Biến tính tinh bột có ý nghĩa hết sức qua trọng trong việc mở rộng các tính chất của tinh bột tự nhiên đáp ứng nhu cầu ngày một tăng của người tiêu dùng. Trong nghiên cứu này, tinh bột khoai tây có 5 mức độ ẩm ban đầu khác nhau được mang đi chiếu xạ chùm tia điện tử EB với liều chiếu 5,5kGy. Kết quả sau khi đo các tính chất cấu trúc, hóa lý của tinh bột cho thấy: Hàm lượng acid tự do (FA), độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử trung bình giảm khi tăng dần độ ẩm ban đầu, trong khi đó sự thay đổi về màu của tinh bột là rất nhỏ và dường như không thể nhận biết được bằng mắt thường.
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LÊN CÁC TÍNH CHẤT VỀ CẤU TRÚC, HÓA LÝ VÀ ĐỘ TIÊU HÓA CỦA TINH BỘT KHOAI TÂY ĐƯỢC CHIẾU XẠ CHÙM TIA ĐIỆN TỬ EB Nguyễn Thị Lộc*, Phạm Thị Nhàn, Trịnh Khánh Sơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM *Tác giả liên hệ: locnguyenthitp95@gmail.com TĨM TẮT Biến tính tinh bột có ý nghĩa qua trọng việc mở rộng tính chất tinh bột tự nhiên đáp ứng nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng Trong nghiên cứu này, tinh bột khoai tây có mức độ ẩm ban đầu khác mang chiếu xạ chùm tia điện tử EB với liều chiếu 5,5kGy Kết sau đo tính chất cấu trúc, hóa lý tinh bột cho thấy: hàm lượng acid tự (FA), độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử trung bình giảm tăng dần độ ẩm ban đầu, thay đổi màu tinh bột nhỏ dường nhận biết mắt thường Độ ẩm ban đầu ảnh hưởng đến hàm lượng amylose, hình dạng phổ FTIR cấu trúc tinh thể tinh bột khoai tây Khả tiêu hóa tinh bột thay đổi liều xử lý chúng tôi, hàm lượng tinh bột trơ (RS) giảm hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) tăng dần theo hàm lượng ẩm ban đầu trước chiếu xạ, tiền đề để tạo nên sản phẩm phù hợp với người bệnh tiểu đường loại hai vận động viên chơi thể thao Từ khóa: Tinh bột khoai tây, biến tính tinh bột, Chiếu xạ, chiếu xạ Electron Beam (EB) THE EFFECT OF MOISTURE ON STRUCTURAL, PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES AND IN-VITRO DIGESTION OF IRRADIATED POTATO STARCH BY ELECTRON BEAM Nguyen Thi Loc*, Pham Thi Nhan, Trịnh Khánh Sơn HCMC University of Technology and Education * Corresponding authour: locnguyenthitp95@gmail.com ABSTRACT Modifying starch is extremely important in extending the properties of natural starch in order to meet the increasing consumer’s demand In this study, potato starch with different levels of moisture were treated by Electron Beam at 5,5kGy dose The physicochemical property, structure and in-vitro digestibility of treated potato starch were investigated The result showed that free acid (FA), the intrinsic viscosity, the average molecular weight decreased as increasing initial level of moisture The changes in color of the treated starch is insignificant In addition, the apparent amylose content, the FTIR spectral curve and the crystalline structure of the potato starch was altered after treatment The results also showed that resistant starch (RS) content of treated potato starch was decreased, whereas the slowly digestible starch (SDS) was rose up, thus this is the premise to create products for type diabetes and athletes Keywords: Potato starch, modify stach, Iradiation, Electron Beam, physicochemical properties, structure, in vitro disgestion TỔNG QUAN Tinh bột khoai tây sử dụng rộng rãi sản phẩm thực phẩm chất làm dày tác nhân ổn định để cải thiện cấu trúc, kết cấu sản phẩm súp, nước sốt, đồ nướng, sản phẩm bánh mỳ, kẹo sữa, (Davies, 1995) Có số ứng dụng phi thực phẩm tinh bột khoai tây lĩnh vực dược phẩm, dệt, nhiên liệu chất kết dính Một số ứng dụng bao gồm chất thay calo, vật liệu đóng gói phân huỷ sinh học, màng mỏng vật liệu nhiệt dẻo chịu (Billiaderis, 1998) Tuy nhiên, tính chất tinh bột tự nhiên không đáp ứng đủ yêu cầu mặt kỹ thuật sản xuất cơng nghiệp Vì vậy, tinh bột thường 162 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 biến tính phương pháp hóa học, vật lý, sinh học (enzym)… để có tính chất khác đáp ứng nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng Cả hai tia gamma tia EB (chùm tia điện tử Electron Beam) dạng chiếu xạ ion hóa Chiếu ion hóa chứng minh làm giảm yếu tố ảnh hưởng đến dinh dưỡng cảm quan sản phẩm sau xử lý (Byun 2002; Al- Kaisey 2003; Bhat 2007b; Bhat Sridhar, 2008) Các ứng dụng xạ ion hóa cho tạo gốc tự có khả gây biến đổi phân tử phân mảnh (fragmentation) tinh bột (Cie´sla, 1991; Grant and D’Appolonia 1991; Sabularse, 1991; Sokhey Hanna 1993) Các nghiên cứu rằng, xử lý chiếu xạ làm thay đổi trật tự hạt amylose amylopectin hạt tinh bột (Cie´sla, 1992) Xử lý chiếu xạ thúc đẩy liên kết ngang tinh bột điều kiện có oxy (Fiedorowicz, 1999) Trong nghiên cứu bước đầu đánh giá ảnh hưởng độ ẩm ban đầu lên thay đổi cấu trúc, tính chất hóa lý độ tiêu hóa tinh bột khoai tây chiếu xạ EB, làm tiền đề cho việc xác định thông số độ ẩm ban đầu tinh bột để đạt tính chất mong muốn tinh bột sản xuất công nghiệp sau Hơn nữa, mức liều xạ khảo sát (5,5kGy) thấp 10kGy, mức an toàn liều xạ cho tất thực phẩm VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Tinh bột khoai tây Tinh bột khoai tây (POTATO STARCH) công ty ROQUETTE Freres, Pháp Tinh bột bổ sung thêm nước cất khử khí để đạt mức độ ẩm khoảng từ 12 – 30% w/v Sau trình hiệu chỉnh độ ẩm, thu mẫu tinh bột có độ ẩm khác là: C11.74, C14.84, C17.51, C19.24, C28.94 Chiếu xạ EB Các mẫu mẫu tinh bột đem xử lý thiết bị UELR-10-15S2 (Trung tâm Vinagamma, Linh Trung, Thủ Đức) Các mẫu khảo sát EB11.74; EB14.84; EB17.51; EB19.24; EB29.84 mẫu tinh bột khoai tây có độ ẩm xử lý với liều chiếu 5,5kGy Kỷ yếu khoa học Hàm lượng acid tự (FA) Acid tự (FA) xác định cách chuẩn độ huyền phù tinh bột dung dịch NaOH chuẩn 0,023N (Sokhey Chinnaswamy, 1993) Hệ màu CIE L*a*b* Màu sắc tinh bột khoai tây xác định máy đo màu Minolta-CR400-Nhật Bản đối chiếu với màu trắng tinh khiết thiết bị Sự khác biệt màu sắc ∆E tính cơng thức (Vanda Maria de Oliveira Cornélio,2012): ∆E = ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ √(𝐿𝑖 − 𝐿0 ) + (𝑎𝑖 − 𝑎0 ) + (𝑏𝑖 − 𝑏0 ) (2.7) Trong đó: 𝐿∗0 , 𝑎0∗, 𝑏0∗ giá trị L*, a*, b* mẫu chưa xử lý EB0; 𝐿∗𝑖 , 𝑎𝑖∗ , 𝑏𝑖∗ giá trị L*, a*, b* mẫu xử lý Độ nhớt nội Độ nhớt nội (intrisic viscosity) tinh bột đo theo phương pháp Ljubica cộng (2004) Harding Stephen E (1997) Từ độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử (M) tinh bột xác định thông qua công thức Staudinger-Mark-Hquwink (Ljubica Dokic cộng sự, 2004) (2.14): i KM a Khả tạo phức với iodine Một cách ước tính gián tiếp tỉ lệ amylose amylopectin thơng qua phản ứng tạo màu phức tinh bột-iodine dựa vào phương pháp Zhu (2008) Quang phổ hồng ngoại Fourier (FTIR) Các mẫu tinh bột chiếu xạ phổ hồng ngoại FTIR thiết bị đo phổ hồng ngoại FTIR-8400S, Shimadzu, Nhật Bản số sóng từ 400 cm-1 - 4000 cm-1 (Kizil et al., 2002), trung tâm Nghiên cứu Triển khai Công nghệ Bức xạ Tán xạ tia X (XRD) Mẫu tinh bột trước sau xử lý EB đo tán xạ tia X (XRD) phương pháp bột Thiết bị dùng để đo XRD máy tán xạ tia X trung tâm MANAR (Model D5005, Bruker, Karlsruhe, Đức) Độ tiêu hóa in vitro Độ tiêu hóa tinh bột khoai tây xác định dựa phương pháp Englyst (1992) hiệu chỉnh Shin (2007) Xử lý thống kê 163 Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Tất số liệu lặp lại lần kết trung bình độ lệch chuẩn thể phần kết sau xử lý Phân tích phương sai ANOVA khác biệt giá trị trung bình xác đinh kiểm định Ducan test (p < 0,05) thông qua phần mềm SPSS (version 20, SPSS, Chicago, IL, USA) KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN Hàm lượng acid tự (FA) Bảng cho thấy hàm lượng acid tự (FA) mẫu tinh bột sau xử lý cao so với mẫu đối chứng ban đầu, đồng thời FA giảm rõ rệt tăng độ ẩm ban đầu từ 11,74% đến 28,94% w/v Sự tác động EB lên FA tinh bột chứng minh nghiên cứu Pimpa cộng (2007) tinh Kỷ yếu khoa học bột sago xử lý Electron Beam Theo đó, sau chiếu xạ acid tự tăng Việc tăng hàm lượng acid tự (FA) mẫu tinh bột xử lý EB có liên quan trực tiếp đến gốc có tính acid carboxyl, carbonyl peroxide (Nemţanu cộng sự, 2010) Do đó, sản phẩm hình thành q trình chiếu xạ tinh bột gốc có tính acid, làm tăng hàm lượng FA giảm giá trị pH tất mẫu tinh bột (Hizukiri, & Hanashiro, 2006) Sự giảm xuống FA thay đổi độ ẩm ban đầu cho thấy ảnh hưởng hàm lượng nước đến tác động tia xạ tinh bột Theo Pimpa cộng (2007), với tạo thành nhóm chức có tính acid tác dụng bẻ gãy phân tử tinh bột gốc andehyl hình thành Bảng Acid tự do, độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử mẫu tinh bột Mẫu FA [ ]𝟏 Mw 13,27 9,10 ± 0,0ab e C11.74 195,5e EB11.7 11,70 ± 0,0c 128,2d 8,26d EB14.8 10,27 ± 1,28b 124,4d 7,99d EB17.5 9,76 ± 0,77ab 120,6c 7,71c EB19.2 9,20 ± 0,0ab 117,5b 7,49b EB28.9 9,03 ± 0,78ab 111.7a 7,07a *FA: acid tự do, Mw: Khối lượng phân tử trung bình; giá trị in thường cột khác biểu thị khác biệt có nghĩa mặt thống kê xử lý EB không khác biệt nhau, khơng có Quang phổ (p