2_ng quan gi0000a ha ha h s s sTTTT R R2222 và Q2222
Hình 2 Mô hình hóa k
Hình 2 Mô hình hóa kUUUUt qut qut qu<<<< t t t tTTTTi i i i 2u hóa th2u hóa th2u hóa th````c nghic nghic nghi m quá trm quá trm quá trình làm giàu tinh bình làm giàu tinh bình làm giàu tinh b6666t kháng trong tinh bt kháng trong tinh bt kháng trong tinh b6666t -t -t -7777u u
xanh DX044 xanh DX044
Trang 53.2 K
3.2 KUUUUt qut qut qu<<<< xác - xác - xác - nh mnh mnh m6666t st st sTTTT tính ch tính ch tính chDDDDt lýt lýt lý hóa chóa chóa cPPPPa a
m
mQQQQu tinh bu tinh bu tinh b6666t -t -t -7777u xanh tr2u xanh tr2u xanh tr23333c và sau khi làm giàu.c và sau khi làm giàu.c và sau khi làm giàu
3.2.1 Hàm l2>ng amyloza và m c -6 polyme hóa
(DPn)
Ch] tiêu MQu tinh
b6t DX044 Hàm l2>ng amyloza (%) tr23c làm
Hàm l2>ng amyloza (%) sau làm giàu 67,15±1,79
DPn tr23c làm giàu (-_n v Glucoza) 36
DPn sau làm giàu (-_n v Glucoza) 6
Tr23c khi làm giàu, m c -6 trùng h>p các l…ai tinh b6t -7u xanh khá l3n, mni nhánh trung bình có
36 -_n v glucoza Sau khi b b“ nhánh bGi enzyme pullulanaza, kích th23c chuni glucoza gi<m -i -áng k5, giá tr DPn trung bình là 6 KUt qu< này khá t2_ng -kng v3i C G Oates, Singapore (1990) khi nghiên c u trên-7u xanh Các chuni amylopectin b cft thành tgng nhánh nhs, làm gia t#ng thêm l2>ng amyloza tg 30,44% lên 67,15%, sau thoái hóa, kh< n#ng kUt tinh và t o xofn kép cPa amyloza cao, qua -ó làm giàu hàm l2>ng RS
3.2.2 KUt qua chRp SEM
Hình 3 Hình ch Hình 3 Hình chRRRRp ZAM hp ZAM hp ZAM h t tinh bt tinh bt tinh b6666t DX044 trt DX044 trt DX044 tr22223333c và sau làm giàuc và sau làm giàuc và sau làm giàu KUt qu< chRp SEM cPa tinh b6t tr23c và sau làm
giàu -2>c mô t< trong hình 3 Tinh b6t -7u xanh t`
nhiên có nhiBu hình d ng khác nhau, kích th23c nhs
tg 7,75 -13,3µm, bB m t tr_n láng KUt qu< này phù
h>p v3i nghiên c u cPa El-Sayed Ali Abdel-Rahman
và c6ng s` (2008) Kích th23c nhs g…n v3i bB m t
nh”n m n là nh0ng tiêu chí kh•ng - nh kh< n#ng
kháng cPa tinh b6t -7u xanh do kh< n#ng tiUp xúc
v3i enzyme tiêu hóa khó kh#n h_n Tuy nhiên tinh
b6t sau làm giàu th5 hi n bB m t gk ghB -óng vón,
kUt dính iBu này cho thDy -ã có s` xofn cPa các
m ch amyloza và kUt dính ch t v3i nhau t o khTi do
v7y tính kháng cPa tinh b6t t#ng lên
3.2.3 KUt qua chRp X-ray
KUt qu< chRp XRD cPa các lo i h t tinh b6t -7u xanh tr23c và sau làm giàu xuDt hi n các peak -_n G
50, 110, 150, peak kép G 180 và 220 (Hình 4) cho thDy tinh b6t -7u xanh kh<o sát có cDu trúc tinh th5 lo i
C iBu này t2_ng -kng v3i kUt qu< nghiên c u cPa
Chung, H J., Liu, Q., & Hoover, R (2009) Tuy nhiên, sau làm giàu các peak xuDt hi n rõ ràng h_n, các peak thDp, r6ng và nhiBu h_n h_n so v3i tr23c làm giàu iBu này cho phép kh•ng - nh kh< n#ng kháng cPa tinh b6t -7u xanh là có c_ sG Các lo i tinh b6t lo i B và C là nh0ng lo i có kh< n#ng kháng cao h_n v3i cDu trúc tinh th5 lo i A nh2 kh•ng - nh cPa nhiBu nghiên c u nh2 Alfonso Martín Bernabé và c6ng s` (2011)
Trang 6Hình 4
Hình 4 kkkk th th th XRD c XRD c XRD cPPPPa tinh ba tinh ba tinh b6666t -t -t -7777u xanh Du xanh Du xanh DX044 X044
tr2 tr23333c và sau khi làm giàuc và sau khi làm giàuc và sau khi làm giàu
Hình 5 Kh Hình 5 Kh<<<< n#ng tr2_ng n n#ng tr2_ng n n#ng tr2_ng nGGGG c c cPPPPa ma ma mQQQQu tinh bu tinh bu tinh b6666t t t t tr2
tr23333c và sau làm giàu c và sau làm giàu c và sau làm giàu
Chú thích: DX044T: tinh b6t -7u xanh giTng DX044 tr23c làm giàu, DX044S: tinh b6t -7u xanh giTng DX044 sau làm giàu
3.2.4 Kh< n#ng tr2_ng nG
Hình 5 th5 hi n kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t
-7u xanh DX044 tr23c và sau làm giàu G các nhi t -6
khác nhau KUt qu< cho thDy, m c -6 tr2_ng nG cPa
tinh b6t t#ng khi nhi t -6 t#ng Hình 5 cing ch] ra
rcng kh< n#ng tr2_ng nG -2>c chia thành 2 giai -o n
rõ r t: giai -o n tr2_ng nG ch7m tg 500C -Un 600C và
giai -o n tr2_ng nG rDt nhanh tg 600C -Un 900C
Sau làm giàu, kUt qu< cho thDy kh< n#ng tr2_ng
nG gi<m h_n nhiBu so v3i tinh b6t tr23c làm giàu,
-iBu -ó ch ng ts có s` gia t#ng m nh vB hàm l2>ng
amyloza và các m ch amyloza t o ra sau khi -2>c b“
nhánh bcng pullalaza có s` tái sfp xUp l i t o ra các
vùng kUt tinh hoàn h<o -ây là dDu hi u cPa vi c gia
t#ng tinh b6t kháng iBu này cing cho phép kh•ng
- nh, h t có hàm l2>ng amyloza nhiBu h_n sh tr2_ng
nG ch7m h_n so v3i h t tinh b6t giàu amylopectin
(Colonna & Mercier, 1985) Quá trình tr2_ng nG cPa
tinh b6t sau làm giàu cing -2>c chia làm 2 pha rõ r t
h_n so v3i tinh b6t tr23c làm giàu
4 K T LU#N
Thông sT tTi 2u cho mQu DX044 là 45U/g; 17,5h
thPy phân; tJ l tinh b6t: n23c là 1:20 Hàm l2>ng RS
cao nhDt - t -2>c là 60,98% Tinh b6t tr23c và sau
làm giàu -Bu có cDu trúc tinh th5 lo i C Hình d ng
thay -^i tg d ng h t sang d ng khTi kUt tinh DPn
gi<m tg 36 xuTng còn 6, amyloza t#ng lên tg
30,44%-60,47% 6 tr2_ng nG gi<m sau quá trình làm giàu
Quá trình làm giàu tinh b6t kháng tg tinh b6t
-7u xanh, nkng -6 enzyme là yUu tT có s c <nh
h2Gng l3n nhDt, sau -ó là thXi gian thPy phân cPa enzyme và t] l b6t: n23c Nh2 v7y, hàm l2>ng RS2 và
RS3 b <nh h2Gng bGi các yUu tT kh<o sát và chúng có s` liên quan m7t thiUt -Un s` thay -^i cPa hàm l2>ng amyloza cing nh2 kích th23c h t tinh b6t và kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t nh2ng không có s` tác -6ng -Un cDu trúc tinh th5, hình d ng và tr ng thái
bB m t h t cPa các mQu tinh b6t
LLLL¥¥¥I CI CI CœœœM ¦NM ¦NM ¦N
Nghiên c u -2>c tài tr> bGi Tr2Xng i h…c Bách khoa, HQG-HCM trong khuôn kh^ B tài mã
sT T911-KTHH-2017-06
TÀI LI$U THAM KH O
1 Abdel-Rahman, E S A., Fishawy, F A., El-Geddawy, M A., Kurz, T., & El-Rify, M N (2008) Isolation and physico-chemical characterization of mung bean starches International journal of food engineering, 4(1)
2 Abdel-Rahman, E S A., Fishawy, F A., El-Geddawy, M A., Kurz, T., & El-Rify, M N (2008) Isolation and physico-chemical characterization of mung bean starches International journal of food engineering, 4(1)
3 Bernabé, A M., Srikaeo, K., & Schlüter, M (2011) Resistant starch content, starch digestibility and the fermentation of some tropical starches in vitro Food Digestion, 2(1-3), 37-42
Trang 74 Birkett AM, & Brown IL (2008) Resistant
starch and health In: Hamaker BR, editor
Technology of functional cereal products CRC
Press West Palm Beach, FL, 63-85
5 Chau, P N B (2014) Study on resistant
starch Production from mung bean, black bean and
white bean by heat-moisture and annealing
treatments (Doctoral diszartation, International
University HCMC, Vietnam)
6 Chung, H J., Liu, Q., & Hoover, R (2009)
Impact of annealing and heat-moisture treatment on
rapidly digestible, slowly digestible and resistant
starch levels in native and gelatinized corn, pea and
lentil starches Carbohydrate Polymers, 75(3),
436-447
7 Colonna, P., & Mercier, C (1985)
Gelatinization and melting of maize and pea starches
genotypes Phytochemistry, 24(8), 1667-1674
8 Englyst HN; Et al (1992) Classification and
measurement of utritionally important starch
fractions Eur J Clin Nutr, 46, 33-50
9 Fuentes-Zaragoza, E., Riquelme-Navarrete,
M J., Sánchez-Zapata, E., & Pérez-Álvarez, J A
(2010) Resistant starch as functional ingredient: A
review Food Rezaarch International, 43(4), 931-942
10 Gabrielsson, J., Lindberg, N O., &
Lundstedt, T (2002) Multivariate methods in
chemometrics, 16(3), 141-160
11 Hizukuri, S., Takeda, Y., Yasuda, M., &
Suzuki, A (1981) Multi-branched nature of amyloza
enzymes Carbohydrate Rezaarch, 94(2), 205-213
12 Klucinec, J D., & Thompson, D B (1998)
Fractionation of high-amyloza maize starches by
differential alcohol precipitation and chromatography
of the fractions Cereal Chemistry, 75(6), 887-896
13 Li S, Ward R, & Gao Q (2011) Effect of
heat-moisture treatment on the formation and
physicochemical properties of resistant starch from mung bean (Phazaolus radiatus) starch Food Hydrocolloid, 25, 1702-1709
14 Li, S., Gao, Q., & Ward, R (2011)
Physicochemical properties and in vitro digestibility
of resistant starch from mung bean (Phazaolus radiatus) starch Starch‐Stärke, 63(3), 171-178
15 Morita, T., Hayashi, J., Motoi, H., Yagishita, T., Takeya, K., Sugiyama, K., et al (2005) In vitro and in vivo digestibility of recrystallized amyloza and its application for low glycemic foods Journal of Food Science, 70(3), S179—S185
16 Nugent A P (2005) Health properties of resistant starch British Nutrition Foundation
Nutrition Bulletin, 30, 27-54
17 Oates C G (1997) Towards an understanding of starch granule structure and hydrolysis Trends in Food Sci Technol, 8, 375-382
18 Oates, C G (1990) Fine structure of mung bean starch: An improved method of
fractionation Starch‐Stärke, 42(12), 464-467
19 Sandhu, K S., & Lim, S T (2008) Digestibility of legume starches as influenced by
properties Carbohydrate polymers, 71(2), 245-252
20 Sievert, D., & Pomeranz, Y (1989) Enzyme-resistant starch I Characterization and evaluation by enzymeatic, thermoanalytical, and microscopic methods Cereal Chem, 66(4), 342-347
21 Soral-Smietana, M., & Wronkowska, M
(2000) Resistant starch of pea origin Żywność
Nauka Technologia Jakość Suplement, 2(07)
22 Takeda, C., Takeda, Y., & Hizukuri, S
starch Cereal Chem, 60(3), 212-216
23 Van Hung, P., & Morita, N (2005)
digestibility of starch from edible canna (Canna
Polymers, 61(3), 314-321
Trang 8OPTIMIZATION OF THE FACTORS AFFECTING HIGH
OPTIMIZATION OF THE FACTORS AFFECTING HIGH AMYLOZA MUNGBEAN RESISTANT AMYLOZA MUNGBEAN RESISTANT STARCH (RS) ENRICHMENT AND ITS CHANGES IN PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES BY
PULLUL PULLULANAZA ENZYMEANAZA ENZYMEANAZA ENZYME Nguyen Thi Mai Huong1111, Phan Ngoc Hoa2222, Pham Van Hung3333
1 Institute of biotechnology and foodtechnology, Industrial University of Ho Chi Minh city
2Food Technology Department, Ho Chi Minh city University of Technology
3 School of Biotechnology, International University
Summary Summary The objective of this study was to optimize the parameters for the resistant starch enrichment by pullulanaza enzyme (enzyme concentration, hydrolysis time, the ratio between starch and water) from high-amyloza mungbean starch and to analyze the changes in some physicochemical properties of the obtained starch (resistant starch content, amyloza content, shape, size-ZAM, crystal structure-Xray, DPn, swelling power) The DX044 mungbean type was zalected from the five most popular varieties in Vietnam with the highest amyloza content of 30.44% Optimization was performed with three conditions of enzyme concentrations with a survey range at 20U/g - 50 U/g, the hydrolysis time at 8-24 hours and the starch: water ratio from 1:20 to 1:10 The RS content was determined by the Mega Enzyme test kit, physicochemical properties were determined before and after the enrichment at the optimal condition The results showed that the optimal concentration of enzyme was 45U/g; the ideal hydrolysis time of enzyme was 17.5 hours; the best proportion in weight of starch and water was 1:20, with the highest RS content was 60.98% (538% increaza compared to before the enrichment); the amyloza content increazad from 30.44% to 60.47%; the resistant starch content ranged from 23.55 to 57.95; crystal structure was C-type for both pre-enriched and pre-enriched starch; DPn decreazad from 36 to 6; the swelling power decreazas after enrichment The enrichment of high-amyloza mungbean starch was strongly influenced by two factors: the enzyme concentration and the hydrolysis time among the three factors investigated The increaza in RS content after the enzymatic enriched resistant starch method was significant and correlated strongly with the increaza in amyloza content and the change in DPn index, shape and swelling in the starch obtained
Keywords:
Keywords: Optimization, pullulanaza enzyme, mungbean starch, resistant starch, physicochemical properties
Ng2
Ng2XXXXi phi phi ph<<<<n bin bin bi n: PGS.TS Nguyn: PGS.TS Nguyn: PGS.TS Nguy„„„„n Duy Thn Duy Thn Duy Th nhnhnh
Ngày nh
Ngày nh7777n bài: n bài: n bài: 17/11/2017
Ngà
Ngày thông qua phy thông qua phy thông qua ph<<<<n bin bin bi n: n: n: 19/12/2017
Ngày duy
Ngày duy t -#ng: t -#ng: t -#ng: 26/12/2017