Nghiên ứu tạo tinh bột tiêu hóa hậm từ tinh bột khoai lang và ứng dụng

Một số quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm .... Những nghiên cứu trong và ngoài nước về kh năng tiêu hóa của tinh bột .... Một trong những sản phẩm tiềm năng do đáp ứng được các nh

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI Ọ

Việ n Công ngh Sinh h c và Công nghệ ệ ọ Th c phẩm ự

Nghiên c u t ứ ạ o tinh b t tiêu hóa ch m t ộ ậ ừ tinh b ộ t

khoai lang và ng d ứ ụ ng

PHÙNG THỊ THANH TRÚC

Truc.PTTCB180039@sis.hust.edu.vn

Ngành Kỹ thu t th c ph m ậ ự ẩ Chuyên ngành Công nghệ ự th c ph m ẩ

H ọ c viên cao họ c đư ợ c hỗ trợ ở b i chương trình h ọ c bổ ng đào t ạ o thạ c sĩ, ti ế n

sĩ trong nướ c c a Qu i m i sáng tạo Vingroup ủ ỹ Đổ ớ

Giả ng viên hư ớ ng dẫn: PGS TS Lương Hồng Nga

M ỤC LỤ C

L Ờ I CẢM ƠN 5

L Ờ I MỞ ĐẦ 6 U TÓM TẮ T LU N VĂN 7 Ậ DANH MỤC BẢNG 8

DANH MỤC HÌNH 9

CHƯƠNG I: TỔ NG QUAN 11

1.1 T Ổ NG QUAN VỀ KHOAI LANG 11

1.1.1 Nguồn gốc của khoai lang 11

1.2.2 Thành phần dinh dưỡ 11 ng 1.2.3 Tình hình s n xu t và tiêu th khoai lang ả ấ ụ 14

1.2.4 Ứng d ng c ụ ủa khoai lang 16

1.3 T Ổ NG QUAN VỀ TINH BỘT VÀ TINH BỘT KHOAI LANG 16

1.3.1 Định nghĩa 16

1.3.2 Hình dạ và kích thước của tinh bột khoai lang 17 ng 1.3.3 Cấu trúc của tinh bột khoai lang 17

1.3.4 Tính ch t c a tinh b ấ ủ ột 18

1.4 T Ổ NG QUAN VỀ TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM (SDS) 21

1.4.1 Khái ni m tinh b t tiêu hóa ch m (SDS) ệ ộ ậ 22

1.4.2 C ấ u trúc của tinh bột tiêu hóa chậm SDS 22

1.4.3 L ợ i ích của tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) 24

1.4.4 M ột số quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm 24

1.5.1 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về kh năng tiêu hóa của tinh bột 32 ả 1.5.2 M ột số nghiên cứu tạo SDS từ tinh bột khoai lang 33

CHƯƠNG II: VẬ T LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP 34 Ệ 2.1 V Ậ T LIỆU NGHIÊN CỨ 34 U 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U 34

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu 34

2.2.2 B ố trí thí nghiệ 37 m CHƯƠNG I II: KẾ T QU VÀ TH O LUẬN 42 Ả Ả 3.1 THÀNH PHẦN TINH BỘT KHOAI NGUYÊN LIỆU 42

3.2 KHẢO SÁT CÁC Y U T Ế Ố Ả NH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH TH Y PHÂN Ủ PULLULANASE TỚI SỰ HÌNH THÀNH SDS 43

3.2.1 Ảnh hưở ng c ủ a nồ ng đ ộ tinh b t t i kh ộ ớ ả năng tiêu hóa khi thủy phân bở i pullulanase 43

…….44

3.2.3 Ảnh hưở ng c a th ủ ờ i gian thủ y phân pullulanase t i kh ớ ả năng tiêu hóa của tinh bột khoai lang 45

3.3 T Ố I ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TH Ủ Y PHÂN TINH BỘT SỬ ỤNG D ENZYME PULLULANASE TẠO SDS 46

3.3.1 Ch ọ n miền khảo sát 46

3.3.2 Thi ế t lập mô hình 46

3.3.3 Tối ưu hóa hàm lượng tinh b t tiêu hóa ch ộ ậ m 48

3.3.4 Kiểm tra tính tương thích của mô hình 49

3.4 NGHIÊN C U CH Ứ Ế ĐỘ THOÁI HÓA TINH B Ộ T SAU TH Y PHÂN Ủ PULLULANASE LÀM TĂNG HÀM LƯỢ NG SDS 49

3.4.1 Ảnh hưởng c a nhi ủ ệt đ thoái hóa đ ộ ến khả năng hình thành tinh bột tiêu hóa chậm 49 3.4.2 Ảnh hưởng c a th ủ ời gian thoái hóa đến khả năng hình thành tinh bột tiêu hóa chậm 50 3.5 ĐƯA RA QUY TRÌNH SẢ N XUẤ T TINH B T TIÊU HÓA CHẬM 51 Ộ 3.6 Ứ NG DỤNG BỔ SUNG TINH B T TIÊU HÓA CHẬM VÀO SẢN PHẨM Ộ BÁNH YẾN MẠCH 52

3.6.1 Quy trình s n xu ả ấ t bánh yế n m ạ ch 52

3.6.2 Ảnh hưở ng c ủ a vi c b ệ ổ sung tinh b ộ t tiêu hóa ch ậ m tớ i kh ả năng tiêu hóa của bánh y n m ế ạch 53

3.6.3 Ảnh hưở ng c ủ a vi c b ệ ổ sung tinh b t tiêu hóa ch ộ ậ m tớ ấu trúc của sản phẩm i c bánh y n m ế ạch 53

3.6.4 Ảnh hưở ng c ủ a vi c b ệ ổ sung tinh b t tiêu hóa ch ộ ậ m tớ i màu s ắ c của sản phẩm bánh y n m ế ạch 54

CHƯƠNG IV: KẾ T LU N 55 Ậ PHỤ Ụ L C 56

TÀI LI U THAM KH Ệ Ả O 58

L ỜI CẢM ƠN

Vậy là đã ết thúc một chặk ng đường dài 7 năm làm học trò dư i mái trướ ờng Bách Khoa Giờ phút này đây, nh ng cảm xúc mạnh mẽ nhấữ t ch t ùa vợ ề, đây là nơi tôi đã gửi gắm một ph n thanh xuân tươi đẹp, nơi đã chắầ p cánh nh ng ước mơ ữ

của tôi bay xa, nơi đã mở rộng những cánh cửa tương lai t t đố ẹp cho biết bao thế

h hệ ọc trò Ngày hôm nay, hai tiếng Bách Khoa thân thương luôn vang lên trong tâm trí tôi cùng với lòng biết ơn vô h n ạ

Em xin cảm ơn chân thành đ n PGS.TS.Lương H ng Nga, ngưế ồ ời th y tầ ận tụy

đã dìu dắt em t nhừ ững ngày đầu tiên em đặt chân lên phòng thí nghiệm cách đây

5 năm, ngư i đã luôn tờ ận tâm ch d y em nhỉ ạ ững điều quý giá không chỉ kiến thức chuyên môn mà những điều hay lẽ phải trong cu c sộ ống, người luôn truyền động

lực đ em vươn lên chạm tới những thành tích tố ẹể t đ p

Em xin chân thành cảm ơn Th.S.Dương H ng Quân đã đồ ồng hành cùng em trong các đề tài nghiên c u, tạứ o điều ki n thu n l i cho em hoàn thành luận văn ệ ậ ợnày

Em xin cảm ơn TS Nguyễn Tiến Cường cùng các bạn sinh viên phòng thí nghiệm C4-209 Trí, Phương, Vân Anh, Tuyên, Gấm, H nh, Xuyếạ n, Hương, Son,… đã cùng sẻchia, tr em r hỗ ợ ất nhiều trong quá trình làm lu n văn ậ

Cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ở bên động viên tinh thần để giúp em vượn lên c g ng trong những khó khăn ố ắ

Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô đã dạy em nh ng bài h c quý báu, cung cấp ữ ọkiến th c chuyên môn vững chắ ểứ c đ em đ t tin bư c vào cuộc sống ủ ự ớ

Em xin cảm ơn các th y cô lãnh đầ ạo B ộmôn, lãnh đạo Vi n, phòng Đào t o, ệ ạGS.TS.Lê Anh Tuấn – Vi n trưệ ởng viện Cơ khí Động lực và các anh chị phòng

Hợp tác Đối ngoại đã t o điạ ều kiện thuận lợi cho em trong các chương trình trao

đổi qu c t , giúp em có cơ hội được đi và họ ỏố ế c h i nh ng ki n th c b ích và những ữ ế ứ ổgiá trị ố ẹ t t đ p của các qu c gia trên thố ế ớ gi i

Em xin cảm ơn quỹ học bổng Đổi m i Sáng tạo củ ậớ a t p đoàn Vingroup đã hỗ trợ ấ r t nhi u về ề ậ v t chất để em có thể hoàn thi n đ ệ ềtài nghiên cứu này một cách thuận lợ i

Và cu i cùng, cố ảm ơn Bách Khoa vì t t cấ ả!

Hà Nội, ngày 09 tháng 09 năm 2020

Học viên

Phùng Thị Thanh Trúc

L ỜI MỞ ĐẦ U

Theo các số liệu nghiên cứu trong những năm gần đây, do thói quen tiêu thụ thực phẩm thiếu khoa học, tỉ lệ người mắc các căn bệnh phổ biến như bệnh tim mạch, tiểu đường, béo phì đang ngày càng tăng cao, con người bắt đầu có các nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm tốt cho sức khỏe hơn Điều này đã và đang đặt ra các thách thức cho các nhà khoa học thực phẩm cần phải nghiên cứu ra các sản phẩm mới có khả năng hỗ trợ, ngăn chặn các bệnh kể trên Một trong những sản phẩm tiềm năng do đáp ứng được các nhu cầu này, tinh bột tiêu hóa chậm (Slowly Digestible Starch – SDS) đang là một mối quan tâm đặc biệt được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu Theo định nghĩa của Englyst và cộng sự, tinh bột tiêu hóa nhanh (RDS) là phần tinh b t đư c tiêu hóa trong vòng 20 phút, gây ra s gia ộ ợ ựtăng nhanh chóng lư ng đượ ờng trong máu, có hại cho sự khỏe t, inh bột tiêu hóa chậm (SDS) b ịtiêu hóa trong khoảng thời gian từ 20 phút đ n 120 phút, duy trì ếgiải phóng lư ng đượ ờng vào máu thấp và ổn định, có thể ngăn ngừa các bệnh đường huy t , tim m ch,…tinh b t kháng tiêu hóa (RS) là ph n tinh bột không bị ế ạ ộ ầtiêu hóa sau 120 phút ruở ột non, lên men ở ộ ru t già và có ảnh hưởng tố ốt đ i với sức khỏe con người Trong khoảng 5 năm trở ạ l i đây, t năm 2015 đến 2020, theo ừthống kê của sciencedirect.com số ợ lư ng nghiên cứu liên quan tới tinh bột tiêu hóa chậm trên thế ớ gi i đang có xu hư ng gia tăng mạớ nh, đi u đó chề ứng tỏ ằ r ng đây là

một chủ đề đang được quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên, tại Vi t Nam, các nghiên ệ

cứu liên quan tới khả năng tiêu hóa của tinh bột còn rất hạn chế nhất là vớ ối đ i

tượng SDS, các nghiên cứu chủ ế ậ y u t p trung làm thay đ i hàm lưổ ợng RS Chính

vì v y, nghiên cậ ứu quy trình sản xuất tinh b t tiêu hóa chộ ậm sử ụ d ng các nguồn tinh b t Viộ ệt Nam đang là nhu cầu thiế ếu t y

Trong bối cảnh phát triển khoa học và công nghệ hiện nay, các sản phẩm nông sản Việt Nam cho năng suất và chất lượng rất tốt Bên cạnh đó, so với các loại tinh bột khác như tinh bột sắn, tinh bột khoai lang đã được chứng minh là có mạch phân

tử dài, ít phân nhánh, hàm lượng amylose cao, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho thủy phân cắt nhánh và tái tạo tinh thể, do đó tăng hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm Vì lý do đó, đề tài “Nghiên cứu chế độ ạ t o tinh b t tiêu hóa ch m t tinh ộ ậ ừ bột khoai lang và ng d ứ ụng” là khả thi và phù hợp với nhu cầu cũng như bối

cảnh kinh tế hiện nay tại Việt Nam

TÓM TẮ T LU N VĂN Ậ

Khoai lang là một trong những loài cây lương thực phổ ế bi n nhất ở nước ta Với nguồn tinh bột dồi dào, sẵn có, việc sản xuất các thực phẩm chức năng có nguồn gốc tinh b t khoaiộ lang đang được giới khoa học quan tâm, m t trong các ộ

định hướng nghiên c u đó là s n xu t tinh b t tiêu hóa ch m (Slowly Digesible ứ ả ấ ộ ậStarch – SDS) Đã có rất nhi u nghiên cề ứu chứng minh được tính ch t chấ ức năng

có l i cho sợ ức khỏ ủa SDS như phòng chốe c ng b nh tiểu đườệ ng, tim m ch, béo phì ạ

và giữ ổn định năng lượng lâu dài trong cơ thể Tinh bột tiêu hóa chậm có rất nhiều

ứng d ng trong công nghiệp thực phẩụ m như sản xuấ ồ ốt đ u ng, mỳ ăn li n, bánh ề

kẹo, dược phẩm, thực phẩm chức năng,… Chính vì những đặc tính quý giá này, việc nghiên c u, phát tri n chứ ể ế độ công ngh phù h p sệ ợ ản xuất tinh b t tiêu hóa ộ

chậm là rất cần thiế t

Mục tiêu của nghiên cứu này là tối ưu hóa quá trình sản xu t tinh b t tiêu hóa ấ ộchậm bằng cách sử ụ d ng enzyme pullulanase k t hế ợp thoái hóa tinh bộ trên đối t tượng nghiên c u là tinh bột khoai lang Hoàng Long thu hoạch tại Vi t Yên, Bứ ệ ắc Giang Chế độ ố t i ưu của quá trình thủy phân tinh bộ ằt b ng pullulanase đư c đưa ợ

ra là ở nồng độtinh b t 10%, nộ ồng độ enzyme 19.343ASPU/g, thời gian thủy phân 7h cho kết quả hàm lư ng SDS tăng t ợ ừ12.3% lên 46.13%.Chế độ thoái hóa làm giàu SDS sau thủy phân thích hợp là ở nhi t đ 4ệ ộ oC, thời gian 48h cho hàm lượng SDS tăng từ 46.13% lên 52.62% ng d Ứ ụng bổ sung tinh bột tiêu hóa chậm 30% vào sản ph m bánh yẩ ến mạch cho kết quả tăng hàm lư ng SDS của sảợ n phẩm không bổ sung t 37.5% lên 48%, hàm lư ng RDS giảm từ 46.97% xuống còn ừ ợ40.92% Điều này đã chứng minh hiệu quả ổ b sung của tinh bột tiêu hóa chậm đạt được là đáng kể Ngoài ra, vi c b sung SDS có làm cho bánh y n mệ ổ ế ạch thay đổi

độ ứ c ng và màu s c, tuy nhiên các thay đổắ i này v n n m trong ngư ng ch p nhân ẫ ằ ỡ ấđược

T ừkhóa: Ipomoea Batatas, tinh bột tiêu hóa chậm, SDS

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thông tin dinh dưỡng trên có trong 100g khoai lang (Theo Food Data Central)

Bảng 1.2: Sản lượng khoai lang trên th gi i năm 2013 ế ớ

Bảng 1.3: Tình hình sản xuất cây khoai lang t i Vi t Nam từ năm 2015 đến ạ ệnăm 2018

Bảng 1.4: Một số phương pháp sản xu t SDS ấ

Bảng 1.5: Sản ph m t o thành c a các các nhóm enzyme pullulanase ẩ ạ ủ

Bảng 3.1: Thành phần dinh dưỡng của tinh b t khoai lang Hoàng Long ộ

Bảng 3.2: Hàm lượng RDS, SDS và RS của tinh b t khoai lang t ộ ựnhiên so

với tổng lượng tinh bột

Bảng 3.3: Giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố ự th c nghi m ệ

Bảng 3.4: Ma trận thực nghiệm với 3 yếu tố ồ n ng độtinh bột, nồng độ

enzyme, th i gian và k t quờ ế ả thí nghi m ệ

Bảng 3.5: Các phương án t i ưu, giá trố ịcác biến

Bảng 3.6: Kiểm tra tính tương thích của mô hình t i ưu ố

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ thoái hóa t i kh năng hình thành tinh bột ớ ảtiêu hóa chậm

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian thoái hóa tới khả năng hình thành tinh

Phụ ụ l c 2: Ảnh hưởng của nồng độpullulanase t i khớ ả năng tiêu hóa của tinh

bột sau thủy phân

Phụ ụ l c 3: Ảnh hưởng của th i gian thờ ủy phân pullulanase tới kh năng tiêu ảhóa của tinh b t khoai lang ộ

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Hình dạng tinh bộ ủt c a một số giống khoai lang Vi t Nam soi dư i ệ ớkính hiển vi điện tử

Hình 1.2: Mô hình cấu trúc tinh th tinh b t dạng A ể ộ

Hình 1.3: Cơ chế trương nở ủa tinh bột c

Hình 1.4: Quá trình hồ hoá c a tinh bột ủ

Hình 1.5: Sơ đồ quá trình t o gel – ạ thoái hoá gel tinh bột

Hình 1.6: Đặc tính sinh h c c a các lo i tinh b t (a) Thí nghi m trên h tiêu ọ ủ ạ ộ ệ ệhóa giả ậ l p và (b) thí nghiệm trên hệ tiêu hóa th c đ i v i phự ố ớ ản ứng đường huy t ế

Hình 1.10: Cơ chế ắ g n nhánh của enzyme Transglucosidase

Hình 1.11 : Cơ chế tái t o c u trúc tinh th c a amylose ạ ấ ể ủ

Hình 1.12: Ảnh hưởng của th i gian thoái hóa tinh b t sau th y phân ờ ộ ủ

pullulanase t i khớ ả năng tiêu hóa c a tinh bột ngô ủ

Hình 1.13: Ảnh hưởng của nhiệ ột đ thoái hóa tinh b t sau khi thộ ủy phân pullulanase t i khớ ả năng tiêu hóa c a tinh bột ngô ủ

Hình 2.1: Hệ màu L, a*, b*

Hình 3.1: Ảnh hưởng củ ồa n ng đ tinh b t t i kh năng tiêu hóa khi th y ộ ộ ớ ả ủphân bởi pullulanase

Hình 3.2: Ảnh hưởng củ ồa n ng đ pullulanase t i kh năng tiêu hóa c a tinh ộ ớ ả ủ

bột sau thủy phân

Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân pullulanase tới kh năng tiêu ảhóa của tinh b t khoai lang ộ

Hình 3.4: Khả năng đ t đư c hàm mong đ i c a ma trạ ợ ợ ủ ận tối ưu

DANH MỤC VIẾ T T T Ắ

RDS: Tinh bột tiêu hóa nhanh

SDS: Tinh bột tiêu hóa ch m ậ

RS: Tinh bột kháng tiêu hóa

CHƯƠNG I: T Ổ NG QUAN

1.1 T Ổ NG QUAN VỀ KHOAI LANG

1.1.1 Nguồn gốc của khoai lang

Khoai lang là một cây lương th c lâu đự ời, theo Engel (1970) những mẫu khoai lang khô thu đượ ạc t i hang đ ng Chilca Canyon (Peru) sau khi phân tích phóng xạ ộcho thấy có độ tuổi từ 8000 đến 10.000 năm [1] Như vậy, theo các quá trình nghiên

cứu về nguồn gốc thì khoai lang được biết sớm nh t ở Châu Mỹ Về sau đượ ồấ c tr ng

rộng rãi ở các đảo Thái Bình Dương, một số quốc gia Châu Á cùng Châu Phi, ở Châu Âu cũng được trồng nhưng không phổ biến, ch y u là B Đào Nha ủ ế ở ồChâu Mỹ tuy được xem là quê hương của khoai lang nhưng hiện nay sản lượng khoai lang ở Châu M r t thấp (không quá 3%) Hiệỹ ấ n nay, khoai lang được trồng

ph biổ ến nhất là các qu c gia Châu Á như Trung Qu c, Vi t Nam, n Đ … ở ố ố ệ Ấ ộ

B ảng 1.1: Thông tin dinh dưỡng trên có trong 100g khoai lang Theo Food Data Central) (

Thông tin dinh dưỡng cơ

b ả n trên 100g Loại Vitamin Hàm Khoáng chất

lượ ng Nhu cầu hàng

ngày (%)

Loại Hàm

lượ ng (mg)

Nhu cầu hàng ngày (%)

1.2.2.1 Carbohydrate

Đườ ng

Trung bình khoai lang luộc, không vỏ chứa 27g carbohydrate Trong đó chủ yếu

là tinh b t (d ng carbonhydrate ph c h p), chiộ ạ ứ ợ ểm 53% hàm lượng carbonhydrate Còn lại là các lo i đư ng đơn như glucose , fructose , sucrose, maltose chiạ ờ ếm 32%

[2]

Tinh bột

Tinh bột là thành phần quan tr ng cọ ủa gluxit, chiếm 60-70% chất khô ([3]) Giống là yếu tố quan tr ng nhất ảọ nh hư ng đ n hàm lượng tinh bộở ế t trong củ khoai lang Kết quả nghiên cứu cho thấy 18 gi ng khoaiố lang trồng ở Brazil có hàm lượng tinh b t biộ ến đổi từ 42,6 78,7% ch t khô [4]- ấ Các giống trồng ở Philipine và Mỹ biến động từ 33,2-72,9% ch t khô ấ (C.J Bienman & J.A Marlett (1986)) Ở Ấn Độ, hàm lượng tinh bột dao động t 11-22,5% chất tươi (31 giống), ở Đài Loan 7-22,2% ừchất tươi (272 giống) Manh N.X 1996) Theo trung tâm nghiên cứu khoai lang, (

T ừ Châu (1994) phân tích 790 mẫu xuất xứ, hàm lượng tinh bột thô 37,6-77,8%; Trung tâm nghiên c u và phát triứ ển rau Châu Á (1992) phân tích 1600 mẫu xuất xứ,

t l ỉ ệ chất khô khoai lang đạt 12,74 41,2%, hàm lượng tinh bột củ- a khoai khô đạt 44,59-78,02%; Bradbury và Halloway (1988) phân tích 164 giống khoai lang của 5 nước Châu Á-Thái Bình Dương, hàm lượng tinh bột khoai lang tươi 5,3-28,4% [7] Ngoài giống, còn m t sộ ố ế y u tố khác ảnh hư ng đ n hàm lưở ế ợng tinh bột như thời vụ, đ a điị ểm trồng, phân bón, th i gian thu hoờ ạch, thời gian bảo quản… Khi khoai chín thì trọng lượng tinh bột và các h t tinh bạ ột tăng lên Tinh bột khoai lang chứa kho ng 13ả -23%amylose và 77-87% amylopectine

Dựa vào những đ c tính trong quá trình tiêu hóa mà người ta chia tinh bột thành ặ

3 loại khác nhau [8] Dưới đây là t ệ tinh bột trong khoai lang: ỉ l

- Tinh bột tiêu hóa nhanh (chiếm 80%) nhanh chóng bị phân nhỏ và hấp thu, làm tăng chỉ ố s đư ng huy t ờ ế

- Tinh bột tiêu hóa ch m ( chi m 9%) b phân nh ch m hơn và khi n lư ng ậ ế ị ỏ ậ ế ợđường trong máu tăng nhẹ [9]

- Tinh bột kháng (chi m 12%) khó đư c tiêu hóa và có vai trò như m t ch t ế ợ ộ ấ

xơ, là nguồn thức ăn của các vi khuẩn thân thi n trong đườệ ng ru t Lư ng tinh b t ộ ợ ộkháng có thể tăng nh trong khoai lang chín đ ngu i [10][11].ẹ ể ộ

Xơ tiêu hóa

Khoai lang chín tương đối giàu chất xơ Trung bình một củ khoai lang chứa 3.8g chất xơ, bao gồm c chấả t xơ hòa tan (15-23%) dạng pectin , và chất xơ không hòa ởtan (77-85%) ở ạ d ng cellulose, hemicellulose và lignin (Ishida et al 2000, Science

2010, Bovell-Benjamin 2007) Các chất xơ hòa tan, như pectin, có thể làm tăng cảm

giác no, giảm lượng hấp thu thức ăn mà cơ thể ấ h p thụ vào, hạn chế ự s gia tăng đường trong máu b ng cách làm ch m quá trình tiêu hóa đư ng và tinh bột (Slavin ằ ậ ờ

2013 [16])

Các chất xơ không hòa tan cũng mang lại nhiều lợi ích cho s c kh e, ch ng hạn ứ ỏ ẳnhư giảm nguy cơ mắc b nh ti u đường [17], Schulze, Schulz, and Heidemann 2015, ệ ềMunter et al 2007) và cải thiện sức khỏe đường ruột [15] Implications and Fiber , 2008)

1.2.2.2 Protein

Trung bình một c khoai lang chủ ỉ chứa 2g protein Trong khoai lang có một loại protein đặc biệt có tên là sporamin, chiếm đến hơn 80% t ng hàm lưổ ợng protein [14]

Các sporamin được sản sinh ra để ả c i thiện tình trạng hư hại ở khoai lang.Nghiên cứu gần đây còn chỉ ra rằng các protein này có đặc tính chống oxy hóa [21] Mặc dù chứa hàm lư ng protein tương đợ ối thấp nhưng với những nư c đang ớphát tri , khoai lang vển ẫn là nguồn bổ sung protein quan trọng [14]

1.2.2.3 Các vitamin và khoáng chất

Khoai lang r t giàu vitamin và khoáng chấ ất, đặc bi t là beta carotene, vitamin ệ

-C, kali Dưới đây là những vitamin và khoáng chất chiếm hàm lượng cao nh t trong ấkhoai lang

Vitamin A: khoai lang r t giàu betaấ -carotene, chất này sau đó được chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể Ch c n b sung 100g khoai lang mỗi ngày là có thể ỉ ầ ổ

đạt ch tiêu nhu c u vitamin A đư c khuy n ngh ỉ ầ ợ ế ịhàng ngày

Vitamin C: là m t chộ ất chống oxy hóa ó thể tr ch, c ị ứng cảm lạnh thông thường

1.2.2.4 Enzyme

Khoai lang chứa nhiều enzyme xúc tác cho quá trình c t mắ ạch hay tổng hợp riêng l trong tẻ ế bào c Trong đó, ủ enzyme gây nh hư ng rấ ớả ở t l n đến chất lượng

c ủkhoai lang trong quá trình bảo quản là enzyme amylase

Ngoài enzyme amylase còn có enzyme polyphenol oxyclase cũng gây ảnh hưởng đến ch t lư ng c m quan, màu sấ ợ ả ắc và các sản phẩm từ củ khoai lang

1.2.2.5 Các hợ p ch t th c v t khác ấ ự ậ

Giống như các loại thực ph m có nguẩ ồn gốc th c vự ật khác, khoai lang cũng

chứa một số ợ h p chất th c vự ật có ảnh hưởng đến sức khỏe Tác dụng chống oxy hóa của khoai lang gia tăng theo màu sắc của ruột khoai, và phát huy hiệu qu nh t ả ấ

ở ố gi ng khoai lang màu tím, màu da cam và màu đ ỏ

Beta carotene- : là chất chống oxy hóa carotenoid được chuy n hóa thành vitamin ể

A trong cơ thể Có thể ấp thụ chất này tố h t hơn nếu k t hợ ổế p b sung ch t béo vào ấ

1.2.3 Tình hình sản xuấ t và tiêu th khoai lang ụ

Khoai lang là m t trong 5 cây có cộ ủ quan trọng trên thế ớ gi i: s n, khoai lang, ắkhoai mỡ, khoai sọ, khoai tây N u không tính khoai tây (cây có cế ủ vùng ôn đ i) ớthì khoai lang là cây có củ đứ ng sau sắn ở các vùng nhiệ ớt đ i và c n nhiệ ớậ t đ i

Theo số liệu thống kê của FAO cho thấy: hiện nay trên thế giới có tổng số 113

nước trồng khoai lang Trong đó: Châu Phi 40 nước, Châu M 35 nước, Châu Á 23 ỹnước, Châu Âu 4 nư c, Châu Đ i Dương 11 nướ ạ ớc

Bảng 1.2: Sả n lư ợ ng khoai lang trên th ế ớ gi i năm 2013[Niên giám thố ng kê b ộ

ha Khoai lang được tr ng các khu vồ ở ực như đồng bằng Sông Hồng, Bắc Trung

Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Bắc, Tây Nguyên và đồng bằng Sông Cửu Long Trong

đó các vùng đồng b ng Sông Hằ ồng, Đông Bắc, B c Trung Bộắ , Nam Trung B , ộĐông Nam Bộ có xu hư ng gi m diệớ ả n tích tr ng: Vùng B c Trung B gi m mạnh ồ ắ ộ ảnhất (trong 5 năm diện tích giảm 18.000 ha, sản lượng giảm 96.000 tấn); th hai là ứvùng đồng bằng Sông H ng (di n tích gi m 16.500 ha và sồ ệ ả ản lượng gi m 117.400 ả

tấn) Mặc dù vùng Bắc Trung Bộ diện tích giảm nhiều hơn vùng đồng bằng sông

Hồng, song do năng su t bình quân cao hơn nên sấ ản lượng giảm ít hơn Các vùng

có xu hướng tăng là Tây Bắc, đồng b ng Sông C u Long Trong đó tăng nhiều nhất ằ ử

là đồng b ng Sông C u Long (di n tích tăng 3.300 ha, sảằ ử ệ n lư ng tăng 102.200 tợ ấn) tiếp đó là Tây Nguyên (di n tích tăng 2.400 ha, s n lưệ ả ợng tăng 41.400 tấn)

B ảng 1.3: Tình hình sản xuất khoai lang tạ i Vi t Nam t năm 2015 đ n năm ệ ừ ế

Theo d báo cự ủa cơ quan tư vấn về nghiên cứu nông nghiệp quốc tế (CGIAR)

của Liên Hợp Quốc cho biết sản xuất các cây có củ như sắn, khoai tây, khoai lang

t ừ nay đến năm 2020 s ầẽ l n lư t tăng vợ ới tố ộc đ 1,74; 2,02 và 2,7%/năm

Hiện nay, ngành công nghiệp th c phự ẩm đang phát triển m nh trên thế giới, trên ạthị trường đã xuất hiện nhiều sản phẩm thực phẩm từ khoai lang rất đa dạng và phong phú như: khoai lang nghiền nh (pure), mứt ướt, khoai lang chiên, khoai lang ừ

sấy, pha chế ới bột mỳ để chế biến bánh mỳ, bánh ngọt, bánh xốp, bánh quy, mỳ v

sợi, … Tuy nhiên, trên thị trường Việt Nam hiện nay, các sản phẩm thực phẩm từkhoai lang chưa đư c đa dợ ạng và phong phú

1.2.4 Ứng d ng c a khoai lang ụ ủ

Khoai lang được sử ụ d ng rộng rãi v i m c đích làm lương thực, thựớ ụ c ph m, làm ẩrau cho người, làm thức ăn cho gia súc và chế biến thành nhiều sản ph m khác nhau ẩtrong công nghiệp Theo s li u th ng kê c a T ch c Lương th c – Nông nghi p ố ệ ố ủ ổ ứ ự ệthế giới (FAO) thì củ khoai lang trên thế giới đượ ửc s dụng như sau: làm lương thực 77%; làm thức ăn gia súc 13%; làm nguyên liệu chế ế bi n 3%; số ị b thải, bỏ đi 6% Việc sử ụ d ng khoai lang nhiều vào mục đích nào phụ thu c trình đ phát tri n ộ ộ ể

của các nước trồng Ở các nước phát triển, lượng khoai lang củ được sử ụng làm dlương thực ch t 55%, trong khi đó s d ng làm nguyên liệu chế biỉ đạ ử ụ ến tăng đến 25% [26]

Ở Việt Nam từ xa xưa người nông dân đã có truyền thống sử ụng củ khoai dlang làm lương thực, thực ph m và thứẩ c ăn gia súc; ngọn và lá được sử ụ d ng làm rau xanh; thân lá dùng làm thức ăn cho gia súc (th c ăn tươi ho c phơi khô) Tuy ứ ặnhiên có đến 90% sản ph m khoai lang đư c s d ng ch y u ở các vùng nông ẩ ợ ử ụ ủ ếthôn; ở các thành phố đư c sợ ử ụ d ng với một lượng rất ít Hà NỞ ội và thành phố

H ồChí Minh xấp xỉ 1% củ khoai lang thu hoạch được sử ụ d ng dưới dạng quà ăn sáng và làm bánh vùng nông thôn có tỞ ới 60% sản lư ng khoai lang đượ ợc dùng làm thức ăn gia súc dưới dạng c ủtươi Ở vùng đồng bằng Bắc B và Bắc Trung Bộ, ộduyên hải miền Trung, một lượng lớn khoai lang được phơi khô (củ thái lát, thân lá phơi khô giã thành bột)

Ở các nư c công nghi p phát tri n như M và Nh t đã xây d ng quy trình s n ớ ệ ể ỹ ậ ự ả

xuất công nghiệp bánh n và bánh miổ ếng nhỏ khô [27] Ngoài ra ở ỹ M , Úc, Đài Loan, Ấn Độvà Brazil khoai lang còn đư c đóng hợ ộp cả ủ c , bổ đôi hoặc cắt khúc trong nước siro, hoặc đóng hộp chân không không có siro [28][29][30]

1.3 T Ổ NG QUAN VỀ TINH BỘ VÀ TINH B T KHOAI LANG T Ộ

1.3.1 Định nghĩa

Tinh bột cùng với protein và chất béo là thành phần quan trọng bậc nhất trong chế độ dinh dưỡng của con người cũng như các loài động v t khác Chúng có nhiều ậtrong các loại lương thực, ngũ c c và chiố ếm tớ 65-70% khối lượi ng các lo i hạ ạt, cung cấp 70-80% năng lượng tiêu th c a con ngư i [31] Tinh b t là ụ ủ ờ ộpolysaccharide có phân tử lượng lớn, đư c t o nên t hàng trăm đ n hơn m t tri u ợ ạ ừ ế ộ ệđơn phân glucose, chúng liên kế ớt v i nhau b ngằ liên kết α-glucoside Trong thực

v t, ậ tinh bột đượ ổc t ng h p t s ợ ừ ựquang hợp của cây xanh trong lục lạp hay từ trong các b t lộ ạp [32] Phân t ử tinh b t bao gộ ồm 2 thành phần chính là amylose và amylopectin

Tinh b t có nguộ ồn g c khác nhau có tính ch t v t lý và thành ph n hóa h c khác ố ấ ậ ầ ọnhau Tinh bột được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghi p Nó có thệ ể

được s d ng là tác nhân làm b n keo hoặử ụ ề c nhũ tương như các yếu tố ế k t dính và làm đặc, tạ ộ ứo đ c ng, độ đàn hồi, tăng độ giữ nước cho s n phẩả m, t o gel trong k o ạ ẹdẻo, kẹo trong… Trong mỹ ph m và dư c phẩẩ ợ m, tinh b t đư c dùng làm phấ ẩy ộ ợ n ttrắng, đ trang điồ ểm, phụ gia cho xà phòng, kem dưỡng da, tá dược…

1.3.2 Hình dạ ng và kích thư ớ c c a tinh b t khoai lang ủ ộ

Qua các nghiên cứu về tinh b t, hình dộ ạng tinh bột khoai lang được báo cáo dướ ại d ng hình bầu dục, hình tròn, hình đa giác

Hình 1.1: Hình d ng tinh b ạ ộ t củ a m ộ t số ố gi ng khoai lang Vi ệt Nam soi dướ i kính

hi ển vi điệ n tử (Pham Van Hung, Luu Bui Bao Ngoc, Phan Thanh Bao Trung n.d.)

Qua các báo cáo trước đó, một số tinh b t khoai lang Hàn Quốộ c có kích thước

14-30µm [34], tinh bột khoai lang Pháp có kích thước trong kho ng 4ả -40µm[35] Hình dạng và kích thước tinh b t phộ ụ thuộc rất nhiều vào giống khoai khác nhau, gây ra các ảnh hư ng đở ến tính ch t lý hóa cấ ủa chúng trong quá trình chế ế bi n các

sản phẩm thực phẩm

1.3.3 Cấu trúc của tinh bột khoai lang

Trong tinh bột khoai lang hình thành các vùng kết tinh và vùng vô định hình Phân tích cấu trúc k t tinh c a tinh b t khoai lang cho thế ủ ộ ấy tinh bột khoai lang cho phổ nhiễu xạ dạng C với các peak lớn tại góc 2 : 15.48°, 17.65°, 23.38°, một peak nhỏ ạ t i 20.15°

Theo các nghiên cứu, tinh b t khoai lang thông thư ng có dạng tinh thể kiểu A ộ ờ

và C Sự khác biệt này có thể đư c giảợ i thích b i sở ự chuyển d ng cạ ấu trúc dưới điều

kiện nhấ ịt đ nh [36] D ng tinh thạ ể ụph thu c chi u dài m ch amylopectin, mộ ề ạ ạch amylopectin ngắn sẽ có xu hướng hình thành các vùng tinh thể kiểu A và ngượ ạc l i

mạch amylopectin dài ưu tiên hình thành các vùng tinh thểkiểu B Các tinh bột có kiểu tinh th A dễ ị ấể b t n công bởi α amylase hơn

 Mô hình kiểu A

Hình 1.2: Mô hình c u trúc ấ tinh thể tinh b ộ t dạng A [37]

Các xoắn đôi được bao bọc nhỏ ọ g n trong hình tứ giác v i kích thư c a=2,124; ớ ớb=1,172; c=1,069, tỉ ệ l nư c thấp v i 8 phân tớ ớ ử nước trong phân tử Đối v i mớ ạch amylopectin ngắn (14-20 phân tử ẽ ) s ưu tiên hình thành cấu trúc dạng A

1.3.4 Tính chấ ủ t c a tinh b t ộ

1.3.4.1 Khả năng hoà tan

Tinh bột ở điều kiện thường không tan trong nước, vì v y nó tồn tại lượậ ng l n ớtrong tế bào mà không nh hư ng tớả ở i áp su t th m thấ ẩ ấu Amylose khi mới tách ra khỏi h t tinh b t có khạ ộ ả năng hòa tan tốt trong nước, tuy nhiên chúng nhanh chóng

b ịthoái hóa tạo kết t a, amylopectin tan tủ ốt trong nước ấm, trong nướ ạc l nh chúng khó tan hơn Khi phân tán trong môi trường cồn, tinh b t bộ ị ế k ủt t a, điều này giúp tăng hiệu suất thu hồi tinh bột [32]

1.3.4.2 Khả năng trương n ở

Hình 1.3 : Cơ chế trương nở ủ c a tinh b t ộ [38]

Khi ngâm nướ ởc nhiệ ộ ất đ th p, h t tinh b t không bị ạ ộ hydrat hoá nên không trương n Khi tăng dở ần nhi t độ lên, h t tinh b t sệ ạ ộ ẽ hút nước và tăng nhanh thể tích

do tinh bột đượ ấ ạ ừc c u t o t các đơn phân glucose, chứa nhi u nhóm -OH trong phân ề

tử, có khả năng tạo liên kết hydro với các phân tử nướ Nước tương tác với các cmạch polysaccharide tạo nên lớp vỏ hydrat dày, kích thước lớn làm hạt tinh bột bị trương nở Quá trình trương nở làm amylose được tách ra, hoà tan 1 phần vào nước Tinh bột trương nở nguyên nhân chính là do các mạch amylopectin trong tinh bột.Hạt tinh bột trong quá trình trương nở làm cho thể tích của chúng tăng lên rất nhiều lần, sự trương nở này sẽ xảy ra cho tới khi đạt được độ trương nở cực đại và lớp vỏ của hạt tinh bột bị phá vỡ Marta và cộng sự đã chỉ ra rằng khả năng trương

nở của tinh bột khoai lang đạt 2.57ml/g và khả năng trương nở giảm dần khi tinh bột bị biến tính thủy nhiệt hoặc ủ [39] Trong khi đó, Ahmed và Moorthya đã chứng minh rằng tại 85oC khả năng trương nở của tinh bột khoai lang nằm trong khoảng 32.3-50ml/g [40] [41]

75oC [43] Trong khi đó, theo nghiên cứu của các nhóm tác tác Aina 2009, Noda

1996 và Moorthya 2010 thì nhiệt độ hồ hóa của tinh bột khoai lang nằm trong dải

từ 65.9 – 87.7oC [41], [44], [45]

1.3.4.4 Độ n tro g c a h tinh b t ủ ồ ộ

Tinh bột hồ hoá thường có mộ ột đ trong nh t đ nh, làm tăng giá tr cấ ị ị ảm quan

của thực phẩm Sau quá trình hồ hoá cho thấy tinh bột c a các lo tinh bủ ại ột nếp cho

độ trong cao hơn so v i các lo i tinh b t t ớ ạ ộ ẻ

Độ trong c a h tinh b t đư c th hi n thông qua t l ánh sáng bư c sóng ủ ồ ộ ợ ể ệ ỷ ệ ở ớ

650 nm truy n qua dề ịch h tinh b t 1% Tỷ ệồ ộ l này ở ỗ ạ m i lo i tinh b t là khác nhau, ộdựa vào thành phần và cấu trúc của chúng Lee và Yoo đã đưa ra độtrong của dịch

h ồtinh bột khoai lang khi đo ở bư c só ớ ng 650nm là 39.7% [46]

1.3.4.5 Khả năng t o gel ạ

Tinh bột được hồ hoá để chuyển sang trạng thái hoà tan, nở ồng đ đậm đặộ c v a ừphải và trạng thái tĩnh, tinh bột sẽ ạ t o gel Gel tinh bột là tổng hợp gel mạch polysaccharide hoặc gi a các phân tữ ử nướ ớc v i nhau Kh năng tạả o gel c a các phân ủ

t ửchứa nhiều amylose lớn hơn phân tử có ch a nhiều amylopectin ứ

Độ ứ c ng c a gel tinh b t thư ng tăng theo n ng đ c a tinh b t Khi b o qu n ủ ộ ờ ồ ộ ủ ộ ả ảcàng lâu thì độ ứ c ng c a gel càng cao Hiệủ n tư ng này đượ ợc giải thích bởi sự ấ m t nước c a tinh b t do kh năng thoái hóa tinh b t ủ ộ ả ộ

1.3.4.6 S ự thoái hoá gel tinh bộ t

Hình 1.5 : Sơ đồ quá trình t o gel – thoái hoá gel tinh b t ạ ộ [47]

Khi đun nóng dịch tinh b t thu đư c đ nhớộ ợ ộ t cao, do lúc này mạng lưới trong phân tử tinh b t duỗi ra làm lớộ p v hydrat bao quanh chúng dày Khi hỏ ạ nhi t đ ệ ộxuống thấp, các chu i s co l i và làm tách lỗ ẽ ạ ớp vỏ hydrat gây ra hi n tư ng thoái ệ ợhoá tinh bột Hiện tượng này x y ra m nh m đố ớả ạ ẽ i v i các lo i tinh b t có hàm lượng ạ ộamylose cao, ở loại tinh bột có hàm lượng amylopectin cao thì hiện tượng này có khi không xảy ra, do phân tử amylopectin cồng kềnh nên sự co l i cạ ủa chúng sẽ khó khăn hơn [32]

Thoái hoá tinh b t x y ra làm suy gi m chộ ả ả ất lượng củ ản phẩa s m ch a tinh bứ ột trong quá trình bảo quản Nó làm tăng độ ứ c ng, thay đổi c u trúc c a sấ ủ ản phẩm Quá trình thoái hoá gel xảy ra trong vòng vài giờ ớ t i vài ngày tuỳ thuộc vào hàm

lượng amylose và amylopectin trong phân tử, chúng càng nhanh khi ta để gel ở chế

độ ạ l nh đông

1.3.4.7 Phản ứng thuỷ phân

Tinh bột có thể ị b thu ỷ phân b i nhiở ệ ột đ , axit hay enzyme Axit có thể thuỷ phân tinh bột ở ạ tr ng thái tinh th , tuy nhiên enzyme ể chỉ có thể thu phân được khi ỷtinh bột đã được hồ hoá S n phả ẩm của phản ứng này sẽ ạ t o ra đư ng, làm tăng đ ờ ộngọt và giảm độ nhớt của khố ịch i d

Thuỷ phân tinh b t b ng axit: ộ ằ

Do oxi còn cặp e chưa tham gia liên k t, trong môi trưế ờng có ion H+ làm liên

kết glycoside ị phân cực H b + tấn công vào làm liên kết bị đứ ể ạ t đ t o liên kết OH

-bền hơn Phần còn lại mang đi n tích dương kệ ế ợt h p với OH- để trung hoà về ệ đi n Sau quá trình thuỷ phân, từ 1 mạch ban đầu ta thu được 2 mạch mới có kích thước nhỏ hơn

Thuỷ phân tinh b t bộ ằng axit không có tính đặc hiệu, dễ ạ t o ra sản phẩm phụ, quá trình thuỷ phân khó ki m soát ể

Thuỷ phân tinh b t b ng enzyme: ộ ằ

Tinh bột bị thu ỷphân bởi enzyme là phả ứng chn ủ ế y u dùng trong công nghiệp

thực phẩm Một số ạlo i enzyme thường dùng là α-amylase, β- amylase, ngoài ra còn có γ- amylase và lo i enzyme khử ạ nhánh

1.3.4.8 Phả ứ n ng t o ph c ạ ứ

Ph n ả ứng tạo phức c a tinh b t chủ ộ ủ ế y u là do mạch amylose Phân t tinh bử ột

chứa m ch amylose tạ ồn tạ ở ại d ng hơi xoắn, v i m i vòng xoắớ ỗ n là 6 đơn vị glucose Mạch này có khả năng tạo ph c v i nhi u h p ch t h u cơ có c c cũng như vô cực ứ ớ ề ợ ấ ữ ự

bằng cách cuốn các phân tử đó vào trong trục rỗng của cuộn x ắn Khi tham gia o

ph n ả ứng tạo phức v i iot ớ ở ệ ộnhi t đ thư ng, m i vòng xoờ ỗ ắn sẽ cuốn l y 1 phân tấ ử iot và nhốt chúng trong đó tạo nên phức màu xanh đặc trưng, khi tăng nhiệ ột đ , các vòng xoắn duỗi ra gi i phóng phân tử iot làm cho ph c mả ứ ất màu Đối v i cácớ phân

t lử ớn hơn như các axit béo thì s lưố ợng vòng xo n đ cu n đư c hếắ ể ộ ợ t phân t đó sẽ ử

nhiều hơn

1.4 T Ổ NG QUAN VỀ TINH BỘT TIÊU HÓA CHẬM (SDS)

Những năm trư c đây, ngư i ta đã phát hiệớ ờ n ra rằng, m t ph n đáng kể tinh bột ộ ầ

có trong thực phẩm không được tiêu hóa ở ộ ru t non và được lên men ở ruột già, có khả năng kháng enzyme tiêu hóa trong một thời gian, có tác dụng làm giảm khảnăng giải phòng đường vào máu, giảm nguy cơ mắc các bệnh tiểu đường, tim

mạch…

1.4.1 Khái ni ệm tinh bột tiêu hóa chậ m (SDS)

Kh ả năng tiêu hóa tinh bột có thể được đánh giá gi ập bằả l ng cách đ nh lưị ợng các phần tinh bột quan trọng về ặ m t dinh dư ng theo phương pháp của Englyst và ỡ

- Tinh bột tiêu hóa nhanh (RDS) là phần tinh bột được tiêu hóa trong vòng

20 phút, gây ra sự gia tăng nhanh chóng lượng đường trong máu, giải phóng insulin

với hàm lư ng cao, do đó nó gây ra các biến chứng có hại cho sự khỏợ e như bệnh

tiểu đường, bệnh tim mạch…

- Tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) là phần tinh bột được tiêu hóa trong khoảng thời gian từ 20 phút đ n 120 phút, bị tiêu hóa chậế m rãi, duy trì giải phóng lượng đường vào máu thấp và ổn định, có thể ngăn ngừa các bệnh đường huyế , tim t

mạch…

- Tinh bột kháng tiêu hóa (RS) là phần tinh bột không bị tiêu hóa sau 120 phút, chúng không bị tiêu hóa ru t non, lên men ở ộ ở ruột già và được chứng minh

là có ảnh hưởng tố ố ớ ứt đ i v i s c kh e con ngư i ỏ ờ

1.4.2 Cấu trúc của tinh bột tiêu hóa chậm SDS

Tinh bột đượ ạc t o nên b i các g c glucose, g m hai thành ph n chính là amylose ở ố ồ ầ

mạch thẳng và amylopectin mạch nhánh Các chuỗi amylopectin với sự ắp xếp sxoắn kép tạo thành các vùng tinh th Các chuể ỗi này có thể đư c phân loạợ i theo

mức độ trùng hợp (DP) của chúng thành các chuỗi ngắn (12<DP<20), chuỗi dài

(30<DP<45) và chuỗi rất dài (DP>60), ( Be Miller và Whistler, 2009) và tùy thuộc

vào DP, các chu i có thỗ ể được tìm thấy trong một, hai hay nhiều cụm Sự ế x p xếp

ngẫu nhiên và độ dài c a m i m ch tuyủ ỗ ạ ến tính trong phân tử) dẫn đến việc phân loại các kiểu nhiễu xạ tia X, A (B 2000 và C) (Thompson 2000b)

Các đặc tính tiêu hóa chậm ph thu c chủ ếụ ộ y u vào chi u dài mạề ch, các điểm phân nhánh, kiểu nhiễu xạ tia X, cũng như hình thái tinh b t và nguồn gốộ c tinh b t ộ[50] Tinh bột ngũ c c chưa qua chố ế ế bi n có hàm lượng SDS cao C u trúc bán tinh ấ

th (loể ại A) của tinh bột ngũ cốc tự nhiên v i mớ ạch ngắn và phân nhánh sẽ giải thích tính ch t tiêu hóa chấ ậm của nó [51], tuy nhiên amylopectin ch dài cho hàm mạlượng SDS cao hơn amylopectin mạch ngắn, t ừđó cho thấy mối quan h parabol ệgiữa chuỗi amylopectin và hàm lượng SDS [52] Các vùng tinh th và vô định hình ể

được s p xếắ p theo đường tròn đồng tâm, có l k t n i t tâm đ n b m t S s p ỗ ế ố ừ ế ề ặ ự ắxếp các thành phần tinh bột (amylose và amylopectin) trong các vòng tròn đồng tâm có vùng kết tinh và vùng vô định hình, mô hình phân nhánh của chính xác định các đặc tính tiêu hóa ch m ậ

Hình 1.7 : Cấ u trúc tinh b ột tự nhiên và tinh b ột đã qua biến tính [25]

Khi các hạt tinh bột được xử lý b ng enzymeằ , các enzyme này s di chuyẽ ển vào các kênh bên trong các hạt tinh bột, dẫn đến sự tiêu hóa ch m do tiêu hóa tậ ừ bên trong và bên c nh [12] Quá trình tiêu hóa bạ ằng enzyme thường bắ ầt đ u ở ỗ l trên bề ặ m t và các kênh bên trong; nó tấn công đồng th i ởờ vùng tinh th và vùng ể

vô định hình [92] Miao và c ng s ộ ự2009 đã phát hiện ra ảnh hưởng c a th i gian ủ ờ

và nồng độ ủ c a enzyme cắt nhánh (pullulanase) đến tính chất cấu trúc của tinh bột giàu amylopectin (tinh bột sáp ngô tự nhiên với mạch ngắn nhiều và mức độ phân nhánh cao) Họ thấy rằng tăng n ng đồ ộenzyme và gi m th i gian cả ờ ắt nhánh làm tăng hàm lượng SDS, mà ch y u bao g m m t ph n tinh thểủ ế ồ ộ ầ xo n kép v i cấu ắ ớtrúc được một ph n cầ ấu trúc được sắ ếp x p và vùng vô định hình Do đó, có thể suy luận rằng, tính chấ ật v t lý của tinh bộ ự nhiên, đặc biệt là tinh bột có mậ ột t t đ phân nhánh cao và kiểu A như tinh b t ngũ cộ ốc dẫn đ n các đ c điế ặ ểm tiêu hóa chậm [12][92] Mô hình này được ch ng th c b i quá trình tiêu hóa sáp tinh b t ngô ứ ự ở ộ

bằng α-amylase và amyloglucosidase; trong tinh bột này, SDS có thể được hình

thành lớp của vùng vô định hình và tinh thể đượ ịc đ nh hưởng v phía ngoại vi của ề

hạt tinh bộ [32].t

1.4.3 Lợi ích của tinh bột tiêu hóa chậm (SDS)

Hiện nay, người tiêu dùng và ngành công nghiệp thực phẩm đang quan tâm đến các th c phự ẩm sau khi ăn giải phóng ra lượng đường th p Do đó, SDS và RS được ấnghiên cứu r ng rãi do có nhiộ ều tác động tố ốt đ i với sức khỏe SDS được tiêu hóa chậm qua ruột non, kết quả giải phóng một lượng glucose trong máu với tốc độ thấp,

do đó duy trì chỉ ố s đư ng huy t và insullin trong máu thấờ ế p, gi m nguy cơ m c ả ắbệnh tiểu đường tuýp 2, thừa cân, béo phì [53] Nó cũng cung c p năng lưấ ợng bền vững và ổ ịn đnh dành cho vậ ộn đ ng viên Gần đây đã có mộ ốt s k ỹthuật được phát triển để ả s n xuất tinh b t tiêu hóa chộ ậm

1.4.4 M ột số quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm

9.8 23.0 [57]

3 Hydrocloric Đậu

xanh

HCl 1.0M, tinh bột 20%, pH 5.0, 120 o C, 1h

15.1 23.3 [58]

4 Pullunanase Gạo

n p ế

TB 10%(w/v) đun sôi và khu y liên t ấ ụ c

30 phút, điề u ch nh ỉ nhi ệ t đ ộ xu ố ng

- 45.1 [60]

6 Pullunanase +

lipid Ngô giàu amylose Tinh bột (10% w/v, pH 4.4) đun trong bể

nư ớ c sôi, khu ấ y đ ều

6.6 11.2 [61]

trong 30 phút Nâng nhiệt lên 60 o C, thêm pullunanase

40ASPU/g tinh bột trong 2h, tr n thêm ộ lauric acid (10%

w/w, db), đun trong

b ể nước sôi 30 phút

Hình 1.8 : Một số quy trình sả n xu t SDS ấ 1.4.4.2 Thuyế t minh quy trình s n xu t SDS ả ấ

a S ự hình thành SDS trong giai đoạ n x lý tinh b t ử ộ

Các nghiên cứu trư c đây đã chỉớ ra r ng có 3 nhóm phương pháp sảằ n xu t SDS ấbao gồm phương pháp v t lý, phương pháp hóa h c và phương pháp sinh học ậ ọTrong đó, cơ chế chung của cả ba nhóm phương pháp đ u hưề ớng t i s hình thành ớ ựcác liên kết và vùng tinh thể ớ m i, vững chắc hơn, có khả năng làm ch m sự ấậ t n công của hệ enzyme tiêu hóa trong kho ng thờả i gian nhấ ịt đnh [62]

XL Hydrocloric

thủy nhiệ ủ và thoái hóa 2 lt, ần đối với tinh bột chuối xanh, kết quả hàm lượng SDS tăng lên đáng kể [65]

- X ử lý tinh bột bằng phương pháp hóa học:

Nguyên tắc của nhóm phương pháp xửlý hóa học tinh b t là hình thành nên ộcác liên kết mới do các nhóm chức hóa họ ạc t o thành Các hóa chất được sử ụ d ng trong các nghiên cứu s n xuả ất SDS đó là axit citric [57], axit clohydric [58], …Tuy nhiên, nhóm phương pháp hóa học được đánh giá là không an toàn cũng như

cần phải có quy trình xử lý hóa chất phức tạp Do vậy, nhóm phương pháp này không được sử ụ d ng trong nghiên c u này ứ

- X ử lý tinh bột bằng phương pháp sinh học:

Nhóm phương pháp sinh h c là nhóm phương pháp đưọ ợc s d ng nhiều nhất ử ụtrong các nghiên cứu sản xuất SDS do hiệu quả cao và an toàn Các enzyme được báo cáo trong nhóm phương pháp này bao gồm: pullulanase [66], pullulanase kết

hợp amylosucrose [67], β-amylase t h p kế ợ transglucosidase [28],… Trong đó, nhóm phương pháp cắt nhánh tinh bột và tái tạo vùng tinh thể ớ m i đã ch ng minh ứđược hi u quảệ cao c a nó ủ

Cơ chế ộ ố m t s loạ i enzyme có s nh hư ng t i s hình thành SDS ự ả ở ớ ự

Enzyme α – amylase

Khi thủy phân amylose sản phẩm cuối cùng chủ ế y u là maltose và maltotrinose Do maltotrinose bền hơn nên việc thủy phân nó thành maltose và glucose sẽ đư c th c hi n sau đó ợ ự ệ

Khi thủy phân amylopectin trong dung dịch ngoài glucose, maltose, maltotrinose còn có thêm các dextrin gi i hớ ạn có nhánh Các α-dextrin giới hạn này có ch a các liên kứ ết α-1,6 c a polyme ban đ u cộng vớủ ầ i các liên kết α-1,4 k ềbên thường b n vớề i th y phân Tùy theo nguồn gố ủủ c c a α amylase mà các α– -dextrin giới hạn này có thể chứa 3, 4, 5 đơn vị glucose

Franco và cộng sự đã ch ng minh rằng khi kết hứ ợp với enzyme pullulanase, α – amylase có khả năng hỗ trợ ạ t o thành SDS đối vớ ối đ i tượng tinh bột khoai tây

và tinh bột dong riềng, hàm lượng SDS tăng từ 18% lên t i 27.8% và từ 4.7% đến ớ11.3% [68]

Enzyme – β amylase

Amylose thường b th y phân b i β – amylase hoàn toàn, trong khi đó trong ị ủ ởcùng điều ki n thì ch có 55% amylopectin đư c chuyệ ỉ ợ ển thành β – maltose Phần còn lại của sự thủy phân amylopectin là một β – dextrin giới hạn có phân tử ợ lư ng cao và có ch a t t c các liên kứ ấ ả ết α – 1,6 c a phân tử ban đầu [69] ủ

Casarrubias castillo- và cộng sự đã nghiên c u ảứ nh hưởng của β-amylase trên các đ i tưố ợng tinh bột cây mã đề và tinh b t xoài Kếộ t qu đã ch ra r ng khi k t ả ỉ ằ ế

hợp với transglucosidase, hàm lượng SDS c a tinh bộủ t mã đềđã tăng từ 10.96 đến 18.53% và SDS của tinh b t xoài tăng t 6.37 lên 11.78% Đi u này đã chộ ừ ề ứng minh được tác d ng tích c c c a β-amylase trong s n xu t SDS [70] ụ ự ủ ả ấ

Enzyme pullulanase

Cho đến nay, có 5 nhóm enzyme thủy phân pullulanase đã được báo cáo trong các tài liệu Enzyme ủy phân pullulanase được phân loạth i thành các nhóm dựa trên đ c tính cơ chặ ất và các sản ph m ph n ng Pullulanase loại I, có khả năng ẩ ả ứthủy phân một cách hiệu quả các liên kết α- (1,6) glucosyl trong pullulan và polysacharide phân nhánh, đã được nghiên c u rứ ộng rãi [72],[73] Pullulanase loại

II, còn được gọi là amylopullulanase, nổi bật trong ngành chế biến tinh bột do kh ảnăng thủy phân liên k t - (1,6) glucosyl hoế α ặc α- (1,4) Enzyme này loại bỏpullulan và cho maltotriose là sản phẩm cuối cùng và nó cũng tấn công các liên k t ế

α- (1,4) trong tinh b t, amyloza và amylopectin [74],[75] Pullulanhydrolase loại I ộ(neopullulanase) và lo i II (isopullulanase) ch có th phân tách các liên kạ ỉ ể ết

glucosidic α-1,4 trong pullulan, giải phóng panose và isopanose[75]

Tinh bột sau khi thủy phân bằng enzyme pullulanase, tùy từng loại pullulanase

và cơ chất mà sẽ cho ra các s n ph m khác nhau Sản phẩm chả ẩ ủ ế y u là glucose, maltose, maltotrinose và các oligosacharides m ch thạ ẳng

Việc sử ụ d ng Pullulanase sẽ đưa amylopectin về ạ d ng mạch tuy n tính bế ằng cách khử nhánh Nh vờ ậy, khi kết hợp với các enzyme th ủy phân khác s cho hiẽ ệu

quả ủ th y phân cao hơn r t nhiề ấ u

B ảng 1 : Sản phẩm tạo thành của các các nhóm enzyme pullulanase 5 [76]

Enzyme Ký hiệ u Tác dụng lên

liên kết Cơ chấ t S n cuối ả ph m ẩ Tài liệu tham khảo

Oligosac charide(Tinh bộ t) Polysacharide(Tinh bột) Pullulan

Maltotrinose

glucose, maltose, maltotrinose

[75], [79], [80]

Pullulanase

hydrolase type II 3.2.1. αglycosyl – 1,6

α – 1,4 glycosyl

Pullulan Tinh bột, amylose, amylopectin

panose, maltose, maltotrinose

[84]

Nhờ ả kh năng c t nhánh, pullulanase có khắ ả năng tạo ra các sản phẩm là các chuỗi tinh bột mạch thẳng, qua cơ chế ắ s p x p lế ại trật tự, hình thành tinh thể ớ m i, pullulanase đã được chứng minh là có tác động to l n đ n vi c hình thành tinh bột ớ ế ệtiêu hóa chậm Zeng và cộng sự đã chứng minh được tác động c a pullulanase kết ủ

hợp phương pháp thủy nhiệ ốt đ i với tinh bột khoai lang làm tăng hàm lượng SDS

t ừ8 lên tới 31.6% [85]

Theo Miao và cộng sự 2009, phương pháp cắt nhánh tinh bột sử ụ d ng pullulanase kết hợp thoái hóa tinh bột đã cho kết quả ả kh quan với hàm lượng SDS thu được là 45.1% [86] Trong đó, tác gi ảđã nghiên cứu và đưa ra xu hướng nh ảhưởng c a th i gian th y phân tinh bột ngô nếp bằng enzyme pullulanase, kết quả ủ ờ ủ

được ch ra rỉ ằng hàm lư ng SDS đượ ợ ạc t o thành là cao nh t trong kho n th i gian ấ ả ờthủy phân tinh bột 3-6h sau đó giảm dần (hình 1.17)

Hình 1.9: Ảnh hưởng củ a th i gian th y phân tinh b t ngô b ng enzyme ờ ủ ộ ằ pullulanase đế n sự hình thành tinh bộ t tiêu hóa ch m [86] ậ

Enzyme transglucosidase

Trong bước đầu tiên, enzyme lo i b m t đơn vịạ ỏ ộ glucosyl kh i maltose và t o ỏ ạthành một phức trung gian enzyme glucosyl Trạng thái năng lượng của ph c hứ ợp glucosyl-enzyme là sự thay đ i năng lư ng tổ ợ ự do cho ph n ứng theo hướả ng tổng

hợp 1,6 liên kết là âm, trong khi đó năng lượng tự do thay đổi cho phản ứng theo hướng t ng h p 1,4 liên kếổ ợ t là dương Bằng chứng cho việc giải thích này được

lấy từ các thí nghiệm với glucose phóng xạ và maltose C14-glucose trong h n hỗ ợp

ph n ả ứng được kết h p thành isomaltose vàợ dextrantriose nhưng không có trong maltose và panose

Hình 1.10 : Cơ chế ắn nhánh của enzyme Transglucosidase g

Trong bước 2 c a ph n ng, ph n glucosyl của phức chấủ ả ứ ầ t trung gian được chuyển sang một saccarit nền Trong một phản ứng maltose, glucose, maltotrinose, isomaltose và panose có chức năng như các chất nền Các phản ứng hoàn chỉnh trên maltose được thể ệ hi n trong các phương trình đi kèm Các đường n m ngang ằbiểu th các liên k t 1,4ị ế -glucosidic, các đường thẳng đứng 1,6-glucosidic và G là đơn vị glucose Enzyme dextran dextrinase như transglucosidase s chuy- ẽ ển đổi các polyme a-1,4-glucose (dextrin) thành các polyme 1,6 glucose (dextran).-

Sau khi th c hi n quá trình gự ệ ắn nhánh bằng enzyme transglucosidase, hỗn

hợp thu được sẽ bao gồm các isomaltooligosacharide, các phân tử vòng, các amylopectin có mậ ột đ nhánh cao Do v y, sau khi tiến hành quá trình gắn nhánh, ậkhả năng tiêu hóa của sản ph m giảầ m đáng k Nó có ý nghĩa to lớn trong việc tạo ể

ra được m t s n phộ ả ẩm giành cho ngườ ịi b béo phì, mỡ máu, tim m ch ạ

Như đã nêu ở trên, Casarrubias Castillo và cộng sự đã chứng minh đượ ằc r ng khi kết h p transglucosidase vợ ới β-amylase, hàm lượng tinh b t tiêu hóa chậm tăng ộlên đáng kể [70]

Enzyme cyclodextrin glucanotransferase

Enzyme đóng vòng (cyclodextringlucanotransferase) chuyển hóa các mạch thẳng của tinh bột thành phân tử ạ m ch vòng Cơ chế xúc tác c a enzyme này rủ ất phức tạp Nhìn chung có thể ấ th y giai đoạn đầu là giai đoạn kh trùng hợử p phân t ửtinh b t, tiộ ếp đó là giai đoạn chuyển glycosit nội phân tử

Trong công nghiệp, các sản phẩm phản ứng của enzyme đóng vòng là tạo ra

sản phẩm cyclodextrin Các cyclodextrin có rất nhiều đ c tính quý giá, đưặ ợc sử

dụng đểbao bọc các phân tử ỵ nướ k c bên trong, giúp nó đ ng đồ ều tốt trong dung

môi phân cực Cyclodextrin có khả năng tiêu hóa th p hơn so v i các ấ ớoligosaccharide m ch thạ ẳng

Jiang và c ng sộ ự đã chỉ ra rằng cyclodextringlucanotransferase có tác động tích

cực tới sự hình thành SDS, kết quả cho thấy đối với tinh bột ngô, hàm lượng tinh

bột tiêu hóa chấm sau khi xử lý cyclodextringlucanotransferase tăng lên từ 9.4 lên 20.92% [87]

b S ự hình thành SDS trong g iai đoạn kế ủ t t a tinh b ột sau xử lý

Trong các quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm, sau khi x lý v t lý, hóa ử ậ

học và sinh học, tinh bột được kết tủa bằng cồn nồng độ cao từ 90 99.99%, bằng cách thêm vào dung d ch cho tị ới khi nồng độ ồ c n đ t 80ạ o Do các chu i amylose ỗ

-có khả năng tạo ph c v i chu i xo n amylose hình thành tinh thể ạứ ớ ỗ ắ d ng V, việc kết

tủa cồn sẽ làm hình thành các tinh thể ới, do vậ m y tăng hàm lượng SDS trong sản phẩm sau kế ủt t a

c S ự hình thành SDS trong g iai đoạ n thoái hóa tinh b ột

Sau khi làm lạnh, ự thoái hóa tinh bột diễn ra, các chuỗi xoắn amylose kết s hợp lại theo một tr t tậ ự nhấ ịt đnh, được ổ ịn đnh bởi các liên kết Hydro, hình thành vùng tinh thể ớ m i Các vùng tinh thể mới này c n l i s tấả ạ ự n công c a enzyme th y ủ ủphân tinh bột trong th i gian ngờ ắn Sau một thời gian thoái hóa, nước trong tinh

thể đư c tách ra, làm ch t ch thêm mợ ặ ẽ ạng lướ làm cho các liên k t tri ế ở nên v ng ữchắc hơn, do đó làm tăng hàm lượng SDS

Hình 1.11 : Cơ chế tái tạo cấu trúc tinh thể ủa amylose c [30]

Để làm tăng hàm lư ng tinh b t tiêu hóa ch m, các nhà khoa h c đã s d ng ợ ộ ậ ọ ử ụcác phương pháp cắt nhánh amylopectin để tạo thành nhiều hơn các chuỗi amylose

tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành tinh thể ớ m i Do đó, các enzyme c t ắnhánh tinh bột đã được nhi u nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Trong quy trình ề

sản xuất SDS sử ụng enzyme pullulanase kết hợp thoái hóa tinh bột, sau khi denzyme pullulanase cắt nhánh amylopectin t o thành các chuạ ỗi xoắn amylose, việc

k t tế ủa cồn giúp tạo phức tinh thể loại V, sau đó, quá trình thoái hóa làm cho các chuỗi xoắn amylose sắp x p theo mế ột tr t tậ ự nh t định, hình thành nên vùng tinh ấ

thể vô định hình mới, các vùng tinh thể này đóng vai trò quan trọng trong việc làm chậm th i giaờ n tiêu hóa, làm cho hàm lư ng SDS tăng lên ợ

Cũng trong nghiên cứu của Miao và c ng sự, ảnh hưởng củộ a th i gian thoái hóa ờtinh b t sau thộ ủy phân pullulanase cũng được nghiên cứu, trong đó, hàm lượng SDS

có xu hướng tăng dần trong kho ng t 0-24h khi th i gian thoái hóa tăng lên (hình ả ừ ờ1.18 [86])

Hình 1.12: Ảnh hưở ng c a th i gian thoái hóa tinh b t sau th ủ ờ ộ ủy phân pullulanase t ớ i kh năng tiêu hóa c a tinh b ả ủ ộ t ngô [86]

Nhiệt độ thoái hóa tinh bột sau khi thủy phân pullulanase cũng được nghiên cứu trong cùng một báo cáo, trong đó, hàm lượng SDS t o thành là cao nhất khi ởạ nhi t ệ

độ 4oC, cao hơn rất nhi u so với -20ề oC và 20oC (hình 1.19)

Hình 1.13: Ảnh hưở ng c a nhiệ ộ ủ t đ thoái hóa tinh bộ t sau khi th y phân ủ

pullulanase t ớ i kh năng tiêu hóa c a tinh b ả ủ ộ t ngô [86]

Qua phân tích có thể thấy rằng cơ sở ủ, c a phương pháp s n xu t tinh b t tiêu ả ấ ộhóa chậm sử dụng enzyme pullulanase kết hợp thoái hóa là hợp lý và đã được ch ng ứminh trong một số nghiên c u trư c đây đưứ ớ ợc lựa chọn trong nghiên c u nàyứ

d Giai đoạn thu hồ i tinh b t ộ

Sau khi tinh bột được x lý, k t tử ế ủa hoặc thoái hóa, sản phẩm được thu h i bồ ằng cách ly tâm thu k t tế ủa, thao tác được lặp lại 3 lần với nước cất nhằm loại bỏ các hóa chất và tạp chất không mong muốn

e Giai đoạn sấy

Kết tủa thu đư c sau giai đoợ ạn thu hồi ở trạng thái keo, đ ạể t o điều kiện th ận u

lợi trong quá trình sấy, cần phải làm nhỏ trước khi sấ ểy đ giảm thời gian và tăng hiệu quả ấ s y Vi c làm nhệ ỏ giúp nước thoát ra tốt hơn, tránh tình trạng khô cứng

b mề ặt ngăn ch n nưặ ớc thoát ra trong tâm gel Giai đoạ ấn s y di n ra trong 12 tiếng ễ

ở 40oC tới khi đ t đ ẩm bảo quản ạ ộ

1.5.1 Những nghiên cứu trong và ngoài nướ ề c v khả năng tiêu hóa của tinh

b t ộ

1.5.1.1 Những nghiên cứ u trên th giới ế

Trên thế ớ gi i, các nghiên cứu về SDS, RS được thực hiện từ ữ nh ng năm 1990 trên những đ i tưố ợng tinh bột khác nhau vì SDS, RS được cho là có l i cho sợ ức khỏ ặe đ c biệ ốt đ i với những đ i tư ng béo phì, người m c bố ợ ắ ệnh tiểu đường, tim mạch….Có nhiều phương pháp biến tính tinh bột làm giàu SDS, RS như phương pháp vật lý , phương pháp hóa h c, phương pháp sinh họ ọ ử ục s d ng enzyme Trong

đó, mộ ốt s nghiên c u đã chỉứ ra r ng, phương pháp th y phân c t nhánh sử ụằ ủ ắ d ng enzyme pullulanase k t hế ợp thoái hóa đối với tinh bột ngô đã cho thấy kết quả khá

khả quan với hàm lư ng SDS đ t 45.1%, RS đợ ạ ạt 24.4% [86] Phương pháp thủy phân tinh bột ngô bằng acid lauric cho hàm lư ng SDS đợ ạt 45.6% [61] Ngoài ra, một nghiên cứu khác đã tiến hành biến tính tinh bột bằng phương pháp thoái hóa

vớ ối đ i tượng nghiên cứu là tinh bột gạo cho hàm lượng SDS đạt 51.62% [88] Tinh bột khoai lang cũng là một đối tượng đang được nghiên c u Năm 2015,Nam ứ

và cộng sự đã ti n hành bi n tính tinh bế ế ột khoai lang bằng phương pháp sử dụng 2 enzyme nhằm tạo ra tinh bột tiêu hóa chậm vớ ếi k t quả như sau: hàm lượng SDS tăng từ 6.3% lên 25.0 34.8%, hàm lư ng RS tăng t - ợ ừ 12.9% lên 34.6 41.3% [67] -

T ừ đó cho thấy, tinh b t tiêu hóa chộ ậm SDS đang là v n đấ ề mà nhi u nhà khoa hề ọc quan tâm

1.5.1.2 Nhữ ng nghiên c u trong nước ứ

Các đề tài nghiên c u v kh ứ ề ảnăng tiêu hóa của tinh bột đã xuất hiệ ừ ữn t nh ng năm 1990 với m t s ít các nhà nghiên c u quan tâm, và d n dầộ ố ứ ầ n nó đang trở thành một mối quan tâm lớn do những đặc tính t t góp ph n cảố ầ i thi n sứệ c kh e c ng đ ng ỏ ộ ồhiện nay Tuy nhiên, ở Việt Nam vẫn còn rất ít nghiên cứu về đề tài này Năm 2013, Phạm Văn Hùng và cộng s đã nghiên c u nh ng đ c tính c a tinh b t chu i xanh ự ứ ữ ặ ủ ộ ố

và nâng cao hàm lượng RS[89] Theo đó, ông cho rằng tinh b t chu i xanh sau khi ộ ố

cắt nhánh và thoái hóa tạo cấu trúc loại B làm tăng đáng k hàm lượng RS Tinh ể

bột chuối xanh tự nhiên có chứa kho ng 11.2% RSả , sau khi qua xử lý thì hàm lượng

RS dao động trong khoảng 31.8-48.1% Chưa dừng lại ở đó, nhóm tác giả Phạm Văn Hùng đã liên tiếp nghiên c u RS trên tinh bột gứ ạo được xử lý b ng phương ằpháp kết h p axit citric, axit acetic, axit lactic và xợ ử lý nhiệt ẩm[90] Kết quả cho thấy, hàm lượng RS qua x lý b i hử ở ỗn hợp acid và nhiệt ẩm tăng đáng kể , dao động trong khoảng 30.1-39.0%, cao hơn đáng kể so với tinh bột gạo tự nhiên là 6.3-10.2%, tinh bột gạo qua xử lý nhiệt ẩm hàm lượng RS ch trong khoảng 18.5-23.9% ỉNăm 2017, Phạm Văn Hùng và cộng sự ế ti p tục nghiên cứu khả năng tiêu hóa c a ủtinh bột khoai tây và tinh b t sộ ắn bằng phương pháp xử lý acid và nhiệt ẩm[91] K t ế

quả cho th sau khi xửấy, lý b ng acid và nhiệt ẩằ m, hàm lượng RS của tinh bột sắn

là 40.2%, của tinh bột khoai tây là 39.0%

Ngoài ra, năm 2017 Lưu Bùi Bảo Ngọc và cộng sự có nghiên c u tinh chứ ất hóa

lý và hàm lượng RS c a khoai lang v i m t s giống khoai tại Việt Nam [92] Hàm ủ ớ ộ ốlượng RS trong tinh bột khoai lang tự nhiên dao động t 24 25.3%,ừ - hàm lượng RDS dao động t ừ73.7 75.3%, hàm lư- ợng SDS dao động trong khoảng 0.7-1.0%

Hiện có rất ít nghiên c u quan tâm t i viứ ớ ệc gia tăng hàm lượng SDS Năm 2020, Duyên và cộng sự đã nghiên c u phương pháp biứ ến tính tinh bộ ật đ u xanh bằng cách kết hợp axit citric với xử lý thủy nhiệt hoặc ủ, hai phương pháp này cho hàm lượng SDS đạt 27.4% và 24.2% [93]

Các nghiên cứu trong nước ch dừng lại ở việc nghiên cứu và khảo sát trên nhiều ỉ

đối tư ng mà chưa đi đợ ến việc phát tri n các s n phể ả ẩm sau khi đã biến tính làm gia tăng SDS, RS Bên cạnh đó, có thể ấ th y các phương pháp biến tính c a các nhóm ủtác giả chưa có hi u quả ệ cao trong việc nâng cao hàm lượng SDS Chính vì vậy,

việc ứng dụng SDS trong sản xuất thực phẩm còn nhiều hạn chế và chưa đưa vào các sản phẩm một cách hiệu quả

1.5.2 M ột số nghiên cứu t o SDS t ạ ừ tinh b ộ t khoai lang

Khoai lang là m t lo i th c phộ ạ ự ẩm chứa nhiều giá trịnh dinh dưỡng tiềm năng Ngoài ra, các nghiên cứu trư c đâyớ cho thấy hàm lượng SDS, và RS trong khoai lang tự nhiên rất cao Theo Huang và cộng sự 2015, hàm lượng RS trong khoai lang lên tới 72.68% [94] Vì vậy, việ ầc đ u tư nghiên cứu làm giàu SDS của khoai lang đang là xu thế m i củớ a ngành khoa h c thực phẩọ m Tuy v y, nh ng nghiên c u ậ ữ ứnhằm biến tính tinh bột khoai lang đ nâng cao hàm lưể ợng SDS v n đang còn h n ẫ ạchế Năm 2016, Chung và cộng sự đã nghiên cứu tạo tinh b t tiêu hóa chộ ậm từ tinh

bột khoai lang bằng phương pháp biến tính sử ụng 2 loại enzyme là enzyme BE d

và AS với kết quả ấ r t khả quan, hàm lượng SDS tăng từ 6.3% lên 25.0-34.8%, hàm lượng RS tăng từ 12.9% lên 34.6-41.3% phụ thu c vào lư ng BE [67] Huang và ộ ợ

cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng c a phương pháp cắt nhánh và nhiệt ẩủ m đến tính chất và khả năng tiêu hóa của tinh bột khoai lang, cho ra hàm lượng SDS đạt kho ng ả31.6% [94] Vì những lý do đó, ế độ ạđềtài ch t o tinh bột tiêu hóa chậm từ tinh b t ộkhoai lang và ứng dụng được lựa chọn nghiên cứu