Hcmute ảnh hưởng của liều chiếu xạ chùm tia điện tử (eb) lên sự thay đổi cấu trúc, các tính chất hóa lý và độ tiêu hóa của tinh bột bắp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG CỦA LIỀU CHIẾU XẠ CHÙM TIA ĐIỆN TỬ (EB) LÊN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC, CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ ĐỘ TIÊU HÓA CỦA TINH BỘT BẮP MÃ SỐ: T2019-35TĐ SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2020 Luan van Mẫu 1TĐ Trang bìa báo cáo tổng kết đề tài KH&CN cấp Trường trọng điểm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ẢNH HƯỞNG CỦA LIỀU CHIẾU XẠ CHÙM TIA ĐIỆN TỬ (EB) LÊN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC, CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ ĐỘ TIÊU HÓA CỦA TINH BỘT BẮP Mã số: T2019-35TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Trịnh Khánh Sơn TP HCM, 4/2020 Luan van Mẫu 2TĐ Trang bìa phụ báo cáo tổng kết đề tài KH&CN cấp Trường trọng điểm TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM ẢNH HƯỞNG CỦA LIỀU CHIẾU XẠ CHÙM TIA ĐIỆN TỬ (EB) LÊN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC, CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ ĐỘ TIÊU HĨA CỦA TINH BỘT BẮP Mã số: T2019-35TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Trịnh Khánh Sơn Thành viên đề tài: TS Vũ Trần Khánh Linh TS Phạm Thị Hoàn KS Đặng Thanh Bình TP HCM, 4/2020 Luan van MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TÓM TẮT MỞ ĐẦU 1.1 Tinh bột 1.2 Phổ FTIR tinh bột 12 1.3 Các phân đoạn tiêu hóa tinh bột 13 1.4 Mức liều xạ an toàn ứng dụng xử lý thực phẩm 14 1.5 Biến tính tinh bột chiếu xạ 14 1.6 Các nghiên cứu trước 16 1.7 Mục tiêu nghiên cứu 18 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 19 2.2 Tinh bột chiếu xạ EB 19 2.3 Hàm lượng acid tự 20 2.4 Màu sắc 20 2.5 Độ hòa tan độ trương nở 21 2.6 Độ nhớt khối lượng phân tử trung bình 22 2.7 Khả tạo phức với iodine hàm lượng amylose biểu kiến 22 2.8 Sự có mặt nhóm chức hóa học phổ FTIR 23 2.9 Kiểu hình tinh thể nhiễu xạ tia X mức độ tinh thể tương đối 23 2.10 Độ tiêu hóa in vitro 24 2.11 Phương pháp thống kê 25 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 26 3.2 Hàm lượng acid tự amylose biểu kiến 26 3.3 Độ nhớt khối lượng phân tử trung bình 27 3.4 Sự có mặt nhóm chức hóa học phổ FTIR 28 3.5 Kiểu hình tinh thể nhiễu xạ tia X mức độ tinh thể tương đối 30 3.6 Màu sắc 32 3.7 Độ hòa tan độ trương nở 33 3.8 Độ tiêu hóa in vitro 34 Luan van KẾT LUẬN 35 ĐỀ XUẤT 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 Luan van DANH MỤC HÌNH Hình 1 Cấu tạo amylose amylopectin Hình Cấu trúc phức tinh bột với iodine 10 Hình Cấu trúc tinh thể loại A loại B 11 Hình Ảnh hưởng chiếu xạ lên tinh bột 16 Hình 3.1 Độ nhớt reduced mẫu tinh bột liều chiếu xạ EB khác 27 Hình 3.2 Phổ FTIR mẫu tinh bột 28 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X 31 Luan van DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Phổ FTIR tinh bột 13 Bảng 2.1 Các tiêu chất lượng tinh bột bắp nguyên liệu* 19 Bảng 2.2 Các thơng số thiết bị chiếu xạ 20 Bảng Giá trị pH, hàm lượng acid tự (FA, ml) hàm lượng amylose biểu kiến (AM, %) 26 Bảng Độ nhớt nội khối lượng phân tử trung bình 27 Bảng 3 Mức độ tinh thể tương đối (DRC, %) 30 Bảng Các thông số màu sắc 32 Bảng Độ hòa tan trương nở 33 Bảng Độ tiêu hóa in vitro 34 Luan van DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AM: hàm lượng amylose DRC: mức độ tinh thể tương đối EB: Electron beam EB7, EB5, EB2.7, EB1, EB0 mẫu chiếu xạ EB liều chiếu 7, 5, 2.7, 1.0 kGy FA: hàm lượng acid tự FTIR: Fourier-transform infrared spectroscopy, phổ hồng ngoại Fourier i: độ nhớt nội SDS: Slowly digestible starch SB: độ hòa tan SP: độ trương nở RDS: Rapidly digestible starch Mw: khối lượng phân tử trung bình RS: Resistant starch XRD: X-ray diffraction, nhiễu xạ tia X Luan van TÓM TẮT Chiếu xạ electron beam (EB) dùng để xử lý tinh bột bắp liều từ đến kGy Chiếu xạ EB làm (a) depolymer hóa phân tử tinh bột, (b) hình thành liên kết ngang từ làm tăng mức độ tinh thể (c) làm tinh thể to bị vỡ thành tinh thể nhỏ Khi tăng liều xạ làm giảm pH, giảm độ nhớt, giảm khối lượng phân tử làm tăng độ acid tinh bột bắp Sau chiếu xạ, màu sắc mẫu bị sậm Phổ FTIR, kiểu hình tinh thể loại A, tỉ lệ vùng có trật tự/vùng vơ định hình không thay đổi sau chiếu xạ Các thay đổi nói khơng làm thay đổi hàm lượng amylose mà làm giảm độ trương nở làm tăng độ hịa tan tinh bột Ngồi ra, tương tác thay đổi giúp giải thích chuyển đổi từ phân đoạn tinh bột trơ thành tinh bột tiêu hóa chậm Luan van MỞ ĐẦU Tinh bột nguồn dinh dưỡng dự trữ thực vật nguồn cung cấp dinh dưỡng cho người, xanh quang hợp tổng hợp nên, chúng chứa nhiều loại lương thực hạt, củ, quả, Hình dáng kích thước, mức độ tinh thể hóa hạt tinh bột, thành phần hóa học tính chất tinh bột phụ thuộc nhiều vào giống cây, điều kiện trồng trọt, trình sinh trưởng cây,…(Ann-Charlotte Eliasson, 2006; Whistler, 2009) Tinh bột sử dụng để tạo nên kết cấu, hấp dẫn nhiều thực phẩm Tinh bột dùng làm chất làm dày kết dính, sử dụng rộng rãi sản xuất bánh tráng miệng, súp, nước sốt, trộn salad, chế phẩm thực phẩm dành cho trẻ sơ sinh, bánh điền, mayonnaise,…Một lớp amylose sử dụng màng bảo vệ vỏ trái cây, tránh kẹo trái khơ bị dính vào Đồng thời amylose bảo vệ khoai tây chiên tránh bị nhạy cảm với q trình oxy hóa Việc sử dụng amylopectin đa dạng Nó sử dụng với lượng lớn chất làm đặc, chất ổn định chất kết dính (AnnCharlotte Eliasson, 2006; Whistler, 2009) Dù ứng dụng rộng rãi thực phẩm dùng ngành công nghiệp khác, nhiên, tính chất tinh bột tự nhiên khơng đáp ứng đủ yêu cầu mặt kỹ thuật sản xuất cơng nghiệp Vì vậy, tinh bột thường biến tính để có tính chất khác đáp ứng nhu cầu ngày tăng người tiêu dùng Các phương pháp biến tính hóa học sử dụng rộng rãi, cung cấp đa dạng loại tinh bột biến tính Mặc dù chúng lại có số nhược điểm chi phí biến tính, chi phí xử lý mơi trường sau biến tính cao quan trọng e ngại người tiêu dùng tồn dư chất hóa học thực phẩm Hiện phương pháp biến tính đại hơn, nhanh an toàn nghiên cứu, song song với phương pháp biến tính hóa sinh (như dùng enzyme) phương pháp biến tính vật lý lại ưu chuộng Các phương pháp vật lý thường dùng dùng lực học, ép đùn, hồ hóa trước,… phương pháp nghiên cứu gần xử lý nhiệt ẩm, xử lý plasma phương pháp chiếu xạ ion hóa (gamma, EB,…) (AnnCharlotte Eliasson, 2006; Whistler, 2009) Trong nghiên cứu này, bước đầu đánh giá ảnh hưởng xử lý EB lên thay đổi cấu trúc, tính chất hóa lý Luan van 3.3 Độ nhớt khối lượng phân tử trung bình Hình 3.1 cho thấy độ nhớt reduced (ηred) mẫu liều chiếu xạ khác Độ nhớt reduce tỉ lệ nghịch với liều chiếu xạ EB Bên cạnh đó, nồng độ dung dịch tinh bột cao độ nhớt reduced mẫu cao Độ nhớt nội (η i) tính tốn theo đường hồi qui (R2>0.95 độ nhớt reduced (Bảng 3.2) Khi liều chiếu xạ tăng (từ đến 7,0 kGy) làm giảm độ nhớt nội khối lượng phân tử trung bình (Mw) tinh bột Rõ ràng, chứng cho thấy biến đổi phân tử tinh bột thành phân tử nhỏ tác dụng xử lý EB (Pimpa et al., 2007) Độ nhớt reduced (red, ml/g×1000) 400 300 200 EB0 EB1 EB2.7 EB5 EB7 100 0 Nồng độ tinh bột (c, mg/ml ×0.001) Hình 3.1 Độ nhớt reduced mẫu tinh bột liều chiếu xạ EB khác Bảng Độ nhớt nội khối lượng phân tử trung bình Tính chất Mẫu tinh bột EB0 EB1 EB2.7 EB5 EB7 a* 32.666 19.233 7.7616 5.5294 6.6464 b* (i) 195.89a 144.47b 132.05c 86.558d 50.723e R2 0.9821 0.9515 0.9703 0.9704 0.958 Mw 7.33a 5.21b 4.71c 2.93d 1.61e a*, b*: giá trị đường thẳng hồi qui (y=a*x+b*) theo hình 1; R2: giá trị R2 đường hồi qui; Mw (×105 g/mol): khối lượng phân tử trung bình; i: độ nhớt nội Tất giá trị thể dạng trung bình ± độ lệch chuẩn Các chữ viết lên hàng cho biết khác biệt mặt thống kê (P