Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.

Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.Nghiên cứu quá trình thuỷ phân tinh bột khoai lang bằng phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm và isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng trong thực phẩm.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI DƯƠNG HỒNG QUÂN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THUỶ PHÂN TINH BỘT KHOAI LANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ENZYME TẠO TINH BỘT TIÊU HOÁ CHẬM VÀ ISOMALTOOLIGOSACCHARIDE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu người hướng dẫn khoa học Kết số liệu trình bày luận án khơng trùng lặp với cơng trình khoa học công bố Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thơng tin tham khảo trích dẫn đầy đủ, xác có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày tháng Tập thể hướng dẫn năm 2022 Nghiên cứu sinh CBHD1: PGS TS Lương Hồng Nga Dương Hồng Quân CBHD2: PGS TS Vũ Thu Trang LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng cảm ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn: PGS.TS LƯƠNG HỒNG NGA PGS TS VŨ THU TRANG tận tình hướng dẫn, động viên, quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ suốt trìì̀nh thực hồn thành luận án nghiên cứu Tơi xin cảm ơn thầy cô giáo Viện Công nghê Sinh học Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi q trình học tập, nghiên cứu, hồn thành bảo vệ luận án Tôi xin dành lời cảm ơn tới gia đình, đồng nghiệp, người thân ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Nghiên cứu sinh Dương Hồng Quân MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu chữ viết tắt %w/w ×g Từ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt % weight/ weight Relative centrifugal force Branching Enzyme Blocked p-nitrophenyl BPNPG7 maltoheptaoside cP centipoise Phần trăm khối lượng/ khối lượng Đơn vị tốc độ ly tâm BE CU Ceralpha Unit DE Dextrose equivalent DMSO Dimethyl sulfoxide DNS 3,5-Dinitrosalicylic acid G1 Glucose G10 Maltodecaose G2 Maltose Tổng hàm lượng G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8, G9, G10 Tổng hàm lượng G2, G3, G4, G5, G6 G2-10 G2-6 G3 Maltotriose G4 Maltotetraose G5 Maltopentaose G6 Maltohexaose G7 Maltoheptaose G8 Maltooctaose G9 Maltononaose GH HLC Đơn vị đo độ nhớt Đơn vị hoạt độ enzyme alpha amylase xác định phương pháp Ceralpha, Megazyme Đương lượng dextrose Glycoside Hydrolase Giống khoai lang Hoàng Long cũ, thu hoạch Việt Yên, Bắc Giang Giống khoai lang Hoàng Long mới, thu hoạch Yên Dũng, Bắc Giang HLM IMO Isomaltooligosaccharide IMO2 Isomaltose Tổng hàm lượng IMO2, IMO3 IMO4 IMO234 IMO3 Isomaltotriose IMO4 Isomaltotetraose Giống khoai lang Nhật, thu hoạch Đà Lạt, Lâm Đồng Giống khoai lang Nhật, thu hoạch Gia Lai Giống khoai lang Nhật ruột trắng, thu hoạch Nam Trực, Nam Định Giống khoai lang Nhật ruột vàng, thu hoạch Nam Trực, Nam Định NDL NGL NRT NRV PNPβG3 RAE p-nitrophenyl-β–Dmaltotrioside Retinol activity equivalents RDS Rapidly digestible starch Tinh bột tiêu hóa nhanh rpm Revolutions per minute vịng/ phút RR Reducing residue Hàm lượng gốc khử RS Resistant starch Tinh bột kháng tiêu hóa RVA Rapid Viscosity Analyzer Máy phân tích độ nhớt nhanh SDS Slowly digestible starch TC Total Carbohydrate Tinh bột tiêu hóa chậm Hàm lượng carbonhydrate tổng TLC U Đơn vị đo lường vitamin A số Thin layer chromatography Sắc ký mỏng Unit Đơn vị hoạt độ enzyme DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Khoai lang lương thực truyền thống đứng thứ tư sau lúa, ngô, sắn đứng thứ hai về giá trị kinh tế sau khoai tây Việt Nam [1] Khoai lang trọng canh tác khắp nơi nước từ đồng đến miền núi, duyên hải miền Trung vùng đồng sông Cửu Long Năm 2019, ước tính diện tích trồng khoai lang khoảng 116,7 nghìn với sản lượng 1,4 triệu [2] Khoai lang giàu protein, carbohydrate, polyphenol, carotenoid chất béo, nguồn cung cấp chất chống oxy hóa tốt chế độ ăn hàng ngày [3] Phần lớn khoai lang Việt Nam trồng để thu hoạch củ dùng làm thực phẩm ăn tươi, phục vụ xuất khẩu, chế biến thực phẩm chế biến thức ăn gia súc Trong nghiên cứu ứng dụng, tinh bột khoai lang khoai lang sử dụng chủ yếu nguyên liệu sản xuất mì sợi miến nhờ khả kết dính tốt dễ dàng kết hợp với thành phần khác [4] Bên cạnh đó, cịn có mặt quy trình sản xuất tinh bột biến tính có khả kháng tiêu hóa hay cịn gọi tinh bột kháng (phần tinh bột không bị tiêu hóa hệ enzyme amylase ruột non lên men hệ vi sinh vật ruột già) [5] Việc nâng cao giá trị kinh tế cho khoai lang nhiều khả khai thác toán cấp thiết cho quốc gia phát triển nông nghiệp Việt Nam Các sản phẩm thực phẩm chức có nguồn gốc từ tinh bột hướng tiềm lớn tinh bột nguồn nguyên liệu giá thành thấp, dễ dàng sản xuất quy mơ lớn Dựa mục đích dinh dưỡng, tinh bột thực phẩm phân loại thành tinh bột tiêu hóa nhanh (RDS), tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) tinh bột kháng tiêu hóa (RS) Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) có khả giải phóng lượng cách chậm đáng kể so với tinh bột tự nhiên [6] nhờ biến tính cấu trúc thơng qua phương pháp vật lý, hóa học, enzyme kết hợp phương pháp Điển hình số phương pháp sử dụng enzyme pullulanase khử nhánh kết hợp xử lý thối hóa lặp lại mang lại hiệu suất tổng hợp SDS cao, an toàn cho sức khỏe thân thiện với mơi trường Bên cạnh đó, isomaltooligosaccharides (IMO) vốn biết đến thành phần prebiotics [7], sản xuất từ tinh bột tự nhiên thông qua việc sử dụng kết hợp số loại enzyme Tinh bột tiêu hóa chậm isomaltooligosaccharides tập trung nghiên cứu, phát triển sản xuất với sản lượng lớn giới đặc tính quý báu mà mang lại [8] [9] Đặc biệt với bệnh nhân tiểu đường, béo phì, cholesterol cao bệnh liên quan đến đường ruột Cả hai với giá trị to lớn chứng minh giúp cải thiện sức khỏe người cách an toàn hiệu Trong công nghệ thực phẩm, SDS bổ sung vào thực phẩm chế biến giàu tinh bột nhằm điều chỉnh lượng glucose giải phóng sau dung nạp vào thể; IMO lại thay đường chức nhiều đồ uống, sản phẩm từ sữa, bánh kẹo,… mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe đường ruột, giảm lượng hấp thu mà không ảnh hưởng đến cảm quan sản phẩm Tuy nhiên, cơng trình nghiên cứu nước chưa quan tâm nhiều đến tạo SDS Bên cạnh đó, Việt nam, cơng trình cơng bố nghiên cứu về quy trình sản xuất IMO từ tinh bột sắn TS Đỗ Trọng Hưng năm 2012 [10] dừng lại xác định tổng IMO mà chưa phân định IMO thành phần, chưa có cơng trình nghiên cứu về quy trình sản xuất IMO từ loại tinh bột khác, từ tinh bột khoai lang nói riêng Do đó, đề tài “Nghiên cứu trình thuỷ phân tinh bột khoai lang phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng thực phẩm” tiến hành nghiên cứu đặc tính tinh bột giống khoai lang Việt Nam biến tính tinh bột khoai lang tạo SDS IMO nhằm giúp nhà khoa học nhà sản xuất có định hướng nghiên cứu sản xuất ứng dụng sản phẩm Mục tiêu nghiên cứu - Xác định đặc điểm hình thái, cấu trúc tính chất lý hố tinh bột khoai lang Việt Nam - Nghiên cứu xác định phương pháp thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) từ tinh bột khoai lang - Nghiên cứu xác định phương pháp thu nhận isomaltooligosaccharide (IMO) từ tinh bột khoai lang - Đánh giá khả ứng dụng SDS IMO sản xuất thực phẩm Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc tính tinh bột khoai lang khả thu hồi tinh bột giống khoai Việt Nam - Nghiên cứu điều kiện thu nhận SDS đặc tính SDS thành phẩm - Nghiên cứu điều kiện thu nhận IMO đặc tính IMO thành phẩm - Ứng dụng SDS IMO sản xuất thực phẩm Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án a)Ý nghĩa khoa học - Kết có hệ thống về tính chất hóa lý tinh bột khoai lang giống khoai lang phổ biến Việt nam đóng góp đáng tin cậy cho nguồn tư liệu khoa học về giống khoai lang Việt Nam - Xác lập giải pháp cơng nghệ thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm isomaltooligosaccharide từ tinh bột khoai lang Hoàng Long - Kết nghiên cứu về tác động enzyme nghiên cứu sản xuất IMO rõ phân cắt gắn nhánh mạch tinh bột khoai lang tác dụng enzyme tạo sản phẩm tương ứng khác nhau, tiền đề giúp nhà nghiên cứu sản xuất đánh giá rõ về sản phẩm - Kết nghiên cứu rõ kết hợp enzyme tác động nhiệt thấp làm thối hóa tinh bột giúp làm tăng hàm lượng SDS từ tinh bột khoai lang b) Ý nghĩa thực tiễn - - - Nghiên cứu về tính chất lý hóa tinh bột giống khoai lang Việt Nam sở giúp nhà khoa học, nông nghiệp, sản xuất lựa chọn giống trồng trọt chế biến Tạo sản phẩm từ tinh bột khoai lang với đặc tính có lợi sức khỏe, phù hợp với xu thị trường giới, giải pháp giúp nâng cao giá trị thương mại cho khoai lang Việt Nam Kết nghiên cứu tạo IMO SDS từ tinh bột khoai lang đặc tính chúng giúp nhà sản xuất có lựa chọn phù hợp muốn sản xuất sản phẩm ứng dụng sản phẩm vào sản xuất thực phẩm Kết nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu, sở cho thử nghiệm ứng dụng quy mơ cơng nghiệp, từ đa dạng hóa đường chế biến tạo thành phẩm có giá trị thương mại cao cho tinh bột khoai lang nói riêng củ khoai lang tươi Việt Nam nói chung Những điểm luận án Luận án cơng trình nghiên cứu đầy đủ về tính chất lý hóa cấu trúc tinh bột giống khoai lang Việt nam, sở giúp nhà khoa học, nông nghiệp, sản xuất lựa chọn giống trồng trọt chế biến Luận án cơng trình Việt nam đưa giải pháp cơng nghệ sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) sử dụng enzyme kết hợp thối hóa, cụ thể tinh bột khoai lang Đồng thời công trình nghiên cứu về tính chất SDS Việt Nam Luận án cơng trình đưa giải pháp công nghệ sản xuất IMO từ tinh bột khoai lang Việt nam Hỗn hợp isomaltooligosaccharide sản phẩm tinh chế định lượng dựa vào HPLC-RID mang lại kết có độ xác cao 10 ... bột khoai lang phương pháp enzyme tạo tinh bột tiêu hoá chậm isomaltooligosaccharide nhằm ứng dụng thực phẩm” tiến hành nghiên cứu đặc tính tinh bột giống khoai lang Việt Nam biến tính tinh bột. .. 1.4 Hình ảnh SEM tinh bột số giống khoai lang Việt Nam WSPS: tinh bột khoai lang trắng, YSPS: tinh bột khoai lang vàng PSPS: tinh bột khoai lang tím [5] Các loại tinh bột khoai lang khác có kích... từ tinh bột khoai lang - Đánh giá khả ứng dụng SDS IMO sản xuất thực phẩm Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đặc tính tinh bột khoai lang khả thu hồi tinh bột giống khoai Việt Nam - Nghiên cứu