Ảnh hưởng của electron beam lên sự thay đổi cấu trúc và các tính chất hóa lý của maltodextrin

Nhiệm vụ của khóa luận: Mô tả đặc điểm cấu trúc của maltodextrin dựa trên phương pháp phổ FTIR, sự thay đổi các tính chất về mặt hóa lý của maltodextrin như: sự thay đổi hàm lượng acid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ẢNH HƯỞNG CỦA ELECTRON BEAM LÊN

SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HÓA LÝ

CỦA MALTODEXTRIN

GVHD: TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: NGUYỄN THỊ MINH HIẾU MSSV: 12116029

S K L 0 0 4 8 0 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MÃ SỐ: 2016-12116029

ẢNH HƯỞNG CỦA ELECTRON BEAM LÊN

SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC VÀ CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA MALTODEXTRIN

GVHD: TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: NGUYỄN THỊ MINH HIẾU MSSV: 12116029

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiếu

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Ảnh hưởng của Electron beam lên sự thay đổi cấu trúc và các tính

chất hóa lý của maltodextrin

2 Nhiệm vụ của khóa luận: Mô tả đặc điểm cấu trúc của maltodextrin dựa trên phương

pháp phổ FTIR, sự thay đổi các tính chất về mặt hóa lý của maltodextrin như: sự thay

đổi hàm lượng acid tự do và màu sắc, sự thay đổi chỉ số DE và độ nhớt intrinsic cũng

như tính chất tạo màu với iodine của các mẫu maltodextrin trước và sau xử lý chiếu

xạ Electron beam

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2016

4 Ngày hoàn thành khóa luận: 01/07/2016

5 Họ tên người hướng dẫn 1: TS Trịnh Khánh Sơn

Phần hướng dẫn: Toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày tháng năm 2016

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Công Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm- Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tận tình truyền đạt kiến thức trong thời gian qua

Xin cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS Trịnh Khánh Sơn trong suốt thời gian làm luận văn

Xin cảm ơn các thầy cô bộ môn Công Nghệ Môi Trường – Khoa Công Nghệ Hóa Học

và Thực Phẩm – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM và các anh chị tại Trung Tâm Nghiên Cứu Chiếu Xạ - Linh Trung đã tạo điều kiện cho em hoàn thành thí nghiệm

Chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày 25 tháng 07 năm 2016

Ký tên

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

TÓM TẮT KHÓA LUẬN x

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Tinh bột và tinh bột biến tính 1

1.1.1 Tinh bột và cấu trúc hóa học của tinh bột của tinh bột 1

1.1.2 Tinh bột biến tính 2

1.2 Maltodextrin 3

1.2.1 Định nghĩa 3

1.2.2 Quá trình sản xuất maltodextrin 3

1.2.1 Thành phần cấu tạo của maltodextrin 5

1.2.2 Tính chất của maltodextrin 6

1.3 Phương pháp chiếu xạ 11

1.3.1 Giới thiệu và phân loại 11

1.3.2 Ảnh hưởng của việc chiếu xạ và một số quy định về liều chiếu 12

1.3.3 Hệ thống chiếu xạ EB và cơ chế tác động 16

1.4 Các công trình nghiên cứu trước đây 18

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 19

2.1 Địa điểm và thời gian thực hành thí nghiệm 19

2.2 Maltodextrin 19

2.3 Hóa chất 19

2.4 Phương pháp nghiên cứu 20

2.4.1 Chiếu xạ EB trên maltodextrin 20

2.4.2 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến hàm lượng acid tự do (FA) của maltodextrin 20

2.4.3 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến màu sắc của maltodextrin 21

2.4.4 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến sự thay đổi đương lượng dextrose (DE) của maltodextrin 21

2.4.5 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến sự thay đổi độ nhớt intrinsic của maltodextrin 22

2.4.6 Tính chất tạo màu với Iodine 23

2.4.7 Đặc điểm cấu trúc của maltodextrin bằng phồ hồng ngoại FTIR 23

2.5 Xử lý thống kê 24

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25

3.1 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến hàm lượng acid tự do (FA) của maltodextrin 25

3.2 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến màu sắc của maltodextrin 27

3.3 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến sự thay đổi đương lượng dextrose (DE) của maltodextrin 29

3.4 Ảnh hưởng của liều chiếu EB đến sự thay đổi độ nhớt intrinsic của maltodextrin 31 3.5 Tính chất tạo màu với Iodine 35

3.6 Mô tả đặc điểm cấu trúc của maltodextrin bằng phổ hồng ngoại FTIR 38

3.1 Ma trận tương quan Pearson giữa các tính chất của mẫu maltodextrin 43

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cấu tạo của amylose và amylopectin 1

Hình 1.2: Thành phần cấu tạo chính của maltodextrin 5

Hình 1.3: Hệ thống chiếu xạ EB 16

Hình 1.4: Ảnh hưởng của việc chiếu xạ đến mạch tinh bột 17

Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 20

Hình 3.1: Mối tương quan giữa liều xạ EB và giá trị FA của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 26

Hình 3.2: Mối tương quan giữa liều xạ EB và giá trị DE của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 30

Hình 3.3: Mối tương quan giữa nồng độ và giá trị độ nhớt reduced của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 33

Hình 3.4: Mối tương quan giữa liều xạ EB và khối lượng phân tử trung bình của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 34

Hình 3.5: Mối tương quan giữa liều xạ EB và mức độ polymer hóa (DP) của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 34

Hình 3.6: Cường độ hấp thu phức maltodextrin – iodine của mẫu maltodextrin chưa xử lý

(MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều

chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 37

Hình 3.7: Cường độ hấp thu phức maltodextrin – iodine của mẫu maltodextrin chưa xử lý

(MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) tại đỉnh 350 và 610 37

Hình 3.8: Phổ FTIR của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB:

maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 42

Hình 3.9: Cường độ hấp thu tại các đỉnh của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các

mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 42

DANH MỤC BẢNG

Bả ng 1.1: Liều chiếu giới hạn quy định cho một số nhóm thực phẩm 14

Bả ng 3.1: Kết quả hàm lượng acid tự do của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các

mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 26

Bả ng 3.2: Giá trị về màu sắc của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu

xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 28

Bả ng 3.3: Hàm lượng đường khử (RP) và chỉ số DE của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0)

và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 30

Bả ng 3.4: Giá trị độ nhớt intrinsic; khối lượng phân tử trung bình và mức độ polymer hóa

của mẫu maltodextrin chưa xử lý (MD0) và các mẫu qua chiếu xạ EB: maltodextrin liều chiếu 1 kGy (MD1), maltodextrin liều chiếu 2.7 kGy (MD2.7), maltodextrin liều chiếu 5 kGy (MD5) và maltodextrin liều chiếu 7 kGy (MD7) 33

Bả ng 3.5: Đỉnh hấp thu các nhóm chủ yếu của mẫu maltodextrin 41

Bả ng 3.6: Ma trận tương quan Pearson’s giữa các tính chất của các mẫu maltodextrin 45

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DE: Dextrose equivalent (Đương lượng dextrose)

DNS: Dinitro Salicylic Acid

DP: Degree of polymerization (Mức độ polymer hóa)

EB: Electron Beam (Chùm tia điện tử)

FA: Free acidity (Hàm lượng acid tự do)

FTIR: Fourier transform infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier) IV: Intrinsic viscosity (Độ nhớt intrinsic)

M: Molecular weight (Khối lượng phân tử trung bình)

RP: Reducing power (Hàm lượng đường khử)

W: Whiteness (Chỉ số độ trắng)

xạ từ 0kGy đến 7kGy, chúng tôi nhận thấy rằng dưới tác dụng của EB thì các tính chất hóa

lý như hàm lượng acid tự do (FA), màu sắc, đương lượng dextrose (DE) tăng lên còn độ nhớt intrinsic (IV), khối lượng phân tử trung bình (M) và mức độ polymer hóa (DP) của maltodextrin thì lại giảm theo chiều tăng liều chiếu xạ EB Đặc tính cấu trúc của maltodextrin trước và sau chiếu xạ đã được mô tả thông qua phổ FTIR và dựa vào tính chất tạo màu với iodine chúng tôi đã nhận thấy dấu hiệu xuất hiện liên kết ngang của maltodextrin ở liều chiếu thấp 1 kGy

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tinh bột và tinh bột biến tính

1.1.1 Tinh bột và cấu trúc hóa học của tinh bột của tinh bột

Tinh bột là chất dự trữ của thực vật, nó có nhiều trong tự nhiên và là sản phẩm của quá trình quang hợp cây xanh Đây là nguồn cung cấp carbohydrate quan trọng trong chế độ dinh dưỡng của con người cũng như của nhiều loại động vật

Hạt tinh bột gồm hai loại alphaglucan: amylose và amylopectin, chúng chiếm khoảng 98-99% trọng lượng khô Tỉ lệ giữa hai loại polysaccharides này thay đổi tùy thuộc vào các loại tinh bột khác nhau Các loại tinh bột nghèo amylose chứa ít hơn 15% amylose, tinh bột bình thường chứa 20-35% và tinh bột giàu amylose chứa nhiều hơn 40% amylose Giữa amylose và amylopectin có sự khác nhau về hình dạng và cấu trúc (Tester, Karkalas và Qi, 2004)

Hi ̀nh 1.1: Cấu tạo của amylose và amylopectin (Moorthy, 2004)

Amylose là polymer mạch thẳng được cấu tạo từ các phân tử đường D-glucose liên kết với nhau bởi liên kết α- 1,4 glucoside và có một lượng nhỏ liên kết α-1,6 glucoside tạo nhánh chứa trong amylose Tuy nhiên do lượng nhánh này xuất hiện rất ít và các nhánh này dài nên

có thể xem amylose là một polyme mạch thẳng Mỗi phân tử amylose có một đầu khử và một đầu không khử Amylose có khối lượng phân tử nhỏ hơn amylopectin, nằm trong khoảng

104 đến 105, mức độ polymer hóa (DP) của amylose nằm trong khoảng từ 250-1000 gốc glucose (Wrolstad, 2012)

Amylopectin có cấu tạo mạch nhánh và mạch thẳng kết hợp nhau do các phân tử đường

α – D-glucose liên kết nhau bằng liên kết α- 1,4 glucoside tạo các đoạn mạch thẳng, còn liên kết α- 1,6 glucoside (chiếm khoảng 5 % số phân tử α – D-glucose) sẽ giúp tạo mạch nhánh Mỗi phân tử amylopectin chỉ có một đầu khử duy nhất và rất nhiều đầu không khử Amylopectin có khối lượng phân tử lớn hơn amylose, và nằm trong khoảng 106 - 108 với mức độ DP nằm trong khoảng 5000 đến 50000 đơn vị glucose

1.1.2 Tinh bột biến tính

Biến tính tinh bột là làm thay đổi cấu trúc và tác động đến các liên kết hydro một cách

có kiểm soát nhằm nâng cao và mở rộng các ứng dụng của nó Những thay đổi này diễn ra

ở cấp độ phân tử, có rất ít và hầu như không có sự thay đổi nào xuất hiện bề mặt hạt tinh bột (Moorthy, 2004) Việc biến tính tinh bột giúp khắc phục được những điểm bất lợi của nó như không tan trong nước, độ nhớt thấp hay sự thoái hóa tinh bột Các phương pháp biến tính được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm:

 Biến tính bằng phương pháp hóa học : Biến tính bằng phương pháp hóa học được thực hiện trên ba trạng thái của tinh bột là huyền phù, bột nhão và rắn Các biến đổi hóa học phổ biến nhất gồm: quá trình oxy hóa, ester hóa, ether hóa, và liên kết ngang Kết quả là giúp tăng cường sự ổn định của các phân tử tinh bột trước các tác động của cơ học, acid, nhiệt độ (Cui, 2005)

 Biến tính bằng phương pháp vật lý: Phương pháp vật lý chủ yếu được ứng dụng để biến đổi cấu trúc hạt của tinh bột và chuyển đổi tinh bột dạng tự nhiên không tan thành dạng tinh bột có thể hòa tan trong nước lạnh hay tinh bột có vùng tinh thể nhỏ Các phương pháp vật lý thường dùng là xử lý nhiệt ẩm, hồ hóa, và ủ

 Biến tính bằng phương pháp enzyme: Phương pháp này sử dụng enzyme để thủy phân tinh bột Tùy thuộc vào mức độ thủy phân enzyme mà tạo nên các chuỗi dài ngắn khác nhau cho ra các sản phẩm tương ứng khác nhau như glucose, maltose, oligosacharide, polysacharide (Moorthy, 2004) Có rất nhiều enzyme được sử dụng trong quá trình thủy phân tinh bột nhưng phổ biến nhất là α-amylase, β-amylasevà glucoamylase

1.2 Maltodextrin

1.2.1 Định nghĩa

Maltodextrin được xem là một loại tinh bột biến tính có công thức phân tử (C6H10O5)n.H2O, được tạo ra bằng quá trình thủy phân tinh bột không hoàn toàn Maltodextrin được cấu tạo bao gồm các liên kết α – 1,4 – D – glucose oligomer/polymer với đương lượng dextrose (chỉ số DE) dưới 20 (Klinkesorn, Sophanodora, Chinachoti và McClements, 2004) Maltodextrin có phân bố khối lượng phân tử lớn và thường tồn tại dưới dạng bột màu trắng hoặc ở dạng dung dịch cô đặc Trái ngược với tinh bột thông thường, đây là loại có thể tan tốt trong nước

Với các tính chất đặc trưng như có độ ngọt thấp, không mùi, không vị, độ nhớt vừa phải, maltodextrin được sử dụng như một loại phụ gia thực phẩm và đặc biệt là sử dụng như một chất trợ sấy trong quá trình sấy phun các loại hương và gia vị, làm chất mang cho các các chất ngọt tổng hợp, ổn định cấu trúc hay được dùng để thay thế chất béo, tạo màng, … (Marchal, Beeftink và Tramper, 1999; Wang và Wang, 2000)

1.2.2 Quá trình sản xuất maltodextrin

Maltodextrin được sản xuất bằng cách tiến hành thủy phân tinh bột xuống thành các glucose polymer với chiều dài chuỗi trung bình là từ 5 đến 10 đơn vị glucose Trên lý thuyết,

ta có thể tiến hành quá trình thủy phân bằng enzyme (α – amylase, 1,4-α-D-glucan hydrolase, EC 3.2.1.1) hoặc acid (thông thường là acid hydrochloric) trong quá trình sản xuất

glucano-Với phương pháp thủy phân dưới tác dụng của acid, tinh bột sẽ được thủy phân với acid HCl ở nồng độ 0,02 – 0,03 M tại 135 – 150oC trong thời gian từ 5 – 8 phút, quá trình điều chỉnh DE được thực hiện bằng cách thay đổi nhiệt độ phản ứng trong một khoảng thời

gian cố định Sau đó, dung dịch thủy phân sẽ được tiến hành lọc màu và cô đặc Tuy nhiên trên thực tế, việc sử dụng acid để thủy phân tạo ra quá nhiều glucose tự do và do đó maltodextrin sau quá trình sản xuất có khuynh hướng bị thoái hóa mạnh và kết quả là tạo ra dung dịch đục Các mảnh tinh bột thẳng trong sản phẩm thủy phân có chỉ số DE thấp sẽ tái kết hợp với nhau tạo thành một khối không tan dẫn đến dung dịch bị đục, điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình ứng dụng maltodextrin Vì thế, quá trình sản xuất maltodextrin thương mại sẽ được thực hiện bằng phương pháp thủy phân tinh bột bằng enzyme (Morehouse, 1972)

Huyền phù tinh bột ban đầu được hóa lỏng bằng cách đun nóng ở nhiệt độ 70 – 90oC tại pH trung tính và phản ứng với α – amylase có nguồn gốc từ vi khuẩn để có chỉ số DE từ

2 - 15 Tinh bột sau thủy phân ở dạng lỏng được hấp trong autoclave ở 110 – 150oC để hồ hóa hoàn toàn phần tinh bột còn lại sau đó được làm nguội và tiếp tục xử lý enzyme để đạt được DE mong muốn

Maltodextrin cũng có thể sản xuất bằng cách sử dụng kết hợp cả acid và enzyme là chất xúc tác cho quá trình thủy phân Ban đầu, chất xúc tác acid sẽ thủy phân huyền phù tinh bột đến chỉ số DE từ 5 – 15 sau đó trung hòa và tiếp tục tiến hành thủy phân dưới tác dụng

của α – amylase có nguồn gốc từ chủng vi khuẩn Bacillus subtilis hoặc Bacillus

mesentericus, việc này giúp cho quá trình đục không xảy ra và sự thoái hóa là không xảy ra

trong quá trình lưu trữ (Armbruster và Harjes, 1969, 1971) Với phương pháp như trên sẽ giúp giải quyết được việc dung dịch bị đục khi tiến hành thủy phân tinh bột bằng acid và sản phẩm tạo ra sẽ có tính hút ẩm thấp cũng như khả năng tan trong nước tốt

Sau khi kết thúc quá trình thủy phân, pH của dung dịch maltodextrin thô sẽ được điều chỉnh đến 4,5 và lọc để loại bỏ một lượng nhỏ các chất xơ, lipid và protein còn sót lại Tiếp

đó, dung dịch sẽ được cô đặc chân không đến khi đạt 75% chất khô hoặc thường thì cao hơn

và được sấy phun thành dạng bột trắng có độ ẩm từ 3 – 5%

Phản ứng dextrin hóa được tiến hành đến chỉ số DE sản phẩm mong muốn, sau 1 giờ,

DE sẽ đạt 10 – 12, 2 giờ sẽ đạt từ 15 – 16 Sản phẩm maltodextrin có chỉ số DE thấp sẽ có khuynh hướng thoái hóa trong dung dịch trong khi ở giá trị DE cao hơn sẽ tạo ra dung dịch

có độ nhớt thấp hơn độ ngọt cao hơn

Có hai loại maltodextrin thương mại thường được sử dụng là maltodextrin có chỉ số

DE trong khoảng 10 – 14 và 15 – 19 Thành phần của sản phẩm maltodextrin không chỉ phụ

thuộc vào chỉ số DE mà còn ảnh hưởng bởi phương pháp thủy phân sử dụng acid hay enzyme hoặc kết hợp cả hai, đối với khi sử dụng phương pháp thủy phân bằng acid sẽ cho tỷ lệ dextrin có phân tử lượng cao hơn nhưng lại dễ bị thoái hóa

1.2.1 Thành phần cấu tạo của maltodextrin

Là một sản phẩm của tinh bột do đó maltodextrin cũng chứa các amylose mạch thẳng

và các amylopectin mạch nhánh Maltodextrin được xem là D – glucose polymer trong đó các α – D – glucopyranosly được liên kết lại với nhau bằng liên kết α – 1,4 glycosidic và liên kết α – 1,6 glycosidic (Ioannis S Chronakis, 1998) Maltodextrin cấu tạo gồm một hỗn hợp của các chuỗi khác nhau 3-17 đơn vị glucose có nguồn gốc từ bột bắp, sắn, khoai, lúa

mì, v.v

Hi ̀nh 1.2: Thành phần cấu tạo chính của maltodextrin (Kennedy, 1995)

Đương lượng dextrose (DE) là giá trị nghịch đảo của số lượng đơn vị α – D – glucose khan, ví dụ như một loại maltodextrin có chỉ số DE bằng 5 sẽ tương ứng với một loại polymer

có 20 phân tử glucose Tuy nhiên, chỉ số DE của maltodextrin chỉ cho thấy rằng chúng khác

nhau về hàm lượng dextrose Hơn nữa, giữa maltodextrin có cùng chỉ số DE thì vẫn có thể

có các tính chất khác nhau do sự tăng lên của một số thành phần trong quá trình thủy phân Các loại tinh bột sử dụng để sản xuất maltodextrin (ngô, gạo, sắn, … ) cũng là yếu tố giúp phân loại maltodextrin Nguyên nhân là do đối với mỗi loại tinh bột có nguồn gốc khác nhau thì tỷ lệ giữa amylose và amylopectin sẽ khác nhau Đa số các loại tinh bột thường có hàm lượng amylose tứ 15 – 35% Mặt khác, tinh bột wavy lại có cấu tạo gần như hoàn toàn bởi các phân tử amylopectin vì thế maltodextrin từ nguồn nguyên liệu này chứa đa phần là amylopectin và rất ít thành phần amylose do đó không nhận thấy các hiện tượng thoái hóa điển hình ở tinh bột thông thường

1.2.2 Tính chất của maltodextrin

1.2.2.1 Đương lượng dextrose (DE)

Hiện nay các loại maltodextrin thương mại đều được phân loại dựa trên chỉ số DE (Fitton 1979), nó được xem thước đo mức độ thủy phân tinh bột hay khả năng khử của một chất, quá trình thủy phân càng triệt để thì sản phẩm thủy phân sẽ có tỉ lệ phân tử càng ngắn, chỉ số DE càng cao Tinh bột có chỉ số DE bằng 0 do số lượng các gốc khử có mặt rất ít, khi thủy phân hoàn toàn tinh bột sẽ tạo ra đường glucose với chỉ số DE 100 Các sản phẩm thủy phân ở mức độ trung gian sẽ có giá trị DE trong khoảng 0-100 Maltodextrin có DE từ 4 đến

20

Chỉ số DE thay đổi sẽ dẫn đến các đặc điểm chức năng của maltodextrin cũng sẽ thay đổi: Khả năng hút ẩm, độ hòa tan, độ thẩm thấu của maltodextrin tăng khi DE tăng, ngược lại độ nhớt, khả năng kết dính tăng khi DE giảm Chỉ số DE có thể kiểm soát bằng cách thay đổi nhiệt độ thủy phân khi sản xuất maltodextrin tuy nhiên, sự khác nhau trong khối lượng phân tử maltodextrin cũng tạo ra tính chất hóa lí khác nhau Đặc biệt, độ hòa tan và ổn định

độ hòa tan bị ảnh hưởng bởi thành phần phân tử có khối lượng lớn, trong khi đó độ nhớt, sự kết tinh, độ ngọt sẽ phụ thuộc vào thành phần phân tử có khối lượng nhỏ hơn

Nhiều phương pháp đã được phát triển để xác định chỉ số DE Điển hình là phương pháp chuẩn độ của Lane – Eynon (Lane và Eynon, 1923) và Luff–Schoorl (Schoorl, 1929),

cả hai đều dựa trên sự khử đồng I và II bởi nhóm aldehyde có tính khử ở cuối Thông dụng hơn là phương pháp đo màu sử dụng chất màu là acid alkaline 3,5 – dinitrosalicylic (DNS), alkaline ferricyanide hay acid alkaline picric để xác định tổng carbohydrat hoặc tổng hàm

lượng đường khử Ngoài ra hiện nay còn sử dụng các thiết bị hiện đại hơn giúp việc xác định chỉ số DE đơn giản và thuận tiện hơn như thiết bị sắc kí lỏng cao áp (HPLC) hay thiết bị đo

độ thẩm thấu

1.2.2.2 Không gian màu CIE Lab

Màu sắc là một đặc tính cơ bản, hay nói cách khác màu sắc là một trong những yếu

tố quan trọng trong việc đánh giá chất lượng của nguyên liệu, sản phẩm hay sự chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm Hơn nữa, sự thay đổi màu sắc còn thể hiện sự thay đổi về thành phần, cấu trúc của nguyên liệu, sản phẩm Cảm nhận màu sắc là ba chiều, ba điều kiện cần thiết để mô tả một màu là: sắc màu, độ bão hòa màu và độ sáng

CIE là tên viết tắt của Commission Internationale de l’Eclairage - là một tổ chức phi chính phủ quốc tế hoạt động trong lĩnh vực nghiên cứu tạo ra đặc trưng hợp lý cho màu sắc của chiếu sáng phù hợp cho bộ não con người CIE 1976, CIE LAB (L*a*b*) và CIE LCH (L*C*h°) là các không gian màu phát triển bằng cách chuyển đổi toán học từ không gian màu CIE Ngày nay, không gian màu CIE LAB được sử dụng nhiều nhất cho việc đo màu vật thể Mô hình CIE LAB được xây dựng dựa trên khả năng cảm nhận màu của mắt người Các giá trị Lab mô tả tất cả những màu mà mắt một người bình thường có thể nhìn thấy được CIE LAB được xem là một mô hình màu độc lập đối với thiết bị và thường được sử dụng như một cơ sở tham chiếu khi chuyển đổi một màu từ một không gian màu này sang một không gian màu khác Trong không gian màu CIE LAB, các tông màu và độ bão hòa màu được vẽ trên các trục a* và b* Trục a chạy từ -a* (Xanh lá) đến +a* (Đỏ) và trục b chạy từ -b*(Xanh dương) đến +b*(Vàng) Trục độ sáng L* có giá trị từ 0 (đen ở đáy) đến

100 (trắng ở đỉnh) (Nemţanu và cộng sự, 2010)

1.2.2.3 Độ nhớt của maltodextrin

Độ nhớt là một tính chất cơ bản và đặc trưng của mọi chất lỏng Theo Dabir S Viswanath (2007), khi một dòng chất lỏng chảy, nó sẽ tồn tại một trở lực bên trong và độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho trở lực đó Độ nhớt cũng được xem như là lực kéo và là đại diện của các thuộc tính ma sát của chất lỏng Độ nhớt phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó

có nhiệt độ, áp suất và nồng độ chất lỏng Độ nhớt được chia thành độ nhớt tuyệt đối và độ nhớt động học

 Độ nhớt động lực (Dynamic viscosity) hay còn được gọi là độ nhớt tuyệt đối (Absolute viscosity), được định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vị diện tích cần thiết để di chuyển một mặt phẳng nằm ngang với một mặt phẳng khác Đơn vị của

độ nhớt động lực theo hệ thống SI là N.s/m2, Pa.s hoặc kg/(m.s) (Dabir S Viswanath, 2007)

 Độ nhớt động học (Kinematic viscosity) là tỷ lệ giữa độ nhớt động lực với tỷ trọng của chất lỏng Trong hệ thống SI, độ nhớt động học có đơn vị là m2/s hoặc stoke (St) với 1 St = 10-4 m2/s (Dabir S Viswanath, 2007)

Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng của maltodextrin, có ảnh hưởng đến chất lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm sử dụng maltodextrin làm nguyên liệu chính hay sản phẩm bổ sung maltodextrin như một chất phụ gia Phân tử maltodextrin chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho các phân tử tập hợp lại đồ

sộ hơn, giữ nước nhiều hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính cao hơn do đó các phân

tử di chuyển khó hơn khiến cho độ nhớt của dung dịch cao

Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch maltodextrin là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong của maltodextrin như kích thước, thể tích hạt, cấu trúc và sự bất đôi xứng của phân tử Nồng độ maltodextrin, pH, nhiệt

độ, ion Ca2+, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy cầu hydro đều làm cho tương tác của các phân tử maltodextrin thay đổi, do đó làm độ nhớt thay đổi theo Độ nhớt của maltodextrin tăng lên trong môi trường kiềm vì kiềm gây ion hóa các phân tử maltodextrin khiến cho chúng hydrat hóa tốt hơn Ngoài ra nồng độ muối, nồng độ đường cũng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của dung dịch

Độ nhớt intrinsic được xem là một thông số về cấu trúc và được sử dụng để nghiên cứu các tính chất lưu biến liên quan đến cấu trúc phân tử của các chất phân tán, cấu trúc của các loại gel và đặc biệt là đối với các loại polysaccharide (Harding, 1997; Lapasin và Pricl, 1995) Khi xét về bản chất, độ nhớt intrinsic không hẳn là một loại độ nhớt vì khác với các loại độ nhớt khác độ nhớt intrinsic được xác định dựa trên nồng độ, là nghịch đảo của đơn

vị nồng độ chất lỏng

Theo Harding (1997), tác động của đại phân tử của chất tan hòa tan hoặc phân tán trong một dung dịch thì được gọi là độ nhớt tương đối (ηrel) và độ nhớt reduced (ηred), giá trị được tính như sau:

𝜂𝑟𝑒𝑙 = 𝜂

𝜂0

𝜂𝑟𝑒𝑑 =𝜂𝑟𝑒𝑙− 1

𝑐Với η là độ nhớt của dung dịch, η0 là độ nhớt của dung môi và c là nồng độ của dung dịch Đơn vị của độ nhớt reduced là ml/g

Độ nhớt reduced là một đại lượng phụ thuộc vào nồng độ Giới hạn khi c  0 của độ nhớt reduced được định nghĩa là độ nhớt intrinsic là hàm nội tại của các đại phân tử hòa tan trong dung dịch

[𝜂] = lim

𝑐→0(𝜂𝑟𝑒𝑑)

Độ nhớt intrinsic được xác định thông qua giá trị độ nhớt tương đối (relative viscosity) với các nồng độ Hiện nay có 3 phương pháp cơ bản thường được sử dụng để xác định độ nhớt relative là: 1 Sử dụng nhớt kế mao quản (nhớt kế Ostwald hoặc nhớt kế Ubbelohde), 2 Sử dụng nhớt kế dạng tấm (nón và tấm phẳng, 2 tấm song song, dạng cub và bob) (Lapasin và Pricl, 1995), 3 Thiết bị mất cân bằng áp lực (Haney, 1985)

1.2.2.4 Tính chất tạo màu với Iodine

Khi tương tác với iodine, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng Vì vậy, iodine có thể coi là thuốc thử đặc trưng để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương pháp trắc quang Iodine tinh khiết không cho màu xanh khi thêm tinh bột hay amylose mà chỉ xảy ra khi iodine được pha trong KI hoặc HI Để phản ứng được với iodine, các phân tử amylose phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amylose bao quanh phân tử iodine Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không phản ứng với iodine vì không tạo thành một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh Amylose với hình thể xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iodine tương ứng với một vòng xoắn ốc một phân tử iodine Nếu đun nóng, liên kết hydro bị cắt đứt, chuỗi amylose duỗi thẳng do đó iodine bị tách ra khỏi dung dịch amylose nên dung dịch mất màu xanh Acid và một số muối KI, Na2SO4 làm tăng cường độ phản ứng Cloral hydrat và một số chất khác lại ức chế cường độ phản ứng này Với amylopectin khi xảy ra phản ứng tương tác với iodine, amylopectin cho màu tím đỏ Về bản chất, phản ứng màu với iodine của amylopectin xảy ra do sự hình thành nên hợp chất hấp phụ

1.3 Phương pháp chiếu xạ

1.3.1 Giới thiệu và phân loại

Các phương pháp biến tính thường được sử dụng hiện nay chủ yếu là phương pháp biến tính bằng acid và enzyme, tuy nhiên các phương pháp này đều rất phức tạp và tiêu tốn nhiều thời gian Chiếu xạ là một trong những phương pháp biến tính vật lý có khả năng thay đổi các tính chất hóa lý, hóa học và sinh học của một sản phẩm với giá thành thấp và thân thiện với môi trường Việc sử dụng phương pháp chiếu xạ giúp sản phẩm không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, thời gian xử lý nhanh chóng và không cần sử dụng đến các loại hóa chất trung gian

Chiếu xạ là một phương pháp xử lý vật lý được phát triển từ 1960 tại Mỹ và đầu tiên

do NASA áp dụng 1972 để xử lý thực phẩm cho phi hành gia Hiện nay, chiếu xạ đã được

sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực thực phẩm và được xem là một trong những phương pháp đáng tin cậy cũng như an toàn nhất trong việc bảo quản các mặt hàng lương thực, thực phẩm giúp nâng cao chất lượng vệ sinh và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm (Al-Kaisey, 2002; Diehl, 2002; Bhat, 2007)

Chiếu xạ được thực hiện bằng cách cho dòng electron hoặc tia bức xạ điện từ tác động lên mẫu vật chất để đạt được một số mục đích nhất định Giá trị năng lượng mà tia bức xạ điện từ hoặc dòng electron truyền cho thực phẩm được gọi là liều xạ, trong hệ SI đơn vị liều lượng chiếu xạ là Gray (ký hiệu là Gy), 1Gy=1j/kg,1kGy=1000Gy Thiết bị chiếu xạ hiện dùng để chiếu xạ thực phẩm thường sử dụng nguồn đồng vị phóng xạ (60Co hoặc 137Cs) hoặc tia X và các dòng Electron được phóng ra từ máy phát

 Chiếu xạ Gamma: tia gamma có khả năng ion hóa mạnh trong môi trường vật chất, phát ra từ nguồn phóng xạ Cobalt-60, nguồn Cesium-137, các nguồn này được chứa trong các viên nang thép hình trụ trong các bồn chứa nước Những chất này có khả năng phát ra các photon có năng lượng cao và thâm nhập vào sản phẩm với độ sâu vài chục centimet

 Chiếu xạ tia X: tương tự như tia gamma, tia X cũng là các hạt photon có quang phổ rộng và được sinh ra do sự va chạm electron khi chiếu một chùm tia điện tử vào bản mỏng kim loại Tia X có khả năng xuyên thấu qua thực phẩm ngang với tia gramma nhưng tia X không cần phải dùng bất kì chất phóng xạ nào

 Electron beam (EB): EB được tạo ra theo cách khác với tia gamma không dùng đến chất phóng xạ Các tia điện tử là một dòng các electron có năng lượng cao bắn ra

từ súng phóng điện tử Dòng electron sẽ chạy qua một điện trường với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng và trở thành như một tia xạ đặc biệt và có khả năng xuyên thấu vào thực phẩm với độ sâu vào khoảng 3 cm hoặc nhiều hơn một ít, vì vậy sản phẩm chiếu xạ bằng phương pháp này không được quá dày để đảm bảo quá trình

xử lý được diễn ra hoàn toàn Tuy nhiên, điều này vẫn có thể khắc phục được bằng cách sử dụng hai chùm tia đối nhau có thể giúp tăng bề dày của sản phẩm cần chiếu

1.3.2 Ảnh hưởng của việc chiếu xạ và một số quy định về liều chiếu

Hiện nay, có nhiều hoài nghi và lo ngại về tính an toàn của phương pháp chiếu xạ trên thực phẩm rằng liệu việc chiếu xạ có làm cho sản phẩm thực phẩm bị nhiễm phóng xạ hay không, thành phần hóa học của thực phẩm có bị biến đổi dẫn đến thay đổi tính chất của thực phẩm hoặc tạo ra các độc tố hay không và quan trọng là việc sử dụng sản phẩm thực phẩm chiếu xạ có ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người hay không

Với việc áp dụng quy trình chiếu xạ được tuân thủ nghiêm ngặt theo các quy định đã được đề ra của các tổ chức trên thế giới thì chiếu xạ được xem là một phương pháp vật lý an toàn dùng để xử lý sản phẩm thực phẩm Vì trong quá trình chiếu xạ, thực phẩm không hề tiếp xúc với chất phóng xạ mà chỉ bị chiếu tia gamma phát ra từ các chất phóng xạ hay sử dụng EB với mức năng lượng tối đa của các nguồn chiếu xạ là nhỏ hơn 5MeV đối với chiếu

xạ gamma và tia X, nhỏ hơn 10MeV đối với chiếu xạ EB, các giới hạn trên là nhỏ so với năng lượng liên kết hạt nhân do đó thực phẩm chiếu xạ không bị xem là nhiễm phóng xạ Chưa kể bất kì loại vật liệu nào trong tự nhiên hay thực phẩm đều có chứa một lượng cực nhỏ các nguyên tố có hoạt tính phóng xạ và được gọi là các nguyên tố phóng xạ tự nhiên Phương pháp chiếu xạ chỉ có thể gây ra một số biến đổi hóa học không đáng kể và không ảnh hưởng đến thực phẩm Dưới tác dụng của tia bức xạ có thể tạo ra các sản phẩm radiolytic

và qua các nghiên cứu thì không có bằng chứng nào thể hiện tính độc hại của chúng Các gốc tự do có thể được hình thành khi chiếu xạ, tuy nhiên các gốc này cũng được hình thành trong các quá trình xử lý thực phẩm bình thường như sấy, nướng, đông khô, và ngay cả trong quá trình oxy hóa bình thường của thực phẩm Các gốc này có tính linh hoạt rất cao

do cấu trúc không ổng định nên dễ dàng tương tác với các cơ chất khác để tạo thành sản

phẩm ồn định Đến nay, chưa hiện tượng đột biến di truyền nào được thông báo và không có hiệu ứng gây ung thư nào được phát hiện khi sử dụng thực phẩm chiếu xạ

Ủy ban hỗn hợp giữa Tổ Chức Lương Nông Thế Giới (FAO), Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO) và Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) (1989) đã khẳng định rằng chiếu

xạ trong phạm vi liều chiếu là 10 kGy thì không làm giảm vấn đề dinh dưỡng của thực phẩm

và sự thay đổi của thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như liều chiếu xạ, loại thực phẩm, bao bì và điều kiện xử lý Tuy nhiên, không chỉ chiếu xạ mà đây là điều dễ gặp phải đối với các phương pháp bảo quản thực phẩm thông thường đang được sử dụng

Tổ chức WHO cũng đã khẳng định: phương pháp chiếu xạ không làm thay đổi các thành phần của thực phẩm hay tạo ra các chất độc hại ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người; chiếu xạ cũng không làm thay đổi hệ vi sinh của thực phẩm; chiếu xạ không làm mất

đi các chất dinh dưỡng cần thiết đến mức gây ra ảnh hưởng xấu đến tình trạng dinh dưỡng của đối tượng sử dụng

Việc vận hành theo đúng các quy định an toàn sẽ không gây hại gì đến môi trường xung quanh cũng như gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người trực tiếp làm việc Các chất thải phóng xạ sau khi sử dụng xong nếu được xử lý theo đúng quy định ban hành sẽ không gây hại đến môi trường

Dưới đây là một số quy định về liều chiếu đối với một số nhóm thực phẩm được đưa ra bởi Nhóm tư vấn quốc tế về chiếu xạ thực phẩm (ICGFI)

Ba ̉ng 1.1: Liều chiếu giới hạn quy định cho một số nhóm thực phẩm (IAEA)

1.0 1.0 2.5 1.0

3

Ngũ cốc và các sản

phẩm bột nghiền từ

ngũ cốc; đậu hạt, hạt

có dầu, hoa quả khô

Diệt côn trùng, ký sinh trùng Giảm nhiễm bẩn vi sinh vật

1.0 5.0

5.0 3.0 2.0

7.0 3.0 2.0

Ba ̉ng 1.2 (tt): Liều chiếu giới hạn quy định cho một số nhóm thực phẩm (IAEA)

(kGy)

6 Rau khô, gia vị và

thảo mộc

Hạn chế vi sinh vật gây bệnh Diệt côn trùng, ký sinh trùng

10.0 1.0

>10

>10

>10

1.3.3 Hệ thống chiếu xạ EB và cơ chế tác động

Các điện tử được tạo ra trong bộ phận súng điện tử Chúng phát xạ nhiệt từ một cathode nóng và tạo thành một chùm tia nhờ các điện trường hội tụ đặt giữa các điện cực của súng điện tử Cấu trúc gia tốc này bao gồm một hoặc nhiều hốc (cavity) cộng hưởng điện từ, điện trường dao động được thiết lập nhờ sự kết nối công suất vi sóng từ đèn klystron Các điện trường dao động này tạo ra một dòng điện tử đều đặn từ súng điện tử thành các chùm và gia tốc các chùm điện tử này đến động năng mong muốn (Miller, 2005)

Sản phẩm đem chiếu xạ được đựng trong thùng carton khi đi vào khu vực xử lý EB thông qua hệ thống băng tải với một vận tốc nhất định đã được cài đặt tùy theo liều chiếu

EB đã được gia tốc sẽ ra khỏi buồng chân không của hệ thống gia tốc và quét trực tiếp lên sản phẩm qua bộ phận sừng quét (Scan horn)

Hi ̀nh 1.3: Hệ thống chiếu xạ EB (IAEA)

Bức xạ năng lượng cao được tạo ra dưới tác động của quá trình ion hóa đã hình thành nên các gốc tự do (Tyler, Munno và Cadman, 1968) Theo Swallow (1966) thì các gốc tự do tách ra từ các phân tử nước trong quá trình chiếu xạ mà chủ yếu là H• và •OH Vì lượng chất phóng xạ của quá trình tạo thành •OH cao hơn so với H• và electron hydrat hóa (e- aq) (Spinks

và Woods, 1976), bên cạnh đó, gốc •OH có cường độ phản ứng cao gần như gấp đôi so với

H• (Sharpatyi,1982; Von Sonntag và Schuchmann, 2001) do đó •OH được xem là nguyên nhân chính dẫn đến sự biến tính tinh bột dưới tác động của tia chiếu xạ EB

Dưới tác dụng của các gốc tự do tạo thành trong quá trình chiếu xạ liên kết ngang giữa hai mạch tinh bột được hình thành thông qua các liên kết được ra bởi các gốc tự do Trong quá trình chiếu xạ, các liên kết cũng bị bẻ gãy mà chủ yếu là ở các liên kết glucosidic dẫn đến quá trình depolymer hóa mạch tinh bột và cuối cùng là carbon ở vị trí 1 và 6

Hi ̀nh 1.4: Ảnh hưởng của việc chiếu xạ đến mạch tinh bột (Rajeev Bhat và Karim, 2009)

1.4 Các công trình nghiên cứu trước đây

Công nghệ chiếu xạ đã được quan tâm từ lâu, tuy nhiện việc sử dụng phương pháp chiếu xạ và đặc biệt là sử dụng EB trong việc biến tính các sản phẩm từ tinh bột mới được quan tâm và sản phẩm maltodextrin biến tính không phổ biến rộng rãi trên thị trường Do đó cho đến nay, theo tìm hiểu của chúng tôi chưa có công trình nghiên cứu nào về việc biến tính maltodextrin bằng phương pháp chiếu xạ Electron beam được công bố trên các tạp chí khoa học công nghệ trong nước cũng như quốc tế Tuy nhiên, đã có một số công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới về vấn đề biến tính tinh bột bằng phương pháp chiếu

xạ

Shishonok và cộng sự (2006) đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của EB tới cấu trúc

và tính chất của tinh bột khoai tây Kết quả cho thấy, khi xử lý ở liều chiếu lên đến 440 kGy cùng với sự amorphization và sự thoái hóa của các đại phân tử trong khi sự gia tăng của nhóm oxy hóa là không đáng kể, hình thái hạt tinh bột không thay đổi, độ kết tinh giảm, DP tăng và khả năng hòa tan trong nước lạnh tăng từ 5 lên đến 70%

Pimpa và cộng sự (2007) đã nghiên cứu ảnh hưởng của EB lên các tính chất hóa lý: khả năng hòa tan, trương nở, pH, màu sắc, độ nhớt, độ bền của gel trên tinh bột Sago với liều chiếu trong khoảng từ 10 – 30 kGy Kết quả cho thấy, khi tăng liều chiếu thì độ nhớt intrinsic của mẫu giảm, độ bền của gel tinh bột tăng khi chiếu trong khoảng từ 10 – 15 kGy sau đó thì lại giảm Độ hòa tan tăng trong khi độ trương nở giảm, sắc đỏ và vàng cũng như hàm lượng acid tự do tăng