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 tt

NỘI DUNG BẢN TRÍCH YẾU 1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án * Mục tiêu nghiên cứu: - Xác định đặc điểm hình thái, cấu trúc và tính chất lý hoá của 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 năng ứng dụng SDS và IMO trong sản xuất thực phẩm * Đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu của luận án là tinh bột thu nhận từ 6 giống khoai lang trồng phổ biến tại Việt Nam. - Một số nhóm enzyme tác dụng lên tính chất tinh bột là đối tượng được sử dụng để thực hiện các nội dung nghiên cứu xác lập giải pháp công nghệ sản xuất SDS và IMO. 2. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng Phương pháp tách và thu hồi tinh bột Phương pháp xác định hàm lượng tinh bột, hàm lượng amylose Phương pháp xác định chiều dài mạch của phân tử tinh bột Phương pháp xác định mức độ thủy phân của tinh bột (đương lượng dextrose, DE) Phương pháp xác định hàm lượng carbohydrate tổng số Phương pháp xác định mức độ tiêu hóa của tinh bột Phương pháp xác định hàm lượng thành phần oligosaccharides bằng máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Phương pháp xác định hình dạng hạt tinh bột bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) Phương pháp xác định kích thước hạt tinh bột bằng tán xạ laser Phương pháp xác định khả năng hấp thụ nước của tinh bột Phương pháp xác định khả năng hoà tan của tinh bột Phương pháp xác định đặc tính hồ hóa của tinh bột sử dụng máy phân tích độ nhớt nhanh Phương pháp xác định mức độ thoái hoá gel tinh bột Xử lí số liệu sử dụng phân tích phương sai (ANOVA). 3. Các kết quả chính và kết luận của luận án - Nghiên cứu đã cung cấp bộ dữ liệu về đặc điểm hình thái, cấu trúc, thành phần amylose, tính chất lý hóa của tinh bột 6 giống khoai lang phổ biến ở Việt và lựa chọn được tinh bột giống khoai lang Hoàng Long cũ để nghiên cứu sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) và isomaltooligosaccharide (IMO). - Nghiên cứu đưa ra được giải pháp sử dụng enzyme kết hợp thoái hóa để sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) từ tinh bột khoai lang Hoàng Long cũ. Tinh bột SDS thành phẩm có màu sắc tối hơn, khả năng hòa tan và độ hút nước tăng lên đáng kể so với tinh bột tự nhiên. - Nghiên cứu đưa ra được giải pháp sử dụng enzyme để tạo isomaltooligosaccharide (IMO) từ tinh bột khoai lang Hoàng Long cũ bằng phương pháp phân đoạn và đường hóa – gắn nhánh đồng thời. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp đường hóa – gắn nhánh đồng thời cho hiệu quả phản ứng cao hơn. - Nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng bổ sung tinh bột tiêu hóa chậm vào sản phẩm miến dong và IMO vào sản phẩm sữa tươi và nước quả. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài * Ý nghĩa khoa học: Kết quả có hệ thống về tính chất hóa lý của tinh bột khoai lang các giống khoai lang phổ biến ở Việt nam là đóng góp đáng tin cậy cho nguồn tư liệu khoa học về các giống khoai lang Việt Nam Xác lập giải pháp công nghệ thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm và isomaltooligosaccharide từ tinh bột khoai lang Hoàng Long Kết quả nghiên cứu về tác động của các enzyme trong nghiên cứu sản xuất IMO đã chỉ rõ hơn sự phân cắt và gắn nhánh trên mạch tinh bột khoai lang dưới tác dụng của enzyme tạo ra những sản phẩm tương ứng khác nhau, là tiền đề giúp các nhà nghiên cứu và sản xuất đánh giá rõ hơn về sản phẩm này. Kết quả nghiên cứu đã chỉ rõ kết hợp giữa enzyme và tác động nhiệt thấp làm thoái hóa tinh bột giúp làm tăng hàm lượng SDS từ tinh bột khoai lang. * Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu về tính chất lý hóa của tinh bột các giống khoai lang Việt Nam là cơ sở giúp các nhà khoa học, nông nghiệp, sản xuất trong lựa chọn giống trồng trọt và chế biến. Tạo sản phẩm mới từ tinh bột khoai lang với các đặc tính có lợi sức khỏe, phù hợp với xu thế thị trường thế giới, và là giải pháp giúp nâng cao giá trị thương mại cho khoai lang Việt Nam Kết quả nghiên cứu tạo IMO và SDS từ tinh bột khoai lang cùng các đặc tính của chúng giúp các nhà sản xuất có sự lựa chọn phù hợp khi muốn sản xuất các sản phẩm này hoặc ứng dụng những sản phẩm này vào sản xuất thực phẩm. Kết quả của nghiên cứu là có thể là tài liệu tham khảo cho giảng dạy, nghiên cứu, là cơ sở cho các thử nghiệm ứng dụng trong quy mô công nghiệp, từ đó đa dạng hóa các con đường chế biến tạo thành phẩm có giá trị thương mại cao cho tinh bột khoai lang nói riêng và củ khoai lang tươi Việt Nam nói chung

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 Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội - 2022 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS LƯƠNG HỒNG NGA PGS TS VŨ THU TRANG Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Khoai lang trọng canh tác nhiều nơi nước từ đồng đến miền núi, duyên hải miền Trung vùng đồng sơng Cửu Long Năm 2019, ước tính diện tích trồng khoai lang khoảng 116,7 nghìn với sản lượng 1,4 triệu [2] 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 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 dễ tìm, giá thành thấp dễ dàng sản xuất quy mơ lớn Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) có khả giải phóng lượng cách chậm đáng kể so với tinh bột tự nhiên [6] isomaltooligosaccharide (IMO) vốn biết đến thành phần prebiotics [7] sản phẩm 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 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 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, ngồi chưa có cơng trình nghiên cứu quy trình sản xuất IMO từ loại tinh bột khác, từ tinh bột khoai lang nói riêng Do đó, đề tài “Nghiên cứu q 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 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 giống khoai lang Việt Nam - Xác lập giải pháp công nghệ thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm isomaltooligosaccharide từ tinh bột khoai lang Hoàng Long - Kết nghiên cứu 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 sản phẩm - Kết nghiên cứu rõ kết hợp enzyme tác động nhiệt thấp làm thoái hóa tinh bột giúp làm tăng hàm lượng SDS từ tinh bột khoai lang b) Ý nghĩa thực tiễn - Nghiên cứu 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 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 công trình Việt nam đưa quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) sử dụng cơng nghệ enzyme kết hợp thối hóa, cụ thể tinh bột khoai lang Đồng thời cơng trình nghiên cứu tính chất SDS Việt Nam - Luận án cơng trình đưa quy trình 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 Cấu trúc luận án Luận án cấu trúc bao gồm nội dung sau: Mở đầu; Chương Tổng quan tài liệu; Chương Vật liệu Phương pháp nghiên cứu; Chương Kết thảo luận; Kết luận kiến nghị Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU Chương trình bày tổng quan đối tượng nghiên cứu luận án, bao gồm khoai lang, tinh bột khoai lang, số nhóm enzyme tác dụng lên tính chất tinh bột, sản phẩm trình thủy phân tinh bột khoai lang: tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) isomaltooligosaccharide (IMO) tiềm ứng dụng chúng sản xuất thực phẩm 1.1 Tổng quan khoai lang 1.1.1 Nguồn gốc khoai lang 1.1.2 Đặc điểm hình thái khoai lang 1.1.3 Giá trị dinh dưỡng khoai lang Củ khoai lang giàu tinh bột, protein, chất xơ, lipid, polyphenol, carotenoid, vitamin nguyên tố khoáng) Carbohydrate thành phần dinh dưỡng chính, chiếm 80 – 90% chất khơ củ khoai lang Trong đó, tinh bột chiếm 60 – 70% khối lượng khô, thấp đáng kể [19] 1.1.4 Tình hình sản xuất tiêu thụ khoai lang Khoai lang trọng canh tác khắp nơi nước Năm 2019, ước tính diện tích trồng khoai lang khoảng 116,7 nghìn với sản lượng 1,4 triệu [2] Ở Việt Nam nay, khoai lang chủ yếu 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 1.1.5 Một số giống khoai phổ biến Việt Nam (1) Khoai lang Hoàng Long; (2) Khoai lang Hưng Lộc (HL4); (3) Khoai lang Nhật đỏ (HL518); (4) Khoai lang Nhật vàng (Kokey 14); (5) Khoai lang Nhật tím (HL491); (6) Khoai lang Nhật tím (Murasa Kimasari); (7) Khoai lang Nhật trắng (HL284); (8) Khoai lang KB1 1.2 Tổng quan tinh bột khoai lang 1.2.1 Hình dạng kích thước hạt tinh bột khoai lang Các loại tinh bột khoai lang khác có kích thước hạt khác dẫn đến khác biệt tính chất chúng 1.2.2 Cấu trúc tinh bột khoai lang Tinh bột có cấu trúc bán tinh thể, bao gồm hai phần kết tinh vơ định hình Vùng vơ định hình tương ứng với vùng điểm nhánh phân tử amylopectin, vùng tinh thể tạo thành từ cụm chuỗi amylopectin [45] Amylose chủ yếu tạo nên vùng vô định hình phân bố ngẫu nhiên nhóm amylopectin [46] 1.2.3 Tính chất tinh bột khoai lang (1) Tính hịa tan; (2) Khả trương nở; (3) Sự hồ hóa; (4) Độ hồ tinh bột; (5) Khả tạo gel; (6) Sự thối hóa gel; (7) Phản ứng thủy phân; (8) Phản ứng tạo phức 1.3 Các sản phẩm trình thủy phân tinh bột khoai lang tiềm ứng dụng sản xuất thực phẩm 1.3.1 Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS): thu nhận tiềm ứng dụng sản xuất thực phẩm 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) Trong đó, SDS phần tinh bột tiêu hóa khoảng thời gian từ 20 phút đến 120 phút Xử lý tinh bột enzyme pullulanase, isoamylase, α-amylase, β-amylase, transglucosidase có khả tiêu hóa số đường huyết theo mong đợi [6] Tinh bột tiêu hóa chậm sản xuất phương pháp enzyme kết hợp thối hóa để gia tăng hàm lượng SDS thu 1.3.2 Isomaltooligosaccharide (IMO): thu nhận khả ứng dụng sản xuất thực phẩm Isomaltooligosaccharides (IMO) phân tử ngắn tuyến tính đơn vị D-glucose liên kết α-1,6 glycosidic Tuy nhiên, định nghĩa rộng hơn, chúng chấp nhận glucooligosaccharide phân nhánh tạo vòng với đơn vị glucose liên kết với liên kết α-1,6 glycosidic, α-1,3 glycosidic, α-1,2 glycosidic, kết hợp với liên kết α-1,4 glycosidic Hỗn hợp IMO có số đường huyết thấp phân loại prebiotics Ngoài liên kết α-1,4 glycosidic phân tử, liên kết lại IMO không dễ bị thủy phân hệ enzyme đường ruột Đây chất thích hợp cho hoạt động vi sinh vật có lợi đường ruột Lactobacilli Bifidobacteria Theo quy trình phân đoạn, sản xuất IMO từ tinh bột sử dụng bước bao gồm dịch hóa (α-amylase), đường hóa (β-amylase), gắn nhánh (transglucosidase) tinh chế Khi kết hợp trình đường hóa gắn nhánh sử dụng để sản xuất IMO từ tinh bột sau dịch hóa cho hiệu cao so với quy trình thơng thường, nâng cao hiệu suất tạo thành IMO [144], [147], [148] 1.4 Một số nhóm enzyme tác dụng lên tính chất tinh bột 1.4.1 Enzyme α- amylase Enzyme α- amylase xúc tác trình thủy phân liên kết α-1,4 glycosidic polysaccharide amylose amylopectin, glycogen sản phẩm thối hóa chúng [152] 1.4.2 Enzyme β – amylase Beta – amylase (β – amylase) exo-enzyme, xúc tác thủy phân liên kết α-1,4 glycosidic amylose amylopectin từ đầu không khử mạch giải phóng đơn vị maltose 1.4.3 Enzyme pullulanase Pullulanase (enzyme khử nhánh) thủy phân liên kết α-1,6 glycosidic amylopectin, glycogen polymer liên quan, bổ sung nhằm cải thiện hiệu suất q trình đường hóa 1.4.4 Enzyme transglucosidase Transglucosidase ưu tiên xúc tác hình thành liên kết α1,6 glycosidic ngồi q trình thủy phân, dẫn đến việc tạo thành liên kết α-1,6 glycosidic 1.4.5 Enzyme glucanotransferase Enzyme glucanotransferase xúc tác phản ứng chuyển chuỗi α1,4 glucan đến vị trí phân tử glucan nhận Enzyme ứng dụng điển hình tổng hợp tinh bột tiêu hóa chậm kể tới enzyme gắn nhánh BE (branching enzyme) amylomaltase Chương VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1.1 Nguyên liệu tinh bột khoai lang Khoai lang củ tươi thu mua ngày thu hoạch, sau tiến hành tách thu nhận tinh bột ngày phịng thí nghiệm C4-209, Đại học Bách Khoa Hà Nội Sáu giống khoai lang lựa chọn bao gồm: Hoàng Long cũ (HLC), Hoàng Long (HLM), Nhật Gia Lai (NGL), Nhật Đà Lạt (NDL), Nhật ruột trắng (NRT), Nhật ruột vàng (NRV) 2.1.2 Chế phẩm enzyme  Chế phẩm enzyme α-amylase (EC 3.2.1.1): Spezyme Alpha (5717 CU/g), Spezyme Xtra (4392 CU/g); Liquozyme SC DS (3678 CU/g) Termamyl SC DS (504 CU/g); αamylase porcine pancreas (5U/mg)  Chế phẩm enzyme transglucosidase (EC 3.2.1.20) từ Aspergillus niger (1000 U/ml); enzyme β-amylase (EC 3.2.1.2) từ đại mạch (11000 U/ml); enzyme pullulanase (EC 10 Bảng 3.4 Ảnh hưởng giống khoai lang đến độ dài trung bình mạch tinh bột Mức độ trùng hợp trung bình (DP) HLC 928,98 ± 30,51a HLM 891,64 ± 41,03a NDL 915,30 ± 37,33a NGL 876,22 ± 32,11a NRT 931,13 ± 40,57a NRV 925,35 ± 35,49a 3.1.4 Một số tính chất lý hóa tinh bột khoai lang Việt Nam Khả hút nước sáu loại tinh bột khoai lang cho thấy chênh lệch đáng kể (Bảng 3.5) Kết giải thích khác biệt hàm lượng protein, mức độ liên kết phân tử, tỷ lệ vùng tinh thể vùng vơ định hình hạt tinh bột Mẫu Bảng 3.5 Ảnh hưởng giống khoai lang đến khả hút nước hạt tinh bột khoai lang Tên mẫu HLC HLM NGL NDL NRT NRV Khả hút nước (%) 101,12 ± 0,40b 104,22 ± 2,46c 87,39 ± 0,72a 110,94 ± 2,32d 112,02 ± 1,25d 115,74 ± 1,63e 16 Tính chất hồ hóa tinh bột thể hình 3.3 Kết tinh bột khoai HLC có độ nhớt đáy cao độ nhớt setback tương đối thấp, có khả chống lại thối hóa tốt Hình 3.3 Đồ thị độ nhớt RVA tinh bột sáu giống khoai lang Khoai HLM cho thấy độ đặc gel thấp, gel nóng ổn định tốt, nhiên gel tinh bột sau làm lạnh có xu hướng thối hóa cao Bảng 3.7 Khả hịa tan mức độ thối hóa gel tinh bột thu từ sáu giống khoai lang Tên mẫu Khả hịa tan (%) Mức độ thối hóa gel (%) HLC 12,46 ± 0,24c 5,31 ± 0,93b HLM 14,63 ± 0,24d 1,60 ± 0,23a a NGL 9,53 ± 0,27 2,27 ± 0,68a b NDL 10,54 ± 0,40 12,35 ± 1,48d NRT 10,49 ± 0,11b 7,79 ± 0,26c d NRV 14,42 ± 0,35 13,99 ± 0,85e Kết khả hòa tan sáu loại tinh bột (Bảng 3.7) cho thấy tinh bột giống NGL cho thấy độ hòa tan thấp tinh bột HLM NRV có độ hịa tan cao Tinh bột HLM, NGL cho thấy xu hướng thối hóa gel thấp so với tinh bột HLC NRT Kết luận đặc tính tính bột giống khoai Việt Nam: Có khác biệt giống đặc điểm canh tác có ảnh hưởng đáng kể định số đặc tính hóa lý đặc trưng tinh bột khoai lang Tính chất tinh bột khoai lang mong muốn cho sản xuất SDS IMO: 17 Giống khoai lang Hoàng Long cũ (HLC) lựa chọn để tạo sản phẩm SDS IMO thí nghiệm hiệu suất thu nhận tinh bột cao, kích thước hạt trung bình nhỏ, khả hấp thụ nước hòa tan tốt 3.2 Điều kiện thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm đặc tính tinh bột tiêu hóa chậm thành phẩm 3.2.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình thủy phân tinh bột khoai lang enzyme pullulanase hướng tới hình thành tinh bột tiêu hóa chậm Kết nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tinh bột, nồng độ enzyme pullulanase, pH, nhiệt độ thời gian thể Hình 3.4 đến Hình 3.8 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ tinh bột tới hình thành tinh bột tiêu hóa chậm Hình 3.5 Ảnh hưởng nồng độ enzyme tới hình thành tinh bột tiêu hóa chậm Hình 3.6 Ảnh hưởng pH tới hình thành tinh bột tiêu hóa chậm Hình 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy phân pullulanase tới hình thành tinh bột tiêu hóa chậm 18 Các thơng số tối thích lựa chọn cho trình thủy phân tinh bột khoai lang tác dụng enzyme pullulanase bao gồm: nồng độ dịch tinh bột 10% (w/w), pH 5,0, nhiệt độ thủy phân 55°C, nồng độ enzyme 20 U/g Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian thủy phân thời gian thủy phân kéo dài pullulanase tới hình thành Hàm lượng SDS tinh bột tiêu hóa chậm thu đạt 28,59% Nhận thấy, hàm lượng SDS thu chưa cao Đề tài tiếp tục tiến hành cơng đoạn thối hóa tinh bột với mục đích làm giàu lượng SDS thu từ tinh bột khoai lang 3.2.2 Nghiên cứu chế độ thối hóa tinh bột sau thủy phân pullulanase làm tăng hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm Quá trình thối hóa nghiên cứu điều kiện nhiệt độ (20℃, -10℃, 4℃ 25℃) thời gian thoái hóa (12, 24, 36, 48, 60 giờ) khác nhau, sau xác định hàm lượng SDS thu Nhận thấy, hàm lượng SDS thu lần thối hóa có xu hướng giảm xuống Do đó, lựa chọn phương pháp thối hóa lần để gia tăng hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) Trong đó, điều kiện tiến hành thối hóa lần lần diễn 4°C thời gian 48 thu hàm lượng SDS 59,72% 3.2.3 Đánh giá chất lượng sản phẩm đưa quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm từ tinh bột khoai lang Khả trương nở, khả hòa tan, mức độ hút nước hút dầu, màu sắc ảnh chụp SEM tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) phân tích so sánh với mẫu tinh bột khoai lang tự nhiên Bảng 3.13 Đánh giá chất lượng sản phẩm Tinh bột tự nhiên 19 Tinh bột sau biến tính (SDS) Thành phần (%) RS SDS RDS Tính chất vật lý Khả trương nở (%)Khả hòa tan (%)Khả hút nước (%)Khả nănghút dầu (%) Màu sắc L a* b* 65,82 ± 1,52a 15,41 ± 2,03a 18,77 ± 0,88a 11,29 ± 57,81 ± 30,91 ± 27,68 ± 1,14a 12,50 ± 0,23c 81,99 ± 0,30a 119,74 ± 15,04 ± 46,15 ± 136,44 ± 110,38 ± 83,09 ± 0,64a 80,89 ± 2,27 ± 0,17a 2,85 ± a 13,48 ± 0,74 14,34 ± Kết luận: Tính chất tinh bột SDS thu bật với khả hòa tan độ hút nước cao đáng kể so vởi tinh bột tự nhiên Bên cạnh đó, sản Hình 3.10 Ảnh hưởng quy trình phẩm tinh bột biến tính SDS có màu sắc tối so sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm tới hình dạng hạt tinh bột khoai lang với màu sắc vốn có tự nhiên (a,b) tinh bột tiêu hóa chậm tinh bột, nhiên khác biệt khơng nhiều (c,d) 20 Hình 3.11 Quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm 3.3 Điều kiện thu nhận isomaltooligosaccharide phương pháp phân đoạn 3.3.1 Ảnh hưởng mức độ thủy phân đến hiệu tổng hợp isomaltooligosaccharide Tinh bột có mức độ thủy phân (DE) cao tạo điều kiện tốt cho hình thành IMO Do đó, trước bước vào giai đoạn gắn nhánh, dịch tinh bột cần tiến hành thủy phân để thu chất phù hợp cho trình gắn nhánh Hình 3.12 Ảnh hưởng transglucosidase mức độ thủy phân đến hàm lượng IMO tạo thành Trong nghiên cứu này, dịch tinh bột khoai lang thủy phân thơng qua giai đoạn dịch hóa enzyme α-amylase đường hóa β-amylase kết hợp pullulanase 3.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình dịch hóa chế phẩm enzyme α- amylase 21 Nghiên cứu hoạt động bốn chế phẩm enzyme alpha amylase Spezyme Xtra, Liquozyme SC DS, Spezyme Alpha, Termamyl SC DS cho q trình dịch hóa tinh bột Từ kết phân tích (Hình 3.13) cho thấy, Spezyme Xtra chế phẩm cho khả thủy phân tạo thành G2-G10, G2-G6 cao glucose tự thấp Do vậy, lựa chọn chế phẩm Spezyme Xtra cho Hình 3.13 Thành phần dịch sau trình dịch hóa Điều kiện tiến hành: dịch tinh bột có nồng độ thủy phân sử dụng chế 25% w/v (tính theo chất khô), phẩm enzyme α-amylase nhiệt độ 80 °C, pH 5,8, nồng độ enzyme α- amylase 1,0 CU/g thời gian 60 phút Kết thúc dịch hóa, DE đạt 18,76 3.3.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động enzyme β-amylase pullulanase giai đoạn đường hóa Đường hóa với thơng số: nồng độ enzyme β-amylase nồng độ 5,0 U/g enzyme pullulanase nồng độ 0,8 U/g, nhiệt độ 50°C, pH 6,0, thời gian từ đến12 Mẫu thu đem xác định giá trị DE, phân tích thành phần oligosaccharide HPLCRID (Hình 3.16) đem thực giai đoạn gắn nhánh để đánh giá ảnh hưởng thời gian đường hóa tới hình thành IMO (Hình 3.17) Maltose (G2) maltotriose (G3) thành phần dịch thủy phân chiếm 50,31% 20,20% sau đường hóa Giá trị khơng thay đổi đáng kể kéo dài thời gian đường hóa đến 12 22 Hình 3.16: Ảnh hưởng thời Hình 3.17 Ảnh hưởng gian đường hóa thành phần thời gian đường hóa đến oligosaccharide trình gắn nhánh tạo IMO Hơn nữa, thời gian đường hóa kéo dài hàm lượng IMO234 xu hướng tăng Như vậy, thời gian đường hóa DE đạt 35,68 3.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến hàm lượng isomaltooligosaccharide tạo thành giai đoạn gắn nhánh transglucosidase Kết khảo sát thể Hình 3.18 đến 3.21 Hình 3.18 Ảnh hưởng pH hàm lượng IMO tạo thành Hình 3.20 Ảnh hưởng nồng độ enzyme transglucosidase đến hàm lượng IMO tạo thành Hình 3.19 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng IMO tạo Hình 3.21 Ảnh hưởng thời gian gắn nhánh đến hàm lượng IMO tạo thành 23 Hình 3.22 Quy trình sản xuất IMO từ tinh bột khoai lang phương pháp phân đoạn Từ kết nghiên cứu, lựa chọn thống số cho trình gắn nhánh tổng hợp IMO: nhiệt độ 60°C, pH 5,0, nồng độ enzyme transglucosidase 15 CU/g trì phản ứng thời gian 12 Nồng độ IMO234 dịch sản phẩm đạt 56,10 g/l 3.4 Điều kiện thu nhận isomaltooligosaccharide phương pháp đường hóa gắn nhánh đồng thời Từ kết Hình 3.24, lựa chọn pH 5,0 nhiệt độ 50°C điều kiện gắn nhánh tối ưu cho hàm lượng IMO234 cao Hình Error! No text of specified style in document 1: Ảnh hưởng pH nhiệt độ đến tạo thành IMO đường hóa - gắn nhánh đồng thời Kết ảnh hưởng nồng độ enzyme β-amylase, pullulanase, transglucosidase đến hiệu tạo thành IMO 24 trình bày Bảng 3.23 Từ liệu thu được, lựa chọn nồng độ tối ưu 3,0 U/g, 0,8 U/g 10,0 U/g cho enzyme βamylaze, pullulanase transglucosidase Bảng 3.23: Ảnh hưởng nồng độ enzyme đến tạo thành IMO đường hóa – gắn nhánh đồng thời Nồng độ enzyme Nồng độ IMO234 (g/L) β-amylase (U/g) 1,0 58,66 ± 0,63ab 2,0 60,70 ± 0,87abc 3,0 63,65 ± 2,99c 4,0 62,76 ± 1,54bc 5,0 57,09 ± 1,02a Pullulanase (U/g) 0,2 55,70 ± 0,82a 0,4 59,87 ± 0,64b 0,6 61,82 ± 1,86b 0,8 69,24 ± 1,91c 1,0 67,20 ± 0,98c Transglucosidase (U/g) 60,84 ± 0,33c 64,78 ± 0,89d 10 67,37 ± 0,64e 15 65,40 ± 1,42de 20 62,00 ± 0,98c 25 57,44 ± 1,46b 30 53,47 ± 0,79a Ảnh hưởng thời gian đường hóa – gắn nhánh đến hàm lượng IMO234 tạo thành trình bày Hình 3.25 25 ... khoai lang nói riêng Do đó, đề tài ? ?Nghiên cứu q 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. .. (7) Phản ứng thủy phân; (8) Phản ứng tạo phức 1.3 Các sản phẩm trình thủy phân tinh bột khoai lang tiềm ứng dụng sản xuất thực phẩm 1.3.1 Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS): thu nhận tiềm ứng dụng sản... xuất thực phẩm 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) Trong đó, SDS phần tinh bột tiêu